DE1464132A1

DE1464132A1 - Verfahren zum Herstellen von Thermoelementen bzw.-teilen

Info

Publication number: DE1464132A1
Application number: DE19641464132
Authority: DE
Inventors: Frank Emley
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1963-05-21
Filing date: 1964-04-28
Publication date: 1969-01-23
Also published as: US3400452A

Description

. WESTINGEH0U3E Erlangen, den ^{2 7t}

Electric Corporation Werner-von-Siemens-Str. SO

Pittsburgh, Pa., USA

WE-Case }4 995

Dr. Expl.

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Verfahren zum Herstellen von Thermoelementen bzw. -teilen

PUr die Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden USA-Anmeldung Serial No. 282 06I vom 21.5.19O beansprucht.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Thermoelementen bzw. -teilen unter erhöhter Temperatur und bei gleichbleibenden Drucken.

Bei der Herstellung von Thermoelementen besteht eines der schwierigsten Probleme darin, gute elektrische Kontakte an einen Körper aus thermoelektrische» Material anzubringen. Die wirksamsten thermoelek-

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trischen Materialien zir Verwendung bei der Kühlung und der Stromerzeugung bestehen fast immer aus halbleiter- oder keramikähnlichen Materialien. Dabei müssen die metallischen elektrischen Kontaktbrücken derart mit dem thermoelektrisehen Material verbunden werden, daß zwischen ihnen der geringstmögliche elektrische Spannungsabfall auftritt. Außerdem müssen die Kontaktbrücken mechanisch so befestigt sein, daß sie sich während des Betriebes nicht lösen oder abgetrennt werden, wenn starke Temperaturunterschiede in den Geräten auftreten.

Bisher traten Schwierigkelten auf beim Anlöten oder sonstigen Befestigen eines metallischen Kontaktes an halbleitendes oder keramisches thermoelektrisches Material. Einige der Schwierigkeiten bei der Bildung eines guten elektrischen Kontaktes zwischen einem thermoelektrischen Teil und einem metallischen Kontikt wurden durch gemeinsame Pressung der Teile oder durch mechanische Verformung überwunden, beispielsweise durch Aufziehen eines Kontaktstückes auf das thermoelektrische Teil, so daß dadurch eine gute Bindung zwischen ihnen hergestellt wurde.

Bei Bauelementen, die eine komplizierte Form haben, beispielsweise bei rohrförmigen thermoelektrischen Bauelementen und bei Verwendung eines mechanischen Verformungsverfahrens kann die Isolierung zwischen den zusammengesetzten Komponenten in dem Rohr zerschlagen werden,und es können sogar Risse in den thermoelektrischen Körpern auftreten. Außerdem müssen die mechanisch verformten, zusammengesetzten Körper gewöhnlich in einem nachfolgenden Verfahrensschritt gesintert werden, so daß sich ein Einheitsbauelement zur Durchleitung elektrischer Ströme ergibt.

BAD ORiGINAL

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ΡΙΛ

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von kontaktierten Thermoelementschenkeln, insbesondere Thermoelementen. Gemäß der Erfindung werden folgende Stufen angewendet:

a) Einbringen mindestens eines thermoelektris*chen Schenkels in eine zylindrische MetallhUlle,

b) Verschließen der Enden der MetallhUlle, um das thermoelektrische Material abzuschließen,

c) Evakuieren der verschlossenen MetallhUlle,

d) Warmpressen der gefüllten MetallhUlle bei einer Temperatur zwischen 250 C und einer Temperatur dicht unter der Schmelztemperatur der niedrigst schmelzenden Komponente bei einem gleichbleibenden Druck von etwa 350 bis 3500 at, bis die gefüllte Metallhülle eine.Querschnittsverminderung von 1 bis 15 % aufweist, derart, daß eine metallurgische Bindung zwischen dem thermoelektrischen Schenkel und den Wandungen der MetallhUlle erfolgt.

