DE14043C - Neuerungen an galvanischen Elementen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

FERDINANDO TOMMASI in PARIS. Neuerungen an galvanischen Elementen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 30. October 1879 ab.

Die vorliegende Erfindung betrifft Neuerungen an galvanischen Elementen mit zwei Flüssigkeiten, speciell an B uns en'sehen Elementen, und bezweckt im wesentlichen folgendes:

1. Die Elemente so zu construiren, dafs sie während einer beliebig langen Zeit mit sich völlig gleichbleibender Stärke funetioniren und sich, wenn sie aufser Betrieb gesetzt werden, nicht abnutzen können.

2. Wenn die Elemente (welche übrigens auch in gewöhnlicher Weise hinter einander zur Batterie geschaltet werden können) neben einander geschaltet sind, zwischen den äufseren Glas-oder Steingutgefäfsen derselben etwa mittelst Siphons oder Heberöhren oder auf directem Wege eine Communication herzustellen, um eine planmäfsige Circulation der Flüssigkeit zu erzielen und die selbsttätige Erneuerung der letzteren zu ermöglichen.

3. Durch Anordnung eines Reservoirs mit Salpetersäure (wenn solche benutzt wird) möglichst selten eine Besichtigung der Elemente bezw. ein Eingiefsen neuer Flüssigkeit nothwendig zu machen, sowie die Einrichtung zu treffen, dafs niemals mehr als die zur Hervorbringung der chemischen Wirkung erforderliche Quantität Salpetersäure zufliefst, und dafs dieselbe sich in dem Mafse, in welchem sie aufgezehrt wird, ersetzt, jedoch zu fliefsen völlig aufhört, wenn die Elemente aufser Betrieb gesetzt werden.

4. Bei Aufserbetriebsetzung die Aufzehrung durchaus zu verhindern, indem man die einzelnen Theile der Elemente so anordnet, dafs man nach Belieben jede Berührung der beiden Flüssigkeiten aufheben und also die Elektricitätserzeugung, die einzige Ursache der Aufzehrung, völlig unterbrechen kann.

Fig. ι der beiliegenden Zeichnung ist ein Verticalschnitt eines nach dem Princip der Erfindung zusammengesetzten Elementes;

Fig. 2 der Querschnitt des porösen Gefäfses, und

Fig. 3 ein Grundrifs, welcher die mittelst Siphons oder Heberöhren hergestellte Verbindung dreier Elemente veranschaulicht.

α bezeichnet die aus Glas oder Steingut angefertigten äufseren Gefäfse, welche die verdünnte Flüssigkeit (verdünnte Schwefelsäure) enthalten. Diese Gefäfse α sind ungefähr in ihrer halben Höhe mit einem Ansatz oder dergl. versehen, welcher dadurch gebildet wird, dafs der untere Theil derselben einen kleineren Durchmesser hat als der obere; infolge dessen können dieselben leicht und sicher in entsprechenden Löchern des Deckels eines Kastens placirt werden, c sind Siphons oder Heberöhren, welche die Communication zwischen den einzelnen Gefäfsen α bewerkstelligen und mit Kautschukflaschen versehen sind, d ist ein Zinkcylinder, welcher sich im oberen, weiten (und nur in diesem) Theile des Gefäfses α befindet und, wenn wünschenswerth, mittelst undurchlässigen Kittes an der Gefäfswand befestigt werden kann. Oben bildet dieser Zinkcylinder d eine kreisförmige Rinne für die Aufnahme von Quecksilber e, welches die Amalgamation unterhält, und unten taucht derselbe in das in einer zweiten Rinne befindliche Quecksilber e^l, welches auch zur Aufrechterhaltung der Amalgamation dient, f ist das poröse Gefäfs, welches die concentrate Flüssigkeit (Salpetersäure) und die

