DE2023581A1 - Elektrolytischer Leiter - Google Patents

Description

Aerocoat S.A. , p.A. 16 Rue de Candolle, 1205 Genf/Schweiz

Elektrolytischer Leiter

Die Erfindung betrifft einen elektrolytischen Leiter zum Verbinden einer Hochspannungsgleichstromquelle mit einen Verbraucher, welcher eine flexible Röhre zur Aufnahme einer Elektrolytflüssigkeit umfaßt, wobei die Enden der Röhre flüssigkeitsdicht abgeschlossen sind und mit der Elektrolytflüssigkeit in Berührung stehende Elektroden aufweisen.

Es ist bekannt, eine Hochspannungsgleichstromquelle mittels eines elektrolytischen Leiters mit einem Verbraucher , beispielsweise mit einer elektrostatischen Handspritzpistole, zu verbinden. Ein solcher Leiter umfaßt vorzugsweise eine flexible Röhre aus elektrisch isolierendem, wasserundurchlässigem Material, die einen Elektrolyt aus einer nicntleitenden Flüssigkeit, in der ein Metallsalz gelöst ist, enthält, wobei die Enden der Röhre flüssigkeitsdicht abgeschlossen sind, und zwar unter Verwendung von Pfropfen, von denen jeder eine Elektrode trägt, die mit der Flüssigkeit in Berührung steht;der Elektrodenwerkstoff besteht aus demselben Metall wie es im Metalisalz des Elektrolyten enthalten ist.

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Ein solcher elektrolytischer Leiter ist insbesondere in der US-Patentschrift Nr. 3 412 198 enthalten.

Elektrolytische Leiter dieser Art haben die Vorteile, daß sie die mit eiern kapazitiven Widerstand zusammenhängenden Probleme, die bei zum selben Zweck verwendeten Leitungskabeln auftreten, eliminieren, daß sie die Möglichkeit einer äußerst genauen Einstellung der Leitfähigkeit des elektrolytischen Leiters durch Variieren der Menge des in der Flüssigkeit gelösten Metallsalzes bieten und daß sie sich im Betriebszustand durch eine hohe Stabilität ihrer charakteristischen Eigenschaften auszeichnen.

Ein Nachteil dieser elektr'olytischen Leiter besteht' noch darin, daß die erwähnte Stabilität dadurch, daß bei der Elektrolyse im Inneren des Leiters Wärme entsteht, der Widerstand der Elektrolytflüssigkeit abnimmt und demzufolge die Leitfähigkeit zunimmt, beeinträchtigt wird. Bei soLchen elektrolytischen Leitern ist anzustreben, daß die Leitfähigkeit sehr gering bleibt; und damit diese Leitfähigkeit nicht über einen annehmbaren Wert hinausgeht, muß der Widerstand, abhängig vom Anwendungsfall, etwa 600 Megaohm oder mehr betragen, so daß jeder Vorgang, der den Widerstand abnehmen läßt, grundsätzlich schädlich ist.

Um dem schädlichen Einfluß der Erwärmung entgegenzuwirken, sollte der elektrolytische Leiter mindestens über den größten Teil seiner Länge gekühlt werden. Da aber solche Leiter meist eine ganz erhebliche Länge aufweisen - etwa 5 bis 15 Meter für

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eine elektrostatische Spritzpistole, für welche irc allgemeinen Spannungen von etwa 100 KV erforderlich sind - ist; eii-<~ solche Kühlung sehr schwierig zu erreichen, insbesondere dann, wenn dem Leiter ein bestimmtes Maß an Flexibility c erhalten bleiben soll, was stets dann wesentlich ist, wc.-..r. der Leiter zum Versorgen eines Verbrauchers dient, bei dem es auf leichte Handhabung ankommt, wie bei einer Spritzpistole; auf alle Fälle würde eine Einrichtung zum Kühlen | (zum Beispiel ein Luftmantel) einen solchen Leiter erheblich schwerer machen.

Nach dem Vorschlag der Erfindung wird das Probier;, der Erwärmung an einem Leiter der eingangs erwähnten Ar"c dadurch gelöst, daß der den Raum für die Elektrolytflüssigkeit bestimmende Innenquerschnitt der Röhre, ausgehend von dem an die Stromquelle anzuschließenden Ende der Röhre, über eine Teillänge oder über die gesarrce Länge der Röhre zunimmt.

