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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.
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Process for the production of rectifying elements for AC rectifiers.
The invention relates to a device for rectifying alternating currents of the type which consists of a rectifying element formed by a metal body on the surface of which a metal connection is formed. The invention relates to improvements in the manufacturing process for such rectifying elements.
According to the essential characteristic of the invention, the metal connection is formed either only or in a greater thickness on part of the metal body. Furthermore, the invention relates to measures to remove any undesired connection or any part of such and thus to perfect the manufacture of the rectifying element.
In the drawing, which shows exemplary embodiments of the subject matter of the invention, FIG. 1 is the elevation of a metal body which is about to be converted into a rectifying element according to the invention. Fig. 2 shows in elevation a number of metal bodies on a carrier during one phase of the process. Fig. 3 shows in vertical section an element at a certain stage of the process. Fig. 4 shows the finished rectifying element. 5 and 6 show in elevation and in vertical section a modified embodiment of the metal body during manufacture. 7 and 8 show (corresponding to
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further embodiment.
In the drawings, a bare metal piece A (e.g. copper) of circular shape with a central bore O is shown, but this particular shape is irrelevant to the essence of the invention. According to FIG. 2, a number of such metal disks A are arranged in pairs on a common carrier B in such a way that the adjacent end faces AI of each disk pair touch one another. Then these metal disks are subjected to a treatment, e.g. B. subjected to heat so that a copper compound such as copper oxide is formed on the surface.
The oxidation process is continued until a sufficient oxide layer is formed on the outer surface of each copper disk and the disk has the appearance according to FIG. 3, where it can be seen that the original metallic body A is now covered with a coating D of cuprous oxide Cu20 (red oxide of copper), while the outside of this cuprous oxide coating is covered with a thin layer of C cupric oxide CuO (black copper oxide). It can also be seen that the oxide layer on the free end face A2 of the pane is thicker than on the opposite face Al. which was in contact with the face of the adjacent metal disc during the oxidation process.
As soon as the oxidation process is complete, the element is treated in such a way that the cuprioxide layer is removed from the entire surface, but the cuprooxide coating is only removed from one surface Al of the metal disc. Practice has shown that the rectifying effect is considerably impaired if the oxide is removed mechanically and forms it
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hence a feature of the present invention that the oxide coating is preferably removed by chemical means. To achieve this result, the oxidized metal piece is treated with a material that dissolves the oxide coating, u. zw. It was found that the cyanides of the alkali metals, e.g.
B. the cyanides of potassium KCN or sodium NaCN are particularly suitable for this purpose, since they have the property of dissolving the cupric oxide CuO much more quickly than the cuprooxide Cu2O.
At this stage of the manufacture of the rectifying element, the oxidized metal is treated with the cyanide in the usual aqueous solution until all oxides, both the cupric oxides CuO and the cuprooxides Cru20, are removed from the surface Ai of the metal body, while the cupric oxide CuO from the removed from the entire surface of the metal body.
After the appropriate amount of oxide has been dissolved by the cyanide KCN or NaCN, the metal piece is washed in water, whereupon it is shown in FIG. 4, where D denotes the coating of cuprooxide CuzO, on the inner and outer surface and on the an end face A2 of the metal remains, while no more oxide adheres to the opposite face Ai of the copper body.
One advantage of the new method is that the oxidation process is carried out on metal bodies arranged in such a way that the oxide layer formed on them does not have a uniform thickness and that the removal of the oxide from part of the metal body is possible without special mechanical aids. Rectifying elements can therefore be produced with greater uniformity and economy than before.
According to FIGS. 5 and 6, the copper washers A are arranged in pairs on a horizontal carrier which penetrates the bores 0 of the same and is provided on its upper side with a number of incisions Bi, each of which has downwardly converging side walls 1, 2 that are sufficient from one another are spaced to accommodate the intermediate pairs of Eupfer bodies A. In each incision there is a pair of copper bodies A. The space enclosed by the bodies of a pair is filled with a deoxidizing mass, for which, as has been found, coal is particularly suitable.
Due to the convergence of the side walls of each incision, the bodies A are pressed against one another by their own weight.
In the manner just described, any number of metal bodies can be arranged on the carrier B and subjected to an oxidation process, e.g. B. heat treatment in the presence of oxygen. During this process the metal body is oxidized, but due to the presence of the deoxidizer E, no oxide is formed on the adjacent end faces of each pair.
After a sufficiently thick oxide layer has been formed, the metal bodies are separated and removed from the carrier B and each of them then looks as shown in FIG. 7, where D represents the layer of the cuprooxide coating Cu20, on the outside of the cuprooxide coating CU20 there is a thin one Layer C is formed by cuprioxide CuO, but it must be noted that no oxide is formed on the surface of the metal body which is covered with a deoxidizing agent during the oxidation process. The oxidized element is now treated as described above or otherwise treated in a suitable manner in order to remove the cupric oxide layer CuO, whereupon the finished element is presented according to FIG.
According to a modified embodiment of the method, the partial coating of the metal body with oxide is achieved by keeping the oxygen from part of the surface of the metal during the oxidation process. One way of achieving this is to place a surrounding ring G over the periphery of each pair of metal bodies according to FIGS. 9 and 10, which can be made of thin copper or a non-oxidizing alloy and lies close to the metal body so that the oxygen is removed from the opposing surfaces of each pair is held. To this
Surfaces a very small amount of oxygen penetrates through the openings 0 into the gap between the two bodies of a pair.
If, however, the metal bodies sit on the carrier B, the wedge effect of the incisions Bi tends to force the edges of the metal bodies in the area of the matching bores 0 into contact with one another, so that this effect together with the edging ring G leads to the formation of oxide the opposing surfaces of each pair of bodies prevented. After the elements, enclosed by the ring G, have been oxidized, the ring is removed, the copper bodies are separated from one another and part of the oxide is removed so that the elements of the shape described above are completed.
It is clear that the invention is not restricted to the special procedural measures or to the arrangements described and can be modified in many ways without departing from the scope surrounding the essence of the invention.