Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_1788
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_202881.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=202881&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB202881A
[]
Усовершенствования в области электрических выключателей или связанные с ними.
Мы, компания THE HOOVER SUCTION SWEEPER (Сообщение от компании THE HOOVER SUCTION Sweeper,
зарегистрированной в соответствии с законодательством Соединенных Штатов Америки, расположенной в
Норт-Кантоне, штат Огайо, США). Компания COMPANY LIMITED, зарегистрированная в соответствии с
законодательством Великобритании по адресу: Риджент-стрит, 288, Лондон, W. 1, настоящим заявляет о
характере данного изобретения и способе его осуществления, которые будут подробно описаны и
определены в следующем заявлении: Данное изобретение относится к электрическим выключателям
кнопочного типа, в которых кнопка имеет самоцентрирующийся элемент, предназначенный для приведения в
действие механизма мгновенного действия, управляющего подвижным контактом. До настоящего времени
подвижный контакт устанавливался непосредственно на кулачок, предназначенный для качания вокруг своей
оси самоцентрирующимся элементом; при этом пружина обеспечивала быстрое перемещение кулачка в одно
из его предельных положений после того, как он был покачнут на определенное расстояние в этом
направлении. Согласно настоящему изобретению, подвижный контакт установлен на независимом
шарнирном элементе и соединен с кулачком посредством пружины таким образом, что, когда кулачок
поворачивается самоцентрирующимся элементом за определенную точку, пружина перемещает кулачок на
оставшееся расстояние и одновременно поворачивает подвижный контакт из одного из двух его предельных
положений в другое.
Таким образом, подвижный контакт остается неподвижным до тех пор, пока кулачок не будет перемещен за
пределы своей мертвой точки, после чего подвижный контакт быстро перемещается из одного предельного
положения в другое, так что переключатель одновременно размыкается и замыкается. Предпочтительно,
механизм мгновенного срабатывания и его приводной механизм установлены на изолирующем основании
выключателя таким образом, чтобы их можно было отсоединить от него как единое целое, а в удобной
конструкции механизм мгновенного срабатывания поддерживается в раме, имеющей два вала, вокруг которых
соответственно шарнирно закреплены кулачок и подвижный контактный элемент, а направляющий элемент,
шарнирно установленный на кулачке и имеющий скользящее соединение со свободным концом подвижного
контакта, несет пружину сжатия, через которую движение кулачка передается на подвижный контакт. На
прилагаемых чертежах в качестве примера показаны две конструктивные формы переключателя в
соответствии с данным изобретением, причем на рисунке 1 представлен горизонтальный разрез по линии x-x
на рисунке 2.
Рисунок 2 представляет собой вертикальный разрез по линии y-y на рисунке 1. Рисунок 3 представляет собой
вертикальный разрез по линии z-z рисунка 1. На рисунке 4 представлен вертикальный разрез, полученный с
помощью модифицированной формы кнопочного механизма. Рисунок 5 представляет собой вертикальный
разрез по линии w-w на рисунке 4. Рисунок 6 представляет собой разрез по линии v-v рисунка 1, а рисунок 7 —
деталь, показывающая элемент, соединяющий кулачок и подвижный контакт. Предпочтительная конструкция,
изображенная на рисунках 1-3 и частично на рисунках 6 и 7, включает в себя основание 10, имеющее в
основном цилиндрическую форму и центральное отверстие 13, предназначенное для приема и защиты
механизма мгновенного срабатывания, при этом основание снабжено двумя выступающими частями 14, на
которых поддерживается весь механизм переключателя. Механизм мгновенного действия установлен в
центральном отверстии 13 с помощью U-образной опорной рамы 15, имеющей выступающие наружу
концевые части 16, опирающиеся на выступающие элементы 14 основания. В торцах 16 просверлены
отверстия для винтов 17, нижние концы которых проходят через анкерные пластины 19 и входят в зацепление
с гайками 18, благодаря чему рама 15 фиксируется на месте. Металлическая крышка 11 выключателя с
изоляционной облицовкой 12 удерживается на месте винтами 21, которые входят в зацепление с анкерными
пластинами 19.
Боковые части рамы 15 изогнуты наружу, как показано на рисунке 22, и снабжены выступами 23, которые
служат упорами для подвижного контакта. В боковых частях рамы установлен короткий вал 24, на котором
шарнирно закреплена пара кулачков 25, соединенных между собой поперечной перекладиной 26. Каждый
кулачок имеет наклонную поверхность 27, соединяющуюся в одной точке с нижними концами кулачков,
которые заканчиваются выступами 29. Каждый кулачок снабжен изогнутым пазом 30, через который проходит
второй вал или штифт 31, установленный в раме и служащий шарниром для подвижного U-образного контакта
32. Боковые рычаги подвижного контакта откидываются за пределы кулачков 25 и ограничиваются в своем
движении с помощью упоров 23. Основание U-образного подвижного контакта удлинено и снабжено
выступами 34, которые входят в зацепление с полосой изоляции 35, на которой расположены сами
контактные элементы 36. Таким образом, механизм выключателя изолируется, а оператор защищен. В
нижней части кулачков шарнирно закреплены цапфы 39 на направляющем элементе 41 (рис. 7), нижний конец
которого проходит через отверстие в основании подвижного контактного элемента 32, причем этот
направляющий элемент служит соединением между кулачком и подвижным контактным элементом.
