DE2519504A1

DE2519504A1 - Vorrichtung zur ermittlung einer nennspannungsabweichung in einer elektrolytischen zellenanordnung

Info

Publication number: DE2519504A1
Application number: DE19752519504
Authority: DE
Inventors: Paul Bradway Byrne
Original assignee: Engelhard Minerals and Chemicals Corp
Current assignee: Engelhard Minerals and Chemicals Corp
Priority date: 1974-05-03
Filing date: 1975-05-02
Publication date: 1975-11-13
Also published as: FR2269588B1; JPS50151773A; IT1035576B; US3942104A; JPS5841356B2; FR2269588A1; CA1036672A; GB1481371A

Description

- ing. Wolter Abitz Dr. Dieter F. Morf Dr. Hans-A. Brauns

ö fvuncian o, P.enzenauaretr. 2«

2. Mai 1975 74-38

ENGELHARD MINERALS & CHEMICALS COPRORATION 1J3O Mountain Avenue, Murray Hill, New Jersey O797¹», V.St.A.

Vorrichtung zur Ermittlung einer Nennspannungsabweichung in einer elektrolytischen Zellenanordnung

Algen, Schlamm und Bakterienansammlungen verunreinigen häufig Wasserspeicher oder WasServersorgungssysteme wie Kläranlagen, Kühltürme, Trinkwasservorräte, Anlagen zur Feuerverhütung, zur Bewässerung und dergleichen« Speicher oder Vorratssysteme für Meerwasser werden durch Algen, Schlamm und zahllose weitere Organismen wie Muscheln, Schalentiere, Hydrozoen und Moostierchen verunreinigt. Die Ausbreitung derartiger Organismen wird durch die Anwendung von Chlor verhindert. Chlorgas ist zwar wirtschaftlich, jedoch in seiner Speicherung und seinem Einsatz gefahrenvoll. Wasserfreies flüssiges Chlor ist bezüglich

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der Speicherung und seines Einsatzes ebenfalls nicht ohne Gefahren und besitzt einen hohen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten, so dass sogar eine bescheidene Temperaturerhöhung zu einem hydrostatischen Aufreissen eines Lagerbehälters führen kann.

Mit Natriumhypochlorit steht eine weitere Chlorverbindung zur Verfugung, welche am ehesten in wirtschaftlicher Weise als Chlorierungsmittel eingesetzt werden kann. Obgleich die vergleichsweise grosse Sicherheit von Natriumhypochlorit wohlbekannt ist, treten hierbei im Hinblick auf die grossen zu verwendenden Mengen immer noch Speicherprobleme auf. Die Lösung der Speicher- und Sicherheitsprobleme liegt in einem System, welches Natriumhypochlorit je nach Bedarf erzeugen kann, ohne dass eine Speicherung erforderlich ist.

In der US-Patentanmeldung J557 555 vom 7_& Mai 1975 der Anmelderin wird ein Generator für die Erzeugung von Natritnnlijpochlorit beschrieben, welcher je nach Bedarf die erforderlichen Mengen liefert. Dieser Generator weist innere und äussere zylindrische Elemente auf, welch® einen Hingraum bilden, durch welche der Elektrolyt strömte Eines der zylindrischen Elemente besteht aus zwei Teilen, wovon einer die Anode und der andere die gegenüber der Anode isolierte Kathode bildet, während das andere zylindrische Element ein bipolares Glied darstellt, welches in Verbindung mit der Anode und der Kathode des ersten zylindrischen Elements arbeitet. Gemäss einer Ausführungsform stellt das bipolare zylindrische Glied das äussere zylindrische Element dar, während in einer zweiten und bevorzugten Ausführungsform das bipolare Glied das innere zylindrische Element bildet.

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Die erfindungsgemässe Verbesserung eignet sich zur Verwendung mit beiden der genannten Ausführungsformen. Wird in der nachfolgenden Beschreibung von einer "Zelle" oder "Zellenanordnung" gesprochen, so wird darunter eine Zellenanordnung zur Erzeugung von Hypochlorit verstanden, welche einen Aufbau besitzt, wie er in der genannten US-Patent anrae Id ung beschrieben ist.

Die erfindungsgemäss erzielte Verbesserung kann in Verbindung mit mindestens zwei Hypochloritzellanordnungen verwirklicht v/erden, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Diese Zellen sind vorzugsweise auch hydraulisch in einer Reihenschaltung verbunden.

