DE1596136C3 - Verfahren zur Herstellung eines Normalelementes - Google Patents

Description

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F i g. 12 eine Abart des Elementes mit Glasstempel menhängende, aber ionendurchlässige Schicht von

und Glasfritte. Kristallen, deren Hauptaufgabe darin besteht, die

Die Ausführungsform eines Normalelementes, Gegeneinanderbewegung der Kristalle an der Oberweiches für das erfindungsgemäße Herstellungsver- fläche der Kristallaufschüttung zu unterbinden, d. h. fahren geeignet ist, zeigt die F i g. 8. Gemäß dieser 5 an der Stempelöffnung eine allmähliche Lockerung Ausführungsform ist die Kombination aus Glasstab der unter Druck stehenden Kristallaufschüttung zu und watteumwickeltem Prozellanstempel durch einen verhindern. Diese dünne Kristallschicht braucht jeeinzigen, zugleich die Funktion des Stempels über- doch keine von den Elektrodenmaterialien gegen die nehmenden Festlegungsglasstab 2 ersetzt, der in der- Kristallaufschüttung gerichteten Stoßkräfte während selben Weise eingeschmolzen wird wie der Glasstab io des Transportes aufzufangen. Diese wichtige Aufnach F i g. 7, jedoch in seinem unteren Teil 2' nach gäbe wird von dem Stempel selbst erfüllt, wodurch Art einer Rosette bzw. eines an mehreren Stellen ge- eine gute Transportfähigkeit gewährleistet ist.
schlitzten Ringes ausgebildet ist. Diese Einschnitte In dem zweiten, in Fig. 12 wiedergegebenen Fall oder öffnungen, die im Prinzip beliebig gehalten ist über die Kristallscbicht eine Glasfritte 15 passenwerden können, dienen dazu, die Ionenbeweglichkeit 15 den Ausmaßes gelegt, die den vom Stempel 2 ausgenicht zu stark einzuschränken, wobei jedoch dafür übten Druck auf die Kristallaufschüttung überträgt, gesorgt werden muß, daß die CdSO₄-Kristalle, auf Durch die Fritte 15 können keine Kristalle hindurchdie die Stempel gesetzt werden müssen, nicht allzu- treten, während der Ionentransport praktisch ungeleicht hindurchgleiten können. Während des Ab- hindert vor sich gehen kann.

schmelzens, d. h., solange die Einschmelzstelle weich 20 Beide Ausführungsformen, d.h. nach Fig. 11 und ist, wird in der in Fig. 9 und 9 a ausgeführten Weise 12, haben ihre besondere Bedeutung und sind je durch einen mit einem geeigneten Gewicht 12 bela- nach Erfordernissen mit Vorteil zu verwenden. Die steten Metallstab 10 der notwenige Druck auf den Fritte ist zwar nicht so einfach zu reinigen wie glatte Glasstempel 2 und damit auf die Elektrodenmateria- Glasflächen. Dort, wo eine besonders robuste Trans-Iien ausgeübt. Der Glasstab nach F i g. 7 ist dazu in 25 portfähigkeit erforderlich ist, erweist sich die Fritder in Fig. 10 skizzierten Weise abgewandelt, d.h. ten-Konstruktion jedoch besonders erwünscht und mit einer Vertiefung 2" in seinem oberen Teil ausge- zweckdienlich; dagegen dort, wo normale Transportbildet. Sobald die mittels einer beliebigen Anwärme- bedingungen vorliegen, zugleich aber die höchsten vorrichtung 14 bzw. Flamme erzielte Einschmelz- Anforderungen an die elektrischen Eigenschaften der stelle erkaltet ist, ist dieser Druck fixiert; der Metall- 30 Zelle gestellt werden müssen, ist die Bauart nach stab 10, dessen Material so gewählt ist, daß es sich Fig. 11, also ohne Fritte, vorzuziehen,
mit dem Glas nicht verbindet, kan nach dem Erkal- Die Fritten-Anordnung ist an und für sich dazu ten einfach abgezogen bzw. herausgezogen werden. geeignet, sogenannte ungesättigte Elemente nach die-

