FI59176C - Elektrolyscell - Google Patents

Description

ΓβΙ KUULUTUSJULKAISU c Q1 π / jar* [B] (11) UTLÄCGNINGSSKRIFT 1 ' 0 C (45) Γ o t c n 111 a >! 1:; r.: 11y JO 06 lv31 ^ (51) Kv.ik?/Int.ci.3 G 01 R 19/165 SUOMI—FINLAND £i) Pat«nttlh*k*mui— P*t*ntan*6knln| 703/72 (22) HtktmItpIMi — Ansökntopd»* 15.03.72 (23) AlkupUvl—Glhi|h«tid«| 15.03.72 (41) Tullut lulldMkil — Bllvlt off«ntllg 17.09.72

Patentti· ja rekisterihallitus (44) Nkhtftvtktlptnon ja kuuLjuHuiiun pvm. — 27 02 8l

Petent- och registarstyrelsen ' Ansakin utlagd och uti.*krift*n pubiicind ί|,υ£·υι (32)(33)(31) —Begird prlorltat 16.03*71

Hollanti-Holland(NL) 71-035^2 (71) Akzo N.V., IJsellaan 82, Arnhem, Hollanti-Holland(NL) (72) Eleonoor van Andel, Twekkelo (Ov.), Hollanti-Holland(NL) (7^) Oy Kolster Ab (5^) Elektrolyyttinen kenno - Elektrolyscell Tämä keksintö kohdistuu elektrolyyttiseen kennoon, jossa on useita anodeja ja yksi katodi, virtajohtimet, jotka on kytketty anodeihin, syöttämään virtaa kennoon ja mittalaitteisto määrittämään virran voimakkuuden vähintään yhdessä virta-johtimessa.

Tunnettu yllämainittua tyyppiä oleva elektrolyyttisen kennon virranmittaus-laite sisältää joukon kielirelekytkimiä, jotka on sijoitettu erilaisille etäisyyksille johtimesta ja joiden koskettimet sulkeutuvat sen magneettisen kentän vaikutuksen alaisena, joka muodostuu johtimen ympärille. Sen etäisyyden mukaisesti mikä vallitsee johtimen ja kielireleen kytkimen välillä kukin kielirelekytkimistä toimii määrätyn virran voimakkuuden mukaan. Se hetki, jolloin tietyn kielirelekytkimen koskettimet sulkeutuvat vastaa vastaavan lampun syttymishetkeä. Mitä voimakkaampi on virran voimakkuus, sitä suurempi määrä lamppuja syttyy ja vastaavasti päinvastoin. Mainittu tunnettu virtaa mittaava laitteisto sallii pelkästään karkean vir-ranvoimakkuuden I mittaamisen. Mikäli se esim. muodostuu kolmesta kielirelekytki-mestä, jotka toimivat tietyn virranvoimakkuuden perusteella johtimessa, jotka voimakkuudet ovat 1^, ja on tällöin mahdollista osoittaa ainoastaan missä mahdollisessa seuraavista neljästä tilasta virranvoimakkuus I sillä hetkellä on: 59176 2 1) I < Il 2) 3) I2= I < I3 4) 1=1}

On ilmeistä, että tämän tyyppinen mittaaminen on hyvin epätarkkaa. Sen epätarkkuutta voidaan alentaa vain aikaansaamalla suui-empi lukumäärä kielire-lekytkimiä sijoitettuna johtimen viereen erilaisille säteettäisille etäisyyksille joiden täytyy erota toinen toisistaan vain vähän. Tässä tapauksessa tarvitaan kuitenkin suuri lukumäärä kielirelekytkimiä, mikä aikaansaa vaikeuksia erityisesti mikäli läsnä on suuri määrä johtimia. Näin on asianlaita esim. elektrolysoitaessa NaCl liuosta. Elektrolyyttisessä laitoksessa on mukana suuri määrä elektrolyyttisiä kennoja, joista kukin muodostuu pitkänomaisesta kaukalosta, jolla on jonkin verran viisto pohja, jonka päällä tapahtuu elohopean virtausta. Tämä elohopea on peitetty suolaliuoksella. Yläosastaan tämä kenno on suljettu kannella, jonka läpi ulottuu joukko anodeja, jotka suuntautuvat alaspäin juuri elohopean pinnankorkeuden yläpuolelle.Kun virtaa kulkee .anodeist elohopeaa olevaan katodiin hajoaa NaCl natriumiksi ja klooriksi, jotka vapautuvat vastaavasti katodilla ja anodilla. Natrium yhdistyy osaan elohopeasta niin että muodostuu natriumamalgaamia, joka emäksisessä lipeäkennossa, joka on yhdistetty tähän elektrolyyttiseen kennoon reagoi veden kanssa niin että muodostuu natriumhydroksidia ja vetyä. Täten talteenotettu elohopea voidaan syöttää takaisin elektrolyyttiseen kennoon.