Werden zwei oder mehr Zellenanordnungen eingesetzt, um Natriumhypochlorit zu erzeugen, so kann nach einer gewissen Betriebsdauer ein Ausfallen einer oder mehrerer Zellen erfolgen. Ein derartiges Ausfallen kann durch eine Anzahl von Umständen verursacht werden, wie Verlust des Anodenüberzugs der Zelle, der als Folge der normalen Abnutzung nach einem längeren Betrieb auftreten kann und der durch den Betrieb der Zelle mit einem Schleifmittelcharakter aufweisenden Elektrolyten begünstigt wird oder durch langsame Strömungsgeschwindigkeit, Fremdchemikalien, zu hohe Gleichspannung oder eine Wechselspannung. Darüberhinaus kann ein Ausfallen der Zelle durch mechanische Beschädigung verursacht sein, und die Zelle kann durch Schmutzstoffe oder durch infolge einer niedrigen Elektrolytströmungsgeschwindigkeit auftretende Ablagerung kurzgeschlossen werden. Wird eine Zelle durch vom Elektrolyten stammende Ablagerungen teilweise kurzgeschlossen, so sinkt ihre Spannung ab. Geht der Anodenüberzug der Zelle teilweise verloren, so erhöht sich die Zellenspannung. Um den Ausfall

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einer Zelle vollständig zu erfassen, muss daher eine Fühleranordnung sowohl einen Anstieg als auch einen Abfall der normalen Betriebsspannung der Zelle feststellen.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine einfache und billige Vorrichtung zur Ermittlung sowohl eines Anstiegs als auch eines Abfalls in der Betriebsspannung Jeder Zelle in einer Natriumhypochlorit-Zellenanordnung (welche mindestens zwei in Reihe geschaltete Zellen aufweist) zur Verfugung gestellt.

Die erfindungsgemässe Fühleranordnung zur Ermittlung von Spannungsabweichungen der Zelle wird in Verbindung mit zwei elektrisch in Reihe geschalteten Hypochloritzellen beschrieben, kann jedoch mit einer beliebigen Anzahl von Zellen verwendet werden, sofern mindestens zwei Zellen vorhanden sind. Sind zwei Hypochloritzellen elektrisch in Reihe geschaltet und werden zur Elektrolyse von Salzlauge verwendet, so wird an die beiden Zellen eine Gleichstromquelle angeschlossen. Beim normalen Betrieb weist jede Zelle einen normalen Spannungsabfall auf, welcher etwa der Hälfte der zugeführten Spannung entspricht. Die Kathode der ersten Zelle ist elektrisch mit der Anode der zweiten Zelle verbunden, wodurch eine Verbindung zwischen den beiden Zellen geschaffen ist. Bei der erfindungsgemässen Fühleranordnung sind zwei gleich grosse Widerstände in Reihenschaltung vorgesehen und parallel zu'den Zellen zwischen den Zuleitungen von der Stromversorgungsquelle angeordnet. Die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen ist mit der Verbindungsstelle zwischen zwei Zellen verbunden. Da die Widerstände gleichen Wert besitzen, ist der Spannungsabfall an jedem Widerstand genau so gross

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wie der Spannungsabfall an der Zelle, zu welcher der Widerstand parallel geschaltet ist. Eine Fühleranordnung ist zwischen der Verbindungsstelle zwischen den beiden Widerständen und der Verbindungsstelle zwischen den Zellen angeordnet. Sobald ein Anstieg oder ein Abfall der Betriebsspannung in einer der beiden Zellen auftritt, wird dies von der Fühleranordnung ermittelt, und es wird ein die SpannungsUngleichheit anzeigendes Signal erzeugt, welches auf einem Messgerät angezeigt wird und welches dazu dienen kann, die Stromversorgungsquelle von den Zellen abzutrennen.

Die Erfindung wird anschliessend in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung, gemäss welcher acht Natriumhypochlorit-Zellenanordnungen hydraulisch und elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei die erfindungsgemässe Vorrichtung dazu dient, einen Anstieg oder einen Abfall der Spannung in irgendeiner dieser Zellen zu ermitteln,

Figur 2 ein schematisches Schaltbild der Fühleranordnungen, wie beispielsweise der Anordnung Fl gemäss Figur 1,

Figur 3 einen in Reihe mit dem Messgerät Ml in Figur 1 liegenden Schaltkreis, wobei sobald eine Ungleichmässigkeit der Zellenspannung auftritt, dies durch Fl ermittelt und an Ml angezeigt wird. Überschreitet die Spannungsabweichung einen bestimmten Wert, so wird durch den in Figur 3 dargestellten Schaltkreis die

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Gleichstromversorgungsquelle von den Zellen abgetrennt .

