DE228990C

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Publication number: DE228990C
Application number: DENDAT228990D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

Vr 228990 KLASSE 21 c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Februar 1910 ab.

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Sicherung gegen Überspannungen unter Verwendung elektrolytischer Zellen, bei welcher eine Anzahl solcher Zellen an einer Ubertragungsstrecke oder einem ähnlichen Leiter hintereinander geschaltet sind, um sie von ungewöhnlich hohem Potential zu befreien, wie es eine Folge von Blitzschlägen, Stromstößen u. dgl. ist. Eine derartige Schutzvorrichtung ist beispielsweise mit Aluminiumelektroden versehen, welche in einen entsprechenden Elektrolyten eintauchen. Jede elektrolytische Zelle verhindert unter normalen Umständen irgendeinen Stromfluß so lange, als die Spannungsdifferenz zwischen ihren Elektroden ungefähr 240 bis 300 Volt ist, weil sich die Elektroden mit einer Schicht λ^οη sehr hohem Widerstand bedecken; sobald aber die Potentialdifferenz den kritischen Wert von etwa 500 Volt übersteigt, wird die Schicht zerstört, und der Strom kann frei durchfließen. Diese Eigenschaft von elektrolytischen Zellen mit Aluminiumelektroden macht sie bekanntlich zum Schütze von Leitungen gegen übermäßige Spannung geeignet, jedoch müssen mehrere Zellen hintereinander geschaltet werden, damit sie für die üblichen Spannungen verwendet werden können. Für eine Leitung mit 2300 Volt Spannung müßten zehn Zellen hintereinander geschaltet und zwischen Leitung und Erde angeordnet werden. Ob-,wohl nun jede Zelle ein Zehntel der Gesamtspannung aufzunehmen hätte, zeigt es sich doch in der Praxis, daß die einzelnen Zellen verschiedenen Widerstand besitzen. Dieser Unterschied ist wohl eine Folge der verschiedenen Schichtstärken, und die Potentialdifferenz be-40

trägt bei einigen Zellen mehr, bei anderen weniger als 230 Volt. Die Temperatur der Zellen hängt ab von der von ihnen aufgenommenen Energie; da alle hintereinander geschalteten Zellen denselben Strom erhalten, werden also einige von ihnen durch die Erhöhung ihrer Spannung wärmer, und ihr Elektrolyt verdampft schneller als der der andern. Dabei kann die Spannungsverteilung so unregelmäßig werden, daß einige Zellen ihren Elektrolyten bei normalem Potential durch Überkochen verlieren, so daß entweder der Stromkreis der Einrichtung geöffnet oder diese zerstört wird.

Der Erfindungsgegenstand bezweckt nun, die Unzulänglichkeiten zu vermeiden, die eine Folge der ungleichen Spannungsverteilung sind, und die Spannung zwischen den einzelnen Zellen in einfacher Weise auszugleichen. Hierzu wird aus den Elektrolyten der aufeinander folgenden Zellen ein Nebenschluß zu den miteinander ver- ■ bundenen Elektroden dieser Zellen gebildet, indem beispielsweise die benachbarten Zellen mittels Röhren oder Siphons aneinander gereiht werden, welche in die Zellen münden und mit dem Elektrolyten gefüllt werden,, so daß die Elektrolyte der benachbarten Zellen sowohl durch die Elektroden als auch durch die Elektrolyte in den Röhren in elektrischer Verbindung stehen. Der Widerstand der parallel geschalteten Flüssigkeitssäule kann durch geeignete Wahl ihres Querschnittes beliebig hoch gemacht werden. Die Röhren sind zweckmäßig U-förmig gestaltet, tauchen mit ihren Enden in die Elektrolyte der benachbarten Zellen ein und bilden mit Elektrolyt gefüllte Siphons. Die Röhren sind ferner mit Kammern oder Er-

Weiterungen versehen, in welchen sich Gasblasen ansammeln, die sonst die elektrische Verbindung zwischen den Elektrolyten der benachbarten Zellen zerstören würden.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und es zeigt: Fig. ι eine Anzahl elektrolytischer Zellen, die zwischen Leiter und Erde hintereinander geschaltet sind,

ίο Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch zwei benachbarte Zellen.

