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Verfahren und Vorrichtungen zum Umwandeln von Helligkeitsänderungen in mechanische
Wirkungen.
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Erfindungsgemäss wird besonders vorgesehen, die mit den Helligkeitsänderungen verbundenen
Druck-oder (und) Volumänderungen zur Steuerung elektrischer Kreise (namentlich zur Öffnung oder
Schliessung von Kontakten) auszunutzen, wobei man Geräte erhält, die als Photorelais"wirken.
Es wird ferner erfindungsgemäss vorgesehen, die durch Helligkeitsänderungen hervorgerufenen Gleichgewichtsänderungen des in sich geschlossenen Systems unmittelbar dazu zu benutzen, um Verschiebungen eines geeigneten Anzeigers oder einer Flüssigkeitssäule vor einer Skala zu bewirken, die ihrerseits wiederum zur Messung der Helligkeitsänderungen dienen. Es können auf diese Weise Photometer, Belichtungszeitmesser usw. für die Photographie hergestellt werden.
Ganz allgemein werden bei den in Betracht gezogenen Apparaten geeignete volumetrische oder manometrische Vorrichtungen mit Kammern in Verbindung gesetzt, in denen die photochemischen Reaktionen und die Elektrolyse stattfinden, so dass ein hermetisch geschlossenes Aggregat gebildet wird, das ein Ganzes darstellt.
Wie bereits oben erwähnt, wird gemäss einer ganz besonders empfohlenen Ausführungsform die Ausnutzung der empfindlichsten bisher bekannten photochemischen Reaktion, nämlich der Verbindung von Wasserstoff und Chlor zu Salzsäuregas, vorgesehen, welche ohne Volumänderung nach folgender Formel stattfindet :
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Diese Reaktion ist von einer sekundären chemischen Absorptionsreaktion, nämlich der Absorption
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absorbiert wird.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine gewisse Anzahl von Einrichtungen, welche die Schnelligkeit, Gleichmässigkeit und Genauigkeit des Arbeitens gewährleisten.
Erfindungsgemäss wird ferner für den Fall, dass man sehr rasche Wirkungen zu erhalten wünscht, statt der Ausnutzung von Volumänderungen, die im allgemeinen einer Aufeinanderfolge von Gleich-
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die sich aus der Erhitzung des Gasgemisches ergeben, das unter solche Bedingungen gesetzt wird, dass das Licht sehr rasche, selbst explosionsartige Erscheinungen hervorruft, wobei derartige plötzliche, thermische Volum-oder Druekerhöhungen beispielsweise zur Schliessung oder Öffnung elektrischer Kontakte ausgenutzt werden.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf die Vorrichtungen zur Ausführung des obengenannten Verfahrens.
Auf den nachstehend besprochenen Zeichnungen ist beispielshalber eine gewisseAnzahl erfindungsgemässer Apparate sowie eine Reihe gewisser Anwendungen dieser Apparate dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein Photorelais mit Quecksilberkontakt. Fig. 2 zeigt eine abweichende Ausführung.
Fig. 3 zeigt ein Photometer oder einen Beliehtungszeitmesser. Fig. 4 zeigt eine Abänderung der Ausführung der Fig. 3. Fig. 5 zeigt ein Instrument mit Differentialwirkung. Fig. 6 zeigt ein Photometer mit Manometerröhre. Fig. 7 zeigt ein Photorelais mit Manometerröhre. Fig. 8 zeigt einen Apparat mit Trennmembran. Fig. 9 zeigt einen Apparat mit rohrförmiger Trennwand. Fig. 10 ist eine Teilansieht eines Instruments mit einer Manometerkapsel. Fig. 11 zeigt eine abweichende Form der Kapsel nach Fig. 10. Fig. 12 zeigt eine Abänderung eines Apparates mit rohrförmiger Trennwand. Fig. 13 zeigt eine abweichende Bauart, die eine rasche Absorption der Gase sichert. Fig. 14 zeigt ein Photorelais mit rascher Wirkung. Fig. 15 zeigt ein Instrument mit Beschleunigung durch Heizung. Fig. 16 zeigt einen Apparat mit Belichtung von unten.
Fig. 17 zeigt einen Apparat mit graduierter Reaktionskammer. Fig. 18 zeigt ein vereinfachtes Photometer. Fig. 19 zeigt eine Vorrichtung zur automatischen Verteilung einer bestimmten Lichtmenge.
Auf Fig. 1 ist ein Photorelais dargestellt, das in einen Kreis mit einer Lampe eingeschaltet ist und beispielsweise zum Anzünden dieser Lampe bei Einbruch der Nacht dienen kann. Praktisch kann eine derartige Anordnung an Kraftfahrzeugen zum automatischen Anzünden der Positionslampen oder auch für die Stadtbeleuchtung usw. benutzt werden.
