DE146215C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Es ist bekannt, daß das Quecksilber bei elektrolytischen Apparaten mit Quecksilberanoden leicht, besonders infolge von Niederschlagen, an der Oberfläche des Quecksilbers 5 oder an den Kanten, wo Quecksilberoberfläche und Gefäßwandung zusammenstoßen, seine Wirksamkeit verliert bezw. Kristalle ansetzt. Dieser Übelstand ist die Folge davon, daß der Elektrolyt an den genannten Stellen stehen

ίο bleibt oder stockt. Es ist schwierig, diesen Übelstand zu vermeiden, da der Träger oder das Gefäß für das Quecksilber an der Waschwirkung des Elektrolyten an der Oberfläche des Quecksilbers teilnimmt.

Nach vorliegender Erfindung wird der genannte Übelstand dadurch vermieden, daß das die Anode bildende Quecksilber nicht durch einen starren Träger einer Glastasche o. dgl., noch auch durch ein poröses Diaphragma, sondern durch ein Gitter gehalten wird, welches als Oberfiächenspannungsgitter bezeichnet werden mag und das Löcher besitzt, durch welche das Quecksilber hindurchgehen würde, wenn das Gitter nicht aus einem Material hergestellt wäre, das durch das Quecksilber nicht angefeuchtet wird, und wenn das Quecksilber nicht eine so große Oberflächenspannung bezw. eine große Kohäsion besäße, welche das Quecksilber daran verhindert, durch die Löcher bezw. das Gitter durchzugehen.

Das Gitter kann aus einem Platin- oder Platiniridiumgewebe oder aus einem durchlochten Platinblech bezw. einer durchlochten Platiniridiumscheibe oder -blatt oder auch aus einem in nahen Spirallinien oder Schraubenlinien oder sonst nahe zusammengewundenen oder gebogenen Platin- oder Platiniridiumdraht bestehen. Das Gitter kann auch aus irgend einem anderen geeigneten Material hergestellt werden, welches durch Quecksilber nicht angefeuchtet wird. Sollen diese Gitter leitend sein, dann können bei nichtleitenden Gittern, wie beispielsweise bei Gittern aus gesponnenem Glas o. dgl., Platindrähte oder andere Leiter in das Gitter derart eingefügt sein, daß die Drähte oder Leiter mit dem Quecksilber in Berührung kommen.

Die Wirkungsweise des Gitters ist folgende: Das als Träger für eine Quecksilbermasse benutzte Gitter wird von dem Quecksilber nicht angefeuchtet und die Oberflächenspannung des Quecksilbers ist so groß, daß sie ein Durchfließen des Quecksilbers durch die Zwischenräume oder Löcher des Gitters, selbstverständlich vorausgesetzt, daß diese nicht zu groß sind, verhindert.. Anstatt daß, wie bisher, nur die Oberfläche des Quecksilbers durch die in dem Elektrolyten hervorgerufenen Strömungen gewaschen wird, wird nach vorliegender Erfindung auch die untere Fläche sowie die Seiten des Quecksilbers gewaschen, da der Elektrolyt durch die Löcher oder Zwischenräume des Gitters zum Quecksilber Zutritt hat. 6g

Die Anordnung ist schematisch in Fig. 1 dargestellt, in welcher die Wellenlinie 1 ein Oberflächenspannungsgitter aus einem mit Furchen versehenen Platingewebe zeigt, wobei in die Vertiefungen der Furchen Quecksilber-

massen 2 eingegossen sind, welche eine Anode bilden. Die Löcher des Gitters sind auf der Zeichnung der deutlicheren Darstellung wegen weggelassen. Beim Durchgang des Stromes durch den Elektrolyten tritt bei letzterem eine Zirkulation durch das Gitter ein, da der Elektrolyt an der Anode reicher an Quecksilber und deshalb schwerer und an der Kathode ärmer an Quecksilber und deshalb leichter wird.

