EP2015870B1

EP2015870B1 - Verfahren zum erden einer hochspannungselektrode

Info

Publication number: EP2015870B1
Application number: EP06721892A
Authority: EP
Inventors: Christoph Anliker; Reinhard MÜLLER-SIEBERT; Daniel Emanuel Maurer
Original assignee: Selfrag AG
Current assignee: Selfrag AG
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2009-12-30
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: AU2006341523A1; AU2006341523B2; US20090236142A1; CA2645268C; JP4914490B2; US8071876B2; ES2337924T3; ATE453455T1; EP2015870A1; CA2645268A1; JP2009531165A; DK2015870T3; WO2007112599A1; DE502006005813D1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erden einer Hochspannungselektrode einer elektrodynamischen Fragmentierungsanlage, eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, eine Anlage mit der Anordnung sowie eine Verwendung der Anordnung oder der Anlage gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

STAND DER TECHNIK

Bei der elektrodynamischen Fragmentierung, welche beispielsweise zur selektiven Zerkleinerung von Beton oder Schlacke verwendet werden kann, werden in einem Prozessgefäss zwischen dem Arbeitsende einer mit Hochspannungspulsen beaufschlagten Hochspannungselektrode und einer üblicherweise auf neutralem Potential liegenden Basiselektrode Hochspannungsdurchschläge durch das zu zerkleinernde Material erzeugt, wodurch es zur Zerkleinerung des Materials kommt. Wird das Arbeitsende der Hochspannungselektrode z.B. zu Wartungszwecken oder Zwecks Neubeschickung des Prozessgefässes vorübergehend zugänglich gemacht, so ist es aus Gründen des Personenschutzes notwendig, die Hochspannungselektrode zu Erden, um das unbeabsichtigte Auftreten eines Hochspannungspulses am arbeitsseitigen Elektrodenende sicher zu unterbinden. Dieses wird heute dadurch bewerkstelligt, dass manuell eine Erdungsstange an die Hochspannungselektrode angelegt wird und/oder der Erdungsschalter am Hochspannungsgenerator geschlossen wird. Diese bekannten Massnahmen weisen den Nachteil auf, dass sie im wesentlichen von der Sorgfalt des Servicepersonals abhängig sind, so dass es durch Unachtsamkeit zu Unfällen kommen kann. Zudem ist beim Arbeiten an der Hochspannungselektrode der Erdungsschalter des Generators und damit auch dessen Betriebsstatus oftmals nicht einsehbar. Eine alleinige Erdung der Hochspannungselektrode über den Erdungsschalter des Hochspannungsgenerators ist zudem deshalb problematisch, da der in den Erdungsschalter des Hochspannungsgenerators integrierte Entladewiderstand defekt sein kann und für den theoretischen Fall, dass die Litze einer Ladespule unterbrochen ist und zugleich ein Druckabfall im Funkenstreckenrohr auftritt, der Erdungsschalter seine Schutzwirkung nicht entfalten kann, was ebenfalls visuell nicht erkennbar ist. Beispiele hiervon sind aus den Dokumenten RU-A-2013135 und WO-A-20050032722 bekannt.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Erdung einer Hochspannungselektrode einer Fragmentierungsanlage sowie Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen oder diese zumindest teilweise vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren, die Anordnung und die Anlage gemäss den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Demgemäss betrifft ein erster Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Erden der Hochspannungselektrode einer elektrodynamischen Fragmentierungsanlage in einem Nichtbetriebszustand, in welchem das Arbeitsende der Hochspannungselektrode zugänglich ist und somit bei Arbeiten an oder in der Nähe desselben eine Gefahr für Personen besteht für den Fall, dass die Hochspannungselektrode unbeabsichtigt bzw. unbemerkt mit Hochspannung beaufschlagt wird. Solche Fragmentierungsanlage weisen ein Prozessgefäss auf, innerhalb welchem im Fragmentierungsbetrieb das arbeitsseitige Elektrodenende, eine Basiselektrode sowie das zu fragmentierende Material angeordnet sind und zur Fragmentierung des Materials Hochspannungsentladungen zwischen dem arbeitsseitigen Elektrodenende und der Basiselektrode erzeugt werden. Das arbeitsseitige Elektrodenende ist also während dem Betrieb der Anlage derartig vom Prozessgefäss umgeben, dass es für Personen unzugänglich ist. Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird eine Erdungsvorrichtung bereitgestellt, mittels welcher die Hochspannungselektrode durch Kontaktieren derselben an ihrem arbeitsseitigen Elektrodenende geerdet werden kann. Diese Erdungsvorrichtung wird derartig mit der Hochspannungselektrode und dem Prozessgefäss gekoppelt, also derartig mit der Anordnung aus Prozessgefäss und Hochspannungselektrode wirkverbunden, dass sie das arbeitsseitige Elektrodenende bei einem Zugänglichmachen desselben automatisch kontaktiert und dadurch die Hochspannungselektrode erdet. Sodann wird das arbeitsseitige Elektrodenende für Personen zugänglich gemacht, wodurch automatisch eine Erdung der Hochspannungselektrode mit der Erdungsvorrichtung erfolgt, indem das arbeitsseitige Elektrodenende mit der Erdungsvorrichtung im Bereich des arbeitsseitigen Elektrodenendes kontaktiert wird. Als arbeitsseitiges Elektrodenende bzw. Arbeitsende der Hochspannungselektrode wird hier derjenige elektrisch leitende Bereich der Hochspannungselektrode verstanden, welcher auf der dem Prozessgefäss zugewandten Seite der Hochspannungselektrode aus dem Isolator derselben herausschaut und die Elektrodenspitze trägt, von welcher aus im Betrieb die Hochspannungsentladungen zur Basiselektrode hin stattfinden.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren ergibt sich eine selbsttätige, zuverlässige und gut sichtbare Erdung der Hochspannungselektrode bei zugänglichem arbeitsseitigem Elektrodenende, so dass ein optimaler Personenschutz resultiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Zugänglichmachen des arbeitsseitigen Elektrodenendes ausschliesslich oder zumindest teilweise dadurch, dass das Prozessgefäss geöffnet wird, z.B. indem eine Revisionsklappe geöffnet oder ein Verschlussdeckel entfernt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Zugänglichmachen des arbeitsseitigen Elektrodenendes ausschliesslich oder zumindest teilweise dadurch, dass die Hochspannungselektrode und das Prozessgefäss voneinander entfernt werden, bevorzugterweise indem die Hochspannungselektrode durch ein Anheben derselben gegenüber dem Prozessgefäss und/oder ein Absenken des Prozessgefässes gegenüber der Hochspannungselektrode aus dem Prozessgefäss ausgefahren wird.