Auf der Fig. 1 sieht man bei 1 ein Gefäss aus durchsichtigem Material, beispielsweise aus Glas, und bei 2 und 2'zwei Elektroden, die in eine Flüssigkeit, wie Salzsäure oder eine angesäuerte Chloridlösung, eingetaucht sind.
Bei 3 sieht man ein U-Rohr, das durch sein eines Ende mit dem Gefäss 1 in Verbindung steht.
Das Rohr 3 ist mit Quecksilber gefüllt ; das andere Ende des Rohres ist geschlossen und der über der Quecksilbersäule 6 liegende Raum ist vorzugsweise mit einem inerten Gas gefüllt. In dieses Ende ist ein Kontakt 11 eingesetzt. Die Elektroden 2 und 2'werden durch einen Stromkreis gespeist, der eine Batterie 4 und einen regelbaren'Widerstand 5 enthält. Wenn der Strom durch diesen Kreis fliesst, so zersetzt er die Salzsäure in Wasserstoff und Chlor, welche beiden Gase sich in dem Gefäss 1 mischen und dabei die Flüssigkeit in das U-Rohr 3 unter Hebung der Quecksilbersäule 6 treiben.
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Wenn der Strom konstant bleibt, steigt das Volumen des in dem Gefäss 1 befindlichen Gases, das der Lichteinwirkung ausgesetzt ist, bis die pro Zeiteinheit unter der Einwirkung des Lichtes gebildete Menge an Chlorwasserstoffgas gleich der unter der Einwirkung des Stromes entwickelten
Menge an Chlor und Wasserstoff wird. Das gebildete Chlorwasserstoffgas wird dabei rasch von der Flüssigkeit (Salzsäure oder angesäuerte Chloridlösung) absorbiert.
Auf diese Weise entsprechen den verschiedenen Helligkeitsstärken verschiedene Höhen der
Quecksilbersäule. Die Regulierung kann nun in der Weise erfolgen, dass man die Stromintensität derart ändert, dass das Ende der Quecksilbersäule 6 in dem gewünschten Augenblick mit der Klemme 11 in Berührung kommt. Man kann beispielsweise diese Einstellung in der Weise ausführen, dass der
Kontakt geschlossen und die Lampe 10 angezündet wird, wenn die Dunkelheit einbricht.
Natürlich kann der Drahtkontakt auch durch einen Quecksilbernapfkontakt od. dgl. ersetzt werden.
Natürlich kann man auch den Teil des Rohres, der in der Nähe des Kontaktes sich befindet, derart verjüngen, dass sein Querschnitt verkleinert und dadurch die Empfindlichkeit erhöht wird.
Um zu verhüten, dass das Quecksilber durch das in der Flüssigkeit gelöste Chlor angegriffen wird, kann man das Quecksilber ständig auf einem negativen Potential halten, woraus sich eine fortgesetzte Bildung einer molekularen Wasserstoffhaut auf der Quecksilberoberfläche ergibt.
In der Fig. 1 ist die Quecksilbersäule zu diesem Zweck mit dem negativen Pol der Batterie 4 verbunden. Es ist auch vorgesehen, gegebenenfalls die Elektrode 2 fortzulassen, wobei dann die negative Elektrode, an welcher der Wasserstoff sich entwickelt, durch die Quecksilbersäule selbst gebildet wird. Bei einer derartigen Ausführungsform wird der Apparat durch eine Batterie ergänzt, die dazu dient, das Quecksilber ständig auf einem negativen Potential zu halten.
In der Fig. 2 ist eine Abänderung der Bauart des auf Fig. 1 abgebildeten Apparates dargestellt.
Bei dieser Abänderung ist zwischen der Quecksilbersäule 6 und der Flüssigkeit eine Säule 9 aus Vaselin, Paraffinöl oder einem beliebigen andern inerten und teigigen Stoff vorgesehen, die dazu bestimmt ist, das Quecksilber gegen den Angriff durch Chlor zu schützen sowie das Eindringen der Flüssigkeit in die zweite Säule des U-förmigen Rohres zu verhindern.
In Fig. 3 ist ein Photometer oder ein Belichtungsmesser für photographische Zwecke dargestellt.
Der abgebildete Apparat enthält auch ein Gefäss 1, ein U-Rohr, zwei von einer Batterie 4 gespeiste Elektroden 2 und 2'sowie einen regelbaren Widerstand J. Die Salzsäure wird zweckmässig mit Chlor gesättigt. Die rechte Säule des U-Rohres ist bei dieser Ausführungsform derart verjüngt, dass ein Kapillarrohr 16 gebildet wird, wobei sich die Flüssigkeitssäule in dieser Kapillare vor einer graduierten Skala 17 verschiebt, welche entweder die Lichtstärke oder die Belichtungszeit angibt. Der über der Flüssigkeit in der rechten Säule befindliche Raum 18 wird zweckmässig mit Chlor gefüllt.
