Elektrolytische Zelle. Die Erfindung bezieht sich auf eine elek trolytische Zelle und betrifft eine zweck mässige flüssigkeitsdichte Elektrodendürch- führung.
Der Stromzuführungsleiter muss flüssig keitsdicht durch die Gefässwand durchge führt werden; er dient manchmal gleichzei tig als Träger des verhältnismässig schweren Elektrodenkörpers.
Zur flüssigkeitsdichten Durchführung wurden bereits mancherlei Gummiabdichtun gen vorgeschlagen. Diese haben aber ver schiedene Nachteile, die unter anderem da rin bestehen, dass Gummi auf die Dauer seine Nachgiebigkeit verliert, und dass die Gefahr besteht, dass Verunreinigungen aus der erheblichen benetzten Gummioberfläche in den Elektrolyten gelangen, so dass dessen Wirkung ungünstig beeinflusst wird. Da wei ter der Gummi angedrückt werden muss und an verschiedenen,
Stellen Abdichtungen ange- bracht werden- müssen, entstehen im allge- meinen ziemlich umständliche und kostspie lige Bauarten.
Ferner bereitet es Schwierigkeiten; die Elektrode zu zentrieren, wenn ein Eleh-tro- dendurchführungsrohr aus G<U>ummi</U> verwen det wird, da das Gummi häufig nach einer Seite ausweicht und hierdurch eine Bewe gung,der Elektrode zulässt.
Erfindungsgemäss erfolgt die Elektroden durchführung mittelst eines umschliessen- den, aus hartem Tsolierstoff hergestellten, flüssigkeitsdicht in die Durchführungsöff nung eingepressten Rohres. Es zeigt sich, dass sich auf diese Weise ein vorzüglicher flüs sigkeitsdichter Abschluss erreichen lässt, ins besondere wenn man .einen keramischen Stoff, zum Beispiel Porzellan, verwendet.
Wenn ein solches Röhrchen durch eine Öffnung von etwas kleinerem Durchmesser in die Wand des zum Beispiel aus Alumi nium bestehenden Gefässes gepresst wird, ,so zeigt sich, dass das Material des Gefässes vollkommen schliessend an dem Röhrchen an- liegen bleibt. Zweckmässig wird die Gefäss wand an der Durchführungsstelle verdickt.
Man kann dazu eine an sich bekannte Aus führungsform des Gefässes wählen, bei der eine Wandung des Gefässes mit einem vor stehenden Teil versehen ist, der gleichzeitig für die Befestigung des Gefässes dient und zu diesem Zweck zum Beispiel mit Schrau bengewinde versehen ist.
Zweckmässig wird das Ende des Durch führungsrohres schwach konisch ausgebildet, so dass das Einbringen des Rohres erleich tert wird, und wodurch ausserdem verhindert wird, dass sich auf diesem Teil des Rohres eine leitende Schicht bildet, die sonst oft beim Hindurchpressen des Rohrstückes durch die Durchführungsöffnung entsteht und einen Kurzschluss zwischen der Elektrode und der Gefässwand herbeiführen könnte.
Das Material des Durchführungsrohres eignet sich wegen seiner Steifheit als Trä ger für die Elektrode, so dass man in die sem Falle als Zuführungsleiter für die Elek trode nur einen dünnen Draht zu verwenden braucht. Zu einer solchen Ausbildung der Elektrodendurchführung besteht umsomehr Anlass, da es zweckmässig ist, das innere Ende des Durchführungsrohres flüssigkeits dicht in. eine Bohrung des Elektrodenkör- pers einzupressen,
zur Erzielung der er wünschten Abdichtung des Innern des Durch führungsrohres gegen den Elektrolytraum.
Bei dieser Verwendung des Durchfüh rungsrohres wird man dafür Sorge tragen müssen, @dass es aus einem Stoff besteht, der eine hinreichende Bruchfestigkeit besitzt.
Bei den erfindungsgemäss zu benützen den harten Isoliermaterialien besteht jedoch im allgemeinen ein grosser Unterschied in der zulässigen Belastung auf Zug und Druck. Belastung auf Zug tritt aber in der Praxis bereits bei Stössen oder Erschütterungen ider Zelle auf, da das Durchführungsröhrchen dann durch die verhältnismässig schwere Elektrode auf Biegung belastet wird, wobei s omi it im ,
Schnitt auf der einen Seite Bela- stung auf Zug und auf ider andern Seite auf Druck eintritt. Gefährliche Zugbelastungen können dadurch beseitigt werden, dass das Durchführungsrohr bereits vorher durch Zu sammenpressen auf Druck belastet wird, wo bei statt der sonst auftretenden Zugkräfte nur eine Verringerung :der Druckbelastung zustande kommt.
