DE2834570C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumschalteranordnung, welche als Nebenschlußschalter die Elektroden einer elektroche­ mischen Zelle überbrücken kann.

Eine derartige Vakuumschalteranordnung ist aus der US-PS 39 50 628 bereits bekannt.

Eine elektrochemische Zelle ist eine Zelle, in der ein Gleichstrom über zwei im Abstand zueinander angeordneten Elektroden durch eine elektrolythaltige Flüssigkeit geleitet wird, wobei an den entsprechenden Elektroden eine Trennung der positiven und negativen Ionen stattfindet. Eine sehr häufige Anwendung elektrochemischer Zellen ist die, aus einer Salzlösung Natriumhydroxid und Chlor zu erzeugen. Die Zellen können Quecksilberzellen sein, in denen das Queck­ silber als Kathode dient, oder es können auch die moderne­ ren Membranzellen sein, die ein poröses Glied aufweisen, durch das der Elektrolyt zwischen Elektroden hindurchtritt.

Typischerweise sind mehrere elektrochemische Zellen elek­ trisch in Serie geschaltet, wobei eine Arbeitsgleichspannung von weniger als 5 V für jede Zelle und ein sehr hoher Strom von etwa 30 000 A oder mehr benutzt wird. Wenn nur eine einzige Zelle aus dieser Serie untersucht oder gewartet werden muß, ist es notwendig, diese Zelle zu überbrücken, damit die übrigen in Serie geschalteten Zellen weiterarbei­ ten können. Der zur Überbrückung dienende elektrische Nebenschlußschalter muß somit in der Lage sein, die ge­ nannten sehr hohen Ströme des Systems aufzunehmen und zu unterbrechen. Der Nebenschlußschalter muß den Strom im Nebenschlußweg unterbrechen, wenn die Zelle zu den anderen Zellen wieder hinzugeschaltet werden soll.

Wegen des hohen Stromes treten während des Unterbrechungs­ vorganges erhebliche Energieverluste auf, die abgeleitet werden müssen. Dies führt zu Verschlechterungen der Schal­ terkontakte und begrenzt die Lebensdauer des Schalters. Da zudem der als Nebenschlußschalter dienende Vakuumschalter in jeweils für eine der vielen Zellen benötigt wird, sollte der Schalter in einfacher Weise zu irgendeiner der die Opera­ tionskette bildenden Zellen transportierbar sein, so daß die Vakuumschalteranordnung auch möglichst kompakt sein sollte.

Die aus der eingangs genannten US-Patentschrift 39 50 628 bekannte Vakuumschalteranordnung weist mehrere elektrisch parallel zueinander liegende Schalter auf, die ungefähr simultan als Nebenschlußschalter für eine elektrochemische Zelle betätigt werden kann. Eine derartige Vakuumschalter­ anordnung bietet viele praktische Betriebsvorteile gegenüber früher benutzten Luftschaltern. Vakuumschalter weisen eine erheblich längere Betriebslebensdauer auf, da sie eine größere Fähigkeit für Energiebeseitigung besitzen. Proble­ matisch wird jedoch die bekannte Vakuumschalteranordnung, wenn sie für elektrochemische Zellen eingesetzt werden sollen, die noch wesentlich höhere Betriebsströme aufweisen, beispielsweise Betriebsströme bis zu 150 000 A. Obwohl der in der US-Patentschrift beschriebene Betriebsmechanismus ein annähernd simultanes Öffnen der parallelen Vakuumschalter ermöglicht, ist es bei einem rein elektromechanischen System schwierig, die Kontakte in genau dem gleichen Augenblick - größenordnungsmäßig handelt es sich um Millisekunden - voneinander zu trennen, so daß innerhalb dieser Zeitgrößen­ ordnung von einigen Millisekunden eine Lichtbogenerscheinung auftritt. Die letzten sich trennenden oder öffnenden Schal­ terkontakte führen dann den Gesamtstrom des Nebenschluß­ kreises und sind daher einer erheblichen Kontakterosion ausgesetzt.