Das Licht, welches von dem zu photographierenden Gegenstand kommt, kann gegebenenfalls durch eine Linse 19 auf das Gefäss 1 konzentriert werden.
Bei den soeben beschriebenen Vorrichtungen kann man eine langsame Diffusion der Gase durch die Flüssigkeitssäule hindurch befürchten. Um eine solche Diffusion zu verhüten, ist vorgesehen, die zweite Säule mit einer Hilfselektrode zu versehen, die beispielsweise die Form eines dünnen Drahtes 12 hat, wie man auf der Fig. 4 sieht.
Indem man von Zeit zu Zeit eine geringe Elektrizitätsmenge während einiger Augenblicke hindurchschickt, unter Verwendung der Elektrode 12 als Chlor entwickelnde Anode, kann man diesen Diffusionsverlust ausgleichen.
In Fig. 5 ist ein Apparat mit Differentialwirkung dargestellt, der gestattet, beispielsweise die Helligkeit einer beliebigen Lichtquelle mit derjenigen einer Lichtquelle von bekannter Stärke zu vergleichen. Die Vorrichtung nach Fig. 5 besteht im wesentlichen aus zwei senkrechten Säulen 21 und 22, die untereinander durch ein Verbindungsrohr 20 (z. B. ein Kapillarrohr) vereinigt sind. In jeder Säule sind zwei Elektroden angebracht bzw. 2.'3/24 und 25/26, die durch eine Batterie 4 über regelbare Wider- stände 5a bzw. 5b gespeist werden. Die Elektrolyse findet in jeder der beiden Säulen statt. Die eine dieser Säulen wird nun von einer festen Lichtquelle belichtet, die andere von einem Vergleichslicht.
Gemäss einer andern Ausführungsform kann die eine Säule mit einer Schutzhaube, wie 27, bedeckt werden, die dazu bestimmt ist, die Säule ganz oder teilweise gegen das Licht abzudecken, während die andere Säule die Lichtintensität anzeigt und zu diesem Zweck mit einer Gradeinteilung versehen ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, die mit einer Gradeinteilung versehene und einen elektrischen Kontakt tragende Säule durch eine Manometereinrichtung geeigneter Form zu ersetzen, wie z. B. durch eine Manometerröhre (die zweckmässig aus Platin hergestellt wird), welche entweder eine Zeigernadel oder einen sekundären, äusseren Kontakt betätigt.
Auf den Fig. 6 und 7 sind zwei Ausführungsformen dieser Art dargestellt.
Auf der Fig. 6 trägt ein Manometerrohr 14 an seinem einen Ende eine Nadel 13, während das andere Ende der Manometerröhre an das Gefäss 1 angelötet ist.
Auf Fig. 7 bildet das Ende der Manometerröhre 14 einen beweglichen Kontakt, der in Kombination mit einem ortsfesten Kontakt, der die Form eines mit Quecksilber gefüllten Napfes 15 aufweist, zur Wirkung gelangt.
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Um die oben erwähnten, auf die Diffusion durch die Flüssigkeitssäule zurückzuführenden Nachteile zu verhüten oder um den Angriff des Quecksilbers durch das Chlor sowie auch die Verwendung einer kostspieligen Druekmessereinriehtung aus Platin zu vermeiden, wird erfindungsgemäss eine besonders empfehlenswerte Ausführungsform vorgesehen, bei welcher die Kammer, in welcher die Elektrolyse und die Reaktionen stattfinden, von dem übrigen Teil des Apparates durch eine elastische, für Gase undurchlässige Scheidewand getrennt wird. Insbesondere ist die Verwendung einer metallischen Trennwand aus Platin oder platiniertem Metall vorgesehen. Es ist ferner für diese Trennwand ein beliebiges, durch Chlor nicht angreifbares Metall oder auch ein Metall, das für Chlor und Säure passiv wird (beispielsweise Silber), vorgesehen.
Im übrigen kann ein solches Metall gegebenenfalls auch für die Herstellung der Manometerrohren, wie sie auf den Fig. 6 und 7 gezeigt sind, benutzt werden.
Auf Fig. 8 ist ein Apparat dargestellt, bei welchem das die Salzsäure od. dgl. enthaltende Gefäss eine abgeflachte Form hat, wie bei 1a gezeigt ist. Die Reaktionskammer ist von dem übrigen Teil des Apparates durch eine dichte Trennwand 31 getrennt, die selbst eine der Elektroden bilden kann. Die zweite Elektrode ist bei 29 gezeigt. Der Apparat enthält ferner ein U-förmiges Rohr 30, das den bei den früheren Beispielen gezeigten U-Rohren gleicht.