In der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsbeispiele des Gegenstandes der Erfin dung dargestellt.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt einer als elek trolytischer Kondensator ausgebildeten elek trolytischen Zelle; Fig. 2 ist ein Querschnitt längs :der Linie II-II der Fig. 1; F'ig. 3 ist ein Schnitt einer andern Durch führungsart;
Fig. 4 veranschaulicht das Ergebnis der Belastung auf Druck der Elektrodendurch- führung; Fig. 5 stellt eine dritte Ausführungs form dar, mit durchgeschnittener Wand und nur teilweise durchschnittener Elektrode.
In Fig. 1 ist das Kondensatorgefäss mit 1 bezeichnet.
Dieses Gefäss ist mit einem Elektrolyten 2 gefüllt, der zum Beispiel aus einem aus 3 cm' 6n Ammoniak, ein Liter Wasser und 40 gr Borsäure zusammengesetzten Gemisch besteht.
Das Gefäss enthält eine Elektrode 3, die aus einem zentralen Kern besteht, der eine grosse Anzahl gewellter Flügel 4 trägt. Ein derartiges Profil kann durch Pressen von massivem Aluminium durch eine entspre chend ausgebildete Öffnung erhalten werden. Axial zur Elektrode 3 ist eine Bohrung 5 angebracht, in der ein als Elektrodent.räger und als Stromzuführungsleiter dienender Stab 6 mit seinem mit Schraubengewinde versehenen Ende 7 befestigt ist.
Im obern Ende des Elektrodenkernes ist ferner eine Bohrung 8 von grösserem Durchmesser vorge sehen und in diese Bohrung ist ein Rohr 9 eingepresst, das man sich im vorliegenden Fall aus einer Porzellanart hergestellt den ken kann, die unter dem Warennamen "Callit" im Handel erhältlich ist.
Wie es sich in der Praxis gezeigt hat, ist die Verbindung zwischen dem Rohr 9 und der Elektrode 3 vollkommen flüssigkeits- elicht.
Das Durchführungsrohr 9_ ist ferner von unten her durch den verdickten Hals 10 des Gefässes 1 gepresst. Auch diese Verbindung hat sich in der Praxis als vollkommen flüs sigkeitsdicht bewährt. Das Ende 11 des Roh res 9 verläuft aus dem eingangs erwähnten Grunde schwach konisch.
Das obere Ende des sich durch das Röhr 9 erstreckenden Stabes 6 ist gleichfalls mit Schraubengewinde versehen und an diesem Ende ist eine Mutter 13 aufgeschraubt. Beim Anziehen dieser Mutter wird somit über clie Unterlagscheiben 14 das Porzellanrohr 9 zwischen diesen Unterlagscheiben und dem Boden der Bohrung 8 in der Elektrode 3 fest eingeklemmt. Das Rohr 9 wird somit auf Druck belastet.
Diese Druckbelastung ist in Fig. 4a graphisch angegeben, wo id-er Übersichtlichkeit halber das Rohr 9 als ein Stab dargestellt ist. Fig. 4b zeigt die auf tretenden Spannungen, wenn ein solcher Stab durchgebogen wird. Der linke Teil ist in diesem Falle auf Zug und der rechte Teil auf Druck belastet. Hat man nun vorher den Stab bereits auf Druck belastet, so tritt bei Durchbiegung die Druckverteilung gemäss Fig. 4c auf, welche die Überlagerung der Fig. 4a und 4b bildet.
Es ist ersichtlich, dass ausschliesslich Druckkräfte auftreten, wenn die vorher erfolgte Druckbelastung hinreichend gross gemacht worden ist.
Eine solche Druckbelastung kann das er findungsgemässe Rohr leicht aushalten.
Fig. 1 zeigt auch den untern Teil des Kondensators. Bei der endgültigen Anord nung des Kondensators in einem Apparat wird diese untere Seite zu der obern ge macht. Der Boden wird durch eine Alumi niumplatte 15 gebildet, die in einer Öffnung ein pilzförmiges Ventil 16 trägt, dessen Kappe 17 die Öffnungen 16a bedeckt, durch die gegebenenfalls entwickelte Gase entwei chen können. Die Bodenplatte<B>15</B> hat einen umgebogenen Rand 15a, um den das etwas verbreiterte untere Ende des Kondensator gefässes 1 herumgreift.