In Figur 1 sind acht Zellen zur Erzeugung von Hypochlorit hydraulisch und elektrisch in Reihe geschaltet. Diese Zellen weisen eine Bauart auf, wie sie in der vorausgehend genannten US-Patentanmeldung beschrieben ist. Jede der acht Zellen der Figur 1 weist ein inneres zylindrisches Element sowie ein äusseres zylindrisches Element auf. In Figur 1 ist das äussere zylindrische Element in Verbindung mit der Zelle 1 mit 10 bezeichnet. Die inneren und äusseren zylindrischen Elemente bilden jeweils in jeder der Zellen 1 bis 8 gemäss Figur 1 einen Ringraum, durch welchen Elektrolyt strömt und in welchem beim Betrieb der Zellen eine Elektrolyse stattfindet. Die Gleichstromversorgungsquelle liefert beispielsweise 200 Ampere bei einer Spannung von 112 Volt. Gemäss Figur 1 wird in die Zelle 8 eine Salzlösung zugeführt, welche durch jede der Zellen hindurchtritt und welche einer Elektrolyse unterworfen wird, um eine Natriumhypochloritlösung zu liefern, welche vom Auslass der Zelle 1 austritt. Jede der Zellen 1 bis 8 ist identisch aufgebaut, so dass lediglich die Zelle 1 beschrieben wird. Das äussere zylindrische Element der Zelle 1 ist in zwei Teile unterteilt, wobei der Teil 22, welcher die Anode darstellt, und der Teil 24 voneinander mittels einer Isolation 12 isoliert sind, die in Figur 1 schematisch dargestellt ist. Das innere zylindrische Element der Zelle 1 weist einen Aufbau auf, wie er in der vorausgehend genannten US-Patentanmeldung beschrieben ist. Das innere zylindrische Element arbeitet als bipolares Element und bildet zusammen mit dem äusseren Element 10 eine elektrolytische Zelle. Die in Figur 1 dargestellte Stromversorgungsquelle liefert an die

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Zellanordnungen 1 bis 8 einen Gleichstrom, beispielsweise einen Strom von 200 Ampere bei 112 Volt. Der positive Anschluss der Stromversorgungsquelle ist elektrisch mit dem Anodenteil der Zelle 8 verbunden, während der negative Anschluss der Stromversorgungsquelle an den Kathodenteil der Zelle 1 angeschlossen ist. Der Kathodenteil der Zelle 8 ist mit dem Anodenteil der Zelle 7 verbunden, und alle übrigen Zellen sind in entsprechender Weise mit ihren Kathodenteilen an die Anodenteile der jeweils nächsten Zelle angeschlossen. In Figur 1 verbindet die Leitung 14 den Kathodenteil der Zelle 2 mit dem Anodenteil der Zelle 1, welcher in dieser Figur mit 22 bezeichnet ist. Während die Salzlösung durch die acht Zellenanordnungen fliesst, tritt Gleichstrom von der Stromversorgungsquelle durch den Elektrolyten jeder Zelle, wobei als Folge der Elektrolyse die Salzlösung in Natriumhypochloritlösung umgewandelt wird. Die Leitungen, welche von einer Zelle zur nächsten Zelle führen, wie zum Beispiel die Leitung 14, welche die Zelle 2 mit der Zelle 1 verbindet, führen den Strom von einer Zelle zur nächsten. Da die acht Zellenanordnungen gleich aufgebaut sind, wird beim normalen Betrieb die an den Zellen 1 bis 8 liegende Spannung gleichmassig zwischen den acht Zellen aufgeteilt. Ist beispielsweise die von der Stromversorgungsquelle gelieferte Spannung 112 Volt, so liegt an jeder Zelle näherungsweise eine Betriebsspannung von 14 Volt.