Auf der Fig. 9 ist ein Apparat mit einem Gefäss 1a der gleichen Art dargestellt. Aber in diesem Beispiel wird die Reaktionskammer von dem übrigen Teil des Apparates durch eine deformierbare Röhre 32 getrennt, deren eines Ende geschlossen ist, während ihr anderes Ende offen ist und dicht an das offene Ende des Gefässes 1a angeschlossen wird. Das deformierbare Rohr 32 kann einen abgeflachten Querschnitt oder auch einen ovalen oder irgendeinen anders geformten Querschnitt haben, der dazu dient, ihm die gewünschte Deformierbarkeit zu verleihen. Auf dieser Figur sind die beiden Elektroden bzw. bei 29 und 29'angedeutet.
Auf Fig. 10 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, bei der das deformierbare Rohr 32 durch eine Manometerkapsel oder-büchse 33 ersetzt ist, die beispielsweise aus Platin hergestellt ist und mit einer rohrförmigen Verlängerung an den Rand der Öffnung des Gefässes angelötet wird ; das Innere der Kapsel kommuniziert dabei mit dem Innern des Gefässes.
Auf Fig. 11 ist eine weitere Ausführung gezeigt, bei welcher die Kapsel die Form eines Blasebalgs 34 annimmt, der an seinem einen Ende geschlossen ist und an seinem andern Ende durch ein entsprechendes Rohr mit dem Innern der Reaktionskammer kommuniziert.
Auf Fig. 12 ist ein Apparat der gleichen Art wie derjenige der Fig. 9 dargestellt (wobei die dichte
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eine rohrförmige oder abgerundete Gestalt auf, wodurch die Konzentrierung des Lichtes auf das Gefäss erleichtert wird. Das Rohr 32 kann dabei in gewissen Fällen selbst als Elektrode dienen.
Auf Fig. 13 ist ein Apparat abgebildet, bei welchem das Reaktionsgefäss vorzugsweise die Form eines lotrechten Rohres aufweist, wobei die in diesem Rohr befindliche Flüssigkeit stark mit Chlor gesättigt ist, u. zw. gegebenenfalls unter Druck. Das obere Ende der zweiten Säule des U-Rohres kann dabei zweckmässig ebenfalls mit Chlor, gegebenenfalls unter Druck, gefüllt sein. Unter diesen Be- dingungen befindet sich der Wasserstoff von seiner Bildung an in einer Atmosphäre, die die für die photo chemische Reaktion erforderliche Menge Chlor enthält. Folglich bildet sich die photochemische Mischung schon gleich zu Beginn des Vorganges und die Gasblasen treten schon, während sie in dem Rohr durch die Flüssigkeit hochsteigen, in photochemische Reaktion.
Bei einer derartigen Anordnung erhält man eine annähernd sofortige Absorption des Chlorwasserstoffgases durch die Flüssigkeit.
Auf der Fig. 14 ist ein Apparat dargestellt, der dazu eingerichtet ist, die Wirkungszeit des Photorelais herabzusetzen, wobei dieser Apparat auch den Überdruck bei Dunkelheit gestattet. Gemäss dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Schenkel 35 des U-Rohres 3 nicht einen, sondern mehrere Kontakte enthält, beispielsweise drei, die bei 36,37 und 38 dargestellt sind. Der Kontakt 37 ist ein Arbeitskontakt des Sekundärkreises, während die beiden andern Kontakte 36 und 38 unter und über dem Kontakt 37 angeordnet sind und als Begrenzer wirken, die dazu bestimmt sind, ständig die Quecksilbersäule in der Nähe des Kontaktes 37 zu halten.
Wie man auf der Fig. 14 sieht, ist der untere Kontakt 36 über einen Widerstand 39 mit der einen-Elektrode des Gefässes 1, im vorliegenden Fall mit der Elektrode 2'verbunden, während der andere Hilfskontakt 38 die beiden Elektroden 2 und 2'in dem Falle, wo die Quecksilbersäule ihn berührt, kurzschliesst.
Dieser Kreis wird durch einen Widerstand 40 vervollständigt, der zwischen den positiven Klemmen der Batterie 4 einerseits sowie der Elektrode 2'und dem Kontakt 38 anderseits eingeschaltet ist. Dieser Widerstand 40 ist derart berechnet, dass der Elektrolysierstrom stärker ist als der Strom, welcher bei der vorgesehenen Helligkeit den Arbeitskontakt 37 schliessen soll. Sobald das Quecksilber den unteren Kontakt 36 erreicht, fliesst der Elektrolysierstrom durch den Widerstand 39 und wird dadurch auf den Wert herabgesetzt, bei welchem der Kontakt 37 bei dem gewünschten Dunkelheitsgrad geschlossen werden wird. Wenn nun die Dunkelheit zu stark wird, so wird der obere Kontakt 38 seinerseits geschlossen und hält durch Kurzschluss der Elektroden 2 und 2'den Durchgang des Elektrolysierstromes durch die Flüssigkeit an.