Es können zwei konzentrische MetallhUllen mit ringförmigen Schenkeln verwendet werden. Es kann aber auch ein Metallstab im Inneren einer konzentrischen MetallhUlle mit ringförmigen Schenkeln verwendet werden. Eine MetallhUlle kann auch mit einer Mehrzahl von Räumen mit metallischen oder nicht metallischen, chemisch nicht aggressiven Wänden für die Schenkel verwendet werden. Als thermoelektrisches Material kann mindestens ein metallisches, ein keramisches und/oder

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hälbleitendes Material verwendet werden..Gemäß dem Verfahren kann ein spezielles Thermoelement hergestellt werden, wobei zwischen einer inneren und einer äußeren zylindrischen Metallhülle eine Mehrzahl von ringförmigen Schenkeln aus unterschiedlichen thermoelektrischen Materialien angeordnet wird, die gegeneinander isbliert sind, wobei abwechselnd metallische Kontaktbrücken zur Verbindung der zylindrischen Außenseiten und der zylindrischen Innenseiten der Schenkel angebracht werden, wobei die Kontaktbrücken gegen die Umgebung isoliert sind und sich so ein eng gepacktes Bauelement ergibt. Die Anordnung soll so getroffen werden, daß der Luftspalt im Bauelement nicht mehr als 1 % des Durchmessers der äußeren zylindrischen Hülle beträgt. Als Materia] für isolierende Zylinderteile kann Bornitrid, als Material für die Trennschichten kann Glimmer, als Material für Metallteile kann Edelstahl, als Material für die Schenkel kann p- oder η-dotiertes Bleitellurid verwendet werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die nachstehende Beschreibung und die Zeichnungen Bezug genommen.

Figuren 1 und 2 zeigen perspektivische Darstellungen von nach dem

Verfahren dieser Erfindung hergestellten Thermoelementteilen.

Figur 3 ist ein Schnitt durch einen abgeteilten Metall«-

zylinder, bei dem mehrere thermoelektrische Körper zwischen den Trennwänden angeordnet und mit diesen gemäß der Erfindung verbunden sind.

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Figur 5
Figur 6
Figur 7

Figur 8

ist ein Querschnitt durch eine.Vielzahl von konzentrischen Metallzyllndern, zwischen denen eine Vielzahl von Körpern aus gepreßten, pulverförmigen thermoelektrischen Materialien angeordnet und mit den Wänden der Metallzy.lInder nach dem Verfahren gemäß der Erfindung verbunden ist.

ist ein Querschnitt durch ein gemäß der Erfindung hergestelltes Thermoelementteil von viereckiger Form, ist ein Querschnitt durch ein unterteiltes, viereckiges Thermoelementteil.

ist ein •Querschnitt durch einen Metallzylinder mit zwei abgeteilten Räumen, in denen gepreßte Körper aus ungleichen thermoelektrischen Materialien enthalten sind, und die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren metallurgisch mit den Wänden verbunden weiden, ist ein Längsschnitt durch ein Thermoelement aus verschiedenen thermoelektrischen Schenkeln, die gemäß der Erfindung mit einem äußeren und einem inneren Metallzylinder elektrisch verbunden werden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Thermoelementteiles aus einem Schenkel aus* thertnoelektrischem Material, der mindestens mit einer äußeren Metallhülle metallurgisch verbunden ist, bei dem der Schenkel aus thermoelektrischem Material in einen Metallzylinder eingefügt wird, wobei durch die inneren Wände des Zylinders mindestens ein abgeteilter Raum gebildet wird. Dabei kann auch mindestens eine metallische Trennwand

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in dem metallischen Zylinder angeordnet sein (in einer bevorzugten Form der Erfindung ist die Trennwand ein in der Mitte angeordneter Zylinder). Die Erfindung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Zylinders so abgedichtet werden, daß der gepreßte Schenkel darin festgehalten wird. Danach wird der Körper luftleer gemacht und durch gleichbleibende Drucke bei erhöhter Temperatur deformiert, so daß eine gewünschte Verminderung der Querschnittsfläche bewirkt wird.