Auf diese Weise kann die Erzeugung des größeren Teils des Widerstandes des elektrolytischen Leiters auf einen verhältnismäßig kurzen Abschnitt desselben konzentriert werden, " nämlich auf weniger als die Hälfte seiner Länge benachbart des mit der Stromquelle zu verbindenden Endes, so daß -ein entsprechend größerer Teil der Wärme in diesem Abschnitt entsteht. Es genügt deshalb, die Kühleinrichtung nur an diesem Abschnitt des Leiters anzubringen, wobei der Gesamtwiderstand des elektrolytischen Leiters praktisch konstant bleibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der bei-

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gefügten Zeichnung dargestellt; die Figuren zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch

eine erste Ausführungsform eines elektrolytischen Leiters im Bereich seines gekühlten Abschnitts,

Fig. 2 und 3 jeweils einen axialen Schnitt

durch einen kurzen Abschnitt des Leiters gemäß anderen ,Ausführungsformen in der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Endabschnitt des elektrolytischen Leiters.· Die flexible Röhre ■ .10 aus Nylon (Polyamid) oder Polyäthylen enthält eine Mischung aus Glycerin und Wasser, in welcher Kupfersulfat gelöst ist. Der innere Durchmesser der Röhre nimmt vom gezeigten Ende ausgehend in Richtung auf das andere nicht gezeigte Ende allmählich zu, wobei das gezeigte Ende mit einer Gleichstromquelle, das nicht gezeigte Ende mit einem Verbraucher, hier beispielsweise eine elektrolytische Spritzpistole, verbunden wird. Die inneren Abmessungen der Röhre variieren von Fall zu Fall in Abhängigkeit von der Länge des Leiters und dem erforderlichen Gesamtwiderstand. Wenn beispielsweise für eine gegebene Länge des Leiters im Mittel eine innere Querschnittsfläche von etwa

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0,3 cm zum Erzielen eines bestimmten Widerstandes erforderlich

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ρ ■ ist, dann kann die Bohre einen Querschnitt von 0,2 cm in

'■ ο der Nachbarschaft der Gleichstromquelle , von 0,3 cm in

ρ einem mittleren Abschnitt und von 0,4 cm in einei.i dem Verbraucher benachbarten Abschnitt aufweisen. Bei vernünftiger Wahl dieser inneren Querschnittsflächen kann der größere Teil des Widerstandes, z.B. zwei Drittel, in einem verhältnismäßig kleinen Abschnitt der Röhre, z.B. in einem ä Viertel ihrer Länge, erzeugt werden. Daraus folgt, daß in dem verhältnismäßig kurzen Abschnitt der Röhre ein entsprechend großer Anteil der insgesamt erzeugten Wärme, in diesem Fall etwa zwei Drittel der gesamten Wärmemenge, entsteht. .

Um diese Wärme wegzubringen, wird die Rohrlänge mit dem geringeren Innenquerschnitt mit einem Kühlmantel 12 für eine Luftkühlung umgeben. Die Kühlluft tritt in den Kühlmantel durch eine Einlaßöffnung 14 ein und durch eine Auslaßöffnung 16 ausl' Der Kühlmantel kann aus demselben Material wie die Röhre 10 bestehen, also z.B. ebenso wie die Röhre ^

flexibel sein; die Befestigung des Kühlmantels an der Röhre erfolgt mittels der Dichtungsringe 18 und 20,

Anstelle des Luftkühlmantels kann auch eine andere Apt der Kühlung vorgesehen sein; z. .B. kann die im Inneren eines Hochspannungsgenerators vorhandene Luftkühlung verwendet weruen, wenn die Röhre 10 mittels des Leiterstücks 22 aus leitendem Material, beispielsweise Messing, welches flüssigkeitsdicLL mit dem Ende der Röhre verbunden ist, ohnehin an einen solchen Generator angeschlossen wird. Ein ähnliches Lederstück ist selbstverständlich am anderen Ende der Röhre vorbanden und dient für den Anschluß an den Verbraucher.

