DE2834570A1

DE2834570A1 - Vakuumschalter

Info

Publication number: DE2834570A1
Application number: DE19782834570
Authority: DE
Inventors: Robert M Hruda; Paul O Wayland
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1977-08-24
Filing date: 1978-08-07
Publication date: 1979-03-01
Also published as: GB1604530A; JPS62197234U; JPS5445681A; DE2834570C2; CA1116216A; US4302642A

Description

drying. Ernst Stratmann

PATENTANWALT 2 R ^ Λ R 7 fi

D-4000 DÜSSELDORF 1 · SCHADOWPLATZ 9

Düsseldorf, 4. Aug. 1978 47,433
7839

•Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

•Vakuumschalter

'Die Erfindung betrifft eine VakuumschaIteranordnung, die als Nebenschlußschalter über den Elektroden einer elektrochemischen Zelle anschließbar ist.

Eine elektrochemische Zelle oder elektrolytische Zelle ist eine Zelle, in der ein Gleichstrom über zwei im Abstand zueinander angeordnete Elektroden durch eine elektrolythaltige Flüssigkeit geleitet wird, wobei an den entsprechenden Elektroden eine ionische Trennung der positiven und negativen Ionen stattfindet. Die am häufigsten vorkommenden elektrochemischen Zellen werden benutzt, um aus einer Salzlösung Natriumhydroxid und Chlor zu erzeugen. Die Zellen können Quecksilberzellen sein, in denen das Quecksilber als Kathode dient, oder es können die moderneren Diaphragma- oder Membranzellen sein. Eine Diaphragma- oder Membranzelle besitzt ein poröses Glied, durch das der Elektrolyt zwischen den Elektroden hindurchtritt. Die typische elektrochemische Zellenherstellungsanordnung weist viele elektrisch in Serie geschaltete Zellen auf, wobei eine Arbeitsgleichspannung von weniger als 5 V für jede Zelle und ein sehr hoher Strom von ungefähr 30.000 A oder mehr verwendet werden.

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Wenn eine einzige Serienzelle untersucht oder gewartet werden muß, ist es notwendig, die Zelle zu überbrücken, damit die übrigen in Serie angeschlossenen Zellen weiterarbeiten können. Der elektrische Nebenschlußschalter muß in der Lage sein, die sehr hohen Ströme des Systems weiterzuleiten und zu unterbrechen. Der Nebenschlußschalter muß den Strom im Nebenschlußweg unterbrechen, wenn die Zelle zu den anderen Zellen wieder in Serie geschaltet werden soll. Wegen des hohen Stromes treten während der Unterbrechung erhebliche Energieverluste auf, die abgeleitet werden müssen. Dies führt zu Verschlechterungen der Schalterkontakte und begrenzt die Lebensdauer des Schalters. Da der Vakuumschalter nur jeweils für eine der vielen Zellen benötigt wird, sollte er in einfacher Weise zu irgendeiner der die Operationskette bildenden Zellen transportierbar sein, wozu die Vakuumschalteranordnung möglichst kompakt sein sollte.

Seit kurzem werden Vakuumschalter als Nebenschlußschalter für elektrolytische Zellen verwendet, siehe die US-Anmeldungen 650 322 vom 19.1.76, 650 406 vom 19.1.76, und die US-Patentschrift 3 950 628.

Die beiden US-Anmeldungen beschreiben Vakuumschalteranordnungen mit mehreren elektrisch parallel zueinander liegenden Schaltern, die ungefähr simultan als Nebenschlußschalter für eine elektrolytische Zelle betätigt werden. Derartige Vakuumschalteranordnungen bieten viele praktische Betriebsvorteile gegenüber bisher benutzten Luftschaltern. Der Vakuumschalter weist eine erheblich längere Betriebslebensdauer auf, und zwar aufgrund der größeren Fähigkeit zur Energiebeseitigung.

Kürzlich vorgeschlagene elektrolytische Zellen besitzen jedoch Betriebsströme, die erheblich höher als bisher sind, wobei einige bis zu 150.000 A erreichen. Zwar liefern die in den oben beschriebenen US-Anmeldungen dargestellten Betriebsmechanismen ein ungefähr simultanes öffnen der parallelen Vakuumschalter, es ist jedoch mit einem elektromechanischen! System in keiner Weise möglich, die Kontakte in genau dem gleichen Augenblick - Größen-

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Ordnung von Millisekunden - voneinander zu trennen, wobei die Größenordnung von Millisekunden die Zeitskala für die Lichtbogenunterbrechung darstellt. Die letzten Schalterkontakte, die sich trennen oder öffnen, werden den Gesamtstrom im Nebenschlußkreis führen und damit einer erheblichen Kontakterosion ausgesetzt sein. Es ist daher sehr wünschenswert, die Energie zu vermindern, die bei dem letzten sich öffnenden Schalter beseitigt werden muß.

