DE96822C - - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R22/00—Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters
- G01R22/02—Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters by electrolytic methods
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Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
In der Patentschrift Nr. 23980 ist ein Elektricitätszähler beschrieben, welcher auf der bekannten
Erscheinung der elektrischen Endosmose beruht. Dieser Zähler benöthigt infolge seiner Construction eine beträchtliche
Stärke des hindurchfliefsenden Stromes, um überhaupt in Gang zu kommen. Dieser Umstand
ist auch anscheinend in der Beschreibung und Zeichnung dadurch berücksichtigt worden,
dafs der Erfinder durch den Zähler den ganzen zu messenden Strom hindurchschickte. Hierdurch
vermehrt er aber den Widerstand seines Stromkreises infolge des hohen Widerstandes
im Diaphragma in beträchtlicher Weise und erleidet so einen bedeutenden Energieverlust.
Bei dem vorliegenden. Apparat wird oben genannter Uebelstand dadurch vermieden, dafs
die Empfindlichkeit des Zählers eine sehr bedeutende ist. Infolge dessen benöthigt er zur
Function sehr geringe durch ihn fliefsende Ströme, wie etwa Y100 oder V1000 der zu
messenden, und läfst sich daher parallel einem in der Hauptleitung liegenden Widerstand anordnen,
welcher nur Y100 bis Y1000 seines
eigenen beträgt. Auf die Weise wird natürlich auch der Energieverlust auf Y100 bis Y1000 reducirt.
Das Princip, auf welchem der Apparat beruht, ist folgendes;
Theilt man ein Gefäfs durch ein poröses Diaphragma in zwei Abtheilungen, füllt beide
Theile mit einem beliebigen Elektrolyten, versieht jede der Abtheilungen mit je einer Elektrode
und schickt einen elektrischen Strom hindurch, so dringt die Flüssigkeit durch das
Diaphragma, und zwar wandert sie im Allgemeinen in der Richtung des Stromes, so dafs nach kurzer Zeit im Kathodenraum mehr,
im Anodenraum weniger Flüssigkeit sich befindet, als vor dem Einschalten des Stromes.
Unter sonst gleichen Umständen ist die Menge der übertragenen Flüssigkeit proportional der
hindurchgeschickten Strommenge.
■ Der vorliegende Apparat besteht nun im wesentlichen aus einem solchen Gefäfs. Durch dasselbe wird, wie oben erwähnt, nur ein kleiner Theil des zu messenden Stromes geschickt.
■ Der vorliegende Apparat besteht nun im wesentlichen aus einem solchen Gefäfs. Durch dasselbe wird, wie oben erwähnt, nur ein kleiner Theil des zu messenden Stromes geschickt.
Damit bei verschiedener Stärke des Hauptstromes immer derselbe Bruchtheil desselben
durch den Apparat fliefst, mufs der Widerstand des letzteren von den Schwankungen des
Hauptstromes unabhängig sein, d. h. die Polarisation im Zähler mufs vermieden werden.
Dies wird in praktisch genügender Weise dadurch erreicht, dafs die Elektroden aus
einem im Elektrolyt unter Strom löslichen und daraus durch den Strom leicht fällbaren Metall
hergestellt werden, und zwar wird der Elektrolyt vortheilhaft eine schwach angesäuerte,
ziemlich concentrirte Salzlösung desjenigen Metalles enthalten, aus welchem die Elektroden
bestehen, z. B. Kupfer in Kupfersulfatlösung, amalgamirtes Zink in Zinksulfatlösung, Cadmium
in Cadmiumsulfatlösung. Auch hierdurch unterscheidet sich der vorliegende Apparat von dem
älteren, bei welchem zwei präparirte Bleiplatten oder andere Platten benutzt werden, welche
ein Secundärelement bilden, also sich stark polarisiren.
Indem der Theilstrom den Apparat durchfliefst, wird, wie oben erwähnt, die Menge der
Flüssigkeit in der einen Abtheilung zu-, in der anderen abnehmen.
Schliefst man beide Abtheilungen vollkommen und verbindet sie nur durch ein mit
Luft oder mit irgend einer anderen nicht leitenden FlüssigKeit gefülltes Rohr, ih welchem ein
Tropfen einer leitenden Flüssigkeit liegt, so wird dieser Tropfen verschoben, sobald der
Elektrolyt durch das Diaphragma von der einen Abtheilung in die andere tritt. Durch die Anordnung
dieses Rohres unterscheidet sich nun dieser Apparat hauptsächlich von dem früher
beschriebenen, und gerade hierdurch wird die in der Einleitung angeführte Verbesserung erzielt.
