DE1060050B

DE1060050B - Vielfachelektrolytgleichrichter

Info

Publication number: DE1060050B
Application number: DEI11292A
Authority: DE
Inventors: Arthur Jess Critchlow
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1955-02-15
Filing date: 1956-02-14
Publication date: 1959-06-25

Description

Vielfachelektrolytgleichrichter Bei Rechenmaschinen wird sehr häufig von Verteilungsnetzwerken bzw. von einer Matrix Gebrauch gemacht. Eine Matrix ist eine Vorrichtung mit regelmäßiger Anordnung elektrischer Bauelemente, wie Widerstände oder Dioden oder Magnetringkerne oder logische Schaltkreise od. dgl., in Spalten und Zeilen, in der Gruppen, insbesondere zwei Gruppen, paralleler, den Bauelementen, Spalten und Zeilen zugeordneter Leitungen sich kreuzen. Nach einer besonderen, bekannten Ausführungsform, z. B. im Falle der sogenannten Umsetzermatrix, besteht die Matrix aus einem logischen elektrischen Netzwerk mit einer Vielzahl parallel verlaufender Zellenleitungen und einer Vielzahl paralleler Spaltenleitungen derart, daß sich, wie bei einem Kreuzschienenverteiler, Zeilenleitungen mit Spaltenleitungen unter einem bestimmten Winkel, im allgemeinen rechtwinklig, kreuzen, und daß an bestimmten Kreuzungspunkten der Leitungen die Zeilenleitung mit der Spaltenleitung über je einen Widerstand oder eine Diode oder einen Magnetringkern oder einen logischen Schaltkreis koppelbar ist.
Für elektronische Rechenmaschinen ist es fernerhin bekannt, im Speicher eine quadratische Matrix zu je n Zeilen und Spalten, die mit Ferritkernen besetzt sind, zu verwenden. Durch jeden Magnetkern läuft horizontal und senkrecht ein Leiter (Schreibdrähte), und zum anderen zieht sich durch alle Kerne ein »Prüfdraht« oder «Lesedraht« als Sekundärwicklung hindurch.
Bekannt ist auch eine aus rückwirkungsfreien Diodenschaltungen aufgebaute Matrix. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, als Vielfachdiodenaggregat einen Vielfachelektrolytgleichrichter zu schaffen, der besonders für Diodenmatrizen geeignet ist. Hierzu sei vorweg erwähnt, daß es für elektrolytische Gleichrichter an sich bekannt ist, Ammoniumphosphatlösung oder Ammoniumbikarbonatlösungen oder eine Mischung von beiden oder diese Mischung mit einem geringen Zusatz einer Alkalilösung als Elektrolyt zu benutzen. Es ist außerdem für den elektrolytischen Gleichrichter an sich bekannt, eine Elektrode aus Tantal in Verbindung mit einem sauren Elektrolyten, wie verdünnte Schwefelsäure, zu benutzen und dem sauren Elektrolyten eine geringe :Menge einer metallischen Verunreinigung, vorzugsweise Eisen, insbesondere in Form von Ferrosulfid, zuzusetzen. Schließlich ist auch ein Vielfachelektrolytgleichrichter, bestehend aus einem mit einem Elektrolyten gefüllten säurefesten Isolierstoffbehälter, der durch Zwischenwände in mehrere Kanäle aufgeteilt ist, wobei Elektroden durch Behälter- und Zwischenwände führen, bereits bekannt.
Dieser Vielfachelektrolytgleichrichter läßt sich im Sinne der Aufgabenstellung nun dadurch weiterbilden, daß gemäß der Erfindung in jedem Kanal eine Anode vorgesehen ist, während mehrere Drahtkathoden in parallelen Abständen durch die Zwischenwände hindurchführen und aus der Anschlußseite der Behälter herausragen.
Erfindungsgemäß kann dabei das eine Kanalende mit einem Endstück aus elektrisch leitendem Material abgeschlossen sein, das zugleich als Anode benutzt wird. Vorteilhaft kann auch die Anode den Bodenbelag eines Kanals bilden.
