DE1845025U - Elektrolytzelle. - Google Patents

Description

• P.A. 787 355*12. 12.61

  Gm-Hilfsanmeldung C 5438/12h Gn 11.12.61

  4713 L/Sch

  @ Consolidated Electro@ynamics Corporation

  ',.

  Ll el, ^tro lJ-t z elle

  -------------------------------------------------------------------

  Die finaung betrifft eine lektrolytzelle mit einer oo. er meh-

  rern in biner rciirförmigen Hülle befindlichen.-, rahtspulen und

  eineVorrichtung zur Herstellung einer lektrolytzllc.

  Beispielhaft für aiese rt von letrolytzellen sind die in

  h&naelsübliohen Feuchtigkeitsmessern oue-.'Defekte'en laufend

  Verwendung f'indenaen Zöllen. Die. --finc. un \vird in ihr er an-

  @endung auf einen elektrolytischen Feuchtigkeitsmesser oder

  Detektor beschrieben. Eine typische Zelle weist zwei Spulen aus

  l. itfähigem Jraht au. i', die biiilar mit gegenseitigem abstand

  D

  lt urüin einz : i, i einhülleiitz ;. ri u~L'dessen

  inneren Flächen ein Film au& eineM hygroskopischen Elektrolyten,

  CD

  z. B. Pnosphorpentoxyd, abgelagert ist, so dass dieser die Zi-

  CD

  b (. ; iazn

  schnräu. r ie zwischen benachbarten Bindungen der beiacn Draht-

  Wendeln elektrisch überbrückt.

  Di beiuen Jpulen bilden die letroaen. Ist der lektrolyt

  leitfähi, as bei diesem Beispiel nur nacn Absorption von Feuch-

  tigkeit der Fll ist, so besteht eine elektrolytiscne Zelle zi-

  -2-

  sehen den miteinander abwechselnden, mit gegenseitigem abstand

  angeordneten Bindungen der klektrodenspulen. Wird im Betrieb

  F uchtigkeit vom lektrolyten aus einem Gas absorbiert, das

  axial durch die Spulen strömt, so wird der jlektrolyt durch

  Feuchtigkeitsaufnahme leitfähig, d. h. bei angelegter Spannung

  . D 1- C- CD

  lliesst trom zwischen den inJungen in den Lcitfähigkitsbe-

  richen, und das ksser wird elektrolytisch in besserstolf und

  bjuerstoff gespalten. Der Elektrolyt wird dadurch fotlaufend

  regeneriert, und die verbrauchte elektrische Energie ist nach

  den Paradayschen Gesetzen ein genaues IIass für die Menge der

  absorbiertenFeuchtigkeit.

  CD

  Bisher uurde eine Zlle dieser rt durch Jtrangpressen eines

  Schlauches aus Polytetrafluoräthylen über daE Ausserc der pule

  hergestellt. Lies ht sich ale ein schwieriger und unzuverlässige

  Vorgang erwiesen. Da das Tetrafluoräthylen sich mit den Drähten

  nicht vereinigt, wahrscheinlich wegen chemischer Trägheit unci

  CD ID

  hoher Oberflächenspannung, halten die Drähte nicht genügend

  einn gleichbleibenden abstand voneinander, so dass sich im Be-

  trieblaicht Kurzschlüsse ergeben. Dieselbe Eigenschaft des

  plastischen Stoffes macht es schwierig, einen gleichmässigen

  lektrolytfiln an den Innenflächen der Vorrichtung zu entwickeln.

  ine lektrolytzelle mit einer oder mehreren in einer rohrförmi-

  gen H''lle befindlichen DrFhtspulen ist erfindungsgemäss in der

  ; Lisé ausgebildet, dass die Hülle aus Glas besteht und nach innen

  zwischen benachbarte Windungen der Drahtspule oder-spulen hinein-

  ragt. Durch die erfindungsgemässe Zelle, die besonders starr und

  - 3-

  -3 -

  beständig ist, werden die vorstehend erwähnten Nachteile behoben.

  einer Sind in der

  Bei einer zeokmässigen usführungsforci de.. -findung sind in der

  Glashülle z'ei Drahtspulen vorgesehen, die mit gegenseitigem Ab-

  "oifilur sind9 während ein fester lektrolytfilm

  cn den inneren frei liegenden Flächen der Glashülle vorgesehen ist,

  der eine leitfähige Brücke ziechen benachbarten Bindungen der

  Cpu. le oder Spulen bildet.