Dieses letztere Ergebnis kann auch dadurch erhalten werden, dass die eine Elektrode, oder selbst beide, im oberen Teil der Reaktionskammer angeordnet wird und
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nur bis zu einem bestimmten Niveau hinabreicht. Bei Dunkelheit sinkt das Flüssigkeitsniveau unter das
Elektrodenniveau und der Strom wird so unterbrochen oder auf einen sehr geringen Wert herabgesetzt.
Auf der Fig. 15 ist ein Apparat dargestellt, bei dem eine langsame Änderung des Volumens durch eine plötzliche Volumsteigerung, die sogar die Form einer Explosion annehmen kann, ersetzt wird.
Um eine solche Explosionserscheinung zu verwirklichen, verwendet man vorzugsweise Mischungen von gleichen Volumina Wasserstoff und Chlor. Um die Ausführung zu erleichtern, kann man gegebenen- . falls Kammern herstellen, bei denen der für die Gase vorbehaltene Raum gross im Vergleich zu dem für die Flüssigkeit bestimmten Raum ist, wobei diese letztere entsprechend mit Chlor gesättigt wird.
Man kann auch zu den gleichen Ergebnissen gelangen, indem man das Gasvolumen erhitzt. Man kann überdies diese beiden Verfahrensweisen kombinieren.
Falls man die Heizung zu Hilfe nimmt, so ist vorgesehen, das mit Flüssigkeit gefüllte Gefäss, in welchem die Elektrolyse erfolgt, so weit wie möglich von dem mit der dem Licht ausgesetzten Gasmischung gefüllten Gefäss zu entfernen und von diesem zu trennen ; die Heizung wirkt sich dabei zweckmässig lediglich auf den die Gase enthaltenden Be- hälter aus.
Auf der Fig. 15 sieht man bei 41 das Gefäss, welches die Gase enthält und das mit einem Heizwiderstand 42 versehen ist ; bei 43 ist ein mit Flüssigkeit gefülltes Gefäss gezeigt. Der Heizwiderstand kann auch im Innern der Reaktionskammer angebracht werden.
Der Teil 43 ist von dem Teil 41 entfernt, wobei letzterer dem Einfluss des Lichtes ausgesetzt ist.
Der erhitzte Teil des Apparates soll in normalem Zustand keinem starken Licht ausgesetzt werden, um so eine Aufspeicherung der explosiblen Gase zu gestatten, da diese Gase nur in Reaktion treten, wenn ein starkes Licht auf die Kammer, in der sie untergebracht sind, fällt. In diesem Augenblick erfolgt die Explosion, dadurch wird die Quecksilbersäule vorgeschleudert und so ein rascher Kontakt geschlossen.
Derartige Einrichtungen können in besonders bemerkenswerter Weise bei Wiederholungen von Signalen auf Lokomotiven oder andern ähnlichen Anwendungen benutzt werden. Die Photorelais dieser Art liefern einen raschen Kontakt, sobald das konzentrierte Licht eines Signals, das auf der Lokomotive wiederholt werden soll, auf das Relais beim Vorbeifahren der Lokomotive vor diesem Signal fällt.
Auf der Fig. 16 ist ein Apparat von besonders gedrängter Form dargestellt, bei welchem die Belichtung von unten erfolgt. Das Gefäss, welches die Reaktionskammer bildet, hat bei diesem Beispiel eine flache Form ; die eigentliche Reaktionskammer wird dabei von dem übrigen Teil des Apparates durch eine dichte Membran 44 getrennt, welche unmittelbar auf eine Quecksilbersäule 6 wirkt, die zur Schliessung eines Kontaktes 45 bestimmt ist.
Auf Fig. 17 ist ein Apparat dargestellt, der von einer Reaktionskammer gebildet wird, die die Form eines senkrechten Rohres aufweist, das mit einer graduierten Skala versehen ist und an seinem unteren Teil eine Membran oder eine elastische Trennwand trägt, die mit der Atmosphäre in Berührung steht. Die Reaktionskammer wird in diesem Falle von der Säule, die die Flüssigkeit enthält, gebildet, wobei die Flüssigkeitssäule durch Verschiebung vor der graduierten Skala die gewünschten Angaben liefert.
