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Verfahren zum Schutze von durch Wasserläufe mit der Erde in leitender
Verbindung stehenden Ifetallteilen von Maschinenanlagen vor den schädlichen Einflüssen
vagabondierender Ströme. Es ist bekannt, daß vagabondierende Ströme an Rohrleitungen
und Maschinenteilen in elektrischen Zentralen verheerende Korrosionswirkungen hervorrufen
können. Solche Ströme stammen meist aus Stromverteilnetzen, bei denen die Rückflußlinien
(der Natur des Verwendungszweckes des Netzes entsprechend) in oder an'der Erde liegen.
Solche Netze sind beispielsweise diejenigen von Bahnen und Hafenkrananlagen. Schädlich
sind vagabondierende Ströme nur dann, wenn sie gewisse, leicht zerstörbare Metallteile
irr
solcher Richtung durchfließen, daß diese Teile in den Wasserläufen, mit denen sie
in Berührung stehen, anodisch angegriffen werden. Besonders sind z. B. Kühlrohrsysteme
von Oberflächenkondensatoren, Saugleitungen, Saugkörbe von Pumpenanlagen elektrischer
Zentralen gefährdet.
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Da die Erdung des Rückflußpoles von Netzen der erwähnten Art meist
lediglich durch die Fahrschienen erfolgt, und zwar in gewisser Entfernung von der
Zentrale, und da anderseits Kabelmäntel, Gas- und Wasserleitungen gewisse Rückströme
zur Zentrale führen, stellt sich das Potential der gesamten Metallmasse der Zentrale
meistens auf einen g=ewissen Betrag über den Potential des Rückflußpoles der das
Netz speisenden Stromquelle .ein. Diese Potentialdifferenz zwischen Metallmasse
der Zentrale und Rückflußpol kann 5 bis ro und mehr Volt betragen.
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Erfolgt nun durch Zufälligkeiten oder durch Schutzmaßnahmen irgendwelcher
Art an einem anderen Orte in der Nähe der Zentrale eine gute Erdung des Rückflußpoles,
so kann infolge der erwähnten vorhandenen Potentialdifferenz zwischen der Metallmasse
der Zentrale und dem Rückflußpol ein Strom von erheblicher Stärke entstehen, welcher
von jener Metallmasse nach dem Rückflußpol fließt und Kühlrohre sowie Saugleitungen
als Anode benutzen kann, wodurch deren Zerstörung verursacht wird.
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Die einfachste und durchgreifendste Abhilfe dagegen wäre, wenigstens
bei Gleichstromnetzen mit an der Erde liegenden Rückflußschienen, das an sich bekannte
Verbinden sämtlicher Metallteile der Zentrale unter sich mit der Erde und mit dem
Rückflußpol. Es wäre damit vermieden, daß diese Teile je anodisch werden können.
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Damit würde aber die Zentrale zu einer groß angelegten Erdung des
Netzes. Ihr Potential würde wohl um den vorher vorhandenen Betrag herabgesetzt,
es könnten aber dadurch unter Umständen sehr beträchtliche elektrische Ströme in
allen Teilen des Verteilnetzes in Bewegung gesetzt werden und der Zentrale auf dem
Wege der Kabelarmierungen, Gas- und Wasserleitungen zuströmen, die dann auf ihrem
Wege gefährliche elektro-IytischeZerstörungserscheinungen hervorbringen könnten.
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In Zentralen mit hohem Potential ist es deshalb meist nicht ohne weiteres
zulässig, dieses Potential in der erwähnten Weise auf Null herabzusetzen., im Gegenteil
kann die Aufrechterhaltung eines gewissen über dem Potential des Rückflußpoles der
Stromquelle des Netzes liegenden erhöhten Potentials sogar geboten sein.
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Auch im Gleichstromzweileiternetz mit geerdetem Mittelleiter ist ein
direkter Anschluß der zu schützenden Teile an den --Pol nicht zulässig.
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Das ebenfalls bekannte Schutzverfahren, bei welchem durch Einführung
eines Hilfsgegenstromes von einer besonderen Stromquelle aus die zu schützenden
:Metallteile kathodisch gemacht werden, hat den Nachteil, daß es schwierig ist,
einen entsprechend den Betriebsverhältnissen stets an Intensität wechselnden anodischenAngriff
der vagabondierenden Ströme durch einen konstanten Gegenstrom unwirksam zu machen.
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Der nötige Schutz von durch Wasserläufe mit der Erde leitend verbundenen
Metallteilen von Anlagen der angeführten Art vor den schädlichen Einflüssen vagabondierender
Ströme kann nun aber in einfacher Weise erfindungsgemäß dadurch erreicht werden,
daß ein zu schützender einzelner Metallteil oder eine Anzahl unter -sich metallisch
gut verbundener Metallteile durch Lenkung der vagabondierenden Ströme selbst in
solchem Maße kathodisch gemacht wird, daß das Potential jenes Metallteiles bzw.
jener Metallteile sich auf einen Betrag etwas unterhalb desjenigen der benachbarten
Metallteile der Anlage und des Wasserlaufes einstellt, ohne aber das Potential des
Rückflußpoles der Stromquelle des Netzes, aus welchem die vagabondierenden Ströme
stammen, zu erreichen, wodurch eine Ablenkung der anodischen Korrosionen auf andere
Teile der Gesamtmetallmasse der Anlage bewirkt wird. Bei einer Einrichtung zur Ausführung
dieses `'erfahrens ist der zu schützende einzelne Metallteil oder eine Anzahl unter
sich gut metallisch verbundener -Metallteile durch Isolierungen aus der Gesamtheit
der elektrisch leitend verbundenen Metallteile der Anlage. wenigstens bis zu einem
gewissen Grad, ausgeschaltet, und es bewirkt anderseits eine Verbindungsleitung
unter Zwischenschaltung eines Widerstandes einen Anschluß jenes Teiles bzw. jener
Teile an den Rückflußpol der Stromquelle des die vagabondierenden Ströme abgebenden
Netzes.