Jotta voitaisiin taata oikea toiminta tulisi anodeiden olla sijoitettu oikein elohopeaa olevaan katodiin verrattuna. Mikäli etäisyys on liian pieni on olemassa vaara oikosulkujen tapahtumisesta, mikä saattaa olla tuhoisaa, erityisesti mikäli käytetään metallisia anodeja. Sitä paitsi saattaa tuotannon tappiota syntyä kun kloori yhdistyy uudelleen natriumin kanssa tässä natrium-amalgaamissa niin että muodostuu NaCl. Toiselta puolen liian suuri etäisyys johtaa lisääntyneeseen jänniteputoamaan anodin ja katodin välillä, joka tässä yhteydessä käytetyillä korkeilla virtavoimakkuuksilla johtaa huomattaviin lisäyksiin sähköenergian kulutuksessa.

Elektrolyysin prosessin valvominen lukuisilla mittauksilla mitä tulee etäisyyteen anodien ja katodien välillä on vaikea toteuttaa sen johdosta, että nämä elektrolyyttiset kennot on kokonaan suljettuna. Sitä paitsi ei ole olemassa mitään mahdollisuutta jatkuvaan tasaiseen etäisyyteen anodien ja katodien välillä, koska sekä elohopean pinta että anodien vastapäätä oleva alapinta ovat yleensä epätasaisia. Menetelmän valvonnan kannalta on täten pidet- 3 59176 tävä edullisimpana mitata kennon virtaa ja erityisesti mitata virtaa kunkin anodin kautta erikseen, koska kennon virta saattaa jakaantua huomattavan epätasaisesti eri anodien kesken.

On jo tunnettua, että anodin virta voidaan määrätä potentiaalin putoamasta, joka mitataan kahden pisteen väliltä tämän anodivirran johtimessa. Koska tämä jännite on suuruudeltaan vain muutamia millivoltteja se on vaikea mitata suuremmalta etäisyydeltä. Toinen ratkaisu, jossa kukin anodi on varustettu milli volttimittarilla, jota luetaan paikan päällä on sekä kallis että epäkäytännöllinen. Minkään kokoisessa elektrolyyttisessä laitoksessa on näet mukana tuhansia anodeja. Nyt kyseessä olevalla keksinnöllä aikaansaadaan elektrolyyttinen kenno, jossa on useita anodeja ja yksi katodi, virtajohtimet, jotka on kytketty anodeihin, syöttämään virtaa kennoon ja mittalaitteisto määrittämään virran voimakkuuden vähintään yhdessä virtajohtimessa. Sille on tunnusomaista, että mittalaitteisto sisältää a) magneettisen kytkimen, joka on sijoitettu lähelle virtajohdinta, jossa kulkeva virta mitataan ja johon vaikuttaa mainitun virtajohtimen ympärille syntyvä ensimmäinen magneettikenttä; b) herätekäämin, joka toimii yhdessä magneettisen kytkimen kanssa ja on gal-vaanisesti erotettu kukin omasta virtajohtimestaan; c) yhteisen herätekäämeihin yhdistetyn sähkönsyöttölähteen, joka automaattisesti toistaa ohjelmoitavasti muuttuvan jännitteen tai virransyötön, joka muodostaa toisen magneettikentän, joka yhdistyy ensimmäiseen magneettikenttään; d) laitteiston, joka toistuvasti lukee magneettikytkimien kytkentätilan; e) mittalaitteen, joka määrittää herätekäämien yli olevan jännitteen tai herätekäämeihin menevän virran hetkinä, joina vastaavat kytkimet vaihtavat kyt-kentätilaansa ensimmäisen ja toisen magneettikentän yhteisvaikutuksen johdosta, ja mainittu määritys toimii kunkin virtajohtimen virranvoimakkuuden mittauksena.

Magneettisella kytkimellä tarkoitetaan osaa, jolla magneettisen kentän vaikutuksen alaisena saattaa olla kaksi erilaista sähköistä tilaa.

