DE20204142U1 - Short-circuiting device for electrolysis cells - Google Patents
Short-circuiting device for electrolysis cellsInfo
- Publication number
- DE20204142U1 DE20204142U1 DE20204142U DE20204142U DE20204142U1 DE 20204142 U1 DE20204142 U1 DE 20204142U1 DE 20204142 U DE20204142 U DE 20204142U DE 20204142 U DE20204142 U DE 20204142U DE 20204142 U1 DE20204142 U1 DE 20204142U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- short
- maintenance
- contact
- electrolysis cells
- devices
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims description 37
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 24
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 15
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 8
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/002—Very heavy-current switches
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/60—Constructional parts of cells
- C25B9/65—Means for supplying current; Electrode connections; Electric inter-cell connections
- C25B9/66—Electric inter-cell connections including jumper switches
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Description
drying. Ernst Stratmanndrying. Ernst Stratmann
Patentanwalt
D-40212 Düsseldorf · Schadowplatz 9Patent Attorney
D-40212 Düsseldorf · Schadowplatz 9
13. März 200213 March 2002
0203 Gm0203 Gm
Ritter Starkstromtechnik GmbH & Co. KG
57234 Wilnsdorf Ritter Starkstromtechnik GmbH & Co. KG
57234 Wilnsdorf
Die Erfindung betrifft eine Kurzschließereinrichtung für die Wartung von Elektrolysezellen, mit einem kurzschließbare Kontakteinrichtungen aufweisenden Rahmen, der auf eine Zelle oder eine Gruppe von Zellen derart aufsetzbar ist, daß die Kontakteinrichtungen des Rahmens mit Anschlußkontakten der Zelle oder der Gruppe von Zellen in elektrischen Kontakt kommen, wobei der Rahmen von einer Trageeinrichtung gestützte Kontaktarme und daran angeschlossene Schalteinrichtungen umfaßt.The invention relates to a short-circuiting device for the maintenance of electrolysis cells, with a frame having short-circuitable contact devices, which can be placed on a cell or a group of cells in such a way that the contact devices of the frame come into electrical contact with connection contacts of the cell or the group of cells, wherein the frame comprises contact arms supported by a support device and switching devices connected thereto.
Eine derartige Kurzschließereinrichtung ist bereits aus der Zeitschrift "Minerales Revista", Februar 2000, Seite 35 - 42 bekannt.Such a short-circuiting device is already known from the magazine "Minerales Revista", February 2000, pages 35 - 42.
In dieser Zeitschriftdarstellung wird die Entwicklung einer neuartigen Kurzschließerrahmenausrüstung für Elektrolysezellen beschrieben, die zur Herstellung von reinem Kupfer dienen. Mit Hilfe der Kurzschließeranordnung können solche Zellen außer Betrieb gesetzt werden, die beispielsweise zu Wartungszwecken außer Betrieb genommen werden müssen, wobei die KurzschließeranordnungThis journal article describes the development of a new type of short-circuiting frame equipment for electrolysis cells used to produce pure copper. The short-circuiting arrangement can be used to shut down cells that have to be taken out of service for maintenance purposes, for example, whereby the short-circuiting arrangement
>· ♦♦·>· ♦♦·
ermöglicht, die nicht betroffenen Zellen weiter arbeiten zu lassen, d. h., daß der elektrische Strom nicht unterbrochen werden muß. Dadurch kann der Kupfer-Elektrolyse-Prozeß wirksamer und optimaler gestaltet werden. Allerdings ist die Anordnung sehr schwer und dadurch schwierig zu handhaben.allows the unaffected cells to continue working, i.e. the electrical current does not have to be interrupted. This makes the copper electrolysis process more effective and optimal. However, the arrangement is very heavy and therefore difficult to handle.
Aus der DE 198 13 557 A1 ist ein Trennschalter bekannt, der mittels pneumatischem Antrieb arbeitet und hohe Ströme schalten kann.From DE 198 13 557 A1 a disconnector is known which operates by means of a pneumatic drive and can switch high currents.
Die europäische Patentschrift 0 012 752 (entsprechend der WO 79/00670) beschreibt einen Kurzschließer für hohen Gleichstrom und erlaubt es, eine Zelle in einer Serie von Elektrolysezellen, die zur Erzeugung von Chlor oder Aluminium vorgesehen sind, beispielsweise ohne eine Unterbrechung des Betriebs der anderen Zellen zu isolieren und auseinanderzunehmen. Der in der Druckschrift beschriebene Kurzschließer ist mit zwei Sätzen von sich bewegenden Kontakten ausgestattet, die durch eine gemeinsame Welle gesteuert werden und mit zwei stromführenden Anordnungen zusammen arbeiten, die einen deformierbaren Teil aufweisen und durch in Gehäusen zirkulierendes Wasser gekühlt werden.European patent specification 0 012 752 (corresponding to WO 79/00670) describes a high direct current short-circuiter and enables one cell in a series of electrolytic cells intended for the production of chlorine or aluminium to be isolated and dismantled, for example, without interrupting the operation of the other cells. The short-circuiter described in the specification is equipped with two sets of moving contacts controlled by a common shaft and cooperating with two current-carrying assemblies comprising a deformable part and cooled by water circulating in housings.