Hierdurch ergibt sich zumindest bei den Ausführungsformen, bei denen ausschliesslich das Prozessgefäss geöffnet und/oder abgesenkt wird, der Vorteil, dass es auch für Fragmentieruhgsanlagen geeignet ist, bei denen die Hochspannungselektrode fest mit einer starren Hochspannungszuführung verbunden ist, was z.B. bei Anlagen mit öl- oder gasisolierten Hochspannungszuführungen der Fall ist.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kommt eine Erdungsvorrichtung mit einem Hebelmechanismus zum Einsatz. Mit dem Hebelmechanismus wird eine geerdete Kontaktfläche an das arbeitsseitige Elektrodenende angelegt, wodurch die Hochspannungselektrode geerdet wird.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die Bewegung zum Anlegen der Kontaktfläche an das arbeitsseitige Elektrodenende ausschliesslich oder zumindest teilweise durch Schwerkraft und/oder Federkraft bewirkt wird.
Hierzu ist die Erdungsvorrichtung bevorzugterweise derartig ausgebildet und derartig mit der Hochspannungselektrode und dem Prozessgefäss gekoppelt, dass ein die Kontaktfläche tragender Hebel des Hebelmechanismus bei einem Zugänglichmachen des arbeitsseitigen Elektrodenendes automatisch freigegeben wird, um dann ganz oder teilweise schwerkraft- und/oder federkraftgetrieben zum arbeitsseitigen Elektrodenende hin bewegt zu werden, wo seine Bewegung durch ein Anschlagen der Kontaktfläche am arbeitsseitigen Elektrodenende gestoppt wird.
Mit diesen Massnahmen kann auf einfache Weise eine zuverlässige Erdung erzielt werden, nicht zuletzt auch deshalb, weil ein gewisser Anpressdruck der Kontaktfläche an das arbeitsseitige Ende der Hochspannungselektrode sichergestellt wird.
Wird dabei der die Kontaktfläche tragende Hebel von der Oberkante des Prozessgefässes freigegeben, was bevorzugt ist, so ergibt sich eine denkbar einfache und visuell wahrnehmbare Koppelung zwischen Erdungsvorrichtung und Prozessgefäss.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, bei dem eine Erdungsvorrichtung mit einem Hebelmechanismus zum Einsatz kommt, wird die Erdungsvorrichtung derartig ausgebildet und mit der Hochspannungselektrode und dem Prozessgefäss gekoppelt, dass das Anlegen der Kontaktfläche an das arbeitsseitige Elektrodenende mechanisch zwangsgekoppelt erfolgt, das Zugänglichmachen des arbeitsseitigen Elektrodenendes also zwangsläufig auf mechanischem Wege zu einem Anlegen der Kontaktfläche an das arbeitsseitige Elektrodenende und damit zur Erdung der Hochspannungselektrode führt. Hierdurch lässt sich ein Maximum an Sicherheit erzielen.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, bei welchem eine Erdungsvorrichtung mit einem Hebelmechanismus zum Einsatz kommt, weist dieser Hebelmechanismus exakt einen bewegten Hebel auf, wobei dieser Hebel zum Anlegen der Kontaktfläche an das arbeitsseitige Elektrodenende um eine bevorzugterweise horizontale oder vertikale Drehachse geschwenkt wird. Solche Hebelmechanismen weisen ein Minimum an bewegten Teilen auf und sind robust und preiswert.