Между основанием 32 подвижного контактного элемента и головкой направляющего элемента расположена
компрессионная пружина 42. Как видно из чертежей, когда кулачки вращаются на валу 24 так, что их точка
пересекает вертикальную плоскость, проходящую через вал 24, пружина 42 сжимается, так что подвижный
контакт замыкает или размыкает цепь с мгновенным срабатыванием, как только верхний конец
направляющего элемента 41 пересекает линию, проведенную через шарнир 24 и отверстие в основании
подвижного контактного элемента. Приводной механизм кулачков включает кольцо 43, имеющее загнутый
вверх фланец и выступающие вбок выступы 46. Это кольцо служит опорой для трубчатого направляющего
элемента 45, также снабженного выступами, при этом направляющая трубка и кольцо крепятся к основанию
винтами 17, которые удерживают раму 15 в нужном положении. Внутри трубчатого направляющего элемента
45 установлен цилиндрический плунжер 49, верхний конец которого закрыт и снабжен выступающими
выступами 48, которые входят в пазы 47, вырезанные в стенках направляющего элемента.
Внутри плунжера установлена пружина сжатия 50, нижний конец которой опирается на кольцо 43, а один
конец пружины изогнут таким образом, чтобы располагаться соосно с плунжером до точки, приблизительно
находящейся на одном уровне с кольцом, где пружина снова изогнута под прямым углом к оси плунжера,
образуя крестовину 54, предназначенную для зацепления с кулачками. Благодаря упругости пружины
продольная часть 52 стремится всегда оставаться соосной с плунжером и автоматически возвращается в это
положение каждый раз при срабатывании плунжера. На рисунке 6 под номером 55 показаны неподвижные
контакты, с которыми взаимодействуют подвижные контакты 36; эти контакты удерживаются на месте гайками
57, входящими в зацепление с винтами, образующими клеммы для проводов цепи. В модификации,
показанной на рисунках 4 и 5, трубчатый направляющий элемент 58 для плунжера снабжен на своем верхнем
конце уменьшенной частью 59, при этом нижний конец плунжера расширен, как показано на рисунке 61, чтобы
ограничить его перемещение вверх. Поршень 60, надлежащим образом установленный в верхней части,
представляет собой самоцентрирующуюся прижимную планку 73, включающую плоскую полосу с
закругленным нижним концом и продолговатым отверстием 75, снабженным скошенным краем.
Толкатель достаточно широк, чтобы перекрыть расстояние между двумя кулачками 25, и имеет такую длину,
что при нажатии на плунжер нижний закругленный конец входит в зацепление с одной или другой из
наклонных поверхностей кулачка до тех пор, пока не достигнет выступа, при этом дальнейшее нажатие на
плунжер приводит к раскачиванию кулачка. Во время этого движения элемент 73 наклоняется к оси плунжера,
и для возвращения его в нормальное центральное положение предусмотрены две плоские листовые пружины
77, которые обычно прижимаются к нижнему скошенному краю отверстия 75. «В представленной на
иллюстрации модифицированной конструкции рама, в которую крепится механизм защелкивания, состоит из
двух отдельных элементов 78, каждый из которых снабжен выступающими по бокам выступами 79 для
крепления винтов 67.» В предпочтительной конструкции, показанной на рисунках 1-3, при нажатии на плунжер
нижний конец пружинной проволоки соприкасается с одной из сторон кулачка, а дальнейшее нажатие на
плунжер приводит к тому, что крестовина 54 входит в зацепление с плечом кулачка и, таким образом, качает
кулачок вокруг его оси вращения_24.
Это движение кулачка приводит к перемещению головки направляющего элемента 41 по траектории,
пересекающей вертикальную плоскость вдоль оси вала, и как только головка направляющего элемента
пересекает линию, соединяющую отверстие в основании подвижного контактного элемента с осью вала 24,
пружина сжатия с резким щелчком перемещает подвижный контактный элемент 32 на другую сторону
переключателя, где он останавливается выступами 23. Сжатие пружины 42 не только удерживает подвижный
контакт в положении, в которое он был перемещен, но и удерживает кулачки в их крайних положениях, так что
при повторном нажатии плунжера поперечный элемент или крестовина 54 соприкоснется с другой стороной
кулачка, после чего действие повторяется, но в противоположном направлении по сравнению с описанным
выше. На протяжении всего своего перемещения поперечная головка 54 защищена от чрезмерного
продольного смещения вала изогнутыми участками 22 уже упомянутой опорной рамы.
После снятия давления поршень под действием пружины 50 возвращается в свое нормальное поднятое
положение, при этом вертикальная часть пружинной проволоки, несущая поперечную головку, автоматически
занимает положение, соосное с поршнем, благодаря упругости материала, из которого она изготовлена.