Gemäss Figur 1 besitzen die Widerstände R bis R₇ gleichen Wert, wobei vorzugsweise Präzisionswiderstande verwendet werden, die einen Widerstandswert von 240 Ohm - 1% aufweisen. Bei einer Stromversorgungsquelle von 112 Volt ist der Spannungsabfall an jedem Widerstand näherungsweise 14 Volt. Die Lei-

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einig 14, welche die Zelle 2 mit der Zelle 1 verbindet, ist elektrisch an die Leitung 16 angeschlossen, welche mit einer Fühleranordnung FI verbunden ist (Figur l). Die Fühleranordnung Fl weist svzei Transistoren (Figur 2) auf, wovon einer als Ungleichheitssignal Strom an das Messgerät Ml liefert ₃ wenn die Zellensparinung abfällt, und wovon der andere Strom an Ml liefert, wenn die Zellenspannung steigt» Die Fühleranordnung Fl ist ihrerseits mittels einer Leitung l8 an dia Verbindungsstelle zwischen den Widerständen R vind ?,,-, T.£esohloss"^?"i<. Die Fühleranordnung ist mittels einer weiteren Leitung 20 mit einem Messgerät verbunden, beispielsweise mit dem Messgerät Ml entsprechend den Figuren 1, 2 und 5ο Arbeitet die Zelle 1 ordnungsgainäss bei 14- Volt, so ist die Spannung an Jeder Seite der Fühler anordnung Fl die gleich-_;, lind es tritt kein Stromfluss auf. Fällt .jedoch die Spannung an der⁵ Zelle 1 wegen einer Störung in derselben (oder einem Anstieg der Spannung in Zelle 2) ab, so erfolgt ein Stromfliiss von der Leitimg 18 zur Leitung 16 über die Fühleranordnung Fl und "^:v-.er die Leitung 20 sum Messgerät Ml. Ist beispielsweise in '."" Z-\!e 1 eine vom Elektrolyten herrührende Ablagerang vorhanden^ so dass diuse Zelle teilweise kurzgeschlossen ist, so wird die ZeIlenspannung abfallen und ein Strom durch einen Transistor von der Fühleranordnung Fl zu Ml fliessen. Sollte jedoch im Teil 22 der Zelle 1 die Anodenbeschichtung teilweise verbraucht sein, so wird die Zellenspannung ansteigen, und ein Strom fliesst als Ungleichheitssignal durch die Fühleranordnung Fl und durch den anderen in dieser Fühleranordnung vorhandenen Transistor.

Es ist wichtig, dass die Fühleranordnung Fl und alle im System verwendeten Fühleranordnungen einen Stromfluss zwischen den Leitungen Ic ur.d 18 in jeder Richtung feststellen können. Gemäss der erfindungsgeinässen Anordnung kann die Fühler-

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anordnung Fl, wie alle anderen Fühleranordnungen einen Stromfluss in Jeder Richtung durch die Anordnung ermitteln. Wenn die Spannung in der Zelle 1 von ihrem normalen Wert abweicht, und zwar entweder nach oben oder nach unten, so fliesst ein Strom in die Fühleranordnung Fl. Dabei wird dieser Stromfluss in dem in Figur 1 dargestellten Messgerät Ml angezeigt. Sobald der Anstieg oder der Abfall der Spannung in der Zelle 1 eine genügende Grosse aufweist, verursacht der Stromfluss durch die Leitung 20 ein Abschalten der gesamten Zellenanordnung mittels der Schaltung gemäss Figur 3« Diese Schaltung sowie der Betrieb der Fühleranordnungen werden anschliessend im einzelnen beschrieben.

Die Fühleranordnungen Fl bis F7 sind identisch aufgebaut, wobei ein schematisches Schaltbild der Fühleranordnung, wie beispielsweise der Anordnung Fl in Figur 1, in Figur 2 dargestellt ist. Die Fühleranordnung, welche in Figur 2 schematisch mit 40 bezeichnet ist, weist npn-Transistoren 42 und 44 auf· Eine Leitung 16 ist unmittelbar an den Emitter des Transistors 44 angeschlossen und ferner mit der Basis des Transistors 42 über einen Widerstand 46 verbunden. In ähnlicher Weise ist eine Leitung 18 an den Emitter des Transistors 42 angeschlossen und mit der Basis des Transistors 44 über einen Widerstand 48 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren und 44 sind miteinander und mit der Leitung 20 verbunden, die ihrerseits an das Messgerät Ml angeschlossen ist.