Aufgabe der Erfindung ist es, die aus der erstgenannten Druckschrift bekannte Kurzschließereinrichtung für Elektrolysezellen insbesondere dahingehend zu verbessern, daß das Gewicht der Kurzschließereinrichtung reduziert wird und die Einrichtung dadurch leichter handhabbar, aber auch billiger in der Herstellung ist. In einer Weiterbildung soll erreicht werden, daß die Stromverluste reduziert werden können, was zur Energieeinsparung dient. Des weiteren sollte die Kurzschließereinrichtung selbst weniger Wartung erfordern und höhere Standzeit der Kontakteinrichtungen liefern.The object of the invention is to improve the short-circuiting device for electrolysis cells known from the first-mentioned publication, in particular in such a way that the weight of the short-circuiting device is reduced and the device is therefore easier to handle, but also cheaper to manufacture. In a further development, the current losses should be reduced, which serves to save energy. Furthermore, the short-circuiting device itself should require less maintenance and provide a longer service life for the contact devices.
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Kontaktarme mit einer Fluidkühleinrichtung verbunden sind. Dadurch kann der Querschnitt der beispielsweise aus Kupfer bestehenden Kontaktarme drastisch zurückgenommen werden, beispielsweise auf 25 % reduziert werden. EntsprechendThe main object of the present invention is achieved by connecting the contact arms to a fluid cooling device. This allows the cross-section of the contact arms, which are made of copper for example, to be drastically reduced, for example to 25%.
►••&igr;»-»* ·- t·►••&igr;»-»* ·- t·
niedriger ist das Gewicht der erfindungsgemäß ausgestalteten Kurzschließereinrichtung, wodurch die Verfahrbarkeit und auch sonstige Handhabbarkeit verbessert wird. Außerdem wird die Gefahr der Beschädigung der Anschlußkontakte der Zelle(n) verringert. Hinzu kommt eine billigere Herstellung, vor allem ist weniger Kupfermaterial erforderlich.The weight of the short-circuiting device designed according to the invention is lower, which improves mobility and other handling. In addition, the risk of damage to the connection contacts of the cell(s) is reduced. In addition, it is cheaper to manufacture, and above all less copper material is required.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfassen die Schaltereinrichtungen Vorkontakte und Hauptkontakte, und zumindest die Hauptkontakte stehen mit der Fluidkühleinrichtung in thermischer Verbindung. Auf diese Weise wird ebenfalls die Möglichkeit geschaffen, mit kleineren Kupferquerschnitten zu arbeiten und damit mit einem geringeren Gewicht auszukommen, abgesehen davon, daß die Kombination von Vorkontakten und Hauptkontakten besonders hohe Schaltzahlen ermöglichen.According to a further development of the invention, the switching devices comprise pre-contacts and main contacts, and at least the main contacts are in thermal connection with the fluid cooling device. This also creates the possibility of working with smaller copper cross-sections and thus making do with a lower weight, apart from the fact that the combination of pre-contacts and main contacts enables particularly high switching rates.
Vorzugsweise sind die Schaltereinrichtungen an einem Ende der Kontaktarme angeordnet, was ebenfalls die Handhabbarkeit erleichtert. Es können aber auch an beiden Enden der Kontaktarme Schaltereinrichtungen vorgesehen sein, was wiederum der Gewichtsverringerung dient, da (auch in Richtung des anderen Endes) die Querschnitte der Kupferkontaktarme verringert werden können.Preferably, the switch devices are arranged at one end of the contact arms, which also makes handling easier. However, switch devices can also be provided at both ends of the contact arms, which in turn serves to reduce weight, since the cross-sections of the copper contact arms can be reduced (also towards the other end).
Die Wartungsarbeiten lassen sich dadurch beschleunigen, daß gemäß einer Weiterbildung der Erfindung mehrere Kontakteinrichtungen entlang der Längserstreckung der Kontaktarme angeordnet sind. Damit lassen sich also ganze Gruppen von Zellen gleichzeitig kurzschließen.Maintenance work can be accelerated by arranging several contact devices along the length of the contact arms according to a further development of the invention. This means that entire groups of cells can be short-circuited simultaneously.
Gemäß einer noch anderen Weiterbildung der Erfindung ist der stromführende Querschnitt der Kontaktarme mit jeder Kontakteinrichtung in Richtung auf die Schalteinrichtungen zunehmend ausgestaltet, was eine Anpassung an die tatsächliche Strombelastung bedeutet und damit wiederum eine möglichst effektive und damit gewichtssparende Konstruktion dargestellt.According to yet another development of the invention, the current-carrying cross section of the contact arms is designed to increase with each contact device in the direction of the switching devices, which means an adaptation to the actual current load and thus in turn represents a construction that is as effective and thus as weight-saving as possible.
Der Rahmen kann elektrisch isolierende Distanzstücke zwischen den KontaktarmeThe frame can have electrically insulating spacers between the contact arms
aufweisen, was die Stabilität der Gesamtanordnung erhöht, ohne daß die Gefahr von Betriebsstörungen durch fehlgeleitete Ströme besteht.which increases the stability of the overall arrangement without the risk of operational disruptions due to misdirected currents.