Kohle enthält. Der Boden dieses Gefäfses f ist ' emaillirt, und auch die "Wandungen desselben sind äufserlich (wie in der Zeichnung) oder innen bis auf einen mehr oder weniger breiten Ring in der Mitte mit Email g überzogen, so dafs sie oberhalb des Niveaus der in dem ■ äufseren Gefäfse α enthaltenen verdünnten Säure, sowie auch unten undurchlässig sind und nur in der Mitte porös bleiben. Auf der oberen Oefmung von / ist ein Deckel k aus Porcellan oder dergl. in passender Weise befestigt, welcher von einem Halbcylinder h aus Kohle durchbrochen ist. Dieser ' Kohlenhalb cylinder h besteht, wie aus der Zeichnung. ersichtlich, aus mehreren Theilen, um der Salpetersäure eine möglichst grofse Angriffsfläche darzubieten, und reicht bis in denjenigen Theil des Gefäfses f hinab, welcher nicht emaillirt, also porös ist.

Läfst man nun mittelst-eines Schaftes j einen halbcylindrischen Tauchkolben i aus Porcellan oder anderem widerstandsfähigen Material in den Behälter / eintauchen, so steigt die in letzterem enthaltene Flüssigkeit bis in den vorerwähnten porösen Theil und umspült zugleich die Kohle h. Zieht man dagegen den Tauchkolben i herauf, so fällt die Flüssigkeit und befindet sich dann im unteren emaillirten, nicht porösen Theile des Gefäfses, so dafs sie weder mit der Kohle noch mit der im äufseren Gefäfse « enthaltenen verdünnten Schwefelsäure in irgend welcher Berührung steht. Im letzteren Falle kann das Element nicht mehr functioniren und sich durchaus nicht, wie lange es auch aufser Wirkung bleibt, aufzehren, da jede Elektricitätserzeugung unterbrochen ist.

Da das Gefäfs f auch oberhalb des Niveaus der Schwefelsäure emaillirt, d. i. unporös, und auch der Deckel k undurchlässig ist, so können sich auf keine Weise schädliche oder unangenehme Dämpfe entwickeln. Auch kann dieser obere emaillirte Theil des Gefäfses als Reservoir für Salpetersäure dienen.

Die Salpetersäure wird durch eine mit Glasstöpsel verschliefsbare Oeffnung des Deckels, wenn nöthig, mit Hülfe eines Röhrchens in das Gefäfs / gefüllt. Oder man giebt dem Deckel die Form eines Trichters, um das Eingiefsen der Flüssigkeit zu erleichtern, nur mufs man dann die Klammern oder dergl., welche den Deckel auf dem Gefäfse festhalten, vor Einwirkung der Säure schützen.

In Fällen, wo man die Tauchkolben mehrerer Elemente auf einmal nach unten drücken oder heraufziehen will, braucht man nur die Schäfte/ auf geeignete Art mit einander zu verbinden, um entweder direct mit der Hand oder mittelst einer geeigneten mechanischen Vorrichtung die Stellung aller besagten Tauchkolben zu gleicher Zeit nach Belieben reguliren zu können.

Das letzte äufsere Gefäfs der Elementenreihe ist mit einem Ueberlauf für die Abführung der zersetzten Flüssigkeit versehen. Ueberdies kann ein Hahn m angeordnet werden, welcher noch tiefer liegt als die tiefste Stelle der Heberöhren, und durch dessen Oeffnen sich der obere Theil sämmtlicher Gefäfse α entleeren läfst.

Die Fig. 3 ist, wie schon oben erwähnt, der Grundrifs einer aus drei Elementen bestehenden Batterie und veranschaulicht die Gesammtanordnung einer solchen.

Das erste äufsere Gefäfs wird hier mittelst eines Rohres / aus einem zweckentsprechend, etwa auf dem Kasten, welcher die Batterie trägt, placirten Reservoir fortwährend mit neuer verdünnter Schwefelsäure gespeist; die Heberöhren mit ihrem Zubehör ermöglichen die Circulation der Flüssigkeit, und der Ueberlauf führt die zersetzte Flüssigkeit ab, während der'Hahn m es gestattet, durch Entleeren des oberen Theiles der äufseren Gefäfse sämmtliche Zinkcylinder auf einmal trocken zu legen.