Um zu verhindern, daß die über den Elektroden- sem Prinzip aufzubauen. Bei den ungesättigten EIematerialien gelagerten CdSO₄-Kristalle, soweit sie 35 menten fallen die CdSO₄-Kristalle der Aufschüttung nicht schon durch den aufgesetzten Glasstempel 2 weg, da eine bei 4° C gesättigte Lösung benutzt festghalten werden, sich beim Transport durch die wird. Bei gesättigten Elementen kommt der Kristallöffnungen des Stempels bewegen, sind zwei verschie- schicht jedoch eine wichtige Aufgabe für die Fixiedene Möglichkeiten bzw. Verfahren vorgesehen. rung der Elektroden zu. Bei den ungesättigten EIe-

Im ersten Falle werden die Elemente so aufge- 40 menten kann man diese Kristallschicht übrigens stellt, daß durch ein zum Einfüllen der CdSO₄-Lo- durch eine Schicht gleich großer Körner aus Glas sung nach dem Abschmelzen der Schenkel dienendes oder ähnlichen indifferenten Materialien, z. B. SiO₂ seitliches Ansatzrohr 13 ein Teil des Wassers der Lö- ersetzen, die denselben Zweck wie die Kristallschicht sung z.B. in einem Vakuumtrockenschrank ver- erfüllt. Allerdings ist es hier nicht möglich, die bei dampfen kann. Hierbei bildet sich in den Stempelöff- 45 der Ausführung ohne Fritte notwendige Kristallnungen eine an dem Stempel haftende dünne, zusam- schicht zwischen den Stempelöffnungen zu bilden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 an die Gebrauchsnormale, immer höher gestellten Patentansprüche: Anforderungen laufen darauf hinaus, die guten Eigenschalften der Stammelemente mit voller Trans-

1. Verfahren zur Herstellung eines Normalele- portfähigkeit zu verbinden. Dasselbe gilt auch für die mentes mit einem in das Gefäßglas eingeschmol- 5 Vergleiche von Elementgruppen in Einheitslaboratozenen, ein Fixieren des Stempels bewirkenden rien der Industrie und in den Staatsinstituten, zu deStab, dadurch gekennzeichnet, daß ren Durchführung Elemente höchster Präzision hinman einen Stab (2) verwendet, der an seinem und hergeschickt werden müssen.

oberen Ende als mit dem Elementengefäß zu Ein Schritt in dieser Richtung ist dadurch getan verschmelzendes Rohrstück (2") ausgebildet ist. io worden, daß das Element (F i g. 6) durch Abschmelin dieses Rohrstück einen Stift einführt und auf zen des Glases verschlossen wurde, wobei gleichzciihn, solange die Einschmelzstelle weich ist, einen tig der Glasstab 2 der aus F i g. 7 ersichtlichen GeDruck ausübt, slalt eingeschmolzen wird. Dieser Glasstab 2 ist auf

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- den bisher üblichen, eine Watteschicht 3' aufnehkennzeichnet, daß das Material des in dem rohr- 15 menden Porzellanstempel 3 gesetzt, der hier in der förmigen oberen Teil des Glasstabes (2") lose selben Weise festgelegt wird, wie die zuvor bekanneingeführten Stiftes (10) so gewählt ist, daß er ten Vergußmassen. Im übrigen sind in den Figuren sich mit dem Glas nicht verbindet. mit 4 die CdSO₄-Lösung, mit 5 die Paste aus Merku-

rosulphat, mit 6 Kadmiumamalgam, mit 7 CdSO₄-

20 Kristalle, mit 8 das Quecksilber und mit 9 die elektri-

sehen Anschlüsse bezeichnet.

