Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_3904
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_245252.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=245252&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB245252A
[]
[Второе издание.] ]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: сентябрь. 72, 7924, № 28453123.
24155252 Завершено: Янв. 14, 1926.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования диафрагм, используемых в электрических батареях, и связанные с ними
усовершенствования.
Я, Мейер Вайлдэртан, доктор философии, бакалавр наук, гражданин Румынии, проживающий по адресу:
Феллоуз Роуд, 72, Хэмпстед, Лондон, северо-запад 3, настоящим заявляю о характере данного изобретения и
о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к усовершенствованиям электрических аккумуляторов и направлено на
повышение их эффективности и полезности.
Для того чтобы изобретение было правильно понято, необходимо объяснить, что происходит при зарядке и
разрядке электрических аккумуляторов, а также рассмотреть различные химические и физические изменения,
которые при этом происходят. Эти вопросы будут описаны далее в связи со свинцово-пероксидным
аккумулятором, однако следует понимать, что данный тип аккумулятора использован лишь в качестве
примера, и изобретение в этом отношении не ограничивается.
В процессе зарядки свинцово-перекисный аккумулятор на электродах превращается в губчатый свинец на
отрицательном электроде и перекись свинца на положительном электроде, при этом на каждом из них
высвобождается одна молекула -SO4H2, а при разрядке происходит обратное действие.
В первом случае концентрация раствора SO4H12, контактирующего с электродами, увеличивается, во втором
— уменьшается. Таким образом, напряжение батареи является результатом не только изменения химической
энергии, обусловленного химическими реакциями, происходящими на электродах, но и электроосмотической
энергии, вызванной изменением концентрации раствора SO4H2.
По ряду причин удельная плотность серной кислоты, используемой в аккумуляторе, не должна превышать
1,27-1,29.
Напряжение батареи, использующей такое соединение[1'.
Концентрация кислоты после полного заряда и некоторого времени выдержки составляет примерно 2,0-2,1 и
быстро снижается при разряде до 2,0 вольт. Аккумулятор следует разряжать только до напряжения около 1,8
вольт; после этого напряжение быстро падает, из батареи можно извлечь лишь незначительное количество
энергии, а дальнейший разряд может нанести ей вред. Снижение концентрации одной лишь серной кислоты,
без учета химических изменений в составе электродов, вызывает падение напряжения той же величины:
снижение концентрации с 35% до 21,4% приводит к падению напряжения примерно на 0,1 вольта, а с 35-26%
до 5,16% — к падению на 0,216 вольта.
Серная кислота важна не только как активный материал электродов для проведения химических реакций,
генерирующих электрическую энергию, но и как источник электроосмотической энергии в аккумуляторе; кроме
того, она важна потому, что внутреннее сопротивление батареи в значительной степени зависит от
концентрации серной кислоты. Таким образом, последнее значение в 2,3 раза больше для 10%-ного раствора
кислоты и примерно в 4,2 раза больше для 5%-ного раствора кислоты, чем для кислоты с концентрацией
около 25-40%.
Однако, хотя отрицательный и положительный электроды батареи всегда, по ряду причин, снабжены
количеством губчатого свинца и пероксида свинца, в несколько раз превышающим теоретическое значение,
необходимое для химической реакции, на практике так не поступают с серной кислотой, которая не менее
важна, особенно в случае аккумуляторов, используемых в автомобилях и подобных устройствах, где габариты
и вес аккумулятора сведены к минимуму.
Для своих исследований я взял аккумулятор, принадлежащий к одному из лучших типов, представленных на
рынке (номер 245252), который является истинным представителем других подобных аккумуляторов,
используемых в автомобилях. Он состоит из положительного и 6 отрицательных электродов, каждый шириной
13,7 см и высотой 11,8 см, при этом толщина отрицательных электродов составляет 2,7 мм, положительных –
3 мм, а расстояние между электродами – 2,4 мм.
Такая батарея должна обеспечивать ток в 60 ампер.
часов при нормальном медленном разряде.
Расчеты показывают, что для 60 ампер.
часы 109,56 гр. S41H2 на каждом электроде, или всего 219,12 г. SO4H2 необходимы для химической реакции
и должны исчезнуть во время разряда. Если в аккумуляторе используется серная кислота с удельной
плотностью 1,272, то на каждый электрод потребуется около 288 мл кислоты, или в общей сложности 576 мл
для химической реакции, и кислотный раствор должен будет полностью отдать свою кислоту и превратиться в
воду, чтобы химическая реакция стала возможной, так что, если батарея должна разряжаться только до 1,8
вольт, потребуется большее количество кислоты, чем 576 мл.
