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Voltametrischer Pendelzähler. Es sind voltametrische Zähler mit schwingbar
gelagertem Voltametergefäß vorgeschlagen worden, die periodisch nach dem Durchgang
einer bestimmten Elektrizitätsmenge ausschlagen und dabei ein Zählwerk schrittweise
fortschalten. Der Ausschlag ,des Gefäßes wird durch die elektrolytische Verschiebung
des Meßstoffes aus einem Vorratsraum in einen Lrbergewichtsraum hervorgerufen, dessen
Schwerpunkt auf der entgegengesetzten Seite -der durch die Schwingachse gehenden
Lotebene liegt. Sobald die Einheitsmenge des Meßstoffes in den Übergewichtsraum
verschoben ist, geht das Gleichgewicht verloren, und das Gefäß schlägt aus.
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Die Rückführung des Meßstoffes in den Vorratsraum erfolgt bei dem
bekannten Zähler auf zweierlei Weise. Bei dem einen Zähler
strömt
der Meßstoff unter dem Einfluß der Schwerkraft sogleich wieder in. den, Vorratsraum
zurück und bringt daduxch das Voltametergefäß wieder in die Ausgangsstellung. Bei
einem anderen Zähler wird der Meßstoff durch den Strom selbst wieder in den Vorratsraum
verschoben, nachdem sich der Zähler beim Ausis.chlag des Gefäßes zuvor umgepolt
hat. Der Hauptnachteil dieser voltametrischen Pendelzäbler ist ihre große Empfindlichkeit
gegen Erschütterungen und gegen Schiefhängen. Erschütterungen führen ein vorzeitiges
Ausschlagen des Gefäßes herbei, durch Schiefhängen kann je nach der Richtung der
Ausschlag verzögert oder beschleunigt werden. Die Meßstoffmenge, die in einer Meßperio,de
zwischen zwei Ausschlägen verschoben wird, ist dann entweder größer oder kleiner
als die Einheitsmenge:, die dem Schaltschritt des Zählwerks jentspricht. Die Angaben
des Zählwerks weichen deshalb vom tatsächlichen Stromverbrauch ab.
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Bei den bekannten Zählern haben der Vorratsraum und der Übergewichtsraum
in bezug auf die Schwingachse Momente entgegengesetzten Drehsinns. Dies ist jedoch
nicht unbedingt erforderlich. Sie können auch Momente gleichen Drehsinns haben unter
der Voraussetzung, d'aß der Unterschied der beiden Momente ausreicht, um bei der
Verschiebung des Meßstoffes den Drehsinn der Summe aller auf das Gefäß wirkenden
Momente umzukehren.
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Durch die Erfindung werden die Meßfehler dieser Zähler auf einfache
Weise beseitigt. Erfindungsgemäß ist in die Verschiebungsbahn ein an sich bekannter
;sich selbst entleerender Zwischenbehälter für den Meßstoff, dessen Rauminhalt die
Eihheitsmenge des Meßstoffes bestimmt, mit einem nach Sinn und Größe wesentlich
gleichen Moment wie der Vorratsraum eingeschaltet. Der Vorteil dieser Ausführung
besteht darin, daß das. Übergewicht zur Erzeugung des Ausschlages stoßweise und
in einem gewissen Überschuß auftritt, und zwar in dem Augenblick, wo sich der Zwischenbehälter
in den übergewichtsraum entleert. Bei den bekannten Zählern. entsteht dieses Übergewicht
ganz allmählich. Das Voltameter befindet sich deshalb schon lange vor Beginn des
Ausschlages- in einem mehr oder weniger labilen Gleichgewichtszustand und ist deshalb
gegen Erschütterungen usw. sehr empfindlich.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungen der Erfindung beispielsweise
dargestellt. Abb.1 zeigt einen Zähler, bei dem der Meßstoff aus dem Übergewichtsraum
durch elektrolytische Verschiebung wieder in den Vorratsraum gelangt, Abb. 2 einen
Zähler, bei dem der Meßstoff unmittelbar nach dem Ausschlag des Gefäßes unter dem
Einfluß der Schwerkraft in den Vorratsraum zurückströmt.
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Das Voltameter i (Abb. i) ist über den Vorwiderstand 2 zum Nebenwiderstand
3 der Leitung ¢ parallel geschaltet. Es ist in der Schelle 5 befestigt, die um die
Achse 6 schwingen kann. Als Meßstoff ist Quecksilber verwendet. 7 ist der Vorratsraum
des Meßstoffes, 8 der Übergewichtsraum, 9 und io zwei Zwischenbehälter. Der Zwischenbehälter
9 hat im wesentlichen das gleiche Moment wie der Vorratsraum 7, der Zwischenbehälter
io ung;efähr das gleiche Moment wie der Übergewichtsraum B. An jeden Zwischenbehälter
ist ein Heber i i bzw. 12 angeschlossen. 13, 14 sind die Anoden, 15, 16 die Kathoden
des Voltameters. Die Anoden sind über die biegsamen Leiter 17 gemeinsam an den positiven
Pol des Nebenwi;derstandes 3y, die Kathoden werden mittels der biegsamen Leiter
18 durch die Schalter i9, 2o abwechselnd an den negativen Pol des Nebenwiderstandes
3 angeschlossen. Die Schalter werden durch den Arm 21 am Voltametergefäß gesteuert.