Es ist daher wünschenswert, die Energie zu vermindern, die beim letzten sich öffnenden Schalter noch zu beseitigen ist.

Bisher war es üblich, eine einzige große Leitungsschiene zwischen die Elektroden der chemischen Zellen und den Neben­ schlußschalterkontakten zu verwenden, und zwar auf Grund des hohen zu übertragenden Stromes.

Abwandlungen in der Größe des Vakuumschalters und dessen Geometrie bieten zwar einige Möglichkeiten, auch mit höheren Stromnennwerten zu arbeiten, als es bisher üblich war, jedoch ist dies nur in Grenzen möglich, weil der sich während der Kontaktunterbrechung bildende Lichtbogen über einem kleinen Kontaktgebiet des Kontaktes auftritt.

Bei dem in der o. g. US-Patentschrift beschriebenen Vakuum­ schaltermechanismus ist keine Anordnung vorgesehen, die eine Einstellung der Betriebsmechanismusbewegung in der Weise ermöglicht, daß das Öffnen der Schalter korrigiert und so gelegt wird, daß die Schalteröffnung für alle einzelnen Schalter annähernd simultan erfolgt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Vakuumschalteranordnung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Verlustleistung, die beseitigt werden muß, gleichmäßiger auf die einzelnen parallel geschalteten Schalter verteilt wird und dadurch auch größere Ströme geschaltet werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vielzahl von Vakuumschaltern gelöst, die zueinander elektrisch parallel angeordnet sind, wobei sich von jedem Schalterkontakt elek­ trische Sammelschienenverbinder, von denen einer ein flexi­ bles Glied umfaßt, in elektrisch paralleler, jedoch iso­ lierter Beziehung von der einen Seite eines jeden Schalters zu einem Zellenelektrodenanschluß sowie von der anderen Seite des Schalters zum anderen Zellenelektrodenanschluß erstrecken, wobei die mit dem flexiblen Glied verknüpfte Seite eines jeden Schalters mit einem gemeinsamen Betriebs­ mechanismus verbunden ist, der einzelne hin- und herbe­ wegliche Gelenke umfaßt, die mit entsprechenden Schaltern verbunden sind, um die Schalter im wesentlichen simultan zu öffnen und zu schließen, wobei der Widerstand der parallel geschalteten Sammelschienenverbinder derart ist, daß die an der geschlossenen Vakuumschalteranordnung abfallende Spannung kleiner als die Zellenspannung ist, und die Wider­ stände der einzelnen parallelen Schaltkreiswege annähernd gleich groß sind.

Durch diese Maßnahmen wird zum einen eine höhere Simulta­ nität erreicht, zum anderen wird eine bessere Verteilung der Ströme auf die einzelnen Schalter der Schalteranordnung sichergestellt, so daß insgesamt ein wesentlich höherer Strom geschaltet werden kann, als es bei einer Vakuum­ schalteranordnung gemäß dem Stand der Technik möglich war.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können zu den Sammelschienenverbindern getrennte Widerstände in Serie geschaltet sein, was bei bestimmten Anwendungsfällen von Vorteil ist (Anspruch 2).

In weiteren Unteransprüchen werden Ausgestaltungen gelehrt, die den Gesichtspunkt der Kompaktheit und leichten Trans­ portierbarkeit stärker berücksichtigen.

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

Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vakuumschal­ teranordnung;

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 Operations­ mechanismus für diesen Schalter; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung des elektrischen Systems.

In Fig. 1 umfaßt die Vakuumschalteranordnung ein Basisstütz­ glied 12, auf dem eine Vielzahl von Vakuumschaltern 14 a bis 14 m 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 Verbindungs­ gelenk 26 mit einem gemeinsamen Verbindungsgelenk 28 verbunden ist, welches wiederum mit den einzelnen sich hin- und herbewegen­ den Betriebsmechanismen 30 verbunden ist, welche zu den Vakuum­ schaltern 14 a bis 14 m gehören.

