Lösbarer Anschlusskontakt für Hochstromleiter in Elektrolysevorrichtungen

Abstract

 Bei einem lösbaren Anschlußkontakt für Hochstromleiter, insbesondere bei Stromschienen in Elektrolysevorrichtungen, wird zwecks Verringerung von Stromverlusten durch Spannungsabfall und Erhöhung der Strombelastung mindestens eine der Kontaktflächen des Anschlusses 1 mit scharfkantigen Rauheitsspitzen 4, deren Höhe beispielsweise 0,1 bis 0,8 mm beträgt, versehen.
Vorzugsweise wird auf die Rauheitsspitzen 4 aufweisende Kontaktfläche sowie gegebenenfalls auf die glatte Kontaktfläche eine Edelmetallschicht 5 einer Dicke von 0,5 bis 5,0 x 10-³ mm aufgebracht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen lösbaren Anschlußkontakt für Hochstromleiter, insbesondere Stromschienen in Elektrolysevorrichtungen.

[0002] Bei großen Elektrolyseanlagen mit Gesamtströmen von 100 kA und mehr entstehen bereits in den elektrischen Zuleitungen über die Sammelschienen bis zu den Elektrodenanschlüssen nicht zu vernachlässigende JOULEsche Verluste. Ein besonderes ,Problem bieten die Anschlüsse zwischen metallischen Zuleitungen und nichtmetallischen oder leicht-korrodierenden metallischen Elektroden. Die Verbindung zwischen Stromzuführung und der Elektrode wird häufig zur Verbesserung des Kontakts gelötet, oder sie erfolgt über edelmetallvergütete, durch Verschraubungen angepreßte Kontaktflächen bzw. über spezielle Stopfbuchsenkontakte. Bei Stromschienenanschlüssen ist es aus Betriebs- und Montagegründen unerläßlich, daß diese lösbare Kontaktstellen besitzen müssen. An diesen Kontaktstellen müssen Ströme von bis zu mehreren 100 kA übertragen werden. Die Auslegung der Kontaktstellen bedarf besonderer Sorgfalt, da der Spannungsabfall im Bereich von wenigen mV gehalten werden muß, um eine zu große Erwärmung und damit Zerstörung dieser Kontaktstellen zu vermeiden.

[0003] Bei Kontaktstellen der genannten Art müssen sehr oft verschiedene Materialien miteinander verbunden werden. Aufgrund von praktischen Erfahrungen hat man Werte für maximale Stromdichten für solche Kontaktstellen ermittelt, die nachfolgend mit den dabei auftretenden Spannungsabfällen aufgeführt sind:

[0004] Derartige Kontaktstellen werden üblicherweise mechanisch bearbeitet und geglättet, damit sie möglichst eben sind und eine große Anpreßfläche und innigen Kontakt gewährleisten können.

[0005] In der Praxis hat sich herausgestellt, daß nicht in allen Fällen ein inniger Verbund der Kontaktflächen durch den Anpreßdruck der Verschraubung oder in anderer mechanischer Weise bewirkter Verklammerung der Kontaktflächen erzielt wird und der Spannungsabfall zu hoch wird.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Spannungsverluste an Kontaktstellen bzw. an lösbaren Anschlußkontakten für Hochstromleiter zu vermeiden bzw. sie geringer zu gestalten.

[0007] Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe an lösbaren Anschlußkontakten für Hochstromleiter, insbesondere Stromschienen in Elektrolysevorrichtungen dadurch gelöst, daß mindestens eine der Kontaktflächen des Anschlusses scharfkantige Rauheitsspitzen aufweist. Derartige Rauheitsspitzen können in Form von Graten vorliegen, die durch Einschneiden von z. B. Rillen erzeugt werden. Diese Rauheitsspitzen können aber auch als eine Feilenstruktur, Rändelungsstruktur oder durch Funkenerosion bewirkte Spitzenstruktur der Oberfläche vorliegen. In^* jedem Fall beträgt die Höhe der Rauheitsspitzen 0,1 bis 0,8 mm.

[0008] Durch eine derartige Spitzenstruktur mindestens einer der Kontaktflächen wird ein inniger Kontakt der durch Preßdruck zusammengefügten Kontaktflächen erzielt und Übergangswiderstände vermieden. Es ist dabei anzunehmen, daß die erfindungsgemäß vorgesehenen Rauheitsspitzen bzw. die scharfkantigen Profile leichter zu verformen sind als eine völlig ebene Kontaktfläche,, die trotz allem Bearbeitungsaufwand offenbar nur wenige ballige Auflageflächen besitzt.

