Geheizte Preßvorrichtung zur Herstellung von Selengleichrichtern und
Selenphotoelementen Die Erfindung bezieht sich auf eine Preßvorrichtung zur Herstellung
von Selengleichrichtern und Selenphotoelementen, insbesondere auf Maßnahmen zur
Erzielung einer gleichmäßig dicken Selenschicht und zur Verminderung von Verlusten
an Selen.Heated pressing device for the production of selenium rectifiers and
Selenium photocells The invention relates to a press apparatus for manufacture
of selenium rectifiers and selenium photo elements, in particular on measures for
Achieving a uniformly thick selenium layer and reducing losses
of selenium.
Es ist bereits bekannt, daß man zur Herstellung von Selengleichrichtern
das Selen auf eine metallische Grundplatte nach verschiedenen Verfahren aufbringen
kann. Als Grundplatten können die verschiedensten Metalle verwendet werden, wie
z. B. Eisen. Aluminium usw. Es ist auch bekannt, daß man zur besseren Haftung der
Selenschicht und zur Erzeugung eines sperrfreien Kontaktes mit der Grundplatte diese
einer Vorbehandlung unterwirft bzw. verschiedene Zwischenschichten zwischen Grundplatte
und Selen anbringt. Zur besseren Haftung des Selens wird die Grundplatte z. B. nach
einem der üblichen Verfahren aufgerauht, und zur Erzeugung eines sperrfreien Kontaktes
wird die Grundplatte mit verschiedenen Stoffen, wie z. B. Nickel, Wismut, Kohle
usw., auch in mehreren Schichten übereinander, überzogen. Das Selen wird hauptsächlich
nach zwei Verfahren auf die Grundplatte aufgebracht, nämlich durch Aufpressen oder
durch Aufdampfen im Vakuum. Beide Verfahren haben bestimmte Vor-und Nachteile. Das
Preßverfahren hat den Vorteil, daß die Selenschicht mittels einfacher Vorrichtungen
ohne Anwendung von Vakuumapparaturen aufgebracht werden kann. Beim Aufbringen des
Selens nach dem Preßverfahren wird nach geeigneter Vorbehandlung der Grundplatte
und eventuell dem Aufbringen verschiedener Zwischenschichten oftmals zuvor eine
sehr dünne Selenschicht auf die Grundplatte aufgeschmolzen. die wahrscheinlich infolge
Reaktion mit dem Grundplatten- bzw. Zwischenschichtmaterial einen sperrfreien Kontakt
des Selen mit der Grundplatte garantiert. Danach wird die Hauptmenge des Selens
in Form von Pulver oder Tabletten aufgebracht und in einer Presse mit erwärmten
Stempeln zu einer dünnen Selenschicht ausgepreßt. Die Grundplatte liegt dabei auf
einer wärmeisolierenden Unterlage, und das Selen wird gleichzeitig infolge der erhöhten
Temperatur einem Umkristallisationsprozeß unterworfen. Je nach den eingehaltenen
Bedingungen von Druck, Temperatur und Preßzeit kann man Selenschichten von verschiedenen
Eigenschaften erhalten. Die Schichtdicke der aufgepreßten Selenschicht bleibt jedoch
immer ungefähr gleich. Wenn man die Temperatur des Stempels höher wählt, so wird
dadurch einerseits die Fließfähigkeit des Selens erhöht, was zu einer geringeren
Schichtdicke führen müßte, andererseits die Kristallisationsgeschwindigkeit erhöht.
Die Kristallisation des Selens bewirkt aber wieder eine Verminderung der Fließfähigkeit.
Ebenso wird bei Erhöhung des Preßdruckes die Kristallisationsgeschwindigkeit erhöht.
Man ersieht daraus, daß beim Verändern der Bedingungen sich die Eigenschaften des
Selens, welche die Fließfähigkeit beeinflussen, gegensätzlich ändern. Dies hat zur
Folge, daß man immer ungefähr die gleiche Selenschichtdicke beim Preßverfahren erhält.
