DE4213834A1 - Anordnung zur gleichstromversorgung in der galvanotechnik oder der elektrolysetechnik - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur Gleichstrom­ versorgung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 3. Dabei ist die maximale Ausgangswechselspannung des Stellers und damit die entsprechende Eingangsspannung des Stromrich­ tertransformators in Bezug auf die maximal erzeugte Gleich­ spannung von wenigen Volt relativ hoch gelegen, z. B. im Bereich von 0 bis 400 V oder 0 bis bis 500 V. Der vorstehend genannte Steller kann ein Stelltransformator oder ein Tyri­ storsteller oder ein magnetischer Steller oder ein elektro­ nischer Steller sein. Zur sprachlichen Vereinfachung ist vorstehend und auch in den nachfolgenden Ausführungen nur der Begriff des Stellers verwendet.

Galvanische Anlagen und auch entsprechende Anlagen im Elek­ trolysebereich (beispielsweise Anlagen zur Metallgewinnung aus einer wäßrigen Lösung) bestehen in der Regel aus einer Vielzahl von mit Bädern versehenen galvanischen oder elek­ trolytischen Zellen zur Metallabscheidung. Zur Vereinfachung ist nachstehend nur von galvanischen Anlagen, galvanischen Strömen usw. die Rede, wobei aber hiermit gemäß den o.g. Oberbegriffen auch Anlagen zur Elektrolyse, Elektrolyseströ­ me usw. mit umfaßt sind.

Zur Erzielung eines größeren Warendurchsatzes werden wegen der langen Behandlungszeit Zellen, insbesondere elektrolyti­ sche Zellen gleicher Art, oft auch mehrfach installiert. Es handelt sich dann um parallele Zellen. In der Regel sind diese Zellen völlig gleichartig ausgestattet, und zwar mit jeweils einem Galvanogleichrichter, oder bei getrennter Galvanisierstromeinstellung für die Warenvorderseite und -rückseite mit zwei Galvanogleichrichtern pro Zelle. Ein Galvanogleichrichter besteht auf der Wechselstromseite aus einem Steller, z. B. einem Stelltransformator. Der Stell­ transformator wirkt wie ein induktiver Spannungsteiler und kann aus Kostenersparnisgründen als Autotransformator, d. h. Spartransformator mit nur einer Wicklung pro Phase ausgebil­ det sein. Die Gleichstromseite eines solchen Galvanogleich­ richters besteht aus Gleichrichterdioden mit vorgeschaltetem Stromrichtertransformator. Galvanoanlagen werden in der Regel in gleichen zeitlichen Abständen mit Rohware (Ware) beschickt und entleert. Der Zeitabstand wird auch Anlagen­ takt oder kurz Takt genannt. Übliche Taktzeiten liegen im Bereich von einigen Minuten bis zu einer Stunde. Die Behand­ lung in den Zellen erfolgt innerhalb eines Taktes oder auch mit einem Vielfachen der Taktzeit. Ist aufgrund des Waren­ durchlaufes entsprechend der erforderlichen Behandlung in der Anlage jede der mit Galvanogleichrichtern ausgestatteten Zellen innerhalb jedes Anlagentaktes zumindest zeitweise mit Ware belegt, dann muß jede Zelle mit einem oder zwei Galva­ nogleichrichtern ausgerüstet werden. Werden aber nicht alle Galvanogleichrichter zugleich benötigt, so kann dann eine Schaltung gemäß Fig. 1 oder eine Schaltung und Umschaltung gemäß Fig. 2 erfolgen.

Hierbei treten vom Prinzip her zwei Probleme auf. Das erste Problem besteht darin, daß die bisher übliche Baueinheit des vorstehend im einzelnen erläuterten Galvanogleichrichters einschließlich der zur Gleichrichtung dienenden Bauelemente relativ viel Platz beansprucht und auch relativ schwer ist. Eine solche Baueinheit ist oft wegen ihres Volumens nicht am Ort der jeweiligen galvanischen Zelle unterbringbar. Auch kann es baustatisch Schwierigkeiten machen, das Gewicht der Zelle mit der Badflüssigkeit und das Gewicht der vorge­ nannten Baueinheit an ein und derselben Stelle bauseitig aufnehmen zu können. Wenn man zur Vermeidung der vorgenann­ ten Nachteile die vorgenannte Baueinheit aber an einer Stelle des Raumes unterbringen würde, die nicht direkt neben oder zumindest doch benachbart zur Zelle der Galvanoanlage oder dergleichen sich befindet, so hätte man zwar damit den Vorteil, die vorgenannte Baueinheit an einer Stelle des Raumes zu plazieren, an der sowohl genügend Platz hierfür besteht, als auch das aufzunehmende Gewicht bauseitig abge­ fangen werden kann. Dann aber besteht das zweite Problem, daß die niederspannige Gleichstromseite dieser Baueinheit durch entsprechend stark dimensionierte Hochstromschienen mit den Zellen der Galvanoanlage zu verbinden ist. Die Her­ stellungskosten solcher im Querschnitt groß zu bemessender Schienen sind insbesondere vom Materialwert, aber auch in der Montage sehr groß. Außerdem entstehen während des Galva­ nisierbetriebes durch sehr hohe Ströme an derartigen Schie­ nen relativ große Wärmeverluste und Spannungsabfälle, die aus Kostengründen und aus betrieblichen Gründen nachteilig sind. Diese Nachteile vervielfachen sich entsprechend der Anzahl mit Gleichstrom zu versorgenden Zellen einer Anlage zum Galvanisieren, da zu jeder dieser Zellen entsprechende Hochstromschienen verlegt werden müssen.