Nyt kyseessä olevassa elektronisen kennon virran mittalaitteistossa aikaansaadaan ulkopuolinen magneettinen kenttä virran avulla johtimessa ja se muodostaa yhdistetyn kentän yhdessä sen sisäisen magneettisen kentän kanssa, jonka heräte-käämi aikaansaa. Kun tämän yhteisen kentän voimakkuus on saavuttanut tietyn kynnysarvon saatetaan magneettinen kytkin sen toiseen tilaan. Koska tämä kynnysarvo on toistettavissa oleva arvo on virran voimakkuus herätekäämissä kytkennän hetkellä, jolloin kytkentätila muuttuu myös mittana ulkopuolisen magneettisen kentän voimakkuudesta ja tämän johdosta virran voimakkuudesta johtimessa.

11 59176

Eräs mahdollinen magneettinen kytkin saattaa muodostua rengassydämestä, joka on sijoitettu tälle johtimelle ja varustettu kahdella käämityksellä, sen renkaan muodostuessa magneettisesta aineesta, jolla on suorakaiteen muotoinen hystereesi-silmukka. Toinen näistä käämityksistä toimii herätekääminä ja toinen taas ilmaisu-kääminä. Kun ei ole olemassa mitään virtaa kulkemassa herätekäämin kautta sydän on kyllästyneenä. Kun herätekäämin kautta kulkee voimakkuudeltaan yhä lisääntyvää virtaa sellaiseen suuntaan, että kentän voimakkuus sydämessä vähentyy muuttaa magneettinen vuo sydämessä tiettynä hetkenä suuntaansa. Tämä suunnan vaihtuminen aikaansaa jännitepulssin ilmaisukäämiin. Virranvoimakkuus, joka vallitsee heräte-käämissä sinä hetkenä, jolloin jännitepulssi aiheutuu saattaa toimia mitta-arvona johtimessa kulkevan virran suuruudelle.

On kuitenkin pidettävä edullisimpana käyttää elektrolyyttistä kennoa, jolle on tunnusomaista, että magneettinen kytkin muodostuu kielirelekytkimestä, joka on varustettu herätekäämillä.

Tämä kielirelekytkin saattaa muodostua magneettisten kielien parista, joka on suljettuna lasiputken pätkän sisään, joka on täynnä reagoimatonta kaasua. Käyttämällä magneettista kenttää tämän putken suuntaisena liikkuvat nämä kielireleet kosketuksiin toinen toistensa kanssa ja ne sulkevat virtapiirin, joka on liitetty tähän kielireleeseen. Tämä kielirele on hinnaltaan halpa ja luotettava laite. Se voidaan sijoittaa siten johtimeen verrattuna, että se ei sulkeudu ennenkuin magneettisen kentän voimakkuus, joka johtimen ympärille aiheutuu on lisääntynyt tiettyyn arvoon herätekäämin aiheuttamalla kentällä.

On pidettävä edullisempana sijoittaa kielirele sellaiseen asentoon, johtimen virran suuntaan verrattuna, että se pysyy suljettuna pelkästään virtaa kuljettavan johtimen aiheuttaman kentän vaikutuksen alaisena. Kielireleen avaaminen voidaan näet suorittaa toistettavasti luotettavammin kuin mitä sen sulkeminen.

Tässä yhteydessä on pidettävä suositeltavana, että virtalähde kehittää yhä kasvavaa virtaa. Virtalähde on kytkettynä siten, että virtaa kuljettavan heräte-käämin aikaansaaman magneettisen kentän suunta on vastakkainen virtaa kuljettavan johtimen aikaansaamalle kentälle ja että herätevirtaa lisätään, kunnes magneettinen kytkin muuttaa tilaansa niin että kielirele avautuu. Tällä hetkellä heräte-käämin magneettinen kenttä on kompensoinut tämän johtimen aiheuttaman kentän.

Se virran voimakkuus herättävässä käämissä, jolla magneettinen kytkin siirtyy toisesta kytkintilastaan toiseen tilaan on vaihdeltavissa käyttämällä esimag-netisointia käyttäen apuna kolmatta magneettista kenttää. Tämä saattaa olla kesto-magneetin tai sähkömagneetin kenttä, jota jälkimmäistä syötetään erikseen tämän herätekäämin lisäksi.

5 59176

Periaatteessa voidaan herätevirtaa lisätä mielivaltaisena ajan funktiona edellyttäen, että minä tahansa hetkenä virran voimakkuus tunnetaan täsmälleen. Mikäli virran mittalaitteisto toimii virran voimakkuuden mittaamiseksi vain yhdessä tai muutamassa johtimessa muodostuu sovelias ratkaisu siitä, että syöttölähde aikaansaa virran, joka lisääntyy lineaarisesti ajan mukaan. Mittausherkkyys on tällöin riippumaton herätevirran voimakkuudesta ja virran voimakkuuden mittaamisesta se voidaan muuntaa yksinkertaiseksi ajan mittaamiseksi tämän tapahtuessa laskimen avulla. Tämä laskin käynnistetään samana hetkenä kuin mitä virran syöttö-lähde ja se pysäytetään sinä hetkenä, jolloin magneettinen kytkin vaihtaa tilaansa.