Der besseren Handhabbarkeit dient es, wenn gemäß einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung der Rahmen Befestigungseinrichtungen, wie Krananhängeösen, für eine Transporteinrichtung aufweist.For better handling, according to yet another embodiment of the invention, the frame has fastening devices, such as crane lifting eyes, for a transport device.
Den gleichen zielen dienen trichterförmige Einführungen am Rahmen und/oder den Zellen. Insbesondere dienen vier Führungsbolzen zum genauen Positionieren des Rahmens auf dem Zellenrand.Funnel-shaped inlets on the frame and/or the cells serve the same purpose. In particular, four guide pins are used to precisely position the frame on the edge of the cell.
Der Rahmen umfaßt vorzugsweise eine Stahlkonstruktion als Tragelement, sowie eine aus Kupfer bestehende Kontaktarmanordnung, die über elektrisch isolierende Verbindungseinrichtungen an der Stahlkonstruktion befestigt ist.The frame preferably comprises a steel structure as a supporting element, as well as a contact arm arrangement made of copper, which is attached to the steel structure via electrically insulating connecting devices.
Für die mit der Zelle in Berührung kommenden Kontakteinrichtungen haben sich federnde Metallstreifen aus Kupfer oder dgl. bewährt.Springy metal strips made of copper or similar have proven to be effective for the contact devices that come into contact with the cell.
Hinsichtlich der Schalteinrichtungen wird vorzugsweise mit pneumatischem Antrieb gearbeitet, der in der mit korrodierenden Gasen geschwängerten Umgebung besonders robust ist. Aber auch Handantrieb oder Antrieb mittels elektrischem Motor ist möglich.With regard to the switching devices, pneumatic drives are preferred, as they are particularly robust in environments filled with corrosive gases. However, manual drive or drive by means of an electric motor is also possible.
Es können Sensoreinrichtungen für die Temperatur des Fluids, wie Kühlwassers, im Rahmen angeordnet sein, deren Meßsignale einer zentralen Steuerungs- und Überwachungseinrichtung zugeführt sind.Sensor devices for the temperature of the fluid, such as cooling water, can be arranged in the frame, the measuring signals of which are fed to a central control and monitoring device.
Ebenso können aber auch Sensoreinrichtungen für Strom und/oder Spannung oder Spannungsabfall am Rahmen angeordnet sein, deren Meßsignale ebenfalls einer zentralen Steuerungs- und Überwachungseinrichtung zuführbar sind.Likewise, sensor devices for current and/or voltage or voltage drop can also be arranged on the frame, the measuring signals of which can also be fed to a central control and monitoring device.
Diese zentrale Steuerungs- und Überwachungseinrichtung kann am Rahmen oder entfernt von diesem vorgesehen sein, wobei sie auch den Fluidumlauf steuern könnte, also z. B. eine Umwälzpumpe für Kühlwasser.This central control and monitoring device can be located on the frame or remotely from it and could also control the fluid circulation, e.g. a circulation pump for cooling water.
Ebenso kann diese zentrale Steuerungs- und Überwachungseinrichtung die Bewegung der Haupt-Schaltkontakte wie auch der eventuell vorhandenen Vor-Schaltkontakte zeitlich steuern, um so die Lebensdauer dieser Kontakte zu vergrößern.This central control and monitoring device can also time the movement of the main switching contacts as well as any pre-switching contacts present in order to extend the service life of these contacts.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.The invention is explained in more detail below using embodiments shown in the drawings.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 in einer Draufsicht eine erfindungsgemäß ausgestalteteFig. 1 shows a top view of a
Kurzschließereinrichtung für die Wartung von Elektrolysezellen, an dessen einen Ende eine Schaltereinrichtung vorgesehen ist;Short-circuiting device for the maintenance of electrolysis cells, at one end of which a switch device is provided;
Fig. 2 in einer Ansicht von vorn auf die Kurzschließereinrichtung gemäß Fig. 1Fig. 2 in a front view of the short-circuiting device according to Fig. 1
zur Erläuterung der Schaltereinrichtung.to explain the switch device.
Fig. 3 und Fig. 4Fig. 3 and Fig. 4
in ähnlichen Ansichten wie Fig. 1 und Fig. 2 eine Kurzschließereinrichtung für die Wartung von Elektrolysezellen, die mit zwei Schaltereinrichtungen an beiden Enden versehen ist;in similar views to Fig. 1 and Fig. 2, a short-circuiting device for the maintenance of electrolytic cells, which is provided with two switch devices at both ends;
Fig. 5 in einer gegenüber der Fig. 4 vergrößerten Darstellung die pneumatischFig. 5 in an enlarged view compared to Fig. 4 the pneumatic
betätigbare Schaltereinrichtung mit vier Vorkontakten und sechs Hauptkontakten;operable switch device with four pre-contacts and six main contacts;
Fig. 6 eine weitere Darstellung zur Erläuterung der Kontaktanordnung; undFig. 6 is a further illustration to explain the contact arrangement; and
• ··
• ··
6
Fig. 7 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII der Fig. 1.6
Fig. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII of Fig. 1.