Die übrigen Figuren der Zeichnung stellen Modificationeri der Erfindung dar.

In Fig. 4 ist das äufsere Gefäfs der Elemente einfach cylindrisch gestaltet und zudem die Emaillirung des porösen Gefäfses in Wegfall gekommen. Es sickert dann die Salpetersäure beständig durch die poröse Gefäfswand, und ist daher, um dieselbe continuirlich erneuern zu können, oberhalb des besagten porösen Gefäfses ein ballonartiger Behälter angeordnet, welcher durch eine mittelst eingeschliffenen Stöpsels- verschliefsbare Oeffnung gefüllt werden kann und als Speisereservoir dient. Der Hals dieses Behälters nämlich mündet in eine Röhre η von passender. Länge, welche eine mit ihr verschmolzene concentrische Röhre ο enthält, die mit ihrem oberen Ende bis über das Niveau der Salpetersäure in den Ballon hineinragt. Im untersten Theile der Röhre η ist ein kleines Loch r angebracht, durch welches die aus dem Ballon frei in den ringförmigen Raum p zwischen den Röhren η und ο gelangende Salpetersäure abfliefsen und die sich zersetzende Salpetersäure im porösen Gefäfse continuirlich erneuern kann. Diesem Falle entspricht die rechte Seite der Fig. 4.

Soll jedoch der Zuflufs aus dem Ballon und damit eine weitere Zersetzung der Salpetersäure unterbrochen werden, so wird der ganze Speiseapparat gesenkt (s. die linke Seite der Fig. 4). Es taucht dann das untere Ende desselben, die Doppelröhre no, in einen kleinen gläsernen oder sonstigen, nicht angreifbaren Napf, welcher im oberen Theile der Kohle placirt ist und Salpetersäure enthält. Dadurch wird der Luftzutritt durch die Röhre 0 zum Innern des Ballons abgesperrt und folglich auch der Ausflufs weiterer Salpetersäure aus dem Loche r unterbrochen.

Das Heben und Senken des Speiseapparates geschieht am einfachsten mit Hülfe einer ver-

stellbaren Platte oder in irgend einer anderen zweckentsprechenden Weise und kann auch für die Speiseapparate der einzelnen Elemente einer ganzen Batterie gemeinsam bewerkstelligt werden.

Die Anordnung der Heberöhren ist aus der Fig. 4 ersichtlich, und wird mittelst derselben ein ähnliches Resultat erzielt, wie bei der erst beschriebenen Construction. Dasselbe gilt von der Anwendung eines Ablafshahnes und Ueberlaufes.

Eine Modification der Anordnung Fig. 4 zeigt die Fig. 5. Dieselbe basirt vollständig auf demselben Principe wie die vorige, ist jedoch etwas schwieriger zu handhaben.

Hier ist die Kohle hohl, so dafs die für die Einführung der Luft in den Ballon dienende Röhre, sowie auch die äufsere Röhre, welche beispielsweise die Verlängerung des Ballonhalses bildet, fast bis auf den Boden des porösen Gefäfses reichen kann. Der untere Theil des porösen Gefäfses ist emaillirt, und zwar bis zu einer Höhe, welche dem Niveau der unteren Oeffhung der Heberöhren entspricht. Infolge dessen bleibt, wenn man die Flüssigkeiten des Elementes abfiiefsen läfst, eine gewisse Quantität Säure im unteren Theile des porösen Behälters zurück, welche, sobald man den Speiseapparat senkt, wie die linke Seite der Fig. 5 zeigt, den Eintritt von Luft nach dem Ballon und folglich jeden Zuflufs von Salpetersäure verhindert. Hebt man aber den Speiseapparat, wie rechts in Fig. 5, so beginnt wieder der continuirliche Zuflufs aus dem Ballon.

