DE533485C

DE533485C - Elektrochemischer Gleichrichter mit selbsttaetiger Regenerierung des gleichrichtenden Kontaktes

Info

Publication number: DE533485C
Application number: DEA59201D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1928-10-05
Filing date: 1929-10-01
Publication date: 1931-09-15

Description

Elektrochemischer Gleichrichter mit selbsttätiger Regenerierung des gleichrichtenden Kontaktes Die Erfindung betrifft einen elektrochemischen Gleichrichter mit selbsttätiger Regenerierung des gleichrichtenden Kontaktes.
Die bekannten Gleichrichter mit Oxyden und Schwefelmetallen haben keine lange Lebensdauer, da sie der Sitz einer großen Zahl von mikroskopischen Funken sind, die die sich berührenden Stoffe erwärmen und bei Anwesenheit von Wasserdampf eine Reduktion des Oxydes oder des Schwefels und damit einen schlechten Gleichrichtereffekt ergeben. Man kann diese Zersetzung durch Trocknen der umgebenden Luft oder durch Beschränkung ihres Wasserdampfgehaltes verzögern; diese Maßregel ist aber ungenügend, da der absorbierte Wasserdampf eine schädliche Wirkung ausüben kann.
Damit der Zustand der sich berührenden Stoffe sich nicht ändert, kann man, wie es an sich bekannt ist, in dem Gleichrichter einen zusätzlichen chemischen Stoff anordnen, der die Zusammensetzung der Elektroden unter dem Einfluß der Funken sich nicht ändern läßt. Bekannt ist die Verwendung von Anoden aus Schwefelsilber und von Kathoden aus einem oxydierbaren Metall. Wenn man als Anode eine Verbindung von Schwefel mit Kupfer, Silber o. dgl. nimmt, muß man in der Nähe des Kupfers einen Stoff unterbringen, der in der Lage ist, die Berührungsfläche zu schwefeln. Die Verwendung von Schwefel würde angezeigt erscheinen, jedoch ist Schwefel wegen seiner Schmelzbarkeit ungeeignet, da er die Elektroden bald gegeneinander isolieren würde. Andererseits ist es notwendig, daß das isolierende Häutchen von Metalloxyd auf der Kathode dauernd erhalten bleibt. Dieses Problem für den Fall von Schwefel wird erfindungsgemäß durch Verwendung von konzentrierter Schwefelsäure gelöst.
Wenn die Anode aus einer Verbindung von Metall und Phosphor besteht, erweist sich die Verwendung von Phosphorsäure als zweckmäßig.
Es ist ferner wesentlich, daß die Berührung der Produkte so innig wie möglich erfolge. Wenn sie nun ihre chemische endgültige Verbindung angenommen haben, sind sie kaum mehr genügend geschmeidig, so daß ein stärkerer Druck, der im Falle von einer oder beiden weichen Elektroden zulässig wäre, in bezug auf die gute Erhaltung des Kontaktes schädlich ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Kathode mit Silber umgeben, das, wenn es einmal geschwefelt ist, durch seine Porosität die Eindringung des Regenerierungsproduktes gestattet. Die Anode wird demgemäß zweckmäßig durch eine dünne :durchlochte Platte gebildet oder besser durch einen Silberdraht, der um die Kathode gewickelt ist. Dann wird die Anöde an der Oberfläche in Sulfid oder Sulfur umgewandelt, indem man sie in ein Schwefelbad eintaucht und erwärmt. Dieses wird mehrmals wiederholt, je nach der Dicke der Sulfidschicht, wobei die zweckmäßigste Schicht sich ergibt durch einen Kompromiß zwischen der Größe der maximalen Gegenspannung, die der Gleichrichter aushalten kann, und dem minimalen Jouleschen Verlust.
Abb. i zeigt beispielsweise ein- Gleichrichterelement, und zwar zeigt sie links die Kathode 2, auf die die Anode i in Form eines Silberdrahtes gewickelt ist. Die rechte Seite dieser Abbildung zeigt in vergrößertem Maßstab im Schnitt die Schwefelschicht 3, die sich nach der Schwefelung gebildet hat, und die Oxydschicht q. der Kathode, die durch die Wirkung der Schwefelsäure erzeugt ist, mit der man die Wicklungen nach ihrer Schwefeleng imprägniert hat.
