DE530798C - Dry rectifier cell - Google Patents
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Description
Trockengleichrichterzelle Die .Erfindung betrifft Trockengleichrichterzellen jener Art, bei welcher die Elektroelen aus elektropositiven bzw. elektronegativen Stoffen bestehen, die durch Formierung einseitig stromleitend gemacht sind. Derartige Trockengleichrichterzellen benutzen negative Elektroden, z. B. aus Kupfer, welche mit einer Sulfidschicht versehen sind.Dry rectifier cell The invention relates to dry rectifier cells the kind in which the electroeles consist of electropositive or electronegative There are substances that are made conductive on one side by forming. Such Dry rectifier cells use negative electrodes, e.g. B. made of copper, which are provided with a sulfide layer.
Der Gleichrichteeffekt solcher Zellen ist veränderlich und hält nur eine verhältnismäßig kurze Zeit an, wenn nicht besondere Vorsichtsmaßregeln getroffen werden, um den für die jeweiligen Elektrodenmaterialien geltenden Widerstandsbedingungen der Schicht und den herrschenden Druckverhältnissen Rechnung zu tragen. Der spezifische Widerstand der Oberflächenschicht der Elektroden sollte größer sein als der Widerstand jieder Elektrode des in der Zelle benutzten Elektrodenpaares. Der Druck, unter dem die Schicht steht, sollte genügend: sein, um den dynamischen Einflüssen der elektrostatischen Abstoßung zu widerstehen, welche an den Berührungsflächen auftritt.The rectifying effect of such cells is variable and only lasts a relatively short time if special precautionary measures are not taken to the resistance conditions applicable to the respective electrode materials to take into account the layer and the prevailing pressure conditions. The specific one The resistance of the surface layer of the electrodes should be greater than the resistance each electrode of the electrode pair used in the cell. The pressure under which the layer stands should be sufficient: to the dynamic influences of the electrostatic To withstand repulsion that occurs at the contact surfaces.
Die Erfindung hat insbesondere Gleichrichterzellen zum Gegenstande, bei welchen die erwähnten Bedingungen erfüllt und die Elektroden so gewählt sind, daß sie in der Zelle die für die Schicht erforderlichen Eigenschaften liefern.The subject of the invention is in particular rectifier cells, in which the mentioned conditions are met and the electrodes are chosen so that they provide the properties required for the layer in the cell.
Zu diesem Zwecke wird die positive Elektroelfe aus einem stark elektropositiven Metall, z. B. Aluminium, mit einem dünnen Überzug aus einer Verbindung dieses Metalls, vorzugsweise einem Sulfid, und die negative Elektrode aus Kupfersulfid (CuS) hergestellt. Die Erzeugung des Sulfidfiberzuges auf der positiven Elektrode erfolgt erfindungsgemäß derart, daß die Masse der chemischen Einwirkung einer erhitzten Alkalisttlfidlösung unterworfen wird, und zwar vorzugsweise unter gleichzeitiger Erhaltung auf einem erhöhten positiven Potential gegenüber der Lösung. Besonders gute Ergebnisse erzielt man, wenn das positive Potential während der Behandlungsdauer allmählich bis zu einem Höchstwert erhöht wird, der so lange aufrechterhalten wird, bis der durchgehende Strom auf einen Mindestwert gesunken ist. Alsr Alkalisulfidlösung hat sich besonders eine Natriumsulfidlösung bewährt, deren Temperatur vorteilhaft auf etwa roo° C gehalten wird.To this end, the positive electro-elf is transformed from a strong electro-positive Metal, e.g. B. aluminum, with a thin coating of a compound of this metal, preferably a sulfide, and the negative electrode made of copper sulfide (CuS). The sulfide fiber coating is produced on the positive electrode according to the invention such that the mass of the chemical action of a heated Alkalistlfidlösung is subjected, preferably with simultaneous preservation on one increased positive potential compared to the solution. Achieved particularly good results one when the positive potential gradually up to during the treatment period is increased to a maximum that is maintained until the end-to-end Current has dropped to a minimum value. Alsr alkali sulfide solution has proven particularly a sodium sulphide solution has proven its worth, the temperature of which is advantageously kept at around roo ° C will.