Weitere Probleme bzw. Forderungen sind: Es kann auch der o.g. Fall auftreten, bei dem nicht alle Zellen einer Galva­ noanlage gleichzeitig mit Gleichstrom versorgt werden müs­ sen, sondern nur eine oder mehrere Zellen alternierend zu einer anderen Zelle oder mehreren anderen Zellen in Betrieb sein müssen. Eine bekannte Mehrfachnutzung eines Galvano­ gleichrichters nach dem Stand der Technik bei einer o.g. Baueinheit 1 und zwei benachbart gelegenen Zellen A, B ist in Fig. 1 und die Aufschaltung von zwei Baueinheiten 1 nach dem Stand der Technik auf drei benachbart gelegenen Zellen C, D1 und D2 ist nachstehend näher anhand der Fig. 2 erläu­ tert. Der elektrische Aufbau solcher Baueinheiten 1, die in den Fig. 1, 2 nur mit dem Gleichrichtersymbol angedeutet sind, ist näher der Fig. 3 zu entnehmen.

Die Aufgabenstellung der Erfindung liegt zunächst generell in einer Verbesserung von Anordnungen dieser Art nach dem Stand der Technik. Insbesondere sollen bei einer Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 die Nachteile des ersten und zweiten Problemes zugleich beseitigt werden.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung wird, ausgehend vom Oberbegriff des Anspruches 1, zunächst in den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 gesehen. Der bisher eine Baueinheit bildende Galvanogleichrichter wird somit in zwei separate und getrennt voneinander aufstellbare Einheiten, nämlich die Stelleinheit und die Badstromeinheit aufgeteilt. Die so vom Hersteller der Anordnung an den Betreiber einer Galvanoanlage gelieferten vorgenannten Einheiten können dort an beliebigen Stellen plaziert werden, wie es den jeweiligen Anforderungen entspricht. So kann die Badstromeinheit unmit­ telbar beim Verbraucher, d. h. bei der jeweiligen Zelle der Galvanoanlage plaziert werden. Sie nimmt dort wesentlich weniger Platz in Anspruch als die bisher übliche, eingangs genannte Baueinheit und belastet das Gebäude an dieser Stelle nur mit einem wesentlich geringeren Gewicht als das der Baueinheit. Somit sind nur sehr kurze Stromschienen oder Stromkabel zwischen Badstromeinheit und Zelle erforderlich.

Die Stelleinheit kann gemäß der bevorzugten räumlichen Anordnung nach Anspruch 5 an einem beliebigen Platz des betreffenden Raumes, ggfls. auch in einem benachbarten Raum untergebracht werden, da die von ihr zur Badstromeinheit führenden Leitungen mit der eingangs genannten Wechselspan­ nung von z. B. 400 V oder 500 V betrieben werden und somit nur relativ geringe Leitungsquerschnitte erfordern. Nennens­ werte Energieverluste oder Spannungsabfälle treten an sol­ chen mit relativ hohen Spannungen und niedrigen Strömen betriebenen Leitungen nicht auf. Damit ist die Stelleinheit ferner an einem Ort unterbringbar, bevorzugt in einem Schaltschrank, in dem sie besonders vorteilhaft zur Bedie­ nung zur Verfügung steht. Vor allem kann hierfür ein Ort gewählt werden, an den die in Galvanoanlagen entstehenden Gase oder Dämpfe nicht hinkommen können. Somit sind Beein­ trächtigungen des Bedienungspersonales und auch der Bauteile der Stelleinheit durch solche Gase oder Dämpfe vermieden. Die Badstromeinheit dagegen beinhaltet keine zu wartenden Teile und auch nur wenige Bauteile und damit auch wenig Gesamtverlustleistung, die durch Kühlung abgeführt werden muß. Eine solche Badstromeinheit kann also wesentlich kom­ pakter aufgebaut werden als die eingangs zum Stand der Technik erläuterte Baueinheit. Im Fall einer Ölkühlung wird aus den vorgenannten Gründen wesentlich weniger an Öl benö­ tigt. Damit kann auch die behördlich vorgeschriebene Ölauf­ fangwanne entsprechend kleiner werden. Diese Vorteile tragen dazu bei, die Badstromeinheit nah an die zugehörige Zelle der Anlage heranbringen zu können. Gegebenenfalls könnte die Badstromeinheit sich auch unterhalb der Zelle befinden. Mit den erläuterten Kosten behaftete Hochstromkabel zwischen Badstromeinheit und Zelle können daher sehr kurz gehalten werden mit dem Vorteil kleinerer Gleichrichtergesamtlei­ stungen infolge niedrigerer Ausgangsspannungen des Gleich­ richters wegen der geringeren Spannungsabfälle auf den vorgenannten Hochstromleitungen.