Da die Dicke der Selenschicht maßgeblich für die Durchschlagsfestigkeit einer Gleichrichterplatte
ist, ist es oft erwünscht, Selenschichten von größerer Dicke herzustellen. Dies
ist aber, wie erläutert wurde, bei dem bekannten Preßverfahren nicht ohne weiteres
möglich. Ein weiterer Nachteil des bekannten Preßverfahrens ist der, daß die Selenschichtdicke
auch bei vollkommen ebenem Preßkolben nach dem Rand der Platte zu abnimmt. Dies
ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß die Kristallisation des Selens in der
Mitte der Platte beginnt. Die Folge davon ist, daß sich am Rand der Platte die Durchschläge
häufen. Ein weiterer Nachteil des bisherigen Preßverfahrens ist der, daß ein hoher
Prozentsatz von Selen über den Plattenrand hinausgepreßt wird, und nicht ohne Umarbeitung
wieder zur Herstellung von Gleichrichtern verwendet werden kann. Außerdem wirkt
sich der am Rande absinkende Preßdruck nachteilig auf die elektrischen Eigenschaften
der Schicht aus.It is already known that one can produce selenium rectifiers
apply the selenium to a metallic base plate using various methods
can. A wide variety of metals can be used as base plates, such as
z. B. iron. Aluminum, etc. It is also known that for better adhesion of the
Selenium layer and to create a lock-free contact with the base plate this
subject to a pretreatment or various intermediate layers between the base plate
and selenium attaches. For better adhesion of the selenium, the base plate is z. B. after
one of the usual methods roughened, and to produce a lock-free contact
the base plate is coated with various materials, such as B. Nickel, bismuth, coal
etc., also in several layers on top of each other, coated. The selenium becomes main
applied to the base plate by two methods, namely by pressing or
by evaporation in a vacuum. Both methods have certain advantages and disadvantages. That
The pressing method has the advantage that the selenium layer is made using simple devices
can be applied without the use of vacuum equipment. When applying the
Selenium after the pressing process is after suitable pretreatment of the base plate
and possibly the application of various intermediate layers, often one beforehand
very thin selenium layer melted onto the base plate. which probably as a result
Reaction with the base plate or interlayer material creates a barrier-free contact
of selenium with the base plate guaranteed. After that, the main amount of selenium
Applied in the form of powder or tablets and heated in a press with
Stamp pressed into a thin layer of selenium. The base plate rests on it
a heat-insulating pad, and the selenium is increased at the same time as a result of the
Temperature subjected to a recrystallization process. Depending on the adhered to
Conditions of pressure, temperature and pressing time can be used with selenium layers of different
Properties preserved. However, the layer thickness of the pressed-on selenium layer remains
always about the same. If the temperature of the stamp is chosen higher, it becomes
thereby on the one hand increases the flowability of the selenium, which leads to a lower
Layer thickness would have to lead, on the other hand, the rate of crystallization increases.
However, the crystallization of the selenium again reduces the flowability.
The rate of crystallization is also increased when the pressure is increased.
It can be seen from this that when the conditions are changed, the properties of the
Selenium, which influence the flowability, change in the opposite direction. This has to
The result is that you always get approximately the same selenium layer thickness in the pressing process.
Since the thickness of the selenium layer is decisive for the dielectric strength of a rectifier plate
it is often desirable to make selenium layers of greater thickness. this
but, as has been explained, is not straightforward in the known pressing process
possible. Another disadvantage of the known pressing process is that the selenium layer thickness
even with a completely flat plunger after the edge of the plate decreases. this
is probably due to the fact that the crystallization of selenium in the
The middle of the plate begins. The consequence of this is that the perforations are on the edge of the plate
pile up. Another disadvantage of the previous pressing process is that a high
Percentage of selenium being squeezed over the plate, and not without remodeling
can be used again to manufacture rectifiers. Also works
the pressure dropping at the edge has a detrimental effect on the electrical properties
the shift.
Die Preßvorrichtung nach der Erfindung vermeidet diese Nachteile des
bekannten Preßverfahrens. Durch die Anwendung von Maßnahmen, die bei gleichmäßiger
Erwärmung des Selens über die ganze Preßfläche ein seitliches Herauspressen des
Selens verhindern. Erfindungsgemäß wird der das seitliche Herauspressen des Selens
verhindernde Rand als
beweglicher Rahmen ausgebildet und ein über
die Preßfläche gleichmäßig beheizter und in an sich bekannter Weise im Verhältnis
zur Grundplattenfläche großflächiger Preßstempel vorgesehen, der, sich beim Pressen
auf den beweglichen Rahmen :aufsetzt und' diesen in der Preßrichtung zurückdrückt.
