DE590285C - Trockengleichrichterzelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft. -Trockengleichrichterzellen mit Elektroden aus zwei in der elektrochemischen Reihe nicht benachbarten Stoffen, die Sperrschichten bilden.
Bei den bekannten Trockengleichrichterzellen dieser Art stellen sich nach verhältnismäßig kurzem Betrieb, besonders bei vorübergehenden Überlastungen oder öfterem Ein- und Ausschalten, Störungen ein, die rasch zum Versagen der Vorrichtungen führen. Diese Störungen sind auf eine Zerstörung der Sperrschichten zurückzuführen.

Bei den Trockengleichrichterzellen gemäß der Erfindung wird eine vorzeitige Z-erstörung der Sperrschichten dadurch verhindert, daß zwischen die Elektroden eine Schicht eingefügt ist, deren symmetrischer Widerstand größer ist als der Widerstand einer jeden Elektrode, und ferner dadurch, daß die Elektroden unter einem solchen Druck gegeneinander gepreßt werden, der hinreichend ist, um die an den Berührungsflächen beim Stromdurchgang auftretenden elektrodynamischen Wirkungen zu überwinden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung wird als positive Elektrode eine solche verwendet, die aus Aluminium oder einem Oxyd oder Amalgam desselben besteht, oder einen dieser Stoffe enthält, und als elektronegative Elektrode eine solche, die aus Kupfersulfid (CuS) besteht oder es enthält. Zur Erzeugung der symmetrisch leitenden Widerstandsschicht zwischen den Elektroden der Gleichrichterzelle verfährt man zweckmäßig in der Weise, daß die Elektroden mit einer zwischen ihnen befindlichen dünnen Wasserhaut aneinandergelegt und der Einwirkung eines die Wasserhaut elektrolytisch zersetzenden Wechselstromes ausgesetzt wenden, was die Bildung einer Oxydhaut auf den Elektroden zur Folge hat.

Man arbeitet mit einem Wechselstrom der normalen Betriebsspannung (z. B. 3 bis 5 Volt pro Zelle) und preßt die Elektroden während der Formierung mit einem Druck' gegen- ^4S einander, dessen Höhe sich dem Grenzwert der Druckfestigkeit der weniger druckfesten Elektrode nähert, wobei der Druck entsprechend der sich ändernden Stromstärke gesteigert wird, jedoch nur dann, wenn der Gegenstrom und der Verluststrom verhältnismäßig klein werden. Ist die Zelle formiert, dann fließt nur ein zu vernachlässigender Strom mehr hindurch. In diesem Zustand wird die Zelle vorzugsweise von außen erhitzt, und es ^⁵ wird Wechselstrom hindurchgeschickt, bis das ganze überschüssige Wasser ausgetrieben ist.

Man kann die symmetrisch leitende Widerstandsschicht zwischen den Elektroden auch dadurch erzeugen, daß man auf jede dersel-

ben einen Überzug eines geeigneten Stoffes aufbringt, z. B. von Eisensulfid, Silbersulfid oder einem Oxyd.

Durch die Einfügung der symmetrisch leitenden Zwischenschicht zwischen die Elektroden wird selbsttätig bei Inbetriebnahme der Zelle unter normalen Betriebsbedingungen die Sperrschicht auf den Elektroden gebildet. Die Zwischenschicht hat ferner die Eigenschaft,

ίο daß bei einer Zerstörung der Sperrschicht, etwa zufolge Überlastung, eine selbsttätige Erneuerung der Sperrschicht stattfindet, so daß die Lebensdauer und die Betriebssicherheit der neuen Gleichrichterzelle gegenüber den bekannten Zellen außerordentlich gesteigert ist. Voraussetzung für die genannte Eigenschaft der symmetrisch leitenden Zwischenschicht ist jedoch, daß ihr spezifischer Widerstand größer als der einer jeden Elektrode ist und daß die Elektroden unter dem höchstmöglichen Druck zusammengepreßt werden, dessen Grenze durch die Druckfestigkeit der weniger druckfesten Elektrode gegeben ist.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung ist auf der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht, welche schematisch eine Gleichrichteranordnung darstellt.

Die Gleichrichterzellen bestehen je aus einem Paar Elektroden, welche mechanisch zwischen Körpern von hoher elektrischer Leitfähigkeit, z. B. 'Kupferplatten ί und i_a, eingespannt sind. Die elektronegative Elektrode 2 besteht beispielsweise aus Kupfersulfid (CuS), während die Elektrode 3 aus einem hochelektropositiven Material besteht, beispielsweise aus Aluminium. Die Zellen jedes Zellenaggregats werden durch einen isolierten Bolzen N und eine Mutter P miteinander verbunden, wobei das Isolierrohr D dazu dient, den Bolzen gegen die Elektroden der Zellen zu isolieren, ohne ihn jedoch auch gleichzeitig gegen die Endplatten des Zellenaggregats zu isolieren.