Eine vorteilhafte Ausführung der Anordnung zur Gleichstrom­ versorgung nach Anspruch 1 ist Gegenstand des Anspruches 2. Somit kann von einer Stelleinheit her eine Mehrzahl von Badstromeinheiten alternierend mit der erforderlichen elek­ trischen Energie versorgt werden. Vorteilhafterweise wird somit an Stelleinheiten gespart, da für mehrere Badstromein­ heiten nur eine einzige Stelleinheit erforderlich ist. Ferner ist auch hierbei der Vorteil gegeben, daß eine Ent­ fernung zwischen der Stelleinheit und den Badstromeinheiten vorgesehen und durch Leitungen überbrückt werden kann, die mit der relativ hohen Ausgangswechselspannung der Stellein­ heit und der dieser entsprechenden Eingangsspannung des Stromrichtertransformators der jeweiligen Badstromeinheit betrieben werden. In diesen Leitungen fließt ein relativ geringer Strom, wodurch sich die zuvor erläuterten Vorteile ergeben. Dabei können - im Gegensatz zum Stand der Technik gemäß den Fig. 1 und 2 - die Badstromeinheiten bei Erforder­ nis an weit voneinander entfernten Stellen plaziert sein. Hinzu kommt der Vorteil, daß bei Zuordnung einer Badstrom­ einheit zu jeder Zelle diese Badstromeinheit volumenmäßig relativ klein sein kann, womit diese Badstromeinheit noch näher an der Zelle angeordnet werden kann. Die noch zu erläuternden Schaltmittel für das Umschalten des Ausganges der Stelleinheit auf die verschiedenen Badstromeinheiten der Zellen müssen nur bei der vorgenannten Wechselspannung und damit bei einem relativ geringen Strom schalten. Dies ist wesentlich einfacher und kostengünstiger als die Schaltung hoher Gleichströme, z. B. gemäß Fig. 2. Erwähnt sei, daß in der Badstromeinheit nach der Erfindung sich nur noch Teile befinden, die einen Service nicht erfordern. Auch hierdurch ist es zulässig, diese Badstromeinheiten an unzugänglichen Stellen in Zellennähe aufzustellen. Mit den Merkmalen des vorgenannten Anspruches 2 werden auch die zuvor genannten weiteren Probleme gelöst, die zusätzlich zu dem genannten ersten und zweiten Problem auftreten können.

Zur Verbesserung von Anordnungen nach dem erläuterten Stand der Technik und insbesondere auch zur Lösung der weiteren, oben aufgezeichneten Probleme, d. h. von Fallgestaltungen, bei denen nicht alle Zellen einer Galvanoanlage gleichzeitig mit Gleichstrom versorgt werden müssen, ist, ausgehend vom Oberbegriff des Anspruches 3, zunächst die Merkmalsanordnung gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 3 vorgesehen. Es wird in diesem Zusammenhang der gerätemäßige Vorteil erreicht, daß zu einer bestimmten Anzahl von Badstromeinheiten nur eine geringe Anzahl von Stelleinheiten oder nur eine einzige Stelleinheit gehört. Dies ist auch in Fällen zu verwirkli­ chen, bei denen sowohl Warenvorderseite als auch Warenrück­ seite der jeweiligen Zelle bzw. Zellen von zwei Gleichrich­ tern behandelt werden müssen. In diesen Fällen sind gemäß der Erfindung zwei Stelleinheiten vorzusehen und mit den zugehörigen Badstromeinheiten zu verbinden. Auch diese Lehre der Erfindung ermöglicht in rationeller Weise eine Einspa­ rung sowohl an Geräten, als auch an Energie. Hinsichtlich weiterer Vorteile wird auf die obigen Ausführungen zum Gegenstand des Anspruches 2 verwiesen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Gegenstandes von Anspruch 3 ist Inhalt des Anspruches 4. Zu den hiermit erzielten Vorteilen wird auf die entsprechenden Erläuterun­ gen des Anspruches 1 verwiesen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den weite­ ren Unteransprüchen und der nachfolgenden Erläuterung sowohl zum Stand der Technik, als auch zu erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsbeispielen einschließlich der dazugehörigen, im wesent­ lichen schematischen Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigt:

Fig. 1 Anordnung und Schaltung einer Ausführung nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 Anordnung und Schaltung einer weiteren Ausfüh­ rung nach dem Stand der Technik,

Fig. 3 schaltungsmäßiger Aufbau einer Baueinheit eines Galvanogleichrichters, wie er in Anordnungen nach Fig. 1 und 2 verwendet worden ist,

Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 7 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine bekannte Schaltung mit einer Galvano­ gleichrichter-Baueinheit 1, deren elektrischer Aufbau näher in Fig. 3 erläutert ist. Es sind zwei galvanische Zellen A und B vorgesehen, die alternierend genutzt werden sollen, wobei Voraussetzung ist, daß von diesen beiden Zellen eine immer leer, d. h. ohne Ware ist. Wenn also die beiden Zellen A und B zu keinem Zeitpunkt gleichzeitig belegt sind, können beide Zellen mit nur einer Gleichrichter-Baueinheit 1 be­ trieben werden. Die Hochstromschienen 2 werden sowohl von der Plus-Seite, als auch von der Minus-Seite der Baueinheit 1 an die Anoden 3 und Kathoden 4 der Zellen A, B geführt. Dabei fließt ein Galvanisierstrom nur in der Zelle, die belegt ist (in der vorliegenden Darstellung nur Zelle B). Diese Form der Mehrfachspeisung von Zellen aus einem Gleich­ richter gilt, wie bereits erwähnt, sinngemäß auch für zwei Gleichrichter, wenn die Warenvorderseite und -rückseite getrennt gespeist werden müssen. Auch hier besteht ein gewisser Aufwand an Hochstromschienen 2. Dieser Aufwand wird sehr gesteigert, falls die Zellen A, B nicht mehr räumlich nahe beieinander liegen. Bei einer größeren Entfernung zwischen den Zellen A, B wird dies dann wirtschaftlich nicht mehr vertretbar.