[0009] Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind eine oder, sofern die Gefahr von Korrosion besteht, beide Kontaktflächen, in jedem Fall jedoch die Kontaktfläche mit den Rauheitsspitzen, mit einer Schicht aus Edelmetall versehen. Die Dicke dieser Edelmetallschicht beträgt 0,5 bis 5,0 x 10^-3 mm. Im Sinne der Erfindung werden unter Edelmetallen Silber, Gold und Platinmetalle, wie Osmium, Iridium, Platin, Ruthenium, Rhodium, Palladium, verstanden. Zweckmäßig werden als Edelmetalle der Schicht Silber oder Platin verwendet. Beispielsweise trägt die Kontaktfläche mit den Rauheitsspitzen eine elektrolytisch in einer Dicke von etwa 1,0 x 10^-3 mm aufgebrachte Silberschicht und die glatte Kontaktfläche gegebenenfalls eine ebensolche Schicht gleicher Beschaffenheit oder aber sie ist nicht nachmetallisiert. In einer weiteren Variante der Erfindung ist beispielsweise die Kontaktfläche mit den Rauheitsspitzen mit einer Silberschicht einer Dicke von 1,0 x 10^-3 mm versehen, während die glatte Kontaktfläche . eine 0,5 x 10-³ mm dicke Platinschicht trägt.

[0010] Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kontaktflächen hat den Vorteil, daß Verluste durch Spannungsabfall drastisch verringert werden und eine stärkere Strombelastung des Kontaktes vorgenommen werden kann.

[0011] Die Erfindung wird anhand eines Beispiels und der Zeichnung der Figur 1 näher und beispielhaft erläutert.

[0012] In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen lösbaren Anschlußkontakt gemäß der Erfindung dargestellt. An einen flachzylindrischen Anschlußkörper 1 aus z. B. Kupfer mit durchgehender Bohrung 2 sind die Stromschienen 3 aus z. B. Kupfer angeschweißt. Die dem Stromübergang dienende Kontaktfläche des Anschlußkörpers 1 besitzt Rauheitsspitzen 4. Der flachzylindrische Anschlußkörper 1 . ist mit der glatten Oberfläche eines zylindrischen Metallbolzens 6 aus z. B. Kupfer; welcher eine Gewindebohrung 7 (Gewinde nicht gezeichnet) in Berührungskontakt. Der Anschlußkörper 1 wird mittels einer durch 2 und 7 eingeführten Verschraubung (nicht gezeichnet) an den zylindrischen Bolzen 6 angepreßt. Mit 5 sind Edelmetallschichten bezeichnet.

Beispiel

[0013] Bei einer Elektrolyseanlage wurde eine verschraubte Kontaktstelle einer Stromschiene aus Kupfer (Stoffpaarung Kupfer/Kupfer) gemäß der Erfindung ausgestaltet. Hierzu wurde eine der Oberflächen mit konzentrisch angebrachten, dicht beieinanderliegenden 0,5 mm tiefen Rillen versehen. Die mit den Rillen bzw. scharfkantigen Graten ausgerüstete Kontaktfläche wurde elektrolytisch versilbert und eine 1,0 x 10-³ mm starke Silberschicht erzeugt. Bei einer Belastung von 550 A/cm² wurde ein Spannungsabfall von 5 mV gemessen. Dies entspricht einer Vervierfachung der sonst üblichen Belastung bei gleichem Spannungsabfall und bedeutet somit eine wesentliche Verkleinerung der zur Verfügung zu stellenden Kontaktflächen.

Ansprüche

1. Lösbarer Anschlußkontakt für Hochstromleiter, insbesondere Stromschienen in Elektrolysevorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Kontaktflächen des Anschlusses scharfkantige Rauheitsspitzen aufweist.

2. Lösbarer Anschlußkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Rauheitsspitzen 0,1 bis 0,8 mm beträgt.

3. Lösbarer Anschlußkontakt nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauheitsspitzen aufweisende Kontaktfläche sowie gegebenenfalls die glatte Kontaktfläche eine Edelmetallschicht einer Dicke von 0,5 bis 5,0 x 10^-3 mm trägt.

Zeichnung