Es ist nämlich ohne Weiteres klar, dafs, gleiche Menge der von dem Strom durch das
Diaphragma übergeführten Flüssigkeit vorausgesetzt, die Bewegung des Rohrinhalts und
damit des leitenden Tropfens bei einem engen Rohr eine viel raschere sein wird, als bei
einem weiteren Rohr. Durch Verengerung des Rohres läfst sich daher die Empfindlichkeit
des Apparates beliebig steigern. Nach Zurücklegung eines bestimmten Weges schliefst der
Tropfen einen elektrischen Contact. Hierdurch wird in bekannter Weise ein Zählwerk betrieben
und so die durchgegangene ElektricitStsmenge festgestellt. Zugleich wird mittelst
irgend eines Umschalters die Richtung des Theilstromes selbstthätig umgekehrt.
Nun spielt sich der vorhin geschilderte Vorgang in umgekehrter Richtung ab; der Tropfen
bewegt sich nach der anderen Seite, schliefst dort einen zweiten Contact, das Zählwerk wird
wieder in Gang gesetzt und der Theilstrom umgekehrt u. s. w. Die Anzahl der durch das
Zählwerk angezeigten Umschaltungen giebt direct den Stromverbrauch an.
In dieser Anordnung, wie die Bewegung der Flüssigkeit registrirt wird, liegt ein weiterer
Vortheil gegenüber dem älteren Apparat, indem hier der leitende Tropfen zu seiner Fortbewegung
ein Minimum von Kraft benöthigt, während die zum Betrieb des Zählwerks nöthige Energie entweder einigen galvanischen Elementen
entnommen oder von dem zu messenden Strom geliefert wird. Bei dem älteren
Apparat mufste hingegen die bewegte Flüssigkeit die ganze Arbeit leisten. Die Füllung des
Rohres mit einem Nichtleiter hat aufser dem nahe liegenden Zweck, die Contacte bis zur
Berührung mit dem leitenden Tropfen geöffnet zu halten, auch noch die Wirkung, die
beiden Hälften des Elektrolyts von einander zu isoliren, so dafs dem der einen Elektrode
zugeführten elektrischen Strom der Weg durch das Rohr versperrt ist, der Strom also vollständig
durch das Diaphragma gehen mufs. Bei der älteren Construction ist dieser Umstand
nicht berücksichtigt.
Fig. ι zeigt eine Ausführungsform des Gefäfses
mit Diaphragma und Verbindungsrohr nebst Contacten. Das Gefäfs besteht aus zwei gleichen Theilen A1 und A^ aus den elektrischen
Strom nicht leitendem Material in der Form von cylindrischen Büchsen mit Flantschen
B1 B2, zwischen welchen die ringförmigen
Dichtungen G1 G2 und das scheibenförmige Diaphragma D mittelst der Schrauben S eingeklemmt
werden.
Parallel zum Diaphragma sind die beiden scheibenförmigen Elektroden E1E^ angeordnet,
welche von den durch die Aufsenwand hindurchreichenden Schrauben K1 IC2 festgehalten
werden. Diese Schrauben vermitteln gleichzeitig die Stromzuführung zu den Elektroden.
Der obere Theil der Gefäfshälften ist mit je
einem röhrenförmigen Ansatz R1R'2 versehen,
welcher durch einen Pfropfen mit zwei Durchbohrungen verschlossen ist. Durch die eine
Bohrung ist ein Schenkel der heberförmigen Rohre U1 U2 hindurchgeführt, während der
andere· Schenkel bis nahe an die Unterseite des Pfropfens reicht. Durch die andere Bohrung
geht das Ende des Rohres M, welches als Verbindungsrohr zwischen den beiden Abtheilungen
I und II dient. An dem horizontalen unteren Theile des Rohres M sind zwei
Paar Platindrähte C1 und C2 eingeschmolzen.
Zur Füllung der beiden Gefäfshälften dient eine der oben angeführten Lösungen, welche
etwa bis zur Linie O reicht. Der untere Theil der Röhren U wird mit Quecksilber gefüllt.
In den unteren Theil des Rohres M wird ebenfalls ein Tropfen Quecksilber gebracht.