Auf Fig. 18 schliesslich ist ein erheblich vereinfachter Apparat dargestellt, der von einem einfachen lotrechten Rohr 46 gebildet wird, das mit einer Gradeinteilung 47 versehen und mit einer stark an Chlor gesättigten Flüssigkeit gefüllt ist. Am unteren Ende dieses Rohres sind, zweckmässig sehr nahe beieinanderliegende Elektroden 52 und 52'angebracht. Die Gase, welche sich unter der Einwirkung des durch die Flüssigkeit hindurchgehenden Elektrolysierstromes bilden, steigen in Form von Blasen an dem Rohr entlang hoch und sind während dieser Bewegung dem katalysierenden Einfluss des Lichtes, der sich mit der Lichtstärke ändert, ausgesetzt.
Anderseits wird das Chlorwasserstoffgas von der umliegenden Salzsäure rasch und gleichmässig absorbiert. Je nachdem, wie stark das Licht ist, gelangen also die Gasblasen, ohne aufgelöst zu'sein, in eine mehr oder weniger grosse Höhe, wie auf der Skala 47 abgelesen werden kann, was wiederum die Messung der Lichtintensität gestattet.
In den vorstehenden Ausführungen ist allgemein vorausgesetzt worden, dass die Elektrolyse mit einem Gleichstrom ausgeführt wird. Wohl bemerkt kann man dazu aber auch Wechselstrom verwenden, indem man grössere Stromdichten und gegebenenfalls kleinere Elektrodenflächen nimmt. Die Verwendung eines Wechselstrom weist im übrigen einen Vorteil auf, nämlich denjenigen, die beiden Gase bereits gemischt oder fast vollkommen gemischt zu liefern.
Die Verwendung eines Wechselstrom ist besonders bemerkenswert bei einer Vorrichtung der Art, wie sie auf Fig. 18 gezeigt ist.
Gemäss dieser Ausführungsform kann die Reaktionskammer die Form eines lotrechten Rohres annehmen, wobei die Elektroden sich von einem Ende der Kammer bis zum andern Ende derselben erstrecken, was die Absorption der Gase erleichtert. Es ist auch vorgesehen, diese Absorption, besonders in Kammern von grossen Abmessungen, dadurch zu beschleunigen, dass man die feuchte Oberfläche, beispielsweise durch Einführung von feuchter Glaswolle, vergrössert.
Die Elektroden können aus allen beliebigen geeigneten Materialien hergestellt werden, beispielsweise aus Kohle oder aus Graphit.
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Jedoch benutzt man vorzugsweise Elektroden aus Platin oder auch aus Platiniridium. Man hat nun aber bemerkt, dass konzentrierte Salzsäure mit einer Dichte von etwa 1. 15 die Platin- elektroden zu rasch angreift. Um den Nachteil zu vermeiden, ist die Benutzung schwächerer Konzen- trationen vorgesehen, wobei aber die Salzsäuren Lösungen an Chloridsalz gesättigt werden ; dadurch gelingt es, die gleichzeitige Entwicklung von Sauerstoff, welche die Reaktion hemmt oder verlangsamt, zu vermindern, wenn nicht gar zu verhindern.
Man kann beispielsweise konzentrierte Lösungen eines Alkali-oder Erdalkaliehlorids verwenden, die mehr oder weniger stark mit Salzsäure angesäuert sind.
Um eine konstante und homogene Gasatmosphäre zu erhalten, ist auch vorgesehen, in die
Reaktionskammern eine verhältnismässig geringe Flüssigkeitsmenge einzuführen, wobei der grösste
Teil der Kammer mit Chlor gefüllt ist, das unter einem mehr oder weniger hohen Druck, beispielsweise einem höheren als Atmosphärendruck, steht.
Falls das Licht nicht konzentriert ist oder auch in dem Falle, wo keine grosse mechanische Arbeit geleistet zu werden braucht, sondern nur ein rasches lineares Verschieben einer Säule bewirkt werden soll, ist die Benutzung von nicht zu kleinen Reaktionskammern, selbst von beträchtlichem Volumen, vorgesehen, wobei diese Kammern zweckmässig wenig Flüssigkeit enthalten und eine flache Form haben oder auch mit Glaswolle gefüllt sind.
Im Falle von Apparaten mit Manometerröhren dagegen, wo hohe Drucke erhalten werden müssen, wird man mit kleinen Volumina der Reaktionskammern und unter hohen Gasdrucken arbeiten können, wobei die Drucke gegebenenfalls sogar den Verflüssigungsdruck des Chlors überschreiten können ; in diesem Falle wird man zweckmässig ein auf die Reaktionskammer konzentriertes Licht benutzen. Dabei ist zu bemerken, dass im allgemeinen kleine Volumina rasch verlaufende Sekundäreffekte und darum eine sehr genaue Reproduzierbarkeit ergeben.