требуются для 60 ампер-часов.
Прямые измерения и исследования вышеупомянутой батареи показали, что в активном материале всех
отрицательных электродов (принимая два отрицательных электрода за один) содержится в общей сложности
74 см³ кислоты, а во всех положительных электродах — 68,5 см³, и что общее количество раствора между
электродами в вышеупомянутой батарее, когда сепараторы не используются, составляет всего 386,4 см³,
тогда как эти 386 см³...
их объем дополнительно уменьшается на 90-150 куб. см.
если в аккумуляторе используются необходимые разделители.
Таким образом, рассматриваемая батарея не сможет обеспечить емкость в 60 ампер-часов, если внешняя
кислота выше и ниже электродов не сможет поставлять необходимое количество SO4H2 к электродам для
требуемой химической реакции.
Однако нам необходимо более внимательно изучить существующие способы переноса кислоты из раствора к
поверхностям электродов и влияние этого переноса на напряжение, емкость в ампер- и ватт-часах, скорость
восстановления и т.д. батареи.
Все химические реакции в аккумуляторе происходят на поверхности контакта серной кислоты с твердым
свинцовым губчатым наполнителем и пероксидом свинца, а также с твердым SO4Pb, который отделяется на
электроде. 74 мл кислоты, находящейся в порах губчатого свинца, и 68,5 мл кислоты, находящейся в порах
пероксида свинца, а также часть кислотного раствора между электродами, непосредственно контактирующая
с ними, первыми принимают участие в реакции, становясь более разбавленными во время разряда и более
концентрированными во время заряда, чем кислота, находящаяся дальше от электродов. Таким образом,
диффузия обеспечивает поступление SO4H2 из более концентрированной кислоты между электродами в
поры активного материала во время разряда, а во время заряда диффузия снова отводит SO4H2 от
электродов к слоям кислоты, которые находятся на большем расстоянии от них.
Однако, поскольку диффузия, как известно, является медленным процессом, она не может обеспечивать
подачу или удаление SO4H2 к электродам или от них с той же скоростью, с какой он удаляется током из
раствора или увеличивается в нем внутри пор активного материала или на поверхностях электродов. Таким
образом, количество кислоты, контактирующей с электродами, значительно уменьшается во время разряда
или чрезмерно быстро увеличивается во время заряда, и это происходит тем сильнее, чем выше плотность
тока. Вследствие этого во время разряда — когда у нас есть 90% энергии, чтобы эффективно использовать
энергию батареи — напряжение, а вместе с ним и сила тока, возрастает.
Время работы и емкость в ваттах значительно снижаются из-за падения концентрации, и это падение в одной
и той же ячейке тем больше, чем выше плотность тока.
Таким образом, все важные факторы, от которых зависит полезность аккумулятора — его напряжение,
емкость в Ач и Вт·ч, скорость восстановления, уменьшение емкости в Ач с увеличением плотности тока,
напряжения, емкости в Ач и Вт·ч при втором и третьем разряде и т. д., после восстановления — все они
зависят от концентрации кислоты внутри пор активного материала и на поверхности электродов, все они
зависят от скорости, с которой SOH из общего кислотного раствора в батарее может быть доставлен на
поверхность электродов путем диффузии. Таким образом, энергия, которую до сих пор можно было извлечь
из каждого аккумулятора, существенно ниже общего количества энергии, соответствующего активному
материалу электродов и общему количеству кислоты в аккумуляторе, если бы эти материалы можно было
использовать более рационально. 120 В процессе зарядки наблюдаются другие явления:
Пока не происходит «газообразования», диффузия регулирует и здесь перенос SO4H2 из кислоты 125 внутри
пор электродов, а также из кислоты на поверхности электродов в кислотные слои между электродами,
которые находятся на большем расстоянии от электродов. Однако при напряжении около 2,3 вольт элемент
130 245,252 3 начинает «газообразовать», разделяя водород и кислород на нем, что эффективно
перемешивает кислотный раствор между электродами, делая его однородным до самой поверхности
электродов.
Только кислота внутри пор активного вещества не принимает участия в этой циркуляции и должна продолжать
отводить этот избыток в виде SO4H2 путем диффузии.