Модифицированная конструкция, показанная на рисунках 4 и 5, работает описанным ранее способом: плоские
листовые пружины 77 входят в зацепление со скошенным нижним краем отверстия в нажимном элементе,
заставляя его занимать центральное положение, соосное с плунжером. Следует отметить, что
конструктивные детали могут значительно варьироваться без отступления от данного изобретения. Подробно
описав и определив природу нашего изобретения, о котором нам сообщили наши зарубежные
корреспонденты, а также способ его осуществления, мы заявляем, что
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_202882.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=202882&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB202882A
[]
Электролитический аппарат. Я, владелец объекта, расположенного по адресу: Лонсдейл Роуд, 2, Торонто,
Онтарио, Канада, настоящим заявляю о характере данного изобретения и о том, каким образом оно должно
быть выполнено, что должно быть подробно описано и установлено в следующем заявлении: Данное
изобретение относится к электролитическим аппаратам, и в частности к аппаратам, пригодным для
производства кислорода и водорода путем электролиза воды. До настоящего времени аппараты для
производства кислорода и водорода путем электролиза воды были двух основных типов: во-первых, так
называемый баковый тип или отдельный элемент, который представляет собой единый блок, электрически
соединенный с другими элементами батареи, но не собранный с ними в единую конструкцию; и во-вторых,
генератор фильтр-прессового типа, в котором ряд отдельных элементов, электрически соединенных
последовательно, и вся батарея объединены в единую конструкцию, во многом по аналогии с хорошо
известным фильтр-прессом, от которого этот тип генератора и получил свое название.
В так называемых электролитических элементах или генераторах поршневого типа обычно не предусмотрено
специальное устройство для циркуляции электролита, который может представлять собой раствор кислоты
или щелочи, за исключением тех, которые могут возникать внутри самого элемента вследствие термических и
других эффектов электролиза. Между ячейками отсутствуют каналы для циркуляции электролита, и,
следовательно, нет путей отвода электрического тока. Следовательно, почти весь ток используется для
получения газов, водорода и кислорода, из воды; и эффективность по току, в отличие от энергетической
эффективности, относительно очень высока. Над уровнем электролита находятся два отдельных газовых
пространства или камеры, в которых водород, выделяющийся на катоде, и кислород, выделяющийся на
аноде, собираются по разные стороны проницаемой диафрагмы между электродами и отводятся отдельно
для использования или хранения. В генераторах фильтр-прессового типа предусмотрено специальное
устройство для циркуляции электролита.
Обычно над отдельными ячейками нет газовых пространств, но водород и кислород переносятся вместе с
католитом и анолитом соответственно по отдельным отводным каналам, являющимся частью
циркуляционной системы; и газы не отделяются от сопутствующего электролита до тех пор, пока не достигнут
сборных и разделительных резервуаров или камер, которых обычно две на каждую батарею: одна для
анолита и кислорода, а другая для католита и водорода. После отделения газов от электролита анолит и
католит могут быть по отдельности возвращены в нижние части анодной и катодной камер, составляющих
элементы батареи, или же анолит и католит могут смешаться перед возвращением в элементы. Генератор
фильтр-прессового типа, хотя и гораздо экономичнее с точки зрения занимаемого пространства, чем
генератор литникового типа, и обычно дешевле в изготовлении при заданной выходной мощности, имеет ряд
практических недостатков, среди которых можно упомянуть потери тока в системе циркуляции электролита, а
также несколько более низкую чистоту образующихся газов, водорода и кислорода, отчасти из-за сложности
предотвращения вторичного электролитического воздействия с последующим выделением водорода и
кислорода в различных точках системы, помимо собственно анодного и катодного отсеков.
Ещё одно возражение, которое иногда имеет практическое значение, заключается в том, что в генераторах
этого типа до настоящего времени... предложенные пути электролитной циркуляции Устройство, являющееся
предметом настоящего изобретения, в некоторых существенных аспектах отличается от обоих ранее
сконструированных типов элементов или генераторов и позволяет сочетать в себе преимущества обоих
типов, избегая при этом недостатков, характерных для каждого из них, а также получая дополнительные
преимущества, которые будут показаны далее. В целом, устройство, описанное в настоящем изобретении,
внешне больше напоминает генератор фильтр-прессового типа, чем генератор емкостного типа. Однако в
данном устройстве пути циркуляции электролита короче, чем в фильтр-прессовом типе, циркуляция
электролита осуществляется внутри нескольких блоков или групп ячеек, при этом количество ячеек в каждой
группе меньше общего количества ячеек, составляющих батарею; кроме того, обычно циркуляция
электролита между такими блоками или группами отсутствует.
Кроме того, в отсеках полуэлементов над уровнем электролита предусмотрены отдельные газовые
пространства для водорода и кислорода. В каждой ячейке газ отделяется от электролита на поверхности
этого электролита, в то время как электролит... Ионизация или элюция с этим веществом происходит по
отдельному пути или путям к сборным и разделительным камерам, предусмотренным для каждого блока или
группы, при этом анолит и католит отводятся отдельно от ячеек группы и остаются разделенными на
протяжении всего процесса, или, в любом случае, до тех пор, пока в соответствующих разделительных и
сборных резервуарах или камерах не будет осуществлено практически полное отделение газа от
электролита. Газ, отделяющийся от электролита в указанных камерах, может быть объединен с газом,
отводимым из газовых пространств или камер, расположенных над электролитом в соответствующих анодном
и катодном отсеках, и может быть отведен для хранения или немедленного использования; в то время как
остаточный электролит возвращается в ячейки, при этом наиболее желательно сохранять разделение
анолита и католита с помощью отдельных возвратных каналов для каждого из них.