Der übrige Theil der Röhre M und der noch in den oberen Ansätzen R1 und R'2 vorhandene
Raum wird mit OeI oder irgend einer anderen isolirenden Flüssigkeit gefüllt, die
specifisch leichter als die angewendete Salzlösung ist.
Die Wirkungsweise des Apparates ist aus dem bisher Gesagten in Vergleich mit Fig. 2,
welche das Schaltungsschema und eine schematische Darstellung des Zählwerks und des
Umschalters giebt, leicht verständlich.
Von den Enden W und V (Fig. 2) eines in der Hauptleitung liegenden kleinen Widerstandes,
durch welchen der zu messende Strom in der Pfeilrichtung fliefst, führen Drähte zu
vier Contacten eines doppelpoligen Umschalters, welche zu je zwei parallel geschaltet sind, und
zwar ist W mit α und δ, V mit β und γ verbunden.
Bei der gezeichneten Stellung des Umschalters geht der Zweigstrom von Wonach α
durch den einen Schalthebel p1 und wird durch K1 der Anode E1 zugeführt, passirt das Diaphragma
zur Kathode E"2 und geht durch Κ^,ρ'2 und γ an das andere Ende V des Widerstandes,
wobei er eine gewisse Menge Flüssigkeit aus Abtheilung I in Abtheilung II führt.
Die so entstehende Volumendifferenz gleicht sich durch die Röhre M aus, indem allmälig
der Quecksilberfaden F gegen C1 zu verschoben
wird. Wenn durch" das Diaphragma eine Flüssigkeitsmenge passirt ist, welche dem
Rauminhalt der Röhre von C1 bis C2 minus
dem Volumen des Fadens gleich ist, wird letzterer die Contacte C1 berühren. Hierdurch
wird der eine der beiden von der Batterie E ausgehenden Stromkreise geschlossen. Der
Elektromagnet bei Z wird erregt, zieht seinen Anker an und dreht das Zahnrad R1 um einen
Zahn weiter. Gleichzeitig zieht auch der Elektromagnet H1 den Anker A1 an und
dreht den doppelpoligen Umschalter so weit, dafs nun p1 mit β und p2 mit d in Verbindung
steht. Nun fliefst der Zweigstrom in einer der vorherigen entgegengesetzten Richtung
durch den Apparat, so dafs auch der Tropfen F nun in der Richtung gegen C2 verschoben
wird und bald den Contact C1 öffnet. Sobald dies geschehen ist, lassen die Elektromagnete
ihre Anker los, wobei derjenige des Elektromagneten \ durch eine kleine Feder in seine
frühere Stellung zurückgezogen wird, während der Anker des Elektromagneten H1 unverrückt
stehen bleibt. Sobald der Tropfen dann die Contacte bei C2 berührt, wiederholt sich dasselbe
Spiel, nur mit dem Unterschied, dafs dieses Mal der Elektromagnet i/2 erregt wird
und durch Anziehen des Ankers Ä1 den Zweigstrom
wieder umkehrt.
Durch Anordnung einer Anzahl Zahnräder B? u. s. w. kann das Zählungsvermögen des Zählwerks
in bekannter Weise erweitert werden. Statt den Strom für Umschaltung und Zählung
der Batterie E zu entnehmen, kann natürlich hierzu auch die Hauptleitung verwendet werden.
In. diesem Falle ist die Verbindung so zu legen, wie die punktirten Linien bei E andeuten.
Die Röhren U1 und U'2 haben den Zweck,
der Flüssigkeit im Innern des Apparates eine· Ausdehnung infolge von Temperj^munahme
zu gestatten. Da die' Erwärmung in beiden Hälften des Apparates - cfiesetKeTTst, wird der
Sian9aes~QuecKsflbers in den correspondirenden
Schenkeln auch bei den verschiedenen Temperaturen, ohne dafs durch dieselben die
Lage des Fadens F beeinflufst wird, gleich hoch bleiben.
Als Material für die Gefäfshälften läfst sich auch an Stelle von nicht leitenden Stoffen ein
Metall wählen, welches vom Elektrolyten weniger leicht unter Strom angegriffen wird als die
Elektroden, z. B. Hartblei. In diesem Falle müssen natürlich die Schrauben 5 von dem
Gefäfs isolirt werden, dagegen können die Elektroden in leitender Verbindung mit demselben
sein und der Strom wird dann an beliebiger Stelle der Aufsenwand derselben zugeführt.
Der vorliegende Apparat läfst sich in veränderter Schaltung auch dazu benutzen, um
die beendigte Ladung und Entladung einer Secundärbatterie anzuzeigen.