In einer abgeänderten Ausführung der Erfindung wird eine Vielzahl von gepreßten Körpern aus pulverfömigem thermoelektrischen Material zwischen einem inneren und einem äußeren metallischen Zylinder angeordnet. Zwischen diesen Körpern ist weiterhin eine elektrische Isolation vorgesehen. Zwischen bestimmten Teilen der Körper aus thermoelektrischem Material und der Isolierung zwischen den Zylindern und den UberbrUckungsteilen sind elektrische Kontaktbrücken angeordnet, so daß ein eng zusammengesetzter Körper geschaffen wird. Dann wird die gesamte Anordnung warmgepreßt bei einem gleichbleibenden Druck von etwa 350 bis 3500 at bei einer Temperatur von etwa 250 C bis zur Schmelztemperatur der bei der niedrigsten Temperatur schmelzenden Komponente der Anordnung, bis der Raum zwischen dem inneren und äußeren Zylinder eine Verminderung der Querschnittsfläche von etwa 1 bis 15 % erfährt, wodurch eine metallurgische Bindung zwischen den thermoelektrischen Körpern und den elektrisch leitenden Kontaktbrükken geschaffen wird.

Die hier verwendeten thermoelektrischen Materialien können aus metallischen und nicht metallischen Substanzen, beispielsweise aus

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schwer schmelzenden Metallen, keramischen oder halbleitenden Materialien oder Mischungen von zwei oder mehreren von ihnen hergestellt sein. Die Thermoelemente können hergestellt werden durch Pressung von pulverförmigem thermoelektrischen Material In einer geeigneten Matrize bis auf eine Dichte von etwa 85 % und mehr der theoretischen Dichte oder durch Gießen in einer den Fachleuten bekannten Art. Die als Trennteile und dergleichen zwischen thermoelektrisehen Körpern verwendeten Isolierkörper können aus guten anorganischen elek- ( trischen Isolatoren bestehen, beispielsweise aus Kieselsäure, Aluminiumoxyd, Bornitrid und Berylliumoxyd und anorganischen Silikaten, z.B. Borsilikat und Kalkglas und solchen Materialien, die das Reaktionsprodukt von Glimmer und Bleiboratglas, das unter dem Warenzeichen "Mycalex" läuft, enthalten, sowie aus weiteren Materialien aus Magnesiumsilikaten, die unter dem Warenzeichen "Lavite" laufen. Die Metallzylinder können aus elektrisch und thermisch gut leitendem Material, beispielsweise aus Aluminium, rostfreiem Stahl, reinem Eisen und Kupfer oder deren Legierungen bestehen.

In einer besonderen Ausführung der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines vollständigen, langgestreckten Thermoelementes dargestellt, das aus einer Reihe von thermoelektrischen Schenkeln besteht, die elektrisch zwischen einem äußeren und einem inneren Metallzylinder in Reihe verbunden sind. Die Zylinder sind elektrisch isoliert von diesen Körpern, aber sie stehen in guter thermischer Verbindung mit Ihnen. Das Thermoelement wird dadurch hergestellt, daß eine Vielzahl von inneren Metallringbrücken auf einem isolierten Metallzylinder angeordnet wird. Die Ringbrücken können von den

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Zylindern dadurch elektrisch isoliert werden, daß ein relativ dünner isolierender Zylinder dazwischen angeordnet wird. Dieser kann entweder getrennt hergestellt werden unter Verwendung von beispielsweise Bornitrid, oder er kann an Ort und Stelle hergestellt werden durch Aufspritzen eines Isoliermaterials, z.B. Aluminiumoxyd, mit Hilfe eines Plasmastrahles auf den inneren Zylinder. Wenn eine Vielzahl von nebeneinander liegenden RingbrUcken verwandt wird, werden sie elektrisch voneinander isoliert. Die RingbrUcken können aus einem elektrisch gut leitenden Metall bestehejn, beispielsweise aus Nickel, Kupfer, Aluminium, Eisen oder deren Legierungen.

