Redresseur électrolytique, particulièrement pour la charge de batteries d'accumulateurs. La présente invention a pour objet un re dresseur électrolytique, particulièrement utilisé pour charger, au moyen d'une source de cou rant alternatif, des accumulateurs du genre de ceux que l'on emploie avec les appareils de dé marrage et d'éclairage des automobiles et pour l'équipement des stations radioélectriques.
Ce redresseur électrolytique présente la particularité que l'une de deux électrodes est en un métal formant valve, par exemple en tantale, plongeant dans un électrolyte acide, tel que par exemple de l'acide sulfurique di lué, renfermant une faible quantité d'une im pureté métallique y ajoutée, qui sera de pré férence à base de fer.
Sur le dessin annexé, on a représenté, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention La fig. 1 est une vue en plan de l'en semble de celle-ci; La fig. 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la fig. 1; La fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig. 1; La ig. 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la fig. 1;
La fig. 5 montre, d'une faon schématique, les connexions de circuit des différents élé ments du redresseur, et La fig. 6 est une vue schématique de la construction d'un transformateur dont est pour vu le redresseur.
Comme on le voit sur le dessin, 10 désigne un récipient, en bois ou en toute autre ma tière convenable, pourvu d'une anse Il et de pattes de support 12 en caoutchouc on en toute autre matière isolante convenable. Le récipient 10 est muni, à sa partie supérieure et à peu près en son centre, d'une bande trans versale 13 qui forme cloison partielle entre la partie du récipient qui contient le bac de redresseur proprement dit et la partie dans laquelle sont placés un transformateur et ses accessoires.
Le redresseur proprement dit' comporte une anode de plomb 14 et une cathode de tantale 15 plongées dans un électrolyte acide constitué, de préférence, par de l'acide sul- (urique dilué. On a constaté que l'acide sul furique ayant une densité de 1,25 donnait des résultats satisfaisants. On a également cons taté que le tantale possédait la propriété de laisser passer le courant allant de l'électrolyte à l'électrode de tantale et d'empêcher l'élec tricité de passer dans la direction inverse. L'électrolyte est renfermé dans un bac 16 qui est ici en plomb, mais qui pourrait être en une autre matière donnant de bons résultats, telle que le caoutchouc durci.
L'anode 14 comporte, de préférence, une petite quantité d'antimoine mêlé au plomb afin d'offrir plus de résistance à l'action de l'électrolyte.
Des supports 17 dirigés vers le bas sont prévus sur le fond du bac 16; chacun des- dits supports est muni d'une paire de pattes latérales 18 fixées au fond du récipient 10 au moyen des boulons 19. Les côtés du bac 16 sont munis d'ailettes latérales 20 destinées à rayonner la chaleur; ces ailettes maintiennent en place le bac 16 entre l'un des côtés du réci pient 10 et la partie formant cloison 13. Contre tout mouvement dans le sens de sa longueur, le bac est maintenu en place grâce air con tact de ses extrémités avec le récipient.
Entre des paires d'ailettes 20 sont disposées les ta blettes latérales 22 dont chaque paire est infi nie d'orifices alignés 23 dans lesquels sont fixés les isolateurs 24 en porcelaine. ou en toute autre matière désirée.
Le haut du bac 16 est muni d'un cou vercle 25 en caoutchouc durci ou cri toute autre matière convenable. La plaque 25 pré sente une ouverture 26 qui reçoit le chapeau 27 dans lequel sont ménagés les évents 28. Dans le couvercle 2É sont également rnéria- gées les ouvertures tronconiques 29 et 30. Le manchon 32, cri caoutchouc durci ou en toute autre matière convenable est disposé dans l'ou verture ou creux 29. L'extrémité inférieure dit manchon 32 est filetée extérieurement et munie d'un écrou 33 qui maintient solidement et) place ledit manchon 32.
Dans le manchon 32 et longitudinalement par rapport à ce der nier est disposé le logement 34 qui se ter mine, à son extrémité inférieure, par l'ouver ture rectangulaire 35 que traverse la cathode 15. L'extrémité. supérieure de cette cathode est fixée, par coulée, dans l'extrémité infé rieure de la borne 31. Voici une manière satis faisante de fixer le tantale Une composition de plomb et d'antimoine se dilate cri se refroidissant.
