DE88704C

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Publication number: DE88704C
Application number: DENDAT88704D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

(County of Devon, Engl.).

als Erregungsflüssigkeit.

I Patentirt im Deutschen Reiche vom 8. Juni 1895 ab.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf diejenige Klasse von galvanischen Elementen, in der die sich auflösende positive Elektrode aus kohlenstoffhaltigem Material und die negative Elektrode aus Eisen oder einer anderen passenden Substanz besteht, und in der die Erregungsflüssigkeit ein Nitrat oder eine Mischung von Nitraten ist, welche durch Hitze in flüssigem Zustand und fortwährendem Umlauf erhalten wird.

In Batterien dieser Klasse sinkt der Wirkungsgrad in dem Mafse, wie der Sauerstoff der Nitrate durch Verbindung mit dem Kohlenstoff verzehrt wird. Man kann aber die geschmolzenen Nitrate dadurch wieder mit Sauerstoff sättigen, dafs man ihnen den Sauerstoff durch einen passenden Uebertrager wieder zuführt, z. B. durch Salpetersäuredämpfe, welche mit Leichtigkeit einen Theil ihres Sauerstoffs abgeben und sich dabei in nitrose Dämpfe verwandeln. Durch Bull u. A. ist es bekannt, dafs die Salpetersäure oder der salpetersaure Dampf mit Vortheil in das geschmolzene Salz eingetrieben werden kann. Dies ist aber bisher durch einen Strahl Dampf oder dergl. geschehen, und das hat manche Nachtheile, u. a. den, dafs die ausgetriebenen salpetrigen Dämpfe sich mit einem solchen Ueberschufs an Dampf oder dergl. mischen, dafs die Kosten der Wiedergewinnung derselben in Form von Salpetersäure zu grofs sind.

Der Umlauf der Nitrate durch die Batterie wird mittelst .eines Strahles von Salpetersäuredämpfen oder bei verdünnter Salpetersäure durch die vereinigte Wirkung von' Salpetersäuredampf und Wasserdampf bewirkt.

Nach vorliegender Erfindung aber wird ein Strahl Salpetersäuredämpfe unter Druck durch besondere Mittel erhalten, nämlich durch die Verdampfung von Salpetersäure in einem passenden Behälter, der durch Eintauchen in das geschmolzene Nitrat erhitzt und aus einem höher liegenden Behälter mit Salpetersäure in geregelter Menge gefüllt gehalten wird. Die salpetersauren Dämpfe bewirken zugleich die mechanische Bewegung des Nitrates und erhalten es dadurch wirksam.

Die Gestalt des Apparates, welche für vorliegende Zwecke als die passendste befunden wurde, ist in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. ι ist eine Seitenansicht (theils Schnitt) der Batterie,

Fig. 2 ein Grundrifs nach Wegnahme des Aufsengehäuses,

Fig. 3 ein Längsschnitt nach Linie 1-1, Fig. 2 (der Säurebehälter nicht im Schnitt gezeichnet),

Fig. 4 ein waagrechter Schnitt nach Linie 2-2, Fig. 3, und

Fig. 5 ein senkrechter Schnitt nach Linie 3-3, Fig. 3, mit Weglassung der Endwand des Aufsengehäuses.

In einem rechteckigen eisernen Troge sind in passenden Entfernungen quer durchlaufende Scheidewände b aus Eisen oder sonst passendem Material angebracht, welche vom Boden bis nicht ganz zur Oberfläche des geschmolzenen Nitrates reichen. Diese Scheidewände bilden einen Theil des Troges oder stehen in elektrischer Berührung damit, und beide zusammen stellen die negative Elektrode der Batterie vor. Die sich auflösende positive Elektrode wird gebildet durch Kohlenplatten c, die von der Decke d des Troges α herabhängen. Soweit ist die Construction der Batterie bekannt. Gemäfs der vorliegenden Erfindung sind nun die Kohlenplatten in porösen Zellen e eingeschlossen, welche ebenfalls von dem Deckel d der Batterie herabhängen. Die Abmessungen der porösen Zellen sind derart gewählt, dafs das geschmolzene Nitrat zwischen denselben und den Metallplätten b, sowie auch zwischen ihrem Boden und demjenigen des Troges α genügend umströmen kann.