Innerhalb dieses um gebogenen Randes ist ferner eine Kappe 19 angeordnet. Durch Umfalzen des untern Randes 19a des Kondensatorgefässes kann das Gefäss flüssigkeitsdicht abgeschlossen werden. Die durch die Ventilöffnungen aus tretenden Gase entweichen durch ein oder mehrere im Deckel 19 angeordnete, im ge zeichneten Durchschnitt nicht sichtbare Löcher.
Bei der Ausführungsform nach Fig. dient ausschliesslich das Durchführungsrohr 9 als Elektrodenträger. Dieses Rohr ist ent sprechend auwsg ebildet und gemäss Fig. 1 be festigt.
Der Zuführungsleiter wird hier aber durch einen schlaffen Draht 20 gebildet,, dessen unteres Ende in den Boden der Boh rung 8 eingedrückt oder geschraubt ist, wäh rend das obere Ende durch eine Öffnung 21 einer Metallkappe 22 gezogen, ist, die das obere Ende des Durchführungsrohres. 9 ab schliesst. Der Draht 20 ist auf der Kappe 22 festgelötet, die mit einer Lötzunge 2'3 zur Herstellung eines elektrischen Anschlusses versehen ist.
Au.s .den Fig. 1 und 3 ist ersichtlich, dass zur Befestigung des Kondensators der Hals 10 des Gefässes 1 an der Aussenseite mit Schraubengewinde versehen ist.
In der Ausführungsform nach Fig. 5 er streckt :sich dejs Porzellanrohr 24, das, den Stift 6 umschliesst, nur bis halbwegs in den Hals 10 des Gefässes 1, was aber zur Zen trierung der Elektrode 3: hinreicht.
Auf der obern Fläche des Rohres 24 ist eine Gummipackung 25 angeordnet, auf der wieder ein ebenfalls bis in den Hals 1-0 ein- greifendes Porzellanröhrchen 26 angeordnet ist, das die gute Zentrierung der Elektrode 3 fördert. Beim Andrehen der untern Mut ter 13- wird die Packung .fest an die Wände des Raumes angedrückt, in dem sie ange bracht ist.
Auf diese Weise erhält man eine grössere Sicherheit gegen Auslecken des Elektrolyten und trotzdem wird eine Be- rührung zwischen Gummiteilen. und der Fül lurig des Gefässes vermieden. Auch am Unterende des Rohres 2e4, wo dieses in die Vertiefung 8 der Elektrode reicht, ist eine Gummiabdichtung 2e7 zwi schen den Wänden der Aushöhlung 8 und des Rohres 24 angebracht.
Da diese Ab dichtung nur aus einem dünnen Gummihüt- chen besteht, isst die gute, Zentrierung hier durch nicht gefährdet, und es ist nur ein ganz kleiner Teil der Gummioberfläche mit dem Elektrolyten in Berührung, so dass die Gefahr einer Verunreinigung des Elektro lyten äusserst gering ist.
In der Figur ist unten ersichtlich, dass auch der Abschluss des Gefässes von. .dem nach Fig. 1 verschieden ist.
Der aufwärts gerichtete Randr 28 des Deckels 15 ist nämlich viermal rechtwink- lig umgebogen und umfasst den zweimal rechtwinklig umgebogenen Rand; des: Ge fässes 1.
Dies wird von, dem umgebogenen Rand ,des Deckelfis 19 umschlossen. Die derart ge bildete Naht wird ringsum fest angefalzt.
Die durch die Ventilöffnungen: austreten- ,den Gase gelangen in einen von den 'Wän- den 15 und 19 gebildeten Raum, der vor teilhaft mit einem flüesigkeitsabsorbieren- .dienStoff gefüllt sein kaum,
damit die even tuell mit dem Gasstrom mitgeführten Elek- trolyttröpfehen in diesem Raum zurückge- halten werden, wodurch nur die Gase durch ein oder mehrere im Deckel 1,9 angeordnete,
in dem gezeichneten Durchschnitt nicht $r- sichtliche Löcher entweichen. können.