In Fig. 1 ist in einer Draufsicht eine Kurzschließereinrichtung 10 für die Wartung von Elektrolysezellen, nicht dargestellt, zu erkennen, die mit einem kurzschließbare Kontakteinrichtungen 14 aufweisenden Rahmen 16 versehen ist, der auf einer Zelle oder auf einer Gruppe von Zellen derart aufsetzbar ist, daß die Kontakteinrichtungen 14 in elektrischen Kontakt mit den Anschlüssen der Zelle(n) kommen, wobei der Rahmen 16 von einer Trageinrichtung 18 gestützte Kontaktarme 20 und eine daran angeschlossene Schaltereinrichtung 22 umfaßt. Wie die vergrößerte Schnittansicht entlang der Schnittlinie VII-VII der Fig. 1 in Fig. 7 zeigt, umfaßt der Kontaktarm 20, der beispielsweise im Querschnitt eine Winkelprofilform hat, eine in den Winkel eingeschweißte oder eingelötete Rohrleitung 24, durch die ein kühlendes Fluid, wie beispielsweise Kühlwasser 26 hindurchströmen kann. Das Lötmaterial zwischen dem Rohr 24 und dem Winkel 20, bzw. 28, 30 stellt einen innigen Wärmekontakt zwischen der Wandung des Rohrs 14 einerseits und dem Material des Winkels 20 andererseits her, so daß durch Stromfluß innerhalb des Winkels 20 erzeugte Wärme über die Rohrwandung 24 auf das Kühlmittel, wie beispielsweise Kühlwasser 26 übertragen und so abgeführt werden kann.In Fig. 1, a plan view of a short-circuiting device 10 for the maintenance of electrolysis cells, not shown, can be seen, which is provided with a frame 16 having short-circuitable contact devices 14, which can be placed on a cell or on a group of cells in such a way that the contact devices 14 come into electrical contact with the terminals of the cell(s), the frame 16 comprising contact arms 20 supported by a support device 18 and a switch device 22 connected to them. As the enlarged sectional view along the section line VII-VII of Fig. 1 in Fig. 7 shows, the contact arm 20, which has an angular profile shape in cross section, for example, comprises a pipe 24 welded or soldered into the angle, through which a cooling fluid, such as cooling water 26, can flow. The soldering material between the pipe 24 and the angle 20, or 28, 30, establishes an intimate thermal contact between the wall of the pipe 14 on the one hand and the material of the angle 20 on the other hand, so that heat generated by current flow within the angle 20 can be transferred via the pipe wall 24 to the coolant, such as cooling water 26, and thus dissipated.
Der in Fig. 7 schematisch angedeutete Anschlußkontakt 32 einer Elektrolysezelle steht mit dem Winkelprofil des Kontaktarms 20 über ein aus federndem Kupfermaterial bestehende Kontaktfahne 34 in Verbindung, die durch Federdruck einen sicheren Kontakt zwischen sich und den Anschlußkontakt 32 beim Absenken des Rahmens 16 herstellt.The connection contact 32 of an electrolysis cell, which is indicated schematically in Fig. 7, is connected to the angle profile of the contact arm 20 via a contact lug 34 consisting of resilient copper material, which, by spring pressure, establishes a secure contact between itself and the connection contact 32 when the frame 16 is lowered.
Außerdem zeigt Fig. 7 Winkelversteifungsstücke 35, die auch das Rohr 24 halten und Wärmeleitung zum unteren Ende des Winkels zu liefern.In addition, Fig. 7 shows angle stiffeners 35, which also hold the tube 24 and provide heat conduction to the lower end of the angle.
Der in Fig. 1 rechts dargestellte Kontaktarm 20 weist beispielsweise gemäß der dortigen Darstellung 64 Kontaktfahnen 34 auf, die mit entsprechenden Kontaktanschlüssen oder Verbindungsleitungen 32 von darunter angeordneten hierThe contact arm 20 shown on the right in Fig. 1 has, for example, according to the illustration therein 64 contact lugs 34, which are connected to corresponding contact terminals or connecting lines 32 of the
nicht näher dargestellten Elektrolysezellen in Verbindung treten. Entsprechend findet sich auf der linken Seite der Fig. 1 ein Kontaktarm 120, der über entsprechend ausgebildete Kontaktfahnen mit Elektrolysezellenkontaktanschlüssen in Verbindung steht, wobei beispielsweise über den Kontaktarm 20 die positiven Anschlüsse von Elektrolysezellen kontaktiert werden, während der Kontaktarm 120 mit seinen Fahnen die entsprechend negativen Anschlußkontakte dieser Elektrolysezellen in Eingriff nimmt. Zwei Anschlußschienen 36 bzw. 136 führen von den Kontaktarmen 20, 120 zu einer Hochstromschaltereinrichtung 22, die in einer Ansicht von oben gemäß Fig. 2 in Fig. 5 erkennbar ist, und in einer dazu senkrechten Darstellung in Fig. 6 deutlich gemacht ist.electrolysis cells not shown in detail. Accordingly, on the left-hand side of Fig. 1 there is a contact arm 120 which is connected to electrolysis cell contact connections via suitably designed contact lugs, whereby, for example, the positive connections of electrolysis cells are contacted via the contact arm 20, while the contact arm 120 engages the corresponding negative connection contacts of these electrolysis cells with its lugs. Two connection rails 36 and 136 lead from the contact arms 20, 120 to a high-current switch device 22 which can be seen in a view from above according to Fig. 2 in Fig. 5 and is shown in a perpendicular representation in Fig. 6.