Durch die Einschliefsung der Kohlenelektroden c in solche porösen Zellen e wird bewirkt, dafs das die Kohlen unmittelbar umgebende Salz in verhältnifsmäfsig ruhigem Zustande verharrt, und die dort abgegebene Kohlensäure aus der Oeffnung f¹ im Deckel f der porösen Zelle oben entweichen kann, ohne sich mit den aufserhalb der Zelle entstehenden nitrosen Gasen zu mischen, was die Regenerirung der letzteren zu Salpetersäure erheblich befördert. Ferner kann man in diesem Falle am positiven Pole andere geschmolzene Salze oder Salzgemische als am negativen Pole verwenden, was für die Verstärkung der elektromotorischen Kraft von Wichtigkeit sein kann. Auch wird dadurch bewirkt, dafs die Kohlenplatten sich leichter isoliren lassen und dafs die von den Kohlen sich ablösenden Stücke nicht in den äufseren Raum des Troges fallen können.

Der Trog α ist mit einem Flantsch a¹ versehen, auf dem ein nicht leitender Rand g luftdicht befestigt ist, und auf dem letzteren ist der innere Deckel d des Troges luftdicht, aber abnehmbar befestigt.

Der innere Deckel d, des Troges α besitzt eine Anzahl von Schlitzen, entsprechend jeder Abtheilung des Troges, und durch jeden solchen Schlitz ist eine poröse Zelle e eingeführt, die oben mittelst eines Flantsches e^l an dem Deckel d hängt und in diesen eingekittet ist. Um jeden Schlitz ist ein aufrechter Rand d^l angebracht und auf dem oberen Ende jeder Kohlenplatte ist in leitender Berührung mit derselben ein Deckel f angebracht, der auf den den Schlitz umgebenden Rand a?¹ pafst. Ein anderer aufrechter Rand d² auf dem Deckel des Troges α umgiebt die ganze Gruppe der Kohlenplatten c und ihrer Deckel f; dadurch ist um jeden der die porösen Zellen einschliefsenden Ränder ein Kanal f² gebildet, in den man eine gewisse Menge eines Metalles oder eine Metalllegirung einführt, die bei verhältnifsmäfsig niedriger Temperatur schmilzt, durch die Hitze der Batterie im geschmolzenen Zustande erhalten wird, und indem sie die Ränder der porösen Zellen umgiebt, eine elektrische Verbindung zwischen allen Kohlenplatten herstellt, zu gleicher Zeit' aber auch die Deckel/ luftdicht absperrt. Eine Polklemme η ist mit dem Haupttroge und eine andere Polklemme n¹ mit dem geschmolzenen Metall oder mit dem inneren Deckel leitend verbunden.

Es ist von Bull vorgeschlagen, die Enden der Batterie mit einem wäagrechten Rohre zu verbinden und die Strömung durch Salpetersäuredämpfe aufrecht zu halten, die in die Röhre durch einen Luft- oder Dampfstrahl eingetrieben werden. In der Praxis hat sich aber herausgestellt, dafs, da die Flüssigkeitssäule an jedem Ende der Röhre nahezu gleich ist, das geschmolzene Salz an der Oberfläche häufig nur aufwallte, wogegen ein eigentlicher Umlauf nicht eintrat.

Ein Ende des Troges α ist mit dem oberen Theile des entgegengesetzten Endes durch eine schief aufsteigende (statt einer waagrechten) Umlaufröhre k verbunden. Hierdurch wird bewirkt, dafs das geschmolzene Nitrat, nachdem es durch den Trog hindurchgegangen ist, an dem einen Ende unten in die Umlaufröhre eintritt und oben wieder in das entgegengesetzte Ende des Troges übertritt. An diesem Ende des Rohres kann man einen Seitenarm k¹ anbringen. Der Trog besitzt dann dort eine entsprechende Ausbuchtung zur Aufnahme dieses Seitenarmes, der an einer Seite geschlitzt oder mit Löchern versehen sein kann, um die gleichmäfsige Vertheilung des geschmolzenen Nitrates in dem Troge zu bewirken.