Der thermische Koeffizient der photochemischen Reaktion : H + Cl2 = 2, HCl, ist theoretisch gleich Null ; trotzdem hat man beobachtet, dass die Vorrichtung in den meisten Fällen einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzt. Um diesen auszugleichen, ist vorgesehen, dass in Reihe mit dem Elektrolysierstrom ein Widerstand eingeschaltet wird, der die Stromstärke erhöht, wenn die Temperatur steigt und umgekehrt.
Schliesslich ist noch vorgesehen, diese Kompensation durch Verwendung einer Bimetallfeder auszuführen, welche abhängig von der Temperatur mittels eines beweglichen Schirmes den Zutritt des Lichtes zur Reaktionskammer verschliesst.
In den vorstehenden Ausführungen wurde fast ausschliesslich von Apparaten gesprochen, bei denen man Reaktionen von Chlor und Wasserstoff verwendet. Man kann aber natürlich auch andere chemische Reaktionen benutzen. So kann hiefür beispielsweise die Elektrolyse von Bromwasserstoffsäure angegeben werden, wobei diese sich, wenn auch viel langsamer, aus Brom und Wasserstoff unter der Einwirkung des Lichtes zurückbildet.
Man kann auch die Elektrolyse des Wassers und die Wiedervereinigung von Wasserstoff und Sauerstoff unter dem Einfluss ultravioletter Strahlen verwerten. Man kann ebenfalls die Elektrolyse von Chlorwasser und die Rückvereinigung von Wasserstoff und Sauerstoff unter der Einwirkung des Lichtes in Gegenwart von Chlor verwerten.
Es ist ausserdem zu bemerken, dass bei Verwendung von Salzsäure entweder nur ein Entwicklung von Chlor und Wasserstoff oder auch gleichzeitig die Entwicklung geringer Mengen Sauerstoff bei der Elektrolyse auftreten kann, u. zw. letzteres im Falle der Verwendung von Säure schwacher Konzentration, um die Elektroden zu schonen. Der gebildete Sauerstoff verbindet sich dabei in Gegenwart von Chlor unter der Einwirkung des Lichtes mit dem Wasserstoff und bildet so das Wasser der Säure zurück.
Um ferner, beispielsweise in Abhängigkeit von der Temperatur, den Chlorgehalt zu stabilisieren und günstig zu beeinflussen, ist ferner noch vorgesehen, in die Reaktionskammer oder in die Flüssigkeit eine gewisse Menge von mit Chlor gesättigter Kohle einzuführen ; dies dient beispielsweise dazu, bei niedriger Temperatur den schädlichen Chlorüberschuss herabzusetzen und so den Temperaturkoeffizienten zu kompensieren.
Die Anwendung der erfindungsgemässen Apparate kann sehr mannigfaltig sein. So sei insbesondere darauf hingewiesen, dass diese Apparate viel empfindlicher für grünblaue und ultraviolette Strahlen, dagegen praktisch unempfindlich für rote Strahlen sind. Daher können diese Apparate mit grossen Vorteilen zum automatischen Anzünden von Positionslampen von Automobilen bei Einbruch der Nacht angewandt werden, denn die gegebenenfalls in der Dunkelheit auf den Apparat fallenden Strahlen künstlicher Lichtquellen haben einen verhältnismässig geringen Einfluss auf den Apparat, da sie im allgemeinen besonders reich an roten Strahlen sind.
Ebenso kann man die erfindungsgemässen Apparate zur Herstellung von Beliehtungszeitmessern für die Photographie benutzen, wobei diese den Vorteil besitzen, dass sie besonders empfindlich für die gleichen Strahlen (blau, violett und ultraviolett) sind, wie auch die photographisehen Platten selbst, so dass auf diese Weise keine besondere Korrektion mehr erforderlich ist.
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Eine weitere bemerkenswerte Anwendung können die Apparate zur Kontrolle des Rauches in Industrieschornsteinen und zur Anzeige von Bränden durch den Rauch finden, indem der Rauch die
Strahlen mit kurzen Wellenlängen, auf welche die erfindungsgemässen Vorrichtungen ansprechen, stärker absorbiert.
Ausser dieser Anwendung mit verhältnismässig wenig rascher Wirkung können auch die Apparate gemäss der Erfindung für alle rasch verlaufenden Erscheinungen benutzt werden. Dieser Fall ist besonders interessant für Apparate, die dem Diebstahlssehutz dienen. Dabei wird die Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtungen mit Quellen für violettes oder ultraviolettes Licht, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Filtern, vorgesehen, wobei man ein unsichtbares oder fast unsiehtbares Licht erhält. Natürlich kann eine solche Anordnung auch für andere Zwecke als den Diebstahls- schutz Anwendung finden.