Die in Fig. 5 und 6 dargestellte Schaltereinrichtung 22 umfaßt ein oder mehrere, hier vier Vorkontakte 38 und ein oder mehrere, hier beispielsweise sechs Hauptkontakte 40. Die Schaltereinrichtung 22 kann im Prinzip die Konstruktion darstellen, die in der DE 198 13 557 näher beschrieben ist. So ist beispielsweise ein pneumatischer Antrieb 42 vorgesehen, der eine Welle 44 z. B. hin und her drehen kann. Die Welle 44 steht ihrerseits mit hier nicht näher dargestellten Hebel- oder Exzentereinrichtungen in Verbindung, die mittels Schlitzführung 46, 146 gemäß Fig. 6 auf- und abbewegliche Kontaktscheiben 48, 148 auf- und abbewegen können, die über flexible Anschlußleitungen 50, 150 mit dem Ende 52, 152 der Anschlußschiene 36, 136 verschraubt sind, siehe Bezugszahl 154. Dieses Endstück 52,152 kann ebenfalls eine Kühlwasserbohrung 56, 156 aufweisen, durch die Kühlwasser, allgemein: Kühl-Fluid, siehe Pfeil 58,158, zugeführt werden kann, um sowohl die Anschlußleitungen 50,150 zu kühlen, wie auch anschließend beim Übertritt in die Anschlußstange oder -schiene 36, 136, siehe Pfeil 57, 157, diese stromführende Anschlußstange und dann die Kontaktarme 20, 120 zu kühlen, siehe Pfeil 26.The switch device 22 shown in Fig. 5 and 6 comprises one or more, here four, pre-contacts 38 and one or more, here for example six, main contacts 40. The switch device 22 can in principle represent the construction which is described in more detail in DE 198 13 557. For example, a pneumatic drive 42 is provided which can rotate a shaft 44 back and forth, for example. The shaft 44 is in turn connected to lever or eccentric devices not shown in detail here, which can move contact disks 48, 148 up and down by means of slotted guides 46, 146 according to Fig. 6, which are screwed to the end 52, 152 of the connecting rail 36, 136 via flexible connecting lines 50, 150, see reference number 154. This end piece 52, 152 can also have a cooling water bore 56, 156 through which cooling water, generally: cooling fluid, see arrow 58, 158, can be supplied in order to cool both the connecting lines 50, 150 and then, when passing into the connecting rod or rail 36, 136, see arrow 57, 157, this current-carrying connecting rod and then the contact arms 20, 120. to cool, see arrow 26.
Auf der gemäß der Fig. 5 und 6 rechten Seite finden sich starre Anschlußleitungen 51, 151, die feste Kontaktscheiben 49, 149 in analoger Weise mit dem Ende 52 der Anschlußschiene 36 verbinden.On the right side according to Fig. 5 and 6 there are rigid connecting lines 51, 151 which connect fixed contact disks 49, 149 in an analogous manner to the end 52 of the connecting rail 36.
Hier gibt es also einen Kühlmittelkreislauf über den Pfeil 58, 158 durch eine im Ende 52, 152 angeordnete Bohrung 56, 156, die im Rohr 36, 136 mündet.Here, there is a coolant circuit via the arrow 58, 158 through a bore 56, 156 arranged in the end 52, 152, which opens into the pipe 36, 136.
Wird der Schalter 22 (z. B. durch den pneumatischen Antrieb 42) betätigt, so dreht er die Welle 44 und verschiebt beispielsweise die Kontaktträger 60, 160 und damit die von diesem getragenen beweglichen Kontaktscheiben 148, 48 nach außen, wodurch zwischen den Kontaktscheiben 48, 49 bzw. 148, 149 ein Spalt entsteht, der den Stromfluß unterbricht.If the switch 22 is actuated (e.g. by the pneumatic drive 42), it rotates the shaft 44 and displaces, for example, the contact carriers 60, 160 and thus the movable contact disks 148, 48 carried by it outwards, whereby a gap is created between the contact disks 48, 49 and 148, 149, which interrupts the flow of current.
Wird die Welle 44 erneut, z. B. in umgekehrter Richtung gedreht, schließen sich die beiden Kontakte wieder.If the shaft 44 is rotated again, e.g. in the opposite direction, the two contacts close again.
Entsprechend arbeiten die Vorkontakte 38, die über Leitungen 64, 164 bzw. 66, 166 über entsprechende Verschraubungen, mit 65 bezeichnet, mit den Endstücken 52, 152 in Verbindung stehen.The pre-contacts 38, which are connected to the end pieces 52, 152 via lines 64, 164 or 66, 166 via corresponding screw connections, designated 65, operate accordingly.
