DE213686C

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Publication number: DE213686C
Application number: DENDAT213686D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

er

Patentschrift

- Jfc 213686.-. KLASSE 12«. GRUPPE

PAUL WINAND in COLN a. Rh.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. August 1906 ab.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Sauerstoff zum Zwecke des Betriebes von Verbrennungskraftmaschinen für

. Unterseeboote und Torpedos durch Erhitzen eines Gemisches von Alkaliperchlorat mit einem Alkalisuperoxyd.

Bei Verwendung der genannten Mischung zeigt sich nämlich die Eigentümlichkeit, daß beim Erhitzen der innig gemischten wasserfreien Stoffe ein Flüssigwerden der Mischung schon bei geringeren Temperaturen stattfindet, als dem Schmelzpunkte der beiden einzelnen Stoffe entspricht. Schon beim Erhitzen auf 214 bis 223 ° wird die ganze Masse in einen so flüssigen Zustand versetzt, daß sie durch Pumpen und andere zur Förderung von ■ Flüssigkeiten geeignete Vorrichtungen abgemessen und befördert werden kann, obgleich das Perchlorat erst bei 400 ° C. und das Superoxyd erst bei Rotglut schmilzt. Die so entstandene Flüssigkeit zersetzt sich unter Abgabe des Sauerstoffes des Perchlorats erst oberhalb 280 °; die Entwicklung ist vollendet bei höchstens 310 °, und zwar hat dann nur das Perchlorat seinen Sauerstoff vollständig abgegeben unter Zurücklassung von Natriumchlorid, während das Superoxyd sich wieder in unveränderter Form vorfindet; die aus diesen beiden Körpern bestehende Masse ist hierbei wieder fest geworden.

Die auf diesen Beobachtungen aufgebaute Erfindung besteht darin, daß man die Sauerstoffentwicklung aus dieser Mischung in zwei Stufen vornimmt, indem man zuerst durch Erhitzen der Mischung an einer Stelle außerhalb des Entwicklungsraumes den geschmolzenen Zwischenkörper herstellt, diesen dann an die Entwicklungsstelle bringt und hier durch weiteres Erhitzen die Sauerstoffentwicklung auslöst.

Dieses Verfahren bietet vor dem bekannten Verfahren, die Mischung auf einmal bis zur Entwicklung des Sauerstoffes zu erhitzen, bedeutende Vorteile für den Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen auf Unterseebooten. Bei diesen handelt es sich zunächst darum, den Sauerstoffträger der Entwicklungskammer in regelbarer Menge zuzuführen; dies kann durch den geschmolzenen Zwischenkörper z. B. in der Weise geschehen, daß man ihn in einem Vorbehälter auf eine Temperatur zwischen der Schmelztemperatur und der Zersetzungstemperatur erhält und ihn mittels einer geeigneten Vorrichtung im flüssigen Zustand in den Entwicklungsraum bringt. Vor der Benutzung der beiden einzelnen Stoffe Perchlorat oder Superoxyd zur Entwicklung des Sauerstoffes bietet die Mischung den Vorteil, daß sich die Entwicklung bei geringeren Temperaturen vollzieht. Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrens für den Betrieb von Unterseebooten besteht darin, daß man den Zwischen-: körper auf dem Festlande herstellen kann und dadurch einerseits die an Bord vorzunehmen- ■ den Hantierungen vermindert, andererseits größere Gewähr für genaue Zusammensetzung und Wirksamkeit des Körpers erhält.

Bei der- praktischen Verwendung dieser Umsetzungen zur Gewinnung von Sauerstoff wird zunächst die bei 214 bis 223 ° erhaltene Ver-

bindung aus ζ. B. Natriumperchlorat und Natriumsuperoxyd in ein Gefäß gegeben und dort Unterhalb der Zersetzungstemperatur in geschmolzenem Zustande erhalten. Durch ein am Boden des Gefäßes befindliches Ventil fließt die Masse je nach Bedarf an Sauerstoff in einen Raum, wo sie einer höheren Temperatur zur Zersetzung des Perchlorate unterworfen wird. .

Aus dem zurückbleibenden Gemisch von Natriumsuperoxyd und Natriumchlorid kann man alsdann den noch verfügbaren Sauerstoff durch Einwirkung von Wasser in flüssigem oder dampfförmigem Zustande gewinnen nach der bekannten Gleichung:

Na₂O₂

H₂O = 2NaOH + O.

Da man das Gemisch von Natriumsuperoxyd und Natriumchlorid zur Einwirkung des Wassers in flüssiger Form abkühlen müßte, andererseits die Einwirkung von Wasserdampf auf den nicht abgekühlten Körper erschwert wird durch die Entwicklung des Sauerstoffes und durch die unerwünschte Vermischung desselben mit Wasserdampf, so ist es vorteilhaft, das Wasser in Form einer hochsiedenden Lösung von Ätzkali oder · Ätznatron einzubringen. Bei Verwendung von Ätznatron z. B. erhält man bei einem Zusatz von 10 Prozent Wasser'eine erst bei 250° C. und Atmosphärendruck siedende Lösung. Nach einmaliger Einleitung des Prozesses ikariri man die zur Fortsetzung desselben nötige Ätznatronlösung aus einem Teile des bei der Entwicklung des Sauerstoffes entstehenden wasserfreien Ätznatrons bilden, indem man demselben an einer Stelle, wo kein Sauerstoff mehr entwickelt wird, wieder Wasser zuführt und ihn an die Entwicklungsstelle zurückführt.

