DE441629C

DE441629C - Electrolytic rectifier with two or more electrodes

Info

Publication number: DE441629C
Application number: DEK88392D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1924-02-01
Filing date: 1924-02-01
Publication date: 1927-03-07

Description

Elektrolytischer Gleichrichter mit zwei oder mehreren Elektroden. Elektrolytgleichrichter, bei welchen für die Elektroden in bekannter Weise Eisen-Aluminium verwendet wird und bei denen als Elektrolyt feste Salze dienen, die erst im geschmolzenen Zustande Gleichrichterwirkung haben, sind im Prinzip zwar bekannt, bisher in der Praxis jedoch noch nicht angewandt worden; ihre schlechte konstruktive Durchbildung und unpraktische Handhabung ließen diese Gleichrichter höchstens für Versuchszwecke einigermaßen geeignet erscheinen. In der Regel war die gesamte Anordnung höchst primitiv so eingerichtet, daß in einem entsprechend weiten Gefäß Elektroden . aus Eisen und Aluminium eintauchten; das Gefäß war mit einem besonderen Salze gefüllt, welches die Elektroden allseitig umgab. Um dieses Salz - das erst im geschmolzenen Zustand Gleichrichterwirkung hatte - zu schmelzen, brachte man unterhalb des Gefäßes (außen am Boden) eine Wärmequelle an. Die Schmelzwärme wurde entweder aus einer Gasflamme oder aus einem elektrisch beheizten Widerstand gespendet.Electrolytic rectifier with two or more electrodes. Electrolyte rectifier in which iron-aluminum is used for the electrodes in a known manner is used and in which solid salts are used as electrolyte, which only form in the molten state Conditions have rectifier effect are known in principle, so far in the Practice has not yet been applied; their poor constructive training and impractical handling left these rectifiers for experimental purposes at best seem reasonably appropriate. As a rule, the entire arrangement was supreme primitively set up in such a way that electrodes are placed in a correspondingly wide vessel. the end Immersed iron and aluminum; the vessel was filled with a special salt, which surrounded the electrodes on all sides. About this salt - that only in the melted State had rectifying effect - to melt, one brought below the vessel (outside on the floor) a heat source. The heat of fusion was either from a Gas flame or donated from an electrically heated resistor.

Für die Praxis scheidet selbstverständlich ein Beheizen mit Gas von vornherein als sehr unpraktisch aus; die zweite bisher bekannte Schmelzvorrichtung, die elektrische Bodenheizung, ist für die Praxis ebenfalls nicht verwendbar. Durch die Bodenheizung muß in der unmittelbaren Umgebung der Heizung der Elektrolyt stark überhitzt werden, damit der gesamte Inhalt des Gefäßes zum Schmelzen kommt; es hat sich gezeigt, daß eine derartige ungleichmäßige Beheizung nicht nur in bezug auf die verbrauchte Heizenergie unökonomisch ist, sondern auch höchst schäälich auf die Lebensdauer des Elektrolyten einwirkt, welcher starke Überhitzungen nicht verträgt.In practice, heating with gas is of course different from the outset as very impractical; the second previously known melting device, the electric floor heating cannot be used in practice either. By the floor heating must be strong in the immediate vicinity of the heating of the electrolyte be overheated to melt the entire contents of the jar; it has it has been shown that such uneven heating not only with respect to the heating energy consumed is uneconomical, but also extremely has a detrimental effect on the life of the electrolyte, which causes severe overheating not tolerate.

Man hat ferner bisher bei diesen vorbekannten Einrichtungen keine Rücksicht auf leichte :l%#uswechslung der Elektroden bzw. des Elektrolyten genommen. Da es sich um einen elektrolytischen Vorgang handelt, treten notwendigerweise Zersetzungserscheinungen innerhalb des Gefäßes auf. Insbesondere ist es die Anode aus' Eisen (oder ähnlichen neutralen Stoffen), die stark angegriffen wird und deren Zersetzungsprodukte den Elektrolyten verunreinigen. Mit der Zeit kommt es so weit, daß der stark verunreinigte Elektrolyt keine Sperrwirkung mehr hat, es treten starke Wechselstromdurchgänge durch die Zelle auf, die unter Umständen eine Zerstörung der Zelle herbeiführen können.Furthermore, none of these previously known devices have been found so far Consideration of slight: 1% change of the electrodes or the electrolyte taken. Since it is an electrolytic process, decomposition phenomena necessarily occur inside the vessel. In particular, it is the anode made of iron (or similar neutral substances), which are strongly attacked and whose decomposition products den Contaminate electrolytes. In time it comes to the point that the heavily polluted The electrolyte no longer has a blocking effect and there are strong alternating currents through the cell, which may cause the cell to be destroyed can.

