CH166339A - Trockengleichrichter. - Google Patents

Description

  Trockengleichrichter.    Gegenstand vorliegender Erfindung ist  ein Trockengleichrichter mit asymmetrischem       Gleichrichterelement.     



  Es ist erwiesen, dass die Lebensdauer der  bisher bekanntgewordenen Gleichrichter die  ser Art durch elektrochemische Vorgänge  zwischen den Elektroden der Gleichrichter  elemente erheblich gekürzt wird.  



  Die vorliegende Erfindung bezweckt  einen Gleichrichter zu schaffen, bei dem  dieser Nachteil wegfällt und bei dem gleich  zeitig eine Herabsetzung der Herstellungs  kosten, eine praktisch unipolare Leitfähig  keit, ein minimaler     Rückstrom,        ein    kleiner  Gleichstromwiderstand und eine grosse     Über-          lastbarkeit    erreicht wird.  



  Erfindungsgemäss wird dies dadurch er  reicht, dass die für sich als Ventil wirksamen  Elektroden des     Gleichrichterelementes    durch  eine Schicht aus einer Metallverbindung, die  die Elemente der     Elektrodensubstanzen    nicht  enthält und zu den Substanzen der Elektro  den relativ chemisch träge ist, getrennt sind.    Dabei soll dem Ausdruck     "chemisch     träge" die Bedeutung zukommen, dass die in  Frage stehende Verbindung in trockenem  Zustande in bezug auf die Substanzen der  Anode und Kathode auch     elektrochemisch     träge ist.  



  Die Trennschicht wird in den     meisten     Fällen aus normalerweise kaum leitenden  Verbindungen bestehen. Sie sollte vorzugs  weise eine solche Dicke besitzen, dass wäh  rend der Gleichrichtung zwischen den aktiven       Elektrodenflächen    kein wesentlicher Span  nungsabfall auftritt. Vorzugsweise wird für  diese Trennschicht eine     Ogydmasse    eines  oder mehrerer Elektronen emittierender Me  talle verwendet, da es sich gezeigt hat, dass  mit solchen Massen höhere Stromdichten und  demzufolge ein besserer     Gleichrichtungswir-          kungsgrad    des Elementes erreicht werden  können.  



  Als     "Elektronen        emittierende"    Stoffewer  den vorzugsweise solche genommen, die nor  malerweise radioaktiv sind, jedoch bei er-           höhter        Temperatur    gesteigerte Emissions  fähigkeit aufweisen.  



  Als solche Materialien wurden besonders  Barium,     Thor    und Uran befunden, vorzugs  weise in der Form von Oxyden; es hat sich  aber auch gezeigt, dass eins zuverlässige       Gleichrichtung    auch mit einer Trennschicht  aus andern     Metallverbindungen,    zum Beispiel  den     Oxyden    des     Lithiums    oder     Kobaltes    er  reicht werden kann.  



  Für die Elektroden des     Gleichrichterele-          mentes    können irgendwie passende Materia  lien verwendet     werden,    obschon vorzugsweise  die Anode aus einer     Aluminiumlegierung    mit  einem kleinen     Mangangehalt    bestehen sollte.

    Dieser     Manganzusatz    ergibt eine gut     bearbeit-          bare    Legierung und     verhindert,    soweit dies       praktisch    möglich ist, irgendwelche     Selbst-          oxydation.    Die Kathode besteht alsdann  zweckmässig aus einer     Kupfersulfid    oder       -selenid    enthaltenden Paste.  



  Andere Materialien, zum Beispiel Mes  sing, Blei oder Bleilegierungen, Zinn, Nickel  und vernickeltes Messing können für die  Anode verwendet werden, zeigen jedoch die  oben erwähnte verbesserte unipolare Leit  fähigkeit nicht in     derartigem    Masse.  