Am entgegengesetzten Ende des Troges beifindet sich eine geschlossene Verdampfungskammer j, welche theilweise oder ganz in das geschmolzene Nitrat taucht und dadurch auf der nöthigen Temperatur gehalten wird. Darüber befindet sich ein mit Salpetersäure gefüllter Behälter h, der mit dem Verdampfungsgefäfse durch ein mit Ventil oder Hahn versehenes Rohr h^l verbunden ist, wodurch man den Verdampfer in regelmäfsiger Weise mit Salpetersäure speisen kann. Indem die Säure in den Verdampfer herabfällt, wird sie in Dämpfe von gewisser Spannung verwandelt, die unter Druck durch ein Rohr r (Fig. 5) am oberen Theile des Verdampfers austreten, welches mit einem Rückschlagventil r¹ versehen ist. Dieses Rohr r geht durch das geschmolzene Nitrat hindurch und sein anderes Ende ist mit

einem passenden Injector s verbunden, der in das untere Ende des schief aufsteigenden Umlaufrohres k mündet. Die aus dem Verdampfer j durch das Rohr r austretenden Dämpfe werden durch das geschmolzene Nitrat, welches das Rohr umgiebt, auf der nöthigen Temperatur erhalten. Die Verdampfungskammer j ist mit dem Säurebehälter h durch ein Rohr V?² verbunden, das zur Ausgleichung des Druckes in diesen Gefäfsen dient, und der Behälter h ist mit einem Sicherheitsventil versehen. Wenn der Strahl von Säuredämpfen unter Druck aus dem Injector.s austritt, so kommt er mit dem geschmolzenen Nitrat in directe Berührung und bewirkt einerseits die Sättigung desselben mit Sauerstoff, andererseits auch durch seine Expansivspannung den energischen Umlauf des Nitrates durch den Trog.

Das zur Speisung des Troges α bestimmte Nitrat wird durch irgend eine passende Wärmequelle geschmolzen. Wenn die durch die chemische Wirkung der Batterie erzeugte Wärme nicht genügt, um das Nitrat in geschmolzenem Zustande zu erhalten, so mufs man dies ebenfalls durch eine besondere äufsere Wärmequelle bewirken. Das geschmolzene Salz wird durch die beschriebenen Umströmungsvorrichtungen in den oberen Theil des die Elektroden enthaltenden Troges getrieben, geht dann hinunter in den Raum zwischen der ersten porösen Zelle und dem nächstliegenden Ende des Troges, dann unter die erste Zelle m, zwischen ihr und der daneben befindlichen Metallplatte, über die Oberkante der letzteren hinüber, hierauf abwärts durch den Raum zwischen ihrer anderen Seite und der nächsten porösen Zelle u. s. f., bis zum anderen Ende des Troges, wo es wieder in das Umströmungsrohr eintritt.

Der Trog ist von einem Gehäuse t mit Deckel t¹ umgeben, und an letzterem sitzt ein Rohr ί² zur Abführung der darin entstehenden nitrosen und überschüssigen Salpetersäuredämpfe, während die an den Kohlenplatten sich bildende Kohlensäure getrennt davon durch Rohr χ aus den porösen Zellen abgeführt wird.

Die hier für eine bestimmte Art von Batterien beschriebenen Verbesserungen sind ebenso anwendbar für Batterien anderer Construction derselben Klasse.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Galvanische Batterie mit einer Lösungselektrode aus Kohle und einem geschmolzenen Nitrat als Erregungsflüssigkeit, welcher letzteren während des Betriebes Salpetersäure zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dafs die Einführung der Salpetersäure in Form eines Dampfstrahles erfolgt, der in einer mittelst eintropfender Salpetersäure gespeisten, mit dem Elementgefäfs verbundenen Verdampfungskammer erzeugt wird.

2. Ausführungsform der unter i. gekennzeichneten galvanischen Batterie, dadurch gekennzeichnet, dafs die Einführung des Salpetersäuredampfstrahles in die Erregungsflüssigkeit mittelst eines Injectors erfolgt, der in einem innerhalb des Elementgefäfses in geneigter Lage befindlichen Circulationsrohr angeordnet ist, zum Zweck, einen Umlauf der Erregungsflüssigkeit zwischen den Elektroden hervorzurufen.

3. Ausführungsform der unter 1. gekennzeichneten galvanischen Batterie, gekennzeichnet durch die Einschliefsung jeder Kohlenelektrode in einer besonderen porösen Zelle, die in der Erregungsflüssigkeit an der Decke der Zelle aufgehängt ist, zum Zweck, die die Kohlenelektroden unmittelbar umgebende Erregungsmasse in verhältnifsmäfsiger Ruhe zu erhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.