Fig. 2 stellt die in der Praxis vorkommende, alternative Behandlungen von Waren in mehr als zwei Zellen dar. Ein solches Beispiel und die zugehörige Stromzuführung nach dem Stand der Technik besteht gemäß Fig. 2 aus drei Zellen C, D1 und D2. Die Schaltung ist so getroffen, daß entweder Ware in C und D1 oder in C und D2 oder in D1 und D2 behandelt wird. Die anhand der Fig. 1 erläuterte parallele Badstromspeisung für die Zellen A und B ist hier für die Zellen C und D1 nicht mehr möglich, weil die Zellen D1 und D2 pro Takt wechselseitig belegt werden, wobei die zeitliche Reihenfolge unbestimmt ist. Es besteht in der Regel keine Synchronisa­ tion in der Warenfolge derart, daß sichergestellt werden könnte, daß niemals Zelle C und D1 gleichzeitig belegt sind. Obwohl von den drei Zellen immer eine Zelle leer ist, kann das Prinzip nach Fig. 1 hier in der Form von zwei Gleich­ richtern für drei Zellen nicht angewendet werden. Vielmehr ist die Umschaltung der hohen Badströme nötig. Die beiden Gleichrichter-Baueinheiten 1 werden gemäß Fig. 2 alternativ den jeweils belegten zwei von drei Zellen C, D1 und D2 zuge­ schaltet. Die Schalter 5, 6, z. B. Hochstromschütze, sind je für sich schaltbar. Nachteilig ist hier neben der erforder­ lichen räumlichen Nähe der Gleichrichter-Baueinheiten 1 zu den Zellen, daß eine derartige Anordnung und Schaltung nur bei kleinen Galvanisierströmen technisch sinnvoll ist. Bei größeren Strömen, d. h. ab einigen 100 A, wird der Aufwand für die Schalter 5, 6 zu teuer. Er ist dann bereits mit den Kosten eines zusätzlichen, dritten Gleichrichters vergleich­ bar. Sind mit den Hochstromkabeln 2 aus irgendeinem Grund größere Entfernungen zu überbrücken, so werden, wie bereits erläutert, die Aufwendungen für eine solche Hochstromverka­ belung oder entsprechende Hochstromschienen der Gleichrich­ ter sehr erheblich. Hinzu kommen die ebenfalls erläuterten Energieverluste und der Aufwand für die Abführung der dabei entstehenden Wärme. Aus diesen Gründen hat man bisher ver­ sucht, die Gleichrichter-Baueinheiten möglichst nahe an den Galvanisierzellen aufzustellen. Die hiermit verbundenen Nachteile und Probleme sind bereits erläutert.

Fig. 3 zeigt strichpunktiert umrissen die vorgenannte Galva­ nogleichrichter-Baueinheit 1 nach dem Stand der Technik. Hier ist beispielsweise ein Anschluß dieser Baueinheit in Form eines Drehstromanschlusses mit den Wechselspannungsein­ gängen L1, L2 und L3 vorgesehen. Die Anschlüsse L1, L2 und L3 des vorliegenden Beispieles sind über einen Schalter 7, z. B. Kraftschütz, auf den Stelltransformator B zuschaltbar. Statt dessen kann auch ein anderer Steller vorgesehen sein (siehe oben). Die Ausgangswechselspannung des Stelltransfor­ mators wird mit Hilfe eines Motors 9, wie mit 10 angedeutet, auf den gewünschten Wert im Bereich von 0 bis 100% der Ausgangswechselspannung eingestellt. Die zugehörige Steue­ rung ist mit 11 beziffert und endet in zwei Schaltern, und zwar 12 für Einstellung einer höheren Ausgangswechselspan­ nung und 13 für Einstellung einer tieferen Ausgangswechsel­ spannung des Stelltransformators 8. Über Leitungen 14 wird die vorgenannte Ausgangswechselspannung den hochspannungs­ seitigen Wicklungen 15 des Stromrichtertransformators 17 der Gleichstromseite zugeführt, wobei die niedrigen Spannungen der Wicklungen 16 dieses Stromrichtertransformators 17 über Dioden 1B gleichgerichtet und über Hochstromleitungen 19 dem Gleichstromverbraucher (eine Zelle oder mehrere Zellen) zugeführt wird. Ferner sind noch ein Überstromwächter 20 und ein Phasenwächter 22 vorgesehen. Der Ausgang des Phasenwäch­ ters ist mit 22′, der Ausgang für die Ist-Spannung mit 23 und für den Ist-Strom mit 24 beziffert. Eine solche Gleich­ richter-Baueinheit 1 ist relativ schwer. Sie weist eine Reihe teilweise empfindlicher Teile auf, die zugängig sein müssen. Dies gilt insbesondere auch für den verschleißbehaf­ teten Abgriff des Stelltransformators 8.