In zweckmäßiger Ausführung des Gleichrichters nach der Erfindung ist die durch mehrere Elektrolyten bzw. durch mehrere Kanäle geführte Kathode an vorbestimmten Stellen gegen den Elektrolyten isoliert.
Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens steht eine Kathode mit den Elektrolyten mehrerer Kanäle in Berührung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Vielfachelektrolytgleichrichters nach der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Vielfachelektrolytgleichrichters; Fig.2 ist eine Ouerschnittsansicht einer anderen Ausführungsform ; Fig.3 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Anordung nach der Erfindung; Fig. 4 zeigt eine Schaltung für die Anordnung nach Fig. 1.
In der Anordnung nach der Erfindung bestehen die elektrolytischen Gleichrichter in bekannter Weise aus einem Wolframdraht als Kathode mit einer Salpeter- Säurelösung als Elektrode und einem säurebeständigen Draht, wie Platin oder rostfreier Stahl, als Anode. Dabei ist die Wolframkathode der negative Pol und die Platin- bzw. Stahlanode der positive Pol. Wird in einer solchen Anordnung eine Spannung an die säurebeständige Anode und die Wolframkathode gelegt, so fließt zwischen der säurebeständigen Anode und der Wolframkathode durch den Elektrolyten Strom. Der Cbergang zwischen dem Elektrolyt und der Wolframkathode weist einen hohen Widerstand in einer Stromrichtung und einen bedeutend geringeren Widerstand in der anderen Richtung auf. Eine ähnliche Ventilwirkung erzielt man auch durch andere Kombinationen von Elektroden und Elektrolyten. So läßt sich z. B. mit einer Tantalelektrode und einem Phosphorsäureelektrolvten eine ähnliche bekannte Wirkung wie bei einer Kombination einer Wolframdrahtkathode mit einem Elektrolyten aus 1Tatriumhydroxyd erreichen.
In Fig. 1 ist eine Matrix mit solchen elektrolytischen Gleichrichtern gezeigt. Sie enthält einen Block 20 aus Vinylchlorid oder anderem plastischem Material, das zugleich nichtleitend und nichtkorrodierend gegenüber dem verwendeten Elektrolyten ist. Der Block 20 weist eine Anzahl paralleler Wände 22 auf, welche die vier Kanäle 15, 16, 17 und 18 bilden. Ein plastisches Endstück 21 schließt die Stirnflächen der Kanäle ab, indem es mit den `Fänden 22 des Isolierblockes 20 flüssigkeitsdicht verbunden ist. Das andere Ende jedes Kanals ist mit einem Endstück23 aus elektrisch leitendem Material versehen, das gegenüber dem in den Kanälen vorhandenen Elektrolyten widerstandsfähig ist und zugleich als Anode dient. Mit jedem der elektrisch leitenden Endstücke 23 ist ein Anschlußdraht 24 verbunden, über den die Endstücke Strom erhalten. Die Berührungsstellen zwischen den Endstücken 23 mit dem Boden des Blockes und mit den beiden Wänden sind abgedichtet, um jeglichen Flüssigkeitsaustritt aus dem Kanal zu verhindern. Durch die Wandung 22 sind zehn Wolframdrähte 25 bis 34 in die Kanäle 15 bis 18 nahe dem Kanalboden in parallelen Abständen voneinander eingeführt. Die Kanäle 15 bis 18 sind mit einer genügenden Menge eines Elektrolyten 35 gefüllt, so daß alle durch die Kanäle laufenden Drähte vollständig bedeckt sind. Jeder Draht ist an der Durchtrittsstelle durch die Wände abgedichtet, um jeglichen Flüssigkeitsübertritt von einem Kanal zum anderen zu verhüten. Der Elektrolyt kann eine Lösung wie Salpetersäure in normaler flüssiger Form oder in pastenförmiger Form sein, ähnlich wie man Säurepasten durch Zusatz anderer bekannter Ingredienzien in aufladefähigen Speicherbatterien verwendet. Der Elektrolyt kann auch einen Katalysator wie Platinschwamm enthalten, um die Zersetzung des Elekrolyten durch Elektrolyse zu verlangsamen oder zu verhüten bzw. um den Elektrolyten wieder zu regenerieren.