Jeder der Vielzahl von Vakuumschaltern 14 a bis 14 m und Betriebs­ mechanismen 30 sind vorzugsweise von der Rahmenstützung elek­ trisch isoliert. Eine isolierende Platte ist vorzugsweise zwischen jedem Vakuumschalter 14 a . . . 14 m 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 bezüg­ lich Fig. 4 im folgenden noch näher erläutert wird.

Im allgemeinen ist zu sagen, daß der Vakuumschalter 14 a, siehe am besten Fig. 4, aus einem hermetisch abgedichteten evakuierten Körper besteht, der von flexiblen gewellten Diaphragmagliedern 35 gebildet wird, die an isolierende Ringabstandshalter 36 sowie an sich hin- und herbewegende leitende Kontaktstützen 38 abdich­ tend anfgebracht sind. Die nach innen sich erstreckenden Enden der leitenden Kontaktstützen 38, die innerhalb des hermetisch abgedichteten Körpers angeordnet sind, können als Schalterkon­ takte dienen, oder aber getrennte Kontakte können am Ende der Kontaktstützen 38 montiert sein. Der Schalter 14 a ist ein nor­ malerweise geschlossener Schalter, wobei die Kontakte infolge des atmosphärischen Druckes auf die flexiblen gewellten Diaphragma­ glieder 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 42 a und 44 a zu erleichtern, wie am besten aus den Fig. 2 bis 4 zu erkennen ist. Die Sammelschienenverbinder 42 a bis 42 m und 44 a bis 44 m gehören jeweils zu den Schaltern 14 a bis 14 m und erstrecken sich von den sich gegenüberliegenden Leiterplatten in ent­ gegengesetzte Richtungen für den jeweils nachfolgenden Schalter. Der Sammelschienenverbinder 42 a ist ein längliches festes, starres Kupferplattenglied, während der Sammelschienenverbinder 44 a ein flexibles Glied darstellt, das dadurch gebildet wird, daß eine Vielzahl von dünnen Kupferblechen miteinander verbunden sind. Es ist diese Flexibilität des Sammelschienenverbinders 44 a, 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 14 a bis 14 m 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 14 a und 14 b sind zuein­ ander ausgerichtet, wie es auch bei den nachfolgenden Paaren der Fall ist. Die Sammelschienenleiter 46 a bis 46 m und 46 aa bis 46 mm erstrecken sich von jedem Schalterende zu den gegen­ überliegenden Elektrolytzellenelektroden und liefern eine Viel­ zahl von getrennten, parallelen Stromführungswegen von den Zellen­ elektroden, wobei die Sammelschienenleiter 46 a und 46 aa mit dem Schalter 14 a 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 Ausführungs­ form wird der Strom durch den Faktor 12 geteilt, wobei dies erreicht wird, ohne daß sich die Induktanz der Schalteranord­ nung wesentlich erhöht. Dies ermöglicht eine erhebliche Redu­ zierung der Energie, die von dem zuletzt noch offenen Kontakt beseitigt werden muß. In Fig. 5 ist jeder der Sammelschienen­ verbinder so dargestellt, daß er einen Widerstand R und eine Induktivität L umfaßt.

Beispielsweise möge ein typischer Elektrolytzellenschalteran­ schluß, 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 gie von 1/2 LI² oder 11 250 J in den Leitungen gespeichert, die in den Vakuumschaltern abgeführt werden muß, wenn die Kon­ takte 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 daß die pro Leitungsweg gespeicherte Energie 1/2 (4,4) (37,5)² oder 3100 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 ermög­ lichen 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 not­ wendig, 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 Redu­ zierung 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 seperaten Schaltkreiswege minimal.