Wird beim Bewegen des Hebels zum Anlegen der Kontaktfläche an das arbeitsseitige Elektrodenende der Hebel zusätzlich entlang der Drehachse verschoben, was bevorzugt ist, so lassen sich auf einfache Weise zweidimensionale Schwenkbewegungen realisieren, was insbesondere bei beengten Platzverhältnissen vorteilhaft sein kann.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Kontakt zwischen dem arbeitsseitigen Elektrodenende und der Erdungsvorrichtung mittels einer geerdeten Kontaktbürste hergestellt, wodurch sich eine sichere Erdung auch bei verschmutzter Hochspannungselektrode sicherstellen lässt.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung, welche geeignet ist zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung. Die Anordnung weist eine Hochspannungselektrode und ein der Hochspannungselektrode zugeordnetes Prozessgefäss auf, in welchem bei bestimmungsgemässem Betrieb der Anordnung, z.B. als Bestandteil einer elektrodynamischen Fragmentierungsanlage, gepulste Hochspannungsentladungen zwischen dem arbeitsseitigen Elektrodenende und einer Basiselektrode stattfinden. Dabei sind die Hochspannungselektrode und das Prozessgefäss derartig relativ zueinander bewegbar, dass sie wahlweise in einer Betriebsposition, in der die Hochspannungselektrode mit ihrem arbeitsseitigen Elektrodenende in das Prozessgefässeingetaucht ist, und in einer Nichtbetriebsposition, in der das arbeitsseitige Elektrodenende ausserhalb des Prozessgefässes angeordnet ist, positionierbar sind. Des Weiteren weist die Anordnung eine Erdungsvorrichtung auf. Die Erdungsvorrichtung ist derartig ausgestaltet und mit der Hochspannungselektrode und dem Prozessgefäss gekoppelt, dass sie beim Positionieren in der Nichtbetriebsposition bzw. bei einem Wechseln von der Betriebsposition in die Nichtbetriebsposition automatisch mit dem arbeitsseitigen Elektrodenende in Kontakt gebracht wird und dadurch die Hochspannungselektrode erdet.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung wird die Bereitstellung von elektrodynamischen Fragmentierungsanlagen möglich, bei denen die Hochspannungselektrode bei einem Zugänglichmachen ihres arbeitsseitigen Elektrodenendes selbsttätig und zuverlässig geerdet wird und die Erdung zudem auch visuell erkennbar ist. Hierdurch kann der Personenschutz deutlich verbessert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Anordnung ist die Erdungsvorrichtung zudem derartig ausgestaltet und mit der Hochspannungselektrode und dem Prozessgefäss gekoppelt, dass sie beim Positionieren in der Betriebsposition bzw. bei einem Wechseln von der Nichtbetriebsposition in die Betriebsposition automatisch ausser Kontakt mit dem arbeitsseitigen Elektrodenende gebracht wird, wodurch die Erdung der Hochspannungselektrode aufgehoben wird und die Erzeugung von Hochspannungsentladungen zwischen der Hochspannungselektrode und der Basiselektrode möglich wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anordnung umfasst deren Erdungsvorrichtung einen Hebelmechanismus, mittels welchem zur Erdung bzw. Aufhebung der Erdung der Hochspannungselektrode eine Kontaktfläche in Kontakt bzw.,ausser Kontakt mit dem arbeitsseitigen Elektrodenende gebracht werden kann.
Dabei ist der Hebelmechanismus vorteilhafterweise derartig ausgestaltet, dass er in einer seiner beiden Bewegungsrichtungen ausschliesslich oder zumindest teilweise schwerkraft- und/oder federkraftbetätigt ist, wobei es bevorzugt ist, wenn dies die Bewegungsrichtung ist, in welcher das Inkontaktbringen der Kontaktfläche mit dem arbeitsseitigen Elektrodenende bewirkbar ist.
Anordnungen mit derartigen Erdungsvorrichtungen weisen den Vorteil auf, dass sie einfach und kostengünstig sind und dass die korrekte Funktion der Erdungsvorrichtung auf einfache Weise visuell überprüfbar ist. Bei letztgenannter Ausführungsvariante ergibt sich zudem der Vorteil, dass die Kontaktfläche unter einem gewissen Anpressdruck am arbeitsseitigen Elektrodenende anliegt und so für einen sicheren Kontakt gesorgt ist.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anordnung ist der Hebelmechanismus derartig mit der Hochspannungselektrode und dem Prozessgefäss gekoppelt bzw. wirkverbunden, dass die Kontaktfläche, bei einem Bewegen der Hochspannungselektrode und des Prozessgefässes relativ zueinander von der Nichtbetriebsposition in die Betriebsposition, durch mechanische Zwangskoppelung vom arbeitsseitigen Elektrodenende der Hochspannungselektrode abgehoben und entfernt wird.
Dabei wird die mechanische Zwangkoppelung mit Vorteil derart realisiert, dass ein die Kontaktfläche tragender Hebel des Hebelmechanismus durch das Prozessgefäss, und zwar bevorzugterweise durch dessen Oberkante, weggedrückt wird und so die Kontaktfläche vom arbeitsseitigen Elektrodenende abgehoben und von diesem entfernt wird.
Auf diese Weise lässt sich eine einfache und robuste mechanische Zwangskopplung der Erdungsvorrichtung mit der Hochspannungselektrode und dem Prozessgefäss in dieser Bewegungsrichtung realisieren, welche zudem noch einfach visuell nachzuvollziehen ist.
Bevorzugterweise wird hierzu der die Kontaktfläche tragende Hebel derartig ausgebildet, dass er eine kurvenförmige Anschlagbahn für die Oberkante des Prozessgefässes aufweist, entlang welcher die Oberkante den Hebel beim Wegdrücken kontaktiert. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die auf das Prozessgefäss einwirkende horizontale Kraftkomponente begrenzt wird, was insbesondere bei kleineren, nicht gesicherten Prozessgefässen den Vorteil bringt, dass die Gefahr eines Umkippens des Gefässes deutlich verringert wird.
Wird der Hebel der Erdungsvorrichtung zudem noch derartig ausgestaltet und die Kontaktfläche derartig an diesem angeordnet ist, dass ein Berühren der Kontaktfläche mit dem Prozessgefäss beim Wegdrücken des Hebels verunmöglicht wird, was bevorzugt ist, so wird auch die Verwendung von empfindlichen Kontaktflächen, wie z.B. Kontaktbürsten, möglich, welche ansonsten leicht beschädigt werden könnten.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anordnung ist der Hebelmechanismus derartig mit der Hochspannungselektrode und mit dem Prozessgefäss gekoppelt bzw. wirkverbunden, dass die Kontaktfläche bei einem Bewegen der Hochspannungselektrode und des Prozessgefässes relativ zueinander von der Betriebsposition in die Nichtbetriebsposition durch mechanische Zwangskoppelung zur Hochspannungselektrode hin bewegt und an deren arbeitsseitiges Elektrodenende angelegt wird. Durch die Zwangskoppelung in dieser Bewegungsrichtung ergibt sich der Vorteil, dass das Zugänglichmachen des arbeitsseitigen Elektrodenendes mechanisch zwangsläufig ein Erden der Hochspannungselektrode bewirkt, wodurch ein Maximum an Sicherheit erreicht werden kann. Es ist auch vorgesehen, die mechanisch zwangsgekoppelte Bewegung schwerkraft- und/oder federkraftunterstützt durchzuführen.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform der Anordnung umfasst der Hebelmechanismus exakt einen bewegbaren Hebel, welcher zum Inkontaktbringen bzw. Ausserkontaktbringen der Kontaktfläche mit dem arbeitsseitigen Elektrodenende um eine bevorzugterweise horizontale oder vertikale Drehachse herum schwenkbar ist. Solche Hebelmechanismen weisen ein Minimum an bewegten Teilen auf und sind robust und preiswert.