Demgegenüber zeigt Fig. 4 eine nach der Erfindung geteilte Galvanogleichrichter-Baueinheit, und zwar eine Aufteilung in eine Stelleinheit 25 und eine Badstromeinheit 26, die je­ weils strichpunktiert umrissen sind. Dabei sind für die einzelnen Bauelemente die gleichen Bezugsziffern verwendet wie in Fig. 3. In diesem Beispiel ist ebenfalls ein Dreh­ stromanschluß mit den Wechselspannungseingängen L1, L2 und L3 vorgesehen. Die Erfindung ist hierauf aber nicht be­ schränkt. So kann man bei kleineren Leistungen auch einen Einphasen-Wechselspannungsanschluß und eine entsprechend ausgebildete Stelleinheit und eine dazu passende Badstrom­ einheit vorsehen. Die zur Ist-Spannung und zum Ist-Strom gehörenden Meßinstrumente sind mit 23′, 24′ beziffert. Gemäß Ziffern 23′′ und 24′′ werden die Werte des Ist-Stromes und der Ist-Spannung von der Stelleinheit einer in der Zeichnung nicht dargestellten zentralen Steuerung und Regelung zuge­ führt. Der Ist-Strom wird an einem Shunt 27 der Badstromein­ heit 26 abgenommen.

Wie erläutert sind die Stelleinheit 25 und die Badstromein­ heit 26 oder mehrere Badstromeinheiten 26 voneinander ge­ trennte, selbständige Einheiten. Sie sind über Zuleitungen 28 zwischen der Ausgangswechselspannung des Stelltransforma­ tors 8 und der Eingangsseite der hochspannungsseitigen Wicklungen 15 des Badstromtransformators 17 elektrisch verbindbar, der z. B. ein Ringkerntransformator sein kann. Hierdurch wird gegenüber üblichen Transformatoren an Volu­ men, Gewicht und Verlustenergie gespart. Hierzu gehörende Ausführungsbeispiele mit Schaltmitteln sind den Fig. 5 und 6 zu entnehmen. Ferner sind Meßleitungen 29 vorgesehen, welche die Ausgänge des Ist-Stromes und der Ist-Spannung der Bad­ stromeinheit mit entsprechenden Eingängen der Stelleinheit verbinden oder direkt in die übergeordnete Steuerung führen.

Die Stelleinheit 25 befindet sich bevorzugt von den Zellen und den Badstromeinheiten 26 räumlich getrennt in einem Raum oder an einer Stelle, an der sie für eine Bedienungsperson leicht erreichbar und bedienbar ist, z. B. in einem Schalt­ schrank. Ein solcher Schaltschrank ist für Bedienungszwecke leicht zugänglich, was dagegen bei bekannten Gleichrichter- Baueinheiten in Badnähe nicht der Fall ist. Somit ist auch eine Handeinstellung des Badstromes oder der Badspannung am Schaltschrank möglich, insbesondere bei einfachen Anlagen. Auf eine sonst notwendige motorische Ferneinstellung kann verzichtet werden. Es ist auch zu berücksichtigen, daß in der Nähe der Zellen immer aggressive Umgebungsbedingungen herrschen. Sie erfordern Schutzmaßnahmen für die bewegten Teile von konventionellen Gleichrichtern, für die Schaltge­ räte, für den Verstellantrieb sowie für die Schutz- und Überwachungsgeräte. Üblicherweise befindet sich dafür in jedem der konventionellen Gleichrichter ein kleiner Schalt­ kasten. Alle diese Komponenten verlagern sich bei der erfin­ dungsgemäßen Trennung der Gleichrichter-Baueinheit von der aggressiven Atmosphäre der Zellenumgebung in den davon abgesetzten Schaltschrank, der bei Bedarf auch mit Frisch­ luft gekühlt werden kann. So sind im Schaltschrank die anhand der Fig. 5 und 6 erläuterten Umschaltungen und die zugehörigen Schalter wie Kraftschütze unterbringbar. Im Badbereich befinden sich dagegen keine Schalter mehr. Die vorgenannten Vorteile vervielfachen sich, wenn man mit einer Stelleinheit 25 eine Mehrzahl von Badstromeinheiten 26 speist. Im Falle einer räumlich getrennten Plazierung der Stelleinheit 25 einerseits und der zugehörigen Badstrom­ einheit 26 bzw. einer Mehrzahl von zugehörigen Badstromein­ heiten 26 andererseits ergibt sich der Vorteil, daß die zur Verbindung der Einheiten notwendigen Leitungen 28 keine Hochstromschienen oder Hochstromkabel sein müssen. Hierzu wird auf die obigen Ausführungen verwiesen. Die Meßleitungen 29 verlangen sowieso keinen nennenswerten Aufwand. Es ergibt sich auch ein beträchtlicher Gewinn an Aufstellungsfläche in Zellennähe, weil die Badstromeinheiten nach der Erfindung erheblich kleiner sind als komplette Gleichrichter-Bauein­ heiten konventioneller Bauart. Der vorgenannte Gewinn an Aufstellungsfläche kann kostensparend genutzt werden.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 zeigt das Schaltschema der Aufschaltung einer separaten Stelleinheit 25 auf zwei Badstromeinheiten 26 ₁ und 26 ₂. Die Bezugsziffern der Fig. 4 sind hier übernommen. Ebenso wie im Beispiel der Fig. 4 können die Badstromeinheiten 26 ₁, 26 ₂ vor Ort und die Stell­ einheit 25 außerhalb davon, zweckmäßigerweise in einem Schaltschrank plaziert sein. Im Gegensatz zur Umschaltung der Zellen im Hochstrombereich gemäß dem Stand der Technik nach Fig. 2 ist es hier möglich, zwei räumlich weit vonein­ ander entfernte Zellen oder auch mehrere, nicht gleichzeitig genutzte Zellen, die in der Anlage verstreut liegen, alter­ nativ auf eine Stelleinheit 25 aufzuschalten. Auch hier sind nur die Kraftleitungen 28 relativ geringen Querschnittes zwischen den Badstromeinheiten und der jeweiligen Stellein­ heit zu verlegen.

