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Elektrolytzähler mit- reversibler Meßrohrfüllung Die Erfindung bezieht
sich auf Elektrolytzähler mit reversibler Meßrohrfüllung. Man versteht darunter
Elektrolytzähler mit einem Meßrohr, dessen Inhalt bei Stromdurchgang in der einen
Richtung vermehrt und bei Stromdurchgang in der anderen Richtung verringert wird.
Derartige Zähler eignen sich beispielsweise zur Überwachung des Lade-bzw. Entladezustandes
von Akkumulatorenbatterien. Der Zähler wird dabei in die vom Lade- und Entladestrom
durchflossene Zuleitung zur Akkumulatorenbatterie geschaltet. Um den Entladezustand
des Akkumulators feststellen zu können, muß die in der einen Richtung durchgeschickte
Strommenge in anderer Weise registriert werden als die in der anderen Richtung hindurch-geschickte.
Dies wird bei den genannten Zählern, bei denen beide Elektroden zum Teil mit dem
Messtoff, zum Teil mit dem Elektrolyten in Berührung stehen, gegenüber bekannten
komplizierten Einrichtungen erfindungsgemäß in rascher Weise dadurch erreicht, das
die Elektroden derart ausgebildet sind, das die Berührungslinien zwischen Messtoff
und Elektrolyt an beiden Elektroden verschieden groß sind. Dadurch wird der Widerstand
der Zelle und somit die an der jeweiligen Kathode abgeschiedene Gasmenge je nach
der Richtung des Stromdurchganges verschieden. Zweckmäßig wird der Unterschied der
Berührungslinien zwischen Elektrolyt und Messtoff an beiden Elektroden so bemessen,
das das Verhältnis des Widerstandes,.den der Strom in der einen Richtung im Zellenkreis
erfährt, zu dem Widerstand, den er bei seiner anderen Richtung erfährt, etwa gleich
dem Wirkungsgrad des Akkumulators ist.
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Die Herstellung solcher Gefäße für Elektrolytzähler der erwähnten
Art in der Weise, das die genannten Berührungslinien zwischen Messtoff und Elektrolyt
dem Wirkungsgrad des Akkumulators entsprechen, bietet bei der Massenfabrikation
insofern Schwierigkeiten, als der Unterschied der Berührungslinien infolge des verschiedenen
Wirkungsgrades für jede Batterie ein anderer sein müßte.
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Diesen Schwierigkeiten begegnet man bei der Erfindung dadurch, das
die Elektroden nicht unmittelbar an einem im Hauptstromkreis liegenden Nebenwiderstand
angeschlossen, sondern unter Zwischenschaltung eines vorzugsweise wählbaren. Widerstandes
an einen an diesem Nebenwiderstand liegenden Spannungsteiler angeschlossen werden;
statt dessen kann auch ein entsprechender Vorwiderstand vorgesehen werden. Durch
geeignete Abgleichung des dem Elektrodenstromkreis vorgeschalteten wählbaren Widerstandes,
der gleichzeitig zur Temperaturkompensation des Mittelwertes der Zellenwiderstände
für jede Stromrichtung dienen muß, kann dann das gesuchte Zellenstr omverhältnis,
das zwei gleich große, in entgegengesetzter Richtung durch den Zählerhauptstromwiderstand
fließende Ströme auslösen muß, in einfacher Weise festgestellt werden. Durch Veränderung
der Anzapfung am
Spannungsteiler kann weiterhin die Gasentwicklung
von derjenigen Gasmenge ausfindig gemacht werden, die beim Laden des Akkumulators
ein vollständiges Anfüllen bzw. Zurückführen und beim Entladen ein vollständiges
Zurückführen bzw. Anfüllen des Meßrohres mit Flüssigkeit zur Folge hat, was der
Eichung des Zählers entspricht.
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Um die Eigenspannung des Zählers zu beseitigen, die eine Proportionalität
zwischen dem Zellenstrom und dem im Hauptstromkreis fließenden Strom unterbinden
würde, wird das Meßrohr so angeordnet, daß der Gasdruck in beiden Elektroden annähernd
gleich groß ist. Dies wird beispielsweise bei einem Elektrolytzähler mit einer Meßrohrelektrode
und einer Taschenelektrode dadurch erreicht, daß die Achse des Meßrohres um so viel
höher als der Meniskus in der Taschenelektrode gelegt wird, als die kapillare Zugkraft
bei dem gewählten Meßrohrquerschnitt beträgt.
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Eine ganz besonders vorteilhafte Ausführungsform eines Elektrolytzählers
mit reversibler Meßrohrfüllung, bei dem die Berührungsfläche zwischen Gas und Elektrolyt
der beiden Elektroden verschieden groß ist, besteht darin, daß die .eine Elektrode
eine Netzelektrode darstellt, die den Meßrohrgasraum abschließt, und daß die andere
Elektrode eine Flächenelektrode ist, die in den Elektrolvten und in den Vorratsgasraum
eintaucht. yDadurch wird einerseits die Herstellung einer denkbar einfachen Gefäßform
ermöglicht, andererseits kann bei dieser Gefäßform der Abstand zwischen Meßrohraclise
und dein Meniskus des Elektrolyten im Anodengefäß derart klein gehalten werden,
daß die beiden Gaselektroden unter fast gleichem Gasdruck stehen, wodurch eine Gasdiffusion
vom Meßrohr nach dem Anodenraum kaum auftreten kann.