Man half sich bisher so, daß man von Zeit zu Zeit die Elektroden und den Elektrolyten erneuerte und das für die Gleichrichtung verwendete Gefäß stets beibehielt. Diese Handhabung ist jedoch für Laien - in deren Hände diese Gleichrichter ja vorwiegend kommen - viel zu umständlich, wie von den Elektrolytgleichrichtern mit wäßrigen Lösungen bekannt. Nicht nur, daß zur richtigen Handhabung der auszuwechselnden Elektroden, in Verbindung mit den dabei notwendigen Eingriffen in die Schaltung, stets einige Übung und Kenntnisse gehören; es ist auch nicht ungefährlich, Ungeübte mit dem offenen und flüssigen Elektrolyten umgehen zu lassen. Die Temperatur der geschmolzenen Füllung liegt fast an 400° C und sind selbstverständlich Verbrennungen bei unvorsichtiger -Handhabung möglich; zu diesen Verbrennungen könnte es nun leicht kommen, wenn der Elektrolyt zwecks Erneuerung in flüssigem Zustand aus dem Ge-fäß ausgegossen werden muß. Im übrigen ist diese Handhabung zwecks Erneuerung auch aus anderen Gründen unzweckmäßig: die Zersetzungsprodukte haften nämlich so fest am Boden, daß man sie auskratzen müßte, um ein einigermaßen reines Gefäß zu erhalten. Dieses Auskratzen erhöht die Gefährlichkeit der Manipulation in starkem Maße, da man nur bei flüssigem - also stark erhitztem - Elektrolyten- arbeiten kann.So far one has helped oneself by renewing the electrodes and the electrolyte from time to time and always keeping the vessel used for the rectification. However, this handling is far too cumbersome for laypeople - in whose hands these rectifiers mainly come - as is known from electrolyte rectifiers with aqueous solutions. Not only that the correct handling of the electrodes to be replaced, in connection with the necessary interventions in the circuit, always requires some practice and knowledge; it is also not without risk to let inexperienced use the open and liquid electrolyte. The temperature of the molten filling is almost 400 ° C and, of course, burns are possible if handled carelessly; These burns could easily occur if the electrolyte had to be poured out of the vessel in a liquid state for the purpose of renewal. In addition, this handling for the purpose of renewal is also inexpedient for other reasons: the decomposition products adhere so firmly to the ground that one would have to scrape them out in order to obtain a reasonably clean vessel. This scratching out increases the danger of manipulation to a great extent, since you can only work with liquid - i.e. strongly heated - electrolytes.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Einrichtung, die eine gleichmäßige Erwärmung des Elektrolyten gestattet und vor allem ein völlig ,gefahrloses Bedienen der auszuwechselnden, verbrauchten Teile im kalten Zustande verbürgt; besondere Eingriffe in die Schaltung sind hierbei nicht nötig. In dem Ausführungsbeispiel Abb. i ist eine Gleichrichterzelle gemäß der Erfindung für Einphasenwechselstrom dargestellt. i ist ein Gefäß aus Eisen, Kohle o. dgl., dessen Inneres mit dem Elektrolyten angefüllt ist. In dieses Gefäß tauchen die Elektroden 2 -und 3, die gegeneinander und gegen i isoliert sind. Die Elektrode 3 ist leitend mit einer Kappe 4 verbunden, welche zugleich als Stromableitung dient. Isoliert in dieser Kappe ist die Elektrode z befestigt, deren oberes Ende eine Verschraubung für die Stromzuleitung aufweist. Die Kappe 4 trägt außerdem eine Schiene 5, an welcher mittels Isolierplatten 6 und 7 Metallplättchen 8 und 9 befestigt sind, welche die Kontakte io mit i i und 12, mit 13 verbinden. Die Elektroden können auch isoliert starr miteinander verbunden sein, so daß die Zelle als Ganzes ausgewechselt werden kann.The subject of the present invention is a device which allows uniform heating of the electrolyte and, above all, guarantees completely safe operation of the used parts to be replaced when cold; special interventions in the circuit are not necessary. In the embodiment Fig. I, a rectifier cell according to the invention for single-phase alternating current is shown. i is a vessel made of iron, carbon or the like, the interior of which is filled with the electrolyte. Electrodes 2 and 3, which are insulated from one another and from i, are immersed in this vessel. The electrode 3 is conductively connected to a cap 4, which at the same time serves as a current drain. The electrode z, the upper end of which has a screw connection for the power supply line, is secured in this cap. The cap 4 also carries a rail 5 to which metal plates 8 and 9 are attached by means of insulating plates 6 and 7, which connect the contacts io to ii and 12 to 13 . The electrodes can also be rigidly connected to one another in an insulated manner, so that the cell can be replaced as a whole.