Dabei ist es bevorzugt, wenn der Hebel zum Inkontaktbringen bzw. Ausserkontaktbringen der Kontaktfläche mit dem arbeitsseitigen Elektrodenende zudem entlang der Drehachse verschiebbar ist. Auf diese Weise können auch komplizierte, mehrdimensionale Schwenkbewegungen mit einem geringen konstruktionstechnischen Mehraufwand realisiert werden.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anordnung ist die Kontaktfläche von einer Kontaktbürste gebildet, wodurch sich der Vorteil ergibt, dass auch bei einem verschmutzten arbeitsseitigen Elektrodenende eine sichere Erdung bewirkt werden kann.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Anordnung derartig ausgestaltet, dass die zum Positionieren in der Nichtbetriebsposition bzw. Betriebsposition erforderliche Relativbewegung zwischen der Hochspannungselektrode und dem Prozessgefäss durch ein Absenken bzw. Anheben des Prozessgefässes gegenüber der Hochspannungselektrode bewirkbar ist, z.B. mittels eines Hubtisches, welcher das Prozessgefäss trägt, wobei es bevorzugt ist, wenn dies bei gleichzeitig feststehender Hochspannungselektrode erfolgen kann. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die erfindungsgemässe Anordnung auch für Anlagen verwendet werden kann, bei denen die Hochspannungselektrode an eine starre Hochspannungszuführung angeschlossen ist, was insbesondere bei Anlagen mit öl- oder gasisolierten Hochspannungszuführungen der Fall ist.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Anlage mit einer Anordnung gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung und mit einem Hochspannungspulsgenerator zur Beaufschlagung der Hochspannungselektrode mit Hochspannungspulsen. Bei einer solchen Anlage treten die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zü Tage.
Ein vierter und letzter Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung der Anordnung gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung oder der Anlage gemäss dem dritten Aspekt der Erfindung zur elektrodynamischen Fragmentierung von bevorzugterweise elektrisch schlecht leitendem Material, bevorzugterweise von Beton oder Schlacke.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

die Figuren 1a und 1b schematische Darstellungen einer ersten erfindungsgemässen Anordnung in einer Nichtbetriebsposition und in einer Betriebsposition;
die Figuren 2a und 2b schematische Darstellungen einer zweiten erfindungsgemässen Anordnung in einer Nichtbetriebsposition und in einer Betriebsposition;
die Figuren 3a und 3b schematische Darstellungen einer dritten erfindungsgemässen Anordnung in einer Nichtbetriebsposition und in einer Betriebsposition;
und
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Hochspannungselektrode mit Erdungsvorrichtung für eine erfindungsgemässe Anordnung.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Die Figuren 1a und 1b zeigen jeweils eine schematische Darstellung einer ersten erfindungsgemässen Anordnung in der Seitenansicht, und zwar einmal in einer Nichtbetriebsposition (Fig. 1a) und einmal in einer Betriebsposition (Fig. 1b). Wie zu erkennen ist, umfasst die Anordnung eine feststehende Hochspannungselektrode 1, ein vertikal mittels eines Hubtisches 4 verfahrbares Prozessgefäss 2 sowie eine Erdungsvorrichtung 3, welche an der die Hochspannungselektrode 1 tragenden Struktur (nicht gezeigt) befestigt ist.
In der in Fig. 1a gezeigten Nichtbetriebsposition ist das arbeitsseitige Elektrodenende 5 der Hochspannungselektrode 1, welches die Elektrodenspitze 6 bildet, zugänglich und mittels der Erdungsvorrichtung 3 geerdet. Diese umfasst einen doppelseitigen Schwenkhebel 7, welcher schwenkbar um eine horizontale Drehachse D herum an einem feststehenden Tragarm 8 befestigt ist und an einem seiner beiden freien Enden eine über eine flexible Litze 15 geerdete Kontaktbürste 9 trägt, mit welcher er die Elektrodenspitze 6 kontaktiert und dadurch erdet. An seinem anderen freien Ende ist der Schwenkhebel 7 über eine Zugfeder 10 mit dem Tragarm 8 verbunden, derart, dass die Kontaktbürste 9 durch die Federkraft der Zugfeder 10 gegen die Elektrodenspitze 6 gedrückt wird. Auf der Unterseite seiner die Kontaktbürste 9 tragenden Hebelseite weist der Schwenkhebel 7 eine kurvenförmige Kontur 11 auf, welche, wie im Folgenden dargelegt wird, als kurvenförmige Anschlagbahn 11 für die Oberkante des Prozessgefässes 2 dient.