Таким образом, в моем новом типе генератора нет необходимости в непрерывном пути электропроводящего
электролита от одного конца всей батареи элементов до другого, поскольку общее количество элементов,
которое в данном случае может составлять несколько сотен, подразделяется на множество блоков, например,
6, 8, 10 или 12 элементов в блоке, или любое другое удобное количество, что ограничивает падение
напряжения на каждом блоке до небольшого значения и в значительной степени исключает проблемы с
изоляцией и потерями тока в параллельном соединении. Такая конструкция позволяет надлежащим образом
изолировать каждый компонент батареи, одновременно избегая высоких затрат и большей занимаемой
площади, необходимых для отдельных элементов или ячеек в корпусе. Это позволяет устанавливать батареи,
работающие при напряжении до 750 вольт и выше, без слишком больших потерь тока в параллельном
соединении и без большинства проблем с изоляцией, обычно встречающихся в генераторах фильтрующего
типа. Это также позволяет циркулировать электролит исключительно внутри самого устройства для отвода
выделяющихся газов, в отличие от ранее использовавшихся наружных циркуляционных каналов и отводных
патрубков.
Кроме того, такая конструкция хорошо подходит для точной регулировки рабочей температуры электролита в
тех случаях, когда такая регулировка считается желательной. Более полное понимание изобретения может
быть получено из рассмотрения типичного варианта его осуществления, показанного на прилагаемых
чертежах и подробно описанного ниже в прилагаемых пунктах формулы изобретения. На этих чертежах фиг. 1
представляет собой перспективный вид в проекции, показывающий типичную установку аппарата в рамках
изобретения для получения водорода и кислорода из воды; фиг. 2 представляет собой вертикальный разрез
одного из блоков или групп ячеек по линии 2 2 на фиг. 4, причем часть рисунка справа представляет собой
разрез по линии установка электродов. Рис. 3 представляет собой горизонтальный разрез по линии 3 3 на рис.
2; а рис. 4 представляет собой вертикальный разрез по линии 4-4 на рис. 2. Рассмотрим подробнее рисунки 2,
3 и 4. На них изображенная единица или группа клеток включает в себя в данном случае десять клеток, хотя
при желании количество клеток может быть больше или меньше десяти.
Составные ячейки блока образованы промежуточными разделительными стенками 10 и торцевыми стенками
10a, которые в данном случае также представляют собой пластины, поддерживающие электроды; а ячейка,
расположенная между любыми двумя последовательными стенками 10, разделена на анодную камеру 11 и
катодную камеру 12 проницаемой диафрагмой 13 из асбестовой ткани или подобного материала. В данном
случае стенки клеток 10 выполнены из листового металла, такого как сталь, никель, никелированная сталь и
тому подобное. Края чередующихся пластин 10 и диафрагм 13 прочно зажаты между прямоугольными
металлическими рамами 14 с плоскими поверхностями, которые надежно скреплены между собой любым
подходящим способом. В данном случае указанные рамы, пластины и диафрагмы имеют отверстия для
размещения сквозных болтов 15 и изоляционных втулок 16 из любого подходящего изоляционного материала,
например, твердой резины, в которые заключены указанные болты. Резьбовые концы этих сквозных болтов
несут гайки 17, снабженные изолирующими втулками 18, которые можно поворачивать для создания любой
желаемой степени зажимного давления на собираемые детали.
Необходимо предусмотреть средства для надлежащей изоляции прямоугольных элементов каркаса 14 от
стенок ячеек 10 и диафрагм 13. В представленной на иллюстрации конструкции полоска листовой резины 19
или аналогичного материала обернута вокруг внутреннего края каждой рамы, покрывая обе ее плоские
поверхности и слегка выступая за внешние края рамы. Аналогичный лист 20 изоляционного материала
обернут вокруг внешнего края каждой клеточной стенки 10 и покрывает обе стороны ее краевой части. Таким
образом, между каждой стенкой клетки и элементом каркаса клетки обеспечивается двойной слой изоляции.
По причинам, которые будут изложены ниже, изоляционные листы 20 в верхней части генераторного блока
простираются вниз по обеим сторонам каждой пластины или стенки 10 на значительное расстояние,
заканчиваясь на отметке 21, как показано на рис. 2; в то время как листы 20 на боковых и нижних частях блока
должны простираться внутрь лишь на расстояние, немного выходящее за внутренние края металлических
рам, как показано на рисунке. Каждая из стенок или пластин 10 ячейки, за исключением торцевых стенок 10a и
Job, поддерживает пару электродных элементов 22 и 23, установленных на противоположных сторонах
указанной пластины или стенки и находящихся в хорошем металлическом соединении друг с другом, причем
вся конструкция образует биполярный электрод.
В данном случае электродные элементы 22 являются катодами, а 23 — анодами. Торцевая пластина 10a и ее
единственный электрод 23a образуют униполярный электрод, в данном случае анод; аналогично, торцевая
стенка 10b и ее единственный электрод 22a образуют униполярный электрод, в данном случае катод.