Eine Vielzahl von gepreßten Scheiben (Schenkeln) aus pulverförmigem thermoelektrischen' Material ist mit den inneren Flächen auf den inneren RingbrUcken angeordnet, und eine Vielzahl von äußeren MetallringbrUcken ist jeweils auf den Außenflächen der gepreßten Scheiben aus thermoelektrischem Material derart angeordnet, daß die thermoelektrischen Scheiben innen oder außen elektrisch verbunden sind, entweder durch die inneren oder die äußeren konzentrischen RingbrUkken, während die Scheiben außen oder innen elektrisch isoliert sind. Die thermoelektrischen Scheiben können nach der oben beschriebenen Weise hergestellt werden. Die zwischen den thermoelektrischen Sehet ben verwandten Isoliermaterialien können aus einem der oben im Zusammenhang mit den Trennteilen der weniger komplizierten Formen beschriebenen elektrischen Isolatoren bestehen.

Die Anzahl der verwendeten thermoelektrischen scheibenförmigen Schenkel bestimmt die Anzahl der MetallringbrUcken, die für die elektrische:

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Kontakte erforderlich sind. Vorzugsweise besteht jedes thermoelektrische,elektrisch kontaktierte Scheibenschenkelpaar aus einem p-leitenden und η-leitenden thermoelektrischen Material. Ein elektrisch isolierter äußerer Metallzylinder ist auf den äußeren Metallringbrücken angeordnet. Die Ringbrücken können von dem äußeren Zylinder elektrisch isoliert werden entweder durch einen Zylinder aus beispielsweise Bornitrid oder durch Umhüllung der. Brücken mit einem Isolierstoff, beispielsweise Glimmer, von etwa 0,075 oder 0,1 mm Dikke oder durch Aufspritzen einer Schicht auf die innere Oberfläche des äußeren Metallteiles mit Hilfe eines Plasmastrahles. Die Teile der Anordnung werden relativ eng zusammengesetzt, so daß der gesamte freie Raum oder Zwischenraum in dieser Anordnung nicht mehr als 1 % des Durchmessers des äußeren Zylinders beträgt.

An dem so gebildeten, langgestreckten Thermoelement werden die Enden entfernt und elektrische Leitungen befestigt, so daß es in einen elektrischen Stromkreis eingeschaltet werden kann. Bei den Ausführungen der Erfindung, bei denen ein komplettes Bauelement nicht in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt wird, beispielsweise in den Fällen, wo ein thermoelektrischer Körper mit den Wänden von zwei konzentrisch angeordneten Metallzylindern verbunden ist, kann das so hergestellte Teil in eine Vielzahl von zylindrischen Einheiten jeder beliebigen Länge aufgeteilt werden, die dann weiter bearbeitet werden können, oder das Teil kann in relativ kleine unabhängige thermoelektrische Schenkel beliebiger Form aufgeteilt werden. Die zylindrischen Scheiben oder Schenkel können mit anderen thermoelektrischen Scheiben verbunden werden, so daß zusammengesetzte Thermoelemente und Anordnungen

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entstehen, die in geeigneter Weise elektrisch verbunden und thermisch isoliert werden können, so daß thermoelektrische Stromerzeuger oder Kühleinriehtungen entstehen.

Bei allen· Ausführungen der Erfindung ist es besonders erwünscht, daß die zu verformende oder warm zu pressende Einheit vor der Verformung evakuiert wird, so daß alle Gase entfernt werden.

Die in dieser Beschreibung verwendeten Ausdrücke "gleichbleibende Drucke¹¹ (oder "gleichbleibende Deformation" oder "gleichbleibendes Warmpressen*¹] Deziehen sich auf ein Verfahren zur Verminderung der ' Querschnittsfläche eines Teiles in ausreichendem Maße, um also dieses Teil an die Gegenfläche eines anderen Teiles durch die gleich-• mäßige Ausübung von Drucken durch Verwendung von Gasen und Flüssigkeiten als Druckmittel bei den sehr starken, oben angeführten Drukken zu binden. Obgleich die bevorzugten Drucke im Bereich von 350 bis 5500 at liegen, werden zuweilen auch höhere oder niedere Drucke angewandt, Je nach den verwendeten Materialien, der Temperatur, der Dauer der Anwendung von Temperatur und Druck und anderen Faktoren. Dabei ist nicht zu vergessen, daß das Hauptziel der Erfindung darin besteht, gute Bindungen zwischen angrenzenden Flächen herzustellen. Wenn enge Toleranzen zwischen den Komponenten vorliegen, kann die für die Bindungen erforderliche Größe der Deformation unbedeutend sein.