On edullista kytkeä herättävät käämit rinnakkain. Tässä tapauksessa kytketään kaikkiin käämeihin sama jännite. Yllättävää kylläkin sen jännitteen määrääminen, jossa magneettiset kytkimet vaihtavat tilaansa, johtaa tarkempaan sen virran voimakkuuden mittaamiseen, joka kulkee perusjohtimessa kuin mitä voidaan toteuttaa määrittelemällä herätevirran voimakkuus. Tämä johtuu ilmeisestikin tietyistä vaihteluista käämitysten lukumäärässä erilaisissa herätekäämeissä. Kun kentän kompensointi johtimen ympärillä ei riipu pelkästään herätevirrasta vaan myöskin käämityskierrosten lukumäärästä vastaavassa herätekäämissä, saattaa syntyä mittavirhe mikäli tämä lukumäärä eroaa oletetusta lukumäärästä.

Eräs edullisena pidettävä suoritusmuoto, jossa herätekäämit on kytketty rinnakkain, on tunnettavissa siitä, että virran syöttölähde kehittää jännitteen, joka lisääntyy portaattain. Tämä suoritusmuoto on erityisen sovelias sellaisissa tapauksissa, jossa systeemi muodostuu suuresta lukumäärästä johtimia, joille virtojen voimakkuudet tulee kulloinkin määrätä. Tällaisessa tapauksessa kaikkien vir-tavoimakkuuksien samanaikainen mittaaminen saattaa olla haitallista. On parempi, että kytkentätilat magneettisille kytkimille "luetaan" nopeassa peräjälkeisjärjestyksessä. Tässä tapauksessa on, kun suoritetaan portaattainen lisäys syöttöjän-nitteessä tiettynä ajanhetkenä tietty aikaväli käytettävissä kahden peräkkäisen jänniteportaan välillä sen määrittelemiseksi, mitkä kytkimet ovat vaihtaneet kyt-kentätilaansa seurauksena edellisestä portaasta. Tämä voidaan suorittaa erikseen kullekin kytkimelle, mutta releiden asennot voidaan myös "lukea" ryhmittäin, se tahtoo sanoa siten, että kustakin releiden ryhmästä tieto niiden kytkentätilastu tulee samanaikaisesti käytettäväksi tämän ryhmän kaikkia releitä varten.

« 59176

Kun merkitään jännitettä i:nen jänniteportaan jälkeen merkinnällä ja tämän jälkeisen (i+l):nen portaan jälkeen merkinnällä ja kun magneettinen kytkin muuttaa kytkentätilaansa i:nen portaan jälkeen saadaan vastaava jännite sen herätekäämissä epäyhtälöistä E^< E^ ^ E^+^ E^-C « Ε_.+(ΔΕ)., jossa suure ( ΔΕ). on jännitteen muutos imellä portaalla.

Mittauslaitteiston tehtävänä on siis päätellä kunkin portaan jälkeen mikä kytkin (mitkä kytkimet) ovat muuttaneet tilaansa (tilojaan). Vastaavan virtajoh-timen (johtimien) virran voimakkuus määritellään sitten edellisessä kappaleessa olleen yhtälön perusteella.

Se tarkkuus, jolla suure voidaan määritellä on riippuvainen portaan suuruudesta ΔΕ. Jännitteen portaiden ei tarvitse olla kaikkien yhtä suuria. Tietyissä tapauksissa on pidettävä edullisimpana, että jänniteportaiden suuruus on vaihdeltavissa. Tämä koskee erityisesti sellaisia tapauksia, jossa virtojen voimakkuudet johtimissa ovat yleisesti ottaen suhteellisen rajoitetun mittausalueen puitteissa. Tällaisessa tapauksessa suositellaan, että tämän toimialueen puitteissa käytetään pienempiä jänniteportaita kuin mitä käytetään tämän alueen ulkopuolella.