  G@mäss einer weiteren zweckmässigen Ausführungsform hat die rohr-

  @örmige Glashülle selbst Spulenform und ist in einen Körper aus

  plastischem Stoff eingebettet, währen@ die äusseren @nden der

  Glashülle von aussen zugänglich sind.

  l' kL

  D-. r hier verwendete Ausdruck"Glas'soll verschiedene Silika-

  glassorten und allgemein jeden glasigen Stoff einschliessen,der

  innerhalb eines verhältnismässig weiten Temperaturbereiches ver-

  formbar un@ unterhalb dieses Bereiches hart und im allgemeinen

  unelastisch ist.

  Dieerfindungsgemässe Vorrichtung zur Herstellung der Elektrolyt-

  zelle weist einen Ständer auf, der eine verschieb@are halterung

  für ein Glasrohr und eine Anschlussmuffe für einen Vakuumanschluss

  trägtund eine verschiebbare Halterung, die eine das Glasroh@

  umhüllendeHeizvorrichtung trägt. Di@ Längserstreckung der Heiz-

  vorrichtung kann kleiner sein als die Längserstreckung des Glas-

  @ohres. Die Heizvorrichtung kann vorteilhafterweise einen @ohr-

  - 4 -

  förmigen en aas hitzebeatändigem nsterial aufweisen, der auf

  seiner Umfungswandung eine aufgewickelte Heizspule trägt.

  .n der inneren Urfangswanc'. ung des Kenres nn ein Thermoelement

  angebracht sein.

  D

  Die verschiebbare Ee'lterung für das Heizelement kann zum Zwecke

  der Verschiebung über ein dünnes Seil mit einer Jinde verbunden

  sein.

  itereEinzelheiten undVorteilederJfind.unjergeben sich uus

  er folnden Beschreibung eines uführunGbeiepiels an Hand der

  Zeichnungen. In diesen zeigt

  Fig. 1 in Seitenansicht einen Dorn, uuf den die upulen aufge-

  ickelt werden,

  Fig. 2 in Seitenhnsicht, teilweise ir Schnitt, schemtisch ein

  Grät zum Jinschliessen des pulensystns in ein Glasrohr,

  Fig. 5 in vergrößertem Längsschnitt eine Einzelheit nach Linie

  3-3in Fig. 2,

  Fig. 4 in b itenansicht die rt des schraubenförmigen ufwickelns

  der urlhüllten Jpule,

  Fig. 5 in S : itenrnsicht die fertige, schraubenförmig aufge-

  wickelte Vorrichtung,

  Fig. 6 im Längsschnitt eine vervollständigte Zlleneinheit,

  Fig. 7 einen Querschnitt nach Linie 7-7 in Fig. 6 und

  C-3 L. L

  Fig. 8 einen Querschnitt nach Linie 8-8 in Fig. 6.

  5

  Gemäss Fig. 1 ht der Spulcnkörper vier einzelne Drähte lo, 11, 12

  <und 13. Diese sind nebeneinander schraubenförmig um einen rohr-

  rörmigen Kupferdorn 14 gewickelt. Die vier Drähte bestehen ab-

  t

  wechselnd s. H. aus Platin und-Kupfer. Beispielsweise können die

  Drähte lo unc 12 aus Platin und die Drähte 11 und 13 c. us Kupfer

  bestehen.Bei einer typischen . ueführungsform-obwohl die rfin-

  ung hierauf nicht beschränkt ist-kann der Draht einen Durchmes-

  se: von eta 0, 08 mm haben und auf einen Kupferrohrdorn von etwa

  0, 5 mm us&endurchmesser aufgewickelt sein. Der Kupferdraht dient

  als selbsttätiges bstandsstück ijischen den ineinanergewickelten

  Platinspulen. Die. bstanovicklung ist entbehrlich, Menn aie beiden

  Platinspulen von vornherein mit gegenseitigem bstanJ. gewickelt

  sind.

  zelle ist in Fig. 2 dargostellt. Ein @tüc@ des mit Draht bewickel-

  t@n Dorns ist in ein etwas längeres Stück Glasroh@ eingesetzt.