Электроды, закрепленные на стенках ячейки 10, могут иметь любую подходящую характеристику. В данном
случае, когда обычно требуется работать при относительно высоких плотностях тока и высоких температурах
электролита, и, следовательно, облегчить отвод и удаление выделяющихся газов и обеспечить возможность
свободной циркуляции электролита, наиболее желательны активные электродные поверхности проницаемого
или пористого характера. Соответственно, активные электродные поверхности 24 выполнены из
металлической проволочной сетки, предпочтительно состоящей из множества наложенных друг на друга
слоев или переплетенных слоев, закрепленных на рамах 25 штифтами или шпильками 26, причем указанные
рамы расположены таким образом, чтобы несколько отодвинуть фораминообразные электродные
поверхности 24 от стенки ячейки или опорной пластины 10, как показано на рис. 25а, и чтобы обеспечить
практически плотное прилегание указанной поверхности к диафрагмам 13.
Каждая из рамок 25 в данном случае включает в себя пару параллельных вертикальных полос или брусков,
которые отводят фораминовидный электродный элемент от пластины 10, оставляя свободный вертикальный
проход между стенкой ячейки и электродом для потока электролита и газа, причем указанный проход открыт с
верхнего и нижнего концов и практически не загроможден по всей своей длине. Как показано на рис. 4,
созданные таким образом фораминиферовые электродные поверхности могут быть установлены на каждой
стенке ячейки или опорной пластине в виде панелей, расположенных рядом друг с другом на указанной
пластине и индивидуально закрепленных на ней; однако такое расположение не является обязательным.
Предусмотрены соответствующие средства для обеспечения циркуляции электролита через ячейки, а также
для отвода выделяющихся водорода и кислорода. В представленной здесь конструкции средства циркуляции
электролита размещены внутри самого блока или группы ячеек; и в значительной степени то же самое
относится к средствам сбора выделяющихся газов. На одном конце установки находится камера или отсек 27,
образующий резервуар или емкость для анолита и кислорода; а на противоположном конце установки
находится камера 28 для католита и водорода.
Указанные камеры 27 и 28 расположены между соответствующими торцевыми стенками группы клеток и
Каналы 271, образующие каркасное средство для поддержания указанных стенок 27"', 28b, на
соответствующем расстоянии от соседних стенок камер и для периферийного ограждения указанных камер.
Каждая ячейка установки снабжена индивидуальными трубопроводами для подачи анолита из камеры 27 в
нижнюю часть анодного отсека, а также для подачи анолита из верхней части анодного отсека в указанную
анолитную камеру. Аналогичным образом предусмотрены отдельные проводящие пути для подачи католита
из камеры 28 в нижнюю часть катодного отсека каждой рассматриваемой ячейки, а также для проведения
католита из верхней части катодного отсека в камеру с католитом. В представленной здесь конструкции
предусмотрен нижний ряд каналов 29 для подачи электролита и верхний ряд каналов 30 для возврата
электролита в соответствующие полуэлементы или отсеки. Количество протоков одинаково в каждой серии и
равно количеству клеток, входящих в состав единицы или группы, в данном случае — десяти.
Каждый из этих протоков сообщается только с одной из клеток, и каждый проток открыт с одного конца в
анолитную камеру, а с другого — в католитную камеру. Таким образом, например, рассматривая конкретную
ячейку, включающую анодное отделение А и катодное отделение С (рис. 2), можно заметить, что канал
подачи электролита 29 сообщается с нижней частью анодного отделения А через множество периферийных
отверстий 31; и с катодной камерой С через аналогичные отверстия 32. Между этими двумя рядами
отверстий, практически в той же плоскости, что и диафрагма 13, расположен диск или перегородка 33, которая
должна быть изготовлена из подходящего непроводящего материала или из металла с изоляционным
покрытием. Этот диск или перегородка разделяет трубопровод подачи электролита 29 на две отдельные не
сообщающиеся друг с другом части, одна из которых сообщается с анолитной камерой 27 через клеммные
отверстия 34, а другая — с католитной камерой 28 через отверстия 35.
Аналогичным образом, канал возврата электролита для ячейки A C разделен на две отдельные части
дискообразной перегородкой или разделителем 36, одна из которых открывается в анодный отсек A и
анолитную камеру 27 через отверстия 37 и 38 соответственно; а другая открывается в катодный отсек и
католитную камеру через отверстия 39 и 40 соответственно. Типичная система индивидуальных каналов
циркуляции электролита, описанная выше для ячейки A C, дублируется для каждой из остальных ячеек в
представленном здесь варианте осуществления моего изобретения; хотя, конечно, два набора отверстий 31,
32 и 37, 39 в каждой паре каналов 29, 30 для подачи и отвода электролита расположены в разных плоскостях
для соответствующих ячеек, как это будет видно из рассмотрения рисунков 3 и 4. Для поддержания
одинакового уровня электролита 41 в анолитной и католитной камерах через нижнюю часть устройства
проходит канал 42, открытый на своих концах в анолитную и католитную камеры ниже уровня жидкости в них;
однако этот балансировочный канал 42 не открывается ни в одну из ячеек и не содержит разделительной
перегородки или диска.
Таким образом, это служит для выравнивания гидростатического давления в анолитной и католитной
камерах. Ход циркуляции электролита в ячейке А С (рис. 2) показан стрелками направления; циркуляция в
остальных ячейках, разумеется, аналогична. Тепло, выделяемое в результате электролитического процесса в
ячейке, вместе с обильным выделением газовых пузырьков (водорода и кислорода) вызывает восходящий
поток электролита на противоположных сторонах диафрагмы в анодной и катодной полуячейках или отсеках.