Mancherlei Änderungen der verschiede nen Teile sind möglich, ohne dass vom Er- findungsprinzip@ abgewichen wird. Die Elek troden im Gefässe können anders als die in .der Zeichnung dargestellten ausgebildet sein und auch vielerlei andere Elektrolyten neben dem beispielsweise oben genannten können Anwendung finden.
Die Elektrodendurchführung kann ausser aus Porzellan, auch aus andern 1,solierstof- fen, zum Beispiel Steatit, Glas, Quarz oder dergleichen bestehen.
Electrolytic cell. The invention relates to an electrolytic cell and relates to an expedient liquid-tight electrode duct.
The power supply conductor must be leak-proof through the vessel wall; sometimes it also serves as a support for the relatively heavy electrode body.
Various rubber seals have already been proposed for liquid-tight implementation. However, these have various disadvantages, including the fact that rubber loses its flexibility in the long run, and that there is a risk that impurities from the considerably wetted rubber surface will get into the electrolyte, so that its effect is adversely affected. Since the rubber has to be pressed on and on various
Where seals have to be applied, this generally results in rather cumbersome and expensive designs.
It also causes difficulties; to center the electrode if an electrode lead-through tube made of G <U> ummi </U> is used, as the rubber often deviates to one side and thus allows movement of the electrode.
According to the invention, the electrodes are passed through by means of an enclosing pipe made of hard insulating material and pressed into the passage opening in a liquid-tight manner. It has been shown that an excellent liquid-tight seal can be achieved in this way, especially when using a ceramic material such as porcelain.
If such a tube is pressed through an opening of a slightly smaller diameter into the wall of the container made of aluminum, for example, it is shown that the material of the container remains completely closed on the tube. The vascular wall is expediently thickened at the point where it passes through.
You can choose a known form of execution of the vessel, in which a wall of the vessel is provided with a part before standing, which is also used for fastening the vessel and is provided for this purpose, for example, bengewinde with screws.
The end of the lead-through tube is expediently slightly conical so that the introduction of the pipe is facilitated, and this also prevents a conductive layer from forming on this part of the pipe, which otherwise often occurs when the pipe section is pressed through the lead-through opening and could cause a short circuit between the electrode and the vessel wall.
The material of the lead-through tube is suitable because of its stiffness as a Trä ger for the electrode, so that you only need to use a thin wire in this case as a supply conductor for the electrode. There is all the more reason for such a design of the electrode leadthrough, since it is expedient to press the inner end of the leadthrough tube in a liquid-tight manner into a bore in the electrode body,
to achieve the sealing he wished for the interior of the guide tube against the electrolyte space.
With this use of the duct you will have to make sure that it consists of a material that has sufficient breaking strength.
In the case of the hard insulating materials to be used according to the invention, however, there is generally a great difference in the permissible load on tension and pressure. In practice, however, tensile stress already occurs in the event of shocks or vibrations in the cell, since the feed-through tube is then stressed by bending the relatively heavy electrode, so that it is
Cut on one side there is a load on tension and on the other side on pressure. Dangerous tensile loads can be eliminated by compressing the duct before it is subjected to pressure, where instead of the tensile forces that otherwise occur, there is only a reduction: the pressure load.
In the drawing some Ausfüh approximately examples of the subject matter of the invention are shown.
Fig. 1 is a longitudinal section of an electrolytic capacitor designed as an electrolytic capacitor; Figure 2 is a cross-section along: the line II-II of Figure 1; F'ig. 3 is a section of another embodiment;
4 illustrates the result of the loading on pressure of the electrode leadthrough; Fig. 5 shows a third embodiment, with a cut through the wall and only partially cut through the electrode.
The condenser vessel is denoted by 1 in FIG. 1.
This vessel is filled with an electrolyte 2, which consists, for example, of a mixture composed of 3 cm 6N ammonia, one liter of water and 40 grams of boric acid.
The vessel contains an electrode 3 which consists of a central core which carries a large number of corrugated wings 4. Such a profile can be obtained by pressing solid aluminum through an appropriately designed opening. A hole 5 is made axially to the electrode 3, in which a rod 6 serving as an electrode carrier and as a power supply conductor is fastened with its end 7 provided with a screw thread.
In the upper end of the electrode core a bore 8 of larger diameter is also provided and a tube 9 is pressed into this bore, which can be made in the present case from a type of porcelain that is commercially available under the trade name "Callit" .