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Um .bei einem Elektrolytzähler mit reversibler Meßrohrfüllung gemäß
der Erfindung, beispielsweise beim Laden von Akkumulatoren, nach Registrierung einer
gewissen Amperestundenzahl, die der Ladekapazität des Akkumulators entspricht, eine
weitere Registrierung zu verhindern und dadurch den Nullpunkt der Registrierung,
d. h. denjenigen Meßrohrstand, der bei Entladung des Akkumulators als Nullpunkt
gilt und von dem aus also die Entladung beginnen soll, immer an derselben Stelle
zu halten, wird das Meßrohr zweckmäßig so angeordnet, daß es in einem den Anodengasraum
mit dem Elektrolytenraum verbindenden Rohr unterhalb des §piegels des Elektrolyten
mündet. Bei geladenem Akkumulator und somit bei mit Gas vollständig angefülltem
Meßrohr treten dann die bei Überladung weiter entwickelten Gasblasen unmittelbar
in den Anodenraum über, und bei nachheriger Entladung des Akkumulators kann sofort
Elektrolyt in das Meßrohr eindringen.
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Um einen Elektrolytzähler mit einer Netzelektrode und einer Flächenelektrode
gegen Neigungen unempfindlich zu machen, wie es beispielsweise beim Anbringen eines
derartigen Zählers auf Fahrzeugen erforderlich ist, wird zweckmäßig die von der
Netzelektrode zum Meßrohr führende Verbindungsrohrleitung derart erhöht, daß bei
Neigungen des Zählers kein Elektrolyt ins Meßrohr gelangen kann.
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An Hand zweier schematisch dargestellter Ausführungsformen soll die
Erfindung näher erläutert werden.
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Fig. i stellt ein Elektrolytzählergefäß dar, dessen Taschenelektrode
mit i und dessen Meßrohrelektrode mit 2 bezeichnet ist. Beide Elektroden sind in
dem mit Elektrolyt angefüllten Gefäß 3 untergebracht. Die an die Taschenelektrode
anschließende Tasche q. besitzt ein verhältnismäßig großes Volumen; sie ist zum
größten Teil mit Gas und nur wenig mit Elektrolyt ausgefüllt, dessen Flüssigkeitsspiegel
durch die Niveaulinie 5 angedeutet ist. Das Gasvolumen dient dazu, um das an die
Elektrode 2 anschließende Meßrohr 6 auszugleichen. Das Meßrohr 6 mündet bei 7 in
das Rohr 2o. Dasselbe ist nach Art eines Wasserstandsglases ausgebildet und verbindet
den Gasraum der Taschenelektrode mit deren Flüssigkeitsraum. Diese Anordnung ermöglicht
es, daß Gasblasen 2i, die bei 7 aus dem Meßrohr 6 austreten, in den Gasraum q. der
Taschenelektrode zurückwandern können. In das Meßrohr dringt bei der Entladung entsprechend
der Gasabscheidung die Flüssigkeit des Elektrolyten ein. Am Stande des Meniskus
8 kann die jeweilige, für Ladung oder Entladung zu registrierende Strommenge abgelesen
werden.
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Erfindungsgemäß liegt die Höhe der Mündung 7 des Meßrohres am Rohr
2o um so viel über dem Spiegel des Meniskus 5, als die kapillare Zugkraft, die im
Meßrohr auf die dort eingedrungene Meßflüssigkeit ausgeübt wird und durch den Pfeil
9 angedeutet ist, beträgt. Auf diese Weise ist jede Druckdifferenz zwischen den
beiden Elektroden aufgehoben.
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Fig. 2 zeigt ein Gefäß für einer. Elektrolytzähler mit einer Flächen-
und einer Netzelektrode. Die Flächenelektrode ist mit io, die Netzelektrode mit
i i bezeichnet. Die Flächenelektrode ist innerhalb des Gefäßes 12 angeordnet, an
dessen Wandung die Netzelektrode ii derart befestigt ist, daß sie die Kammer
13 mit dein Gefäß 12 verbindet. An der Kammer 13 schließt das nach oben knieförmig
ausgebildete
Verbindungsrohr 1+ an, das bei 15 als Meßrohr ausgebildet ist und bei 16 in dem
an das Gefäß 12 angeschlossenen Rohrkrümmer 17 endigt.
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Der Rohrkrümmer 17 ist so ausgebildet, daß das aus dem Meßrohr austretende
Gas in den Anodenballon zurückgeleitet wird. Im Fuße des Anodenzylinders sind Durchtrittsöffnungen
i8 vorgesehen, die einen freien Durchtritt des Elektrolyten in den Anodenzylinder
gestatten und durch. die auch das vom Meßrohr über den Krümmer 17 in den Anodengasraum
zurückkehrende Gas durchtreten kann. Um eine Bespülung der Netzelektrode auch bei
Schrägstellung des Gefäßes zu gewährleisten, ist im Anodenraum ein über den Flüssigkeitsspiegel
des Elektrolyten ragender Zylinder ig angeordnet, der einen kleinen Zwischenraum
zwischen der Wand des Gefäßes i2 einschließt, in denn infolge der Kapillarkraft
der Elektrolyt hochsteigen und auch bei Schräglage des Gefäßes an der Netzelektrode
gehalten werden kann. Dieser Zylinder hat außerdem den Vorteil, daß er eine gesamte
Befeuchtung der Netzelektrode auch bei abgesenktem Niveau des Elektrolyten in der
Normallage gewährleistet.
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Die die Netzelektrode umgebende Kammer 13 muß verhältnismäßig große
Höhe haben; sie hat den Zweck, bei Neigung des Gefäßes trotz des Eindringens des
Elektrolyten einen Gasraum zu bilden, damit stets Gas als Abscheidungskern an der
Elektrode vorhanden ist.
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Anstatt des Glaszylinders ig kann auch nur eine in geringem Abstand
von der Netzelektrode angebrachte Wand vorgesehen sein.