Wird nun ausgehend von der in Fig. 1a dargestellten Nichtbetriebsposition das Prozessgefäss 2 mit Hilfe des Hubtisches 4 angehoben, so kommt die Oberkante desselben mit der Unterseite des Schwenkhebels 7 in Kontakt und drückt diesen nach oben, wodurch die Kontaktbürste 9 von der Elektrodenspitze 6 abgehoben und entfernt wird. Dabei fährt die Oberkante des Prozessgefässes 2 an der kurvenförmigen Anschlagbahn 11 entlang, bis sie das äusserste Ende des Schwenkhebels 7, welches die Kontaktbürste 9 trägt und als vorspringende Nase 12 ausgebildet ist, erreicht. In diesem Zustand befinden sich der Schwenkhebel 7 und die Kontaktbürste 9 vollständig ausserhalb der Mündung des Prozessgefässes 2 und beim weiteren Anheben des Prozessgefässes 2 gleitet der Schwenkhebel 7 nun mit der Nase 12 entlang der Aussenseite des Prozessgefässes 2, bis die in Fig. 1b dargestellte Betriebsposition erreicht ist. Wie zu erkennen ist, ist die endseitige Nase 12 des Schwenkhebels 7 dabei derartig ausgebildet, dass ein Berühren der Kontaktbürste 9 mit dem Prozessgefäss 2 und damit die Möglichkeit einer Beschädigung der Kontaktbürste 9 sicher verhindert wird.
Wird das Prozessgefäss 2 erneut abgesenkt, um die in Fig. 1a dargestellte Nichtbetriebsposition mit zugänglichem arbeitsseitigen Elektrodenende 5 zu erhalten, so findet der gleiche Ablauf sinngemäss umgekehrt statt, wobei jedoch das automatische Rückführen des Schwenkhebels 7 und das Anlegen der Kontaktbürste 9 an die Elektrodenspitze 6 im wesentlichen durch die Federkraft der Zugfeder 10 betätigt erfolgt. Dies im Gegensatz zur vorher beschriebenen umgekehrten Bewegungsrichtung, in welcher die Bewegung durch mechanische Zwangskoppelung mit der durch den Hubtisch 4 bewirkten Aufwärtsbewegung des Prozessgefässes und entgegen der Federkraft erfolgt.
Die Figuren 2a und 2b zeigen Darstellungen wie die Figuren 1a und 1b einer zweiten erfindungsgemässen Anordnung, welche sich von der zuvor beschriebenen ersten erfindungsgemässen Anordnung lediglich dadurch unterscheidet, dass sie einen anderen Erdungsmechanismus 3 aufweist, Wie zu erkennen ist, umfasst die Erdungsvorrichtung 3 im vorliegenden Fall einen einfachen Schwenkhebel 13, welcher an seinem freien Ende eine Kontaktbürste 9 trägt, mit welcher er die Elektrodenspitze 6 kontaktiert und dadurch erdet. Der Schwenkhebel 13 ist fest an einer um eine vertikale Drehachse D herum verdrehbaren Tragsäule 14 befestigt. Dabei ist die Tragsäule 14 derartig gelagert, dass sie sich bei einem Verdrehen um die Drehachse D gleichzeitig vertikal entlang ihrer Längsachse nach oben verschiebt, was im vorliegenden Fall dadurch bewirkt wird, dass die axiale Lagerung der Tragsäule 14 aus einer Laufrolle besteht, welche sich auf einer Kurvenbahn abstützt (nicht gezeigt). Hierdurch ergibt sich infolge der Gewichtskraft des Schwenkhebels 13 und der Tragsäule 14 zudem ein Antriebsmoment um die Drehachse D herum, welches in Drehrichtung zur Hochspannungselektrode 1 hin wirkt, so dass die Kontaktbürste 9 gegen die Elektrodenspitze 6 gedrückt wird.
Wird nun ausgehend von der in Fig. 2a dargestellten Nichtbetriebsposition das Prozessgefäss 2 mit Hilfe des Hubtisches 4 angehoben, so kommt die Oberkante desselben mit der Unterseite des Schwenkhebels 13 in Kontakt und drückt diesen zusammen mit der Tragsäule 14 nach oben, wobei der Schwenkhebel 13 zwangsläufig eine Drehbewegung um die vertikale Drehachse der Tragsäule 14 herum vollführen muss und die Kontaktbürste 9 von der Elektrodenspitze 6 abgehoben und entfernt wird. Dabei fährt die Oberkante des Prozessgefässes 2 an der Unterkante des Schwenkhebels 13 entlang, bis die in Fig. 2b dargestellte Betriebsposition erreicht ist. Wie zu erkennen ist, liegt der Schwenkhebel 13 in dieser Betriebsposition im Bereich seines freien Endes auf dem Prozessgefäss 2 auf, wobei die Kontaktbürste 9 im Bereich der Mündung des Prozessgefässes 2 verbleibt.
Wird der Prozessbehälter 2 erneut abgesenkt, um die in Fig. 2a dargestellte Nichtbetriebssituation mit zugänglichem arbeitsseitigen Elektrodenende 5 zu erhalten, so findet der gleiche Ablauf sinngemäss umgekehrt statt, wobei jedoch das automatische Rückführen des Schwenkhebels 13 und das Anlegen der Kontaktbürste 9 an die Elektrodenspitze 6 im wesentlichen durch das zuvor erwähnte, aus den Gewichtskräften des Schwenkhebels 13 und der Tragsäule 14 abgeleitete Antriebsmoment um die Drehachse D herum bewirkt wird.