Es war bisher üblich, eine einzige große Leitungsschiene zwischen den Zellenelektroden und den Nebenschlußschalterkontakten zu verwenden, und zwar aufgrund des hohen zu übertragenden Stromes.

Abwandlungen in der Größe des Vakuumschalters und dessen Geometrie bieten zwar einige Möglichkeiten, um bei höheren Stromnennwerten zu arbeiten, jedoch ist dies nur begrenzt möglich, weil der sich während der Kontaktunterbrechung bildende Lichtbogen über einem kleinen Kontaktgebiet des Kontaktes auftritt.

Der in den oben genannten US-Anmeldungen beschriebene Vakuumschalterarbeitsmechanismus ermöglichte keine Einstellung der Betriebsmechanismusbewegung, um das Öffnen der Schalter zu korrigieren und sicherzustellen, daß die Schalteröffnung ungefähr simultan erfolgt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vakuumschalteranordnung für den elektrischen Nebenschluß von elektrochemischen Zellen zu schaffen, bei dem durch höhere Simultanität und bessere Verlustleistungsbeseitigung größere Ströme geschaltet werden können.

Die Erfindung wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

Erfindungsgemäß wird also eine Vakuumschalteranordnung geschaffen, die als ein Nebenschlußschalter über den Elektroden einer elektrochemischen Zelle anschließbar ist und eine Vielzahl von Vakuumschaltern aufweist, die zusammen mit getrennten elektrischen

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Sainmelschienenverbindern elektrisch parallel angeordnet sind, wobei sich die Sammelschienenverbinder von jedem Schalterkontakt elektrisch parallel, jedoch in isolierter Beziehung von einer Seite eines jeden Schalters zu einem Zellenelektrodenanschluß und von der anderen Seite des Schalters zum anderen Zellenelektrodenanschluß erstrecken, wobei eine Seite eines jeden Schalters mit einem gemeinsamen Betriebsmechanismus verbunden ist, der einzelne hin- und herbewegbare Gelenke umfaßt, die an entsprechende Schalter angebracht sind, um diese nahezu gleichzeitig zu öffnen und zu schließen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Anordnung eine Vielzahl von Paaren elektrisch parallel liegender Vakuumschalter auf, von denen jeder zumindest einen Kontakt aufweist, welcher bezüglich des anderen Kontaktes innerhalb eines hermetisch abgeschlossenen Kolbens hin- und herbeweglich ist, wobei eine Seite all dieser Schalter mit einer gemeinsamen Betätigungseinrichtung verbunden ist, um eine Hin- und Herbewegungskraft auf den einen Kontakt eines jeden Schalters auszuüben, um die elektrisch parallelen Schalter nahezu gleichzeitig zu öffnen und zu schließen, wobei der andere Kontakt der Schalter von einer festen Stützeinrichtung isolierend gehalten wird, so daß die auf den anderen Kontakt ausgeübte Hin- und Herbewegungkraft wirksam wird, den einen der Kontakte hin- und herzubewegen, und wobei jeder Schalter des Schalterpaares auf eine gemeinsame Linie ausgerichtet ist, während die angrenzenden Paare auf Linien ausgerichtet sind, die zu dem angrenzenden ausgerichteten Paar parallel liegen, aber einen Abstand aufweisen, um auf diese Weise eng im Abstand angeordnete, parallele Stromwegsammelschienenverbindungen zu den sich gegenüberliegenden Schalterkontakten zu ermöglichen.

Von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist auch ein Betriebsmechanismus für den elektrischen Vakuumschalter, bei welchem zumindest einer der Kontakte bezüglich des anderen Kontaktes innerhalb eines hermetisch abgedichteten Kolbens hin- und herbeweglich ist, um den Schalter zu öffnen und zu schließen, wobei

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die eine Seite des Schalters über eine Gelenkeinrichtung mit der hin- und herbewegbaren Betätigungseinrichtung verbunden ist und wobei die Gelenkeinrichtung hinsichtlich ihrer Länge mit Bezug auf die Betätigungseinrichtung einstellbar ist, um den Hin- und Herbewegungsweg, der zum Öffnen der Schalterkontakte erforderlich ist, einzustellen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vakuumschalteranordnung ;

Fig. 2 eine Seitenansicht in Richtung der Schnittlinie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise perspektivische Ansicht eines Teils der in Fig. 1 dargestellten Schalteranordnung?