Die Erfindung ist auf der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht.The invention is illustrated on the accompanying drawing.
Abb. r zeigt in axialem Schnitt und teilweiser Ansicht eine Gleichrichterzelle in Patronenform.-Abb. 2 zeigt schematisch ein Stromschema mit zwei Gleichrichterzellen in einer Schaltung, welche eine Vollweg-Gleichrichtung ergibt.Fig. R shows an axial section and partial view of a rectifier cell in cartridge form .-- Fig. 2 schematically shows a current diagram with two rectifier cells in a circuit which gives full wave rectification.
Abb. 3 zeigt eine abgeänderte Form einer Gleichrichterzelle, wie sie zur Gleichrichtung starker Ströme Anwendung finden kann.Fig. 3 shows a modified form of a rectifier cell like her can be used to rectify strong currents.
Abb.4 ist ein Längsschnitt eines Gleichrichteraggregates zur Benutzung von Strömen z-on verhältnismäßig hoher Spannung. Abb. 5 ist eine schematische Darstellung einer Einrichtung- zur Erzeugung der gleichrichtenden Schichten auf den elektropositiven Elektroden- auf elektrischem Wege.Fig.4 is a longitudinal section of a rectifier unit for use of currents z-on of relatively high voltage. Fig. 5 is a schematic representation of a device for producing the rectifying layers on the electropositive electrodes - by electrical means.
Die in Abb. i dargestellte Zelle besteht aus einer Elektrode i von elektropositivem Material, beispielsweise ausAluminium,welche mit einer den freien Stromdurchgang hindernden Schicht 2 bedeckt ist, und einer elektronegativen Elektrode 3 aus Kupfersulfid (CuS), welche in inniger Berührung mit der Elektrode i steht. An der von der Elektrode i abliegenden Seite ist ein Stoff, von guter Leitfähigkeit für Wärme und Elektrizität, z. B. Messing, angeordnet.The cell shown in Fig. I consists of an electrode i of electropositive material, for example made of aluminum, which with one of the free Current passage preventing layer 2 is covered, and an electronegative electrode 3 made of copper sulfide (CuS), which is in intimate contact with the electrode i. On the side facing away from the electrode i is a substance of good conductivity for heat and electricity, e.g. B. brass, arranged.
Die drei Bestandteile der Zelle können jede gewünschte physikalische Struktur haben, sofern sich nur die aus der Zeichnung ersichtlichen Berührungsflächen ergeben. Nach der Darstellung der Zeichnung sind die Zellenbestandteile 1, 3 und, q. in einem zylindrischen Gehäuse 5 von isolierendem Material untergebracht, welches an seinen Enden mit Schraubengewinde versehen ist und in welches Verschlußzapfen 6 von leitendem Material eingeschraubt sind, welche unter Zwischenschaltung einer federnden Zwischenlage 7 die Zellenbestandteile in ihrer Lage im Gehäuse und in Berührung miteinander unter wesentlich gleichbleibendem Druck halten, wobei die federnde Zwischenlage '7 die infolge Temperaturschwankungen auftretenden Dehnungen und Zusammenziehungen der Teile ausgleicht.The three components of the cell can be any desired physical Have structure, provided that only the contact surfaces shown in the drawing result. According to the representation of the drawing, the cell components 1, 3 and, q. housed in a cylindrical housing 5 of insulating material, which is provided with screw thread at its ends and in which locking pin 6 of conductive material are screwed in, which with the interposition of a resilient intermediate layer 7 the cell components in their position in the housing and in Maintain contact with one another under substantially constant pressure, with the resilient intermediate layer '7 the expansions occurring as a result of temperature fluctuations and compensates for contraction of the parts.
