DE1034725B - Galvanisches Normalelement und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

In seiner bekannten Form besteht das Weston-Normalelement aus einer H-förmigen Anordnung von Glasröhren, wobei die beiden senkrechten Schenkel die aktiven Teile des Elementes enthalten. Der eine Schenkel enthält eine bestimmte Menge Cadmiumamalgam und der andere eine gewisse Menge Quecksilber mit einer darüberliegenden Schicht Mercurosulfat. Jeder Schenkel ist dann bis zu einer bestimmten Höhe mit Cadmiumsulfatkristallen gefüllt. Die Schenkel enthalten außerdem so viel Cadmiumsulfatlösung, daß auch das die beiden Schenkel verbindende Querrohr mindestens teilweise gefüllt ist, so daß zwischen dem Inhalt der beiden Schenkel eine leitende Verbindung besteht.

Bei einigen der zur Zeit bekannten Weston-Normalelemente werden die aktiven Bestandteile durch ein Kristallgefüge an ihren Plätzen festgehalten. Durch einen Prozeß langsamen Verdampfens läßt man die Cadmiumsulfatkristalle wachsen, bis sie zusammen eine poröse feste Masse bilden. Bei solchen Elementen ist natürlich die Cadmiumsulfatlösung stets gesättigt. Es werden aber auch andere Normalelemente hergestellt, bei denen die Konzentration der Cadmiumsulfatlösung etwas unterhalb des Sättigungspunktes liegt und die daher keine Cadmiumsulfatkristalle aufweisen.

Die vorstehend beschriebene Kristallsperrmethode ist für Elemente ungeeignet, die in einem tragbaren Apparat benutzt werden sollen, weil die Kristalle leicht durch Stöße aus ihrer Lage gebracht werden. Ferner ist diese Methode naturgemäß auch nicht für Elemente mit einem ungesättigten Elektrolyten verwendbar.

Es sind aber auch bereits zahlreiche andere Vorschläge gemacht worden, um die aktiven Bestandteile an ihren Plätzen festzulegen. Dabei haben sich Pfropfen aus gewissen Werkstoffen, z. B. aus Gummi, als Glieder zum Festlegen als ungeeignet erwiesen, weil sie beim Eindrücken in das Rohr eine hochfrequente Schwingung erzeugen, die sehr oft das Glasrohr zerspringen läßt. Ferner hat sich herausgestellt, daß ein fester Propfen aus chemisch indifferentem Material durch seine bloße physikalische Gegenwart die Hysteresis des Elementes schädlich beeinflußt. Um das feste Material in dem Element auf ein geringeres Ausmaß zu beschränken, ist auch bereits eine Einrichtung zum Festlegen der aktiven Bestandteile in \^rorschlag gebracht worden, in welcher über einen geschlitzten Tragring ein Stück Leinwand gespannt ist. Es sind aber auch andere Zellen bekannt, in denen eine andere poröse Membran oder ein Diaphragma auf die Kristallschicht oder die anderen Bestandteile gelegt und durch einen Sprengring oder anderswie festgehalten wird. In allen diesen Fällen Galvanisches Normalelement
und Verfahren zu seiner Herstellung

Anmelder:

Muirhead & Co. Limited,
Beckenham, Kent (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. J. Ingrisch, Patentanwalt,
Wuppertal-Elberfeld, Neustr. 16

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 16. Dezember 1955 und 21. März 1956

as werden jedoch immer wenigstens zwei Bauteile benötigt, nämlich die Membran od. dgl. selbst und das Halteglied, das diese in Stellung hält.

Bei dem erfindungsgemäßen galvanischen Normalelement dagegen bestehen der oder die Pfropfen zum Festlegen der aktiven Bestandteile jeweils aus einer vollen, sich selbst haltenden Scheibe aus gesintertem, porösem, plastischem Werkstoff. Hierdurch wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß der Betrag an festem Material in dem Element auf ein absolutes Minimum beschränkt wird, insbesondere weil ein zusätzliches Halteglied für den Pfropfen in Fortfall kommt.

Das Verfahren zur Herstellung der Normalelemente gemäß der Erfindung besteht darin, daß der bzw. die Pfropfen mit einem Durchmesser, der etwas größer ist als der Innendurchmesser ihres Sitzes im Behälter zunächst bis auf die Erweichungstemperatur erhitzt und dann rasch in ihren Sitz hineingepreßt \verden, in welchem sie die richtige Stellung in bezug auf die aktiven Bestandteile einnehmen. Nach dem Abkühlen und Erhärten des bzw. der Pfropfen sitzen diese unverrückbar fest. Die Pfropfen legen sich mit einem solchen Druck gegen die Rohrwandung, wie dies bei den bisher bekannten Pfropfen od. dgl. bzw. ihren Haltegliedern nicht erreicht werden kann. Dies ist von besonderer Bedeutung bei Verwendung der erfindungsgemäßen Normalelemente in solchen Instrumenten, die in Flugzeugen und Fahrzeugen untergebracht sind, wo sie leicht starken Schwingungen und Stoßen ausgesetzt sind.