Fig. 4 eine vergrößerte Seitenansicht, teilweise im Schnitt, von einem Schalter und einem Teil eines Operationsmechanismus für diesen Schalter; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung des elektrischen Systems.

In Fig. 1 umfaßt die Vakuumschalteranordnung 10 ein Basisstützglied 12, auf dem eine Vielzahl von Vakuumschaltern 14a bis 14m montiert sind. Stützarme 16 erstrecken sich von den Enden der Stützglieder 12, wobei ein Betätigungsmechanismusstützglied 18 sich zwischen den Stützarmen 16 erstreckt. Die Stützglieder 12, 16 und 18 bilden ein verhältnismäßig festes Rahmenstützsystem.

Ein gemeinsamer Schalterbetätigungsmechanismus 20 ist auf dem Stützglied 18 montiert und besteht aus einem Luftzylinder 22, dessen sich hin- und herbewegende Stange 24 über ein Verbindung i-

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gelenk 26 mit einem gemeinsamen Verbindungsgelenk 28 verbunden ist, welches wiederum mit den einzelnen sich hin- und herbewegenden Betriebsmechanismen 30 verbunden ist/ welche zu den Vakuumschaltern 14a bis 14m gehören.

Jeder der Vielzahl von Vakuumschaltern 14a bis 14m und Betriebsmechanismen 30 sind vorzugsweise von der Rahmenstützung elektrisch isoliert. Eine isolierende Platte ist vorzugsweise zwischen jedem Schalter 14 und dem Basisstützglied 12 vorgesehen, auf welchem es montiert ist, obwohl dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Ein isolierendes Gelenk 34 ist zwischen dem gemeinsamen Verbindungsgelenk 28 und dem Rest des sich hin- und herbewegenden Betriebsmechanismus 30 angebracht, wie bezüglich Fig. 4 im folgenden noch näher erläutert wird.

Der Vakuumschalter 14a wird in größeren Einzelheiten in der bereits erwähnten US-Patentanmeldung 650 322 erläutert. Im allgemeinen ist zu sagen, daß der Vakuumschalter 14a, siehe am besten Fig. 4, aus einem hermetisch abgedichteten evakuierten Körper besteht, der von flexiblen gewellten Diaphragmagliedern gebildet wird, die an isolierende Ringabstandshalter 36 sowie an sich hin- und herbewegende leitende Kontaktstützen 38 abdichtend angebracht sind. Die nach innen sich erstreckenden Enden der leitenden Kontaktstützen 38, die innerhalb des hermetisch abgedichteten Körpers angeordnet sind, können als Schalterkontakte dienen, oder aber getrennte Kontakte können am Ende der Kontaktstützen 38 montiert sein. Der Schalter 14a ist ein normalerweise geschlossener Schalter, wobei die Kontakte infolge des atmosphärischen Druckes auf die flexiblen gewellten Diaphragmaglieder 35 wegen der evakuierten Art des Schalters aufeinander gedrückt werden. Leiterplatten 40 sind mit den den nach außen sich erstreckenden Enden der Kontaktstützen 38 verbunden, um den elektrischen Anschluß mit den Sammelschienenverbindern 42a und 44b zu erleichtern, wie am besten aus den Fig. 2 bis 4 zu erkennen ist. Die Sammelschienenverbinder 42a bis 42m und 44a bis 44m gehören jeweils zu den Schaltern 14a bis 14m und erstrekken sich von den sich gegenüberliegenden Leiterplatten in ent-

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gegengesetzte Richtungen für den jeweils nachfolgenden Schalter. Der Sammelschienenverbinder 42a ist ein längliches festes, starres Kupferplattenglied, während der Sammelschienenverbinder 44a ein flexibles Glied darstellt, das dadurch gebildet wird, daß eine Vielzahl von dünnen Kupferblechen miteinander verbunden sind. Es ist diese Flexibilität des Sammelschienenverbinders 44a, die die Hin- und Herbewegung der Kontaktstützen 38 und damit ein Öffnen und Schließen des Schalters ermöglicht.

Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, werden die Vakuumschalter 14a bis 14m auf dem Basisstützglied 12 als zueinander ausgerichtete Schalterpaare montiert. Das Basisstützglied 12 ist bezüglich der Horizontalen und bezüglich der Stützarme 16 in einem Winkel angeordnet, so daß jedes nachfolgende Paar von ausgerichteten Vakuumschaltern längs einer Ebene liegt, die von der Ebene des vorangegangenen ausgerichteten Paares einen Abstand aufweist, aber parallel zu ihr liegt. Bei dieser Ausführungsform sind sechs zueinander ausgerichtete Schalterpaare zu erkennen, wobei das im Winkel angeordnete Basisstützglied 12 ein Versetzen der Schalterpaare erleichtert. Die Schalter 14a und 14b sind zueinander ausgerichtet, wie es auch bei den nachfolgenden Paaren der Fall ist. Die Sammelschienenverbinder 46a bis 46m und 46aa bis 46mm erstrecken sich von jedem Schalterende zu den gegenüberliegenden Elektrolytzellenelektroden und liefern eine Vielzahl von getrennten, parallelen Stromführungswegen von den Zellenelektroden, wobei die Sammelschienenverbinder 46a und 46aa mit dem Schalter 14a verbunden sind. Es wurde gefunden, daß durch das Unterteilen des Nebenschlußschalters in diese elektrisch parallelen, voneinander isolierten Schaltkreiswege, wie in Fig. 5 dargestellt, der Strom pro Kontakt um den Teilungsfaktor vermindert werden kann. Bei der hier dargestellten Ausführungsform wird der Strom durch den Faktor 12 geteilt, wobei dies erreicht wird, ohne daß sich die Induktanz der Schalteranordnung wesentlich erhöht. Dies ermöglicht eine erhebliche Reduzierung der Energie, die von dem zuletzt noch offenen Kontakt beseitigt werden muß. In Fig. 5 ist jeder der Sammelschienenverbinder so dargestellt, daß er einen Widerstand R und eine

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Induktivität L umfaßt.

Beispielsweise möge ein typischer Elektrolytzellenschalteranschluß, welcher einen einzigen festen Sammelschienenverbinder aufweist, der sich von jeder Zellenelektrode zu den parallelen Schaltern erstreckt, eine Leitungsinduktanz von 4 Mikrohenry aufweisen. Bei einer Betriebsbelastung von 75 kA wird eine Ener-

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gie von 1/2 LI oder 11.250 J in den Leitungen gespeichert, die in den Vakuumschaltern abgeführt werden muß, wenn die Kontakte sich öffnen, und diese Energie muß in den letzten sich öffnenden Schalter abgeführt werden. Einfach durch Aufteilen der Sammelschienenzuleitungen in zwei nahe beieinander liegende jedoch getrennte Schaltkreiswege erhöht sich die Induktanz nur von 4 auf 4,4 Mikrohenry pro Schaltkreisweg, jedoch wird der Strom um einen Faktor von 2 pro Schaltkreisweg verringert, so

2 daß die pro Leitungsweg gespeicherte Energie 1/2 (4,4) (37,5) oder 3.100 J pro Schaltkreisweg beträgt, das ist weniger als die Hälfte der gespeicherten Energie von 11.250.J für den Aufbau von einer einzigen Sammelschienenleitung. Die zwei getrennten Schaltkreiswege verhalten sich unabhängig zueinander und ermöglichen eine mehr oder weniger gleichartige und auch verringerte Abnutzung an jedem Kontakt. Es besteht keine Notwendigkeit, die Menge an Kupferleitung zu erhöhen, es ist lediglich notwendig, getrennte isolierte Leiter vorzusehen. Für die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beträgt der Strom in jedem Leitungsweg nur 1/12 des Gesamtstromes·, und um die Reduzierung der in jedem Weg gespeicherten Energie zu optimieren, wurde die gegenseitige Induktion wie auch die Selbstinduktion der Sammelschienenleiter möglichst klein gemacht. Die zueinander ausgerichtete Schalterpaaranordnung sowie die Konstruktion des Sammelschienenleiters gemäß der vorliegenden Erfindung macht die gegenseitige Induktion wie auch die Selbstinduktion der separaten Schaltkreiswege minimal.