Das Vorsehen von getrennten elektrisch parallelen isolierten Sammelschienenleitern für jede Seite des Schalters zur elektro­ lytischen Zelle ergibt, daß der Strom, den der letzte sich öff­ 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 Gesamtsystem­ widerstand 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 ist:

Für einen gegebenen Schalter und für einen bestimmten Zellen­ widerstand ergibt eine Erhöhung des Widerstandes der Sammelschiene eine Verringerung des Schalterstromes. Der typische Sammel­ schienenleitungswiderstand kann ungefähr 4,5 Mikroohm betragen, so daß der gesammte Sammelschienenleitungswiderstand für einen einzigen Schalterweg etwa 9 Mikroohm beträgt. Der Sammelschienen­ leitungswiderstand kann in einfacher Weise verändert werden, um für den letzten sich öffnenden Schalter die größte Strom­ reduktion zu erhalten. Jedoch darf der Widerstand der Sammel­ schiene 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 Batteriezellenspan­ nung, wenn alle Schalter geschlossen sind. Die Zellenbatterie­ spannung 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 Sammel­ schienenleitern einzufügen, um den Wegwiderstand zu steuern und festzulegen.

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

Die Sammelschienenverbinder 42 a und 44 a eines jeden Schalters sind mit Sammelschienenleiter 46 a verbunden, die vorzugsweise aus Kupferrohr mit abgeflachten Endteilen bestehen, die für eine Schraubverbindung an dem Sammelschienenverbinder ausgestattet sind. Der gepaarte Schalteraufbau und die Sammelschienenverbin­ deranordnung ermöglichen eine sehr enge Sammelschienenleiteran­ ordnung. Die Sammelschienenleiter, die zur einen Seite des Schal­ ters 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 46 a vom Zelle-Elektroden-Verbindungspunkt und ist mit dem ersten Vakuum­ schalter 14 a verbunden, während der Sammelschienenleiter 46 b eng angrenzend zum Leiter 46 a in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegt, jedoch mit dem Schalter 14 b verbunden ist. Jedes nachfolgende Paar von Sammelschienenleitern ist mit jeweils einem nachfolgenden Paar von Schaltern in ähnlicher Weise ver­ bunden und die gleiche Sammelleiteranordnung ist zwischen der anderen Seite der Schalter und der anderen Zellenelektrode vor­ gesehen. Auf diese Weise entstehen zwölf getrennte, elektrisch parallelliegende isolierte Schaltkreiswege von der einen Zellen­ elektrode zur anderen, wobei für jeden Schaltkreisweg individuelle Vakuumschalter vorhanden sind. Die Sammelschienenleiterwege 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 50 verbunden, welche durch zwei sich gegenüberliegende Wände hin­ durchgeführt ist, wobei sich eine Stange 57 durch die Öffnung 50 erstreckt. Das Verbindungsgelenk 48 wird von Führungseinrich­ tungen 49 gehalten, die auf Stützen 16 montiert sind (Fig. 3), welche eine Hin- und Herbewegung des Gelenks 48 erlauben. Ein interner Kragen 52 ist innerhalb des im allgemeinen röhrenförmigen Ver­ bindungsgelenkes 48 vorgesehen. Ein Verbindungsglied 54, wie ein Schraubbolzen mit einem vergrößerten Kopf 56, erstreckt sich durch den Kragen 52 zum Schalter 14 a, 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 14 a bewegt wird. Das schrauben­ bolzenförmige Verbindungsglied 54 ist in eine passende Öffnung 58 eingeschraubt, die in einer Verbindungsplatte 59 vorgesehen ist, welche an dem Sammelschienenverbinder 44 a und an eine Seite des Schalters 14 a angeschraubt ist. Der Schraubenbolzen 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 röhrenför­ migen Gliedes zu verändern, bevor dieses den Kopf 56 in Eingriff nimmt, um die Schalterkontakte voneinander weg in die offene Schalterstellung zu drücken. Eine Verriegelungsnuß 8 ermöglicht ein Verriegeln des Schraubbolzens 54 in eine feste Stellung, nachdem das Einstellerfordernis bezüglich des Schalteröffnungs­ weges erfüllt wurde. Eine andere Verriegelungsnuß 62, eine Bei­ lagscheibe 64 und eine Federvorspannungseinrichtung 66 sind auf dem Schraubbolzen 54 vorgesehen, wobei die Federvorspannungs­ einrichtung 66 innerhalb des Endes des röhrenförmigen Gelenkes 48 gegen den Kragen 52 anliegt, um so als Vorspannungseinrichtung zu dienen und die Kraft zu erhöhen, mit der die Schalterkontakte 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 57 zum Stützglied 18 und ist an dieses mit Hilfe von isolierten Lage­ rungen 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 57 und festem Stütz­ rahmen 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 Her­ bewegung der Stange 24 bewirkt eine seitliche Hin- und Herbewe­ gung des gemeinsamen Gelenkes 28 über das Gelenk 26. Die ein­ zelnen isolierenden Gelenke 34 bewegen sich in einer Schwenk­ bewegung um die Stange 57 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 paral­ lelen Stromwegen für die Anwendung bei einer elektrolytischen Zelle erhebliche Betriebsvorteile liefert. Die induktiv gespei­ cherte Energie, die vom letzten sich öffnenden Schalter abge­ führt werden muß, kann erheblich vermindert werden. Auch wird der Widerstand der Schalteranordnung erheblich erhöht, wenn die einzelnen parallelen Schalter geöffnet werden, um so den Strom durch die verbleibenden geschlossenen Schalter zu ver­ ringern, auf welche Weise der in dem letzten sich öffnenden Schalter noch fließende Strom verringert wird.