Bei Verwendung von Schwefelsilber kann man wegen der Porosität dieser Verbindung die Kathode :2 (Abb. a) mit diesem Stoff in geschmolzenem Zustand überziehen und erhält auf diese Weise den Überzug 3. Die Zuführung des Stromes erfolgt entweder (Abb.2) durch einen aufgewickelten Silberdraht i oder (Abb. 3) durch ein Metallpulver 6, das den Vorteil hat, eine Reserve von Regenerationsflüssigkeit festzuhalten. Dieses .Pulver darf keine Ventilwirkung besitzen, weder mit dem Schwefelsilber noch mit der Wand des Metallgefäßes 5, durch die der Strom zugeführt wird, und aus diesem Grunde wird es ebenso wie die Wand des Metallgefäßes 5 aus Silber gebildet.
Abb.3 zeigt die Zuführung des Stromes zu der Schwefelsilberanode 3 durch das Pulver 6, dem seinerseits dieser Strom durch die Innenwandung des Behälters 5 zugeführt wird.
Wie oben erwähnt, muß man das Gleichrichterelement vor einer Berührung mit feuchter Luft schützen. Wenn die Menge der Regenerierungssäure gering ist oder wenn der verwendete Stoff kein Gas entwickelt, wird zweckmäßigerweise das Element sofort nach seiner Herstellung in ein Glasrohr eingeschlossen, wo man es auspumpt. Zwechmäßigerweise verwendet man eine Anordnung, die ähnlich der von elektrischen Glühlampen ist.
Eine solche Anordnung zeigt Abb. q.. Das Gleichrichterelement 1, 2 ist an einem Glasfuß i befestigt, der an das Rohr 8 angeschmolzen ist, das entweder verschlossen wird, ohne vorher ausgepumpt zu -werden, oder besser vorher ausgepumpt -wind oder noch besser eine zusätzliche Füllung von einem das Wasser absorbierenden Stoff erhält, und zwar noch besser absorbierend als die verwendete Säure o. dgl.
Wenn die verwendete Flüssigkeit teilweise durch den elektrischen Strom zersetzt ist und wenn die benutzte Menge beträchtlich ist, besteht die Gefahr, daß der Druck im Innern des Glasrohres zu hoch wird. Die Explosionsmöglichkeit kann man durch Verwendung von Metall an Stelle von Glas zwar verzögern, aber nicht ganz beseitigen.
Diese Gefahr wird gemäß der weiteren Erfindung durch die Verwendung eines mechanischen Ventiles beseitigt.
Vorsichtshalber -wird zuerst ein Metallrohr, das die Elektroden enthält, an -seiner Mündung durch eine plastische Masse verschlossen; die Elektroden werden unten im Rohr angebracht, entweder gemäß Abb..5 oder gemäß Abb. 6. Bei beiden Ausführungsformen tragen die Kathoden einen Sockel, der sich gegen den Boden der Röhre 5 unter Zwischenschaltung von Glimmerscheiben g und Metallscheiben io legt.
Abb. 7 zeigt die Ausbildung von Abb. 5 mit einer Reserve i i von Regenerierungsflüssigkeit, die von einem von dieser Flüssigkeit unangreifbaren Stoff, wie Silicium oder Glaswolle, aufgesaugt ist.
Nachdem die Elektroden so am Boden der Metallröhre 5 befestigt sind, wird oben ein Stopfen eingeführt, den man von der Flüssigkeitsreserve durch ein Glasrohr 12 (Abb. 8) trennt, das sich auf die Glimmerscheiben 13 legt. Oberhalb der oberen Scheibe befindet sich ein Asbestpfropfen 1q., der mit einem Firnis imprägniert ist. Die endgültige Abdichtung erfolgt durch einen Überzug von Gasteer 15 oder einem anderen plastischen Wachs.
Dieser erste Schutz kann genügen, wenn die Gasentwicklung gering ist, etwa während der Periode des Aufladens ohne Arbeiten; wenn der Gleichrichter aber im Betrieb ist, wird der Stöpsel 15 herausgestoßen und kann nicht mehr das Rohr verschließen, und man muß in diesem Falle eine Anordnung vorsehen, die ein Austreten der entwickelten Gase gestattet und ein Eintreten von Wasserdampf verhindert.
Die vorliegende Erfindung sieht für diesen Zweck ein zusätzliches mechanisches Ventil vor. Die Ventilklappe kann aus Kautschuk oder Gummi hergestellt werden. Die Verwendung von Kautschuk verbietet eine Temperaturerhöhung, so daß man für eine thermische Isolierung des Ventils Sorge tragen muß. Aus diesem Grunde wird das Ventil aus thermisch isolierendem Stoff hergestellt.