On a constaté qu'un pourcentage d'environ six pour cent d'anti moine donnait des résultats satisfaisants. 8i l'on coule la borne 31, formée du composé plomb- antimoine, autour de l'extrémité de la bande de tantale, la partie extérieure de la coulée durcit la première ait contact du moule et forme une enveloppe de retenue à l'intérieur de laquelle se trouve le métal encore liquide qui entoure la bande de tantale.
Quand ce métal intérieur mou durcit. il tend < i. se dilater, niais comme il est contenu par l'enveloppe extérieure, il en résulte que l'extrémité de la cathode se trouve solidement saisie par le plomb. La borne 31 est munie d'une bride annulaire 36. La borne 31 et la cathode 15 sont fixées eu position de la ma nière suivante: .
Le logement 34 ayant été rempli d'un com posé, tel que le ciment d'asphalte, résistant à l'action de l'acide. l'extrémité inférieure de la borne 31 est enfoncée à force dans la partie supérieure de la chambre 34 avant que le ci ment n'ait durci. Après avoir mis en place la borne 31, comme on vient de le dire, on remplit également la partie supérieure du creux 29 avec du ciment de joint afin d'ancrer solidement la borne 31. Autour de la cathode 15 et air voisinage (le soit extrémité inférieure.
est disposé titi bloc 3 7 d'une matière (telle que le caoutchouc mou) résistant à l'action de l'acide; ce bloc est maintenu en place ait moyen des parties 38 obtenues en tournant l'extrémité inférieure de la cathode 15.
Près de lune des extrémités du bac 16. le fond de ce dernier est muni d'une bride annulaire 39 qui reçoit l'extrémité inférieure de l'anode 1.1; titi manchon 40 en matière isolante, telle que du caoutchouc durci, est disposé entre la bride 39 et l'anode 14. afin d'empêcher le contact de ces parties. L'anode 14 présente une partie élargie ou collier 41 qui s'appuie ,tir 1'eltrémité dit manchon 40 afin de supporter l'anode. L'extrémité supé rieure de l'anode 14 traverse vers le haut le creux tronconique 30 et. porte une bride 42 qui s'appuie contre le fond du couvercle 25.
L'espace compris à l'intérieur de la cavité 30 autour de l'extrémité supérieure 43 de l'anode 14 est rempli d'un ciment, tel que du ciment d'asphalte, résistant à l'action de l'acide.
Aux extrémités supérieures des bornes 31 et 43 respectivement sont fixées les barres 44 et 45, en plomb ou en toute autre matière conductrice, qui se dirigent latéralement, puis vers le bas, à travers les manchons isolants 24.
Le transformateur comporte le noyau formé par les pièces feuilletées en forme d'E, 46 et 47, sur les languettes desquelles sont dispo sées la bobine primaire 75 et la bobine secon daire 68. Sa bobine primaire comprend en viron 440 tours de fil n 22 et sa bobine secondaire environ 71 tours de fil n 15. Ce transformateur, lorsqu'il est branché sur un circuit d'éclairage de 110 volts, a, aux bornes du secondaire, une tension d'environ 18'z volts.
Sur les côtés opposés des pièces feuilletées 46 et 47 sont disposés les organes de fixation 50 qui sont solidement maintenus solidaires des parties feuilletées au moyen des boulons 51. Les extrémités inférieures des organes 50 sont munies de parties 52 disposées latéralement et perforées (lui sont fixées au fond du réci pient 10 au moyen des vis 53. Les extré mités supérieures des organes de fixation 50 sont munies de parties latérales 54-dans chacun desquelles est ménagée une ouverture taraudée 55. Sur les parties latérales 5.1 est disposée une plaque 56 en bakélite, en fibre ou en toute autre matière isolante convenable.
Cette plaque est fixée aux parties 54 au moyen des vis 57 qui traversent, vers le bais, la plaque 56 et pénétrant dans les orifices taraudés 55. Les porte-fusibles 58 et 59 sont fixés sur la plaque 56 respectivement au moyen des boulons 60 et 61 des écrous de fixation 62 et 63.