Уменьшение концентрации кислоты за счет смешивания газа с поверхностью электродов, однако,
увеличивает разницу между концентрацией кислоты внутри пор и концентрацией кислоты в ближайшем слое
на поверхности электродов; смешивание также уменьшает расстояние, которое S0412 должен преодолеть
путем диффузии, тем самым ускоряя процесс диффузии и заставляя более глубокие слои активного
материала участвовать в реакции. Однако во время разряда подобного "газообразования" не происходит.
Существует лишь один способ увеличить и улучшить напряжение, емкость Ач и Вч при различных плотностях
тока, скорость восстановления и т. д. во время разряда: это увеличить концентрацию кислоты на поверхности
электродов и внутри пористого активного материала. Такое улучшение можно было бы получить, пропуская
искусственно инертный газ между электродами или искусственно циркулируя раствор между электродами, но
это также привело бы к нежелательным осложнениям в использовании аккумулятора, особенно в случае его
применения в автомобилях и т. д. Следовательно, для достижения той же цели необходимо использовать
более подходящие и практичные средства.
Таким образом, настоящее изобретение состоит, в частности, в создании аккумуляторов таким образом,
чтобы разница давлений, вызванная изменениями концентрации электролита во время заряда и разряда,
эффективно противодействовала указанным изменениям концентрации, а также в обеспечении средств,
позволяющих компенсировать эти изменения.
Используемые мной средства позволяют электроосмотическому и гидростатическому давлению электролита
обеспечивать желаемую циркуляцию и смешивание последнего между электродами, и для этой цели я
использую пористые диафрагмы в качестве сепараторов, обладающие очень высокой скоростью перколяции.
Изобретение также включает использование несжимаемых разделительных рам вместе с указанными
диафрагмами, а также различные особенности и детали конструкции и расположения аккумуляторов и их
частей, сопутствующих или взаимодействующих с вышеуказанными средствами для достижения
поставленных целей.
Для этой цели между электродами необходимо вставить пористую диафрагму, а не перфорированный лист,
что не представляет собой никаких новых сложностей, поскольку в любом случае необходимо использовать
сепараторы, и согласно изобретению сепараторы должны быть сконструированы таким образом, чтобы
скорость перколяции была такой, чтобы обеспечить эффективное действие электроосмотического и
гидростатического давления, тем самым вызывая выравнивание и циркуляцию кислоты между электродами.
80 Таким образом, создается новая, очень важная функция для сепараторов, которые до сих пор
конструировались только для использования в других целях, поскольку скорость их фильтрации была
настолько мала (деревянные сепараторы и т. д.), что ни электроосмотическое, ни гидростатическое давление
не могли оказывать никакого влияния на перенос раствора с одной стороны на другую через диафрагму и на
его перемешивание.
Эту новую техническую идею по улучшению всех функций аккумулятора необходимо будет здесь более
подробно объяснить. «Вставляя пористую диафрагму 95 между двумя электродами таким образом, чтобы
между отрицательным электродом находилось меньше кислоты, а между положительным электродом и
сепаратором — больше, можно получить различные концентрации кислоты на двух сторонах диафрагмы, при
этом для реакций требуется одинаковое количество кислоты на каждой из них за единицу времени». Таким
образом, создается гидростатическое давление от положительной стороны к отрицательной стороне
диафрагмы.
Скорость просачивания такой диафрагмы под действием гидростатического давления можно определить из
уравнения Стокса и Ньюмана, определяющего скорость просачивания через капиллярную трубку:
1.
8 n (I), где V — объем жидкости, проходящей за единицу времени через капиллярную трубку, p — давление
столба жидкости (в нашем случае гидростатическое избыточное давление на положительных электродах), r —
радиус, 1 — длина капилляра 120 (толщина диафрагмы), и ad — вязкость используемой жидкости, m=3,14.
Скорость просачивания через диафрагму на 1 см² составляет:
v -2 =l8r (II) 125 см2 1.
8 245,252 1 J j 4245,252, где n — количество капиллярных трубок на кубический метр диафрагмы. Здесь n
прямо пропорционально пористости и v _2_ p p r. t. r пористость см2-TI. 8 7. r2 -Таким образом, скорость
перколяции диафрагмы при том же гидростатическом давлении, создаваемом описанным выше способом,
прямо пропорциональна ее пористости и квадрату радиуса капилляров и может быть любой желаемой в
случае эбонитовых диафрагм, как объяснено в моей Спецификации.
№ 200,577/22.