Die Zellen A bis F sind zwischen dem Leiter und der Erde miteinander verbunden. Jede Zelle besteht aus einem Behälter ι aus irgendeinem zweckmäßigen Material, das von dem Elektrolyten nicht angegriffen wird. Der Elektrolyt trägt auf seiner Oberfläche eine Lage einer Schutzflüssigkeit, die leichter ist als er selbst. Die Zelle A besitzt Aluminiumelektroden 2 und 3, die in den Elektrolyten des Behälters 1 eintauchen; die Zelle B besitzt ähnliche Elektroden 4 und 5. Die Zellen sind, hintereinander geschaltet durch elektrische Verbindung zwischen der Elektrode 3 der Zelle A und der Elektrode 4 der Zelle B, während die Elektrode 5 mit einer der Elektroden der Zelle C elektrisch verbunden ist usw.

Wenn die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 2 und 3 größer oder kleiner ist als der Unterschied zwischen den Elektroden 4 und 5, erwärmt sich die Zelle A mehr oder weniger als die Zelle B. Um die Spannungsverteilung zwischen den einzelnen Zellen gleichmäßig zu gestalten, wird der Elektrolyt in Zelle A mit dem in Zelle B im Nebenschluß zu den Elektroden 3 und 4 elektrisch verbunden, so daß der von 2 nach 5 fließende Strom sowohl über die Elektroden 3 und 4 als auch über den Nebenschlußweg zu diesen gehen kann.

Die elektrische Verbindung zwischen den Elektrolyten kann in verschiedener Weise durchgeführt werden; es ist jedoch zweckmäßig, diese Verbindung durch ein Rohr zu bewirken, das in die Elektrolyte benachbarter Zellen eintaucht und mit dem Elektrolyten gefüllt ist. Zu diesem Zwecke wird das Glasrohr 6 ο. dgl. U-förmig gebogen und mit den Enden in die Elektrolyten benachbarter Zellen eingetaucht. Zur Vermeidung der Ansammlung von Gasblasen im Rohr 6, welche die elektrische Verbindung zwischen den Elektrolyten zerstören würden, wird das Rohr an seinem oberen Ende mit einer Erweiterung 7. versehen, die als Gaskammer wirkt und unter allen Umständen eine bestimmte Elektrolytmenge im Rohre 6 sichert, um die Zellen A und B in elektrischer Verbindung zu erhalten.

Wenn die normale Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 2 und 5 etwa 500 Volt beträgt und die Differenz zwischen den Elektroden 2 und 3 nur 200 Volt ist, während sie zwischen 4 und 5 mit 300 Volt abgelesen wird, so fließt ein entsprechend verstärkter Strom durch das Glasrohr 6, wodurch der Spannungsunterschied zwischen den Zellen ausgeglichen und auf den Normalzustand zurückgeführt wird. Wenn der Elektrolyt in einer Zelle schneller verdampft als in den anderen Zellen, wird ein Teil des Elektrolyten der benachbarten Zellen in die geschwächte Zelle übergeführt und hierdurch die Höhe des Elektrolyten in allen Zellen gleich erhalten. Die Zelle, die den größeren Widerstand besitzt, erwärmt sich mehr als eine benachbarte von niedrigerem Widerstand; da die Flüssigkeit leichter wird, übt sie einen geringeren hydrostatischen Druck aus, so daß die mehr erwärmte Zelle durch das Rohr 6 Flüssigkeit aufnimmt und derart eine gleichmäßige Spannungsverteilung über die einzelnen Zellen veranlaßt.

Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf Aluminiumelektroden beschränkt, sondern es können auch andere Elektroden verwendet werden, welche eine Widerstandsschicht auf ihrer Oberfläche haben.

Claims

Pate nt-Ansprüche:

1. Sicherung gegen Überspannungen unter Verwendung elektrolytischer Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Hintereinanderschaltung mehrerer Zellen aus.den Elektrolyten benachbarter Zellen ein Nebenschluß zu den miteinander verbundenen Elektroden dieser Zellen gebildet ist, um eine gleichmäßigere Verteilung der Spannung auf die einzelnen Zellen zu erreichen.

2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschlußverbindung durch ein in die Elektrolyte tauchendes Ausgleichsrohr gebildet ist, welches die Elektrolyte benachbarter Zellen auf gleicher Höhe erhält.

3. Sicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsrohr mit einer Erweiterung versehen ist, die als Gaskammer wirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.