Eine weitere Modification der Erfindung veranschaulichen Fig, 6 und 7. Hier ist der einzelne Zinkcylinder durch eine Anzahl Zinkstäbchen d¹ von beliebigem Querschnitt ersetzt, welche im Kreise in einer Zinkplatte d'¹ befestigt sind, die den Deckel des äufseren Gefäfses und zugleich die elektrische (leitende) Verbindung der.Stäbchen unter einander bildet. Diese Platte d², welche, wenn die Zinkstäbchen auf andere Weise, etwa durch einen Metalldraht in leitende Verbindung mit einander gebracht werden, auch aus einem unangreifbaren Material, als Glas, Porcellan etc., bestehen kann, hat in der Mitte für den Durchlafs des porösen Gefäfses eine Oeffnung, deren Rand durch eine Anzahl Keile d³ aus unangreifbarem Material aufser Contact mit den Wandungen des porösen Gefäfses gehalten wird, so dafs er vor der durch letzteres durchsickernden Saure geschützt ist.

Der Speiseapparat ist bei dieser Construction ähnlich wie bei Fig. 4 und 5. Der Ballon enthält jedoch keine Luftzuführungsröhre, sondern ist einfach mit einem langen Hals versehen, welcher in einen kleinen, vom Deckel des porösen Gefäfses getragenen und mit seitlichem Loche r versehenen Behälter j taucht und dessen Functionirung ohne weitere Beschreibung aus den beiden Stellungen der Fig. 6 hervorgeht. ■■'■■·

Die in den Fig. 8, 9 und 10 dargestellte Modification der Erfindung bezweckt eine gröfsere Gedrängtheit der Anordnung, als eine solche bei den früheren Constructionen möglich ist. Zu dem Ende sind die Heberöhren fortgelassen und statt deren die Elemente der Batterie in einem kastenförmigen Behälter aus unangreifbarem Material placirt, welcher mit zwei Hähnen t und u versehen ist (s. Fig. 10). Die äufseren Gefäfse der Elemente haben je zwei Löcher erhalten, von denen die oberen mit v\ die unteren mit w bezeichnet sind. Den kastenförmigen Behälter füllt man mit verdünnter Säure, bis das Niveau in demselben sowohl wie in den äufseren Gefäfsen der Elemente an die oberen Löcher» heranreicht. Angenommen nun, die Batterie befinde sich in Thätigkeit, so nimmt die Flüssigkeit in den Gefäfsen, welche allein zur chemischen Wirkung kommt, infolge der Bildung von Zinkoxyd an Dichtigkeit zu, sinkt zu Boden und fliefst durch die Löcher w bezw. den Hahn u ab. In dem Mafse aber, wie die dichtere Flüssigkeit abfliefst, tritt wegen der continuirlichen Speisung mittelst des Hahnes / durch die Oeffhungen υ frische Flüssigkeit in die Gefäfse ein, und ist somit ohne Anwendung von Heberöhren eine beständige Circulation einzig Und allein durch die ungleiche Dichtigkeit der Flüssigkeiten erreicht.

Aufser durch Weglassung der Heberöhren ist auch durch eine anderweitige Placirung des Speiseapparates zur Ersetzung der Salpetersäure eine Raumersparnifs bewerkstelligt. Der Vorrath von Salpetersäure für jedes Element ist nämlich in einer Flasche χ untergebracht, welche neben der Kohle vom porösen Behälter umschlossen und am Boden mit einem kleinen Loche x₀ versehen ist. . Wenn der Stöpsel y von der Flasche χ entfernt wird, so fliefst die Salpetersäure durch das kleine Loch X₀ in das poröse Gefäfs und nimmt in letzterem dasselbe Niveau an, wie in der Flasche. Steckt man aber den Stöpsel wieder ein, so hört der Ausflufs durch das Loch der Flasche auf und die in letzterer noch befindliche Salpetersäure bleibt unversehrt erhalten.

