DE235964C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 235964 -" ■KLASSE 21.e.. GRUPPE 18:

Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. August 1909 ab.

Die Erfindung betrifft diejenige Art elektrolytischer Vorrichtungen, die beim Bau von Meßinstrumenten, Registriervorrichtungen, Zeitschaltern und ähnlichen elektrischen Apparaten verwendet werden, und bei denen ein durch eine elektrolytische Zelle gesandter elektrischer Strom die elektrolytische Zersetzung. einer Flüssigkeit, z. B. von angesäuertem Wasser oder eines Alkalis und die Entwicklung von

ίο Gasen, z. B. Sauerstoff und Wasserstoff, bewirkt, die in irgendeiner Weise zur Erfüllung der dem Apparat zugedachten Arbeitswirkung herangezogen werden.

Bei der Anwendung einer solchen elektro-Iytischen Vorrichtung mit positiven und negativen elektrischen Zuleitungen und elektromagnetischen Mitteln zum Antrieb beispielsweise einer Registriervorrichtung und zum Entzünden der entwickelten Gase werden in der Regel die elektrolytische Zelle und die elektrischen Zuleitungen mit einem Nebenschluß vereinigt, der zwei parallele Widerstände enthält, deren Ende einerseits mit entgegengesetzten Enden des in die Hauptleitung geschalteten, einen Zweigstrom durch die Zelle hervorrufenden Hauptwiderstandes verbunden, und deren Enden andererseits mit einem dritten Widerstand verbunden sind, dessen anderes Ende zu der zweiten Hauptleitung führt. Die Elektroden der elektrolytischen Zelle sind an die Enden des einen der beiden parallelen Widerstände angeschlossen, der auf der Dynamo- oder Zu-. leitungsseite des gewöhnlichen Nebenschlußwiderstandes liegt, und in dem der Spannungsabfall größer ist als die elektromotorische Gegenkraft der elektrolytischen Zelle, so daß die Zelle sogleich zu arbeiten beginnt, wenn dem Lampen- oder anderen Stromkreis, bei dem die Vorrichtung verwendet wird, Strom zugeführt wird. Diese Anordnung der elektrolytischen Zelle und der dazugehörigen Widerstände arbeitet zur Zufriedenheit, wenn die elektromotorische Kraft oder die Spannung zwischen den elektrischen Hauptleitungen praktisch konstant erhalten wird. Wenn jedoch diese Anordnung in Verbindung mit den positiven und negativen Hauptleitungen eines gewöhnlichen elektrischen Verteilungssystems gebracht wird, in dem die Spannung zwischen den Hauptleitungen von Zeit zu Zeit von der vorgeschriebenen Höhe abweicht, so arbeitet, wie sich herausgestellt hat, die Anordnung nicht ganz genau, indem beim Ansteigen der Spannung über den Normalwert eine Überentwicklung in der Registrierzelle stattfindet, während andererseits beim Sinken der Spannung das Registrieren überhaupt aufhört, bis der zusätzliche Spannungsabfall an dem in der einen Hauptleitung liegenden Widerstand den Unterschied ausgeglichen hat.

Der Zweck der Erfindung ist nun der, zu ermöglichen, daß eine elektrolytische Vorrichtung der genannten Art auch in Verbindung mit einem elektrischen Stromkreis genau arbeitet, der einen Spannungswechsel in den gewöhnliehen zulässigen Grenzen unterworfen ist, so daß Registriervorrichtungen oder ähnliche Apparate, die von der elektrolytischen Vorrichtung angetrieben werden, trotz schwankender Spannung genaue Angaben machen.

Zu diesem Zwecke wird gemäß der Erfindung in Verbindung mit einer elektrolytischen.