Der Rahmen ist vorzugsweise federnd gelagert, so daß er von dem Oberstempel nach
unten gedrückt werden kann. Er muß möglichst eng an die Grundplatte anschließen,
damit die Selenverluste gering gehalten werden. Es sind zwar bereits ähnliche Anordnungen
bei Pastillen- und Tablettenpressen bekannt, jedoch haben diese bekannten Anordnungen
ganz andere Aufgaben, und diese Pressen finden nur für Stoffe Verwendung, die weder
beim Pressen erweichen noch dabei einer Änderung der inneren Struktur, z. B. einer
Kristallisation, unterworfen sind. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht,
daß das Selen nicht mehr seitlich ausweichen kann und sich eine gleichmäßige Schichtdicke
ausbildet. Je nach der Menge des aufgebrachten Selens kann man so auf einfache Weise
die Schichtdicke beliebig groß machen. Gleichzeitig werden auch die großen Verluste
an Selen vermieden, da praktisch die ganze aufgebrachte Selenmenge sich als Schicht
auf der Grundplatte befindet.The pressing device according to the invention avoids these disadvantages of the
known pressing process. By applying measures taken at a steady rate
Heating of the selenium over the entire pressing surface a lateral pressing out of the
Prevent selenium. According to the invention, this is the lateral pressing out of the selenium
preventive edge as
movable frame formed and one over
the pressing surface is heated evenly and in a manner known per se in proportion
For the base plate surface large-area press ram is provided, which, when pressing
on the movable frame: touches down and 'pushes this back in the pressing direction.
The frame is preferably resiliently mounted so that it follows from the upper punch
can be pressed down. It must be as close as possible to the base plate,
so that the selenium losses are kept low. There are already similar arrangements
known in lozenge and tablet presses, but these have known arrangements
completely different tasks, and these presses are only used for substances that neither
while pressing still soften a change in the internal structure, z. B. one
Crystallization, are subject to. The measures according to the invention achieve
that the selenium can no longer move sideways and a uniform layer thickness
trains. Depending on the amount of selenium applied, this can be done in a simple manner
make the layer thickness as large as you want. At the same time there will also be great losses
Avoided selenium, since practically the entire amount of selenium applied is a layer
located on the base plate.
Die Preßvorrichtung nach der Erfindung soll näher an Hand der Zeichnung
beschrieben werden.The pressing device according to the invention should be closer to hand of the drawing
to be discribed.
Die Presse zum Aufpressen von Selen auf Grundplatten von Gleichrichtern
oder Photozellen besteht im wesentlichen aus dem Oberstempel 1 und dem Unterstempel
2. Beide Stempel sind gegeneinander beweglich angeordnet, man kann aber auch einen
Stempel, vorzugsweise den Unterstempel 2, fest anordnen, so daß sich der Oberstempel
1 gegen ihn bewegt. Auf dem Unterstempel ist z. B. eine wärmeisolierende Schicht
3 angebracht, die verhindern soll, daß die Wärme zu schnell von der Grundplatte
des Gleichrichters abgeleitet wird. Es kann aber auch vorteilhaft sein, statt dieser
wärmeisolierenden Schicht 3 oder zusätzlich dazu, eine Heizvorrichtung in den Unterstempel
einzubauen, wie sie im Oberstempel mit 12 angedeutet ist. Seitlich befindet sich
auf dem Unterstempel und gegen diesen federnd gelagert ein Rahmen 4, der durch die
Federn 5 nach oben gedrückt wird, bis er an dem Widerlager 6 anstößt. Es kann vorteilhaft
sein, diesen Rahmen teilweise aus einem Material schlechter Wärmeleitfähigkeit herzustellen,
wie dies in der Figur bei 4a angedeutet ist. An einer beliebigen Stelle des Rahmens
4 ist vorteilhaft noch eine Vorrichtung angebracht, mit der der Rahmen vorzugsweise
durch Fußbedienung gesenkt werden kann. Eine solche Vorrichtung ist durch die Hebel
7 und 8 angedeutet, welche mit dem Pedal 9 in Verbindung stehen. Auf dem Unterstempel
2 bzw. der auf ihm befindlichen Isolierschicht 3 liegt die in geeigneter Weise vorbehandelte
und eventuell mit Zwischenschichten versehene Grundplatte 10, auf der das Selen
in Form von Pulver, wie es bei 11 angedeutet ist, oder in Form von Tabletten aufgebracht