Анолит и католит покидают ячейку и поступают в канал 30 через наборы отверстий 37 и 39, расположенные
соответственно на противоположных сторонах разделительного или перегородочного диска 36, при этом
анолит поступает в анолитную камеру 27 справа, а католит — в католитную камеру 28 слева. Таким образом,
относительно горячие анолит и католит попадают в соответствующие тела электролита вблизи верхнего
уровня 41 и теряют значительное количество тепла через проводящие стенки камер 27а и 28а за счет
теплопроводности и излучения, когда указанные стенки камер изготовлены из теплопроводящего материала и
не защищены теплоизоляцией, как в конкретном устройстве, изображенном здесь.
По мере охлаждения электролит естественным образом опускается вниз, и его место занимает непрерывный
приток более теплого электролита с разрядных концов трубопроводов 30. В результате этого более холодный
электролит в нижней части камер 27 и 28 непрерывно поступает во впускные концы каналов 29 и попадает в
нижнюю часть соответствующих анодного и катодного отсеков ячейки АС, например, из участков указанного
канала на противоположных сторонах перегородки 33 через отверстия 31 и 32 соответственно. Аналогичным
образом анолит и католит циркулируют через каждую из остальных ячеек установки. Таким образом,
системная циркуляция анолита и католита отдельно для каждой ячейки достижима лишь за счет эффекта
теплового давления; этот эффект, конечно же, усиливается механическим воздействием образующихся
газовых пузырьков на противоположных сторонах диафрагм ячеек. Однако при некоторых условиях
эксплуатации, в частности, когда необходимо работать с электролитом при температуре от 160 до 180 °F или
выше, результирующее повышение проводимости электролита может настолько увеличить плотность тока,
что станет трудно предотвратить перегрев из-за кумулятивного эффекта, поскольку нормальная теплоотдача
аппарата окажется недостаточной для достижения теплового равновесия при температуре, считающейся
наиболее подходящей для работы в данном случае.
По этой причине, а также в целях обеспечения точного контроля и регулирования температуры и достижения
необходимой скорости циркуляции электролита, иногда желательно предусмотреть внешние средства
охлаждения стенок камеры 27а и 28а, вместо того чтобы полагаться исключительно на воздушное
охлаждение. В представленной конструкции такое вспомогательное средство охлаждения выполнено в виде
устройств для распыления воды 43, которые могут быть расположены таким образом, чтобы направлять воду
на указанные стенки в месте, близком к уровню электролита 41, на котором температура электролита
является максимальной. Таким образом, данная конструкция обеспечивает теплообмен при наибольшей
разнице температур с максимальной эффективностью. В установках, состоящих из нескольких генерирующих
блоков или групп ячеек, как показано на рис. 1, между любыми двумя блоками может проходить одна
распылительная труба, создающая двойную распылительную завесу для охлаждения смежных концов
указанных блоков. Водяные завесы, стекающие по стенам 27а и 28а, могут собираться в подходящие желоба
44 или аналогичные (рис. 1), сбрасывая воду в водосборник через отверстие 44а; или же вода может
отводиться от клеточной структуры любым подходящим способом, например, водосборниками 44b (рис. 2), из
которых желоба или желоба, не показанные на рисунке, могут направлять охлаждающую воду в любое
удобное место сброса.
Вода для охлаждающих распылителей может подаваться из магистрали 45, снабженной вентилируемыми
ответвлениями 46, ведущими к распылительным устройствам. Как показано на рисунке, каналы циркуляции
электролита 29 и 30 проходят поперечно через все ячейки; соответственно, диафрагмы и опорные пластины
электродов или стенки клеточных перегородок должны быть соответствующим образом просверлены для
обеспечения этого. Необходимо также предусмотреть эффективную герметизацию стыков, образованных
таким образом с указанными каналами, чтобы обеспечить их герметичность по отношению к жидкости и газу, и
одновременно принять надлежащие меры предосторожности для предотвращения короткого замыкания и
минимизации потерь тока в шунте, желательно путем систематической изоляции внутренней поверхности
всех каналов, погруженных в электролит или подверженных его воздействию. Представленное здесь решение
для достижения этих целей обладает особыми преимуществами с нескольких точек зрения. Указанные
воздуховоды изготовлены из подходящего изоляционного материала, такого как резина, эбонит или тому
подобное, или облицованы им. В данном примере каналы состоят из изоляционного материала; и вместо того,
чтобы быть цельными, каждый канал состоит из множества кольцевых сегментов или частей, которые могут
соединяться вместе, образуя полный канал, примерно аналогично соединению позвонков в позвоночнике.
Кольца 47, из которых состоит большая часть каждого протока, являются слепыми, то есть не имеют
периферических отверстий. В каждом канале имеется два кольца 48 с отверстиями, обеспечивающими
вышеупомянутые проходы 31, 32 или 37, 39, в зависимости от случая, для обеспечения притока электролита в
конкретную ячейку, обслуживаемую данным каналом, или для обеспечения оттока электролита из такой
ячейки в канал. Кроме того, концевые кольца 48а каждого канала, как уже указывалось, имеют отверстия для
подачи электролита в анолитную или католитную камеру или для приема электролита из нее. Каждое из колец
воздуховода имеет выступающие края, как показано на рисунке 49, для размещения между каждой парой
колец входных кромок диафрагм 13 и опорных пластин 10. В случае опорных пластин между пластиной и
парой примыкающих к ней колец располагается изоляция и наполнитель 50, например, листовая резина или
что-то подобное. Кроме того, при необходимости, как указано на рис. 51, для уплотнения сопрягаемых
поверхностей колец может использоваться аналогичная изоляция.