  ZumBeispielisteineinzelnesStücdesD-shticels von etwa

  ) Z L. -, von etwa

  92cm Länge in ein etwas längeres glasrohr eingesetzt. Di@ aus dem

  drahtbewickelt@n Dorn best@hende @inh@it 16 ist in ein Glasrohr 17

  t ingea&tst, dessen eines Jude ausgezogen und bei 18 abgedichtet

  i--t uill- :" dessen burch-

  istund dessen anderes Ende mit einiii utück 19 greiseren Durch-

  messers-verbunden jsb, in das ein gebogenes nde 20 der spule hinein-

  ijt. ie die Fig. 2 zeigt, ist das Glsrohr 17 it Hili'e einer

  Klemme 22 verschiebbar an einen Jtände'25 angebracht. De.'otänaer

  i t an einer Grundplatte 24 befestigt und durch eine oder mehrere

  streben 25 versteift, innichtdargestellteVauuaquelle ist mit

  - 6-

  Hilfe eines biegsamen Rohres 26 und einer üblichen Muffe 27 mit

  CLerweiterten ndstüct 19 des Glasrohres verbunden. Dus Rohr

  ìlird durch Festschrauben der Klemme 22 an sanden 23 mit Hilfe

  einr Griffschraube 28 festgehalten.

  EinSchieber oder Schlitten 3o ist gleitbar an dem Jtäne-. 23

  gelagert und auf diesem mit Hilfe einer Keilführung in einer

  Nut 31 in üblicher eise gegen Drehung gesichert. Der Schlitten

  3o trägt mit Hilfe einer Verstrebung 32 eine zylindrische H-. iz-

  vorrichtung 33, die das Glasrohr 17 umgibt und sich inbhängig-

  keit von der B@wegung des Schlittens 30 längs des Rohres bewegt.

  DieHeizvorrichtung kann die Form eines isolierenden rohrförmigen

  K@rnes 34 haben, der aus einem hitzebeständigem Stoff besteht

  und auf seiner Umfangswandung eine aufgewickelte Heizspule 35

  - L k-'-'ir, Thermoolei., ient

  anein. regelbare Ctromqu-elle 37 angeschlossen. Jin Thermoelement

  38itc. derinnerenUfenawndungdes ernes de-Heisvorrich-

  tung &ngebrucht una in üblicher ise. nit einem Tmperaturanzeiger

  Ein dünnes Seil 40 ist an einem Ende mit dem Schlitten 30 ver-

  @un@en, über eine Rolle 41 oder einen Gleitring geführt und auf

  @i@@ @inde 42 aufgewickelt, die an der G@un@platte 24 @ngebracht

  ist. @in @lektromoto@ 43 ist über einen G@tri@@@@@sten 44 mit der

  @in@@ zum @@trieb mit vorbestimmter G@schwindigkeit gekuppelt, so

  dass er @en @@@litten 30 und die @@izvorrichtung 33 @@s einer

  Ti@fststellung langsam länge d@@ Rohres 17 nach oben bewegt.

  rl,. 7 C0 er e

  1UnZc. deo 17 b b

  17

  fahrend die Heizvorrichtung längs des Rohres 17 nach oben be-

  LU üblic'le

  VE,'-tit, irr,-Inc

  'egt'. ; i ;-d, ird innerhalb des Rohres 17 infolge seiner Verbin-

  dung durch das Rohr 26 mit einer Vahuunic. uelle ein partielles

  Vauum aufrechterhalten. Die Vahuuniquelle hann eine übliche

  mechanische Puupe ein. Durch die Druckdifferenz zwischen dem

  .. ussen- und dem InnenrauH des Rohres in Zusüenirhen mit der

  örtlichen hrhitun uf eine mperatur oberhalb des jjreichungs-

  her

  punhte des Glases \'/ird eine ForLiveranerunj des Rohres 17 her-

  vorgerufen, Mie sie in der vergrosserten cnnittansicht noh

  Fig. 3 dargestellt ist. Diese uchnittansicht entsp'.'iciit der

  Linie 3-5 in Fig. 2. In Fig. 5 erkennt man, dcss des Glasrohr 17

  dasDrhtspulcnsystem aus den nebeneinander auf den Dorn 14 ge-

  sichelten Drähten lo bis 15 umgibt, während der Glaateil, der

  L 9

  von der sich belegenden Heizvorrichtung umgeben ist, über seinen

  -reicnungspunht erhitzt ird, schrunp aas Gl s un das pulen-

  an die an Ulid fliesst

  . jSteu, legt sich eng an die pulcnwindungen an und fliesst

  es"7 in dicse-r do.-

  i. i ndestcns ein j'ct ch in die Spalte zwischen benachbarte 'inaungen

  hinein. Fig. 5 zeigt, dass das untere hnde des dargestellten Teiles

  ces Rohres 17 in dieser'.. hise der äusseren Form des Spulensystens

  .'. ngpasst ist, während das obere Jude des dargestellten Rohrstüchs

  noch unverfon : it ist. Dieser Zustand des Rohres entspricht etwa dem

  Zustand,der in der Mitte zwischen dem oberen und dem unteren @nde

  des Heizkörpers vorhanden ist. Die Deformierung des Glases ist in-

  folge seiner Erzeugungsbedingungen so gleichmässig, dass das Glas

  eine nahezu vollkommen zylindrische Aussenform behält, selbst nach-

  dem sein Durchmesser verringert wordenist.