Bei trockenen Gleichrichterzellen, wie man sie bisher vorgeschlagen hat, hat sich gezeigt, daß die Beschränkung der Dicke der den Stromdurchgang hindernden Schicht ein verhältnismäßig wichtiger Umstand für einen erfolgreichen Betrieb ist. Die Beschränkung der Dicke der Schicht hängt wesentlich von der Methode ab, durch welche die Schicht erzeugt wurde und welche in einer trockenen Kontaktelektrolyse bestand. Die Dichte der auf diese Weise erzeugten Schicht ist deshalb begrenzt, -weil schon, nachdem sich eine ganz dünne Schicht gebildet hat, diese die weitere Entwicklung der Schicht hindert. Gleichviel, wie hoch man auch das Potential zur Bildung der Schicht wählen mag, wirkt doch immer die zunächstgebildete dünne Schicht als Stromisolator und setzt den: auf die weitere Schichtbildung hinwirkenden Strom so stark herab, daß eine Schicht, wie sie notwendig ist, um dauerndem Wechselstrom im Betrieb zu widerstehen, nicht gebildet werden kann.With dry rectifier cells, as previously proposed has been found that restricting the thickness of the obstructing the passage of current Shift is a relatively important factor for a successful operation. The limitation of the thickness of the layer depends essentially on the method by which it is used which the layer was created and which in a dry contact electrolysis duration. The density of the layer created in this way is therefore limited, -Because after a very thin layer has formed, this the next one Prevents the layer from developing. No matter how high you have the potential to May choose the formation of the layer, the initially formed thin layer is always effective as a current insulator and sets the current that acts on the further layer formation so much that a layer of the kind necessary to withstand continuous alternating current to withstand in operation cannot be formed.
Eine Sulfidschicht von der erforderlichen Dichte kann auf einer Aluminiumelektrodie, bevor man diese in eine Gleichrichterzelle einbaut, durch einen geeigneten chemischen Prozeß erzeugt -werden. Eine Gleichrichterzelle, welche mit Aluminiumelektroden ausgerüstet ist, die auf eine solche Weise mit einer vor dem Zusammenbau erzeugten, den Stromdurchgang hindernden Schicht versehen sind, läßt den Strom praktisch nur in einer Richtung durch, ohne daß es erforderlich ist, zunächst einen umgekehrten Strom hindurchzuschicken. Die Zelle arbeitet vielmehr unter Wechselstrom nach erfolgtem Zusammenbau im wesentlichen vollkommen gleichförmig, ohne daß eine Funkenbildung zwischen dem Sulfid und dem Aluminium auftritt.A sulphide layer of the required density can be applied to an aluminum electrode, before they are built into a rectifier cell, by a suitable chemical Process generated. A rectifier cell with aluminum electrodes equipped in such a way with a pre-assembly the passage of the current preventing layer are provided, the current practically only leaves in one direction without the need to first do a reverse To send electricity through. Rather, the cell works under alternating current after it has been carried out Assemble essentially completely uniformly without sparking occurs between the sulfide and the aluminum.
Das bevorzugte Verfahren zur Erzeugung der erwähnten dichten und weitgehend gleichrichtenden Schicht ist ein elektrochemisches und besteht darin, daß ein Aluminiumkörper in einem Bad eines Alkalisulfids der elektrolytischen Einwirkung unterworfen wird, indem man den Strom hindurchschickt, während das z. B. aus Natriumsulfidlösung bestehende Bad auf etwa ioo° C erhitzt ist, wobei der Aluminiumkörper die Anode bildet, während. die Kathode beispielsweise aus Messing oder Nickel bestehen kann. Die Stromquelle richtet man so ein, daß man die Spannung ändern kann. Die der zu formierenden Aluminiumelektrode aufzudrückende Spannung wird erhöht bis zu einer Spannung, welche höher ist als diejenige, die beim Betriebe der Gleichrichterzelle -in Frage kommt, in welcher die zu formierende Elektrode Verwendung finden soll. Wenn das Potential des durch die Trockenzelle gleichzurichtenden Stromes verhältnismäßig niedrig ist, dann kann, die elektrolytische Formierung der Aluminiumielektrode fortfallen, weil in diesem Falle ein Kochen derselben in einer konzentrierten Lösung von Natriumsulfid eine Schicht von hinreichender Dichte erzeugt. Ebenso kann, wenn nur eine verhältnismäßig dünne Schicht verlangt wird, die Erhitzung des Bades bei der elektrolytischen Formierung fortfallen.The preferred method of producing the aforementioned dense and extensive The rectifying layer is an electrochemical one and consists of an aluminum body is subjected to electrolytic action in a bath of an alkali sulfide, by sending the stream through while the z. B. consisting of sodium sulfide solution Bath is heated to about 100 ° C, with the aluminum body forming the anode while. the cathode can for example consist of brass or nickel. The power source one set up so that one can change the voltage. That of the aluminum electrode to be formed voltage to be applied is increased up to a voltage which is higher than the one that comes into question when operating the rectifier cell, in which the electrode to be formed is to be used. When the potential of the the dry cell of the current to be rectified is relatively low, then the electrolytic formation of the aluminum electrode is omitted because in this Trap boiling them in a concentrated solution of sodium sulfide Layer of sufficient density generated. Likewise, if only one is proportionate thin layer is required, the heating of the bath during electrolytic formation fall away.