Необходимое давление для надежной фиксации колец воздуховодов, наполнителя и т. д. может быть
приложено путем затягивания гаек 52, воздействующих на резьбовые продолжения сквозных стержней 15,
которые проходят практически под прямым углом к плоским опорным поверхностям каркасов ячеек 14,
благодаря чему торцевые стенки или пластины 27a и 28a могут быть плотно прижаты к концам указанных
воздуховодов, при этом желательно использовать промежуточный наполнитель, как показано на рисунке 52a.
Гайки 52 и стержни 15 надлежащим образом изолированы от указанных пластин с помощью изоляционных
втулок 53. Часть водорода и кислорода, выделяющихся в ячейках, переходит из ячеек с католитом и анолитом
соответственно в соответствующий канал 30 и таким образом попадает в камеры католита и анолита, при
этом обеспечивается достаточно возможностей для отделения этого водорода и кислорода от католита и
анолита во время их прохождения вниз по каналам 29 благодаря значительному гидростатическому давлению
электролита. Отделившиеся газы, разумеется, попадают в газовые пространства 54 и 55, предназначенные
соответственно для кислорода и водорода, расположенные выше уровня электролита в указанных камерах.
Однако в большинстве случаев выделяющиеся газы проходят вверх по каналам 30 в кислородные
пространства 56 и водородные пространства 57, расположенные выше уровня электролита. Эти пространства
56 и 57, естественно, служат предварительными индивидуальными газосборниками для соответствующих
ячеек, но в них происходит разделение электролита, уносимого выделяющимися газами, как будет показано
далее. Из пространства 56 кислород по каналам 58 поступает в расположенную выше камеру сбора
кислорода 59, которая простирается параллельно каналам 30. Эта камера для сбора кислорода открывается в
камеру анолита-кислорода 27, как показано на рисунке 60; однако она закрыта с противоположного конца и не
сообщается с камерой католита-водорода 28, будучи отделена от последней двойной стенкой, состоящей из
торцевой стенки ячейки Джоба и покрывающей ее стенки 61, которая, в идеале, должна быть из меди.
Аналогичным образом водород проходит из пространств 57, расположенных выше уровня электролита в
катодных отсеках, через каналы 62, ведущие в камеру сбора водорода 63.
(Водородная камера открывается только в католитно-водородную камеру, а на противоположном конце
закрывается и отделяется от анолитно-кислородной камеры двойной стенкой, состоящей из торцевой стенки
ячейки 10а и стенки 64, которая предпочтительно выполнена из хорошо проводящего металла, такого как
медь.) Как кислород, поступающий в пространство 54 из кислородосборной камеры 59, так и кислород,
отделяющийся от анолита и поступающий в анолитную камеру, могут проходить через кислородный отвод 65
в кислородный коллектор 66, при этом любая содержащаяся в нем жидкость может быть механически
перенесена в коллектор вместе с газообразным кислородом и отводится через трубу 67 в резервуар для
анолита 68, из которого она может быть откачана или сброшена в отходы через клапанный выход 69, или
утилизирована иным способом. Аналогичным образом водород, накапливающийся в газовом пространстве 55
над католитом, отводится через водородный отвод 70 в водородный коллектор 71, а содержащаяся в нем
жидкость сливается через дренажную трубу 72 в приемный резервуар 73. Резервуары-приемники 68 и 73
соединены вблизи своих нижних концов уравнительной трубой 74 с клапаном.
Камеры сбора газа 59 и 63 желательно формировать аналогично формированию каналов циркуляции
электролита 29 и 30. В представленной здесь конструкции указанные камеры образованы множеством
длинных прямоугольных плит или блоков 75 из изоляционного материала, например, твердой резины, каждая
из которых имеет отверстия таким образом, что при сборке блоков или плит с выровненными друг
относительно друга отверстиями и аналогичными отверстиями, предусмотренными в диафрагмах 13 и
стенках камер, образуются камеры 59 и 63. Таким образом, каждая из этих камер проходит через все
диафрагмы и все клеточные стенки, за исключением одной. Отверстия в стенках ячеек 10 имеют несколько
большее поперечное сечение, чем указанные собирающие отсеки, и образовавшееся кольцевое пространство
между краями отверстий в указанных пластинах и внутренней стенкой каждой собирающей камеры занято
подходящей изоляционной мембраной, такой как мягкая резиновая прокладка 76, которая располагается
между двумя изоляционными листами 21, описанными ранее. Те части асбестовых диафрагм 13, которые
расположены за пределами краев электродов 22, 23, прорезинены или иным образом сделаны
непроницаемыми и непроводящими, при этом только та часть каждой диафрагмы, которая находится в
пределах пунктирной граничной линии 77 (рис. 4), остается проницаемой для электролита.