Un manchon 65, en porcelaine ou en toute autre matière isolante, est fixé au noyau du transformateur; à l'intérieur de ce manchon est disposée en spirale une bobine de résis tance 66 en fil (le nickel; de préférence, des- tinée à limiter l'intensité du courant. Le fil 66 peut avoir approximativement un diamètre de 0,625 mm et une longueur de 0,41 m. Après . avoir mis en place la bobine 66, ou bouche les extrémités du manchon 65 au moyen d'un ciment minéral convenable quelconque. Ce dispositif agit, en partie, pour retenir la cha leur produite par la bobine et pour .main tenir plus de constance dans les propriétés de cette dernière.
On a constaté que le fil de nickel était préférable parce qu'il offrait une résistance accrue lorsque le courant augmentait. La bobine 66 tend à limiter et à maintenir constant le courant à travers le redresseur. L'une des extrémités du fil 66 est réunie au porte-fusible 58 au moyen du conducteur 67, l'autre extrémité étant réunie au secondaire 68 du transformateur au moyen du conducteur 69 (voir fig. 4 et 5). L'autre porte-fusible 59 est relié à la barre 44, laquelle est elle-même reliée à la cathode de tantale, au moyen du conducteur 70.
A l'intérieur des porte-fusibles 58 et 59 est disposé le fusible à cartouche ordinaire, tel que ceux que l'on emploie dans les circuits électriques des automobiles ou dans les autres dispositifs. On utilise un fu sible pour courant de 6 ampères environ qui agit pour ouvrir le circuit si le redresseur vient à être relié eu sens inverse à la bat terie ou s'il se produit un court-circuit; ce fusible protége le redresseur contre les ava ries, de même qu'il agit comme signal d'alarme si le chargeur vient à être relié d'une ma- rlière impropre à la batterie.
En se référant à la fig. 5, on voit que le primaire 75 du transformateur est relié, ait moyen de la paire de conducteurs 76, à une fiche ordinaire adaptée pour pouvoir être in troduite dans une prise de courant dont les bornes sont reliées aux conducteurs 79 et 80 d'un circuit-lumière ordinaire à courant alter natif de 110 volts approximativement. L'une des extrémités du secondaire 68 est réunie ait moyen du conducteur 81 à l'agrafe de connexion 82.
L'autre extrémité du secondaire 68 est réunie par le conducteur 69 à la ré sistance 66 ainsi qu'on l'a décrit antérieure- ment. L'extrémité opposée de la résistance 66 est reliée par le conducteur .67 à l'une des extrémités da fusible 71, l'extrémité opposée dudit fusible 71 étant réunie par le conduc teur 70 à la cathode de tantale 15. L'anode de plomb est réunie par le conducteur 83 < l, l'agrafe de connexion 84. L'enroulement 68, la bobine 66 et la résistance du transforma- teur agissent pour limiter le courant continu à. peu près 3',- ampères au maximum.
On remarquera que le transformateur li mite le voltage au redresseur non seulement quand le courant passe dans la direction per mise par le redresseur, mais aussi dans le cas où le courant tend à passer dans le sens contraire. En d'autres termes, le transformateur limitera le voltage qu'il y ait un passage de courant effectif ou non.
En se reportant à la fig. 3, on remarquera plue le conducteur 83 est relié à l'extrémité in férieure de la barre 45 (reliée elle-même à l'anode 14) et se dirige d'abord latéralement, puis vers le haut à travers l'orifice 85 de la plaque 56. Le conducteur 81 qui part de l'une des extrémités du secondaire 68 traverse en montant l'orifice 86 de la plaque 56. Les deux conducteurs 76 qui sont réunis aux extrémités opposées du primaire 75 traversent, en mon tant, l'ouverture 87 ménagée dans la plaque 56. En plus des ouvertures 85, 86 et 87 la plaque 56 comporte un certain nombre d'ou vertures 85.
Les côtés du récipient 10 sont munis des ouvertures 89 au voisinage du fond de ce dernier. Ainsi qu'on l'a représenté, les ouvertures 89 sont ménagées beuleinent sur les deux côtés opposés de la boîte, mais, si on le vent, ces ouvertures peuvent être dis posées sur les quatre côtés. On remarquera que le bac 16 et le transformateur sont main tenus à une certaine distance du fond du ré cipient.
Cet arrangement permet à l'air d'entrer dans le récipient par les ouvertures 89, de monter librement autour du transformateur et de sortir par les trous 88 de la plaque 56 et aussi de monter entre les ailettes 20 du bac, ce qui contribue grandement à maintenir froid le redresseur quand on utilise ce dernier; c'est lit unie condition essentielle pour obtenir les meilleurs résultats.