to Bezeichnen in der Figur die Kreise 3 eine Kathode oder Kathoden, dann werden beim Durchgang des Stromes in dem Elektrolyten, wie durch Pfeile 4 gezeigt, nach abwärts gerichtete Strömungen entstehen, welche nach abwärts über die obere Fläche der Quecksilberbäder gehen und das Quecksilber an diesen Oberflächen auswaschen. Der Elektrolyt strömt dann an den unteren Flächen der Quecksilberbäder entlang und wäscht dabei

infolge der in dem Gitter befindlichen Öffnungen oder Löcher auch das Quecksilber an diesen unteren Flächen. Gleichzeitig werden über der Kathode oder über den Kathoden 3, wie durch Pfeile 5 angedeutet, nach aufwärts gerichtete Ströme hervorgerufen, welche die Anodenfläche waschen und sie frei von Kristallbildung halten. Würde an Stelle¹ des Oberflächenspannungsgitters eine starre Platinscheibe benutzt, oder bestände der Träger für das Quecksilber aus einem porösen Diaphragma oder einem porösen Material, dann würde diese Waschwirkung nicht eintreten. Es würde an dem Quecksilber eine Stockung und infolgedessen eine Kristallisation auftreten.

Es ist leicht ersichtlich, daß bei der Verwendung des Gitters der Zutritt des Elektrolyten zum Quecksilber ein ganz anderer ist, als wenn nur ein poröser Träger für das Quecksilber benutzt würde, da in letzterem Fall keine Waschwirkung auftritt, welche jedoch unbedingt zur Erzielung des angestrebten Erfolges notwendig ist.

Wird das Gitter wagerecht gestellt, dann ist es vorteilhaft, dasselbe mit Furchen zu versehen, welche einander parallel, oder in Spiralen, konzentrischen Kreisen, radial o. dgl. angeordnet sein können, wie in Fig. 2 bis 5 gezeigt. Fig. 2 zeigt geradlinig verlaufende, Fig. 3 radial verlaufende Furchen, während Fig. 4 und 5 in konzentrischen Kreisen bezw. in Spirallinien verlaufende Furchen zeigen. Auf diese Gitter wird eine Quecksilbermenge gebracht, welche nicht hinreicht, die oberen Teile bezw. Köpfe der Furchen zu bedecken, so daß das Quecksilber die Vertiefungen oder Aushöhlungen oder bei der Spiralform die fortlaufende Aushöhlung einnimmt. Durch diese Anordnung wird eine freie Zirkulation des Elektrolyten durch das Gitter in senkrechter Richtung aufrecht erhalten, indem der Elektrolyt durch die an der Spitze der Furchen befindlichen Öffnungen, welche von dem Quecksilber freigelassen werden, hindurchtritt.

Das Gitter eignet sich hauptsächlich, obwohl nicht ausschließlich, für Quecksilbervoltameter, wie sie beispielsweise in. den Patenten 123392 und 123409 beschrieben sind, und sollen deshalb nachstehend für den besonderen Verwendungszweck geeignete Formen des Gitters angegeben werden.

Fig. 6 zeigt einen Teil eines Quecksilbervoltameters mit dem Gitter 6 im Querschnitt. Fig. 7 zeigt das Gitter im Grundriß und Fig. 8 in der Ansicht. Es ist ersichtlich, daß das Gitter mehr oder weniger tassenförmig ausgebildet ist und in der Mitte einen nach aufwärts gerichteten Konus besitzt, dessen Spitze über das Niveau des Queck-Silbers hervorsteht.

