М. Боголепов.
Элементы типа Лекланше как наливные, так и сухие получили самое широкое распространение в повседневной практике (для звонков, сигнализации, временного освещения и пр.) и в данное время, в особенности, они пользуются большой популярностью в деле лампового радиоприема.
Отличительными чертами элементов типа Лекланше служат: сравнительная простота устройства и дешевизна, отсутствие в них кислот и выделения вредных газов, несложный уход, в сухих же элементах даже полное отсутствие в необходимости какого-либо ухода, сравнительно большая их мощность и т. п.
Однако эти элементы имеют и существенный недостаток, заключающийся в непостоянстве их действия, благодаря падению напряжения во время работы и увеличению их внутреннего сопротивления, почему во всех случаях, когда, при значительном расходе тока, требуется, чтобы ток этот был более или менее ровный и постоянный, элементы приходится строить уже сравнительно больших размеров или увеличивать рабочую поверхность электродов, сближать их на самое малое расстояние между собою и т. п.
Но, конечно, последнее обстоятельство не может служить большим препятствием к применению элементов Лекланше для целей радио и компенсируется указанными выше их достоинствами.
Во всех разновидностях элементов Лекланше отрицательным полюсом служит цинк (в виде палочки, пластины или цилиндра), положительным же — угольная палочка или пластинка, с окружающей ее деполяризирующей массой, состоящей из перекиси марганца, смешанной, для большей проводимости, с графитом или коксом и в спрессованном виде носящей название аггломерата.
На рис. 1 показан обычный тип наливного элемента Лекланше с мешечным аггломератом, на рисунках же 2-м и 3-м изображены отдельно его цинковый и угольный электроды.
Сгибать цинк в форме цилиндра не является обязательным условием, — он может иметь и форму прямой пластинки и даже палочки, но, как известно из предыдущей статьи, величина поверхности цинка и близость его расположения к поверхности угольного электрода имеют прямое отношение к внутреннему сопротивлению элемента, а следовательно и к его силе тока и равномерности действия.
Ввиду того, что продажный листовой цинк в большинстве имеет некоторые примеси, вредно отражающиеся на действии элементов, то в элементах более или менее значительных размеров цинки не лишне амальгамировать, т. е. покрыть ртутью.
Амальгамирование производится следующим порядком: на тарелке разводят небольшое количество 10%-го раствора серной или соляной кислоты и этим раствором при помощи суконки протирают поверхность цинка, а затем капают на нее 1—2 капли ртути и той же суконкой, смачиваемой в растворе, растирают ртуть по всей поверхности цинка, кроме ушка, если таковое имеется.
Если цинк весьма тонок, то лучше его не амальгамировать, так как после амальгамирования цинк становится весьма хрупким и легко продырявливается и разрушается.
Следует помнить, что при составлении раствора серной кислоты, необходимо потихоньку вливать серную кислоту в воду, но отнюдь не наоборот, иначе капли воды, попадая в кислоту, будут вскипать и разбрызгиваться вместе с кислотой в стороны.
Что касается изготовления аггломератов, то пропорцию всех веществ можно применять такую:
| 100 | грамм | перекиси марганца в порошке, |
| 50—70 | гр. | графита серебристого в порошке и |
| 25 | грамм | нашатыря в порошке. |
Смесь замешивают прокипяченой и остуженной водой в таком количестве, чтобы она получилась слегка влажной, но отнюдь не мокрой, разжиженной.
Для прессовки аггломератов изготовляют простую деревянную форму в виде цилиндра требуемого диаметра и высоты, без дна, причем стенки формы хорошенько очищают и лакируют.
Перед началом прессовки, форму устанавливают на доске, внутренность ее обкладывают пергаментом или пропарафиненной бумагой и в середине помещают угольную пластинку или палочку, а затем, накладывал в форму небольшими порциями марганцевую смесь, тщательно утрамбовывают ее деревянной или стеклянной палочкой.
По окончании прессовки, аггломерат осторожно выталкивают из формы с нижней стороны, снимают бумажную обкладку и слегка просушивают в тепловатом месте, после чего обертывают со всех сторон кусочком слегка увлажненного в растворе нашатыря полотна или коленкора и возможно туже перетягивают по всем направлениям тонкой бичевкой, как то и видно из рис. 3.
Так как поверхность аггломерата должна возможно ближе находиться от поверхности цинка, но в то же время его не касаться, по окружности аггломерата следует привязать несколько стеклянных бусин с горошину величиною или 3—4 стеклянных или деревянных пропарафиненных палочки.
При изготовлении аггломератов больших размеров, смесь можно прессовать непосредственно в мешечках, сшитых из коленкора или полотна, вкладывая последние предварительно в такую же деревянную форму; однако в этом случае возможно, что крупинки перекиси марганца или графита проникнут наружу и загрязнят мешок, что является, конечно, нежелательным.
Для присоединения проводников, на концах углей прикрепляются той или иной формы медные зажимы или колпачки, но так как угли обладают пористостью, благодаря чему раствор из элементов, как по фитилю, всползает вверх и разъедает медь, то прежде, нежели укреплять зажимы, концы углей следует пропитать парафином или хотя бы каким-либо жировым веществом.