Das Vorsehen von getrennten elektrisch parallelen isolierten Sammelschienenleitern für jede Seite des Schalters zur elektrolytischen Zelle ergibt, daß der Strom, den der letzte sich öff-

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nende Schalter zu unterbrechen hat, gegenüber dem maximalen Stromwert erheblich reduziert wird. Dies tritt selbst dann ein, wenn sich die Schalter nicht synchron öffnen. Der Effekt des Öffnens eines einzelnen Schalters liegt darin, den Gesamtsystemwiderstand zu erhöhen, während für das nacheinander erfolgende Schalteröffnen der Effekt darin liegt, den Systemwiderstand sequentiell zu erhöhen.

Es kann gezeigt werden, daß der Strom für den letzten sich öffnenden Schalter der folgende ists

_T ,„ _h ■,. \ Batteriezellenspannung + Spannung I » R (Zelle) xi&cnaxterj R(schiene) +R(Schalter) +R(ZeIIe),

Für einen gegebenen Schalter und für einen bestimmten Zellenwiderstand ergibt eine Erhöhung des Widerstandes der Sammelschiene eine Verringerung des Schalterstromes. Der typische Sammelschienenleitungswiderstand kann ungefähr 4,5 Mikroohm betragen, so daß der gesamte Sammelschienenleitungswiderstand für einen einzigen Schalterweg etwa 9 Mikroohm beträgt. Der Sammelschienenleitungswiderstand kann in einfacher Weise verändert werden, um für den letzten sich öffnenden Schalter die größte Stromreduktion zu erhalten. Jedoch darf der Widerstand der Sammelschiene nicht so hoch sein, daß es nicht möglich ist, den Strom von der elektrolytischen Zelle nebenzuschließen. Die Spannung über den Schaltern muß geringer sein als die Batteriezellenspannung, wenn alle Schalter geschlossen sind. Die Zellenbatteriespannung oder das Elektrolysepotential ist das Potential über der Zelle, bei dem Strom durch die Zelle zu fließen beginnt.

Es ist im allgemeinen wünschenswert, wenn die Widerstände der einzelnen parallelen Schaltkreiswege ungefähr gleich sind, so daß die Wahrscheinlichkeit sehr niedrig wird, daß sich jedesmal ein bestimmter Schalter der Anordnung als letzter öffnet. Dadurch ergibt sich eine verhältnismäßig gleichförmige Abnutzung und verhältnismäßig gleichförmige Schalterbetriebslebensdauer. Es ist auch möglich, getrennte Widerstände in Serie zu den Sammelschienenleitern einzufügen, um den Wegwiderstand zu steuern

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und festzulegen.

Wie am besten aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, erstreckt sich der flexible Sammelschienenleiter 44a vom ersten Schalter 14a auf der linken Seite des Stützgliedes 12 nach oben, während sich der feste Sammeischienenverbinder 42a von der anderen Seite des Schalters 14a nach unten erstreckt. Für jeden nachfolgenden Schalter wird dies alterniert, so daß beim nächsten Schalter 14b der flexible Sammelschienenverbinder 44b sich nach unten erstreckt und der feste Sammelschienenverbinder 42b sich nach oben erstreckt. Dies ermöglicht es, die von dem hin und her sich bewegenden Betriebsmechanismus ausgehenden Kräfte auszugleichen.

Die Sammelschienenverbinder 42a und 44a eines jeden Schalters sind mit Sammelschienenleiter 46a verbunden, die vorzugsweise aus Kupferrohr mit abgeflachten Endteilen bestehen, die für eine Schraubverbindung an dem Sammelschienenverbinder ausgestattet sind. Der gepaarte Schalteraufbau und die Sammelschienenverbinderanordnung ermöglichen eine sehr enge Sammelschienenleiteranordnung. Die Sammelschienenleiter, die zur einen Seite des Schalters laufen, sind in zwei vertikalen Anordnungen montiert, wobei die Sammelschienenleiter für die gepaarten Schalter in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegen. Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, erstreckt sich der Sammelschienenleiter 46a vom Zelle-Elektroden-Verbindungspunkt und ist mit dem ersten Vakuumschalter 14a verbunden, während der Sammelschienenleiter 46a eng angrenzend zum Leiter 46a in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegt, jedoch mit dem Schalter 14b verbunden ist. Jedes nachfolgende Paar von Sammelschienenleitern ist mit jeweils einem nachfolgenden Paar von Schaltern in ähnlicher Weise verbunden und die gleiche Samme!leiteranordnung ist zwischen der anderen Seite der Schalter und der anderen Zellenelektrode vorgesehen. Auf diese Weise entstehen zwölf getrennte, elektrisch parallelliegende isolierte Schaltkreiswege von der einen Zellenelektrode zu:anderen, wobei für jeden Schaltkreisweg individuelle Vakuumschalter vorhanden sind. Die Sammelschienenleiterwege

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werden auf einem Minimum gehalten und der Abstand so gewählt, daß die Induktanz möglichst klein wird, während gleichzeitig eine Isolierung des elektrischen Weges aufrechterhalten wird.