Der in den Fig. 5 und 6 dargestellte Schalter wird bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 benutzt, wobei in Fig. 1 die drei flexiblen Anschlußleitungen 50, 150 und die zugehörigen drei festen Anschlußleitungen 51,151 erkennbar sind, die beispielsweise 3 &khgr; 12 kA schalten, insgesamt also 36 kA schalten können.The switch shown in Figs. 5 and 6 is used in the embodiment according to Figs. 1 and 2, wherein in Fig. 1 the three flexible connecting lines 50, 150 and the associated three fixed connecting lines 51, 151 can be seen, which can switch, for example, 3 x 12 kA, thus a total of 36 kA.
In den Fig. 3 und 4 ist diese Last auf zwei Schalter 122 bzw. 222 verteilt, so daß diese Schalter mit ihren drei Hauptkontaktpaaren nur noch die halbe Amperezahl (3 &khgr; 6 kA) schalten müssen und entsprechend kleiner bzw. mit weniger Kontaktpaaren ausgeführt sein können.In Fig. 3 and 4, this load is distributed over two switches 122 and 222, respectively, so that these switches with their three main contact pairs only have to switch half the amperage (3 x 6 kA) and can be designed accordingly smaller or with fewer contact pairs.
Diese beiden Schalter 122, 222 werden zur gleichmäßigen Abnutzung wechselweise geschaltet, also einmal ist der Schalter 122 zuerst dran, ein anderes Mal der Schalter 222.These two switches 122, 222 are switched alternately to ensure even wear, so sometimes switch 122 is switched first, other times switch 222 is switched first.
Mit der Möglichkeit 36 kA kurzzuschließen, können somit 64 Anschlußkontakte zuWith the possibility of short-circuiting 36 kA, 64 connection contacts can be connected to
9
jeweils 562,5 A pro Anschlußkontakt geschaltet werden.9
562.5 A can be switched per connection contact.
Die Größe des Rahmens ist an die Größe der zu überbrückenden Elektrolysezelle(n) angepaßt, so beträgt die Länge des Rahmens beispielsweise ca. 7 m und die Breite ca. 3 m.The size of the frame is adapted to the size of the electrolysis cell(s) to be bridged, for example the length of the frame is approx. 7 m and the width approx. 3 m.
Da die beiden Kontaktarme 20, 120 bei geöffneten Kurzschlußschaltern unterschiedliches Potential aufweisen, sind die beispielsweise aus Metall bestehenden Distanzstücke 68, 70 über Isoliereinrichtungen 72 an ihnen befestigt. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist der Strom innerhalb des Kontaktarms 20, 120 desto größer, je näher man sich am Schalter 22 befindet. Daher kann es günstig sein, den stromführenden Querschnitt des Kontaktarms mit Annäherung an den Schalter 22 zu vergrößern.Since the two contact arms 20, 120 have different potentials when the short-circuit switches are open, the spacers 68, 70, which are made of metal for example, are attached to them via insulating devices 72. In the embodiment shown in Fig. 1, the current within the contact arm 20, 120 is greater the closer one is to the switch 22. It can therefore be advantageous to increase the current-carrying cross-section of the contact arm as one approaches the switch 22.
Entsprechend könnte man bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ausgehend von der Mitte der Kontaktarme in Annäherung zu den beiden Schaltern den Querschnitt vergrößern.Accordingly, in the embodiment according to Fig. 3, the cross-section could be increased starting from the center of the contact arms in the direction toward the two switches.
Zur besseren Handhabung der Tragkonstruktion des Rahmens 16 kann die Trageinrichtung 18 mit Krananhängeösen 74 ausgestattet sein, die das Einhängen eines Kranhakens ermöglicht, siehe Fig. 7, wo auch noch eine weitere Isolation 76 zwischen der aus Stahlrahmen bestehenden Tragkonstruktion 16 einerseits und dem stromführenden Winkelkupferarmen 20 andererseits angeordnet ist.For better handling of the support structure of the frame 16, the support device 18 can be equipped with crane eyelets 74, which enable the attachment of a crane hook, see Fig. 7, where a further insulation 76 is also arranged between the support structure 16 consisting of a steel frame on the one hand and the current-carrying angle copper arms 20 on the other hand.
Hier nicht näher dargestellt sind möglicherweise vorhandene Sensoreinrichtungen für die Temperatur des Kühlwassers, das durch den Rahmen fließt, wobei die Sensoreinrichtungen ihr Meßsignal einer zentralen Steuerungs- und Überwachungseinrichtung zuführen werden, die über andere Sensoreinrichtungen auch noch den Strom oder die Spannung oder auch den Spannungsabfall im Rahmen abfühlen. So kann beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers an die Stromstärke angepaßt werden, die der Kurzschließer übertragen muß.Not shown in detail here are any sensor devices that may be present for the temperature of the cooling water that flows through the frame, whereby the sensor devices will feed their measurement signal to a central control and monitoring device, which also senses the current or voltage or the voltage drop in the frame via other sensor devices. For example, the flow rate of the cooling water can be adapted to the current strength that the short-circuiter must transmit.
