"Радиолюбитель", №10, июль, 1925 год, стр. 218-219

Источники питания катодных ламп

Гальванические элементы для анодных цепей

М. А. Боголепов

Как было сказано в предыдущей статье ¹), элементы "мешечного" типа вполне пригодны как для накала нитей "микроламп", так равно и для обслуживания анодных цепей, при чем в последнем случае размеры их могут быть минимальные.

Однако, в виду того, что для получения достаточного анодного напряжения приходится составлять батареи из довольно значительного числа элементов, для которых требуется соответственное число стеклянных сосудов, мешков и пр., в этом случае несравненно рациональнее применять элементы мешечного типа уже в виде элементов "сухих", для коих стеклянные сосуды и мешки совершенно не требуются.

Сухие элементы по своему существу ничем не отличаются от описанных мешечных элементов и лишь самый способ изготовления несколько иной.

Для изготовления элементов берут тонкий листовой цинк, например, в ½ миллиметра и менее и из него делают небольшие цилиндрики, тщательно запаивая дно и бока. Так как цинковые цилиндры служат как бы сосудами элементов и в то же время представляют собою их отрицательные электроды, то к верхним краям цилиндров необходимо припаять короткие проволочки или медные пластинки, кои будут служить для последующих включений элементов в цепь.

Рис. 1. Аггломерат элемента сухой батареи в нат. величину.

После этого приступают к изготовлению марганцевых валиков или аггломератов, для чего поступают так: делают круглую деревянную или металлическую формочку без дна и такого диаметра, чтобы опрессованный в ней валик получился бы на 3—4 миллиметра уже цинковой коробки и высотою около ¾ ее высоты, при чем под формочку кладут небольшую дощечку, в коей просверливают отверстие, достаточное для пропуска помещаемого в середину валика угольного стерженька (обычно диам. 5—6 миллим.), и делают неглубокую выемку для помещения в нее формочки, как то и видно на рис. 2.

Деполяризующую массу приготовляют из тех же веществ, как и в мешечных элементах, но все вещества уже берут в мелком порошке, а, кроме того, вместо кокса применяют лишь один графит.

Смесь составляют в такой пропорции (количество веществ показано достаточное для изготовления одного элемента обычной батарейки для карманного фонаря):

Сначала смешивают хлористый цинк с водой и глицерином, а затем уже прибавляют смешанные между собою остальные вещества и всю массу хорошенько разминают и растирают, при чем на ощупь она должна быть только слегка влажная.

Рис. 2. Формочка для изготовления аггломератов.

Применение хлористого цинка и глицерина не обязательно и, в крайнем случае, вполне можно обойтись и без них, заменив их хотя бы тем же количеством поваренной соли и небольшим количеством, напр. ½ грамма, толченного сахара.

Количество перекиси марганца и графита можно в широких пределах изменять, что отзовется на силе тока и продолжительности службы элементов, как то и было указано при описании устройства элементов мешечного типа.

По изготовлении деполяризующей массы, формочку ставят в предназначенное для нее углубление в доске и с внутренней стороны обкладывают ее листком промасленной бумаги или пергамента, но так, чтобы края бумаги несколько выступали вверх, в середину же ставят угольный стержень и, затем, понемногу накладывая в формочку изготовленную смесь, тщательно утрамбовывают ее стеклянной или деревянной палочкой. Когда формочка будет заполнена, верхний край бумаги загибают внутрь, формочку снимают с доски и спрессованный валик с бумагой выталкивают наружу.

После этого бумагу снимают, валик же обертывают одним слоем довольно редкой бумажной материи, слегка увлажненной в растворе нашатыря, и сверху в разных направлениях перетягивают крепкими суровыми нитками, как то и указано на рис. 1, представляющем собой валик для элемента обычной сухой батарейки в натуральную величину.

Изготовленные таким путем валики помещают в цинковые коробки, куда предварительно накладывают соответственное количество сгущенной электровозбудительной массы, при чем, при помещении валика, масса выдавливается, заполняя промежутки между станками цинковых коробок и валиками и излишек ее выходит на поверхность, который и удаляют.

Для изготовления электровозбудительной массы берут следующие вещества (количество указано опять-таки для изготовления одного элемента для карманной батарейки):

Приготовление массы производится следующим образом: сначала берут крахмал и, разведя его в холодной воде, нагревают на самом легком огне, чтобы крахмал получил вид полупрозрачного клейстера, после этого его снимают с огня и прибавляют муку, нашатырь и глицерин, тщательно размешивая до получения однообразной полужидкой массы.

В случае, если бы масса оказалась чересчур густа, к ней прибавляют самое небольшое количество воды, но разжижать особенно не следует.

Коль скоро валики опущены до дна цилиндров и излишки выдавленной массы удалены, поверх валиков внутри цинковых коробок кладут кружки из промасленного картона, с отверстием для пропуска угольного стержня и, затем, элементы заливают до краев цинковых коробок каким-либо смолистым веществом, напр., древесной смолой с примесью воска или парафином, варом и т. п.

Марганцевые валики с внутренними угольными стержнями будут представлять собой положительные электроды элементов, и, для возможности включения элементов в цепь, на выступающие концы углей необходимо плотно пригнать колпачки или медные кольца с припаянными к ним медными проволочками. Для того же, чтобы возбудительная масса не могла портить эти колпачки, постепенно всасываясь в угли, концы углей перед надеванием наконечников следует окунуть в растопленный парафин.

Рис. 3. Разрез элемента сухой батареи в нат. величину.

Этим и заканчивается изготовление каждого отдельного элемента, который в разрезе указан на рис. 3.