В качестве объяснения эффектов этих физических явлений можно отметить, что тщательные исследования,
проводившиеся в течение длительных периодов времени с использованием многочисленных образцов,
показали, что скорость просачивания через эбонитовую диафрагму, изготовленную из порошка (зернистость
0,9 мкм) и обладающую хорошей пористостью (около 50%), примерно в 40 000–100 000 раз выше, чем у
деревянной диафрагмы той же толщины, примерно в 5000 раз выше, чем у глиняных диафрагм,
используемых в ячейках Леланше, и примерно в 1000 раз выше, чем у резиновой диафрагмы с резьбой после
того, как последняя находилась в воде или растворе в течение нескольких дней.
Приведенные выше результаты показывают:
а) Гидростатическое давление очень эффективно в случае эбонитовых диафрагм при правильной
конструкции, совершенно неэффективно в случае деревянных диафрагм и по-прежнему плохо подходит для
транспортировки, смешивания и циркуляции раствора с одной стороны диафрагмы на другую.
б) Для усиления циркуляции и перемешивания кислоты по обеим сторонам электродов следует увеличить
гидростатическое давление, при этом скорость перколяции будет прямо пропорциональна ему.
Диафрагма должна быть сконструирована таким образом, чтобы с каждой стороны создавалось необходимое
пространство для циркуляции, но также должна распределять это пространство таким образом, чтобы
количество раствора на положительной стороне было больше, чем на отрицательной, что тем более
допустимо, поскольку вопросы о скорости реакций, происходящих на отрицательном и положительном
электродах (которые здесь рассматривать нельзя), показывают, что влияние падения концентрации на
напряжение отрицательного электрода гораздо меньше, чем на напряжение положительного электрода, и это
было подтверждено тщательными исследованиями, которые я провел с этой целью.
c) Всякий раз, когда используется диафрагма с очень низкой скоростью перколяции, например, обратно
пропорциональной квадрату радиуса капиллярных трубок. Поэтому:
п. р2. р. пористость 1,8 н (III) древесина, ее никогда не следует конструировать и использовать так, как это
делается в настоящее время, имея плоскую сторону на одной стороне диафрагмы, расположенной плоско к
отрицательному электроду. Поскольку кислота не может подаваться к отрицательному электроду от
положительного через диафрагму, указанная кислота на отрицательном электроде настолько восстановлена,
что это затрудняет химическую реакцию и очень серьезно влияет на емкость батареи в ампер-часах.
Отрицательный электрод во всех правильно сконструированных аккумуляторах имеет гораздо более
длительный срок службы, чем положительный электрод (80%), также нет необходимости поддерживать его
деревянной диафрагмой, и трудности с выходом газа во время газообразования не способствуют продлению
срока службы отрицательного электрода (85%), в то время как сильное истощение кислоты одновременно
вредит сроку службы электрода.
d) Увеличивая толщину или уменьшая пористость диафрагмы с высокой степенью фильтрации в направлении
сверху вниз, можно также регулировать скорость фильтрации через диафрагму на разных ее высотах и
адаптировать ее к потребностям электрических батарей.
Далее следует рассмотреть явление электроосмотического давления, которое также должно быть
реализовано путем введения диафрагмы достаточной пористости.
Согласно закону Видемана H = K E, где H — электрическое осмотическое давление, K — постоянная, а E —
падение напряжения от одной стороны диафрагмы до другой.
Поскольку электроосмотическое давление H действует в точке своего максимума и представляет собой
гидростатическое давление на катодной стороне этой точки, уравнение перколяции под действием
электроосмотического давления принимает следующий вид:
V C2p. r2. r r. пористость 1. 8 '1 (III) где p — электроосмотическое давление, т. е. скорость, с которой
электроосмотическое давление перемещает раствор с одной стороны диафрагмы на другую, также прямо
пропорциональна квадрату радиуса капилляров диафрагмы и пористости диафрагмы.
Поскольку разница между концентрациями на двух сторонах диафрагмы dia245,252 5 увеличивается с ростом
плотности тока, то же самое происходит и с увеличением плотности тока: электроосмотическое и
гидростатическое давление также увеличиваются, и наоборот; то есть вся работа батареи автоматически
подстраивается под потребности, создаваемые различными плотностями тока.
Очевидно, что для создания электроосмотического и гидростатического давления, обеспечивающих
получение более высоких значений напряжения, ампер-часов и т.д. от аккумулятора, следует учитывать
только диафрагмы, а не перфорированные листы.
