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Erzeugung eines konstanten Sauerstoffstromes durch thermische Zersetzung
Sauerstoff abspaltender Preßgemische Es sind Preßmischungen zur Erzeugung von Sauerstoff
bekannt, bei denen der Sauerstoffstroin durch Einstellung der Mengen der Bestandteile
und ihrer Zusätze regulierbar ist. Diese Preßlinge enthalten sauerstoffabgebende
Stoffe, wie Chlorate oder Perchlorate, Metalle oder Metallegierungen, die bei ihrer
Verbrennung Wärme liefern, und Verzögerungs- b.zw. Wärmebindemittel, z. B. Kieselgur,
Asbest oder Calciuitiliydroxyd. Letzteres ist ein Wärmebindemittel, da es bei der
während der Reaktion eintretenden Zersetzung in Ca0 und H.0 Wärme bindet.
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Diese Preßinischungen zeigen jedoch eine Reihe von Nachteilen, die
zu beheben die Aufgabe vorliegender Erfindung ist.
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Die Sauerstoffentwicklung aus diesen Preßlingen ist vielfach unregelmäßig
und stoßweise. Die Ursache hierfür ist, wie festgestellt wurde, die durch den hohen
Preßdruck verursachte starke Verdichtung der Masse. Durch Zusätze, die bei der Trocknung
der l1erstellungsmasse gas- oder dampfförmige Stoffe entwickeln, läßt sich die Masse
in an sich bekannter Weise poröser gestalten. Solche Zusätze sind z. B. Alkalibicarbonate.
Es ist zwar bereits bekannt, Carbonate den Mischungen zuzusetzen, diese sollen sich
jedoch erst bei der Sauerstoffentwicklung und nicht, wie hier, bereits vorher bei
der Herstellung der Preßlinge zersetzen.
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Ein weiterer Nachteil der Preßmischungen bestand in der geringen mechanischen
Festigkeit. Diese wurde nach den bisher bekannten Verfahren lediglich. dadurch erreicht,
daß beim Trocknen der angefeuchteten Massen die geringe Menge des in Lösung gegangenen
Chlorates oder Perchlorates auskristallierte und auf diese Weise die Mischungsbestandteile
miteinander verband. Erfindungsgemäß wird die Bruchfestigkeit der Preßlinge durch
Zusätze von anorganischen Bindemitteln bekannter Art erhöht. Organische Zusätze
sind auf alle Fälle zu vermeiden, da dann Kohlenoxyd entsteht. Bei Berechnung der
Zusätzinengen der anorganischen Bindemittel, z. B. hydraulische Kitte, Zemente,
Wasserglas und Wasserglaskitte, Zinkoxyd, Phosphorsäurekitte u. dgl., ist die bei
der Reaktion auftretende Zersetzung der Kittmassen und die damit verbundene Wärmebindung
zu berücksichtigen. Es war bisher nicht möglich, zuverlässig abbrennende Mischungen
ohne Bindemittel allein durch Zusatz von Verzögerungsmitteln zu erzielen. Nur Faserasbest
erwies sich hierfür geeignet. Seine Verwendung bringt jedoch, abgesehen von seiner
ausländischen Bezugsnotwendigkeit, infolge seines Gehaltes an organischen Verunreinigungen
(bis zu I,70lp C) und an Wasser in Form von Hydrat- und Konstitutionswasser sehr
unerwünschte Verunreinigungen in den entwickelten Sauerstoff. Erst durch Anwendung
der Bindemittel gemäß der Erfindung gelingt es, in Verbindung mit Verzögerungsmitteln
bekannter Art, den Asbest zu ersetzen.
Auch die Ingangsetzung der
Sauerstoffentwicklung aus der Preßmischung durch Erwärmung bis auf die Reaktionstemperatur
mit Hilfe von Zündmitteln ist schwierig und bildete bisher immer eine Quelle von
Verunreinigungen für den entwickelten Sauerstoff. Dies wird erfindungsgemäß dadurch
behoben, daß zunächst eine Mischung zur Reaktion gebracht wird, die eine größere
Reaktionsgeschwindigkeit als die Hauptmasse besitzt und die in der Hauptsache als
Glühkörper und erst in zweiter Linie als Sauerstofferzeuger wirkt. Dieser Glühkörper,
der in der Hauptsache aus einem reaktionsfähigeren Chloratgemisch der gleichen Zusammensetzung
wie die Hauptpreßmasse besteht (vgl. Ausführungsbeispiele), wird seinerseits durch
die Anfeuerungsmasse in Brand gesetzt, die in der Hauptsache aus einem Sauerstoffträger,
z. B. Permanganat o. dgl., und einem brennbaren Metall, z. B. feinstes Eisen, Zirkon,
Aluminium, Magnesium u. dgl., mit einigen Prozenten einer Trägermasse, z. B. Kieselgur,
Asbest o. dgl., gebildet wird. Die zweckmäßig in eine Vertiefung des Glühkörpers
eingebrachte Anfeuerungsmasse wird durch den Strahl aus einem Zündhütchen, einem
elektrischen Zünder, einer funkengebenden Reibvorrichtung (Cereisen) o. dgl. zur
Entzündung gebracht. Bei. Auswahl dieser Initialzündmittel ist zu beachten, daß
keine schädlichen oder giftigen Gase in den Sauerstoff gelangen. Statt der üblichen
quecksilberhaltigen Zündsätze sind deshalb solche mit einer Ladung von z. B. Chloraten,
Aziden, Tetrazen (d. i. Guanylnitrosaminguanyltetrazen) u. dgl. zu verwenden. Es
sei darauf hingewiesen, daß festgestellt wurde, daß eine zuverlässige Zündung nur
dann möglich ist, wenn zwischen Initialzündmittel und Hauptpreßmasse mindestens
zwei Übertragungsmassen, z. B. die oben beschriebene Anfenerungsmasse und der Glühkörper,
angeordnet sind.