Der sich hin- und herbewegende Betriebsmechanismus 30 ist in Fig. 4 in größeren Einzelheiten dargestellt. Das isolierende Gelenk 34 ist mit einem Verbindungsgelenk 48 über eine Öffnung verbunden, welche durch zwei sich gegenüberliegende Wände hindurchgeführt ist, wobei sich eine Stange 51 durch die Öffnung erstreckt. Das Verbindungsgelenk 48 wird von Führungseinrichtungen 49 gehalten, die auf Stützen 16 montiert sind, welche eine Hin- und Herbewegung des Gelenks 48 erlauben. Ein interner Kragen 52 ist innerhalb des im allgemeinen röhrenförmigen Verbindungsgelenkes 48 vorgesehen. Ein Verbindungsglied 54, wie ein Schraubbolzen mit einem vergrößerten Kopf 56, erstreckt sich durch den Kragen 52 zum Schalter 14a, wobei der vergrößerte Kopf 56 eine ausreichende Fläche besitzt, um auf der einen Seite des Kragens 52 in Eingriff zu gehen oder aufzusitzen, wenn das Gelenk 48 weg von dem Schalter 14a bewegt wird. Das schraubenbolzenförmige Verbindungsglied 54 ist in eine passende Öffnung eingeschraubt, die in einer Verbindungsplatte 59 vorgesehen ist, welche an dem Sammelschienenverbinder 44a und an eine Seite des Schalters 14a angeschraubt ist. Der Schraubbolzen 54 kann in die passend mit Gewinde versehene öffnung 58 einstellbar eingeschraubt werden, um so die Position des Schraubbolzenkopfes 56 und damit den Weg des sich hin- und herbewegenden röhrenförmigen Gliedes zu verändern, bevor dieses den Kopf 56 in Eingriff nimmt, um die Schalterkontakte voneinander weg in die offene Schalterstellung zu drücken. Eine Verriegelungsnuß 60 ermöglicht ein Verriegeln des Schraubbolzens 54 in eine feste Stellung, nachdem das Einstellerfordernis bezüglich des Schalteröffnungsweges erfüllt wurde. Eine andere Verriegelungsnuß 62, eine Beilagscheibe 64 und eine Federvorspannungseinrichtung 66 sind auf dem Schraubbolzen 54 vorgesehen, wobei die Federvorspannungseinrichtung 66 innerhalb des Endes des röhrenförmigen Gelenkes gegen den Kragen 52 anliegt, um so als Vorspannungseinrichtung zu dienen und die Kraft zu erhöhen, mit der die Schalterkontakte

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in geschlossener Stellung gehalten werden.

Der Betriebsmechanismus 30 ist auf diese Weise leicht einzustellen, um sicherzustellen/ daß sich die Vielzahl der Vakuumschalter der Anordnung nahezu gleichzeitig öffnen.

Eine Feder 67 erstreckt sich von jedem Ende der Stange 51 zum Stützglied 18 und ist an dieses mit Hilfe von isolierten Lagerungen 68 und einstellbaren Verbindern 69 angeschlossen. Diese Federn 67 liefern die Kraft, um die atmosphärische Kraft auf die Schalter zu überwinden und um das Verbindungsgelenk 48 hin- und herzubewegen und die Schalterkontakte in die offene Stellung auseinanderzubewegen. Es sollte bemerkt werden, daß wegen der Anbringung der Federn 67 zwischen Stange 51 und festem Stützrahmen die zusätzliche Kontaktkraft liefernde Feder 66 auch wirksam ist, wenn sich der Schalter in geschlossener Stellung befindet.