Eine Einrichtung zur Durchführung der elektrolytischen Formierung der Elektrode ist in Abb. 5 der Zeichnung veranschaulicht. Hier bezeichnet 8 ein Gefäß, welches eine konzentrierte Lösung von Natriumsulfid enthält, in welche ein Aluminiumkörper 9 eingetaucht ist, der auf elektrolytischem Wege formiert werden soll und die Anode in dem For mierungsprozeß bildet. Der Aluminiumkörper 9 ist durch einen Leiter i i über ein Milliamperemeter 12 und einen, Leiter 13 mit dem positiven Pol einer variablen Gleichstromquelle 14 verbunden. Die Kathode fo ist durch einen Leiter 15 an eine variable Abzweigungsstelle 16 der Batterie angeschlossen, welche bei der Elektrolyse den negativen Pol der Stromquelle bildet. Die Ablesungen an dem Milliamperemeter 12 sind charakteristisch für die elektrische Beschaffenheit der Schicht, welche sich auf der Elektrode während des Prozesses bildet. Der Formierungsprozeß wird so lange fortgesetzt, bis das Milliamperemeter anzeigt; daß nur ein Strom von zu vernachlässigender Größe durchgeht.A device for carrying out the electrolytic formation the electrode is illustrated in Figure 5 of the drawing. Here, 8 denotes a Vessel containing a concentrated solution of sodium sulfide into which a Aluminum body 9 is immersed, which are formed electrolytically should and forms the anode in the For mierungsprozess. The aluminum body 9 is through a conductor i i through a milliammeter 12 and one, conductor 13 with the positive one Pole of a variable direct current source 14 connected. The cathode fo is through a Conductor 15 connected to a variable junction 16 of the battery, which forms the negative pole of the power source during electrolysis. The readings on the milliammeter 12 are characteristic for the electric Condition of the layer that is on the electrode during the process forms. The formation process continues until the milliammeter indicates; that only a stream of negligible magnitude passes through.
Die elektronegative Kupfersulfid (CuS)-elektrode wird in der Gleichrichterzelle vorzugsweise so angeordnet, wie es in Abb. i und 4 bei 3 angedeutet ist, wo diese Elektrode sich in Berührung mit der elektropositiven Elektrode i und einem dritten Zellenelement q. befindet. Die elektronegative Elektrode 3 kann jedoch unmittelbar als Kathode geschaltet werden, wenn sie aus mit einem Sulfidiiberzug versehenen dichten Kupfer- oder Bronzekörper besteht, wobei eine überlegene und andauernd günstige Wirkung erzielt wird.The electronegative copper sulfide (CuS) electrode is in the rectifier cell preferably arranged as it is indicated in Fig. i and 4 at 3, where this Electrode is in contact with the electropositive electrode i and a third Cell element q. is located. The electronegative electrode 3 can, however, directly be connected as a cathode if they are provided with a sulfide coating dense copper or bronze body, with a superior and enduringly cheap one Effect is achieved.