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Ausführungsbeispiele i. Auf trockenem Wege wird ein inniges Gemenge,
bestehend aus 42 Teilen Kaliumperchlorat, 35 Teilen Kaliumchlorat, 6,5 Teilen Bimssteinpulver,
feinstpulverig, 3,2 Teilen Bariumcarbonat und o,i Teil Nickeloxyd hergestellt, dem
13,2 Teile feines kohlenstofffreies Eisenpulver, das durch Behandeln mit einer i
°/oigen Silbernitratlösung mit einer Silberschicht überzogen wurde, zugesetzt werden.
Das Gemisch wird mit 8 bis 1o°/0 Wasser, dem 1/2 °% Kaliumbicarbonat und 2
%
Kaliwasserglas (38° B6) zugesetzt wurden, angefeuchtet und in Stahlformen
unter einem Druck von etwa Zoo kg/cm2 zu Stäben von 2o cm Länge und 6 cm Breite
gepreßt. Diese Stäbe werden bei 2oo° getrocknet. An einem Ende des etwa 85o g wiegenden
Preßlings ist ein Teil der oben angegebenen Hauptpreßmasse durch den Glühkörper
z. B. folgender Zusammensetzung ersetzt: 24 Teile Kaliumperchlorat, 29 Teile Kaliumchlorat,
122,5 Teile Bimssteinkies, 16,3 Teile Eisenpulver, versilbert, r3,1 Teile Bariuincarbonat,
5 Teile Kupferoxyd, o, i Teil Nickeloxyd.
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Der mit der Hauptpreßmasse zu einem Preßling verpreßte Glühkörper
besitzt an der Stirnseite eine Vertiefung zur Aufnahme der Anfeuerungsmasse, die
z. B. aus CarboAyleisen (1Teil), Kaliumpermanganat (3 Teile) und Bimssteinpulver
(o,1 Teil) oder aus Zirkonpulver (i Teil), Eisenoxyd (i Teil) und Asbest (o,1 Teil)
oder aus einem feinstpulverigen aluminotherinischen Gemisch (Aluminiumpulver, Eisenoxyd,
Asbest) besteht. Die Zündung erfolgt durch ein Zündhütchen, das als wirksame Bestandteile
z. B. Tetrazen, Antinionpentasulfid und Bariumnitrat enthält. Der so hergestellte
Preßling gibt nach anfänglicher, durch den Glühkörper veranlaßter Überproduktion
von etwa q. bis 5 l/Min. während einer Stunde einen annähernd gleichbleibenden Sauerstoffstrom
von etwa 2,51/Min. Vorteilhaft wird der Preßling in einen Blechmantel, der eine
Üffnung zur Entnahme von Sauerstoff besitzt, allseitig eingeschlossen. Zwischen
Mantel und Preßling befindet sich eine Schicht aus einem gasdurchlässigen, filtrierenden
Material, z. B. Bimssteinkies, Schlacken- oder Glaswolle, das vorteilhaft mit einer
auch wärmebindenden Substanz, z. B. Bariumhydroxyd, Calciumhydroxyd, Sada o. dgl.,
versehen ist. Infolge der alkalischen Natur der Zusätze werden auch Verunreinigungen
des Sauerstoffs, wie Halogene oder saure Bestandteile, gebunden.
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2. Ein trockenes Gemisch aus 49 Teilen Kaliumchlorat, 29,4 Teilen
Bariumperoxyd, 12 Teilen Eisenpulver (C-frei), 3,6 Teilen Eisenoxyd, 3 Teilen Asbestmehl,
3 Teilen Kupferoxyd wird nach dem Vermischen im Kollergang, Befeuchten und Behandeln
gemäß Beispiel i mit einem Druck von etwa 25o kg/cm2 zu Zylindern gepreßt und durch
die in Beispiel i erwähnten Zündsätze zur Sauerstoffentwicklung gebracht. Die weitere
Verarbeitung und Verpackung ist die gleiche wie in Beispiel i.