DE150662C - - Google Patents

Description

PATENTAMT.

JVIl 50662 KLASSE 21 e.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Elektrizitätszähler derjenigen Art, bei welcher das Sinken des Spiegels eines Elektrolyten in einem Rohr an einer graduierten Skala die Anzahl von Elektrizitätseinheiten anzeigt, welche den Zähler durchflossen haben. Bei den bisher bekannten Zählern dieser Art wurde verdünnte Schwefelsäure als Elektrolyt verwendet und die Elektroden aus Platin hergestellt, welches durch Platindrähte an geeignete, gegen die Wirkung der Säure geschützte Zuleitungen angeschlossen ist.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine Vorrichtung" dieser Art, welche erheblich billiger herzustellen ist.

Gemäß derselben werden die Elektroden aus einer besonderen Sorte Schmiedeeisen hergestellt, von welcher gefunden wurde, daß sie »passiv« bleibt, wenn sie mit einem alkalischen oder nicht sauren Elektrolyten benutzt wird.

Schon früher ist Eisen zum Gebrauch als Elektrode in einer alkalischen Lösung vorgeschlagen worden; dies war jedoch in allen Fällen bei solchen elektrolytischen Verfahren der Fall, bei denen eine geringe Wirkung erfordert wurde, und infolgedessen sind keine besonderen Eisensorten benutzt worden. Eisen hat dagegen keine Verwendung bei elektrolytischen Elektrizitätszählern gefunden, weil es für diesen Zweck sehr wesentlich ist, daß die Elektroden nicht vom Elektrolyten angegriffen werden. Andernfalls wird, da die Wirkungen sich häufen, die schwache alkalische Lösung bei Benutzung von Eisenelektroden bald in eine "Lösung eines Alkaliferrates umgewandelt und die Flüssigkeit muß infolgedessen bald durch frische ersetzt werden.

Es ist ferner bekannt, daß chemisch reines Eisen, welches durch Reduktion von Eisenoxyd mit Wasserstoff bei hoher Temperatur erhalten ist, bei der Elektrolyse keine Einwirkung auf Alkali ausübt. Chemisch reines, in dieser Weise hergestelltes Eisen ist sehr teuer, besitzt ferner keine zur Verwendung als Elektroden geeignete Form, ohne daß weitere Vorbereitung notwendig ist, und hat bisher keine Anwendung bei elektrolytischen Elektrizitätszählern gefunden.

Es hat sich nun aber gezeigt, daß die Verwendung von chemisch reinem Eisen nicht notwendig ist, um bei elektrolytischen Prozessen Einwirkungen auf die Elektroden zu vermeiden. Die gewöhnlich im Handelseisen vorkommenden Stoffe sind, abgesehen vom Eisen selbst, Kohlenstoff, Phosphor, Silizium, Schwefel, Mangan und bei gewissen Stahlsorten Chrom und Wolfram. Bei gewöhnlichen Eisensorten sind Phosphor, Silizium, Schwefel und Mangan nicht in so großer Menge vorhanden, daß sie die Wirkung des Eisens beim Gebrauch als Elektrolyt verändern. Beim Kohlenstoff ist- dies jedoch anders. Es hat sich ergeben, daß dieses Element dem Eisen gegenüber als elektronegativ wirkt, wenn es in mehr als einer gewissen Menge vorhanden ist, wodurch ort-

liehe elektrische Wirkungen sekundärer Natur entstehen, die zur Bildung eines Alkaliferrates führen.

Kohlenstoff tritt, wie bekannt, im Eisen als nicht chemisch gebundener Stoff, Graphit, auf und auch im gebundenen Zustande, wahrscheinlich als Eisenkarbid. Graues Gießereieisen enthält große Mengen . graphitischen Kohlenstoffes und wird durch das Alkali

ίο beim Durchfluß des elektrischen Stromes rasch angegriffen unter Bildung eines Alkaliferrates. Es ist jedoch für den Eintritt dieser Wirkung nicht nötig, daß der Kohlenstoff sich in graphitischem Zustande befindet, da das Eisen, wenn es in gewisser Menge chemisch gebundenen Kohlenstoff ohne Beimischung von Graphit enthält, nach einer gewissen kurzen Zeit sich unter Bildung eines Alkaliferrates zu lösen beginnt. Dies

ao hat sich bei der Verwendung verschiedener Arten weißen Gießereieisens, Spiegeleisens und mehrerer Stahlsorten ergeben. Warum diese Einwirkung nicht unmittelbar auftritt, ist nicht genügend aufgeklärt, und in allen Fällen wird diese Wirkung durch Verwendung einer stärkeren Lösung als Elektrolyt beschleunigt.