Листовая резина или подобный материал 78 покрывает торцевую стенку 59, где она закрывает камеру сбора
кислорода 59; а изоляционные прокладки 79 и 80 служат для изоляции краев двойной торцевой стенки 10' 64
от выходного отверстия указанной камеры. Камера сбора водорода 63 также изолирована от указанных
торцевых стенок. Таким образом, становится очевидным, что стенки указанных газосборных камер являются
полностью непроводящими, как и стенки электролитических каналов. Кроме того, наружные поверхности
двойных торцевых стенок 10а, 64 и Иова, 61 покрыты изоляционным материалом 81. Благодаря
использованию изоляции для защиты всех поверхностей вне самих ячеек, которые непосредственно или
косвенно контактируют с электролитом и могут обеспечивать косвенные пути протекания тока между анодом и
катодом в устройстве, потери тока в параллельном режиме значительно снижаются. Благодаря чередованию
узких каналов 58 и 62, предназначенных для пропускания кислорода и водорода соответственно из
соответствующих анодного и катодного отсеков ячеек в собирающие камеры 59 и 63, можно предотвратить
попадание в газосборные камеры большого количества влаги или электролита, содержащего указанные
газовые пузырьки, которые поднимаются с большой скоростью с поверхности электролита в отсеках ячеек.
Как правило, большая часть таких пузырьков ударяется о нижнюю сторону прямоугольных рамок 75 и
лопается, высвобождая газ и, в основном, удаляя влагу, а высвободившийся газ может пройти через каналы
58 и 62 в камеры для сбора газа. Несколько многоячеечных блоков могут быть соединены последовательно
любым подходящим способом. Как показано здесь, такое соединение обеспечивают стержни 82 из меди или
аналогичного материала, закрепленные на выступающих краях соседних торцевых стенок ячеек 61. Провода
питания (не показаны) могут быть прикреплены к стенам 61 на крайних концах батареи. Труба 83, входящая в
любую из электролитных камер каждого блока и выходящая вверх за пределы блока до точки выше уровня
электролита, может служить в качестве заправочного отверстия для пополнения запаса воды, а также, при
необходимости, в качестве указателя уровня жидкости. Трубы 84 и 85 отходят от нижней части резервуаров
или камер электролита и позволяют при необходимости сливать из них электролит.
Блоки могут быть установлены по отдельности на тележках с роликами 86, движущимися по направляющим
87, благодаря чему любой блок, после отсоединения от других, может быть перемещен и, при необходимости,
заменен другим. Из приведенного выше описания видно, что данное устройство можно рассматривать как
своего рода компромисс между генераторами фильтр-прессового типа, с одной стороны, в которых все
элементы батареи скреплены вместе и снабжены общей системой циркуляции электролита; и, с другой
стороны, генераторами, обычно называемыми «питательным типом», состоящими из отдельных и
механически независимых элементов, как правило, без какой-либо системы циркуляции электролита.
Поскольку герметичность является неотъемлемой характеристикой оборудования такого рода, конкретная
конструкция, показанная на чертежах и подробно описанная выше, является весьма выгодной, поскольку
позволяет достичь этого результата простым и эффективным способом.
Как видно, представленная конструкция строго соответствует принципу обеспечения ряда параллельных
плоскостных опорных поверхностей для различных компонентов аппарата, таких как каркасы ячеек, пластины
для поддержки электродов, диафрагмы и т. д., которые могут быть надлежащим образом собраны и
скреплены между собой рядом болтов или распорок, расположенных под прямым углом к параллельным
плоскостным поверхностям и находящихся либо внутри границы каркаса ячейки, как показано здесь, либо, в
качестве дополнительного и обычно менее желательного варианта, снаружи каркаса ячейки. В последнем
случае конструкция может быть, очевидно, такой, что изоляция для отделения болтов или распорок от
остальной части аппарата требуется только на двух торцевых пластинах любого данного блока или группы
ячеек, скрепленных таким образом. Использование прокладок из мягкой резины или другого подходящего
материала в местах соединения поверхностей из твердого неэластичного материала, будь то стальные
пластины, стальные рамы или твердые изоляционные детали, такие как кольца воздуховодов и т. д., не только
обеспечивает герметичность соединений между соседними поверхностями и создает эффект амортизации
между деталями, но и одновременно служит электрической изоляцией, расположенной последовательно
между собранными деталями, тем самым в значительной степени предотвращая прохождение шунтирующих
токов, которые приводят к потере электрической энергии и могут снижать чистоту газов.
Кроме того, такая систематическая изоляция предотвращает проблемы, связанные с заземлением. Следует
отметить, что в описанном устройстве циркуляция электролита происходит из каждой отдельной полуячейки
по отдельным верхнему и нижнему каналам в концевую камеру этой полуячейки и в другие аналогичные
полуячейки (например, анодные ячейки) группы или блока, при этом указанные верхний и нижний каналы
полностью не соединены по всей своей длине каким-либо электропроводящим путем с электролитом в любой
другой полуячейке до момента его попадания в указанную концевую камеру. Таким образом,
электропроводящие шунтирующие пути, которые обеспечивает электролит и которые неизбежно существуют
в системах с общей циркуляцией электролита для нескольких ячеек, становятся длинными и имеют малую
площадь, то есть сравнительно высокое электрическое сопротивление. Таким образом, потери тока в шунте
Соседние файлы в папке патенты