Теперь я подробно рассмотрю особые способы изготовления диафрагм для электрических батарей с целью
их адаптации к вышеописанным принципам. Я собираюсь проиллюстрировать это на примере эбонитовых
диафрагм, поскольку их можно изготавливать любой формы и размера, с любой желаемой пористостью и
скоростью фильтрации, а также снабжать ребрами, образующими каркасы из непористого эбонита любой
формы и размера, чтобы адаптировать их для вышеуказанных целей, необходимых для батарей. Что
касается приведенных выше общих электрических принципов, я не ограничиваюсь ими только диафрагмами
из пористого эбонита, а говорю о них исключительно в качестве примера.
Уже сам факт того, что эбонитовые рамы могут использоваться с другими диафрагмами, помимо эбонитовых,
показывает, что данное изобретение не ограничивается только эбонитовыми диафрагмами.
Для этого эбонитовые сепараторы (или любые другие сепараторы) должны иметь следующую конструкцию,
чтобы удовлетворять рассмотренным выше электрическим принципам:
1) Сепараторы должны быть снабжены рамами такой конструкции, чтобы электроды находились на
расстоянии друг от друга и чтобы количество раствора по обе стороны диафрагмы регулировалось с учетом
изменения напряжения в зависимости от концентрации на каждом электроде. Цель состоит в том, чтобы
обеспечить работу электроосмотического и гидростатического давления, а также получить более высокие
концентрации электролита на электродах во время разряда и более высокое напряжение на каждом из
электродов, тем самым повышая емкость в ампер-часах и ватт-часах, скорость восстановления при
различных плотностях тока и в различных условиях.
2)
Эбонитовые диафрагмы или любые другие диафрагмы сепаратора должны обладать достаточной
пористостью и скоростью фильтрации, что позволит создать электроосмотическое и гидростатическое
давление между электродами.
Для этой цели особенно подходят эбонитовые диафрагмы, изготовленные в соответствии со спецификацией
№ 200577/1922.
Деревянные, фарфоровые и подобные диафрагмы, обладающие очень низкой фильтрацией, совершенно не
подходят для этой цели. Как показано выше, используемые в пункте 70 резьбовые резиновые диафрагмы
также недостаточны, но если бы было возможно изготовить резьбовые резиновые диафрагмы со значительно
увеличенной скоростью перколяции, их можно было бы использовать с подходящими рамами, 75 того типа, о
котором говорилось выше, для целей изобретения, хотя их другие недостатки, такие как короткий срок
службы, конечно же, остались бы.
3)
Очевидно, что для регулирования расстояний между диафрагмой и каждым из электродов необходимо
использовать рамы, которые не подвергаются химическому воздействию используемого электролита или
выделяющихся газов; диафрагма и рама не должны изменять свою форму и объем, а рамы должны быть
сконструированы таким образом, чтобы эффективно противодействовать изгибу и деформации электродов
как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении, а сжатие рамы, регулирующей количество раствора
с каждой стороны, должно быть практически нулевым. Это реализуется только в специальных конструкциях,
указанных в данном описании, и ни в одном из существующих сепараторов.
4)
Пористость диафрагмы должна быть максимально однородной, чтобы обеспечить максимально равномерную
плотность тока между электродами. Скорость переноса раствора с одной стороны диафрагмы на другую
должна быть достаточно высокой, чтобы эта перколяция была достаточной уже при небольшом давлении 105,
существующем в верхней части диафрагмы. Однако при определенных обстоятельствах может быть
целесообразно отрегулировать толщину или пористость диафрагм в направлении сверху вниз, чтобы в
определенной степени выровнять скорость просачивания через диафрагму в направлении сверху вниз, без
последовательного изменения сопротивления 115 между электродами.
При более подробном рассмотрении эбонитовых диафрагм необходимо отметить их особые важные
особенности.
а) Сепараторы обладают самым длительным сроком службы среди всех остальных благодаря своему
химическому составу, поскольку способны выдерживать воздействие химических веществ и газов,
содержащихся в электрических батареях.