  8

  ird, was lediglich als weitere Beispiel zu betrachten ist,

  eine Spule von den oben vorgeschlagenen.. bme&sungen in ein Rohr

  dusJenaer Glas von etwa 2, o mm Innendurchmesser eingesetzt,

  so kann cli Leizvorrichtung 33 ein La. nge von etwa 63 mm haben,

  lanze des Rohres 17 rit einer Geschwindigkeit von etwa 8 mm pro

  Iiinute beet werden und die Tperatur beim Thermoelement 38

  aufetwa 850° 0 gehalten werden.

  Die folgende Stufe bei der Herstellung der Zelle ist schehiatisch

  in Fig. 4 dargestellt. Zu diesen Zeitpunkt besteht die Jinrich-

  tun aus den vier Drahtspulen, die auf einen rohrförmigen Dorn

  aufgewickelt und in der oben beschriebenen'Jise in ein Glasrohr

  eingeschlossen sind. Zur r oglichung einer einfachen Umhüllung

  undVerwendung der Zlle wird das gefüllte Glasrohr in Foru

  ein-rsichverjüngendenndel, wie Fig. 4 eigt, gewickelt.

  sich

  Dieser rbeitsgang wird auf einen schwach konischen, mit einem

  @chraubengewinde entspr@ch@nde G2@ghöh@ versehenen Kohlenstoff-

  dorn 46 durchgeführt. Die Verjüngung hat den alleinigen Zweck,

  das@bnehmen der Glasspule 17 nach dem Aufweickeln auf den Kohlen-

  stoffdorn 46 durch einfaches Au&stossen des Domes 46 uus der

  Glusspule17 su ernöjlichen.

  Inl'ig. 5 ist diargestellt, wie (zur wJoobereitung chuQ Cas engl-

  ti Uidmilen) dc. s nicht gewendelte Jnde des das Drahtspulensystem

  einschlisssend&n Glasrohres parallel zur Längsachse der Glasrohr-

  . nel zurcLebogen ist, so dass die beiden, die Gaseinisss-und

  - auslassöffnunQen der Zelle bildenden nden des Glasrohre in glei-

  - 9-

  - 9 -

  cherRichtung mit geringen @bstand voneinander nebeneinanderli@gen.

  Diese Landen sind in Fig. 5 mit 43 und 49 bezeichnet. Von jedem

  ID

  Ende ist ein tück des umhüllenden Glasrohres entfernt, und die

  ist nirl 9

  freigelegten Drähte sind von den Dorn 14 bis su dem neuen nde

  uus Glerohres abgewickelt. Der hierbei freigelegte Teil des

  Kupierdornes ist weggeschnitten. Die ndpaBstucke 56 und 57 sind

  im einzeinen im Zusammenhang mit Fig. 6 gezeigt. Sie werden an

  den Lnden des Glasrohres befestigt, und bevor das System in die

  in Fig. 6 aargestellte Einheit eingesetzt oder eingegossen wird,

  CD

  werden die zwischengewickelten kupierspulen 11 und 13 uul-ch auf-

  lösen mit Salpetersäure entfernt. Hierin ligt einr der, ichti-

  . u. rcu.lgeführt und danacii das ysten-bereits elektrisch aul Kurz-

  schlüsse geprüft werden kann. Es wird nicht nu@ durch die festere

  Halterung der verbleibenden D@@htspulen 10 und 12 im Glas der

  @usschussanteil herabgesetzt, sondern der anfallende @usschuss

  ist aus aiesen G-'unde auch eniger ko&tspielig.

  Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt der fertig eingebauten Jinheit.

  Di,

  Die Jnpaßstücs 56 und 57 sind vor dei. Jinbau. cufgesetzt unü

  stellen eine Durchführung aus olytetrafluoräthylen durch den

  Til 52 und ein dazu passendes VeEciilußstück 53 aar, das mit

  dem Til 52 durch Schrauben 54 und 55 versohraubt ist (s. Fig. 7).