Es muß aber bei einer Schaltung sowohl nach Fig. 4, als auch nach Fig. 5 sich die Stelleinheit 25 nicht unbedingt von der Badstromeinheit 26 bzw. den Badstromeinheiten 26 ₁ und 26 ₂ in einer räumlichen Entfernung befinden. Die Stelleinheit und die Badstromeinheit(en) können als separate Einheiten auch direkt nebeneinander oder nur in einer geringen Entfernung voneinander aufgestellt sein (wenn auch eine räumliche Distanzierung gemäß Anspruch 5 die bevorzugte Anordnung dieser Einheiten darstellt).

Es wird ferner ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die erläuterte Maßnahme der Auftrennung einer Gleichrichter-Bau­ einheit in eine für sich selbständige Badstromeinheit und eine für sich selbständige Stelleinheit auch ohne Zellen Umschaltung, d. h. ohne Einsparung ganzer Stelleinheiten, vorteilhaft eingesetzt werden kann (siehe Fig. 4).

Für die Zuschaltung der Badstromeinheit 26 ₁ bzw. der anderen Badstromeinheit 26 ₂ ist ein Umschalter 30, z. B. Kraftschütz mit den drei Phasenkontakten 30a, 30b und 30c vorgesehen. Die Anschlußkontakte 31a, 31b und 31c führen über Zuleitun­ gen 28 ₁zur Badstromeinheit 26 ₁ während die Anschlußkontak­ te 32a, 32b und 32c über die Zuleitung 28 ₂ zur Badstromein­ heit 26 ₂ führen. Auch hier können die Badstromeinheiten von der Stelleinheit entfernt plaziert sein (siehe oben). Dabei kann ohne Nachteile zwischen beiden Badstromeinheiten 26 ₁ und 26 ₂ eine größere Entfernung bestehen.

Der Umschalter 30 kann zugleich mit der Umschaltung des Aus­ ganges der Stelleinheit auf die Badstromeinheiten auch die Bad-Ist-Werte, d. h. die Leitungen für die Erfassung des Badstromes und der Badspannung mit umschalten. Dies ist in Fig. 5 durch die Verlängerung der Schaltstange 33 des Um­ schalters 30 in den rechts dargestellten Bereich und die Umschaltmöglichkeiten gemäß der Schaltmittel 34 für den Badstrom und 35 für die Badspannung angedeutet. Hiermit wird erheblich an Bauteilen für die Anzeiger und Steuerung der Stelleinheit gespart. Wird der Stelltransformator 8 von einem eigenen Hardwareregler eingestellt, so ist auch nur ein Regler pro Stelleinheit und nicht mehr pro Zelle erfor­ derlich.

Im übrigen kann, falls erwünscht oder erforderlich, die Einstellung 10 der Ausgangswechselspannung des Stelltrans­ formators 8 gemäß dem Inhalt der deutschen Patentanmeldung P 32 22 264.5 der Anmelderin erfolgen. Auf den Offenbarungsin­ halt dieser Anmeldung wird hierzu ausdrücklich Bezug genom­ men. Damit wird eine Verfeinerung der Einstellmöglichkeit erreicht. Die Ausgangsspannung des Stelltransformators kann in jedem gewünschten Bereich, z. B. von 0-400 V, verändert werden. Wie bereits erwähnt, kann anstelle eines Stelltrans­ formators in der Stelleinheit auch ein anderer Steller vorgesehen sein (im einzelnen nicht dargestellt) Werden gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 mehrere Badstromeinheiten 26 ₁, 26 ₂ einer gemeinsamen Stelleinheit 25 zugeordnet, so kann es vorkommen, daß die Zellen der Bad­ stromeinheiten unterschiedliche Badspannungen erfordern. Dies läßt sich problemlos durch individuelle Badstromtrans­ formatoren oder durch primäre Anzapfungen 36 der hochspan­ nungsseitigen Transformatorwicklungen 15 der Badstromeinhei­ ten realisieren. Hiermit ist eine einheitliche Fertigung, d. h. Standardisierung der Transformatoren 17 der Badstrom­ einheiten möglich. Es sind lediglich die Zuleitungen 28 ₁ und 28 ₂ an die der gewünschten Badspannung entsprechende Anzap­ fung 36 anzuschließen.

Auch sind mit der Erfindung unterschiedliche Badströme der Badstromeinheiten ohne Änderung der Stelleinheit zu reali­ sieren, d. h. ein Stelltransformator mit großer Leistung kann eine Badstromeinheit 26 mit kleiner Leistung betreiben. Hierbei bewirkt der über den normierten Shunt 27 gewonnene Ist-Wert des Badstromes über einen Regler die Verstellung 10 der Ausgangswechselspannung des Stelltransformators 8, bis der Ist-Wert des Badstromes dem Badstrom-Sollwert ent­ spricht. Zur genaueren Stromeinstellung, insbesondere im Bereich unter 10 % des Nennstromes, empfiehlt sich besonders die Feineinstellung nach der o.g. Patentanmeldung P 32 22 264.5, auf deren Offenbarungsinhalt auch im vorstehenden Zusammenhang Bezug genommen wird.