Beim normalen Betriebszustand sind die Potentiale an den Leitungen 16 und 18 gleich gross, so dass sich die Transistoren in ihrem nicht-leitenden Zustand befinden. Weicht jedoch die zugeordnete Zelle von ihrem normalen Spannungswert ab, so tritt zwischen den Leitungen 16 und 18 ein Potentialunterschied

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auf, wodurch einer der Transistoren leitend wird. Wird beispielsweise eine der mit der Leitung 16 verbundenen Zellen teilweise kurzgeschlossen, etwa durch Schmutzstoffe oder dergleichen, so sinkt die Zellenspannung. Daher wird, wenn es sich um die Zelle 1 der Figur 1 handelt, das Potential an der Leitung 18 das Potential an der Leitung Übersteigen, und der Transistor 44 wird leitend und liefert über die Leitung 20 Strom an das Messgerät Ml. Ist andererseits die Anodenbeschiehtung in der Zelle teilweise aufgebraucht, so wird die Zellenspannung ansteigen, so dass das Potential an der Leitung 16 jenes an der Leitung 18 tibersteigt. Überschreitet dieses Potential den Spannungsabfall zwischen Basis und Emitter des Transistors 42, so wird der Transistor 42 leitend. Damit fliesst erneut ein Strom über die Leitung 20 zum Messgerät Ml, so dass wiederum ein Abweichen der Spannung vom Normalwert angezeigt wird.

Die Fühleranordnungen sind ferner über die Leitung 20 mit einem Zellensicherheitskreis verbunden, welcher in den Figuren 1 und 3 niit 50 bezeichnet ist. Der Zellensicherheitskreis liegt gemäss Figur j5 in Reihe mit Ml und weist eine Abschaltspule 52 auf, welche den Betrieb eines Ausschalters in der Zellenstromversorgung steuert. Wie nachstehend näher ausgeführt wird, wird bei der Ermittlung einer Spannungsabweichung der Zelle die Ausschaltspule 52 unter Strom gesetzt, um den Ausschalter zu betätigen und" damit die Zellen von der Stromversorgung abzutrennen·

Der Zellensicherheitskreis 50 weist insbesondere einen Steuerkreis 54 auf, welcher zwei Eingangsklemmen 56 und 58 besitzt, die jeweils mit der positiven und negativen Klemme der gleichen Gleichspannungsversorgungsquelle verbunden sind, welche

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die Zellen zur Erzeugung von Hypochlorit speist. Die Klemme 56 ist über eine Sicherung βθ mit einer Seite einer Reihenschaltung verbunden, die aus einem Potentiometer 62, einem Widerstand 64, einem Messgerät Ml und einem Potentiometer 66 besteht. Die andere ."eite des Potentiometers 66 ist an die Leitung 20 und somit an die FUh'j ranordnungen angeschlossen. Der Schleifarm des Potentiometers 66 ist mit der Verbindungsstelle des Potentiometers 66 mit dem Widerstand 64 angeschlossen. Der Schleifar·" des Potentiometers 62 ist mit der Basis eines pnp-Transistors 68 verbunden, dessen Emitter an eine Leitung 70 angeschlossen ißt, die das Potentiometer 62, die Sicherung 60 und den Widerstand 127 miteinander verbindet. Eine Leitung 125 verbindet den Widerstand 127 und die Kathode einer Zenerdiode 72. Die Anode der Zenerdiode ist mit der Klemme 58 über eine Leitung 74 verbunden. Ein Kondensator 76 ist zwischen der Leitung 70 und der Basis des Transistors 68 angeordnet·

Der Kollektor des Transistors 68 ist über einen Widerstand mit der Basis eines npn-Transistors 78 verbunden. Zwischen der Leitung 70 und dem Kollektor des Transistors 78 liegt eine Relaisspule 82. Die Relaisspule 82 steuert den Betrieb der normalerweise geschlossenen Kontakte 82 und der normalerweise offenen Kontakte 82B und 82C des Relais.

An die Leitung 70 ist ferner die Kathode einer Diode 84 angeschlossen, deren Anode mit einer Seite der Kontakte 82C verbunden ist. Die andere Seite der Kontakte 82C ist an einen Stromregelkreis 86 über einen normalerweise geschlossenen, druckknopfbetätigten Rückstellschalter 88 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 78 ist mit der Verbindungsstelle

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des Schalters 88 und den Kontakten 82C über eine Leitung 90 verbunden, und der Kollektor ist an die Verbindungsstelle der Diode 84 mit den Kontakten 82C angeschlossen. Daher liegen die Kontakte 82C parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 78.