♦5 Für Gleichrichtungszwecke werden die auf die angegebene Weise gebildeten Zellen zu Zellenaggregaten vereinigt. Zur Vollweggleichrichtung werden die einzelnen Aggregate in bekannter Weise aus zwei Zellengruppen gebildet, welche spiegelverkehrt zueinander angeordnet sind, wobei jede Gruppe eine gleiche Anzahl Zellen enthält. Bei dieser Ausbildung der Gleichrichtevorrichtung werden die Wechselstromanschlüsse zweckmäßig an einer Zwischenstelle jeder Zellengruppe her- - gestellt, z. B. in der Mitte, wie bei I und I₀ angedeutet. Die Endplatten der Zellengruppen dienen als der eine Anschluß für den Nutzstromkreis. Die Platte 1' zwischen den beiden Gruppen jedes Zellenaggregates befindet sich nach der Darstellung der Zeichnung über Kupferplatten I₀ in Berührung mit den elektronegativen Elementen 2 und kann als der andere Anschluß an die Leitung des Nutzstromkreises angeschlossen wenden, wie auf der Zeichnung bei 0_b angedeutet ist. Die -j—Leitung O₁₁ des Nutzströmkreises ist an den Bolzen und damit an die Endplatte eines Gleichrichteraggregats angeschlossen.

Um Ströme anwenden zu können, deren Potential höher ist, als ein einziges Zellen-• aggregat aufzunehmen vermöchte, wird eine Mehrzahl von Aggregaten benutzt, die so miteinander verbunden werden, daß ihre Stromableitungen in Reihe liegen, während die Zuleitungen mit geeigneten unabhängigen Wechselstromquellen verbunden sind. Dies wird vorzugsweise durch die Anwendung eines Transformators ermöglicht, welcher eine besondere Sekundärwicklung für jedes Gleichrichteraggregat besitzt. ■ In Einklang hiermit ist auf der Zeichnung ein Transformator 10 dargestellt, dessen Sekundärwicklung in drei Teile T₁, T₂, T₃ zerlegt ist, von denen jeder mit den Zuleitungen I und I₀ von drei in Reihe geschalteten Gleichrichteraggregaten verbunden ist.

Es hat sich gezeigt, daß, wenn die Gleichrichteraggregate unter erheblicher Stromspannung arbeiten, z. B. wenn die Gegenspannung des Nutzstromkreises diejenige der Gleichrichteranordnung übertrifft, dann eine merkbare vorübergehende Verschlechterung der Gleichrichteraggregate eintritt. Um dies zu vermeiden, ist ein nur in einer Richtung leitender Ausschalter vorgesehen, welcher in Reihe mit dem Nutzstrom geschaltet ist. Dieser Ausschalter besteht vorzugsweise aus einer Gleichrichterzelle gemäß der Erfindung. Ein solcher Ausschalter hat auch die Wirkung, die Entladung eines im Nutzstromkreis Hegenden Stromverbrauchers, z. B. einer Sammlerbatterie, zu verhindern, falls der Wechselstrom durch irgendeinen Zufall unterbrochen werden sollte. Ein solcher Ausschalter ist auf der Zeichnung in Reihenschaltung mit den drei Gleichrichteraggregaten dargestellt. Der auf der Zeichnung dargestellte Ausschalter besteht aus Kontaktplatten 1, zwischen welchen sich eine Platte 2 aus Kupfersulfit und eine Aluminiumplatte 3 der obenerwähnten Art befindet. Die den Ausschalter bildenden Teile werden durch einen Bolzen N_a unter Druck gehalten, der durch ein isolierendes Rohr D₀ und eine Unterlegescheibe D_b von den übrigen Teilen des Ausschalters isoliert ist, mit Ausnahme der leitenden Unterlegescheibe 4.

Wenn Wechselstrom an die Zuleitungen I und I₀ gelegt wird, dann fließt Strom im ^lao Nutzstromkreise nur dann, wenn die Aluminiurnamalgamelektrode Kathode ist, Es fließt

dann Gleichstrom durch die Gleichrichtevorrichtung in den Nutzstromkreis zu den Anschlüssen O_a und 0_b.

Die sekundäre Spannung, die durch den Transformator io erzeugt wird, wird auf die verschiedenen Wechselstromzüleitungen im wesentlichen gleichförmig verteilt. Demgemäß haben die Anschlüsse auf der Nutzstromseite ein Potential, welches im wesentliehen der Summe der Teilspannungen des Wechselstromes entspricht.

Die Zelle gemäß der Erfindung kann, weil sie nur in einer Richtung stromdurchlässig ist, bei Blitzschutzvorrichtungen und bei gewissen Arten von Relais als Ausschalter benutzt werden. Die Zelle kann ferner auch als Kondensator Verwendung finden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Trockengleichrichterzelle mit Elektroden aus zwei in der elektrochemischen Reihe nicht benachbarten Stoffen, die Sperrschichten bilden, dadurch · gekennzeichnet, daß zwischen die Elektroden eine Schicht eingefügt ist/ deren spez. symmetrischer Widerstand größer ist als der spez. Widerstand einer jeden Elektrode, und daß die Elektroden unter einem solchen Druck gegeneinander gepreßt werden, der hinreichend ist, um die an den Berührungsflächen beim Stromdurchgang auftretenden elektrodynamischen Wirkungen zu überwinden.
2. 2. Gleichrichterzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre elektropositive Elektrode aus Aluminium oder einem Oxyd oder Amalgam desselben besteht oder einen dieser Stoffe enthält und ihre elektronegative Elektrode aus Kupfersulfid (CuS) besteht oder es enthält.
3. 3. Verfahren zur Erzeugung der den Strom schlecht leitenden Schicht zwischen den Elektroden der Gleichrichterzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden mit einer zwischen ihnen befindlichen dünnen Wasserhaut aneinandergelegt und der Einwirkung eines die Wasserhaut elektrolytisch zersetzenden Wechselstromes ausgesetzt werden, was die Bildung einer Oxydhaut auf den Elektrodenoberflächen zur Folge hat.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen