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Gasyoltameter.
Bei einer bekannten Art von Gasvoltametern wird als Elektrode ein stromleitmdes Gitter mit feinen Öffnungen verwendet, das eine"Elektrodenkammer"gegen den Elektrolyt : m Voltametergetäss abschliesst und dazu bestimmt ist, durch die Flüssigkeitshäute, die seine Öffnungen überspannen, das Eindringen des Elektrolyts in die Elektrodenkammer zu verhindern und so eine Gasfüllung dieser Kammer zu erhalten. Solche Elektroden wurden bisher bei Wasserstoffgasvoltametern hauptsächl eh als Kathoden verwendet ; sie zeigen tatsächlich de beabsicht'gte Wirkung, jedoch mit Sicherheit nur dann, wenn das Voltameter feststeht oder nur ruhig bewegt wird.
Man hat beobachtet, dass manchmal der Elektrolyt durch die Gitterelektrodein die Kammereindringtund das Gas heraustreibt, wenn das Voltameter stossweise bewegt oder heftig erschüttert wird. Auf diese Beobachtung, die man als Ertrinken"der Gitterelektrode
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stoffgasvoltametern nach dem Eisenbahntransport mit ertrunkenen Gitterelektroden am Bestimmungsort ankommen.
Dies ist ein erheblicher Mangel solcher Geräte ; denn der Zähler mit ertrunkener Elektrode registriert nicht sogleich nach der Inbetriebnahme. Bei Stromdurchgang muss sich zuerst die Elektrodenkammer mit Ga füllen und erst wenn dies geschehen ist, geht Gas in das Messrohr, beginnt also das Registrieren.
Die Elektrizitätsmenge, d'e der Gasfüllung der Elektrodenkammer äquivalent ist, geht für die Regi- str : erung verloren. Dieser Mangel soll durch die neue Einrichtung beseitigt werden, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet.
In Fig. 1 der Zeichnung ist eine bereits vorgeschlagene Einrichtung dargestellt, um durch den Vergleich die Erklärung des Besonderen der neaen Einrichtung zu erleichtern. Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Voltameters nach der Erfindung, teilwe'se im Schnitt, Fig. 3 ist eine Stirnansicht dieses Voltameters von der Messrohrseite aus gesehen, Fig. 4 ist ein Horizontalschnitt des Voltameters nach den Ebenen P-Q und R-S von Fig. 2, Fig. 5 ist eine Stirnansicht, Fig. 6 ein Vertikalschnitt und Fig. 7 ein Horizontalschnitt der G :
tterelektrodenkammer des Voltameters, in vergrössertem Massstab, Fig. 8 ist ein Teil der Gitterelektrode, noch mehr vergrössert, Fig. 9 zeigt eine Abänderung der Elektrodenkammer im Vertikalschnitt entsprechend Fig. 6, Fig. 10 ist ein Aufriss und Fig. 11 ein Grundrissschnitt der Anode des Voltameters nach Fig. 2-4, in vergrössertem Massstab.
In Fig. 1 ist V ein Teil des gläsernen Voltametergefässes, K eine an seine Wand angeschmolzen Kammer, r ein mit der Wand des Gefässes V und mit der Kammer J erschmolzenes Saugrohr, das bei t' in das Gefäss V ausmündet. n ist die mit ihrem Rand ins Glas eingeschmolzen Gitterelektrode, die die
Kammer K gegen den Elektrolyt im Gefäss V abschliesst ; G ist die grösste, mittels einer Nadel auf ein bestimmtes Normalmass erweiterte Öffnung der Elektrode, die als Gasaustrittsöffnung dient. 11 ist ein ins Saugrohr r geschobener Bausch Glaswolle, der die Bewegung des Elektrolyts im Saugrohr durch Reibung verlangsamen soll. N ist der Normalspiegel, d. i. das Niveau, auf das sich der Elektrolyt in dem aus Elektrodenkammer und Saugrohr gebildeten Raum einstellen soll.
Diese bekannte Einrichtung soll folgendermassen wirken : Wenn die Elektrode n ertrunken ist, die Kammer K sich also mit Elektrolyt gefüllt hat, so wird durch Kippen des Voltameters der Elektrolyt-
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spiegel im Gefäss V wieder gehoben, so hebt sich in gleichem Masse der Spiegel im Saugrohr t'unter Aus- treibung von Ga@ aus der Kammer K. Er bleibt schliesslich'tehen in solcher Tiefe unter der Gasaustritts- öffnung G, dass die Spannung der Flüssigkeitshaut über dieser Öffnung dem Gasdruck in der Kammer gerade da Gleichgewicht hält.