Обычной жидкостью для наливных элементов Лекланше служит насыщенный водный раствор нашатыря, для чего нашатырь (в порошке) всыпают в воду в таком количестве, чтобы вода насытилась и нашатырь, несмотря на тщательное размешивание, перестал растворяться. На одну бутылку воды нашатыря идет приблизительно 250 грамм, причем не лишне, чтобы нашатырь в нерастворенном виде в некотором количестве всегда имелся на дне элементов.
Если во время работы раствор в элементах приобретает мутно-молочный вид, то это служит явным признаком недостатка нашатыря в растворе, а потому-то временами и следует подсыпать в элементы по некоторой дозе свежего нашатыря.
К раствору элементов полезно прибавить, по несколько капель на бутылку, соляной кислоты и столовую ложку глицерина или до 2—3 столовых ложки толченого сахара-рафинада, что предотвращает поверхности электродов от зарастания кристаллами и хотя последние и продолжают образовываться, но уже в значительно меньшем количестве и крупного размера, благодаря чему их удалять не представляет труда.
Так как те же кристаллы стремятся выползти наружу по краям банки, последние следует смазать вазелином или салом.
Вместо раствора нашатыря, можно применять следующий раствор, дающий довольно хорошие результаты:
| 100 | грамм | углекислого аммония |
| 60 | „ | нашатырного спирта, |
| 15 | „ | бертолетовой соли и |
| 1 000 | „ | воды прокипяченной остуженной. |
Можно составлять раствор и из простой поваренной соли с прибавлением небольшого количества соляной кислоты, но в этой случае результаты получаются уже значительно худшие.
Как было сказано, от качества перекиси марганца, т. е. от количества содержащегося в ней кислорода, всецело зависит величина емкости элемента. В большинстве случаев под видом перекиси марганца продают более низкую окись марганца, т. е. с меньшим содержанием кислорода.
В этом случае можно произвести до некоторой степени искусственное насыщение марганца кислородом, для чего последний (в порошке или крупинках) раскладывают тонким слоем на доске и ставят в теплом месте или на сквозном ветру, время от времени смачивая водой с прибавлением небольшого количества соляной или серной кислоты и размешивая.
Под влиянием влаги и тепла марганец насыщается кислородом (т. е. как бы ржавеет) и его, после промывки водой и просушки, применяют уже в дело.
Но несравненно лучшие результаты насыщения кислородом получаются с помощью электролиза, т. е. путем зарядки от постороннего источника постоянного тока, что может быть применено как отдельно по отношению к перекиси марганца, так и по отношению уже к вполне готовым элементам.
Зарядка производится совершенно тем же порядком, как и зарядка обычных аккумуляторов, для чего уголь, т. е. положительный полюс элемента или целой батареи, соединяют с положительный полюсом источника тока, цинк же, т. е. отрицательный полюс, соединяют с отрицательным полюсом источника тока.
При прохождении тока через элементы, раствор разлагается и выделяющиеся хлор и кислород производят окисление марганца.
Для предварительной обработки перекиси марганца с помощью электролиза, вместо раствора нашатыря, следует взять 10%-ный раствор серной кислоты, по окончании же обработки, ее необходимо тщательно промыть и высушить.
Точно таким же путем может быть произведено и некоторое восстановление израсходованных элементов, у которых перекись марганца в большей мере лишилась своего кислорода.
Однако в последнем случае, если замечено, что внутри элементов происходит весьма сильная кристаллизация солей как на цинках, так и на аггломератах, элементы не лишне предварительно разобрать, промыть все части в горячей воде с прибавлением самого небольшого количества серной, соляной или иной кислоты, аггломераты же предварительно хорошенько вымочить в этой воде и затем уже, сменив в элементах раствор, произвести их зарядку указанным выше способом от источника постоянного тока.
Для более радикального восстановления элементов, аггломераты следует уже раздробить, марганцевую смесь тщательно промыть, а затем уже произвести обработку ее, как было указано выше, и спрессовать аггломераты вновь
При применении элементов для накала нитей микроламп (для накала ламп Р—5 элементы Лекланше мало пригодны), за норму можно принять элементы, у коих наружные сосуды примерно имеют размеры водочной бутылки, аггломераты же диаметром около 50 мм и высотою около 100 мм, причем емкость элементов, смотря по качеству материалов, составит несколько десятков ампер-часов.
Однако лучше брать наружные сосуды несколько больших размеров, чтобы в них могло поместиться большее количество раствора.
Что касается элементов для питания анодов ламп как микро, так и Р—5, то их достаточно сделать в обычных аптекарских пробирках, спрессовав аггломераты диаметром, например, 20—25 мм и высотою около 50—60 мм.
Конечно, для более полного извлечения энергии из элементов, в последнем случае цинки желательно сделать также в форме цилиндров, но для упрощения можно ограничиться лишь пластинками или литыми палочками, как то и видно из рис. 4 и 5.
Во всех случаях, независимо от размеров элементов, напряжение их составляет вначале около 1,4—1,45, вольт и впоследствии падает до 1 вольта и ниже.
Таким образом, для составления батареи накала, необходимо взять вначале 3 элемента и затем добавить четвертый, для получения же анодной батареи в 80 вольт, вначале потребуется около 60 элементов и впоследствии, чтобы полнее использовать их энергию, придется добавить до 70—80 и более.
Но вполне понятно, если своевременно принимать описанные выше меры по восстановлению элементов, то нужда в добавлении излишнего количества элементов в большей или меньшей степени отпадет.