  Durch das Verschrauben sinu die konischen Paßstücke 56 und 57 der

  Durchführung in feste Rrührung uit den h, nen 48 bztu. 49 ds Rohres

  lo

  - 10 -

  und die aus dem Rohr 49 herausragenden Drähte 60 und 61 sind aus

  d. jn zugehörigen nden des Glasrohres nach unten zwischen den

  Wendungen der konischen Paßstücke und dem zugehörigen Druckstück

  . inc. usgeführt und an den Schrauben 54 und 55 so befestigt, wie

  CD

  das im einzelnen Fig. 8 zeigt.

  Nach Fertigstellen der JndanscMüsse wird die Jinheit in eine

  siehtdargestellte Kapsel passender Grosse gehängt und mit einem

  poxyhrz zu einem festen Block 62 vergossen. Zur Vervollständi-

  der Z lle wird eine kleine Menge Phaphorsäure durch die

  Zelle gegossen, getrocknet und zu Phosphorpentoxyd elektrolysiert,

  indem ein elektrolysierender Strom durch die lektrodenspulen

  geschickt wi/d. Die Arbeitsweise der Zelle bei der Feuchtigkeits-

  Durch die rohrförmige Glaseinhüllung ergibt sich ein einfach

  undschnell herstellbares Z@llengebilde. Man erhält eine starre

  Vorrichtung, die elektrisch geprüft werden kann und ebenfalls

  dung gestattet die Wahl eines Glases, dessen Eigenschafteneine

  V@rbindung mit den Platinelektroden oder mit Elektroden anderer

  t Õestatten.

  ID

  Die rfindung bietet ferner die i. öglichkeit, ein Glas zu wählen,

  cas für einen Betrieb bei hoher. T-. upertu. ren geeignet ist. Viel-

  i. t von noch des

  licnt ist von noch grösserer Dichtigkeit die igenschaft des

  Glases, durch die es eine leichter benetsbare Oberfläche erhält

  -II-

  z1c-

  als.plastische Überzüge, t. ie solche aus Polytetrafluoräthylen.

  Ls läset sich zeigen, dass die erhöhte Benetzbarkeit der Zwischen-

  elektrcdenfläohe einen leichLiässier&n, su. sani-ienballungsi'reien

  leLtrolytfilm und daher eine kürzere nsprechzeit zur Folge hat.

  Obwohl die Erfindung insbesondere in Besu. auf eine zur Feuchtig-

  keitsnessunj dienende Elektrolytselle beschrieben urde, ist sie

  - j-icht hierauf beschränkt, sondern such in jedem anderen elektro-

  ei

  lytichen Zysten ähnlicher rt verwendbar.

Claims (1)

1. 5 c hut z a n B p r Ü c h , c li u t z a ii s p r ü o h e Schutzansprüche HleLtrolytzelle mit einer oder mehreren in einer rohrförmigen Hülle befindlichen Drahtspulen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (17) aus Glas besteht und nach innen zwischen be- cchb.arte.indungen der Spule oder Spulen hineinragt (Fig. 3). C> Jle-Ltrolytzelle nach nspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die rohSfmige Glashülle (17) selbst spulenförmig gefunden -L ID IZD (fix-4 bis 6) und in einen Klrper (62) aus plastischen Stoff EO eingebettet ist, dass ihre landen (48 und 49) von Bussen uänlichsind. gekennzeichnet durch einen ständer (23) der eine verschiebbare Alterung (22) für ein Glc. srohr (17, 19) und eine nschluss- u. ffe (27) ür einen Vahuuuuman&chlu. ss trät und durch eine ver- schiebbare Halterung (30), die eine, dss Glasrohr (17) um- füllende Heizvorrichtung (33) trägt. CD u Vorrichtung nach.. nspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längserstrechung der Heizvorrichtung (33) kleiner iet als die Längserstrechung des Glsrohres (17). Vorrichtung nach An&pruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein,Risvorrichtung einen rohrfornigen Kern (34) us hitze- -13- bestänuigem Itcrial aun/cist, der auf seiner Umfanswandung D ID ine aufglcclt-lli. spu. le (55) trat. in Thcruoeleuent (38) an der inneren Unfangsanung des Kernes (34) angebracht ist. "f7 Vorrichtung nach. nspruch 3"bis 6, dadurch gekennzeichnet, da&s CD ji verschiebbare IIalteru. ng (3c) über ein dünnes Seil (40) mit einer binde (42) verbunden ist.