Diese Anordnung gestattet eine Aufwärtsbewegung des Elektrolyten an der Spitze, während gleichzeitig die oberen und unteren Flächen des Quecksilbers gewaschen werden. An dem Gitter sind weiterhin zwei nach aufwärts gerichtete Ansätze 8 vorgesehen, deren Form am besten aus den Fig. 7 und 8 ersichtlich ist. Diese Ansätze des Gitters sind in der Weise gebogen oder gekrümmt, daß sie beim Einsetzen des Gitters in das Glasgefäß mit der Wandung 9 des Gefäßes röhrenförmige Kanäle 10 bilden. Die Anordnung der Kanäle ermöglicht ein leichtes Wiedereinstellen des Instrumentes, indem bei einem einfachen Umkippen des Instrumentes das Quecksilber aus dem Niederschlagrohr oder Behälter zu dem Anodenraum oder dem Zufuhrraum zurückfließt. Das gezeigte Gitter ist bei 11 (Fig. 6 und 7) weggeschnitten, um dem Quecksilber von dem Zufuhrbehälter einen freien Zutritt zu dem Anodenraum zu gestatten.

In Fig. 9 ist im Querschnitt ein Gitter gezeigt, welches dem in Fig. 6, 7 und 8 gezeigten entspricht, nur daß der Konus 7 an seinem oberen Ende anstatt geschlossen, offen _ ausgebildet ist und deshalb mit einem sich nach oben öffnenden drehbaren Ventil oder einer Klappe 13 aus Platingewebe o. dgl. versehen ist. Auch die Ansätze 8 sind bei dieser Anordnung weggelassen, da das Ventil 13 beim Umkippen des Instrumentes deren Stelle vertritt und das Quecksilber durchfließen läßt. Ist das Instrument wieder eingestellt, dann fällt das Ventil bezw. die Klappe 13 selbsttätig in seine Verschlußlage zurück. Die Anordnung des Ventils ist jedoch nicht unbedingt notwendig, wenn die offene Spitze des Konus 7 hinreichend über dem Spiegel des Quecksilbers liegt. Es ist jedoch, besonders wenn das Instrument Er-

schütterungen ausgesetzt ist, vorteilhaft, dasselbe anzuwenden.

In Fig. io ist im Querschnitt ein Gitter gezeigt, welches dem in Fig. 9 gezeigten gleicht, nur daß dasselbe radiale Furchen besitzt, bei denen sich das Quecksilber auf dem Gitter in verschiedenen Bädern befindet, anstatt in einem einzigen Quecksilberbad, wie bei der in Fig. 6 und 9 gezeigten Anordnung.

In der Praxis ist es vorteilhaft, den Boden des Gitters mehr oder weniger tassenartig zu gestalten, wie in Fig. 9 gezeigt, da bei einem flachen Gitter das Quecksilber mit den Glaswänden des Gefäßes leicht in Berührung kommen kann, wodurch eine Stockung in dem Quecksilber eintritt. Ist jedoch das Gitter genügend tassenartig ausgebildet, wie in Fig. 9 gezeigt, dann wird das Quecksilber an allen Stellen gewaschen.

In Fig. 11 ist eine Gitterform gezeigt, welche von der in Fig. 9 gezeigten lediglich dadurch abweicht, daß sie mit konzentrischen Furchen versehen ist, deren obere Spitzen über das Quecksilber hervorragen. Dies ist eine sehr vorteilhafte Anordnung des Gitters, da sie die Anordnung einer ringförmigen Kathode in derselben Höhe wie die Anode gestattet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Kathode aus einem senkrecht angeordneten flachen Ring 14.

Eine andere Ausführungsform des Gitters ist in Fig. 12 gezeigt, nach welcher dasselbe in Form einer ringförmigen Hülse ausgebildet ist, welche auf dem röhrenförmigen Teil der Glasrohre dort aufliegt, Wo letztere zur Bildung der ringförmigen Anodenkammer rund nach außen ausgebogen ist. Bei dieser Anordnung übt das Gitter jedoch nicht die ganze Wirkung aus, wie in den zuvor beschriebenen Fällen, da es nicht als Träger für die Quecksilberanode dient. Es dient jedoch in diesem Fall dazu, einen leichten Zutritt des Elektrolyten zu der oberen Fläche des Quecksilbers zu gestatten, während es verhindert, daß das Quecksilber aus dem Anodenraum ausgeschüttelt wird. Diese Gitterform soll nur dort angewendet werden, wo genügende Zirkulation des Elektrolyten vorhanden ist, indem das Niveau der Quecksilberanode beträchtlich über dem der Kathode liegt und in Fällen, in denen beträchtliche Erschütterungen vorkommen oder in Fällen, wo das Instrument leicht tragbar sein muß.