Anhand eines in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispieles sollen besonders instruktiv die Möglichkeiten zur Reduzie­ rung des Aufwandes insbesondere für die Stelleinheiten dargelegt werden. Zum Beispiel hat eine Multifunktionsanlage für die Metallgalvanisierung eine gemeinsame Vorbehandlung einschließlich Verkupferung. Anschließend wird die Ware alternativ mit Silber oder Nickel oder Zink (ohne Unterkup­ ferung) elektrolytisch beschichtet. In der nachfolgend näher erläuterten Fig. 6 ist die Schaltung zur zeichnerischen Vereinfachung einpolig dargestellt, wobei die gemäß Fig. 5 gleichzeitig mögliche Umschaltung der Istwerte zwar vorhan­ den, jedoch, ebenfalls aus Gründen der Vereinfachung, in der Zeichnung nicht mit angeführt ist. Im Normalfall wird also immer nur eine der drei Behandlungsstrecken (Silber, Nickel, Zink) mit Ware belegt sein (natürlich kommen auch Teilbele­ gungen untereinander vor, was jedoch am grundsätzlichen Prinzip nichts ändert). Wenn, wie praktisch ausgeführt,

• - für Silber 4 Zellen 37-40 mit je 8 Volt und 600 Ampere-Gleichrichter
• - für Nickel 4 Zellen 41-44 mit je 10 Volt und 1000 Ampere-Gleichrichter
• - für Zink 4 Zellen 45-48 mit je 15 Volt und 1000 Am­ pere-Gleichrichter

benötigt werden, so kann mit der Erfindung der zugehörige Kostenaufwand wie folgt reduziert werden. Es ist die gleiche Anzahl Badstromeinheiten wie Zellen vorgesehen, also 12 Badstromeinheiten, wobei jede Badstromeinheit zu einer der Zellen 37-48 gehört. Da aus den vorgenannten Gründen immer nur in 4 Zellen gleichzeitig galvanisiert wird und somit nur 4 Badstromeinheiten zugleich in Betrieb sind, genügt es, für die Gleichstromversorgung dieser 12 Badstromeinheiten nur 4 Stelleinheiten 25 ₁, 25 ₂, 25 ₃ und 25 ₄ vorzusehen. Durch die strichpunktierte Umrandung der vorgenannten Stelleinheiten ist deren Ausführung als jeweils separate Baueinheit auch zeichnerisch dargestellt. Das gleiche gilt für die Badstrom­ einheiten der Zellen 37-48. Dies ist aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung aber nur durch die strichpunk­ tierte Andeutung zweier Badstromeinheiten 26 ₁ und 26 ₁₂ zeichnerisch dargestellt. Gegenüber dem Stand der Technik werden in diesem Beispiel 8 Stelleinheiten gespart. Erwähnt sei, daß nicht nur eine Belegung der 4 Zellen für die Be­ handlung mit einem bestimmten Metall (z. B. Silber) möglich ist, sondern auch eine Mischbelegung zur galvanische Be­ handlung in 4 Zellen mit unterschiedlichen Metallen (siehe die hierzu beispielsweise angekreuzten Zellen 37, 42, 43 und 48). Schematisch sind die Umschalter 30 zwischen dem Ausgang der Stelleinheiten 25 ₁-25 ₄ und den Zuleitungen 28 zu den Eingängen der zu den Zellen 37-48 gehörenden Badstromein­ heiten 26 ₁-26 ₁₂ dargestellt. Die Schalter oder Schütze 30 werden von der Anlagensteuerung her entsprechend der Zellen­ belegung angesteuert.

Fig. 7 zeigt - ebenfalls in vereinfachter einpoliger Dar­ stellung - eine Anordnung, bei welcher drei Zellen 49, 50 und 51 vorgesehen sind, von denen in diesem Beispiel die Zelle 51 mit einer Ware 52 belegt sein soll. Zu jeder dieser Zellen gehören zwei Badstromeinheiten 26 ₁ und 26 ₂, von denen jeweils die Badstromeinheit 26 ₁ die Ware von ihrer Rückseite und die Badstromeinheit 26 ₂ die Ware von ihrer Vorderseite her galvanisiert. Es sind nur 2 Stelleinheiten 25 ₁ und 25 ₂ vorgesehen, wobei die Stelleinheit 25 ₁ die jeweilige Bad­ stromeinheit 26 ₁ und die Stelleinheit 25 ₂ die jeweilige Badstromeinheit 26 ₂ mit Gleichstrom versorgt. Je nach Stel­ lung des Umschalters 30 werden die Stelleinheiten über die Leitungen 28 mit dem Paar Badstromeinheiten verbunden, das zu einer bestimmten Zelle gehört. Dies ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die belegte Zelle 51. Auch in diesem Beispiel wird entsprechend an Stelleinheiten gespart und gleichzeitig die getrennte Speisung der Vorderseite und der Rückseite der zu behandelnden Ware 52 erreicht.

Die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen genannten Umschalter oder Schütze 30 sind gegenseitig so zu verrie­ geln, daß Kurzschlüsse durch Fehlschaltungen vermieden werden.