Die Massverhältnihse der Einrichtung sollen so gewählt werden, dass bei diesem Gleichgewichtszustand der Elektrolytspiegel nahe dem unteren Ende der Gitterelektrode, bei N, stehen bleibt. Denn ein möglichst kleiner Ga raum hinter der Gitterelektrode ist erwünscht zur Vergleichmässigung der Registrier, mg. Je kleiner nämlich der fragfiche Gasraum ist, desto kleiner ist die Erektrizitätsmenge, die
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Drucksteigerung hervorzurufen.
Bei der praktischen Ausführung dieser Einrichtung hat sich nun folgende Unbequemlichkeit ergeben : Um den Normalspiegel am unteren Ende der Gitterelektrode zu erhalten, muss man die Elektrode sehr hoch ausführen, unter Verlegung der Gasaustrittsöffnung G an ihren oberen Rand, wenn diese Öffnung so klein sein soll, dass die sie überspannende Flüssigkeitshaut beim Beklopfen des Voltameters sicher standhält, und dass bei Stromdurchgang Gas in genügend kleinen Bläschen aus der Elektrodenkammer entweicht. Unter dieser Voraussetzung muss die Höhe der Elektrode mehr als 20 mm, am besten 40-50 nun betragen, bei einem Durchmesser der Gasaustrittsöffnung von etwa 0'35 mm.
Elektroden solcher Höhe nehmen aber viel Platz in Anspruch, der besser für die Verlängerung des Messrohres aus- genutzt werden kann, und sie sind unwirtschaftlich, weil bei der langen und schmalen Gestalt der Elektrode, die aus Gründen der Billigkeit gewählt werden muss, der ins Glas eingeschmolzene Rand, der als Nutzfläche verloren geht, einen übermässig grossen Teil der Gesamtfläche der Elektrode ausmacht.
Diese Unbequemlichkeit zu überwinden war die Aufgabe, die mit der vorliegenden Erfindung
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Durch diese Einrichtung wird es möglich, Gitterelektroden von weniger als 1 cm2 Fläche mit kreisförmiger, quadratischer oder einer andern vollen Gestalt zu verwenden, die Weite der Gasaustritts- öffnung auf die Grössenordnung von 1/3 mm herabzudrücken und den Gasraum hinter der Gitterelektrode auf kleinstes Mass zu vermindern. Man kann den Elektrolytspiegel im Saugrohr dicht an die Elektrodenkammer heranrücken, wenn man die kapillare Verengung an die Stelle legt, wo das Saugrohr an die Elektrodenkammer angeschlossen ist. Dabei ist es für die Herstellung und für die Wirkung der Einrichtung besonders vorteilhaft, das ganze Saugrohr als Kapillare auszuführen.
Diese Ausführung ist für das Voltameter gewählt, das auf der Zeichnung dargestellt ist. Das Voltametergefäss V hat die bekannte, einer Tabakpfeife ähnliche Gestalt eines U-Rohres mit dem längeren Schenkel Vi, der das Massrohr bildet, und dem kürzeren weiten Schenkel V2, der die Anode A und über dem Elektrolytspiegel E einen Wasserstoffgasvorrat enthält und einen Fortsatz V3 trägt, auf den eine Rolle aus Widerstandsdraht aufgesteckt werden kann. Das Massrohr ist auf ein kurzes weiteres Rohr V4 aufgesetzt, das in seinem unteren Teil die Elektrodenkammer K enthält.
Die Elektrodenkammer ist nicht an die Wand des Voltametergefässes V angeschmolzen, sondern sie ist als eine kleine flache Glasschale ausgebildet und an das Ende des Kapillarrohres y angeschmolzen, das als Saugrohr dient. Die Elektrodenkammer und das Saugrohr werden als ein Ganzes für sich hergestellt und im Voltametergefäss gelagert. Sie werden getragen von zwei angeschmolzenen Glasfüsschen Ki und r1, die auch an die Wand des Gefässes V angeschmolzen sind. Die Kammer K ist mit einem feinen kreisförmigen Golddrahtnetz n überspannt, das an seinem Umfang in das Glas eingeschmolzen ist. Eine Masche G des Netzes ist mit einer Nadel oder Reibahle auf ein bestimmtes normales Mass vergrössert.
Das Drahtnetz ist mit dem Zuleitungsdraht n1 verschweisst, der in das Glasfüsschen Ei eingebettet ist. Das Saugrohr r ist aus dem Raum V4 unter dem Messrohr, der als Auffangtrichter für die aus der Elektrodenkammer entweichenden Gasblasen dient, nach oben in den Anodenraum V2 hinübergeführt.
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ist. Der Glaszylinder wird von angeschmolzenen Füsschen A3, A4 getragen, die auch mit der Wand des Gefässteiles V2 verschmolzen sind. Die Platinfolie A1 wird beim Anschmelzen dieser Füsschen an den Glaszylinder mit angeheftet. Der Zuleitungsdraht A5 der Anode ist in das Glasfüssehen A4 eingebettet.