Zelle der erwähnten Art, die in Nebenschluß mit den Hauptleitungen zwischen einem Ende des Hauptwiderstandes und dem hohen Widerstand verbunden ist und zum Antrieb des Apparates dient, eine zweite elektrolytische Zelle, zum Unterschied in der Beschreibung stets Absorptionszelle genannt, verwendet, die zwischen dem hohen Widerstand und dem anderen ^; Ende des Hauptwiderstandes auf der Verbrauchsseite desselben eingeschaltet ist. Die beiden Zellen sind auf diese Weise von den Enden des Hauptwiderstandes parallel zueinander und in Reihe mit dem hohen Widerstand mit der positiven und negativen Hauptleitung verbunden. Die Haupt- und Registrierzelle hat zweckmäßig in ihrem Stromkreis wie früher einen hohen Widerstand zur Beseitigung von Zeit- und Temperaturfehlern. Um die beabsichtigte Wirkung der Unabhängigkeit der Registrierzelle von Spannungsschwankungen zu erreichen, muß die Gegen-E. M. K. der Absorptionszelle konstant und der innere Widerstand sehr klein im Verhältnis zu dem der Registrierzelle sein. Dann wird bei Spannungsänderungen die ganze durch die Spannungsänderung bedingte Stromänderung von der Absorptionszelle aufgenommen werden und die Hauptzelle unberührt davon bleiben. Dies setzt voraus, daß die Absorptionszelle bestimmte Dimensionen aufweist, entsprechend denjenigen der Registrierzelle, und der sie durchfließende Strom eine gewisse Größe nicht unterschreitet, da, wie Versuche ergeben haben, die Gegen-E. M. K. der Zelle erst von einem bestimmten Stromwert an konstant ist und vor demselben mit dem Strom schwankt.

In den Zeichnungen zeigen die Fig. 1 bis 4 schematisch verschiedene Ausführungsformen der elektrolytischen Vorrichtung gemäß der Erfindung. Die Fig. 1 bis 3 zeigen für Registrierinstrumente geeignete Vorrichtungen und Fig. 4 eine Vorrichtung für Zeitschalter. In Fig. ι ist a, a¹ das gebogene Rohr einer elektrolytischen Vorrichtung und a² die elektrolytische Haupt- oder Registrierzelle, welche den Elektrolyten d enthält und mit einer positiven und einer negativen Elektrode b, b¹ versehen ist, die in einem Stromkreis liegen, der einen hohen Widerstand m und einen einstellbaren hohen Widerstand m¹ einschließt, und wenn das Instrument gebraucht werden soll, als Nebenschluß mit der positiven und negativen Hauptleitung k bzw. k¹ verbunden werden kann; die Verbindung mit einer der Hauptleitungen wird an einem Ende t¹ des Hauptwiderstandes t bewirkt, i ist ein Elektromagnet, dessen Windung mit den Hauptleitungen k und k¹ verbunden wird, wenn die . in der Zelle a² entwickelten Gase die Quecksilbersäule /"in dem Rohr α, α¹ veranlassen, in die Kontaktkammer a³ der elcktrolytischen Vorrichtung zu steigen und einen von einem Schwimmer h¹ getragenen Kontakt h² gegen einen festen Kontakt h zu bringen. Wenn der Elektromagnet erregt wird, so wirkt er mittels seines Ankers i¹, eines Armes η und einer Stange n¹ auf die Registriervorrichtung / des Meßinstrumentes ein.

