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Publication number: DE228990C
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Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

Vr 228990 KLASSE 21 c. GRUPPEVr 228990 CLASS 21 c. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Februar 1910 ab.Patented in the German Empire on February 17, 1910.

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 The subject of the invention is a protection against overvoltages using electrolytic cells, in which a number of such cells are connected in series on a transmission line or a similar conductor in order to free them from unusually high potential, such as a series of lightning strikes, power surges and the like. like. is. Such a protective device is provided, for example, with aluminum electrodes which are immersed in a suitable electrolyte. Every electrolytic cell prevents any current flow under normal circumstances as long as the voltage difference between its electrodes is approximately 240 to 300 volts, because the electrodes are covered with a layer λ ^ οη of very high resistance; but as soon as the potential difference exceeds the critical value of about 500 volts, the layer is destroyed and the current can flow freely through it. This property of electrolytic cells with aluminum electrodes makes them known to be suitable for protecting lines against excessive voltage, but several cells must be connected in series so that they can be used for the usual voltages. For a line with a voltage of 2300 volts, ten cells would have to be connected in series and placed between the line and earth. Although each cell would have to absorb a tenth of the total voltage, it has been shown in practice that the individual cells have different resistances. This difference is probably a consequence of the different layer thicknesses, and the potential difference is 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.carries more with some cells and less than 230 volts with others. The temperature of the cells depends from the energy they have absorbed; since all cells connected in series are the same So some of them get warmer by increasing their voltage and their electrolyte evaporates faster than that of the others. The stress distribution can become so irregular that some Cells lose their electrolytes at normal potential by boiling over, so either the electrical circuit of the facility is opened or destroyed.

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-The object of the invention now aims to avoid the inadequacies that a Consequences of the unequal voltage distribution are, and the voltage between the individual cells to balance in a simple way. For this purpose, the electrolytes of the successive Cells are shunted to the interconnected electrodes of these cells, for example, by stringing the neighboring cells together by means of pipes or siphons which open into the cells and are filled with the electrolyte, so that the electrolytes of the neighboring cells through both the electrodes and the Electrolytes are in electrical communication in the tubes. The resistance of the parallel switched liquid column can be of any height by suitable choice of its cross-section be made. The tubes are expediently designed in a U-shape, with their ends immersing into the electrolytes of the neighboring cells and form siphons filled with electrolyte. The tubes are also equipped with chambers or

Weiterungen versehen, in welchen sich Gasblasen ansammeln, die sonst die elektrische Verbindung zwischen den Elektrolyten der benachbarten Zellen zerstören würden.Provided extensions in which gas bubbles accumulate, which would otherwise affect the electrical Connection between the electrolytes of the neighboring cells would destroy.

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,In the drawing, the subject matter of the invention is shown, for example, and it shows: Fig. Ι a number of electrolytic cells connected in series between conductor and earth are,

ίο Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch zwei benachbarte Zellen.ίο Fig. 2 is a vertical section through two adjacent Cells.

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.The cells A to F are connected to one another between the conductor and the earth. Each cell consists of a container made of any suitable material that is not attacked by the electrolyte. The electrolyte has a layer of protective liquid on its surface which is lighter than itself. Cell A has aluminum electrodes 2 and 3 which are immersed in the electrolyte in container 1; cell B has similar electrodes 4 and 5. The cells are connected in series by electrical connection between electrode 3 of cell A and electrode 4 of cell B, while electrode 5 is electrically connected to one of the electrodes of cell C, etc.

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.If the potential difference between electrodes 2 and 3 is greater or less than the difference between electrodes 4 and 5, cell A heats up more or less than cell B. In order to make the voltage distribution between the individual cells even, the electrolyte in cell A with that in cell B shunted to electrodes 3 and 4, so that the current flowing from 2 to 5 can go to electrodes 3 and 4 as well as via the shunt path.

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.The electrical connection between the electrolytes can be carried out in various ways; however, it is expedient to effect this connection through a tube which is immersed in the electrolytes of neighboring cells and which is filled with the electrolyte. For this purpose, the glass tube 6 ο. Like. U-shaped bent and immersed with the ends in the electrolytes of neighboring cells. To avoid the accumulation of gas bubbles in the tube 6, which would destroy the electrical connection between the electrolytes, the tube is provided with an extension 7 at its upper end, which acts as a gas chamber and ensures a certain amount of electrolyte in the tube 6 under all circumstances, to keep cells A and B in electrical communication.

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.When the normal potential difference between electrodes 2 and 5 is about 500 volts is and the difference between electrodes 2 and 3 is only 200 volts while they between 4 and 5 is read at 300 volts, a correspondingly increased current flows through the glass tube 6, thereby equalizing the voltage difference between the cells and is returned to the normal state. When the electrolyte in a cell is faster evaporated than in the other cells, part of the electrolyte becomes the neighboring one Cells transferred into the weakened cell and thereby the level of the electrolyte in kept the same for all cells. The cell with the greater resistance heats up more than one neighboring one of lower resistance; as the liquid becomes lighter, it exerts a lower hydrostatic pressure, so that the more heated cell by the Tube 6 absorbs liquid and such a uniform stress distribution over the individual cells.

Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf Aluminiumelektroden beschränkt, sondern es können auch andere Elektroden verwendet werden, welche eine Widerstandsschicht auf ihrer Oberfläche haben.The subject matter of the invention is not limited to aluminum electrodes, it is Other electrodes that have a resistive layer can also be used their surface.

Claims

Patent claims:

1. Protection against overvoltages using electrolytic cells, thereby characterized in that when several cells are connected in series from.den the electrolyte Adjacent cells are shunted to the interconnected electrodes of these cells to produce a more uniform To achieve distribution of the voltage to the individual cells.

2. Fuse according to claim 1, characterized in that the shunt connection is formed by an equalizing tube which is immersed in the electrolyte and which feeds the electrolytes of neighboring cells the same amount.

3. Fuse according to claim 2, characterized in that the compensating tube with an extension is provided, which acts as a gas chamber.

1 sheet of drawings.