Es hat sich gezeigt, daß diese Wirkung, obwohl sie durch den Kohlenstoff hervorgebracht wird, doch dann nicht einzutreten braucht, wenn man die Gesamtmenge des Kohlenstoffes unter 0,3 oder 0,4 Prozent hält, so daß man von der Verwendung chemisch reinen Eisen absehen kann, vorausgesetzt, daß die 'Lösung nicht zu stark ist. Wenn der Elektrolyt mehr als 25 Prozent Ätznatron enthält, bleibt das Eisen nicht mehr inaktiv. Diese Erscheinung ermöglicht die Verwendung gewöhnlichen Schmiedeeisens oder ähnlichen Materials, das unter verschiedenen Namen, z. B. hämmerbares Eisen, im Handel ist, unter Benutzung" eines alkalischen Elektrolyts zur Herstellung eines elektrolytischen Elektrizitätszählers. Das Alkali wird zweckmäßig in solcher Konzentrierung angewendet, welche als »normale« Konzentrierung bezeichnet wird, nämlich 8 oder 10 Prozent, wofern man Ätznatron verwendet.

Gemäß der Erfindung kann man Elektroden von größerer Dauerhaftigkeit als bisher benutzen , welche eine einfachere Aufhängung erfordern und in verschiedener Gastalt zur Erreichung von geringerem Gewicht und Raumersparnis verwendet werden können, ohne der. Wirksamkeit Abbruch zu tun. Es hat sich ferner ergeben, daß durch Ersetzung des Platins durch Eisen ein geringerer Spannungsverlust eintritt, als bei den bisher benutzten auf dem Prinzip der Elektrolyse beruhenden Zählern. Dieser Spannungsverlust ist der einzige Nachteil gewesen, der gegen ihre Annahme sprach. Anstatt eines Verlustes von 4 Volt bei einem Stromkreis von 230 Volt, welcher bei Verwendung von Platin bei einem Zähler von ungefähr 2¹J₂ Ampere bei voller Belastung auftrat, ergibt sich jetzt ein Verlust von nur 2V₂ Volt unter ähnlichen Umständen, wenn der Zähler mit Schmiedeeisenelektroden ausgerüstet wird. Dies ist leicht erklärlich, wenn man den großen Preisunterschied von Schmiedeeisen und Platin berücksichtigt. Der billige Preis des ersteren gestattet die Anwendung von größeren und dauerhaften Elektroden, wodurch sich der innere Widerstand des Zählers und folglich der gewöhnliche Spannungsverlust erniedrigt, welcher eine ernste und berechtigte Klage der Konsumenten bildete. Natürlich ist dies ein Vorteil für den Stromverbraucher, da er auf diese Weise für die in den Stromkreis eingeschlossenen Lampen einen höheren Wirkungsgrad erzielt.

Der Zähler besteht aus einem geeigneten Rohr oder Gefäß aus Glas oder anderem geeigneten Material, in welches ein Paar Elektroden von der üblichen flach rechteckigen Form oder anderer geeigneter Form eingehängt wird, welche jedoch aus dem oben genannten Material bestehen. Die größere Billigkeit dieses Stoffes gegenüber Platin gestattet diese Elektroden wesentlich dicker zu halten, so daß sie sehr dauerhaft sind. Diese Elektroden werden durch Schrauben oder auf andere Weise an Zuleitungen üblicher Art befestigt, welche zweckmäßig aus einfachen starken Drähten oder Schienen aus dem gleichen Material bestehen, das sogar ungeschützt bleiben und mit den Elektrodenplatten ein Stück bilden kann. Man erkennt, daß die geringen Kosten des angewendeten Materials die Vermeidung der bisher üblichen geringen Dimensionen, durch welche der Zähler leicht zerbrechlich wurde, gestattet und verschiedenfache Abänderungen der Formen ermöglicht.

Die Elektroden werden zusammengehalten und durch geeignete Vorrichtungen, die aus Vulkanit oder anderem Isoliermaterial bestehen , in gewissem Abstande gegeneinander gesichert. Sie werden durch ihre Zuleitungen im Zählergefäß gehalten. Dieses Gefäß besitzt an dem für die Messung in Betracht kommenden Teil eine gleichmäßige Weite. Die Zuleitungen sind oben an einem Stopfen oder einer Kappe aus Vulkanit befestigt, die über das obere Ende des Gefäßes paßt. Sie können auch am Boden des Gefäßes angebracht werden, und zwar in gleicher Weise durch eine Kappe oder einen Stopfen. Das Sinken des Elektrolytenspiegels kann in beiden Fällen an einer eingeteilten Skala in üblicher Weise abgelesen werden, wobei die

Wirkungsweise der Zelle dieselbe bleibt, wie bisher.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   I. Ein elektrolytischer Elektrizitätszähler, bei welchem der Elektrolyt aus einer alkalischen oder nicht sauren Flüssigkeit besteht, gekennzeichnet durch die Anwendung von Elektroden aus Schmiedeeisen, welches weniger als o, |. Prozent Kohlenstoff enthält, wodurch man dauerhaftere und größere Elektroden benutzen kann, was, abgesehen von einer Kostenersparnis, eine Verminderung des elektrischen Widerstandes und des gewöhnlichen Spannungsverlustes zur Folge hat.
2. 2. Eine Ausführungsform des elektrolytischen Elektrizitätszählers nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der alkalische Elektrolyt aus einer Lösung von Ätznatron besteht, die nicht mehr als 25 Prozent Natriumhydrat enthält.