Für die zweckgerechte Wirkung des watteumwik- r kelten Porzellanstempels 3 ist es bei der Ausfüh-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur rungsform nach F i g. 6 notwendig, daß die Watte-Herstellung von Normalelementen, die zur prakti- 25 wicklung beim Einsetzen des Stopfens an den Gefäßschen Bewahrung der Spannungseinheit sowie zur wänden mit relativ starker Reibung entlanggleitet Darstellung derselben in kalibrierten Meßinstrumen- und der Stopfen dadurch mit mehr als 1 kg/cm- auf ten (etwa Kompensatoren, Schreibern usw.) für Meß- die flüssigen bzw. halbflüssigen Elektroden 6,8 ge- und Regelungszwecke unter Verwendung von in drückt wird und allein durch die Reibung mit diesem einem verschlossenen Glas- bzw. Kunststoffgefäß un- 30 Druck bis zur endgültigen Verankerung durch den tergebrachten, bei Verwendungstemperaturen flüssi- eingeschmolzenen Glasstab 2 festgelegt werden kann, gen bzw. halbflüssigen Elektroden geeignet ist. Der- Die ausschließliche Fixierung durch die Wandreiartige Normalelemente sollen auch in den verant- bung konnte sich nicht bewähren, da mechanische wortlichen Staatsinstituten (wie Physikalisch- Tech- Stöße während des Transports allmählich zur Aufhenische Bundesanstalt, National Bureau of Standards 35 bung des Drucks und damit zu der unerlaubten Beusw.), ferner z. B. in industriellen Einheitslaborato- wegung der Elektrodenmaterialien führen. Es steht rien verwendbar sein. also jede Festlegung des Elektrodenmaterials vor der

Die in dieser Weise verwendeten sogenannten Frage, wie ein bestimmter Druck auf die Materialien Weston-Normalelemente mit aus Quecksilber bzw. während des Zusammensetzens ausgeübt und im ferzweiphasigem Kadmiumamalgam bestehenden EIek- 40 tigen Zustand beibehalten werden kann,
troden werden in verschiedensten Ausführungsfor- Zur Lösung dieser Frage und in Weiterbildung des men, insbesondere aber in Η-Form (Fig. 1) bzw. Normalelementes nach F i g. 6 richtet sich die Erfin-Stabform (Fig.2) hergestellt. Solche Normalele- dung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Normente können entweder nur mit äußerster Vorsicht malelementes mit einem in das Gefäßglas einge- \ bewegt bzw. transportiert werden oder aber deren 45 schmolzenen, ein Fixieren des Stempels bewirkenden flüssige bzw. halbflüssige Elektrodenmaterialien Stab. Das Besondere des Verfahrens besteht gemäß müssen festgelegt werden. Zur Festlegung bedient der Erfindung darin, daß man einen Stab verwendet, man sich z. B. eine Stempels aus Porzellan oder der an seinem oberen Ende als mit dem Elementgeähnlichem Material mit Watte als Dichtungsmaterial faß zu verschmelzendes Rohrstück ausgebildet ist, in (Fig. 3); der Stempel muß gemäß Fig. 4 und 4a in 50 dieses Rohrstück einen Stift einführt und auf ihn, sodas Element eingedrückt und durch eine Verguß- lange die Einschmelzstelle weich ist, einen Druck masse bzw. einen Kunststoffstopfen in Verbindung ausübt.

mit Praffinverguß verankert werden, wobei die ver- Gemäß der weiteren Erfindung ist das Material

ankernde Substanz zugleich das Element abdichtet, des in den rohrförmigen oberen Teil des Glasstabes

um ein Austrocknen des Elektrolyten unmöglich zu 55 lose eingeführten Stiftes so gwählt, daß er sich mit

machen. dem Glas nicht verbindet.

Es ist seit langem bekannt, daß Elemente, bei de- Die Erfindung wird im nachfolgenden an Hand

nen derartige Dichtungen mit Hilfe von nicht zum von einigen Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

elektrochemischen System gehörenden Substanzen F i g. 8 ein Normalelement, bei dem der Glasstab

verwendet werden, zumeist erheblich schlechtere 60 zugleich als Stempel ausgebildet ist und als solcher

Eigenschaften, etwa eine geringere zeitliche Stabilität dient,

der EMK, Temperaturhysterese usw. aufweisen bzw. Fig. 9 und 9a Einzelstadien für das Einschmelnur mit Mühe ein Austrocknen des Elektrolyten ver- zen des Glasstabes unter Verwendung eines gewichthindern können als nicht transportfähige, sogenannte belasteten Stiftes (z. B. Metallstift),
Stammelemente (nach Fig.5), die außer dem Glas 65 Fig. 10 eine der möglichen Ausführungsformen des Gefäßes keine elementfremden Substanzen mehr des Glasstempels,
enthalten. Fig. 11 ein Normalelement mit seitlichem Ansalz-

Die an die elektrische Meßgenauigkeit und damit rohr und