Die Anordnung des Zinks ist hier ähnlich wie bei der eben vorangehenden Construction; doch bestehen die Stäbchen d^l nicht aus einem einzigen massiven Stücke Zink,-; sondern je, um die Dauer der Amalgamation und die Gleichmäfsigkeit der Einwirkung der verdünnten Säure zu erhöhen, aus einer Anzahl zusammengedrehter, amalgamirter Zinkdrähte.

■Der Hals der Flasche χ ist, wie auch die Kohle, in den Deckel des porösen Gefäfses eingekittet, so dafs schädliche Dämpfe nicht

entweichen können und die Zusammensetzung der Elemente erleichtert wird.

Die Kohle, welche aus dem porösen Gefäfse hervorragt, hat eine solche Form, dafs zwischen ihr und der~ porösen Wand genügend Raum bleibt, um der zur Hervorbringung der chemischen Wirkung nothwendigen Quantität Salpetersäure den Contact zu gestatten.

Will man die Stöpsel y der Flaschen χ einer ganzen Batterie auf einmal entfernen und wieder einstecken können, so trifft man vortheilhaft die in Fig. 11 veranschaulichte Anordnung. Wie ersichtlich, werden die Stöpsel je durch eine Feder x¹ hochgehalten, so dafs die Flaschen in normalem Zustande stets offen sind. Senkt man aber die oberhalb der Flaschen befindliche Platte (welche zugleich den Deckel der Batterie bilden kann), so drücken die in derselben angeordneten Knöpfe z, welche durch kräftige Federn beeinflufst werden, die Stöpsel nieder, wodurch der Dichtungsring^¹ auf dem Rande x² des zugehörigen Flaschenhalses zu liegen kommt und einen vollständig dichten Abschlufs der Flasche bewirkt.

Claims (1)

1. Patent-AnSprüche:

   i. Bei galvanischen Elementen mit zwei Flüssigkeiten die Anwendung eines aus unangreifbarem Materiale gefertigten Tauchkolbens und eines bis auf eine mehr oder weniger breite poröse Zone in der halben Höhe emaillirten und undurchlässigen Gefäfses in der angegebenen Construction, durch welche bei Aufserbetriebsetzung der Elemente jede Aufzehrung von Material vermieden wird.

   Die Anordnung der mit Quecksilber gefüllten Rinnen e und e¹ zum Unterhalten der Amalgamation des Zinks.

   Bei einer aus mehreren neben einander geschalteten Elementen des vorliegenden Systems gebildeten Batterie die beschriebenen Vorrichtungen zur Erreichung der Circulation der verdünnten Schwefelsäure durch Heber.

   Bei Elementen der beschriebenen Art die Ersetzung des Zinkcylinders durch eine Anzahl in leitender Verbindung mit einander stehender Zinkstäbe oder zusammengedrehter Zinkdrähte zwecks Erhöhung der Dauer der Amalgamation und der Gleichmäfsigkeit der Einwirkung der verdünnten Säure.

   Die verschiedenen, auf der Zeichnung dargestellten Constructionen von ballonartigen Speisereservoirs nebst Zubehör.

   Die Anordnung der Elemente in einem bis zu einer gewissen Höhe mit verdünnter Schwefelsäure gefüllten Behälter, sowie die Anbringung von Löchern in dem äufseren Gefäfse jedes Elementes, um die Anwendung von Siphons oder Heberöhren zu umgehen und dennoch eine Circulation der Flüssigkeit zu erzielen.

   Die Ersetzung der ballonförmigen, oberhalb der porösen Gefäfse befindlichen Speiseapparate durch Flaschen der beschriebenen Art, welche in ähnlicher Weise wie jene wirken, jedoch sich neben der Kohle im Innern der porösen Gefäfse befinden.

   Hierzu I Blatt Zeichnungen.