Der Betrieb der Betätigungseinrichtung 20 und die Hin- und Herbewegung der Stange 24 bewirkt eine seitliche Hin- und Herbewegung des gemeinsamen Gelenkes 28 über das Gelenk 26. Die einzelnen isolierenden Gelenke 34 bewegen sich in einer Schwenkbewegung um die Stange 51 herum. Das Gelenk 34 hält den Schalter geschlossen, wenn es sich in vertikaler Stellung befindet. Wenn das Gelenk 34 sich um einen Winkel zur Vertikalen verschwenkt, bewirken die Federn 67 eine Aufwärtsbewegung des röhrenförmigen Verbindungsgelenkes 48, so daß die Schalterkontakte voneinander weggezogen und der Schalter geöffnet wird.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Schaffung einer Vakuumschalteranordnung mit einer Vielzahl von elektrisch parallelen Stromwegen für die Anwendung bei einer elektroIytischen Zelle erhebliche Betriebsvorteile liefert. Die induktiv gespeicherte Energie, die vom letzten sich öffnenden Schalter abgeführt werden muß, kann erheblich vermindert werden. Auch wird der Widerstand der Schalteranordnung erheblich erhöht, wenn die einzelnen parallelen Schalter geöffnet werden, um so den

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Strom durch die verbleibenden geschlossenen Schalter zu verringern, auf welche Weise der in dem letzten sich öffnenden Schalter noch fließende Strom verringert wird.

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Claims

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Paten ta nsprüche ;

1» VakuumschaIteranordnung, welche als Nebenschlußschalter die Elektroden einer elektrochemischen Zelle überbrücken kann, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Vakuumschaltern (14), die zueinander elektrisch parallel angeordnet sind, wobei sich von jedem Schalterkontakt elektrische Sammelschienenverbinder (42, 44) in elektrisch paralleler jedoch isolierter Beziehung von der einen Seite eines jeden Schalters (14) zu einem Zellenelektrodenanschluß sowie von der anderen Seite des Schalters (14) zum anderen Zellenelektrodenanschluß erstrecken, wobei eine Seite eines jeden Schalters (14) mit einem gemeinsamen Betriebsmechanismus (3O) verbunden ist, der einzelne hin- und herbewegliche Gelenke (48, 34) umfaßt, die mit entsprechenden Schaltern

(14) verbunden sind, um die Schalter im wesentlichen simultan zu öffnen und zu schließen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumschalter (14) auf einem starren Stützrahmen (12) angeordnet sind, der auch den gemeinsamen Betriebsmechanismus (30) trägt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützrahmen (12), auf dem die Schalter (14) angeordnet sind, bezüglich der Horizontalen in einem Winkel

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liegt, wobei die Schalter (14) im Abstand zueinander angeordnet sind und die Sammelschienenleiter (42, 44) sich von gegenüberliegenden Seiten der Schalter (14) in entgegengesetzte Richtungen erstrecken und in einer gemeinsamen vertikalen Ebene liegen.
4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die leitenden Sammelschienenverbinder (42, 44) von entgegengesetzten Enden des Schalters (14) in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, wobei einer der Sammelschienenverbinder (44) ein flexibles Glied ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Sammelschienenverbinder (44) sich von dem Schalter (14) in eine Richtung erstreckt, die senkrecht zum Bewegungsweg des hin- und herbeweglichen Gelenkes (48, 34) liegt, wobei der Sammelschienenverbinder in Richtung des Bewegungsweges des sich hin- und herbewegenden Gelenkes flexibel ist.
ο Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumschalter (14) auf dem Stützrahmen (12) in zueinander ausgerichteten Paaren (14a, 14b) angeordnet sind, wobei aufeinanderfolgende ausgerichtete Schalterpaare (14a, 14b) längs einer im Abstand parallel ausgerichteten Ebene versetzt sind (Fig. 2).
7. Anordnung nach Anspruch 6, wenn abhängig von Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible leitende Sammelschienenverbinder (44) sich von der gegenüberliegenden Seite des Schalters (14) eines gegebenen Paares von zueinander ausgerichteten Schaltern (14a, 14b) erstreckt.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hin- und herbeweglichen Gelenke (48, 34) bezüglich des gemeinsamen Betriebsmechanismus (30) einstellbar sind, um einen einstellbaren Schalterbetriebs-

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weg zu ermöglichen.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, mit einer Vielzahl von Paaren von elektrisch zueinander parallelgeschalteten Vakuumschaltern, von denen jeder zumindest einen Kontakt aufweist, der relativ zum anderen Kontakt hin- und herbeweglich ist, wobei sich die Kontakte innerhalb einer hermetisch abgedichteten Umhüllung befinden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite aller Schalter mit einer gemeinsamen Betätigungseinrichtung (30) verbunden ist, um auf einen Kontakt eines jeden Schalters (14) eine Hin- und Herbewegungskraft auszuüben, um die elektrisch parallelen Schalter (14) im wesentlichen gleichzeitig zu öffnen und zu schließen, wobei der andere Kontakt der Schalter (14) isolierend von einer starren Stützeinrichtung