ist.The press for pressing selenium onto the base plates of rectifiers
or photocells consists essentially of the upper punch 1 and the lower punch
2. Both stamps are arranged to be movable relative to one another, but one can also be used
Arrange the stamp, preferably the lower stamp 2, so that the upper stamp
1 moves against him. On the lower stamp is z. B. a heat insulating layer
3 attached, which is to prevent the heat too quickly from the base plate
of the rectifier is derived. But it can also be beneficial instead of this
heat-insulating layer 3 or, in addition to this, a heating device in the lower stamp
to be installed, as indicated by 12 in the upper stamp. Located on the side
on the lower punch and resiliently mounted against this a frame 4, which is through the
Springs 5 is pressed upwards until it hits the abutment 6. It can be beneficial
be to produce this frame partially from a material with poor thermal conductivity,
as indicated in the figure at 4a. Anywhere on the frame
4, a device is advantageously attached with which the frame is preferably
can be lowered by foot control. One such device is through the levers
7 and 8 indicated, which are connected to the pedal 9. On the lower stamp
2 or the insulating layer 3 located on it is that which has been pretreated in a suitable manner
and base plate 10, possibly provided with intermediate layers, on which the selenium
in the form of powder, as indicated at 11, or applied in the form of tablets
is.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Bei gehobenem Oberstempel
1 werden durch Bedienen des- Pedals 9.in Pfeilrichtung die Hebel 8 und 7 bewegt,
welche den Rahmen 4 gegen den Druck der Federn 5 so weit nach unten bewegen, daß
die Grundplatte 10 leicht auf den Unterstempel aufgelegt werden kann. Die Grundplatte
wurde entweder schon vorher mit einer Schicht Selen durch Aufsieben oder auf ähnliche
Weise bedeckt, oder das Selen wird erst, nachdem der Rahmen 4 wieder in die oberste
Stellung gebracht wurde, auf die Grundplatte aufgebracht. Nun wird der geheizte
Stempel 1 nach unten bewegt, welcher bei seiner Abwärtsbewegung den Rahmen 4 mitnimmt
und schließlich das Selen zu einer kompakten Selenschicht auspreßt und zur Kristallisation
bringt. Da das Selen infolge des beweglichen Rahmens 4 seitlich nicht ausweichen
kann, hängt die Schichtdicke nur von der aufgebrachten Selenmenge ab. Auch wird
dadurch verhindert, daß das Selen sich am Rand herauspreßt, wodurch einesteils Selenverluste
vermieden werden und anderenteils eine gleichmäßig dicke Selenschicht erhalten wird.The mode of operation of the device is as follows: With the upper punch raised
1 the levers 8 and 7 are moved by operating the pedal 9 in the direction of the arrow,
which move the frame 4 against the pressure of the springs 5 so far down that
the base plate 10 can easily be placed on the lower punch. The base plate
was either previously with a layer of selenium by sieving or on similar
Way covered, or the selenium will only be after the frame 4 is back in the top
Position was brought, applied to the base plate. Now the heated one is
Stamp 1 moves downwards, which takes the frame 4 with it when it moves downwards
and finally presses the selenium into a compact selenium layer and crystallizes it
brings. Since the selenium does not move laterally due to the movable frame 4
can, the layer thickness depends only on the amount of selenium applied. Also will
this prevents the selenium from being squeezed out at the edge, as a result of which, on the one hand, selenium losses
can be avoided and on the other hand a uniformly thick selenium layer is obtained.
Die erfindungsgemäße Preßvorrichtung zur Herstellung von Selengleichrichterplatten
bzw. Selenphotoelementen ermöglicht somit nicht nur die Herstellung von beliebig
dicken Selenschichten durch Aufpressen, sondern trägt auch zur qualitativen Verbesserung
der Platten bei und verleiht dem Preßverfahren eine größere Wirtschaftlichkeit.The pressing device according to the invention for the production of selenium rectifier plates
or selenium photo elements thus not only enables the production of any
thick selenium layers by pressing, but also contributes to the qualitative improvement
of the plates and makes the pressing process more economical.