Kielirelekytkimiä tunnetaan jo nykyisin käytettynä elektrolyyttikennoissa oikosulkujen estämisen tarkoituksessa. Tällaisessa tapauksessa kielirele on asennettu siihen syöttökiskoon, joka tuo virran anodien alaryhmään, joka sisältää esim. viisi anodia. Tämän kielireleen kytkin on sijoitettu siten tälle kytkinkiskolle, että normaalin toiminnan aikana se on avoin, mutta niin pian kuin kokonaisvirta-määrä tässä anodien alaryhmässä ylittää tietyn arvon se sulkeutuu. Tätä vastaavan anodien alaryhmä nostetaan tämän jälkeen ylös ja irroitetaan katodilta. Jotta myöhemmin anodit voitaisiin kuitenkin jälleen uudelleen sijoittaa oikealle etäisyydelle katodista mitataan virtaa tässä kytkinkiskossa määrittelemällä jännitteen putoama sen kahden pisteen välissä tässä kytkinkiskossa. Täten siis tässä tunnetussa laitteistossa eivät kielirelekytkimet toimi anodivirran mittaamiseksi vaan pelkästään uhkaavan oikosulun havaitsemiseksi.

Tätä keksintöä tullaan kuvaamaan edelleen viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 on poikkileikkauskuvanto kielireleestä, kuvio 2 on kaavio, jossa esitetään kielireleen toiminta, ja kuvio 3 edustaa anodikytkentää elektrolyyttiseen kennoon, joka on varustettu kielirelekytkimellä.

Kuvio U esittää piirikaaviota, jossa on neljä kieLirelettä.

τ 59176

Kuviossa 1 tarkoittaa viitenumero 1 kielireleen lasiputkea, tämän ollessa täynnä reagoimatonta kaasua. Tähän putkeen 1 on suljettu sisään kaksi magneettista kieltä 2 ja 3, joiden ulkonevat päät U ja 5 toimivat sähkökoskettimina. Tämän putken 1 ympärille on käämitetty herätekäämi 6, johon virtaa voidaan syöttää kytkentöjen 7 ja 8 kautta. Kun tapahtuu virran kulkua tämän käämin kautta syntyy sisäinen magneettinen kenttä tämän magnetisoidessa kielet 2 ja 3. Kun tietty virran voimakkuus ylitetään siirtyvät näiden kielien päät 9 ja 10 kosketuksiin toinen toistensa kanssa ja kielirelekytkin on suljettuna. Kun tämän jälkeen tämän herätevirran voimakkuus alentuu avautuu kosketus jälleen.

Mikäli kielirelekytkin on sijoitettu lähelle virtaa kuljettavaa johdinta tai sen päälle, toisin sanoen kohtaan, joka on poikittain virran kulkusunnalle saattaa tämä kielirele myöskin sulkeutua tämän johtimen ympärillä olevan kentän vaikutuksesta. Mikäli tällaisessa tilanteessa voimakkuudeltaan kasvavaa virtaa syötetään herätekäämiin, aukenee tämä kielirele tietyllä hetkellä jälleen, jolloin magneettisen kentän suunta on vastakkainen johtimen aikaansaamalle.

Kuvio 2 esittää kielireleen toimintaa virtaa kuljettavan herätekäämin aiheuttaman kentän ja vastakkain suuntautuneen "ulkopuolisen" kentän yhteisten vaikutusten alaisena, ulkopuolisen kentän ollessa alkuperältään jokin muu. Abskissa-akselilla on esitetty virranvoimakkuus i herätekäämissä ja oordinaatta-akselille magneettisen kentän voimakkuus H ulkopuolisessa kentässä. Olkoon nyt alkuperäisen herätevirran voimakkuus i = 0 ja ulkopuolisen kentän voimakkuus H^, jolla arvolla kielirele on suljettuna, on osoitettu pisteenä A. Kun herätevirran voimakkuus kasvaa siirtyy piste (Ha, i) pitkin suoraa viivaa, joka sijaitsee abskissan suuntaisena. Virran voimakkuuden arvolla i avautuu kielirele (piste B) ja tällöin

D

herätekäämin kenttä kompensoi ulkopuolisen kentän. Virtaa edelleen lisättäessä pysyy kielirele avoinna, kunnes virranvoimakkuus on saavuttanut arvon i^ (piste C). Herätekäämin kenttä on tällöin riittävän voimakkaasti vallitsevana ulkopuoliseen kenttään verrattuna, että kielirele jälleen sulkeutuu.