Der Stromregelkreis 86 weist einen npn-Transistor 92 auf, dessen Basis mit der Leitung 125 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 92 ist mit der Leitung 70 über eine Zenerdiode 94 verbunden, welche polarisiert ist, so dass ihre Anode mit dem Kollektor des Transistors verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 92 ist ferner über eine Leitung 96 mit dem Schalter 88 verbunden. Der Emitter des Transistors ist mit der Leitung 74 über einen Widerstand 98 verbunden. Der Stromregelkreis 86 weist ferner einen npn-Transistor 100 auf, dessen Basis ebenfalls mit der Leitung 125 verbunden ist und dessen Kollektor an die Leitung 96 angeschlossen ist. Der Emitter ist über einen Widerstand 102 mit der Leitung 74 verbunden. Es wird darauf hingewiesen, dass iie Zenerdiode 72 ebenfalls einen Teil des Stromregelkreises bildet. Der Stromregelkreis 86 ist in bekannter Weise aufgebaut und hält ein gewünschtes Potential an den Festwiderständen 98 und 102 aufrecht, wodurch ein konstanter Stromfluss durch die Transistoren 92 und 100 erzielt wird. Die Zenerdiode 94 stellt einen üblichen Spannungsregler dar und hält ein gewünschtes Potential von näherungsweise IJ Volt an den Transistoren 68 und 78 aufrecht ·

Der Zellensicherheitskreis 50 weist ferner zwei Eingangsklemmen 104 und 106 auf, die an eine Wechselstromquelle 108 angeschlossen werden können. Eine Leitung 110 ist über

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eine Sicherung 112 mit der Eingangsklemme 104 und eine Leitung 114 ist mit der Eingangsklemme 106 verbunden. Zwischen den Leitungen 110 und 114 liegt eine Reihenschaltung, welche aus den Relaiskontakten 82 und einer Lampe Il6 besteht. Zusätzlich ist zwischen den Leitungen 110 und 114 ein Serienkreis angeordnet, welcher die Relaiskontakte 82B und eine Lampe Il8 enthält. Ferner liegt zwischen den Leitungen ein Serienkreis, welcher aus einem Relais 120 und einer Lampe 122 besteht. Parallel zur Lampe 122 liegt ein normalerweise offener Strömungsschalter 124, welcher durch die Strömung des Elektrolyten durch die Zellen betätigt wird. Sinkt die Strömung des Elektrolyten auf einen vorgegebenen Wert ab, so schliesst der Schalter 124 und legt damit einen Kurzschluss an die Lampe 122. Die Relaisspule steuert den Betrieb der normalerweise offenen Relaiskontakte 120A.

Die Kontakte 120A des Relais 120 liegen zwischen den Leitungen 110 und 114 in Reihe mit einer Relaisspule 126. Eine Leitung 128 verbindet die Verbindungsstelle zwischen den Relaiskontakten 82B und der Lampe Il8 mit der Verbindungsstelle zwischen den Relaiskontakten 120A und der Relaisspule 126. Die Relaisspule 126 steuert den Betrieb der normalerweise offenen Kontakte 126a, welche in Reihe mit der Schaltspule 52 zwischen den Leitungen 114 und 110 liegen.

Wird angenommen, dass in den Zellen keine Spannungsabweichungen vorhanden sind, so ist der Transistor 68 nicht-leitend, so dass die Relaiskontakte 82A geschlossen bleiben und dabei einen Strompfad von der Stromversorgungsquelle 108 durch die Lampe Il6 bilden. Das Aufleuchten der Lampe 116 zeigt einer Bedienungs-

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person das ordnungsgemässe Arbeiten der Anordnung an. Tritt jedoch ein Ungleichgewicht in der Zellenspannungsverteilung ein, so fliesst in der Leitung 20 Strom, wodurch der Transistor 68 in seinen leitenden Zustand vorgespannt wird. Der Punkt, an welchem der Transistor 68 leitend wird, kann durch Einstellung der Schleifarme der Potentiometer 62 und 66 gewählt werden. Der Transistor 68 vergrössert das Ungleichheitssignal und führt dieses dem Transistor 78 zu, welcher dadurch leitend wird. Sobald der Strom durch die Relaisspule 82 einen für die Betätigung ausreichenden Wert erreicht, schliessen die Kontakte 82B und 82C, und die Kontakte 82A werden geöffnet. Ein Haltestromkreis wird an der Relaisspule 82 über die Leitung 70 durch die Spule 82, die Leitung 8^* die nunmehr geschlossenen Kontakte 82C, den Schalter 88 und den Stromregelkreis 86 zur Leitung 74 hergestellt. Schliesslich wird die Relaisspule 126 durch die unter Spannung stehende Leitung 110, die nunmehr geschlossenen Kontakte 82B, die Leitung 128 und die Relaisspule einschliesslich der Rückleitung 114 unter Strom gesetzt. Daher schliessen die Kontakte 12.6k, wodurch die Schalt spule 52 an die unter Strom stehenden Leitungen 110 und 114 gelegt wird, damit der Ausschalter im Stromversorgungssystem geöffnet wird. Zusätzlich wird über die Lampe II8 durch die geschlossenen Kontakte 82B ein Strompfad geschlossen, um der Bedienungsperson anzuzeigen, dass die Stromversorgungsquelle von den Zellen getrennt ist» Die öffnung der Kontakte 82A trennt die Lampe von den Leitungen 110 und 114.