Bei der Anordnung des Elektrolyten 35 und der Drähte 25 bis 34 tritt bekanntlich an der von jedem Draht 25 bis 34 gebildeten Elektrode und dem Elektrolyten 35 in jedem Kanal 15 bis 18 ein Gleichrichtereffekt auf. Das Endstück 23 bildet die Anode. Über den Anschlußdraht 24 und die Anode 23 fließt der Strom in den Elekrolvten 35. Bestimmte Drähte 25bis 34 können mit einer isolierenden Schicht versehen sein, um den Draht in bestimmten Kanälen gegen den Elektrolyten zu isolieren. Wo aber der Draht die Kathode eines Gleichrichters in einem Kanal bilden soll, bleibt der Draht unbedeckt. Wo andererseits keine Gleichrichterwirkung gewünscht ist, wird der Draht isoliert. Auf diese Weise kann eine große Mannigfaltigkeit in der Herstellung von logistischen Matrixkreisen erzielt werden.
In Fig. 2 ist gezeigt, wie die Drähte 40 bei der Herstellung logistischer Kreise gegen den Elektrolyten 41 isoliert sind. Der Draht 40 ist vor seiner Einführung in die Isolierwände 43 der elektrolytischen Kanäle 44 und 45 mit einem Isoliermaterial, das von dem Elektrolyten nicht angegriffen wird, versehen. Ein Teil des Isoliermaterials 42 ist nur dort entfernt, wo der Draht 40 in den Kanal 45 eintritt, um dort eine Gleichrichterwirkung zwischen dem Elektrolyten 41 und der Elektrode 40 herzustellen. Keine elektrolytische Einwirkung kann also zwischen dem Elektrolyten 41 in dem Kanal 44 und dem Draht 40 auf Grund der dort beibehaltenen Isolation 42 auftreten.
IN- ach Fig. 3 wird ein ähnlich gesteuerter logistischer Kreis dadurch geschaffen, daß man ein nichtleitendes, die Isolierwände 51 des Kanals 52 verbindendes Rohr 50 vorsieht. Ein Draht 54 aus einem Ventilmetall erstreckt sich durch die Kanalwände 51 und durch die Röhre 50 in den Elektrolyten in einem Kanal 53. Eine Ventilwirkung kann nur zwischen der durch den Draht 54 in dem Kanal 53 geschaffenen Elektrode und dem Elektrolyten bestehen, nicht aber im Kanal 52, weil hier eine isolierende Röhre 50 vorhanden ist.
Eine andere Art der Auswahl von Kanälen, in denen eine Ventilwirkung auftreten soll, läßt sich mit gedruckten Schaltungen erzielen, bei denen Leitungen an bestimmten Stellen, wo eine Isolierung erwünscht ist, mit einer isolierenden Hülle bestrichen oder belegt werden, bevor sie in die Elektrolytlösung getaucht werden.
Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist die Anode für die Säurekanäle 52 und 53 durch die Grundplattenanode 56 gebildet, die den ganzen Kanal entlang verläuft. Die elektrischen Anschlüsse für die Anode 56 sind die Drähte 57, die durch die Bodenwandung des Kanals geführt sind.
