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Verfahren zur Herstellung von Gleichrichtelementen für Wechselstromgleichrichter.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Gleichrichtung von Wechselströmen der Type, welche aus einem Gleichrichtelement besteht, das von einem Metallkörper gebildet ist, auf dessen Oberfläche eine Metallverbindung gebildet ist. n. zw. betrifft die Erfindung Verbesserungen im Herstellungsverfahren derartiger gleichrichtender Elemente.
Gemäss dem wesentlichen Kennzeichen der Erfindung wird die Metallverbindung entweder nur oder in einer grösseren Stärke auf einem Teil des Metallkörpers gebildet. Weiters betrifft die Erfindung Massnahmen, am jede unerwünschte Verbindung oder jeden Teil einer solchen zu entfernen und so die Herstellung des Gleichrichtelementes zu vervollkommnen.
In der Zeichnung, welche Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes darstellt, ist Fig. 1 der Aufriss eines Metallkörpers, der im Begriffe ist, gemäss der Erfindung zu einem Gleichrichtelement umgewandelt werden. Fig. 2 zeigt in Ansicht eine Anzahl von Metallkörpern auf einem Träger während einer Phase des Verfahrens. Fig. 3 zeigt im Vertikalschnitt ein Element in einem bestimmten Stadium des Prozesses. Fig. 4 zeigt das fertige Gleichrichtelement. Die Fig. 5 und 6 zeigen im Aufriss und im Vertikalschnitt eine abgeänderte Ausführungsform der Metallkörper während der Herstellung. Die Fig. 7 und 8 zeigen (entsprechend
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weiteren Ausführungsform.
In den Zeichnungen ist ein blankes Metallstück A (z. B. Kupfer) von kreisförmiger Gestalt mit einer zentralen Bohrung 0 dargestellt, doch ist diese spezielle Form belanglos für das Wesen der Erfindung. Eine Anzahl derartiger Metallscheiben A werden gemäss Fig. 2 auf einem gemeinsamen Träger B paarweise so angeordnet, dass die benachbarten Stirnflächen AI jedes Scheibenpaares einander berühren. Hierauf werden diese Metallscheiben einer Behandlung, z. B. durch Hitze unterzogen so dass sich oberflächlich eine Kupferverbindung wie Kupferoxyd bildet.
Der Oxydationsprozess wird so lange fortgesetzt, bis an der Aussenfläche jeder Kupferscheibe eine genügende Oxydschicht gebildet ist und die Scheibe das Aussehen gemäss Fig. 3 bietet, wo ersichtlich ist, dass der ursprüngliche metallische Körper A nunmehr mit einem Überzug D von Kuprooxyd Cu20 (rotem Oxyd von Kupfer) bedeckt ist, während die Aussenseite dieses Kuprooxydüberzuges mit einer dünnen Schichte C von Cuprioxyd CuO (schwarzem Kupferoxyd) überzogen ist. Man sieht auch, dass die Oxydschichte an der freien Stirnfläche A2 der Scheibe dicker ist als an der Gegenfläche Al. die mit der Stirnfläche der benachbarten Metallscheibe während des Oxydationsprozesses in Berührung stand.
Sobald der Oxydationsprozess vollendet ist, behandelt man das Element so, dass die Kuprioxydschichte von der ganzen Oberfläche, der Kuprooxydüberzug jedoch nur von der einen Fläche Al der Metallscheibe entfernt ist. Die Praxis hat gezeigt, dass die Gleichrichtwirkung beträchtlich verschlechtert wird, wenn das Oxyd auf mechanischem Wege entfernt wird und es bildet
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daher ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass der Oxydüberzug vorzugsweise auf chemischen Wege entfernt wird. Um dieses Ergebnis zu erreichen, wird das oxydierte Metallstück mit einem Material behandelt, das den Oxydüberzug auflöst, u. zw. wurde gefunden, dass die Cyanide der Alkalimetalle, z.
B. die Cyanide von Kalium KCN oder Natrium NaCN für diesen Zweck besonders geeignet sind, indem sie die Eigenschaft haben, das Kuprioxyd CuO viel rascher zu lösen als das Kuprooxyd Cu2O.
In diesem Stadium der Herstellung des Gleichrichtelementes wird das oxydierte Metall mit dem Cyanid in der üblichen wässerigen Lösung so lange behandelt, bis alle Oxyde, sowohl die Cuprioxyde CuO als auch die Cuprooxyde Cru20, von der Fläche Ai des Metallkörpers, das Kuprioxyd CuO hingegen von der ganzen Oberfläche des Metallkörpers entfernt sind.