• » · · a 1• » · · a 1
Die Kurzschließereinrichtung gemäß der Figur arbeitet folgendermaßen:
Muß nach einer bestimmten Zeit eine Zelle gereinigt werden, wird man die erfindungsgemäße Konstruktion mittels eines Hallenkrans auf der in dieser Halle angeordneten Elektrolysezelle anordnen und - beispielsweise unterstützt durch Führungsbolzen und/oder trichterförmige Führungseinrichtungen - derart ausrichten, daß sie mit ihren Kontakten 34 auf die entsprechenden Anschlußkontakte 32 der zu wartenden Elektrolysezelle aufsetzt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Schaltereinrichtungen 22, 122 noch geöffnet.The short-circuiting device according to the figure works as follows:
If a cell has to be cleaned after a certain time, the construction according to the invention is arranged by means of a hall crane on the electrolysis cell arranged in this hall and - for example supported by guide bolts and/or funnel-shaped guide devices - aligned in such a way that its contacts 34 rest on the corresponding connection contacts 32 of the electrolysis cell to be serviced. At this time, the switch devices 22, 122 are still open.
Mittels z. B. einer Steuereinrichtung wird nunmehr der Schalter 22 derart betätigt, daß aufeinanderfolgend die Vorkontakte 38 und dann die Hauptkontakte 40 im Zeitabstand von einigen Millisekunden geschlossen werden. Damit fließt der Strom nicht mehr durch die Zelle, sondern aufgrund des sehr viel niedrigeren Durchgangswiderstandes durch die Kurzschließereinrichtung. Nunmehr kann an der Elektrolysezelle die notwendige Wartungsarbeit vorgenommen werden, beispielsweise die Zelle von schädlichen Ablagerungen gereinigt werden.By means of a control device, for example, the switch 22 is now operated in such a way that the pre-contacts 38 and then the main contacts 40 are closed one after the other at intervals of a few milliseconds. The current no longer flows through the cell, but rather through the short-circuiting device due to the much lower contact resistance. The necessary maintenance work can now be carried out on the electrolysis cell, for example the cell can be cleaned of harmful deposits.
Der in Fig. 7 angedeutete Anschlußkontakt 32 einer Elektrolysezelle ist üblicherweise pro Zelle mehrfach vorhanden, beispielsweise besitzt eine Elektrolysezelle in ihrem Inneren 32 Anodenkontakte und 32 Katodenkontakte. Die Katoden bestehen zunächst aus Kupfer oder Edelstahl, an denen sich dann aufgrund des Elektrolysevorganges Kupfer abscheidet. Die Anoden, die aus Blei bestehen, unterlaufen einem Oxydationsprozeß (Abnutzung), wobei Partikel in Lösung gehen, und sich ein Bodensatz bildet, der alle paar Monate beseitigt werden muß. Dies geschieht während des kurzgeschlossenen Zustandes, so daß während des Reinigens kein störender Stromfluß innerhalb der Elektrolysezelle auftritt.The connection contact 32 of an electrolysis cell shown in Fig. 7 is usually present several times per cell. For example, an electrolysis cell has 32 anode contacts and 32 cathode contacts inside. The cathodes are initially made of copper or stainless steel, on which copper is then deposited as a result of the electrolysis process. The anodes, which are made of lead, undergo an oxidation process (wear), whereby particles dissolve and a deposit forms, which must be removed every few months. This takes place during the short-circuited state, so that no disruptive current flow occurs within the electrolysis cell during cleaning.
Üblicherweise werden mit dem Kurzschlußrahmen gemäß Fig. 1 oder Fig. 3 zwei Zellen mit ihren jeweils 32 Kontakten für Anode und 32 Kontakten für die Katode zu Wartungszwecken kurzgeschlossenen, so daß der Strom, angedeutet durch die Pfeile 78, 80 nicht mehr durch die Zellen fließt, sondern über die Schienen und Arme 20, 36,Usually, two cells with their 32 contacts for the anode and 32 contacts for the cathode are short-circuited for maintenance purposes using the short-circuit frame according to Fig. 1 or Fig. 3, so that the current, indicated by the arrows 78, 80, no longer flows through the cells, but via the rails and arms 20, 36,
11
dem Schalter 22 und die Schienen und Arme 136, 120.11
the switch 22 and the rails and arms 136, 120.
Um den Elektrolyseprozeß in der Zelle einzuleiten, muß eine Mindestspannung zwischen den Anschlußklemmen der Zelle (Anode, Katode) vorhanden sein. Durch eine bestimmte Schaltfolge, beim Schließen zunächst Vorkontakte, dann Hauptkontakte, beim Öffnen zunächst Hauptkontakte, dann Vorkontakte, wird erreicht, daß die Lichtbogenbildung verkleinert wird. Außerdem wird die Zelle, wie auch der den Zellen als Lieferant von Strom zugeschaltete Gleichrichter wenigerstark belastet.In order to initiate the electrolysis process in the cell, a minimum voltage must be present between the cell terminals (anode, cathode). A specific switching sequence - when closing, first the pre-contacts, then the main contacts, when opening, first the main contacts, then the pre-contacts - reduces the amount of arcing. In addition, the cell and the rectifier connected to the cells as a power supplier are subjected to less load.