. .

Statt die Entwicklung des Sauerstoffes aus dem Zwischenkörper in zwei Einzelvorgängen, nämlich erst durch Erhitzung, dann durch Einwirkung von Wasser vorzunehmen, kann die Entwicklung auch in einem einzigen Vorgang erfolgen, indem man in die noch unzersetzte Verbindung von vornherein Wasser einführt, wobei die durch Bildung von Hydrat aus Superoxyd entstehende Wärme die nötige Erhitzung der Masse bewirkt. Auch in diesem Falle wird man vorteilhaft das Wasser als Ätznatronlösung einführen.

Eine gewisse Überlegung erfordert die Wahl des für das Entwicklungsgefäß verwendeten Stoffes, da die meisten für Gefäße mit derartigen Temperaturen in Betracht kommenden Stoffe von den geschmolzenen Stoffen angegriffen werden. Wenn die zur Auslösung der Entwicklung nötige Wärme in das Innere der Masse unmittelbar eingebracht wird — z. B. in der vorbeschriebenen Weise durch Einführung von· Wasser und Auslösung der Bin dungs- ' wärme des Ätznatrons oder indem man einen heißen Gasstrom in das Innere des Entwicklungsgefäßes einführt —, so daß also kein Wärmedurchgang durch die Wandung des Gefäßes stattfinden braucht, so kann man ein außen gekühltes Gefäß von beliebigem Stoffe verwenden, dessen Innenwandung mit einer , Schicht von erstarrtem Alkalihydrat belegt ist. Diese wirkt dann wärmeschützend auf die Wandung und verhindert die chemische Einwirkung des flüssigen Inhalts auf dieselbe, ohne selbst auf den flüssigen Inhalt noch auf die Wandung zu wirken.

Die gemäß dieser Erfindung zu bildenden Mischungen können mit etwa folgenden Verhältniszahlen ausgeführt werden:

a) Mischung Na Cl O₄ + 2 Na₂ O₂

b) Mischung Na Cl O₄ -j- Na₂ O₂ .
c) Mischung 2NaClO₄ -j- Na₂ O₂

d) Mischung 3 Na Cl O₄ -j- Na₂ O₂

Schmelzpunkt
222°
223°

214°
2I4⁰

Beginn der Sauerstoffentwicklung

314°

290
290^c

' Die Mischungen wurden durch inniges Durcheinandermengen der pulverförmigen Bestandteile gebildet. Dabei kann das Superoxyd in handelsüblicher Reinheit ohne weiteres verwendet werden. Das Natrium- oder Kaliumperchlorat muß in möglichst wasserfreiem Zustande hergestellt werden, und zwar am einfachsten durch Erhitzen. der im Handel erhältlichen Chlorate, die alsdann in das Perchlörat. und das Chlorid sich umsetzen. Das Kaliumperchlorat läßt sich alsdann bekanntlich^ Von seinem Chlorid leicht trennen, da ersterer Körper in Wasser schwer löslich, letzterer . leicht löslich ist. Das Perchlorat kristallisiert dabei wasserfrei aus. Bei Natriumperchlorat ist die Trennung auf diesem ,Wege nicht möglich, da es nahezu in gleichem Verhältnis löslich ist wie das Chlorid. Man kann aber die beiden Körper durch Behandlung mit Alkohol trennen, in dem das Natriumperchlorat leicht löslich, das Natriumchlorid gar nicht löslich ist.

Claims

Patent- Ansprüche:

i. Verfahren zur Entwicklung von Sauerstoff,: z. B. für den Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen für Unterseeboote und Torpedos, durch Erhitzen einer

Mischung von Alkaliperchlorat und einem Alkalisuperoxyd, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch zunächst außerhalb der Entwicklungsstelle durch Erhitzung auf eine unterhalb der Sauerstoffentwicklungstemperätur liegende Temperatur geschmolzen und aus dem geschmolzenen Gemisch sodann an der Entwicklungsstelle durch weitere Erhitzung und Zuführung von Wasser der Sauerstoff freigesetzt wird.
2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, bei welcher zunächst durch Erhitzen des geschmolzenen Zwischenkörpers der Sauerstoff des Perchlorats und alsdann durch Behandeln des Rückstandes mit Wasser der Sauerstoff des Superoxyds ausgetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in den geschmolzenen Rückstand in Form einer hochsiedenden Alkalihydratlösung eingebracht wird, die immer wieder durch Zusatz von Wasser zu dem neugebildeten Alkalihydrat ergänzt wird.
3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den geschmolzenen Zwischenkörper Wasser in irgendeiner Form, z. B. als hochsiedende Alkalihydratlösung eingeführt wird, so daß einesteils durch Einwirkung des Wassers auf das Superoxyd dessen Sauerstoff unter Bildung von Hydrat freigesetzt wird, andererseits auch durch die entstehende Bildungswärme gleichzeitig der Sauerstoff des Perchlorats ausgetrieben wird.