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Es konnte festgestellt werden, daß während des Beti'Ie^es des elektrolytischen Leiters im Inneren der Röhre Gase frei werden, insbesondere benachbart der Elektrode 24, und daß diese Gase in· einem Zwischenabschnitt der Röhre 10 sich ansammeln könnten und eine unerwünschte Unterbrechung in der elektrolytischen Lösung darstellen könnten. Wenn man, wie in Fig. 1 gezeigt, den mit der Gleichstromquelle zu verbindenden EndabscLribt der Röhre 10 zunächst nach unten führt, dann sammeln sich ™ diese Gase um die Elektrode 24 an, und dadurch, daß man diese genügend lang ausbildet, kann erreicht werden, daß ihre Spitze, die für die Funktion des elektrolytischen Leiters entscheidend ist, stets in Kontakt mit der elektrolytischen Lösung bleibt.

Bei den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung wird die Änderung des Innenquerschnitts der Röhre 10 dadurch erreicht, daß in deren Innerem eine sich über die gesamte Länge erstreckende Seele, beispielsweise mit kreisförmigem Querschnitt, eingeführt ist, deren Außendurchmesser, ausgehend von dem mit der Stromquelle ver- f) bundenen Ende des elektrolytischen Leiters, allmählich abnimmt. In Fig .2 ist diese Seele in Art eines Schlauches 26 ausgeführt, beispielsweise aus Polyäthylen, dessen· (nicht gezeigte)Enden flüssigkeitsdicht abgeschlossen sind und der im Inneren mit Wasser gefüllt ist. In Fig. 3 ist eine massive Seele 28, beispielsweise aus Nylon, vorgesehen.

Selbstverständlich können die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen eines elektrolybischen Leiters

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in Verbindung mit einer in Fig. 1 gezeigten Kühleinrichtung verwendet werden. Es besteht auch die Möglichkeit, einen Teil der Leiterlänge in der in Fig. 1 gezeigten Art und einen anderen Teil in der in den Fig. 2 oder 3 gezeigten Art auszubilden.

- Patentansprüche -

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   ./Elektrolytischer Leiter zum Verbinden einer Hochspannungsgleichstromquelle mit einem Verbraucher, welcher eine flexible Röhre zur Aufnahme einer Elektrolytflüssigkeit umfaßt, wobei die Enden der Röhre flüssigkeitsdicht abgeschlossen sind und mit der Elektrolytflüssigkeit in Berührung stehende Elektroden aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der den Raum für die Elektrolytflüssigkeit bestimmende Innenquerschnitt der Röhre (10), ausgehend von dem an die Stromquelle anzuschließenden Ende der Röhre, über eine Teillänge oder über die gesamte Länge der Rohre zunimmt.
2. 2. Elektrolytischer Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (10) kreisförmigen Querschnitt aufweist und ihr Innendurchmesser, ausgehend von dem mit der Stromquelle zu verbindenden Ende, allmählich zunimmt.
3. 3. Elektrolytischer Leiter nach Anspruch 1 ie-L dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (10) einen konstanten Innendurchmesser aufweist und eine Seele (26,28) umschli'eßt, deren äußerer Durchmesser, ausgehend von dem mit der Stromquelle zu verbindenden Ende, allmählich abnimmt.

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4. 4-. Elektrolytischer Leiter nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Seele (26) als mit Wasser gefüllter Schlauch, dessen beide Enden flüssigkeitsdicht verschlossen sind, ausgebildet ist.
5. 5. Elektrolytischer Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Abschnitt der Röhre (10), der dem mit der Stromquelle zu verbindenden ä Ende benachbart ist, mit einer Kühleinrichtung (12,14,16,18) . versehen ist»
6. 6. Elektrolytischer Leiter nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die die Elektrolytflüssigkeit enthaltende Röhre (10) von einem Kühlmantel (12) umgeben ist, der sich, ausgehend von dem mit der Stromquelle zu verbindenden Ende, über weniger als die Hälfte der Länge der Röhre erstreckt.
7. 7. Elektrolytischer Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem mit der Stromquelle zu verbindenden Ende der Röhre benachbarte ™ Abschnitt sich mindestens im Bereich der an diesem Ende angebrachten Elektrode (22) in vertikaler Richtung , erstreckt.

   13*Mai 1970/633

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