Hinzukommt, daß während des Öffnens und Schließens des Schalters sich in dem von dem Rahmenstrom gebildeten Magnetfeld gespeicherte Energie ändert. Dies kann nicht schlagartig geschehen, sondern braucht Zeit.In addition, the energy stored in the magnetic field created by the frame current changes as the switch opens and closes. This cannot happen suddenly, but takes time.
Diese Magnetfelder erzeugen auch starke Kräfte, die die Rahmenkonstruktion auffangen muß. Eine Hybridkonstruktion aus Stahl und Kupfer ist daher besonders gut geeignet.These magnetic fields also generate strong forces that the frame construction must absorb. A hybrid construction made of steel and copper is therefore particularly suitable.
Claims (15)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE20204142U DE20204142U1 (en) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | Short-circuiting device for electrolysis cells |
PCT/EP2003/002768 WO2003079386A1 (en) | 2002-03-15 | 2003-03-17 | Short-circuiting device for electrolysis cells |
AU2003212363A AU2003212363A1 (en) | 2002-03-15 | 2003-03-17 | Short-circuiting device for electrolysis cells |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE20204142U DE20204142U1 (en) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | Short-circuiting device for electrolysis cells |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE20204142U1 true DE20204142U1 (en) | 2003-07-24 |
Family
ID=27635410
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE20204142U Expired - Lifetime DE20204142U1 (en) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | Short-circuiting device for electrolysis cells |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU2003212363A1 (en) |
DE (1) | DE20204142U1 (en) |
WO (1) | WO2003079386A1 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2069296A5 (en) * | 1969-11-20 | 1971-09-03 | Solvay | Mobile apparatus for an electrolytic cell isolator - for shorting out one of a bank of electrolytic cells |
US4302642A (en) * | 1977-08-24 | 1981-11-24 | Westinghouse Electric Corp. | Vacuum switch assembly |
US4324634A (en) * | 1979-11-13 | 1982-04-13 | Olin Corporation | Remotely connecting and disconnecting cells from circuit |
US4537662A (en) * | 1984-05-04 | 1985-08-27 | Westinghouse Electric Corp. | Method of electrically shorting an electrolytic cell |
IT1264952B1 (en) * | 1993-07-20 | 1996-10-17 | Permelec Spa Nora | TYPE OF COOKER FOR ELECTROLYZERS CONNECTED IN ELECTRIC SERIES |
-
2002
- 2002-03-15 DE DE20204142U patent/DE20204142U1/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-03-17 WO PCT/EP2003/002768 patent/WO2003079386A1/en not_active Application Discontinuation
- 2003-03-17 AU AU2003212363A patent/AU2003212363A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2003079386A1 (en) | 2003-09-25 |
AU2003212363A1 (en) | 2003-09-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AT522735B1 (en) | Isolator | |
EP0047355B1 (en) | Contact device for low-voltage switch gears, particularly contactors | |
DE202023100140U1 (en) | De-icing device for an overhead electric line | |
DE69316265T2 (en) | Earthing switch with vertical contact opening | |
DE102007032829B4 (en) | Automatic high voltage switch | |
EP0031307B1 (en) | Device for conducting the current between electrolysis cells | |
DE1615572A1 (en) | Controllable high-current pressure switches | |
DE1046587B (en) | Method and device for protecting the cathodes of electrolytic cells | |
EP3770935A1 (en) | Voltage limiting device comprising a switching device | |
EP3469612B1 (en) | Contact arm for a pantograph disconnector and use of said contact arm | |
EP3591684A1 (en) | Relay with impact-compensated contact bridge | |
DE2834570A1 (en) | VACUUM SWITCH | |
DE2055161C3 (en) | Movable device for removing electrolytic cells from a circuit | |
DE20204142U1 (en) | Short-circuiting device for electrolysis cells | |
DE2833695A1 (en) | ELECTRIC RESIN MELTING SYSTEM WITH COAXIAL FLOW PATHS | |
DE3120826A1 (en) | ELECTRICAL BY-SHUTTER SWITCH FOR ELECTROLYSIS CELLS | |
DE10211488A1 (en) | Short circuiting device for servicing electrolysis cells comprises frame having contact units in electrical contact with connecting contacts of cell or group of cells | |
DE1913697A1 (en) | High current electrical switch | |
EP3469613B1 (en) | Contact arm assembly for a high-voltage switchgear, and use thereof | |
DE19839432C2 (en) | Electric melting system | |
EP3770934A1 (en) | Switching device and voltage limiting device comprising a switching device | |
DE2437637A1 (en) | POWERFUL SWITCHING DEVICE | |
DE2901916C2 (en) | High current switch | |
DE10311905A1 (en) | Foot contact e.g. for electrolysis cell, has contact leg inclined to lowering direction, movable axially on short-circuit frame against spring force with contact element with preferably curved, e.g. circular, contact surfaces | |
DE3020208C2 (en) | Space switch |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20030828 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20050510 |
|
R157 | Lapse of ip right after 6 years |
Effective date: 20081001 |