  Die Trennschicht     wird    vorzugsweise in  der Form     eines    Anstriches auf der aktiven  Oberfläche der Anode angebracht. Soll zum  Beispiel die Trennschicht aus Barium- oder       Thoroxyd    bestehen, so kann die Oberfläche  der Anode mit einer Nitratlösung     bestrichen     werden, worauf man sie     erwärmt,    wodurch  das Nitrat in die gewünschte     Oxydschicht     übergeht.     Natürlich    ist dabei darauf zu ach  ten, dass beim Aufbringen der Trennschicht  keine chemische Einwirkung auf die Anoden  oberfläche erfolgt.  



  Falls man     Uranverbindungen    verwendet,       wird    die Trennschicht vorzugsweise in der  Form eines     Acetatproduktes    aufgebracht.  



  Die Teile eines     Gleichrichterelementes     oder einer Reihe von zusammengefügten       Gleichrichterelementen    werden unter für  guten gegenseitigen Kontakt zwischen be  nachbarten     Elektrodenflächen    geeignetem  Druck vereinigt, wobei aber dieser Druck    nicht zu gross sein darf, da sonst die durch  die Trennschicht bedingten Vorteile wieder  verloren gehen würden.  



  Nachstehend ist die Erfindung anhand  eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeich  nung dargestellt ist, ausführlich beschrieben.  In der Zeichnung zeigt die       Fig.    1 einen     Längsschnitt        eines    erfin  dungsgemässen Trockengleichrichters,       Fig.    2 eine Vorderansicht,       Fig.    3 eine Draufsicht, und       Fig.    4 eine Detailansicht, aus welcher die       Montierungsweise    der     Gleichrichterelemente          zwischen    den     Kühlplatten    hervorgeht.  



  Beim dargestellten Ausführungsbeispiel  umfasst der Gleichrichter acht Gleichrichter  elemente und ist für     Vollweggleichrichtung     eingerichtet. Die Erfindung ist jedoch keines  wegs auf     diese    besondere Ausführungsform  beschränkt, sondern es kann jede andere Zahl  von Elementen zu einem     Gleichrichter    ver  einigt werden, und dieser kann natürlich für       Einweggleichrichtung    geschaltet werden.  



  Wie die Zeichnung zeigt, wird der Gleich  richter durch zwei     Tragwinkel    1 und 2 ge  tragen, die auf entgegengesetzten Seiten der       Abschlussplatten    3 und 4 liegen, zwischen  denen die     Elemente    des Gleichrichters ange  ordnet sind. Die     Form,der    Träger und der       Abschlussplatten    geht aus der Zeichnung  deutlich hervor.  



  Zwischen den     Abschlussplatfen    3 und 4  sind vier Verbindungsbolzen vorhanden, von  denen die mit 5 und 6 bezeichneten in einer  Vertikalebene liegen und an ihren Enden in  den Trägern 1 und 2     endigen.    Die beiden  andern Bolzen 7 und 8     sind    in einer Horizon  talebene. Die     vier    Bolzen sind     auf    den     Ab-          schlussplatten    3 und 4 symmetrisch angeord  net und lassen genügend Raum frei, um zwi  schen den Bolzen die     Gleichrichterelemente     unterzubringen.  



  Die zur Aufnahme der     vier    Bolzen die  nenden Löcher in der     Abschlussplatte    3 sind  mit     Gewinde    versehen, in die die Bolzen ge  schraubt und durch     Sperrmuttern    gesichert  werden, wie dies bei 9 dargestellt ist, wäh  rend die     Abschlussplatte    4 Löcher von solcher      Grösse aufweist, dass sie auf den Bolzen glei  ten kann. Ausserdem sitzen auf den Bolzen  Einstellmuttern 10, die zum Befestigen der       Abschlussplatte    in der für den gewünschten       Kontaktdruck    richtigen Lage dienen.  



  Jeder der Bolzen ist     zwischen    den     Ab-          se        hlussplatten    mit einer Hülse 11 -aus Isolier  material versehen und die Bolzen dienen auf  diese Weise zum Festhalten der     Gleichrich-          terelemente    in der richtigen Lage und ausser  dem zum Verhüten von Kurzschlüssen zwi  schen benachbarten Elementen oder benach  barten Teilen eines Elementes.  