Wie vorausgehend ausgeführt wurde, enthält der Zellensicherheitskreis 50 auch eine Vorrichtung zur Abschaltung der Stromversorgungsquelle, wenn die Elektrolytströmung unterhalb

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eines vorgegebenen Werts absinkt. Bei normalen Strömungsbedingungen ist der Schalter 124 geöffnet, und der Spannungsabfall am Serienkreis, welcher die Relaisspule 120 und die Lampe 122 enthält, erfolgt im wesentlichen an der Lampe 122, was durch deren hohen Widerstand gegenüber der Relaisspule 120 bedingt ist. Die Relaisspule 120 ist deshalb praktisch stromlos. Wenn jedoch der Schalter 124, abhängig von einem Absinken der Elektrolytströmung, geschlossen wird, so liegt das volle Potential zwischen den Leitungen 110 und 114 an der Relaisspule 120, wodurch die Relaisspule eingeschaltet wird, wodurch wiederum die Kontakte 120A geschlossen werden. Ein Schliessen der Kontakte 120A führt zur Einschaltung der Relaisspule 126, die ihrerseits über die nun geschlossenen Kontakte 12βΑ die Schaltspule 52 betätigt. Daher wird der Ausschalter betätigt, um die Stromversorgungsquelle von den Zellen zu trennen.

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Claims

Ab

Patentansprüche

1./ Vorrichtung zur Ermittlung einer Spannungsabweichung y

in einem Stromkreis, welcher eine Anzahl in Reihe geschalteter Zellen zusammen mit einer Stromversorgungsquelle aufweist, wobei benachbarte Zellen miteinander verbunden sind, und jede Zelle bei ihrem ordnungsgemässen Betrieb einen normalen Spannungsabfall aufweist, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Impedanzen (R bis Ry), wovon jeweils eine der genannten Anzahl den in Reihe geschalteten Zellen (1 bis 8) zugeordnet ist, und die in Reihe geschalteten Impedanzen parallel zur genannten Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen und an die Stromversorgungsquelle gelegt werden können, so dass jede Impedanzverbindungsstelle einer entsprechenden Zellenverbindungsstelle zugeordnet ist, und jede der Impedanzen einen solchen Widerstandswert aufweist, dass der Spannungsabfall an der Impedanz dem normalen Spannungsabfall an der zugeordneten Zelle entspricht, und durch Fühleranordnungen (Pl bis P7), welche zwischen einer Impedanzverbindungsstelle und einer entsprechenden Zellenverbindungsstelle liegen, um abhängig von einer Abweichung vom normalen Zellenspannungsabfall ein Ungleichheitssignal zu liefern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die normalen Spannungsabfälle an den Zellen gleich gross sind, und dass die genannten Impedanzen gleichen Widerstandswert aufweisen.

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3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der normale Spannungsabfall an jeder der genannten Zellen gleich gross ist, und dass die genannten Impedanzen aus Präzisionswiderständen mit gleich grossem Widerstandswert bestehen.

»4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fühlervorrichtung einen Differenzkreis enthält, welcher ein Ungleichheitssignal der gleichen Polarität abhängig von Spannungsänderungen an der Zellenverbindungsstelle liefert, die oberhalb oder unterhalb des genannten normalen Zellenspannungsabfalls sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fühlervorrichtung (40) einen ersten und zweiten Transistor (42, 44) aufweist, welcher jeweils einen Emitter, einen Kollektor und eine Basis auf v/eist, dass eine erste Leitung den Emitter des ersten Transistors und die Basis des zweiten Transistors sowie den Zellenverbindungspunkt verbindet, dass eine zweite Leitung den Emitter des zweiten Transistors und die Basis des ersten Transistors und den Impedanzenverbindungspunkt verbindet, und dass eine dritte Leitung die Kollektoren des ersten und zweiten Transistors verbindet und an die Stromversorgungsquelle angeschlossen werden kann, so dass an der genannten dritten Leitung das genannte Ungleichheitssignal erscheint.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung, welche auf das Ungleichheitssignal anspricht, um eine Ungleichheit der Zellenspannungen anzuzeigen.