Claims (11)

1. Anordnung zur Gleichstromversorgung in der Galvanotech­ nik oder Elektrolysetechnik, wobei mittels eines die Wechselstromseite bildenden Stellers, z. B. eines Stell­ transformators oder eines Tyristorstellers, eine in ihrer Größe veränderbare Ausgangswechselspannung einge­ stellt und dem Stromrichtertransformator der Gleich­ stromseite der Anordnung zugeführt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Steller (8) als separate Stellein­ heit (25) ausgebildet und plazierbar ist, daß der Strom­ richtertransformator (17) mit den Gleichrichterdioden als separate Badstromeinheit (26) ausgebildet und pla­ zierbar ist, und daß der elektrische Ausgang der Stell­ einheit und der elektrische Eingang der Badstromeinheit über Mittelspannungsleitungen (28) zur Leistungsübertra­ gung verbunden sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Badstromeinheiten (26 ₁, 26 ₂-26 ₁₂) vorgesehen sind, und daß der Ausgang zumindest einer Stelleinheit (25, 25 ₁-25 ₄) über Schaltmittel (30, 30a, 30b, 30c) mit den jeweiligen Mittelspannungsleitungen (28, 28 ₁, 28 ₂) zu der jeweiligen Badstromeinheit (26 ₁, 26 ₂-26 ₁₂) verbindbar ist, wobei eine Umschaltmöglichkeit der Ausgangsseite der Stelleinheit oder Stelleinheiten von den Mittelspannungsleitungen zu einer oder mehrerer Badstromeinheiten an die Mittelspannungsleitungen zu einer anderen Badstromeinheit oder mehrerer anderer Badstromeinheiten vorgesehen ist.

3. Anordnung zur Gleichstromversorgung in der Galvanotech­ nik oder Elektrolysetechnik, wobei mittels eines die Wechselstromseite bildenden Stellers, z. B. eines Stell­ transformators oder eines Tyristorstellers, eine in ihrer Größe veränderbare Ausgangswechselspannung einge­ stellt und dem Stromrichtertransformator der Gleich­ stromseite der Anordnung zugeführt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest eine den Steller aufweisende Stelleinheit (25, 25 ₁-25 ₄) und mehrere, dazu gehörige und mit ihr wahlweise elektrisch verbindbare′ den Strom­ richtertransformator (17) mit den Gleichrichterdioden aufweisenden Badstromeinheiten (26 ₁, 26 ₂-26 ₁₂) vorge­ sehen sind, wobei die Ausgangsseite der Stelleinheit oder Stelleinheiten über Schaltmittel (30, 30a, 30b, 30c) mit den jeweiligen Mittelspannungsleitungen (28, 28 ₁, 28 ₂) zu den betreffenden Badstromeinheiten (26 ₁, 26 ₂-26 ₁₂) verbindbar ist, wobei eine Umschaltmöglich­ keit der Ausgangsseite der Stelleinheit oder Stellein­ heiten von den Mittelspannungsleitungen zu einer oder mehrerer Badstromeinheiten an die Zuleitungen einer anderen Badstromeinheit oder mehrerer anderer Badstrom­ einheiten vorgesehen ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinheit oder die Stelleinheiten (25, 25 ₁-25 ₄) als separate Einheit oder Einheiten ausgebildet und plazierbar sind, daß die Badstromeinheiten (26 ₁, 26 ₂-26 ₁₂) als separate Einheiten ausgebildet und plazierbar sind, und daß der elektrische Ausgang der Stelleinheit oder Stelleinheiten und der elektrische Eingang der Badstromeinheiten über Mittelspannungsleitungen (28, 28 ₁, 28 ₂) zur Leistungsübertragung verbunden sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Badstromeinheit oder die Bad­ stromeinheiten (26; 26 ₁, 26 ₂-26 ₄) unmittelbar neben oder nahe der Zelle oder Zellen angeordnet sind, und daß sich die Stelleinheit oder die Stelleinheiten (25; 25 ₁-25 ₄) an einem davon im Abstand befindlichen Platz des gleichen Raumes oder eines anderen Raumes befindet oder befinden.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinheit mit Stellmitteln, Überwachungs- und Anzeigegeräten von der Zelle distan­ ziert in einem Schaltschrank untergebracht sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltmittel (30) übliche Kraft­ schütze vorgesehen und bevorzugt ebenfalls im Schalt­ schrank angeordnet sind.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung (30, 33) der Schalt­ mittel (30a, 30b, 30c) zwischen Stelleinheitausgang und den Mittelspannungsleitungen (28, 28 ₁, 28 ₂) zu den Badstromeinheiten mit einer Betätigung von Schaltmitteln (34, 35) gekoppelt ist, welche dazu synchron die Bad- Ist-Werte des Badstromes und der Badspannung der Bad­ stromeinheiten mit umschalten.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei Vorhandensein mehrerer, einer gemeinsamen Stelleinheit (25) zugehören­ den Badstromeinheiten (26, 26 ₁, 26 ₂) für den Anschluß der jeweiligen Mittelspannungsleitungen (28, 28 ₁, 28 ₂) die hochspannungsseitige Transformatorwicklung (15) der Badstromeinheit Anzapfungen (36) aufweist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromrichtertransformator (17) der Badstromeinheit als Ringkerntransformator ausgebil­ det ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Behandlung einer Ware an der Vorderseite und der Rückseite zwei Stelleinheiten (25 ₁, 25 ₂) mit zugehörigen Badstromeinheiten (26 ₁, 26 ₂) vorge­ sehen sind.