  Es ist ersichtlich, dass die hier beschrie  bene     Gleichrichterkonstruktion    keinen zen  tralen Verbindungsbolzen aufweist, und dass  daher     undurchlochte    Elemente verwendet  werden können, wodurch eine bessere     Glei.ch-          richterwirkung    und eine grössere Ausgangs  leistung für die einzelnen Elemente erzielt  wird. Ausserdem wird durch die     glei-aä-          mässige    Verteilung der Verbindungsbolzen  6, 7 und 8 längs des Umfanges der Gleich  richterelemente ein praktisch gleichmässiger  Oberflächendruck für die Elemente erzielt.  



  Die Elemente sind in Paaren zwischen  Kühlplatten, von denen im dargestellten Bei  spiel für die acht Elemente fünf vorgesehen  sind, angeordnet. Die mittelste Kühlplatte  12 ist mit einer Klemme 13 versehen, die als  positive     Gleichstromaustrittsklemme    dient.  



  Die dazwischen liegenden Kühlplatten 1.4  und 15 tragen Klemmen 16 und 17, an wel  che die Zuleitung für den     Wechselstrom    an  geschlossen wird, während die     Abschlusskühl-          platten    1.8 und 19 dauernd negativ und mit  dem Traggestell verbunden sind. Die nega  tive     Gleichstromaustrittsklemme    20 ist auf  der Kühlplatte 1-8 angebracht.  



  Die Elemente sind symmetrisch zur mit  telsten Kühlplatte 12 angeordnet. Die Mes  singplatten oder     -scheiben    22 tragen die  Kathodenpaste, welche die eigentlichen Ka  thoden 23 bildet, welch letztere den Anoden  24 gegenüberstehen, wie dies aus     Fig.    4 her  vorgeht.  



  Zwischen den     Abschlussplatten    3     bezw.    .1  und den     Abschlusskühlplatten    18     bezw.    19    sind Distanzstücke 25 und 26     vorgesehen,     welche, soweit dies praktisch möglich ist, zur  Erzielung eines gleichmässigen Druckes über  die ganze Oberfläche eines jeden einzelnen  Elementes dienen.  



  Beim     Zusammensetzen    des Gleichrichters  werden die acht Elemente     zusammen    mit den  Kühlflächen     12-,    14, 1,5, 18 und<B>19</B> zwischen  die Bolzen 5, 6, 7 und $ auf die     AbschluB-          platte    3 aufgesetzt, worauf die Abschluss  platte 4 aufgesetzt und der für die Elemente  erforderliche Druck     mittelst    der Muttern 10  eingestellt wird. .  



  Die über die Elemente hervorragenden  Kühlplatten     sind    mit Löchern versehen,  durch die die Bolzen     zusammen    mit ihren  Hülsen     hindurchragen.    Ausserdem besitzen  die Kühlplatten Ansätze an die die Zu- und  Ableitungsdrähte bequem angeschlossen wer  den können.  



  Die Einstellung des     gewünschten    Druckes  auf die Elemente erfolgt,     wie    erwähnt, mit  telst der     Muttern    10. Sie könnte aber auch  so erfolgen, dass an     Stelle    der vier     Muttern     ein Bügel mit einer     zentral    angeordneten  Schraube, welche im     Mittelpunkt    der Ab  schlussplatte 4 angreift, benützt wird, wobei  diese Schraube ihrerseits     durch    eine einzige       Mutter    gesichert     würde,

          während    der Bügel  mittelst je einer einzigen     Mutter    auf den  vier     Verbindungsbolzen,        befestigt        würde.     



  Die Anoden des in den     Fig.    1 bis 3     @dar-          gestellten    Gleichrichters sind     ungelochte     Scheiben von zirka 2 cm Durchmesser und  bestehen vorzugsweise aus einer Aluminium  Magnesium-Legierung gemäss der britischen  Patentschrift Nr.     3,60,960,    während die Ka  thoden, die ungefähr den gleichen Durch  messer aufweisen wie die Anoden, vorzugs  weise aus einer gemäss der vorliegenden Be  schreibung zusammengesetzten und aufge  brachten Paste bestehen, jedoch nur zirka  1 mm dick sind.  