Die Kapillare ist bei der Ausführung nach den Fig. 5 und 6 so mit der Kammer K vereinigt, dass ihre Seele bei r2 wenigstens ungefähr senkrecht zu einem Wandteil der Kammer unvermittelt ausmündet. Bei der Ausführung nach Fig. 9 wird der Übergang von der Kapillare zur Elektrodenkammer durch eine trichterartige Erweiterung r2 vermittelt.
Die Kathodeneinrichtung wirkt in folgender Weise : Ist die Elektrode n ertrunken, so wird das Voltameter aus der in Fig. 2 gezeichneten Stellung gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Wenn schliesslich
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das Voltameter um 1800 gedreht ist, wobei das in Fig. 2 obere Ende des Saugrohres unter dem Elektrolytspiegel bleibt, ist die Flüssigkeitssäule in dem Saugrohr so hoch, dass sie von der Flüssigkeitshaut über der Öffnung G der Elektrode n nicht mehr getragen werden kann. Die Flüssigkeitshaut reisst durch und der Elektrolyt in der Kammer entleert sich durch das Saugrohr. Diese Entleerung findet ein Ende, wenn der zurückweichende Elektrolytspiegel in der Kammer an die kapillare Enge f2 (Fig. 6) oder in den engen Teil des Trichters f3 (Fig. 9) gelangt.
Denn nun bildet sich hier eine neue Flüssigkeitshaut über einer kapillaren Öffnung, die das weitere Zurücksinken des Elektrolyts im Saugrohr verhindert. Die Kammer K hat sich inzwischen vollständig mit Gas gefüllt. Wird nun das Voltameter wieder umgekehrt und in die ursprüngliche Lage gemäss Fig. 2 gebracht, so bleibt der Flüssigkeitsfaden in dem Saugrohr stehen. Er
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meters ein gewisses Spiel aus, indem er sich ein wenig hebt, wenn der Gasdruck in der Kammer steigt und wieder zurücksinkt, wenn eine Gasblase durch die Öffnung G a\1stntt.
Es ist zu beachten, dass bei der Einrichtung nach der Erfindung das Saugrohr f nur so lange wie das gleichbezeichnete Saugrohr der bekannten Einrichtung gemäss Fig. l wirkt, bis bei der Entleerung der Kammer der Elektrolytspiegel die kapillare Enge des Saugrohres erreicht. Mit der Hemmung, die die Bewegung des Elektrolyts in diesem Augenblick durch die kapillare Verengung erfährt, ist eine neue
Wirkung in dem Vorgang eingeführt, die sich bei der bekannten Einrichtung nicht findet. Das kapillare
Saugrohr verhindert dabei durch Flüssigkeitsrdbung eine allzu schnelle Strömung des Elektrolyts und vermindert so die Massenkräfte, die bei der Hemmung der Flüssigkeitsbewegung durch die kapillare
Verengung des Saugrohres auftreten.
Wenn das Saugrohr hinter der kapillaren Verengung wieder erweitert wird, so besteht die Gefahr, dass die Massenkräfte der Flüssigkeitssäule im weiteren Teile des Saugrohres bei der Hemmung ihrer Bewegung die Flüssigkeitshaut an der verengten Stelle durchreissen. Als Mittel zur Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyts übt das kapillare Saugrohr nebenbei dieselbe Wirkung aus, wie der dem gleichen Zweck dienende Glaswollebausch D bei der bekannten Ein- richtung, der ebenfalls eine Verengung des Saugrohres auf kapillares Mass bewirkt.
Die Führung des Saugrohres aus dem Raum unter dem Massrohr nach oben in den Anodenbehälter, die das Voltameter gemäss Fig. 2-4 zeigt, ist für die Ausführung der Erfindung nicht unerlässlich. Jede andere Führung des Saugrohres, die es möglich macht durch Kippen des Voltameters die Gitterelektrode auf die erforderliche Höhe, die 40-50 mm betragen soll, auszutauchen, ist brauchbar. Aber die gezeichnete
Saugrohrführung ist am vorteilhaftesten, weil sie weder eine besondere Formgebung für das Voltameter- gefäss nötig macht noch die Messrohrlänge bei gegebener Gesamthöhe des Voltameters vermindert.
Statt einer Kapillare mit einer Seele kann auch eine Kapillare mit mehreren Seelen als Saugrohr verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gasvoltameter mit einer Gitterelektrode vor einer Elektrodenkammer, an die ein wenigstens an einer Stelle auf kapillares Mass verengtes Saugrohr angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf kapillares Mass verengte Stelle des Saugrohres in einem Abstand von der Gasaustrittsöffnung der Gitterelektrode angeordnet ist, der kleiner ist als die Hohe der Elektrolytsäule, die von der Flüssigkeits- haut über der Gasaustrittsöffnung gerade noch getragen werden kann.