Abb. g zeigt beispielsweise einen vollständigen Gleichrichter gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel enthält das Gleichrichter-Element von Abb. 6 mit einem Verschluß gemäß Abb.8, wobei der Gleichrichter in einen Edisonsockel 16 eingesetzt ist, der mit Pech 17 abgedichtet ist. Der Anschluß des Gerätes erfolgt einerseits an der zentralen Klemme 18 des Sockels und andererseits an einem Schutzrohr ig. Dieses Rohr wird mit dem Pfropfen 2o vergossen, der in einem oben befindlichen Loch ein Gummiplättchen 2i enthält, das einen Kanal 22 abschließt, der in das Innere des Rohres i g mündet. Das Plättchen 2i wird gegen das Loch 22 durch eine Feder 23 angedrückt, die durch eine Schraube 24 in ihrer Spannung geregelt wird. In dem Pfropfen können noch radiale Auslaßkanäle zwischen der Außenwand und dem Hohlraum für die Feder 23 angeordnet werden; diese Kanäle sind nicht dargestellt.
aturgemäß kann man innerhalb des mit dem Ventil versehenen Schutzrohres mehrere Gleichrichter-Elemente anordnen und diese im Innern des Rohres miteinander verbinden, wobei selbstverständlich Klemmen o. dgl. vorgesehen sein müssen, um das Gerät an die äußeren Stromklemmen anzuschließen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrochemischer Gleichrichter mit selbsttätiger Regenerierung des gleichrichtenden Kontaktes, dadurch -gekennzeichnet, daß die eine Elektrode aus oxydierbarem Metall, die andere aus einer dünnen Schicht aus festem, aber porösem Stoff besteht, die mit dem Regenerierungsstoff imprägniert ist.
2. Gleichrichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Reserve der Regenerierungsflüssigkeit in unmittelbarer Nähe der porösen Schicht, aber außerhalb des gleichrichtenden Kontaktes angeordnet ist.
3. Gleichrichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode aus Schwefelsilber, die Kathode aus oxydierbarem Metall und die Regenerierungsmasse aus konzentrierter Schwefelsäure besteht, die bei Erwärmung die Rückschwefelung der Anode und die Oxydation der Kathode gestattet. d..
Verfahren zur Herstellung von Gleichrichter-Elektroden nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ursprünglich aus Silber bestehende Anode auf die Kathode aufgebracht und dann durch geschmolzenen Schwefel geschwefelt wird.
5. Verfahren zur Herstellung von Gleichrichter-Elektroden nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode dadurch gebildet wird, daß ein Silberdraht in Spiralen um die Kathode gewikkelt und das Ganze in konzentrierte Schwefelsäure getaucht wird, worauf ein starker Strom hindurchgeschickt wird, der eine poröse Schwefel-Silber-Schicht bildet, die dann mit der Säure imprägniert wird, end daß die Reserve dieser Säure zwischen den Anoden-Spiralen festgehalten wird.
6. Verfahren zur Herstellung von Gleichrichter-Elektroden nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Schwefelsilber in geschmolzenem Zustand auf die Kathode aufbringt und dort erkalten läßt.
7. Gleichrichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Anode der Strom durch Metallpulver, zweckmäßig reines Silberpulver, zugeführt ist und daß diese pulverisierte Masse mit regenerierender Säure getränkt ist. B. Gleichrichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichrichter-Element innerhalb eines hermetisch geschlossenen Glas- oder Metallgefäßes angeordnet ist. g. Gleichrichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß evakuiert ist. i o. Gleichrichter nach Anspruch i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß er innerhalb einer zweckmäßig mit Edisongewinde versehenen Hülse angeordnet ist und einen thermisch isolierenden Pfropfen mit einem regelbaren mechanischen Rückschlagventil enthält. ii. Gleichrichter nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gleichrichter-Elemente in einem einzigen, mit einem einzigen Ventil versehenen Schutzrohr angeordnet sind.