б) Эбонитовые диафрагмы не меняют свою форму, их каркасы, состоящие из непористого эбонита, не
сжимаемы.
c. Электрическое сопротивление, создаваемое сепаратором той же толщины, в несколько раз меньше, чем в
случае деревянных диафрагм или любых других диафрагм, используемых в настоящее время, поскольку они
обладают гораздо большей пористостью. Кроме того, они обладают значительным преимуществом перед
другими сепараторами, поскольку достигают минимальных значений сопротивления гораздо быстрее.
d. Благодаря используемому методу производства, теперь технически возможно изготовление и
воспроизведение диафрагм с равномерной пористостью. Это невозможно получить, если используется
натуральный продукт, такой как древесина, или применяются методы, которые не допускают воспроизведения
в силу своей природы (резьбовая резина), или если пористость диафрагмы изменяется под давлением
(древесина) или под действием электролита или выделяющихся газов (резьбовая резина). Разделительная
рама в случае эбонитовых диафрагм может быть сконструирована таким образом, что практически вся
активная поверхность электродов участвует в проведении тока.
e. Разделительные рамы сепаратора могут быть сконструированы таким образом, что электроды полностью
заключены внутри диафрагм на любом желаемом конце, что предотвращает короткое замыкание не только
через диафрагмы, но и на боковых концах сепаратора.
f. — Теперь становится возможным рациональное размещение активного материала как положительной, так и
отрицательной пластины, обеспечивая легкий доступ раствора к электроду и от него через диафрагму, а
также вывод газов, образующихся в процессе заряда, через диафрагму и/или раму диафрагмы при условии их
правильной конструкции. Это также решает проблему быстрого восстановления электрических батарей в
целом, как, например, в случае с элементами Лекланше, и делает возможным, например, создание нового
элемента Лекланше, который сочетает в себе лучшие качества жидкостного элемента с портативностью
сухого элемента.
g. Эбонитовые диафрагмы могут быть толще или менее пористыми в любом желаемом направлении, им
может быть придана любая форма, например, в виде трубок, цилиндров, пористых сосудов или тому
подобного, что может потребоваться для других электрических батарей, а также любая желаемая пористость
и перколяционные свойства, что невозможно с любыми из диафрагм, используемых в настоящее время.
Очевидно, что указанные выше преимущества и характеристики недостижимы ни с деревянными, ни с
фарфоровыми, ни с резиновыми разделителями, а перфорированные листы эбонита, используемые в
качестве разделителей различной формы, бесполезны, поскольку ни одна из характеристик, создаваемых
электроосмотическим и гидростатическим давлением, не может быть реализована, помимо множества других
нежелательных особенностей, присущих таким разделителям.
КОНСТРУКЦИЯ ЭБОНИТОВЫХ СЕПАРАТОРОВ.
См. прилагаемые чертежи. На рисунках I, II, III, IV, V, VI в качестве иллюстрации показан вид спереди ряда
эбонитовых сепараторов, на контурах показаны рамы различной конструкции, проиллюстрированные
различными поперечными сечениями 1, 2, 3, 30, при этом пористые диафрагмы 80 закреплены между
вертикальными и горизонтальными полосами рам, как показано на приведенных рисунках. Рамы изготовлены
из цельного несжимаемого эбонита и показаны штриховкой с 85 линиями в одном направлении, тогда как
пористые диафрагмы изготовлены из пористого эбонита и показаны двойной штриховкой.
На рис. 21 показано вертикальное поперечное сечение рис. На рисунках I и II, взятых по линии b-c, рис. 90 31
дает то же самое для рисунка III, также взятого по линии b-c, показывающего поперечное сечение
вертикальных полос эбонитовой рамы по линии b-c.
На фиг. 1, 2, 4, 5, 7 и 11 в качестве примера показаны различные модификации ряда горизонтальных
поперечных сечений горизонтальных полос эбонитовых рам, изображенных на фиг. На линиях d-e верхняя
линия поперечного сечения, показывающая вид спереди 100 рамы на рис. В заключение, вид сзади на
эбонитовую раму (рис.). I (не показан на разделительной полосе рис. I, где виден только вид спереди). На
рисунках 17 и 19, где используется одинарная штриховка 105, показано то же самое, что и на рисунке. II и рис.
23, 24 и 25 для рис. III. Верхняя линия на рис. 17 и 19 показывает вид спереди поперечного сечения
горизонтальных полос рамы вдоль линии 110 d-e, как показано на рис. II. Верхняя линия на рис. 25 показывает
вид спереди поперечного сечения горизонтальных полос рамы вдоль линии d-e, как показано на рис.
III. Нижние линии на рис. 17, 19 и 115 показывают заднюю сторону рис. II и III, и не видны на рисунках II и III.
На рисунках 3, 6, 8, 9 и 10 показаны различные модификации горизонтальных поперечных сечений
сепаратора, изображенного на рисунке. На линии f-g сплошной непористый эбонит рамки показан штриховкой
в одном направлении, а пористая диафрагма — штриховкой в двух направлениях. Аналогичным образом на
рис. 12, 13, 14, 18 показаны различные модификации горизонтальных поперечных сечений по линии f-g для
рис. II 245,252, когда рама и пористая диафрагма образуют единое целое. На рис. 27 показано то же самое на
линии f-g для рис. VI, на рис. 28 и 29 показано состояние на линии f-g для рис. V, а на рис. 17 и 19 показано то
же самое на линии f-g для рис. II, когда рама и пористая диафрагма изготовлены из двух отдельных частей.