Die elektrolytische Vorrichtung besitzt ein gebogenes Rohr mit verengten Stellen β⁴, α⁵, von denen die eine, nämlich α⁴, einen feinen Faden des Elektrolyten enthält, um einen hohen Widerstand zwischen den Elektroden b, b¹ und dem Quecksilber f zu erhalten. Die Ringe e, β¹ aus Platin bilden eine flüssigkeitsdichte Verbindung mit dem Quecksilber, und ein Kontakt g, der in die Erweiterung «^e hineinragt, steht mit dem Quecksilber f in Berührung und ist an die negative Elektrode b¹ angeschlossen ; g¹ ist ein zweiter negativer Kontakt, der in die Kontaktkammer a^s hineinragt, um mit dem Quecksilber f in Berührung zu kommen, wenn es in diese Kammer eintritt, und eine zweite Verbindung mit demselben zu bilden. Die entwickelten Gase werden durch einen zwischen der Oberfläche des Elektrolyten d und einer darüber angeordneten und zweckmäßig von der negativen Elektrode b¹ gebildeten Klemme erzeugten Funken entzündet. Der Zündfunken wird erzeugt, wenn die Oberfläche des Elektrolyten d unter der Einwirkung der entwickelten Gase unter die Elektrode b¹ fällt, die vertikal angeordnet ist. 0 und p sind die Windung bzw. der Kern einer Induktionsspule, wobei, die Windung mit dem Nebenschlußstromkreis der elektrolytischen Vorrichtung an einem Punkt zwischen dem Widerstand m¹ und der Elektrode b und auch mit einem festen Kontakt q verbunden ist, gegen den der Ankerhebel η wirkt, wenn er von den Elektromagneten i, i¹ angezogen wird, so daß der Stromkreis unmittelbar zur Hauptleitung in diesem Augenblick geschlossen wird und eine stärkere Gasentwicklung in der Zelle a² hervorruft, um den Elektrolyten d unter die Elektrode b¹ zu drücken, zwecks Erzeugung des Zündfunkens, der durch die Induktionswirkung der Spule 0, p verstärkt wird. Der Nebenschlußstromkreis, der die Elektroden b, b¹ und Widerstände m, m¹ enthält, kann einen Schalter r haben, der selbsttätig geöffnet wird, wenn der Arm η von dem Elektromagneten i, i¹ angezogen wird, um die Widerstände m, m¹ aus dem Stromkreis auszuschalten, wenn die Zelle a² mit den Hauptleitungen k, k¹ durch die Induktionsspule 0, p zu dem erwähnten Zweck verbunden wird.

w ist die Absorptionszelle, die mit dem genannten Nebenschlußstrom an einem Punkt u¹ zwischen den Widerständen m, m¹ und mit dem Ende t² des Hauptwiderstandes t an der Lampen- oder Verbrauchsseite desselben ver-

bunden ist, so daß die Haupt- oder Registrierzelle a^% und die Absorptionszelle ze» von den Enden des Hauptwiderstandes t aus parallel zueinander und in Serie mit dem hohen Widerstand m an die positive und negative Hauptleitung angeschlossen sind. Die Absorptionszelle w enthält zwei Platten x, x¹ aus Metall, zweckmäßig Nickel, die in einen Elektrolyten getaucht sind, der zweckmäßig aus einer Lösung kaustischer Soda besteht. Beim Zusammensetzen dieser Absorptionszelle muß darauf geachtet werden, daß erstens die Platten x, x¹ groß im Verhältnis zu den Elektroden b, b¹ in der Hauptzelle sind, daß zweitens der innere Widerstand der Zelle w klein ist im Vergleich zu demjenigen der Zelle «², und daß drittens bei Erfüllung der beiden ersten Bedingungen die Platten. groß genug sind, um Spannungsabweichungen, die etwa 10 Prozent der nor- malen Spannung betragen, aufzunehmen, ohne daß der Spannungsabfall zwischen den Platten sich wesentlich ändert.