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Als Isolierungen können bei den geringen in Frage kommenden Spannungen,
und da es überhaupt nicht auf vollkommene Isolierung ankommt, schon Vorkehrungen
von ganz geringem Isoliervermögen, beispielsweise ein Ölfarbanstrich der Anschlußflächen,
Zwischenlagen ölfarbgestrichener Unterlagscheiben u. dgl., genügen. Da nur äußerst
geringe Ströme in Bewegung gesetzt werden, so wird das Gesamtpotential der Zentrale
nicht merklich verändert. Das Verfahren darf also angewendet werden, ohne daß die
Gefahr besteht, daß anderseitig im Netz Störungen hervorgerufen werden. In ein und
derselben
Zentrale können auch mehrere Einzelteile unabhängig voneinander
auf diese Weise geschütztwerden, indem jeder einzelne derselben als Teilkathode
einreguliert wird.
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Unter Umständen kann es auch dienlich sein, den ;modischen Strom aus
der Metallmasse einer Anlage an willkürlich gewählten Stellen durch besondere Elektroden
in den Wasserlauf zu leiten, wodurch die in jedem Falle unvermeidlich anodischen
Korrosionen irgendeines Teiles der Gesamtanlage nicht nur von dem zu schützenden
Metallteil abgehalten, sondern auf bestimmte, nur dem Abbrauch dienende Anoden beschränkt
werden.
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Werden solche Anoden in die Nähe der zu schützenden Teile in denWasserlauf
gebracht, so verstärken sie bei gegebenem Potential de_-letzteren deren kathodnsches
Verhalten, indem der Widerstand der als Elektrolyt dienenden Wassersäule durch Verringerung
des Elektrodenabstandes verkleinert wird.
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Die :beiliegenden Abbildungen erläutern diese Verhältnisse.
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Abb. i zeigt schematisch eine Zentrale mit Verteilungsnetz für einen
Straßenbahnbetrieb.
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Abb. a zeigt die Wirkung der Anwendung des neuen Verfahrens an diesem
Beispiel, und Abb.. 3 zeigt eine Zentrale mit Zusatzanode. 1?in Straßenbahnnetz
mit Fahrschiene i und Fahrdraht 2 wird von einem Gleichstromgenerator 3 gespeist.
Eine Rückleitung ist in 4. dargestellt. Von den Rädern des Wagens 5 geht außer dem
Schienenstrom 6 ein Streustrom 7 über eine Wasserleitung 8 zum Kesselhaus 9 der
Zentrale und von da zu einem Kondensator io, also einem Teil der Gesamtmetallmasse
111, M. Der Kondensator io wird anodisch gegenüber dem Wasserlauf i i, seine Rohre
sind gefährdet. Der vagabondierende Strom findet seinen Weg längs der in gestrichelten
Linien angegebenen Bahn nach Punkt E, wo eine zufällige gute Erdung des Rückflußpoles
angenommen ist. Würde nun das Potential der 1letallmasse :1 T, :11 durch
Verbindung 2o auf -Null h.erab;gesetzt, so würde natürlich die Korrosionsgefahr
für den Kondensator io beseitigt,. es würde aber auch der Streustrom 7 ganz bedeutend
verstärkt und könnte auf seinem Wege Schade anrichten.
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In Abb. -2 ist nun der Kondensator io durch Isolierungen 3o aus der
Gesamtheit der übrigen Metallmassen ibf, M ausgeschaltet und über den Widerstand
31 mit dem Rückflußpol des Generators 3 verbunden. Infolgedessen wird sein Potential
unter das der Saugleitung 32 und des Wasserlaufes 33 herabgesetzt. Der Kondensator
ro und das darin liegende Rohrbündel wird katholisch gegenüber dem Wasserlauf 33
und wird dadurch geschützt. Das Potential der Gesamtinetallmas,se 11I, 111 wird
nur unmerklich verändert, und damit bleiben auch die Gesamtpotentialverhältnisse
der Zentrale bestehen; nur der zu schützende Maschinenteil 'ist kathodisch gemacht
worden.
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Abb. 3 zeigt die Anwendung des Verfahrens mit Ableitung des anodischen
Stromes aus der Gesamtmasse M, 11r1 an eine im Wasserlauf angeordnete, nur dem Abbruch
dienende besondere Anode 4o, wodurch die übrigen Stromwege von vagabondierenden
Strömen, von denen 41 schematisch einen darstellt, entlastet werden und die anodischen
Angriffe auf diese besondere Elektrode ,4o abgelenkt werden.