(12) gehalten wird, so daß die auf den anderen Kontakt ausgeübte Hin- und Herbewegungskraft wirksam·«wird, um den einen der Kontakte hin- und herzubewegen, und wobei jeder Schalter (14) des Paares von Schaltern längs einer gemeinsamen Linie ausgerichtet ist, während das angrenzende Paar von Schaltern längs einer Linie ausgerichtet ist, die dazu parallel aber im Abstand liegt, um so eng benachbarte parallele Sammelschienenverbindungswege zu den sich gegenüberliegenden Schalterkontakten zu ermöglichen.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Betriebsmechanismus (30) für die elektrischen Vakuumschalter (14), bei denen zumindest der eine der Kontakte bezüglich des anderen Kontaktes innerhalb einer hermetisch abgedichteten Umhüllung (35, 36) hin- und herbeweglich ist, um den Schalter (14) zu Öffnen und zu schließen, wobei eine Seite des Schalters über eine Gelenkeinrichtung (48) mit hin- und herbeweglichen Betätigungseinrxchtungen (34, 28, 26, 24) verbunden ist, wobei die Gelenkeinrichtung (48) bezüglich ihrer Länge relativ zu der Betätigungseinrichtung (48) einstellbar ist, um den Hin- und Herbewegungsweg, der zum Offenziehen der Schalterkontakte erforder-

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lieh ist, einzustellen.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die sich hin- und herbewegenden Betätigungseinrichtungen ein isolierendes Gelenk (34) umfassen.
12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die sich hin- und herbewegenden Betätigungseinrichtungen eine gemeinsame Hin- und Herbewegungseinrichtung (28) aufweisen, welche von Betätigungseinrichtungen (24, 26) seitlich hin- und herbewegbar ist, wobei Gelenkeinrichtungen (34) sich von der gemeinsamen Hin- und Herbewegungseinrichtung (28) zu einer Gelenkverbindung (57) für die Gelenkeinrichtung (34) erstrecken, welche an der einen Seite des Schalters (14) angeschlossen ist, so daß die Gelenkeinrichtungen (34) sich von einer vertikalen geschlossenen Schalterstellung zu einer Stellung verschwenken oder bewegen, die eine einen Winkel zur Vertikalen aufweisende offene Schalterstellung ist, und daß sich Federeinrichtungen (67) zwischen den Gelenkeinrichtungen (48) und einem festen Rahmen (18) erstrecken, auf welchem die Schalter

(14) mit ihrer anderen Seite festgehalten werden, wobei die Federeinrichtungen (67) die Gelenkeinrichtungen weg von der einen Seite des Schalters drücken und den Schalter zu öffnen versuchen.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß Federvorspannungseinrichtungen (66) zwischen der sich hin- und herbewegenden Gelenkeinrichtung (48) und der einen Seite des Schalters (14) vorgesehen sind, so daß dann, wenn die Gelenkeinrichtungen (48) sich in vertikaler geschlossener Schalterstellung befinden, die Federvorspannungseinrichtungen (66) eine weitere Vorspannung zum Schließen der Schalterkontakte bewirken.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkeinrichtungen (48) einen im

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wesentlichen röhrenförmigen Gelenkteil aufweisen, der einen inneren Kragenteil (52) sowie einen Bolzenteil aufweist, welcher sich von der einen Seite des Schalters erstreckt und durch den inneren Kragenteil (52) des röhrenförmigen Gelenkteils erstreckt, wobei ein vergrößerter Kopfteil (56) der an dem Ende des Bolzens vorgesehen ist, mit dem Kragenteil (52) in Eingriff treten kann, wenn der Gelenkteil weg von dem Schalter zu dessen Öffnung bewegt wird.
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen eine Schraubverbindung mit einer mit Gewinde versehenen Öffnung (58) herstellt, welche in einer Endplatte (59) vorgesehen ist, die mit dem Schalterkontakt verbunden ist, so daß der Bolzen in die Öffnung (58) um eine gewünschte Entfernung eingeschraubt werden kann, um die Erstreckungslänge des Bolzenkopfes (56) von der Endplatte (59) zu verändern und dadurch eine Einstellbarkeit des zum Öffnen der Schalterkontakte erforderlichen Hin- und Herbewegungsweges zu liefern.

Beschreibung:

09 809/079