Erfahrungsgemäfs ist eine Secundärbatterie dann vollgeladen, wenn ihr ca. 105 pCt. der
Strommenge wieder zugeführt worden sind, welche man ihr vorher entnommen hatte. Fig. 3 zeigt die für diesen Zweck bestimmte
Schaltung. In einem Theil der Leitung, welcher sowohl bei Ladung als auch bei Entladung
vom ganzen Strom durchflossen wird, liegen in Hintereinanderschaltung die beiden
Widerstände W Fund VN, die sich wie 95 : 5 verhalten, W ist mit der einen Elektrode (E1 in
Fig. 1) verbunden, während die andere Elektrode mittelst eines Umschalters mit F oder N
zu verbinden ist.
Der Apparat 'arbeitet nun folgendermafsen:
Angenommen, der Faden F stehe bei geladener Batterie gerade am Contact C2. Während der
Entladung liegt die osmotische Zelle an den Enden des Gesammtwiderstandes WFund FiV
und der Faden wird sich eine bestimmte Strecke nach links verschieben, und zwar um so weiter,
je gröfser die der Batterie entnommene Strommenge ist. Erreicht diese Menge eine vorher
bestimmte Grenze, so berührt der Faden die Contacte C1 und zeigt so die Entladung bis
zu dieser Grenze an.
Bei der Ladung wird durch Umschaltung die Zelle an den Widerstand WV gelegt, der
95 pCt. des ganzen Widerstandes ist. Infolge dessen geht nun ein um 5 pCt. kleinerer Bruchtheil
des Ladestromes durch dieselbe. Da dieser in umgekehrter Richtung fliefst, wie
vorher, wird er den Faden F wieder an den Contact C2 bringen. Hierzu ist nöthig, dafs
durch die Zelle genau dieselbe Strommenge fliefst, wie vorher; durch die Hauptleitung ist
dagegen eine um 5 pCt. gröfsere Strommenge gegangen.
Sobald der Faden die Contacte berührt, schliefst er den Strom eines elektrischen Läutewerkes
oder giebt irgend ein anderes Signal oder bewirkt mittelst eines Relais die Ausoder
Einschaltung des Hauptstromes. Die Umschaltung der Zelle auf die beiden Widerstände
kann entweder mechanisch .oder selbsttätig in bekannter Weise erfolgen.
An Stelle der beiden hinter einander geschalteten Widerstände WV und VN lassen
sich auch zwei parallel geschaltete verwenden, in der Art, dafs der Widerstand der beiden
95 pCt. des einen beträgt. Der Zweigstrom liegt dann bei Entladung an den Enden des
einen Widerstandes, während der andere ausgeschaltet ist, bei Ladung an den Enden der
beiden parallelen Widerstände. Das Verhältnifs von Lade- zu Entladewiderstand ist natürlich
nicht an den Werth 95 : 100 gebunden, sondern läfst sich beliebig variiren und jeder Batterie
genau anpassen.
Claims (2)
- Patent-Ansprüche:
Ein auf dem Princip der elektrischen Endosmose beruhender Elektricitätszähler, gekennzeichnet durch einen in dem die beiden Abtheilungen des Apparates verbindenden Rohre befindlichen Tropfen oder Faden aus leitendem Material, welcher durch die in den beiden Abtheilungen entstehende Volumendifferenz so verschoben wird, dafs er je nach seiner Lage das eine oder das andere von zwei in das Innere des Rohres ragenden Contactpaaren schliefst, zum Zweck, ein Zählwerk in Gang zu setzen und die Richtung des durch die osmotische Zelle fliefsenden Stromes selbsttätig periodisch umzukehren. - 2. Eine Ausführungsform des Apparates nach Anspruch ι zum Zwecke der Verwendung als Lade- und Entlademelder von Sammelbatterien, wobei durch den Flüssigkeitstropfen irgend welche Signale in bekannter Weise ausgelöst werden, sobald eines der in Anspruch ι erwähnten Contactpaare geschlossen wird.Hierzu ι Blatt Zeichnungen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE96822T | 1897-02-05 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE96822C true DE96822C (de) | 1898-04-16 |
Family
ID=33426498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE189796822D Expired DE96822C (de) | 1897-02-05 | 1897-02-05 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE96822C (de) |
-
1897
- 1897-02-05 DE DE189796822D patent/DE96822C/de not_active Expired
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