Claims (12)

1. Vakuumschalteranordnung, welche als Nebenschluß­ schalter die Elektroden einer elektrochemischen Zelle überbrücken kann, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Vakuumschaltern (14 a . . . 14 m), die zueinander elektrisch parallel angeordnet sind, wobei sich von jedem Schalterkontakt elektrische Sammelschienenverbinder (42 a . . . 42 m, 46 a . . . 46 m; 44 a . . . 44 m, 46 aa . . . 46 mm), von denen einer ein flexibles Glied (44 a . . . 44 m) umfaßt, in elektrisch paralleler, jedoch isolierter Beziehung von der einen Seite eines jeden Schalters (14 a . . . 14 m) zu einem Zellenelektrodenanschluß sowie von der anderen Seite des Schalters (14 a . . . 14 m) zum anderen Zellenelektrodenanschluß erstrecken, wobei die mit dem flexiblen Glied (44 a . . . 44 m) verknüpfte Seite eines jeden Schalters (14 a . . . 14 m) mit einem gemein­ samen Betriebsmechanismus (30) verbunden ist, der einzelne hin- und herbewegliche Gelenke (48, 34) umfaßt, die mit entsprechenden Schaltern (14 a . . . 14 m) verbunden sind, um die Schalter (14 a . . . 14 m) im wesentlichen simultan zu öffnen und zu schließen, wobei der Wider­ stand der parallel geschalteten Sammelschienen­ verbinder (42 a . . . 42 m, 46 a . . . 46 m; 44 a . . . 44 m, (46 aa . . . 46 mm) derart ist, daß die an der ge­ schlossenen Vakuumschalteranordnung abfallende Spannung kleiner als die Zellenspannung ist und die Widerstände der einzelnen parallelen Schaltkreiswege annähernd gleich groß sind.

2. Vakuumschalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Sammelschienen­ verbindern (42 a . . . 42 m, 46 a . . . 46 m; 44 a . . . 44 m, 46 aa . . . 46 mm) getrennte Widerstände (R) in Serie geschaltet sind.

3. Vakuumschalteranordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumschalter (14 a . . . 14 m) auf einem starren Stützrahmen (12) angeordnet sind, der auch den gemeinsamen Betriebs­ mechanismus (30) trägt.

4. Vakuumschalteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützrahmen (12), auf dem die Schalter (14 a . . . 14 m) angeordnet sind, bezüglich der Horizontalen in einem Winkel liegt, wobei die Schalter (14 a . . . 14 m) im Abstand zueinander ange­ ordnet sind und Sammelschienenleiter (46 a . . . 46 m; 14aa . . . 14 mm) sich von gegenüberliegenden Seiten der Schalter (14 a . . . 14 m) in entgegengesetzte Richtungen erstrecken und in einer gemeinsamen vertikalen Ebene liegen.

5. Vakuumschalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die leitenden Sammelschienenverbinder (z. B. 42 a, 44 a) eines Schalters (z. B. 14 a) von entgegenge­ setzten Enden des Schalters (14 a) in entgegenge­ setzte Richtungen erstrecken.

6. Vakuumschalteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Sammelschienen­ verbinder (z. B. 44 a) sich von dem Schalter (z. B. 14 a) in eine Richtung erstreckt, die senkrecht zum Bewegungsweg des hin- und herbeweglichen Gelenkes (48, 34) liegt, wobei der Sammelschienenverbinder (44 a) in Richtung des Bewegungsweges des sich hin- und herbewegenden Gelenkes flexibel ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumschalter (14 a . . . 14 m) auf dem Stützrahmen (12) in zueinander ausgerichteten Paaren (z. B. 14 a, 14 b) angeordnet sind, wobei aufeinanderfolgende ausgerichtete Schalterpaare (z. B. 14 a, 14 b) längs einer im Abstand parallel ausgerichteten Ebene versetzt sind (Fig. 2).

8. Vakuumschalteranordnung 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 Schalterbetriebsweg zu ermöglichen.

9. Vakuumschalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebs­ mechanismus (30) eine gemeinsame Hin- und Herbe­ wegungseinrichtung (28) aufweist, welche von Betätigungseinrichtungen (24, 26) seitlich hin- und herbewegbar ist, wobei isolierende Gelenkein­ richtungen (48, 34) sich von der gemeinsamen Hin­ und Herbewegungseinrichtung (28) zu einer Gelenk­ verbindung (57) erstrecken, die zwischen Gelenk­ einrichtung (34) und der einen Seite des Schalters (z. B. 14 a) angeschlossen ist, so daß die Gelenk­ einrichtung (34) von einer vertikalen, eine geschlossene Schalterstellung bewirkende Stellung zu einer Stellung verschwenkbar oder bewegbar ist, die eine einen Winkel zur Vertikalen aufweisende, eine offene Schalterstellung bewirkende Stellung ist, und daß sich Federeinrichtungen (67) zwischen den Gelenkeinrichtungen (34) und einem festen Rahmen (18) erstrecken, auf welchem die Schalter (14 a . . . 14 m) mit ihrer anderen Seite festgehalten werden, wobei die Federeinrichtungen (67) die Gelenkeinrichtungen (34) von der einen Seite des Schalter wegdrücken und den Schalter zu öffnen suchen.

10. Vakuumschalteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Federvorspannungseinrichtungen (66) zwischen der sich hin- und herbewegenden Gelenkeinrichtung (34, 48) und der einen Seite des Schalters (z. B. 14 a) vorgesehen sind, so daß dann, wenn die Gelenkeinrichtungen (48, 34) sich in vertikaler, eine geschlossene Schalterstellung bewirkende Stellung befinden, die Federvor­ spannungseinrichtungen (66) eine weitere Vor­ spannung zum Schließen der Schalterkontakte bewirken.

11. Vakuumschalteranordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkein­ richtungen (48, 34) einen im wesentlichen röhren­ förmigen Gelenkteil (48) aufweisen, der einen inneren Kragenteil (52) sowie einen Bolzenteil (54) aufweist, welcher sich von der einen Seite des Schalters (z. B. 14 a) und durch den inneren Kragenteil (52) des röhrenförmigen Gelenk­ teils (48) erstreckt, wobei ein vergrößerter Kopfteil (56), der an dem Ende des Bolzen (54) vorgesehen ist, mit dem Kragenteil (52) in Eingriff treten kann, wenn der Gelenkteil (48) weg von dem Schalter (z. B. 14 a) zu dessen Öffnung bewegt wird.

12. Vakuumschalteranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (54) eine Schraub­ verbindung 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 (54) in die Öffnung (58) um eine gewünschte Entfernung einge­ schraubt 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.