Аналогичным образом на рис. 20 показано вертикальное сечение сепаратора вдоль линии h-i для рис. I и II,
тогда как на рис. 22 показано то же самое для рис. III и рис. 32 для рис. На фиг. 15, в направлении линий,
показан еще один вид спереди и еще одна конструкция верхней горизонтальной полосы эбонитовой рамы,
изображенной на фиг. II, которая имеет углубление сверху, обеспечивающее более легкий доступ раствора,
находящегося над пластинами батареи, в пространство между диафрагмой и пластинами. На рис. 16 показан
еще один вид спереди и еще одна конструкция нижней горизонтальной полосы эбонитовой рамы, как показано
на рис. II, что позволяет сепаратору выступать вниз между положительной и отрицательной пластинами, при
этом нижний край электродов, опирающихся на опоры в основании аккумулятора, обозначен пунктирной
линией, а выступающие вниз полоски сепаратора затрудняют короткое замыкание электродов внизу.
На рисунках I, II, III, IV показана конструкция эбонитовых рамок, предназначенных для надежного разделения
и фиксации положительного и отрицательного электродов на небольших расстояниях друг от друга, а также
для предотвращения изгиба электродов в горизонтальном или вертикальном направлении. Они
сконструированы таким образом, что полоски непористого эбонита рамы должны соприкасаться с
металлическими сетками электродов, не покрывая при этом никакую часть их поверхности, где находится
активный материал. Вертикальные полосы лежат прямо на металлических сетках противоположных
электродов; горизонтальные полосы рамы укрепляют вертикальные полосы и расположены таким образом,
что их выступы соприкасаются с сеткой, а не с пористым материалом электродов, как показано на рисунках I,
II, III, IV, V, 1, 2, 3 и т. д.
до 29. Горизонтальные полосы рамы либо соприкасаются по всей длине одного электрода, либо
соприкасаются с противоположным электродом множеством выступающих небольших поверхностей в виде
ребер или выступов, которые могут быть любой формы и размера, некоторые из которых приведены в
качестве примеров на рис.
Я, 1, 4, 6, 7, 9, 10; рис. II, 14, 17, 18, 19; рис. III, 23, 24; рис. VI, 26, 27; Рис. V, 28, 29. Или же они соприкасаются
с обоими электродами несколькими выступающими поверхностями любой желаемой формы, создавая таким
образом свободные пространства для кислоты у каждого электрода и обеспечивая свободный выход газа,
например. Рис. I, 2, 3, 5, 8, 11; Рис. II, 12, 13; Рис. III, 25. Эти выступающие поверхности могут иметь любую
форму и высоту, чтобы неравномерно распределять электролит между электродами в соответствии с
желаемыми параметрами для повышения эффективности электроосмотического и гидростатического
давления, а также учитывать создаваемые таким образом различные концентрации электролита во время
заряда и разряда на положительном и отрицательном электродах, принимая во внимание также изменение
напряжения в зависимости от концентрации электролита на каждом электроде. Эти рамки (рис. I, II, III, IV, VI)
также упрочняются тонкими вертикальными и/или горизонтальными полосами из эбонита, которые лишь
незначительно затрагивают поверхности электродов, содержащих активный материал, и могут быть
выполнены в такой форме, чтобы образовывать касательные линии на вертикальных полосах и обеспечивать
очень малые поверхности контакта горизонтальных полос с металлическими частями сетки.
Горизонтальные усиливающие полосы могут быть снабжены выступами, аналогичными выступам верхней и
нижней полос 95 рамы, или другими выступающими поверхностями круглой или овальной формы, чтобы
обеспечить большую площадь опоры для электродов, не препятствуя свободному перемещению кислоты и
газа 100 снизу вверх диафрагмы. Внешние полосы каркасов либо изготавливаются без выступающих ребер
или линий (рис. I, 4; Рис. II, 13; или они снабжены выступающими ребрами или 105 линиями на одной стороне
вертикальных полос рамы (например, Рис. V, 28; Рис. I, 1, 6, 9; Рис. II, 14, 17, 18), так что при размещении
сепаратора между электродами либо положительный, либо отрицательный электрод 110 оказывается
заключенным между двумя сепараторами, в то время как другой электрод остается свободным (см. рис.
