DE129563C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Elemente.

Im Jahre 1827 beobachtete Becquerel der Aeltere, dafs das Schwefelkupfer viel stärker positiv ist als das metallische Kupfer und dafs thermoelektrische Säulen aus Schwefelkupfer und Kupfer kräftigere elektromotorische Kräfte erzeugen als Elemente mit anderen untersuchten Körpern, wie beispielsweise mit Schwefeleisen, Mangansuperoxyd u. s. w.

Diese Versuche wurden in den Jahren 1866 von Edmund Becquerel fortgesetzt, der dabei fand, dafs Schwefelkupfer sich zur Herstellung thermoelektrischer Elemente in Berührung mit Kupfer bezw. Neusilber eignete und dafs das Schwefelkupfer zur Erzeugung kräftiger Wirkung einen besonderen Zustand besitzen mufs. Er gab an, dafs der beste Weg zur Erzeugung desselben darin bestehe, dicke Kupferplättchen in Schwefeldampf zu erhitzen, dann das so erhaltene Schwefelkupfer zu schmelzen und schliefslich bei einer seinem Schmelzpunkt möglichst naheliegenden Temperatur in Formen zu giefsen.

Durch Versuche haben aber die Erfinder festgestellt, dafs auf die eben genannte Weise Barren von faseriger Structur mit durch die ganze Masse vertheilten Blasen erhalten werden. Wenn man nun mehrere Male diese Barren bei hoher Temperatur umschmolz und sie zu einer homogenen Masse gofs, so war deren thermoelektrische Kraft fast vollständig vernichtet.

Ruhmkorff stellte fest, dafs durch einen geringen Zusatz von Schwefelantimon zu Schwefelkupfer Barren von gleichmäfsiger thermoelektrischer Kraft erzielt werden können.

Schliefslich stellte Becquerel bei der Weiterverfolgung seiner Versuche fest, dafs bei langsamem Abkühlen der geschmolzenen Schwefelkupferbarren während einiger Stunden ihre thermoelektrische Kraft regelmäfsiger wurde.

Er baute eine thermoelektrische Säule für Laboratoriumszwecke aus so erhaltenen Barren von geschmolzenem Schwefelkupfer, welche an ihren beiden Enden mit Kupfer- bezw. Neusilberdraht umwickelt waren. Diese Säule ergab eine viel gröfsere thermoelektrische Kraft als die. aus allen anderen untersuchten thermoelektrischen Elementen hergestellten Säulen. Aber der innere Widerstand der Säule war so grofs, dafs sie für den praktischen Gebrauch ungeeignet war, und die dahin gehenden Versuche blieben nur Laboratoriumsversuche.

Dies war der Stand der Angelegenheit, als die Erfinder ihre Versuche aufnahmen.

Die beiden Ziele, nach denen gestrebt wurde, bestanden:

1. in der Darstellung von Schwefelkupfer, das bei nahezu vollkommener Homogenität und möglichst geringem elektrischen Widerstand eine constante, bei gegebenen Temperaturen unveränderliche elektromotorische Kraft ergiebt,

2. in der Herstellung durch Hitze unzerstörbarer Contacte zwischen dem Schwefelkupfer und dem angewendeten Metall unter Beseitigung jedes schädlichen oder unnöthigen Widerstandes beim Durchgang des elektrischen Stromes.

Diese Aufgabe wurde durch die nachstehend beschriebene Erfindung gelöst.

In der Zeichnung stellt Fig. ι den senkrechten Schnitt durch einen Schmelztiegel dar, in welchem ein in Behandlung befindlicher Kupferbarren aufgehängt ist. Fig. 2 bis 5 zeigen in gröfserem Mafsstabe die verschiedenen Fabrikationsstufen des Stückes.

In einem bis zur Rothglut erhitzten Tiegel a, dessen Deckel b mit einem starken eisernen Haken c versehen ist, werden Stangen bezw. Barren von vortheilhaft möglichst reinem Rothkupfer mittelst eines S - förmigen Hakens e (Fig. ι und 2) aufgehängt.

Nachdem das Kupfer auf die Tiegeltemperatur gebracht ist, wirft man Schwefel -in den Tiegel und schliefst den" Deckel sofort wieder.

Theoretisch erfordern 100 Gewichtstheile Kupfer 25,21 Schwefel, da Schwefelkupfer aus 79,86 pCt. Kupfer und aus 20,14 pCt. Schwefel besteht. Da jedoch ein bedeutender Verlust an Schwefel durch Entweichen des Dampfes aus dem Tiegel während des Vorganges eintritt, wendet man mindestens eine dem Gewicht des umzuwandelnden Kupfers gleiche Gewichtsmenge Schwefel an. Der letztere verbindet sich mit dem Kupfer unter Beibehaltung der verwendeten Stangenform, welche nur beträchtlich an Umfang zunimmt (Fig. 3).

Gegen Ende des Vorganges erscheint die Schwefelkupferstange mit einer leichten blauen Flamme umgeben und man unterbricht den Vorgang, sobald diese Flamme vollständig verschwunden ist, und Iäfst die Stange unter Luftabschlufs abkühlen.