Nachdem das gehörige Quantum von Oxyd durch das Cyanid KCN oder NaCN gelöst wurde, wäscht man das Metallstück in Wasser, worauf es sich gemäss Fig. 4 darstellt, wo D den Überzug von Kuprooxyd CuzO bezeichnet, der an der Innen-und Aussenfläche und an der einen Stirnfläche A2 des Metalls verbleibt, während an der Gegenfläche Ai des Kupferkörpers kein Oxyd mehr anhaftet.
Ein Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, dass der Oxydationsprozess an derart angeordneten Metallkörpern vorgenommen wird, dass die auf ihnen gebildete Oxydschichte keine gleichmässige Stärke hat und dass die Entfernung des Oxydes von einem Teil des Metallkörpers ohne besondere maschinelle Behelfe möglich ist. Es können daher Gleichrichtelemente mit grösserer Gleichmässigkeit und Ökonomie als bisher hergestellt werden.
Gemäss den Fig. 5 und 6 sind die Kupferscheiben A paarweise auf einem horizontalen Träger angeordnet, der die Bohrungen 0 derselben durchsetzt und an seiner Oberseite mit einer Anzahl Einschnitte Bi versehen ist, deren jede nach abwärts konvergierende Seitenwände 1, 2 aufweist, die voneinander hinreichend distanziert sind, um die zwischenliegenden Paare der Eupferkörper A aufzunehmen. In jedem Einschnitt sitzt ein Paar von Kupferkörpern A. Der von den Körpern eines Paares eingeschlossene Zwischenraum ist mit einer desoxydierenden Masse ausgefüllt, wozu sich, wie gefunden wurde, Kohle besonders eignet.
Durch die Konvergenz der Seitenwände jedes Einschnittes werden die Körper A durch ihr Eigengewicht gegeneinander gedrängt.
In der eben beschriebenen Art kann eine beliebige Anzahl von Metallkörpern auf dem Träger B angeordnet und einem Oxydationsprozess unterworfen werden, z. B. einer Hitzbehandlung in Gegenwart von Sauerstoff. Während dieses Vorganges wird der Metallkörper oxydiert, doch bildet sich auf den einander benachbarten Stirnflächen jedes Paares infolge der Anwesenheit des Desoxydationsmittels E kein Oxyd.
Nach Bildung einer hinlänglich dicken Oxydschichte werden die Metallkörper getrennt und vom Träger B abgenommen und jeder derselben sieht dann so aus, wie in Fig. 7 dargestellt, wo D die Schichte des Kuprooxyd- überzuges Cu20 darstellt, An der Aussenseite des Kuprooxydüberzuges CU20 ist eine dünne Lage C von Kuprioxyd CuO gebildet, doch muss bemerkt werden, dass an der Fläche des Metallkörpers, die während des Oxydationsvorganges mit einem desoxydierenden Agens bedeckt ist, kein Oxyd entsteht. Nun wird das oxydierte Element wie oben beschrieben oder sonst in geeigneter Weise behandelt, um die Kuprioxydschichte CuO zu entfernen, worauf das fertige Element sich gemäss Fig. 8 präsentiert.
Gemäss einer abgeänderten Ausführungsform des Verfahrens wird der teilweise Über- zug des Metallkörpers mit Oxyd dadurch erreicht, dass man den Sauerstoff von einem Teil der Oberfläche des Metalls während des Oxydationsprozesses abhält. Eine Möglichkeit dies zu erreichen, besteht darin, dass über die Peripherie jedes Metallkörperpaares gemäss den Fig. 9 und 10 ein Einfassungsring G gelegt wird, der aus dünnem Kupfer oder einer nicht oxydierenden Legierung bestehen kann und dicht am Metallkörper anliegt, so dass der Sauerstoff von den einander gegenüberstehenden Flächen jedes Paares abgehalten wird. Zu diesen
Flächen dringt zwar ein ganz geringes Quantum Sauerstoff durch die Öffnungen 0 in den Spalt zwischen den beiden Körpern eines Paares ein.
Wenn jedoch die Metallkörper auf dem Träger B sitzen, so hat die Keilwirkung der Einschnitte Bi das Bestreben, die Kanten der Metallkörper im Bereich der übereinstimmenden Bohrungen 0 gegeneinander in Kontakt zu drängen, so dass diese Wirkung zusammen mit dem Einfassungsring G die Bildung von Oxyd an den einander gegenüberliegenden Flächen jedes Körperpaares verhindert. Nachdem die Elemente, umschlossen von dem Ring G, oxydiert worden sind, wird der Ring abgenommen, die Kupferkörper werden voneinander getrennt und ein Teil des Oxyds wird entfernt, so dass die Elemente der oben beschriebenen Form fertiggestellt sind.
Es ist klar, dass die Erfindung weder auf die speziellen Verfahrensmassnahmen noch auf die beschriebenen Anordnungen eingeschränkt ist und in mannigfacher Weise abgeändert werden kann, ohne dass der das Wesen der Erfindung umschliessende Rahmen verlassen wird.