On a constaté que, quand le transforma- teur utilisé avec le redresseur tel qu'on l'a représenté ici est construit pour donner uni courant d'une certaine intensité, il arrive sou vent que cette intensité du courant. du redres seur change tout à coup. Ce fait, pense-t-on, est dû-généralement à l'introduction d'un corps étranger dans l'électrolyte.
Le demandeur a découvert qu'en ajoutant en petite quantité, à l'électrolyte d'acide dilué tel que l'électro lyte d'acide sulfurique ou d'acide phosphorique, une impureté métallique, par exemple du fer, on empêchait dans une large mesure cette tendance à, varier de l'intensité du courant. On obtient de très bons ri@sultats en ajoutant un demi à un pour mille de fer. Le fer petit être ajouté sous forme de métal, mais il est préférable de hiniroduire sous forme de sul fate ferreux.
On a constaté qu'il était, pos sible, sans nuire ait redresseur, d'ajouter fi l'électrolyte un léger excès de fer. Dans la pratique, on introduit le fer cri ajoutant en viron un gramme de sulfate ferreux eu cris taux par cent centimètres cubes d'électrolyte.
Des quantités de fer quelque peu supérieures ou inférieures peuvent être ajoutées avec des résultats différents. Quand le fer est ajouté à l'électrolyte, l'intensité du courant du redres- sein- se trouve matériellement augmentée, habi tuellement d'environ 50 pour cent bien que des accroissements plie, grands soient parfois obtenus.
Outre l'augmentation de l'intensité du courant de charge, le fait d'ajouter le fer à l*électrolyte a encore pour résultat de di- niinuer relativement l'échauffement du redres- seur. Ceci est probablement dû ait fait que le fer diminue la résistance intérieure du re dresseur.
En plus de J'a, ignientation de l'intensité du courant de charge et de la diminution de l'échauffement relatif, l'introduction de l'im pureté métallique a pour effet de rendre plus stable ou plu, constante l'intensité du courant de charge.
En même terril" qu'il a trouvé que le fer donnait de très lion, résultats quand on l'in troduisait dan, 1@éIectrolyte, le demandeur a découvert également (lue certaines autres ini- puretés métalliques (cuivre ou argent par exemple) produisaient, jusqu'à un certain point, le même effet que le fer quand on les ajoutait à l'électrolyte.
On a constaté qu'un redresseur construit de la manière qui a été décrite ci-dessus écla tait parfois dans certaines circonstances ex ceptionnelles, par exemple quand ledit redres seur était soumis à une surcharge. Ce fait doit être dû à la combinaison de l'hydrogène et de l'oxygène mis en.liberté aux électrodes. Un a découvert qu'en versant dans le bac du redresseur une petite quantité d'huile lourde, on empêchait, d'une façon absolue, l'explosion de la cuve. On a employé, à de nombreuses reprises, avec des résultats satisfaisants, en vison deux cuillères à thé de pétrol lourd pur. L'huile lourde forme une couche à la partie supérieure de l'électrolyte et constitue égale ment une couche isolante sur les électrodes.
Cette couche peut agir pour supprimer les étin celles qui autrement se produiraient à l'une des électrodes; ou peut-être la couche re tarde-t-elle l'échappement sur l'électrolyte des gaz auxquels sont imputables les explosions. Quelle que soit l'intensité du courant, les ex plosions sont empêchées quand de l'huile lourde est employée. Outre qu'elle empêche les ex plosions, la couche d'huile lourde supprime pratiquement les fumées de l'électrolyte et réduit considérablement l'évaporation.
Le redresseur décrit ici a été construit pour charger des batteries de 6 ou de 12 volts. Quand. on l'emploie à charger une batterie de 6 volts, il donne un courant de charge maxi mum d'environ 3'/z ampères, et quand on l'utilise avec une batterie de 12 volts, l'intensité du courant de charge est d'environ '/a ampère.
Si l'on utilise un redresseur du genre qui vient d'être décrit, avec un circuit électrique dont le voltage s'écarte beaucoup de 110 volts, le transformateur doit être modifié de manière à donner un courant semblabe à celui dont il a été question ici.