Die Schmelzung des Gefäßinhaltes kann auf verschiedene Weise erfolgen: Entweder durch reine Widerstandsheizung, indem man Heizwiderstände entsprechender Bauart (nach Art eines Tauchsieders) direkt in den Etektrolyten'eintauchen läßt, oder indem man die Elektroden beheizt und deren Wärme zum Schmelzen verwendet. Auch Wirbelstromheizung sowie eine Kombination von Wirbelstrom- und Widerstandsheizung kann für den Zweck herangezogen werden. In det Abb. i ist angenommen, daß die als Eisenrohr ausgebildete Elektrode i Heizwiderstände trägt, welche z. B. in mehrere Abteilungen unterteilt werden können. Zweckmäßig wird die Befestigung dieser Heizwiderstände auf dem als Elektrode dienenden Eisenrohr so vorgenommen, daß die Widerstände, von dem Eisenrohr isoliert, auf einem besonderen äußeren Rohr angeordnet sind, so daß die Elektroden jederzeit leicht aus dem mit der Heizvorrichtung versehenen äußeren Rohr herausgezogen werden können.The contents of the vessel can be melted in different ways: Either by pure resistance heating, by making heating resistors more appropriate Design (like an immersion heater) can be immersed directly in the electrolyte, or by heating the electrodes and using their heat to melt them. Even Eddy current heating as well as a combination of eddy current and resistance heating can be used for the purpose. In Fig. I it is assumed that the as Iron tube formed electrode i carries heating resistors, which z. B. in several Departments can be divided. The attachment of these heating resistors is expedient made on the iron tube serving as an electrode in such a way that the resistances of insulated from the iron pipe, placed on a special outer pipe so that the electrodes at any time easily from the outer one provided with the heating device Tube can be pulled out.

Die Abb. 14 und 16 der Heizwicklung stellen die eigentlichen Heizwiderstände dar, während die Abb. 15 als Vorschaltwiderstand im Stromkreis des von -der Ventilzelle gelieferten Gleichstromes verwendet werden kann. Die ganze Vorrichtung kann, wie durch die strichpunktierte Linie dargestellt ist, mit einer gegen Wärmeableitung isolierten Schutzkappe bedeckt werden oder einen sonstigen geeigneten Wärmeschutz erhalten, um die Schmelzwärme möglichst gut festzuhalten und dadurch die elektrische Schmelzenergie auf ein Minimum herabzudrücken.Figs. 14 and 16 of the heating coil represent the actual heating resistors while Fig. 15 is a series resistor in the circuit of the valve cell supplied direct current can be used. The whole device can, like is shown by the dash-dotted line, with an against heat dissipation insulated protective cap or other suitable thermal protection obtained in order to retain the heat of fusion as well as possible and thereby the electrical To keep melting energy down to a minimum.

Der Vorgang der Gleichrichtung geschieht nach Abb. 2 auf folgende Weise.The process of rectification takes place according to Fig. 2 as follows Way.

Nach erfolgtem Einschalten des Gleichrichters erhalten die Heizwiderstände 14, 16 über die Kontakte i9, 2o aus der Transformatorenwicklung 1y, 18 (oder auch direkt aus dem Netz) Strom und werden durch die während dieser Anheizperiode -gesteigerte Energiezuführung in ganz kurzer Zeit auf die Höchsttemperatur erwärmt. Ist diese und damit das Schmelzen des im Eisenrohr enthaltenen Elektrolyten erreicht, so gibt die Gleichrichterzelle in bekannter Weise gleichgerichteten Strom ab, wodurch u. a. auch das Relais 22 erregt wird, welches sodann den Kontakt 2o mit 2.4 verbindet, während der_ Kontakt i9, 2o unterbrochen wird. Diese Kontaktbetätigung kann natürlich auch auf jede beliebige andere Art und Weise, also z. B# mittels eines von der erzeugten Gleichspannung des Gleichrichters abhängigen Relais oder auch mittels Handumschalters oder mittels Wärmerelais, erfolgen, wobei es gleichgültig ist, ob nur die Kontakte i9, 2o oder auch noch andere betätigt werden.After the rectifier has been switched on, the heating resistors receive 14, 16 via the contacts i9, 2o from the transformer winding 1y, 18 (or directly from the grid) electricity and are used during this heating-up period -Increased energy supply heated to the maximum temperature in a very short time. Once this and thus the melting of the electrolyte contained in the iron pipe has been reached, so the rectifier cell outputs rectified current in a known manner, whereby i.a. relay 22 is also energized, which then connects contact 2o with 2.4, while the_ contact i9, 2o is interrupted. This contact activation can of course also in any other way, e.g. B # using one of the generated DC voltage of the rectifier-dependent relay or by means of a manual switch or by means of heat relays, it does not matter whether only the contacts i9, 2o or others can be operated.