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7· Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Fühlervorrichtungen (Pl bis F7)* die jeweils zwischen einem jeweiligen Impedanzenverbindungspunkt und dem zugeordneten Zellenverbindungspunkt liegen, um abhängig von einer Änderung des Spannungsabfalls an der zugeordneten Zelle gegenüber dem normalen Zellenspannungsabfall ein Ungleichheitssignal zu liefern.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung, welche auf das Ungleichheitssignal anspricht, um die Stromversorgungsquelle von den Zellen abzutrennen.

9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (54) einen Ausschalter aufweist, welcher zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung beweglich ist und in Reihe mit der Stromversorgungsquelle liegt, wobei der Ausschalter eine Schaltspule (52) aufweist, welche auf ein über einem vorgewählten Wert liegendes Ungleichheitssignal anspricht, um den Ausschalter in Öffnungsstellung zu bringen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen hydraulisch miteinander verbunden sind, um eine Elektrolytströmung durch dieselben zu gestatten, und dass eine Steuervorrichtung vorhanden ist, welche, wenn die Elektrolytströmung unterhalb eines gegebenen Werts absinkt, die Stromversorgungsquelle von den Zellen abtrennt.

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11. Vorrichtung zur Ermittlung einer Zellenspannungsabweichung, gekennzeichnet durch zwei Eingangsklemmen zur Verbindung mit einer Gleichspannung-Versorgungsquelle, durch einen ersten und zweiten Zweig, die parallel zueinander zwischen den genannten beiden Eingangsklemmen liegen, wobei der erste Zweig eine Anzahl von in Reihe geschalteten Zellen aufweist, benachbarte Zellen an den Zellenverbindungspunkten miteinander verbunden sind, und jede Zelle einen normalen Spannungsabfall aufweist, wenn die Zelle ordnungsgemäss arbeitet, und der zweite Zweig eine Anzahl von in Reihe geschalteten Impedanzen umfasst, wovon jeweils eine einer der Zellen zugeordnet ist und benachbarte Impedanzen an den Impedanzenverbindungsstellen miteinander verbunden sind, und jede der Impedanzen einen solchen V/ert aufweist, dass der Spannungsabfall an der Impedanz gleich dem normalen Spannungsabfall an der zugeordneten Zelle ist, und durch eine Fühlervorrichtung, welche zwischen einer Impedanzenverbindungsstelle und der entsprechenden Zellenverbindungsstelle liegt und auf Spannungsänderungen zwischen den Verbindungsstellen, mit welchen die Fühlervorrichtung verbunden ist, anspricht, um ein Ungleichheitssignal zu liefern»

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Fühlervorrichtungen (Fl bis F7) vorgesehen ist, wovon jeweils eine zwischen einem jeweiligen Impedanzenverbindungspunkt und dem entsprechenden Zellenverbindungspunkt liegt und auf Spannungsänderungen zwischen den Verbindungspunkten, mit welchen die Fühlervorrichtung verbunden ist, anspricht, um ein Ungleichheit ssignal zu liefern.

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13· "Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung (Ml), welche mit der Fühlervorrichtung (Pl bis F7) verbunden ist, um abhängig von dem Ungleichheitssignal eine SpannungsUngleichheit anzuzeigen.

I¹J-. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (54), welche auf das Ungleichheitssignal anspricht, um die beiden Eingangsklemmen von der Gleichstromversorgungsquelle abzutrennenο

15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (5²O einen Ausschalter (52) aufweist, welcher aus einem geschlossenen Zustand, in dem die beiden Eingangsklemmen mit der Stromversorgungsquelle verbunden sind, in einen offenen Zustand geschaltet werden kann, in welchem die beiden Eingangsklemmen von der Gleichstromversorgungsquelle getrennt sind, wobei eine Schaltspule auf das Ungleichheitssignal anspricht, um den Ausschalter in den offenen Zustand zu bringen.

l6. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zellen hydraulisch miteinander verbunden sind, um einen Strömungsweg für eine Elektrolytströmung zu bilden, und dass die Steuervorrichtung ferner eine Strömungsvorrichtung aufweist, welche auf den Abfall der Strömungsmenge des Elektrolyten unterhalb eines vorgegebenen V/erts anspricht, um die beiden Eingangsklemmen von der Stromversorgungsquelle abzutrennen.

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