Wenn die Platten x, x¹ verhältnismäßig groß sind, z. B. jede ungefähr 6,5 qcm, so wird eine beträchtliche Änderung der Spannung zwischen den elektrischen Hauptleitungen k, k¹ keine Änderung in dem Strom der Hauptzelle «² erzeugen, und daher wird kein Fehler beim Arbeiten dieser Zelle infolge einer solchen Spannungsschwankung entstehen, so daß sie die Amperestunden genau registriert. Zur Absorptionszelle kann der Nebenschlußwiderstand u, später stets »Parallelwiderstand« genannt, der zwischen den Punkten u¹ und i² angeschlossen ist, gelegt werden, er kann aber auch fortgelassen werden, wie in dem Schaltungsschema Fig. 2 dargestellt ist. Jedoch ist es, um die Größe der elektrolytischen Wirkung in der Absorptionszelle zu verringern, in allen Fällen zweckmäßig, diesen Widerstand zu verwenden. Der Hauptwiderstand m und der Parallelwiderstand u werden für die Spannung abgestimmt, für die das Meßinstrument bestimmt ist. Es ist zweckmäßig, wo dies mög- lieh ist, die beiden Widerstände m und u der geringsten auftretenden Spannung anzupassen. Der erforderliche innere Widerstand der Zelle w kann dadurch bestimmt werden, daß man das Meßinstrument bei verschiedenen Spannungen mit Hilfe eines Normalinstruments prüft; der innere Widerstand der Absorptionszelle wird hierbei so lange verändert, bis die Ablesungen bei verschiedenen Spannungen praktisch genau für die zugeführte elektrische Energie sind. Der Widerstand m¹ wird derart eingestellt, daß er die Registrierzelle a² veranlaßt, in gewünschtem Maße für einen gegebenen Gebrauch elektrischer Energie, etwa einmal in jeder Stunde für jede zugeführte Einheit zu wirken.

Eine Absorptionszelle der beschriebenen Art kann bei verschiedenen Widerstandsanordnungen für elektrische Meßinstrumente verwendet werden. So zeigt Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Anordnung, bei der aber ein Widerstand m³ im Nebenschluß zur Hauptzelle «² und dem Widerstand m¹ und der Widerstand u parallel zur Absorptionszelle zugefügt ist.

Die in der Absorptionszelle w bei der Elektrolyse entwickelten Gase können, falls erforderlich, in ähnlicher Weise wieder vereinigt' werden, wie die iri der Hauptzelle a² entwickelten Gase.

Die Wiedervereinigung der Gase in der Absorptionszelle w durch Entzündung kann dadurch vermieden werden, daß man die Platten x, x¹ aus katalytischem Platin herstellt, welches infolge seiner absorbierenden Kraft praktisch kein Gas bei dem kleinen Strom abgibt, der durch die Zelle fließt; die geringen Mengen, die etwa abgegeben werden, werden rasch wieder vereinigt.

Es kann auch wünschenswert sein, praktisch die Gasentwicklung in der Zelle zu verhindern, wenn Nickelelektroden verwendet werden. Dies kann dadurch geschehen, daß man den Widerstand in so groß macht, daß der durch die Absorptionszelle fließende Strom so klein ist, daß praktisch keine Gase in der Zelle entstehen. Die Widerstände m¹ und m können, auch so groß gemacht werden, daß praktisch go keine Gase in der Hauptzelle α² abgegeben werden, wenn kein Strom dem Lampenstromkreis ν zugeführt wird.

Wie bereits erwähnt, besitzt die Absorptionszelle die Eigenschaft, daß ihre Gegen-E. M. K. unter einer bestimmten Stromstärke nicht konstant ist, welche von der betreffenden Größe und dem Widerstand der Registrier- und Absorptionszelle abhängt. Wählt man also die Bemessung der Absorptionszelle und die Stärke des durch sie gehenden Stromes im Verhältnis zu den Abmessungen der Registrierzelle so, daß sich die Gegen-E. M. K. der Zelle mit dem Strom ändert, so erreicht man mit der Absorptionszelle in der angegebenen Schaltung, daß die Wirkung der Registrierzelle außer von dem Hauptstrom auch von der Spannungsänderung abhängig wird. Da nämlich infolge der mit der Spannung ungefähr proportional sich ändernden Gegen-E. M. K. der Absorp'tionszelle der durch diese Zelle fließende Strom stets konstant ist, beeinflußt die durch die Spannungsänderung bedingte Stromänderung ganz allein die Registrierzelle, und diese wird sonach auch von der Spannung abhängig. Man erhält also in diesem 'Falle eine elektrolytische Vorrichtung, deren Wirkung von den verbrauchten Watt abhängt, bei Verwendung des Apparates z. B. zur Registrierung also einen Wattstundenzähler.