Die Figuren 3a und 3b zeigen Darstellungen wie die Figuren 2a und 2b einer dritten erfindungsgemässen Anordnung, welche ähnlich der zuvor beschriebenen zweiten erfindungsgemässen Anordnung ist. Auch hier umfasst die Erdungsvorrichtung 3 einen einfachen Schwenkhebel 13, welcher an seinem freien Ende eine Kontaktbürste 9 trägt, mit welcher er die Elektrodenspitze 6 kontaktiert und dadurch erdet. Der wesentliche Unterschied zu der in den Figuren 2a und 2b dargestellten Anordnung besteht darin, dass hier eine feststehende Tragsäule 17 zum Einsatz kommt und der Schwenkhebel 13 über eine Führungshülse 18 mit einer Kurvenbahn 19, in welche eine fest mit der Tragsäule 17 verbundene Laufrolle (nicht dargestellt) eingreift, mit der Tragsäule 17 verbunden ist, derartig, dass er um die Drehachse D gegenüber der Tragsäule 17 verdrehbar ist, bei gleichzeitiger vertikaler Verschiebung entlang dieser Achse D. Es handelt sich hier also um das gleiche mechanische Prinzip wie bei der Anordnung gemäss den Figuren 2a und 2b, jedoch mit dem Unterschied, dass hier das Bauteil 18, welches die Kurvenbahn 19 bildet, bewegbar ist, während das Bauteil 17, welches die Laufrolle trägt, feststehend ist. Entsprechend ergibt sich auch hier infolge der Gewichtskraft des Schwenkhebels 13 und der Führungshülse 18 ein Antriebsmoment um die Drehachse D herum, welches in Drehrichtung zur Hochspannungselektrode 1 hin wirkt, so dass die Kontaktbürste 9 gegen die Elektrodenspitze 6 gedrückt wird.
Ein weiterer Unterschied dieser Anordnung gegenüber der in den Figuren 2a und 2b gezeigten besteht darin, dass die Kopplung zwischen Prozessgefäss 2 und Schwenkhebel 13 nicht über ein Aufliegen des Schwenkhebels 13 auf der Gefässoberkante erfolgt, sondern dadurch, dass ein an der Gefässseitenwand angeordneter Mitnehmervorsprung 20 mit einem geeigneten Mitnehmervorsprung 21 der Führungshülse 18 zusammenwirkt.
Wird nun ausgehend von der in Fig. 3a dargestellten Nichtbetriebsposition das Prozessgefäss 2 mit Hilfe des Hubtisches 4 angehoben, so kommt die Oberkante des Mitnehmervorsprungs 20 des Prozessgefässes 2 mit der Unterseite des Mitnehmervorsprungs 21 der Führungshülse 18 in Kontakt und drückt die Führungshülse 18 nach oben, wobei der Schwenkhebel 13 zwangsläufig eine Drehbewegung um die vertikale Drehachse D der Tragsäule 17 herum vollführen muss und die Kontaktbürste 9 von der Elektrodenspitze 6 abgehoben und entfernt wird. Die Bewegung wird in der in Fig. 3b dargestellten Betriebsposition, allenfalls durch ein Anschlagen des unteren Endes der Kurvenbahn 19 an der Laufrolle, gestoppt. Wie zu erkennen ist, liegt der Schwenkhebel 13 in dieser Betriebsposition mit der Kontaktbürste 9 seitlich neben der Hochspannungselektrode 1 ausserhalb der Mündung des Prozessbehälters 2.
Wird der Prozessbehälter 2 erneut abgesenkt, um wieder die in Fig. 3a dargestellte Nichtbetriebssituation mit zugänglichem arbeitsseitigen Elektrodenende 5 zu erhalten, so findet der gleiche Ablauf sinngemäss umgekehrt statt, wobei jedoch das automatische Rückführen des Schwenkhebels 13 und das Anlegen der Kontaktbürste 9 an die Elektrodenspitze 6 im wesentlichen durch das zuvor erwähnte, aus den Gewichtskräften des Schwenkhebels 13 und der Führungshülse 18 abgeleitete Antriebsmoment um die Drehachse D herum bewirkt wird.
Auch wenn bei den zuvor gezeigten erfindungsgemässen Anordnungen lediglich das Aufheben der Erdung der Hochspannungselektrode mechanisch zwangsgekoppelt durch ein Anheben des Prozessgefässes 2 mit Hilfe des Hubtisches 4 bewirkt wird, während die Erdung derselben beim Absenken des Prozessbehälters und Zugänglichmachen des arbeitsseitigen Elektrodenendes 5 im wesentlichen federkraft- oder schwerkraftbetätigt erfolgt, so ist es auch vorgesehen, eine mechanisch zwangsgekoppelte Erdungsbewegung vorzusehen, z.B. indem bei der in den Figuren 1a und 1b dargestellten Anordnung der Hubtisch 4 über ein Zugmittel, wie z.B. ein Stahlseil oder eine Zugstange, mit der die Kontaktbürste tragenden Seite des Schwenkhebels 7 verbunden wird.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer konkreten Ausgestaltung der in den Figuren 1a und 1b schematisch dargestellten Hochspannungselektrode mit Erdungsvorrichtung, welche zusammen mit einem zugehörigen Prozessgefäss eine erfindungsgmässe Anordnung bilden würde. Für die Funktionsweise im Zusammenhang mit einem Prozessgefäss sei auf die Beschreibung der zuvor erwähnten Figuren 1a und 1b verwiesen. Wie zu erkennen ist, wird hier das arbeitsseitige Elektrodenende 5 der Hochspannungselektrode 1 von einer scheibenförmigen Feldentlastung 17 und einer zentral in diese eingeschraubten austauschbaren Elektrodenspitze 6 gebildet. Zudem trägt die Hochspannungselektrode 1 einen konzentrischen Kragen 16 zum Umschliessen der Öffnung eines zugehörigen Prozessgefässes (nicht gezeigt) im Betrieb, an welchem der Tragarm 8 der.Erdungsvorrichtung 3 befestigt ist. Der doppelseitige Schwenkhebel 7 ist schwenkbar um die horizontale Drehachse D herum am Tragarm 8 befestigt und trägt an seiner elektrodenseitigen Hebelseite eine über eine flexible Litze 15 mit dem geerdeten Tragbügel 8 verbundene Kontaktbürste 9, welche in der dargestellten Situation an der Feldentlastung 17 anliegt und die Hochspannungselektrode 1 dadurch erdet. Auch hier bildet das äusserste Ende des Schwenkhebels 7 eine vorspringende Nase 12, welche wie schon bei den Figuren 1a und 1b beschrieben dazu dient, ein Berühren der Kontaktbürste 9 mit dem Prozessgefäss 2 und eine möglicherweise damit einhergehende Beschädigung derselben zu verhindern. Die der Hochspannungselektrode 1 abgewandte Seite des doppelseitigen Schwenkhebels 7 ist über eine Zugfeder 10 mit dem Tragarm 8 verbunden, derart, dass die Kontaktbürste 9 durch die Federkraft der Zugfeder 10 gegen die Feldentlastung 17 gedrückt wird. Auf der Unterseite seiner die Kontaktbürste 9 tragenden elektrodenseitigen Hebelseite weist der Schwenkhebel 7 eine kurvenförmige Anschlagbahn 11 für die Oberkante eines Prozessgefässes 2 auf.
Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und auch in anderer Weise innerhalb des Umfangs der nun folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims

Verfahren zum Erden einer Hochspannungselektrode (1) einer elektrodynamischen Fragmentierungsanlage bei Nichtbetrieb, wobei die Fragmentierungsanlage ein Prozessgefäss (2) aufweist, welches das arbeitsseitige Elektrodenende (5) im Betrieb umschliesst, derart, dass dieses im Betrieb unzugänglich ist, umfassend die Schritte:
Bereitstellen einer Erdungsvorrichtung (3) zum Erden der Hochspannungselektrode (1) durch Kontaktieren derselben im Bereich des arbeitsseitigen Elektrodenendes (5);

Kopplung der Erdungsvorrichtung (3) derartig mit der Hochspannungselektrode (1) und dem Prozessgefäss (2), dass die Erdungsvorrichtung (3) das arbeitsseitige Elektrodenende (5) bei einem Zugänglichmachen desselben automatisch kontaktiert zum Erden der Hochspannungselektrode (1); und

Zugänglichmachen des arbeitsseitigen Elektrodenendes (5) unter automatischer Erdung der Hochspannungselektrode (1) mit der Erdungsvorrichtung (3).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Zugänglichmachen des arbeitsseitigen Elektrodenendes (5) mindestens teilweise durch Öffnen eines Teilbereichs der Begrenzungswandungen des Prozessgefässes (2) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Zugänglichmachen des arbeitsseitigen Elektrodenendes (5) mindestens teilweise durch ein Voneinanderentfernen von Hochspannungselektrode (1) und Prozessgefäss (2) erfolgt, insbesondere durch ein Ausfahren der Hochspannungselektrode (1) aus dem Prozessgefäss (2) durch Anheben der Hochspannungselektrode (1) und/oder durch Absenken des Prozessgefässes (2).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Erdungsvorrichtung (3) verwendet wird, die einen Hebelmechanismus (7, 8; 13, 14; 13, 17, 18) umfasst, mittels welchem eine Kontaktfläche (9) an das arbeitsseitige Elektrodenende (5) angelegt wird, zur Erdung der Hochspannungselektrode (1).
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Anlegebewegung mindestens teilweise schwerkraft- und/oder federkraftbetätigt ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Erdungsvorrichtung (3) derartig ausgebildet und mit der Hochspannungselektrode (1) und dem Prozessgefäss (2) gekoppelt wird, dass ein die Kontaktfläche (9) tragender Hebel (7, 13) des Hebelmechanismus (7, 8; 13, 14; 13, 17, 18) bei Zugänglichmachung des arbeitsseitigen Elektrodenendes (5) freigegeben wird und zumindest teilweise schwerkraft- und/oder federkraftbetätigt zum arbeitsseitigen Elektrodenende (5) hin bewegt wird, bis die Kontaktfläche (9) an diesem anliegt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der die Kontaktfläche (9) tragende Hebel (7, 13) durch ein Bewegen, insbesondere ein Absenken der Oberkante des Prozessgefässes (2) freigegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Erdungsvorrichtung (3) derartig ausgebildet und mit der Hochspannungselektrode (1) und dem Prozessgefäss (2) gekoppelt wird, dass das Anlegen der Kontaktfläche (9) an das arbeitsseitige Elektrodenende (5) mechanisch zwangsgekoppelt erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei ein Hebelmechanismus (7, 8; 13, 14; 13, 17, 18) mit einem einzigen bewegbaren Hebel (7, 13) verwendet wird, welcher zum Anlegen der Kontaktfläche (9) an das arbeitsseitige Elektrodenende (5) um eine, insbesondere horizontale oder vertikale Drehachse (D) geschwenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Hebel (7, 13) zum Anlegen der Kontaktfläche (9) zusätzlich entlang der Drehachse (D) verschoben wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kontakt zwischen dem arbeitsseitigen Elektrodenende (5) und der Erdungsvorrichtung (3) mittels einer Kontaktbürste (9) hergestellt wird.
Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine Hochspannungselektrode (1) und ein der Hochspannungselektrode (1) zugeordnetes Prozessgefäss (2), wobei die Hochspannungselektrode (1) und das Prozessgefäss (2) derartig relativ zueinander bewegbar sind, dass sie in mindestens einer Betriebsposition, in der die Hochspannungselektrode (1) mit ihrem arbeitsseitigen Elektrodenende (5) in das Prozessgefäss (2) eingetaucht ist, und einer Nichtbetriebsposition, in der das arbeitsseitige Elektrodenende (5) ausserhalb des Prozessgefässes (2) angeordnet ist, positionierbar sind, und mit einer Erdungsvorrichtung (3), welche derartig ausgestaltet ist, dass sie beim Positionieren in der Nichtbetriebsposition automatisch mit dem arbeitsseitigen Elektrodenende (5) in Kontakt gebracht wird, zur Erdung der Hochspannungselektrode (1).