In Fig. 13 ist eine Gitterform gezeigt, welche der in Fig. 12 gezeigten entspricht, nur daß das Gitter anstatt aus einem Gewebe aus einer Schraubendrahtspule besteht, welche durch aufrechte Drähte 16 abgesteift werden kann. Es können Bänder von leitendem oder nichtleitendem Material auf -den Draht:

aufgesetzt werden, um die Zwischenräume zu ändern.

In Fig. 14 ist eine Gitterform gezeigt, welche sich von der in Fig. 12 gezeigten nur dadurch unterscheidet, daß dieselbe nach oben verjüngt zuläuft.

Nach den Fig. 12, 13 und 14 wird das Gitter nur als Schutzvorrichtung und nicht als Träger für das Quecksilber benutzt. Würde bei diesen Anordnungen das Quecksilber jedoch höher in dem Anodenraum angefüllt, dann würde das Gitter die Wirkung eines Träger teilweise ausüben und gleichzeitig dazu dienen, zu verhüten, daß das Quecksilber in das Niederschlagrohr übergeschüttet wird.

Nach Fig. 15 sind die Gitter in Form von zwei Säcken oder Beuteln 17 ausgebildet. Diese Anordnung bietet für Voltameter von bestimmter Form gewisse Vorteile. Es ist, wie gezeigt, ein ringförmiger Anodenträger aus Glas verwendet, welcher zwei nach abwärts sich erstreckende Rohre 18 trägt, auf welche die Säcke 17 aufgesetzt werden. Zum Wiedereinstellen des Instrumentes ist das oben offene Glasrohr 19 vorgesehen. Es ist nach dieser Figur eine in Form einer 8 geschlungene Kathode 20 aus einem Platinblech angeordnet, welche in Fig. 16 im Grundriß gezeigt ist. In der letzten Figur bezeichnen 21 Träger für die Kathode und 22 den nach außen führenden Stromleiter.

Bei Quecksilbervoltametern der dargestellten Art sind Platingewebe mit 40 Maschen auf die Länge von 1 cm genügend. Die Art des Gewebes sowie die Größe der Löcher des Gitters kann immer leicht nach folgenden Gesichtspunkten bestimmt werden: Je größer die Tiefe des Quecksilbers auf dem Gitter ist, um so kleiner müssen die Löcher sein; je größer die Erschütterung ist, welcher das Quecksilber ausgesetzt ist, um so kleiner müssen die Löcher sein. Ferner sollen die Öffnungen möglichst gleichmäßig sein, denn ebenso wie eine lange Kette nicht stärker ist als das schwächste Glied, so wird auch die Tragfähigkeit eines Gitters von der größten öffnung abhängen. W^Tird das Gitter aus gesponnenem Glas o. dgl. hergestellt, dann muß die Tragfähigkeit dieses Glases bei dem Gewicht des Quecksilbers sorgfältig in Rechnung gezogen werden.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   I. Ein als Träger oder Haltevorrichtung für das Quecksilber dienendes Gitter für elektrolytische Apparate mit Quecksilberanode, welches den Durchtritt des Quecksilbers infolge der Oberflächenspannung verhindert, den Zutritt des Elektrolyten jedoch gestattet.
2. 2. Eine Ausführung des Gitters nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe aus einem Material besteht, welches von dem Quecksilber nicht angefeuchtet wird, und mit längs gerichteten, radial gerichteten, konzentrischen oder spiralförmigen Furchen Versehen ist, deren höhere Teile nach Einfüllen des Quecksilbers über letzteres hervorragen.
3. 3. Eine weitere Ausführung des Gitters nach Anspruch i', bei welcher dasselbe derart angeordnet ist, daß es das Quecksilber bei Erschütterungen o.dgl. in seinem besonderen Träger zurückhält.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.