Vorrichtungen, wie sie in Fig. 1, 2. und 3 dargestellt sind, können auch, anstatt durch

Claims (2)

Antrieb einer Zählvorrichtung j zum Registrieren der verbrauchten Elektrizitätsmenge zu dienen, für andere Zwecke verwendet werden, z. B. zum Antrieb eines selbsttätigen Zeit-Schalters, d. h. eines Schalters, der nach dem Ablauf einer gewissen Zeit, beispielsweise mehrerer Stunden, wirkt und einen elektrischen Schalter schließt oder öffnet, um elektrische oder andere Lampen ein- oder auszuschalten ίο oder sonst irgendeine nützliche Arbeit zu /errichten. Fig. 4 zeigt eine Anordnung für diesen Zweck, wobei der Hebel η mit einer Sperrklinke 7 versehen ist, die mit Zähnen 8 an einer Zeitscheibe 9 zusammenwirkt, die mit den Ziffern 1 bis 24 versehen ist, um die Stunden eines vollen Tages anzuzeigen, und verstellbare Knaggen 10 und 11 besitzt. Die in die Scheibe eingreifende Sperrklinke 7 dreht die Scheibe um einen Zahn unter. Einwirkung der Feder n2 jedesmal, wenn der Hebel η nach der Anziehung durch den Magneten i, i1 freigegeben wird. Wenn der Magnet derart beschaffen ist, daß er jede Viertelstunde in Tätigkeit gesetzt wird, so hat die Scheibe 9 96 Zähne. Der Knaggen 10 ist angeordnet, um zur erforderlichen Zeit auf einen am Schalthebel 13 befestigten Arm 12 einzuwirken und .diesen Arm entgegen der Wirkung eines Gewichtes 14 zu bewegen und einen Strom zwisehen den beiden Leitungen 15 und 16 durch einen Schalter zu schließen, der Quecksilbernäpfe 17 und einen beweglichen Kontakt auf den Hebel umfaßt, welcher letztere dann in geschlossener Lage durch das gekerbte obere Ende einer angelenkten Klinke 19 gehalten wird, die mit einem Stift 20 am Hebel zusammenwirkt. Der Knaggen 11 hat den Zweck, die Klinke 19 von dem Zapfen 20 zur erforderlichen Zeit fortzuziehen, so daß das Gewicht 14 den Schalter 17, 18 öffnen kann. Paten τ-Ansprüche:

1. Elektrolytische Vorrichtung für Registrierung, Schaltung und ähnliche Zwecke, bei welcher die elektrolytische Zelle mit der einen Seite an einen in der einen Hauptleitung liegenden Widerstand und mit der anderen Seite über einen hohen Widerstand an die andere Hauptleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite elektrolytische Zelle (Absorptionszelle w) von konstanter Gegen-E. M. K. und einem im Verhältnis zur Hauptzelle (a²) kleinen inneren Widerstand zwischen das mit der Hauptzelle (a²) in Verbindung stehende Ende des hohen Widerstandes (m) und das nicht an die Hauptzelle (a²) angeschlossene Ende des in der einen Hauptleitung liegenden Widerstandes (t) eingeschaltet ist, zum Zwecke, die Registrierzelle von den Spannüngsänderungen unabhängig zu machen.

2. Elektrolytische Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfszelle (w) derart ausgebildet ist, daß die Gegen-E. M. K. derselben sich mit dem Strom ändert, zum Zwecke, die Registrierzelle von der Leistung abhängig zu mactien.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.