Man führt hierauf an dem einen Ende des Barrens einen Schnitt χ y (Fig. 3) mit der Kreissäge unterhalb des Loches aus, durch welches der S-förmige Eisenhaken e geführt ist, und zieht leicht aus der Mitte des Schwefelkupferbarrens eine kleinere Kupferstange heraus (Fig. 4), welche der Schwefelung entgangen ist, welche jedoch genau die Form der ursprünglich verwendeten Stange beibehalten hat.

Auf diese Weise hat man ein Rohr aus vollkommen homogenem Schwefelkupfer erhalten, welches durch Abreiben mit Schmirgelpapier leicht zu poliren ist (Fig. 5). Die Stärke der Rohrwandung wechselt im Verhältnifs des verwendeten Schwefels und der Tiegeltemperatur; Indem man auf eine genügend hohe Temperatur mit einer hinreichenden Menge Schwefel erhitzt, entsprechend der Dicke des Barrens, kann man vollkommen volle Barren aus Schwefelkupfer erhalten. Wie jedoch aus Folgendem ersichtlich sein wird, ist es vortheilhaft, den Vorgang zu unterbrechen · und dickwandige Röhren an Stelle voller Barren herzustellen. . ■

Das auf die geschilderte Weise erhaltene Schwefelkupfer ist vollkommen regelmü'fsig und gieht beim Erhitzen mit geeigneten Metallen, beispielsweise Kupfer und seinen Legirungen, Eisen, Neusilber, Platin u. s. w., bei gegebenen Temperaturen constante elektromotorische Kräfte und bietet dem Durchgange des elektrischen Stromes einen constanten und gleichmäfsigen Widerstand dar.

Für die Barren oder Rohre von Schwefelkupfer können alle Gröfsenverhältnisse bei stets gleichbleibender Beschaffenheit gewählt werden. Weiter kann man den Kupferbarren vor der Schwefelung jede beliebige zum Aufbau der Elemente gewünschte Form ertheilen, d. h. in die Barren Löcher bohren oder beliebig gestaltete Einschnitte von beliebigen Gröfsenverhäl-tnisse-il· einschneiden, wobei man natürlich der Volumenvermehrung durch die Schwefelung Rechnung tragen und Vorsicht beim Herausziehen des centralen Kupfers nach der Schwefelung anwenden mufs. . . ', . ,

Mit einem Wort, das so zubereitete Stück ist für die industrielle Verwendung vollkommen fertig und bedarf; keiner weiteren Bearbeitung, worin nicht allein eine beträchtliche Ersparnifs an Handarbeit, sondern auch ein sehr grofser Vortheil zu sehen ist, da das Schwefelkupfer sehr schwierig" zu bearbeiten und sehr , zerbrechlich ist. ■ ' .

Man darf nicht glauben, dafs es gleichgültig ist, ob man das centrale Kupfer nach der Schwefelung in der Schwefelkupferhülle läfst oder aus derselben herauszieht. Man mufs das Kupfer vielmehr absolut herausziehen, da sonst das Schwefelkupferrohr eine weit schwächere elektromotorische Kraft ergeben und sein Widerstand sehr vermehrt werden würde, weil das Kupfer die ganze Länge des Schwefelkupferrohres erhitzt und zur Anwendung' eines gröfseren Abstandes zwischen den beiden Elementenpolen zwingen würde.

Die oben geschilderte Schwefelung in einem Tiegel ist nur als ein Beispiel für die Ausführung des vorliegenden Verfahrens angeführt und kann natürlich auch ebensogut in Oefen bezw. Muffeln von beliebigen Gröfsenverhältnissen, unter Anwendung beliebiger Temperaturen ausgeführt werden. Ebenso kann man Schwefeldämpfe in beliebiger Weise zuführen und selbst Schwefelwasserstoff oder jede andere Schwefelverbindung, welche unter den angegebenen Bedingungen Schwefelkupfer zu bilden vermag, anwenden.

Es ist nicht gleichgültig, ob man Kupfer in beliebiger Form anwendet. Da beispielsweise Kupferblättchen nicht ebenso gute Resultate liefern, so mufs man vortheilhaft runde oder im Querschnitt quadratische bezw. vieleckige Barren verwenden, d. h. Barren; deren Flächen alle von gleicher Gröfse sind. Die letzteren

ergeben jedoch nicht so gute Erfolge als die vorzugsweise verwendeten Barren von rundem Querschnitt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :
   Verfahren zur Herstellung homogener Röhren aus Schwefelkupfer für thermoelektrische Elemente, dadurch gekennzeichnet, dafs Kupferbarren von rundem oder regelmäfsig vieleckigem Querschnitt in Schwefeldampf erhitzt und hierauf nach beendigter Schwefelung die unverändert gebliebenen Kerne von metallischem Kupfer aus dem Innern der gebildeten Schwefelkupferhülle entfernt werden.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.