VIII); или они снабжены выступающими ребрами или линиями с обеих сторон 115 вертикальных полос рамы
(рис. I, 2, 3, 7, - 8, 10, 11; Рис.
11, 12, 19; Рис. III, 24; Рис. V, 29), так что как отрицательный, так и положительный электроды замкнуты внутри
диафрагмы (Рис. VII). Использование выступающих ребер или линий исключает возможность короткого
замыкания положительного и отрицательного электродов на вертикальных краях рамы. 125 1n Рис. На
верхних и нижних горизонтальных полосах рамки также показаны выступающие ребра или линии III и IV, так
что либо положительный, либо отрицательный электрод, либо оба электрода заключены в рамку 130 со всех
сторон, что также делает невозможным короткое замыкание на горизонтальных краях 245,252 рамки. В
верхней части рамки выступающая линия или ребро частично удалены, чтобы обеспечить прохождение
вывода электрода.
На рис. VI показана рама, где выступающие линии или ребра выполнены только на двух вертикальных и
нижней полосах рамы, что позволяет газам выходить сверху аналогично тому, как это показано на рис. I или II
или рис. V.
- На рис. I, II и V разделители между электродами могут выступать ниже электродов во время использования,
если нижний ободок рамы, например, расположен так, как на рис. II, 16, при этом пластины опираются на
поперечные перекладины внешнего корпуса.
Сконструированные таким образом рамы можно использовать с диафрагмами следующими способами1. Рама
может быть выполнена независимо от диафрагм и либо размещена на ней, как показано на рис. II, 17 и рис.
VI, 27; диафрагма вырезается таким образом, чтобы она входила в раму между выступающими линиями, как
показано на рис. II 19; это также можно сделать с рамами, как показано на рис. I, III и IV. В этом случае
диафрагму можно время от времени снимать, и раму можно использовать снова и снова.
2. Рама и диафрагма могут быть изготовлены из одного куска, в этом случае создается более совершенный
разделитель.
Пористые диафрагмы могут быть снабжены выступающими пористыми ребрами с одной стороны, с обеих
сторон диафрагмы, или же она может быть совершенно плоской, причем все выступающие ребра
изготовлены из непористого эбонита и расположены в раме, что является наилучшей формой диафрагмы,
обеспечивающей наименьшее электрическое сопротивление и наибольшую перколяцию; она также может
быть выполнена в виде волнистой поверхности. Их можно расположить в раме таким образом, как показано на
рис. II, 12, 13, 14, 18, чтобы с помощью горизонтальных полос рамы создать свободное пространство для
кислоты с одной или обеих сторон диафрагмы. Сама диафрагма может быть выполнена в виде трубок,
цилиндров любого желаемого диаметра (например, Рис. IX, X) или любой другой формы, в том числе в виде
пористых горшков, снабженных дном, выступами или тому подобным из пористого или непористого эбонита.
На рисунках XI и XII показаны два типа ячеек Леланше, в которых либо отрицательный электрод (рис.
XI) или положительный электрод (рис. XII) помещается в пористую трубку, но глиняный горшок или цилиндр с
крайне малой степенью фильтрации, не позволяющий раствору поступать к электроду извне, заменяется
эбонитовой диафрагмой, снабженной эбонитовыми рамками с более подходящей степенью фильтрации. В
результате этого раствор получает более легкий доступ через пористую трубку к электроду, что позволяет
получить на 70% больший ток, облегчает выход газа и приводит к более быстрому восстановлению ячейки.
Иными словами, это означает, что можно сконструировать меньшую по размеру ячейку Леланче (75),
обеспечивающую больший электрический ток и на то же время, чем в настоящее время.
Конструкция ячейки из эбонита также позволяет усовершенствовать ее с конструктивной точки зрения,
поскольку она может быть выполнена в виде закрытой ячейки, а раствор может подаваться в ячейку и
выводиться через открытую пористую трубку.
Следует отметить, что пористые диафрагмы из эбонита можно без труда изготавливать любого размера, чего
нельзя сказать, например, о деревянных диафрагмах или диафрагмах из резьбовой резины. 90 Однако
следует отметить, что, хотя изобретение было описано со ссылкой на диафрагмы из пористого эбонита, оно
не ограничивается этим аспектом.
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что
я...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_245253.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=245253&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB245253A
[]
Соседние файлы в папке патенты