In dem Schaltungschema für .eine Gleichrichterzellenanordnung zur Gleichrichtung von Wechselstrom, welches in Abb.2 dargestellt ist, bezeichnet 2o einen Transformator zum Herabtransformieren des durch die Primärwicklung 21 des Transformators fließenden Wechselstromes, wobei die Enden der Primärwicklung an die Pole einer Wechselstromquell,e 22 angeschlossen sind:, die z. B. von einer Lichtleitung von i io Volt Spannung gebildet werden kann. Die Sekundärwicklung 23 des Transformators ist unterteilt und mit ihren Enden mit gleichnamigen Polen von Gleichrichterzellen 26, 27 verbunden, die parallel zueinander an eine Seite des Verbraucherstromkreises, nämlich an die Gleichstromableitung 28, angeschlossen sind. Die andere Seite des Verbraucherstromkreises ist an die mittlere Abzweigung der Sekundärwicklung 23 des Transformators angeschlossen und .mit der an die Gleichrichterzelle angeschlossenen Seite des Stromkreises durch einen mit einer Filtereinrichtung versehenen Brückenstromkreis verbunden, welcher zur Glättang der auftretenden Stromstöße dient. Der Filterstromkreis enthält in geeigneter Anordnung Induktanzen und Kapazitäten, z. B. die Induktanz 2¢ zwischen Kond@ensatoren 25.In the circuit diagram for .eine rectifier cell arrangement for The rectification of alternating current, which is shown in Figure 2, is designated 2o a transformer for stepping down the voltage generated by the primary winding 21 of the Transformer flowing alternating current, with the ends of the primary winding attached the poles of an alternating current source, e 22 are connected: which z. B. from a light pipe can be formed from i io volts of voltage. The secondary winding 23 of the transformer is divided and at their ends with poles of the same name by rectifier cells 26, 27 connected in parallel to one another on one side of the consumer circuit, namely to the direct current conductor 28 are connected. The other side of the Consumer circuit is connected to the middle branch of the secondary winding 23 of the Transformer connected and .with the connected to the rectifier cell Side of the circuit through a bridge circuit provided with a filter device connected, which serves to smooth the current surges that occur. The filter circuit contains inductances and capacitances in a suitable arrangement, e.g. B. the inductance 2 ¢ between capacitors 25.
Die Anordnung ergibt eine Vollweggleichrichtung des in der Sekundärwicklung 23 induzierten Stromes, wobei die Stromstöße im Gleichstromverbraucherkreise durch die Wirkung des Filterstromkreises aasgeglättet sind.The arrangement results in full wave rectification of the secondary winding 23 induced current, with the current surges in direct current consumer circuits through the effect of the filter circuit are smoothed out.
In Abb. 3 ist eine Anordnung veranschaulicht, welche zur Verwendung für große Stromleistung geeignet ist. Diese Anordnung weist die gleichen Bestandteile auf wie die der Abb. i, aber sie bietet größere Berührungs- und Wärmeausstrahlungsflächen. Diese Form der Zelle besitzt eine mittlere Elektrode 34 aus Kupfer, deren beide Flächen von großer Ausdehnung sich in Berührung mit Platten 33 von Kupfersulfid (Cu S) befinden; welche mit ihren von der mittleren Elektrode 34 abliegenden Flächen in Berührung mit einem Paar Aluminiumelektroden 31 stehen. Die Zellenelemente werden- durch Bolzen 36 zusammengehalten und. durch diese infolge Zwischenschaltung von federnden Zwischenlagen 37 unter nachgiebigem Druck gehalten. Die inneren oder in Berührung mit den Platten 33 stehenden Flächen. der Aluminiumelektroden 31 sind mit einer Aluminiumsulfidschicht 32 überzogen, während die äußeren Flächen mit Rippen 38 versehen sind, die eine erhöhte Wärmeableitung ergeben. Wo die mittlere Elektrode 3,4 nach unten zwischen den Elektroden 31 nach außen hindurchtritt, ist sie durchbohrt, um die Durchführung des Bolzens 36 zu ermöglichen, ohne daß die Elektrode mit dem Bolzen in Berührung tritt. Die mittlere Elektrode 34 ist mit einer Polklemme 39 versehen behufs Ermöglichung des Stromanschlusses, während der Stromanschluß an die Aluminiumelekfrode durch den unteren Bolzen 36 bewirkt werden kann.In Fig. 3 an arrangement is illustrated which is suitable for use with large power outputs. This arrangement has the same components as that of Fig. I, but it offers larger contact and heat emission surfaces. This form of cell has a central electrode 34 made of copper, the two large surfaces of which are in contact with plates 33 of copper sulphide (Cu S) ; which are in contact with a pair of aluminum electrodes 31 with their surfaces facing away from the central electrode 34. The cell elements are held together by bolts 36 and. held by this as a result of the interposition of resilient intermediate layers 37 under resilient pressure. The inner surfaces or surfaces in contact with the plates 33. of the aluminum electrodes 31 are covered with an aluminum sulfide layer 32, while the outer surfaces are provided with ribs 38, which result in increased heat dissipation. Where the middle electrode 3, 4 passes down between the electrodes 31 to the outside, it is drilled through in order to enable the bolt 36 to be passed through without the electrode coming into contact with the bolt. The middle electrode 34 is provided with a pole terminal 39 to enable the power connection, while the power connection to the aluminum electrode can be effected by means of the lower bolt 36.