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Der Zähler wirkt auf folgende Weise: In der Abb. i ist der Zähler
in der Ausgangsstellung gezeichnet. Der Arm 21 schließt den Schalter i9, so daß
also der Strom von den Anoden 13 und 14 zur Kathode 15 fließt. Der Zwischenbehälter
9 füllt sich, sobald Strom durch die Leitung q. fließt, allmählich mit Quecksilber.
Sobald sich die Einheitsmenge darin angesammelt hat, entleert der Heber i i das
Quecksilber stoßweise in den Übergewichtsraum B. Der Zähler schlägt nach links aus
und schaltet dadurch ein in der Zeichnung nicht angedeutetes Zähhverk weiter. Durch
den Ausschlag wird der Schalter i9 geöffnet und dafür der Schalter 20 geschlossen.
Der Strom fließt nunmehr von den Anoden 13 und 1 4 zur Kathode 16. Das Quecksilber
sammelt sich jetzt in dem Zwischenbehälter io an und wird nach vollendeter Füllung
des Behälters durch den Heber 12 wieder in den Vorratsraum 7 zurückgeleitet. Dabei
schwingt das Voltameter wieder in die gezeichnete Ausgangsstellüng zurück.
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In Abb.2 ist 22 die Anode, 23 die Kathode. Sie sind diesmal dauernd
an die Pole des Nebenwiderstandes 3 angeschlossen. Der Meßstoff wird hier durch
Wasserstoffgas gebildet. 24 ist 'der - Vorratsraum, 25 der Zwischenbehälter mit
dem Heber 26, 27 der Übergewichtsraum mit dem Heber 28. Der Vorratsraum 2q., der
selbst teilweise mit Elektrolyt gefüllt ist, ist durch das U-förmig gebogene Rohr
29, dessen beide Schenkel in einer zur Zeichenebene senkrecht stehenden
Ebene
liegen, mit dem Zwischenbehälter 25 verbunden. Der Heber 26 dieses Behälters ist
mittels- des Rohres 3o an den Übergewichtsraum 27 angeschlossen. Von dem Heber 28
dieses Raumes führt eine Kapillare 31 in den Vorratsraum 24. zurück. An das untere
Ende des Übergewichtsgefäßes, 27 ist das Ausflußrohr 32 für den Elektrolyten. angeschlossen,
das in den Elektrolytraum des Voltameters i mündet. 5 ist wieder die Befestigungsschelle
mit der Schwingachse 6, 33 ein Anschlag an der Grundplatte, wogegen sich das Gefäß
in der Betriebsstellung stützt.
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Der Zähler arbeitet folgendermaßen: In der gezeichneten Ausgangsstellung
ist der Inhalt des Gefäßes derart verteilt, daß der Schwerpunkt links der Schwingachse
6 liegt. Beim Stromdurchgang durch die Zelle wird Wasserstoff aus dem Vorratsraum
24 in den Zwischenbehälter 25 verschoben. Das auf das Gefäß wirkende Drehmoment,
das die Schelle 5 gegen den Anschlag 33 drückt, bleibt dabei urgeändert, da der
Zwischenbehälter 25 das gleiche Moment wie der Vorratsraum 24 hat. Ist die Einheitsmenge
des Meßstoffes in dem Zwischenbehälter 25 erreicht, so entleert er sich stoßartig
in das Übergewichtsgefäß 27. Der Elektrolyt -entweicht dabei durch das Ausflußrohr
32. Die Kapillare 31 verhütet, daß der Meßstoff unter der Einwirkung dieses Stoßes
augenblicklich aus dem übergewichtsgefäß in den Vorratsraum entweicht. Sie widersetzt
sich einer stürmischen Verdrängung des Elektrolyten aus dem Heber 28. Der Meßstoff
gelangt also vorerst in dem Übergewichtsgefäß 27 zur Ruhe. Der Heber 28 ist derart
gekrümmt,, daß er in der gezeichneten Stellung ein-ei Rückströmung des Meßstoffes
in den Vorratsraum sperrt. Durch den Übertritt des Meßstoffes in den übergewichtsraum-hat
sich aber nunmehr der Schwerpunkt des Gefäßes auf die rechte Seite der Schwingachse
6 verschoben. Das Gefäß wird dadurch um einen bestimmten Winkel im Drehsinn des
Uhrzeigers geschwenkt. Der Heber 28 kommt dadurch in eine flachere Lage und bietet
nunmehr für den Ausfluß des Meßstoffes nach dem Vorratsraum kein Hindernis. Sobald
der Meßstoff wieder in den Vorratsraum zurückgelangt ist, ist die ursprüngliche
Verteilung des Inhalts wiederhergestellt und das Gefäß schwingt in die Ausgangsstellung
zurück.