Täten voidaan erotella kolme erilaista aluetta, jotka on esitetty erilailla viivoitettuna kuviossa 2. Alueilla I sekä III kielirele on suljettuna, kun taas alueella II se on avoinna. Jakoviiva alueiden I sekä II välillä on osoituksena β 59176 ainuttyyppisestä suhteesta ulkopuolisen magneettisen kentän voimakkuuden H ja sen herätekäämissä vallitsevan virranvoimakkuuden i suhteen, joka on tarpeen tämän kentän kompensoimiseen. Täten voidaan kompensoivan virran voimakkuudesta I herätekäämissä saada johtimen varsinainen virranvoimakkuuden arvo. Tämä arvo c I voidaan määritellä mittauslaitteen avulla.

c

Kuvio ei esitä kosketinhystereesin vaikutusta. Tämä viimemainittu ei kuitenkaan vaikuta mittaukseen edellyttäen, että kuvion 2 mukaisen kaavion menettelyä aina noudatetaan samaan suuntaan kulkien.

Sen johtimen ympärille, jonka virtaa tulee mitata on voitu aikaansaada U-muotoinen rautapiiri, jonka päiden väliin kielirele sitten sijoitetaan. Magneettisen kentän voimaviivat tässä virtaa kuljettavassa johtimessa kulkevat tämän rautapiirin kautta ja myöskin kielireleen kautta, joka on sijoitettu tämän joiden väliin. Tämä rakenne saattaa olla tärkeä mitattaessa tasavirtaa, jolla on suhteellisen alhainen voimakkuus. Suhteellisen korkeita virranvoimakkuuksia varten ei ole olemassa mitään tarvetta tällaiseen järjestelyyn. Kielirele nimittäin sulkeutuu noin 0,1 m etäisyydellä sellaisesta johtimesta, jossa kulkee suuruudeltaan 300 ampeerin virta. Sitä paitsi saavutetaan ilman rautapiirin käyttöä parempi lineaarinen riippuvuus ulkopuolisen virran ja mitattavana olevan virran välille.

Jotta voitaisiin välttää häiriöitä häiritsevistä kentistä, saattavat erilaiset kieiirelekytkimet olla järjestetty symmetrisesti tämän johtimen ympärille. Keskimääräistä arvoa herätevirroissa, mikä on tarpeen näiden kielireleiden avaamiseen voidaan nyt pitää mittana määriteltävänä olevasta virranvoimakkuudesta.

Eräs suoritusmuoto, jossa yllämainittu mittausperiaate on sovellettavissa elektrolyyttiseen kennoon on erityisesti esitettynä kuviossa 3.

Tässä kuviossa tarkoittaa viitenumero 11 kannen osaa NaCl aineen elektro-lyysikennoa varten. Tässä kennossa on joukko grafiittianodeja, joiden alapinnat sijaitsevat lähellä virtaavaa elohopeakatodia. Tämän elohopean päällä on sijoitettuna suolaliuosta. Tasavirtaa syötetään näihin anodeihin sähkönjake-lusysteemin kautta, johon kuuluu virtajohtimet, jotka on liitetty anodikiskoi-hin, joista eräs on esitettynä kuviossa 3 näiden ollessa kiinnitettynä anodeihin. Tämä anodikisko muodostuu grafiittia olevasta hoikista 12, joka sopii 9 59176 kuparitapille 13· Kytkinosa 14 on kiinnitettynä tappiin 14» pultin 15 avulla. Kytkinosaan 14 on liitettynä joukko liuskan muotoisia johtimia» 16» 17 ja 18. Nämä johtimet 16» 17 ja 18 on liitetty kytkinkiskoon kuviossa esittämättä jä-tetyllä tavalla. Tämä rakenne» johon sisältyy johtimet 16,17 ja 1Θ, kytkin-napa 14 ja kuparitappi 15 grafiittia olevine holkkeineen 12, on helposti siirrettävissä ylöspäin ja alaspäin anodin ja katodin välisen etäisyyden säätämiseksi. Tietyn saumaosan 19 tehtävänä on estää klooria pääsemästä ulos anodin kulkusolan kautta kannen 11 läpi.

Johtimien 16, 17 ja 18 alle on sijoitettu kielirelekytkin 20 hoikkia vasten suorassa kulmassa siihen nähden. Kuten on kuvattuna kuvion 1 yhteydessä muodostuu tämä kielirelekytkin herätekäämistä 6 lasiputkineen 1, joka sisältää kaksi kosketuskieltä. Toinen näistä kosketuskielien kytkennöistä on piirustuksessa näkyvissä ja merkitty viitenumerolla 5· Liitännät käämiin 6 on merkitty viitemerkinnöillä 7 ja 8.