  Die acht Elemente geben eine nutzbare  Austrittsleistung von zirka 6     Watt    bei zirka  110 Volt.  



  Die Trennschichten sind durch die Linien  27 dargestellt und bestehen vorzugsweise aus      einem Anstrich, der in der vorangehend be  schriebenen Weise aufgebracht worden ist,  also auf der aktiven Anodenoberfläche sich       befindet.    Während die für die Trennschichten       benützbaren    Substanzen normalerweise kaum  leitend sind, zeigen sie als zwischen den Ele  mentteilen angebrachten Niederschlag eine  unipolare     Leitfähigkeit,    die soweit geht, dass  Rückstrom praktisch ausgeschlossen ist.

   Da  bei ist zu erwähnen, dass die Dicke der Trenn  schicht nicht ausschlaggebend ist, da eine  wirksame     Gleichrichtung    auch noch bei  Trennschichten von zirka     2,    mm Dicke er  reicht     wurde,    obschon zwecks Vermeidung  eines wesentlichen Spannungsabfalles in der  Schicht natürlich eine solche von zirka  0,4 mm Dicke vorzuziehen ist.     Trennschichten     aus den bereits erwähnten Substanzen be  halten ihre Eigenschaften auch nach Einwir  kung der     Gleichrichtungswärme    und ver  hüten ausserdem elektrochemische Vorgänge       zwischen    den gegenüberliegenden Flächen der  einzelnen Elektroden.  



  Als Material für die     Trennschichten    wer  den vorzugsweise Barium-,     Thorium-,    Uran-,       Lithium-    oder     Kobaltverbindungen    verwen  det, oder Verbindungen, in denen mehrere  dieser Elemente vorkommen.  



  Bei der praktischen Durchführung der  Erfindung kann es sich erweisen, dass man  zwecks     Verkleinerung    des Spannungsabfalles  in den einzelnen     Kathoden,    diese so dünn als  möglich machen muss. In diesem Falle bringt  man vorteilhaft die im Vorangehenden be  schriebene Kathodenpaste in Form eines An  striches oder einer Emulsion auf eine aus gut  leitendem Material bestehende Scheibe auf,  zum Beispiel auf eine solche aus einer Blei  legierung und Zinn. Es hat sich gezeigt, dass  ein solcher     Anstrich    an einer Scheibe aus     die-          sein    Material gut haften bleibt. Ausserdem  kann man die Oberfläche dieser Scheibe auf  rauhen.  



  Die Kathodenpaste kann mit Wasser oder  irgend einer sich verflüchtigenden Flüssig  keit, zum Beispiel Alkohol, vor dem Auf  tragen verdünnt     bezw.    zu     einer    Emulsion ge  formt werden, und es können mehrere Über-         züge    auf die Scheibe aufgebracht werden,      m     auf diese Weise eine gleichförmige Schicht  zu erhalten. Dabei wird das     Verdünnungs-          oder        Emulsionsmittel    jeweils nach dem An  bringen eines Überzuges verdampft.  



  Bei dieser Anordnung kann man, infolge  der erhöhten Festigkeit der Kathoden die       Messingplatte    22 weglassen, obschon sie als  gute Wärmeleiter zur Ableitung der Gleich  richtungswärme vorteilhafte Dienste leisten.  



  Die auf diese Weise erhaltenen Kathoden  werden in der beschriebenen Weise mit den  andern Teilen des Gleichrichters vereinigt,       und    zwar vorteilhaft nach einer     Pressbehand-          lung    mit den entsprechenden Anoden  zum Ausgleichen     etwaiger    Oberflächenunter  schiede, wodurch ein gleichmässiger     Kontakt     zwischen den sich gegenüberliegenden Kon  taktflächen erzielt     wird.     