Anordnung nach Anspruch 12, wobei die Erdungsvorrichtung zudem derartig ausgestaltet ist, dass sie beim Positionieren in der Betriebsposition automatisch ausser Kontakt mit dem arbeitsseitigen Elektrodenende (5) gebracht wird, zur Aufhebung der Erdung zwecks Ermöglichung von Hochspannungsentladungen ausgehend von der Hochspannungselektrode (1).
Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei die Erdungsvorrichtung (3) einen Hebelmechanismus (7, 8; 13, 14; 13, 17, 18) umfasst, mittels welchem eine Kontaktfläche (9) in Kontakt bzw. ausser Kontakt mit dem arbeitsseitigen Elektrodenende (5) bringbar ist, zur Erdung bzw. Aufhebung der Erdung der Hochspannungselektrode (1).
Anordnung nach Anspruch 14, wobei der Hebelmechanismus (7, 8; 13, 14; 13, 17, 18) derartig ausgestaltet ist, dass seine Bewegung in einer seiner beiden Bewegungsrichtungen ganz oder teilweise schwerkraft- und/oder federkraftbetätigt ist, insbesondere in der Bewegungsrichtung, in der die Kontaktfläche (9) in Kontakt mit dem arbeitsseitigen Elektrodenende (5) bringbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 15, wobei der Hebelmechanismus (7, 8; 13, 14; 13, 17, 18) derartig mit der Hochspannungselektrode (1) und dem Prozessgefäss (2) gekoppelt ist, dass die Kontaktfläche (9) bei einem Bewegen der Hochspannungselektrode (1) und des Prozessgefässes (2) relativ zueinander von der Nichtbetriebsposition in die Betriebsposition mechanisch zwangsgekoppelt vom arbeitsseitigen Elektrodenende (5) der Hochspannungselektrode (1) angehoben und entfernt wird.
Anordnung nach Anspruch 16, wobei die mechanische Zwangkoppelung derartig realisiert ist, dass ein die Kontaktfläche (9) tragender Hebel (7, 13) des Hebelmechanismus (7, 8; 13, 14; 13, 17, 18) durch das Prozessgefäss (2), insbesondere durch dessen Oberkante oder durch ein aussen an diesem angeordnetes Mitnehmerelement (20), weggedrückt wird und dadurch die Kontaktfläche (9) vom arbeitsseitigen Elektrodenende (5) abgehoben und entfernt wird.
Anordnung nach Anspruch 17, wobei der die Kontaktfläche (9) tragende Hebel (7, 13) eine kurvenförmige Anschlagbahn (11) für die Oberkante des Prozessgefässes (2) aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 18, wobei der Hebel (7, 13) derartig ausgestaltet und die Kontaktfläche (9) derartig an diesem angeordnet ist, dass ein Berühren der Kontaktfläche (9) mit dem Prozessgefäss (2) beim Wegdrücken des Hebels (7, 13) sicher verhindert wird.
Anordnung nach Anspruch 16, wobei die mechanische Zwangkoppelung derartig realisiert ist, dass ein Bauteil (18), welches den die Kontaktfläche (9) tragenden Hebel (7, 13) des Hebelmechanismus (7, 8; 13, 14; 13, 17, 18) trägt, durch das Prozessgefäss (2), insbesondere durch dessen Oberkante oder durch ein aussen an diesem angeordnetes Mitnehmerelement (20), weggedrückt wird und dadurch die Kontaktfläche (9) vom arbeitsseitigen Elektrodenende (5) abgehoben und entfernt wird.
Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, wobei der Hebelmechanismus (7, 8; 13, 14; 13, 17, 18) derartig mit der Hochspannungselektrode (1) und dem Prozessgefäss (2) gekoppelt ist, dass die Kontaktfläche (9) bei einem Bewegen der Hochspannuhgselektrode (1) und des Prozessgefässes (2) relativ zueinander von der Betriebsposition in die Nichtbetriebsposition mechanisch zwangsgekoppelt zur Hochspännungselektrode (1) hin bewegt und an deren arbeitsseitiges Elektrodenende (5) angelegt wird.
Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, wobei der Hebelmechanismus (7, 8; 13, 14; 13, 17, 18) einen einzigen bewegbaren Hebel (7, 13) aufweist, welcher zum Inkontaktbringen bzw. Ausserkontaktbringen der Kontaktfläche (9) mit dem arbeitsseitigen Elektrodenende (5) um eine insbesondere horizontale oder vertikale Drehachse (D) herum schwenkbar ist.
Anordnung nach Anspruch 22, wobei der Hebel (7, 13) zum Inkontaktbringen bzw. Ausserkontaktbringen der Kontaktfläche (9) mit dem arbeitsseitigen Elektrodenende (5) zusätzlich entlang der Drehachse (D) verschiebbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, wobei die Kontaktfläche (9) von einer Kontaktbürste (9) gebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 24, wobei die Anordnung derartig ausgestaltet ist, dass die zum Positionieren in der Nichtbetriebsposition bzw. Betriebsposition erforderliche Relativbewegung zwischen der Hochspannungselektrode (1) und dem Prozessgefäss (2) durch ein Absenken bzw. Anheben des Prozessgefässes (2) bewirkbar ist, insbesondere bei gleichzeitig feststehender Hochspannungselektrode (1).
Anlage mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 25 und mit einem Hochspannungspulsgenerator zur Beaufschlagung der Hochspannungselektrode (1) mit Hochspannungspulsen.
Verwendung der Anordnung oder der Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 26 zur elektrodynamischen Fragmentierung von insbesondere elektrisch schlecht leitendem Material, insbesondere von Beton oder Schlacke.