Kussakin elektrolyyttisen kennon anodikiskossa ja myöskin kussakin ano-dikiskossa, joka kuuluu mihin tahansa muuhun elektrolyyttiseen kennoon mikäli sellainen on läsnä, on sille asennettuna kielirelekytkin. Kaikki nämä kieli-releet on kytketty rinnakkain yhteiseen sähkövirran syöttölähteeseen, joka sijaitsee säädinhuoneessa. Syöttölähde kehittää portaattain lisääntyvän jännitteen näihin. Näiden portaiden suuruus ei suinkaan ole vakinainen. Niin pian kuin herätejännite on saavuttanut sellaisen arvoon, joka sijaitsee sillä alueella, joka vastaa näiden anodeiden "käyttötoimialuetta” alennetaan näiden portaiden suuruutta. Sanonnalla anodeiden "käyttötoimialue" tarkoitetaan tässä yhteydessä sitä virranvoimakkuuden aluetta, joka sijaitsee lähinnä useimpien anodivirtojen voimakkuuksia. Lisäämällä heratekäämeihin syötettyä jännitettä avautuvat sitten kielirelekytkimet. Jotta voitaisiin määritellä ano-divirran voimakkuudet tarvitsee mittalaitteen, joka myös sijaitsee säädinhuoneessa ainoastaan havaita millä herätejännitteellä eri kielirelekytkimet avautuivat. Tämä mittalaitteisto saattaa toimia kaikille kielireleille yhteisesti. Se saattaa lukea kytkentäasennot kielireleeetä yksitellen taiiyh-mittäin. Viimemainitussa tapauksessa on kielireleet yhdistetty ryhmiksi, jolloin mittauslaitteisto lukee samanaikaisesti kytkentäasennot kielireleistä, jotka kuuluvat tiettyyn määrättyyn ryhmään.

Neljän kielireleen 21-24 tapauksessa on tilanne esitetty kaaviomaises-ti kuvion 4 kytkentäkaaviossa. Nämä releet koostuvat magneettisista kieli-koskettimista 25-28 ja herätekäämistä 29-52. Käämit 21-24 on kytketty rinnan yhteiseen sähkövirran syöttölähteeseen 55» joka sijaitsee säädinhuoneessa 34* Lähteen 35 syöttämä jännite kasvaa portaittain. Säädinhuoneessa on myöskin mittauslaite 35» johon kielikoskettimet 25-28 on yhdistetty johtimilla 36-40.

10 591 76

Johdin 36 on liitetty kaikkiin neljään relekoskettimeen ja on maapotentiaa-lissa. Heti kun jännite jonkin relekäämin, esim. käämin 30 yli on kasvanut sellaiseen arvoon, että vastaava relekosketin 26 aukeaa, ei yhdysjohdin 38 enää ole maapotentiaalissa, millä relekoskettimen 26 aukeaminen tulee ilmaistuksi. Tämän jälkeen määrätään lähteen 33 ulostulojännite, joka on mittana sen anodin virranvoimakkuudelle, johon kielirele 22 on liitetty.

On tärkeätä, että se tieto, joka syötetään näistä anodeista säädin-huoneeseen on luonteeltaan ainoastaan binääristä, kosketin on joko suljettu tai avoinna. Tällä tavoin voidaan tietojen siirtämistä huomattavasti yksinkertaistaa. Kielireleiden kytkentätila tietyn kahden peräkkäisen jännitepor-taan välillä havaitaan hyvin nopeassa vuorottelujärjestyksessä, joten täten kun kyseessä on n elektrodia riittää sellaisen kaapelin käyttäminen, jossa on 2.1og2n lankaa. Esimerkin vuoksi kun käytössä on 6400 anodia merkitsee tämä, että eri kielireleille kulkeva kaapeli saattaa muodostua 26 langasta.

Mikäli niin halutaan voidaan virran voimakkuus mitata ylläkuvattuun tapaan pääjohtimista, joista anodivirran sivujohtimet haarautuvat.

Luonnollisestikin koko mittaustoimenpide ja mittaustietojen käsittely voidaan automatisoida. Tätä tarkoitusta varten herätejännitteen lisääntyminen, kielireleiden asennon "lukeminen" ja herätejännitteiden niiden arvojen merkitseminen muistiin, jolla ne avautuivat, voidaan säätää keskusyksiköstä käsin.