Schliesslich kann die Erfindung auch noch eine besonders bemerkenswerte Anwendung zur Zählung oder Addition der zur Verteilung gebrachten Lichtmenge oder auch zur automatischen Verteilung einer bestimmten Lichtmenge finden, wobei der Apparat selbsttätig die Lichtquelle ausschaltet, sobald eine bestimmte, vorher festgelegte Lichtmenge von dieser Lichtquelle ausgestrahlt worden ist. Eine solche Vorrichtung, wie sie besonders zur photographischen Reproduktion sowie zum Kopieren von Zeichnungen usw. benutzt werden kann, ist auf Fig. 19 dargestellt. Dieser Apparat, der in seinen
Grundzügen der auf Fig. 1 gezeigten Vorrichtung gleicht, ist mit der Lichtquelle 57, deren Lichterteilung automatisch geregelt werden soll, verbunden.
Zunächst lässt man den Elektrolysierstrom auf die in der Reaktionskammer 1 des U-Rohres 3 befindliche Flüssigkeit einwirken ; durch die entwickelten Gase wird die unter der Flüssigkeit befindliche Quecksilbersäule in dem andern Schenkel des U-Rohres, der mit einer Gradeinteilung 58 versehen ist, hochgedrückt, bis sie den gewünschten Skalenstrieh dieser Einteilung erreicht hat. Dabei bedeckt das Quecksilber eine bestimmte Länge einer Tauchelektrode 53,54, die mit dem einen Pol der Speisebatterie 56 der Lampe 57 verbunden ist.
Nachdem das Quecksilber die gewünschte Höhe erreicht hat, wird der Reaktionsraum 1 dem Licht der Lampe 57 ausgesetzt ; dies hat in der üblichen Weise eine Volumverminderung und demnach ein Absinken der Quecksilbersäule in dem mit der Skala 58 versehenen Schenkel des U-Rohres zur Folge.
In dem Augenblick, wo das Quecksilber unter das untere Ende 54 der Tauchelektrode sinkt, ist der Lampenstromkreis (54-56-57-55) unterbrochen und die Lampe erlischt. Natürlich kann diese nur beispielshalber angegebene Ausführungsform in vielfacher Weise abgewandelt werden. Zweckmässig wird, um den Druck nicht zu sehr zu steigern bzw. das Quecksilber nicht zu hoch steigen zu lassen, dem entsprechenden Schenkel des U-Rohres ein ausreichendes Volumen gegeben. Statt durch die Gasmenge kann die Lichtmenge natürlich auch durch die hindurchgesehickte Menge Elektrolysierstroms, die dem Gasvolumen proportional ist, gemessen werden. Gegebenenfalls kann diese Vorrichtung auch zur Bestimmung und Verteilung unsichtbarer (ultravioletter) Strahlen benutzt werden.
Um äussere Temperatureinflüsse weitgehend auszuschalten, ist es zweckmässig, bei Apparaten mit U-förmig gebogenen Rohren das Volumen des im oberen Teil des zweiten Schenkels befindlichen Gasraumes in der Mittellage dem mittleren Volumen des Reaktionsraumes weitgehend anzugleichen.
Schliesslich sei noch darauf hingewiesen, dass die zur Trennung des Reaktionsraumes von dem übrigen Teil des Apparates benutzte elastische Membran (vgl. insbesondere die Fig. 8-11) auch aus
Glas hergestellt werden könnte.
Natürlich müssen bei Verwendung einer dünnen Membran aus Glas Vorsichtsmassnahmen getroffen werden, die ein Brechen der Membran beim Auftreten plötzlich oder erheblicher Druck- änderungen verhindern. Dies kann einfach durch Anordnung von Anschlagflächen zu beiden Seiten der Membran erreicht werden, die die Deformationen der Membran begrenzen.
Es ist auch vorgesehen, die Elektroden (insbesondere die Anode), metallische Scheidewände u. dgl. durch eine Schicht von hornartigem amorphem Chlorsilber zu schützen und sogar dasselbe als Elektrode zu benutzen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Umwandeln von Helligkeitsänderungen in mechanische Wirkungen mittels Photozelle unter Ausnutzung einer photoehemischen mit Volumänderungen verbundenen Reaktion von durch Elektrolyse einer Flüssigkeit erzeugten Gasen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem geschlossenen System durch den Elektrolyten ein nach Belieben regelbarer, aber wenigstens während einzelner Wirkungsperioden konstanter Strom geleitet wird und gleichzeitig die gebildeten Gasvolumina der Belichtung ausgesetzt werden, wobei die bei Änderung der Helligkeit zwischen der elektrolytischen Entwicklung der Reaktionsgase und der photochemischen Gasreaktion auftretenden Gleichgewichts- änderungen und-einstellungen, die als Druck-und (oder) Volumänderungen in Erscheinung treten,
sich vollkommen reversibel und in unbegrenztem geschlossenem Kreislauf ohne irgendwelches äusseres Zutun beliebig oft wiederholen können.