Durch diesen Kontaktwechsel wird den Heizwiderständen 1q., 16 eine gegen die Anheizperiode stark geminderte Energie zugeführt, welche für die Aufrechterhaltung des Schmelzzustandes während des Betriebes nötig ist. Unterstützt wird diese Betriebsheizung z. B. durch den Widerstand 15, welcher durch den vom Gleichrichter erzeugten Strom erwärmt wird (dieser Widerstand kann auch primärseitig vor die ganze Einrichtung geschaltet sein). Während also sonst die in diesem stets nötigen Widerstand vernichtete Energie verlorengeht, wird sie hier mit zur Erwärmung des Elektrolyten benutzt, so daß sich die aus dem Transformator für die Betriebsheizung entnommene Energie dementsprechend verkleinern läßt. In bestimmten Fällen kann sogar für die Betriebsheizung die im Widerstand 15 erzeugte Wärme allein ausreichend sein, so daß hierfür die Heizung für die Widerstände 14 und 16 während der Betriebsdauer entfallen könnte.This contact change the heating resistors 1q., 16 one strongly reduced energy supplied against the heating-up period, which is necessary for maintenance the melting state is necessary during operation. This operational heating is supported z. B. through the resistor 15, which by the current generated by the rectifier is heated (this resistor can also be on the primary side in front of the entire facility switched). While otherwise the resistance, which was always necessary in this, was annihilated Energy is lost, it is used here to heat the electrolyte, so that the energy taken from the transformer for the operational heating can be reduced accordingly. In certain cases it can even be used for operational heating the heat generated in the resistor 15 alone be sufficient, so that this Heating for the resistors 14 and 16 could be omitted during the operating time.

Von Wichtigkeit für das dauernd gute Arbeiten des Gleichrichters ist die richtige Beschaffenheit des Elektrolyten. Derselbe verändert sich notwendigerweise während des Betriebes und muß daher von Zeit zu Zeit durch frischen Elektrolyt ergänzt werden oder, was in der Wirkung dasselbe, jedoch in der Handhabung praktischer ist, man ersetzt das ganze Gefäß, welches den verbrauchten Elektrolyten enthält, durch ein neues mit frischer Füllung. Letztere Lösung bedingt einfachste und billigste Durchführung der Elektroden, wodurch man auf die Auswechslung der Zelle als Ganzes kommt, wie es früher beschrieben ist. Das Herausnehmen der Elektroden soll nur im stromlosen Zustand des Gleichrichters erfolgen. Um zu verhindern, daß während des Betriebes unter Strom ausgewechselt wird, werden z. B. durch die Elektrodenbewegung die Kontakte ia, i i und 12, 13 unterbrochen. Die Anordnung kann auch so getroffen sein, daß zw angläufig erst die Kontakte geöffnet werden müssen, bevor überhaupt eine Elektrodenbewegung eintreten kann. Dies kann man erreichen durch Anbringung einer entsprechender. Kontakteinrichtung an den Elektroden.It is important for the rectifier to work properly at all times the correct consistency of the electrolyte. It necessarily changes during operation and must therefore be supplemented with fresh electrolyte from time to time or, which is the same in effect, but more practical in handling, the whole vessel containing the used electrolyte is replaced by a new one with a fresh filling. The latter solution requires the simplest and cheapest Implementation of the electrodes, which leads to the replacement of the cell as a whole comes as it is described earlier. The electrodes should only be removed from the de-energized state of the rectifier. To prevent that during the Operation is exchanged under power, z. B. by the electrode movement the contacts ia, i i and 12, 13 are interrupted. The arrangement can also be made in this way be that zw atg the contacts first have to be opened before at all electrode movement can occur. This can be achieved through attachment a corresponding. Contact device on the electrodes.

Die beschriebene Gleichrichterzelle läßt sich in der gleichen Anordnung auch zur Umformung von Dreh- oder - Mehrphasenstrorn verwenden, wobei dann noch eine weitere bzw. mehrere Aluminiumelektroden eingebaut werden müssen.The rectifier cell described can be in the same arrangement also to transform three-phase or multi-phase currents, whereby then still an additional or several aluminum electrodes must be installed.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electrolytic rectifier with two or more Electrodes that only allow current to pass in one direction, into the electrolyte containing vessel, which also serves as a counter electrode, immerse in which the electrolyte consists of salts that are solid at normal temperature, which before Commissioning to be melted by electrical resistance heating, thereby characterized in that the heating device is designed such that it all Comprises electrodes, but is separable from them and that means are provided in order to supply less power to the heating device during operation than in the heating-up period.

2. Electrolytic rectifier according to claim i, characterized characterized in that the electrodes are designed and rigidly connected to one another are that the electrolytic cell be removed as a whole from the heater can.

3. Electrolytic rectifier according to claim i and 2, characterized in that that the resistors of the heating device are subdivided in such a way that the supply the heater both from a battery connected to the rectifier as well as by the rectified and rectified current can, or that several of these power sources can be used together for heating can.