Koko mittauksen ja muistiinmerkinnän toimenpide voidaan toteuttaa tietyn ajan pituisina jaksoina tai se voidaan automaattisesti käynnistää uudestaan niin pian kuin edellinen jakso on suoritettu loppuun. Sitä paitsi on luonnollisestikin mahdollista anodien ja katodien välisen etäisyyden säätämisen kannalta näiden mittausten perusteella anodivirran voimakkuudesta säädön suorittaminen joko käsin tai automaattisesti. Ylläolevat menetelmät voidaan edullisesti toteuttaa digitaalisen prosessitietokoneen säädön alaisena erityisesti mikäli ne tulee toteuttaa elektrolyyttitehtaassa,jossa on suuri lukumäärä kennoja.

Vaikkakin edellä olevassa selityksessä onkin mainittu yhteinen sähkövirran syöttölähde ja yhteinen mittalaite ei tämän suinkaan tule tarkoittaa, että kaikkien kielireleiden täytyy olla samanaikaisesti yhteistoiminnassa tämän virtasyöttölähteen ja saman mittalaitteen kanssa. On myös mahdollista, että syöttölähde ja mittauslaite on kytketty kenno kennolta niille asennettuihin kielireleisiin.

Yllä kuvattu virran voimakkuuden mittaaminen omaa sen suuren edun, että varsinainen virran ilmaisinyksikkö, βθ tahtoo sanoa kielirelekytkin on hyvin 11 59176 luotettava ja halpa laite. Tämän johdosta on mahdollista varustaa kukin anodi erillisellä ilmaisinlaitteella ilman että tämä johtaisi liian kalliiseen laitteeseen. Täten kunkin kennon anodivirrat ja tämän johdosta myöskin virran jakaantuma eri anodien kesken voidaan havaita ja sitä paitsi voidaan saavuttaa suoja oikosulkuihin nähden, mikä on erityisen tärkeätä, mikäli käytetään hyväksi hinnaltaan kalliita titaanianodeja. Sitäpaitsi näiden ilmaisimien binäärinen luonne yksinkertaistaa huomattavasti tietojenkäsittelyä.

On edelleen edullista, että mittapiiri on sähköisesti eristetty elektrolyyttisestä kennosta itsestään.

Claims (7)

12 59176

1. Elektrolyyttinen kenno, jossa on useita anodeja ja yksi katodi, virta-johtimet (12), jotka on kytketty anodeihin, syöttämään virtaa kennoon (il) ja mittalaitteisto määrittämään virran voimakkuuden vähintään yhdessä virtajohti-messa, tunnettu siitä, että mittalaitteisto sisältää a) magneettisen kytkimen (20), joka on sijoitettu lähelle virtajohdinta, jossa kulkeva virta mitataan ja johon vaikuttaa mainitun virtajohtimen ympärille syntyvä ensimmäinen magneettikenttä; b) herätekäämin (6), joka toimii yhdessä magneettisen kytkimen (20) kanssa ja on galvaanisesti erotettu kukin omasta virtajohtimestaan (12); c) yhteisen herätekäämeihin yhdistetyn sähkönsyöttölähteen (33), joka automaattisesti toistaa ohjelmoitävästä muuttuvan jännitteen tai virran syötön, joka muodostaa toisen magneettikentän, joka yhdistyy ensimmäiseen magneettikenttään ; d) laitteiston, joka toistuvasti lukee magneettikytkimien (20) kytkentäti- lan; e) mittalaitteen (35), joka määrittää herätekäämien yli olevan jännitteen tai herätekäämeihin menevän virran hetkinä, joina vastaavat kytkimet vaihtavat kytkentätilaansa ensimmäisen ja toisen magneettikentän yhteisvaikutuksen johdosta, ja mainittu määritys toimii kunkin virtajohtimen virranvoimakkuuden mittauksena.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektrolyyttinen kenno, tunnettu siitä, että toinen magneettikenttä vaikuttaa vastakkaiseen suuntaan kuin mainittu ensimmäinen magneettikenttä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen elektrolyyttinen kenno, tunnet-t u siitä, että magneettinen kytkin muodostuu kielirelekytkimestä (20), joka on varustettu herätekäämillä (6). Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen elektrolyyttinen kenno, tunnettu siitä, että sähkönsyöttölaite (33) syöttää kasvavan virran tai kasvavan jännitteen.

5. Patenttivaatimuksen b mukainen elektrolyyttinen kenno, tunnettu siitä, että sähkönsyöttölaite (33) kehittää virran tai jännitteen, joka kasvaa portaattaan.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen elektrolyyttinen kenno, tunnettu siitä, että jänniteportaiden suuruus on vaihdettavissa.

7- Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen elektrolyyttinen kenno, t u n-n e t t u siitä, että herätekäämit (6) on kytketty rinnakkain.