E09 578/156

An Hand der Zeichnung, die einen 'Schnitt durch ein Weston-Normalelement darstellt, wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Der in der. Zeichnung dargestellte H-förmige Behälter des Weston-Elementes besteht aus zwei Glasrohrschenkeln Il und 12 mit einem Innendurchmesser von 8,13 mm, in deren unten geschlossenen Enden Platindrähte 13 eingeschmolzen sind. Die beiden 'Schenkel 11 und 12 sind durch ein 'kurzes Querrohr 14 miteinander verbunden, das ungefähr 32 mm vom unteren Schenkelende entfernt angeordnet ist. Anfänglich sind die beiden Schenkel oben noch offen. Zur Herstellung des dargestellten- Normalelementes wird zuerst eine gewisse Menge Quecksilber 15 in das Rohr 11 eingebracht und dann durch eine Mercurosulfatschicht 16 abgedeckt, die mit Hilfe einer Cadmiumsulfatlösung in Pastenform gebracht wurde. In das Rohr 12 wird eine gewisse Menge Cadmiumamalgam 17 gebracht.

Aus einer 4 bis 5 mm dicken Tafel aus porösem, thermoplastischem Werkstoff werden dann zwei Pfropfen 19 mit einem Durchmesser von 8,38 mm ausgeschnitten, d. h. mit einem Durchmesser, der um 0,25 mm größer ist als der innere Durchmesser der Rohre 11 und 12. Als Werkstoffe eignen sich z. B. as Polyäthylen von hohem Molekulargewicht oder PoIytetrafluoroäthylen, die durch Erhitzen von Teilchen gewünschter Größe bis zur Erweichungstemperatur gesintert werden, so daß eine poröse Masse entsteht.

Die Pfropfen werden bis zur Erweichungstemperatur erwärmt, bei welcher sie nachgiebig werden, etwa wie weiches Gummi. Während sie in diesem Zustand sind, werden sie rasch in die Schenkel 11 und 12 hinein bis auf die Mercurosulfatpaste bzw. das Cadmiumamalgam gedrückt. Dort kühlen sie sich in Berührung mit den Rohrwandungen ab und sitzen nachher unverrückbar fest.

Danach werden die beiden Schenkel 11 und 12 bis über das Querrohr 14 hinaus mit dem Elektrolyten 21 gefüllt, der aus einer Cadmiumsulfatlösung besteht, deren Konzentration etwas unterhalb des Sättigungspunktes liegt. Nachher werden die Schenkel in geeigneter Art und Weise verschlossen.

Um mit Sicherheit alle Luft aus den Poren des Kunststoffes zu entfernen, kann man nach dem Einfüllen der Mercurosulfatpaste und des Cadmiumamalgams, jedoch vor dem Einbringen der Pfropfen in jeden der beiden Schenkel 11 und 12 eine kleine Menge des Elektrolyten einbringen, wodurch beim Einstoßen der Pfropfen die in die Poren der Pfropfen eindringende Flüssigkeit die Luft aus diesen verdrängt.

Die Porengröße kann zwischen 0,07 und 0,1 mm liegen und sollte so gewählt werden, daß das Cadmiumamalgam und die Mercurosulfatpaste bei normalem Druck nicht leicht in die Poren gepreßt werden. Selbstverständlich führt eine Abnahme der Porengröße oder eine Zunahme der Pfropfendicke zu einer Zunahme des inneren Widerstandes des Elementes, und umgekehrt.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß sich die Erfindung auch auf Elemente mit gesättigten Elektrolyten und Kristallen anwenden läßt und auch für andere Konstruktionen, wie sie z. B. im britischen Patent 680 812 beschrieben sind.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Galvanisches Normalelement, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Pfropfen zum Festlegen der aktiven Bestandteile aus je einer vollen, sich selbst haltenden Scheibe aus gesintertem, porösem, plastischem Werkstoff bestehen.

2. Verfahren zum Herstellen eines Normalelementes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Pfropfen mit einem Durchmesser, der etwas größer ist als der Innendurchmesser ihres Sitzes im Behälter, zunächst bis auf die Erweichungstemperatur erhitzt und dann rasch in ihren Sitz hineingepreßt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Hineinpressen jedes Pfropfens die aktiven Bestandteile mit einer kleinen Menge Elektrolyt bedeckt werden, so daß dieser in die Poren des Pfropfens hineingedrückt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 176 427, 2 553 068,
2 613 234;

britische Patentschrift Nr. 623 306.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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