As has been shown in practice, the connection between the tube 9 and the electrode 3 is completely liquid-free.
The lead-through tube 9_ is also pressed from below through the thickened neck 10 of the vessel 1. This connection has also proven to be completely liquid-tight in practice. The end 11 of the Roh res 9 is slightly conical for the reason mentioned above.
The upper end of the rod 6 extending through the tube 9 is also provided with screw threads and a nut 13 is screwed on at this end. When this nut is tightened, the porcelain tube 9 is firmly clamped between these washers and the bottom of the bore 8 in the electrode 3 via the washers 14. The tube 9 is thus subjected to pressure.
This pressure load is indicated graphically in FIG. 4a, where the tube 9 is shown as a rod for the sake of clarity. Fig. 4b shows the stresses occurring when such a rod is bent. In this case, the left part is under tension and the right part under pressure. If the rod has already been subjected to pressure beforehand, the pressure distribution according to FIG. 4c occurs when it deflects and forms the superposition of FIGS. 4a and 4b.
It can be seen that only compressive forces occur when the previous compressive load has been made sufficiently large.
Such a pressure load can easily withstand the tube according to the invention.
Fig. 1 also shows the lower part of the capacitor. In the final arrangement of the capacitor in an apparatus, this lower side is made the upper one. The bottom is formed by an aluminum plate 15 which carries a mushroom-shaped valve 16 in an opening, the cap 17 of which covers the openings 16a, through which any gases that may develop can escape. The base plate <B> 15 </B> has a bent edge 15a around which the slightly widened lower end of the condenser vessel 1 engages.
A cap 19 is also arranged within this curved edge. By folding over the lower edge 19a of the condenser vessel, the vessel can be closed in a liquid-tight manner. The gases exiting through the valve openings escape through one or more holes arranged in the cover 19, which are not visible in the average shown.
In the embodiment according to FIG. 1, the lead-through tube 9 serves exclusively as an electrode carrier. This tube is accordingly auwsg e formed and fastened according to FIG. 1 be.
The supply conductor is here but formed by a slack wire 20, the lower end of which is pressed or screwed into the bottom of the Boh tion 8, while the upper end is pulled through an opening 21 of a metal cap 22, which is the upper end of the lead-through tube . 9 concludes. The wire 20 is soldered to the cap 22, which is provided with a soldering tongue 2'3 for making an electrical connection.
1 and 3 it can be seen that the neck 10 of the vessel 1 is provided with screw threads on the outside for fastening the condenser.
In the embodiment according to FIG. 5 it stretches: dejs porcelain tube 24, which encloses the pin 6, only halfway into the neck 10 of the vessel 1, but this is sufficient for the centering of the electrode 3 :.
A rubber packing 25 is arranged on the upper surface of the tube 24, on which a porcelain tube 26, which also engages into the neck 1-0 and promotes the good centering of the electrode 3, is arranged. When turning the lower nut 13-, the pack is pressed firmly against the walls of the room in which it is attached.
In this way, there is greater security against leakage of the electrolyte and there is still contact between rubber parts. and the fullness of the vessel avoided. Also at the lower end of the tube 2e4, where it extends into the recess 8 of the electrode, a rubber seal 2e7 between the walls of the cavity 8 and the tube 24 is attached.
Since this seal only consists of a thin rubber cap, the good centering is not endangered, and only a very small part of the rubber surface is in contact with the electrolyte, so that the risk of contamination of the electrolyte is extremely low is.
In the figure below it can be seen that the closure of the vessel from. .dem according to Fig. 1 is different.
The upwardly directed edge 28 of the cover 15 is namely bent four times at right angles and comprises the edge bent twice at right angles; of: vessel 1.
This is enclosed by the bent edge of the lid 19. The seam formed in this way is seamed firmly all around.
The gases that exit through the valve openings reach a space formed by the walls 15 and 19, which is hardly filled with a liquid-absorbing agent.
so that the electrolyte droplets possibly carried along with the gas flow are retained in this space, whereby only the gases are passed through one or more
Holes that are not visible in the drawn average escape. can.
Various changes to the various parts are possible without deviating from the inventive principle @. The electrodes in the vessel can be designed differently than those shown in the drawing and many other electrolytes besides those mentioned above, for example, can also be used.
In addition to porcelain, the electrode leadthrough can also consist of other insulating materials, for example steatite, glass, quartz or the like.