  Diese     Pressbehandlung    wird zweckmässig  unter gleichzeitigem Stromdurchgang durch  das     Gleichrichterelement    erfolgen, wobei man  den     Pressungsdruck    sofort aufhebt, sobald  die gewünschte Austrittsleistung erreicht       wird,    die anzeigt, dass nun ein inniger Kon  takt zwischen den gegenüberliegenden Kon  taktflächen erreicht worden ist.  



  Der oben beschriebene, erfindungsgemässe  Gleichrichter hat den Vorteil,     dass    unmittel  bar nach dem Anlegen des Stromes die  Gleichrichtung ohne Verzögerung vor sich  geht, und dass ausserdem die elektrische  Wirksamkeit praktisch durch Änderungen  der     Betriebstemperatur    nicht beeinflusst     wird.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Trockengleichrichter mit asymmetrischem Gleichrichterelement, dadurch gekennzeich net, dass die für sich als Ventil wirksamen Elektroden des Gleichrichterelementes durch eine Schicht aus einer Metallverbindung, die die Elemente der Elektrodensubstanzen nicht enthält und zu den Substanzen der Elek troden relativ chemisch träge ist, getrennt sind. UNTERANSPRüCHE 1. Trockengleichrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, da,ss die Metallverbindung eine Bariumverbin- dung ist. 2.

   Trockengleichrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallverbindung eine Thoriumverbin- dung ist. B. Trockengleichrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallverbindung eine Uranverbindung ist. 4. Trockengleichrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallverbindung eine Lithiumverbin- dung ist. 5.

   Trockengleichrichter nach Patentan- spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallverbindung eine Kobaltverbindung ist. 6. Trockengleichrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschicht ein Metalloxyd enthält und unter der bei der Gleichrichtung ent stehenden Wärme ihre Eigenschaften als Trennschicht beibehält und das Auf treten zerstörender elektrochemischer Vorgänge zwischen den gegenüberliegen den Flächen der Elektroden des Elemen tes verhindert. 7.

   Trockengleichrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Trennschicht derart gewählt wird, dass beim Betrieb des Gleichrichters kein wesentlicher Spannungsabfall zwi schen den gegenüberliegenden Flächen der Elektroden des Elementes eintritt. $. Trockengleichrichter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode aus einer Paste besteht, die als Anstrich auf eine Tragscheibe aus gut leitendem Material aufgetragen wird, so dass eine Kathode mit kleinem elektri schem Widerstand und hoher mecha nischer Festigkeit entsteht, deren Ober fläche gut mit derjenigen der mit ihr zusammen arbeitenden Anode überein stimmt.

   9. Trockengleichrichter nach Unteran- spruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese Paste Kupfersulfid enthält. 10. Trockengleichrichter nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese Paste ein Selenid enthält. <B>1.1.</B> Trockengleichrichter nach Patentan spruch, in welchem eine Mehrzahl von Gleichrichterelementen vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass deren Elek troden urdurchbohrt zwischen einstell baren Abschlussplatten montiert sind, so dass der benötigte Kontaktdruck zwi schen gegenüberliegenden Elektroden erreicht werden kann. 12.

   Trockengleichrichter nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ab schlussplatten durch eine Mehrzahl von Verbindungsbolzen verbunden sind, wel che symmetrisch über den Umfang der zusammengestellten Gleichrichterelemente angeordnet sind und mit Gewinde ver sehene Enden besitzen, auf denen Muttern zum Einstellen der gewünschten Distanz zwischen den genannten Endplatten an geordnet sind. 18.

   Trockengleichrichter nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bol zen zwischen den Abschlussplatten mit Hülsen aus Isoliermaterial versehen sind, durch die die Gleichrichterelemente in ihrer Lage gehalten werden und durch die jede Möglichkeit eines Kurzschlusses zwischen benachbarten Elementen oder benachbarten Teilen eines Elementes be seitigt wird. 14.

   Trockengleichrichter nach Unteranspruch 1'3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichterelemente in Paaren mit da zwischen liegenden Kühlplattsn angeord net sind, wobei diese Kühlplatten als elektrische Verbindungsglieder zwischen benachbarten Paaren und als Anschluss- organe für die Stromzufuhr und Strom entnahme dienen.