Электровозбудительная сила элемента, как и во всех других случаях, около 1,25—1,40 вольт, сила же тока, в зависимости от качества и количества материалов и степени прессовки может быть, при карманных элементах, 2—3 ампера и более. Таким образом, для получения потребного анодного напряжения в 80 вольт, в среднем потребуется не менее 60—65 элементов, в случае же их некоторого истощения — даже более.

При соединении элементов в батареи, необходимо весьма тщательно изолировать цинковые сосуды друг от друга, прокладывая между ними и под ними более или менее толстые картонные прокладки, пропитанные парафином.

В общем стоимость собственноручно изготовленных элементов обычно в 7—8 раз менеe продажных, при чем, действие их, при хорошем качестве материалов, значительно лучше чем у последних, кои, после долгого лежания на складах, часто в значительной мере истощаются.

Главный недостаток сухих элементов заключается в том, что по истощении, их весьма трудно, а иногда, если цннки раз'едены, то и совсем не представляется возможным восстановить, — приходится уже их совершенно разбирать, изготовлять новые цинковые оболочки, прессовать валики и т. д, поэтому-то, при постоянном пользовании ламповыми приемниками, несравненно проще и удобнее для анодных цепей применять элементы с жидкостями, в коих манипуляции по перезарядке были бы сведены до минимума и при небольших сравнительно затратах.

В этом отношении, как на наиболее отвечающие потребностям, можно указать на элементы Калло, представляющие собой некоторое видоизменение элементов Мейдингера, применяемых на телеграфе, описание коих я и считаю необходимым здесь привести.

Для изготовления элементов Калло, достаточных для обслуживания анодных цепей ламп, берут самые небольшие стеклянные сосуды, напр. небольшие стаканчики, обыкновенные пробирки и т. и. и на дно каждого из них опускают либо медную проволоку, свернутую по дну в виде спирали, либо медный кружок, либо, всего лучше, довольно густую спираль, согнутую из тонкой и узкой полоски меди, как то и указано на рис. 4. Так как медная полоска или проволока в данном случае будет служить положительным электродом элемента, то к ней припаивают кусок проволоки, который и выводят вверх наружу, при чем, для того, чтобы на эту проволоку не могла действовать жидкость элемента, на нее надевают резиновую трубочку, доходящую почти до дна.

Рис. 4. Элемент Калло.

Вторым, т.-е. отрицательным электродом элемента служит цинковый лист, который свертывают в виде цилиндра и помещают в верхней части сосуда, подвешивая на отогнутых или припаянных к цинку лапках, опирающихся на края сосуда. При этом высота цинкового цилиндра не должна быть более ¼ или ⅓ высоты сосуда и к нему точно так же припаивают кусок проволоки.

Та часть цинка, которая будет погружена в жидкость, в данном случае должна быть непременно амальгамирована, т -е. покрыта ртутью, для чего, как было упомянуто ранее, на цинк капают одну-две капли ртути и растирают ее по всей внутренней и наружной поверхности при помощи тряпочки или суконки, смоченной в слабом растворе серной кислоты, каковую приготовляют так: берут 10 частей (по об'ему) холодной воды и в нее осторожно вливают 1 часть (по об‘ему) серной кислоты, но отнюдь нельзя поступать наоборот, т.-е. лить воду в кислоту, иначе вода, быстро вскипая и превращаясь в пар, будет разбрызгивать раствор в стороны.

Весь сосуд элемента заполняют либо чистой водой (прокипяченой остуженной), либо водой с примесью небольшого количества глауберовой соли (5—10%), а затем на дно сосуда, поверх медного электрода, потихоньку (отнюдь не взбалтывая) опускают кристаллы медного купороса в таком количестве, чтобы они заполнили не более ¼ части высоты сосуда. При этом медный купорос, постепенно растворяясь, окрашивает нижнюю часть жидкости в темно-синий цвет, тогда как верхняя ее часть, в которой, по мере действия элемента, получается раствор цинкового купороса, остается совершенно белой, прозрачной. Граница между двумя жидкостями обрисована очень резко и она всегда должна находиться возможно далее от нижнего края цинкового цилиндра, почему и не следует сразу класть большое количество медного купороса.

Вот и все устройство элемента.

Для получения полного действия элемента, его предварительно замыкают на несколько часов на себя, т.-е. соединяют проволоки, идущие от цинка и меди, между собой, благодаря чему медный купорос начнет разлагаться и выделяющаяся из него чистая медь будет отлагаться на медном электроде, выделяющаяся же серная кислота перейдет в верхнюю часть сосуда, где, соединяясь с цинком, как было сказано, образует цинковый купорос.

Напряжение элемента во всех случаях составляет почти ровно 1 вольт и таковой величины напряжение остается почти постоянным во все время работы элемента. Таким образом, для получения, например, анодного напряжения в 80 вольт, придется для составления батареи взять не менее 80 элементов.

Уход за батареей из элементов Калло весьма несложный: необходимо лишь, по мере расходования, добавлять достаточное количество кристаллов медного купороса и, по мере испарения жидкости, подливать чистую воду, следя за тем, чтобы синий раствор отнюдь не доходил до краев цинка и, если бы это произошло, то батарею следует усиленно расходовать, т.-е. хотя бы замкнуть на себя. Если же будет замечено, что на краях сосудов и цинков происходит сильная кристаллизация солей, необходимо вычерпать некоторое количество верхней, т.-е. прозрачной жидкости, заменив ее водой. Для того же, чтобы вообще предохранить элементы от выползания солей, верхние края банок и проводов не мешает смазать салом или вазелином.

(Продолжение следует).