Die in Abb. q. dargestellte Anordnung ist im wesentlichen die gleiche wie die derAbb. i, abgesehen davon, daß die Zellenelemente i, 3 und q. in mehrfacher Wiederholung vorgesehen sind, und daß das zylindrische Gehäuse 5 hinreichend lang gemacht ist, um die ganze Batterie von in Reihe geschalteten Zellen aufzunehmen. Diese Anordnung ist für die Verwendung in Verbindung mit Strömen von verhältnismäßig hohem Potential bestimmt, wie sie in den üblichen Licht- und Kraftstromkreisen vorliegen, ohne daß es für die Gleichrichtung einer Herabtransformierung der Spannung bedürfte, wobei die Zahl der zu einer Batterie zusammengeschlossenen Zellen der jeweilig in Frage kommenden Stromspannung angepaßt wird.The in Fig.q. The arrangement shown is essentially the same like the one in Fig. i, except that cell elements i, 3 and q. in multiple Repetition are provided, and that the cylindrical housing 5 is sufficiently long is made to contain the entire battery of cells connected in series. This arrangement is proportionate for use in conjunction with streams of high potential as they exist in the usual lighting and power circuits, without the need to step down the voltage for rectification, the number of cells connected to form a battery of the respective in Question coming voltage is adjusted.
Bei allen Ausführungsformen der Erfindung ist es wichtig, daß die Berührungsflächen der Zellenelemente und besonders die mit einer Überzugsschicht versehene Fläche der Aluminiumelektrode und die ihr benachbarte Fläche der Kttpfersulfidschicht abgeschliffen und möglichst glatt gemacht oder poliert sind.In all embodiments of the invention it is important that the Contact surfaces of the cell elements and especially those with a coating layer provided surface of the aluminum electrode and the adjacent surface of the Kttpfersulfidschicht are sanded down and made as smooth as possible or polished.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEM92449D DE530798C (en) | 1925-12-09 | 1925-12-10 | Dry rectifier cell |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEM0092449 | 1925-12-09 | ||
| DEM92449D DE530798C (en) | 1925-12-09 | 1925-12-10 | Dry rectifier cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE530798C true DE530798C (en) | 1931-08-01 |
Family
ID=25988189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEM92449D Expired DE530798C (en) | 1925-12-09 | 1925-12-10 | Dry rectifier cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE530798C (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE917081C (en) * | 1943-07-30 | 1954-08-23 | Siemens Ag | Dry rectifier built from individual elements |
| DE1039648B (en) * | 1955-04-30 | 1958-09-25 | Siemens Ag | Surface rectifier or transistor |
| DE972238C (en) * | 1951-10-11 | 1959-06-11 | Siemens Ag | Rectifier column |
-
1925
- 1925-12-10 DE DEM92449D patent/DE530798C/en not_active Expired
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE917081C (en) * | 1943-07-30 | 1954-08-23 | Siemens Ag | Dry rectifier built from individual elements |
| DE972238C (en) * | 1951-10-11 | 1959-06-11 | Siemens Ag | Rectifier column |
| DE1039648B (en) * | 1955-04-30 | 1958-09-25 | Siemens Ag | Surface rectifier or transistor |
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