In Fig. 4 ist eine Schaltung für einen Vielfachelektrolytgleichrichter 60 als Matrix mit der an Hand der Fig. 1 beschriebenen Anordnung gezeigt. Die Matrix 60 weist Kanäle 61, 62, 63 und 64 auf mit einem Elektrolyten, der mit den als Kathoden wirkenden Drähten 65 bis 74, die durch alle Kanäle 61 bis 64 hindurchlaufen, zusammenarbeitet. Ein Stufenschalter 75 verbindet wahlweise einen der Drähte 65 bis 74 mit dem negativen Pol einer Gleichstromquelle 76. Der positive Pol der Stromquelle führt über einen Belastungswiderstand 80 zum Säurekanal 61, über den Widerstand 81 zum Kanal 62, über 82 zu 63 und über den Belastungswiderstand 63 zum Säurekanal 64. Der logistische Kreis wird durch Leiter 65 hergestellt, indem dieser von dem Elektrolyten in den Kanälen 62, 63 und 64 isoliert ist und also eine Elektrode und mithin einen Gleichrichter nur in dem Kanal 61 bildet. Der Leiter 66 ist derart isoliert, daß er einen Gleichrichter lediglich mit dem Kanal 62 bildet. Der Leiter 67 hat eine Gleichrichterverbindung nur mit den Kanälen 61 und 62. Der Leiter 68 hat mit dem Kanal 63, der Leiter 69 mit den Kanälen 61 und 63, der Leiter 70 mit den Kanälen 62 und 63, der Leiter 71 mit den Kanälen 61, 62 und 63, der Leiter 72 mit dem Kanal 64, der Leiter 73 mit den Kanälen 61 und 64 und der Leiter 74 schließlich mit den Kanälen 62 und 64 gleichrichtende Verbindung. Die Widerstände 80, 81, 82 und 83 weisen Werte auf, die beträchtlich größer sind als der Sperrwiderstand über die Gleichrichterverbindungen. Es ist bei dieser Schaltung offensichtlich, daß, wenn der Schalter 75 auf die Leitung 65 gelegt ist, eine Gleichrichterwirkung zwischen dem Kanal 61 und dem Leiter 65 auftritt, die einen großen Spannungsabfall längs des Widerstandes 80 hervorruft, während der Spannungsabfall an den drei übrigen Widerständen 81, 82 und 83 verhältnismäßig klein bleibt. Wenn der Spannungsabfall längs des Widerstandes 80 eine binäre Zahl 1 darstellt, der am Widerstand 81 eine binäre 2, der am Widerstand 82 eine binäre Zahl 4, der an Widerstand 83 eine binäre Zahl 8 und die Leitungen 65 bis 74 den dezimalen Zahlen 1 bis 9 und 0 entsprechen, arbeitet diese Schaltung als Dezimal-Binärwandler. Die Gleichrichterverbindungen sind dabei als Schalter für die Stromversorgung eines oder mehrerer der Kanäle 61 bis 64 rückwirkungsfrei wirksam.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vielfachelektrolytgleichrichter, bestehend aus einem mit einem Elektrolyten gefüllten säurefesten Isolierstoffbehälter, der durch Zwischenwände in mehrere Kanäle aufgeteilt ist, wobei Elektroden durch Behälter- und Zwischenwände führen, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Kanal (15 bis 18) eine Anode (23, 56) vorgesehen ist, während mehrere Drahtkathoden (25 bis 34, 40, 54) in parallelen Abständen durch die Zwischenwände (22, 43, 51) hindurchführen und aus der Anschlußseite des Behälters (20) herausragen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kathode (25 bis 34) mit den Elektrolyten (35) mehrerer Kanäle (15 bis 18) in Berührung steht.
3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Kanalende mit einem Endstück (23) aus elektrisch leitendem Material abgeschlossen ist, das zugleich als Anode benutzt wird.
4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (56) den Bodenbelag eines Kanals bildet.
5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch mehrere Elektrolyte bzw. durch mehrere Kanäle geführte Kathode (25 bis 34, 40, 54) an vorbestimmten Stellen (42, 50) gegen den Elektrolyten (35, 41, 55) isoliert ist.
6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (25 bis 34, 40, 54) aus Platin oder aus rostfreiem Stahl oder Wolfram besteht.
7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (23) aus Tantal besteht. B.
Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolyt (35, 41, 55) Salpetersäure oder Phosphorsäure oder Natriumhydroxyd in flüssiger Form bzw. pastenförmig verwendet ist.
9. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt (35, 41, 55) einen Katalysator, insbesondere Platinschwamm, enthält.
10. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (20) aus Vinylchlorid besteht.
11. Die Verwendung der Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 10 als Schaltungsmatrix, insbesondere in logistischen Schaltungen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 154 868, 443 026, 476 610, 533 485; britische Patentschrift Nr. 269 544; Berichte der Deutschen Keramischen Gesellschaft, 1954, Heft 9, S. 311 bis 314; Electronics, November 1954, S. 154 bis 158.