Die in dem Verfahren angewandten Temperaturen werden unter Berücksichtigung vieler Punkte ausgewählt. Bei Anordnungen, in denen

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einige der Komponenten verschiedene Ausdehnungskoeffizienten haben können, muß die Temperatur für das Aufziehen zur Verminderung der Spannungen beim Abkühlen nach der niedrigsten Temperatur ausgesucht werden, die möglich ist, um eine zufriedenstellende Bindung aller Komponenten zu bewirken. Im allgemeinen ist die nach den obigen* Überlegungen ausgewählte Temperatur die beste für die Bindung aller dieser Anordnungen, ganz gleichgültig, ob eine Differenz in den Ausdehnungskoeffizienten der Komponenten vorliegt oder nicht* Weitere zu berücksichtigende Punkte sind der Elastizitätsmodul der verschiedenen Materialien und die Qualität der Bindungen, um das am besten zusammengesetzte Bauelement mit einem Minimum an inneren Spannungen zu erzielen.

Die Dauer der Anwendung von Temperatur und Druck wird mit RUcksicMtauf die Tatsache ausgewählt, daß alle Teile der Anordnung ein thermisches Gleichgewicht einnehmen können, und daß eine Diffusion eintreten kann, die eine Bindung zwischen aneinanderllegenden Teilen der Anordnung bewirkt. Diese letzte Forderung wird im allgemeinen in Jedem Fall durch Experimente bestimmt. Dabei haben solche Experimente ergeben, daß viele Bindungen durch eine Erwärmung von 15 Minuten gebildet werden können,jedoch hat sich eine Erwärmung von 2 Stunden als zuverlässiger erwiesen. Gegebenenfalls kann eine Bindung beschleunigt oder bei geringeren Temperaturen oder Drucken durchgeführt werden, wenn Bindungsbeschleuniger der verschiedensten Art, beispielsweise die bekannten schnell diffundierenden Bestandteile, zugesetzt werden.

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. Öas Hauptmerkmal der Erfindung besteht darin, daß die Bindungen zwischen allen Komponenten in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden. Das heißt, die Anordnung kann in ein geeignetes Druckgefäß eingesetzt werden, beispielsweise in einen Autoklaven mit einer Heizspule, und die gewünschten Temperaturen, Drucke und Zeiten werden für jede einzelne Anordnung bestimmt. Wenn die Anordnung wieder aus dem Druckgefäß herausgenommen ist, sind alle erforderlichen Bindungen hergestellt, so daß die einzige noch erforderliche Arbeit mechanischer Natur ist, bis die komplette Einheit in irgendeiner Form an einen elektrischen Stromkreis angeschlossen werden kann.

Figur 1 zeigt ein unter gleichbleibendem Druck warmgepreßtes Thermoelementteil 10, von dem die Enden entfernt sind. Dieses Bauelement b< steht aus einem inneren metallischen Kontaktteil 12 in Form eines Hohlzylinders und aus einem äußeren metallischen Kontaktteil 14 in Form eines konzentrischen Zylinders und aus einem Körper 16 aus gepreßtem, pulverförmigen thermoelektrisehen Material, das zwischen diesen Kontakten angeordnet und metallurgisch mit den Wänden der Teile 12 und 14 verbunden ist. Überraschenderweise wird zwischen den Metallwänden und dem Körper 16 eine gute Bindung bewirkt. Der Thermoelementkörper 16 kann aus irgendwelchen p- oder n-leitenden Materialien oder aus zwei oder mehr geeigneten aufeinanderfolgenden Schichten bestehen.

Die für die Herstellung der Zylinder 12 und 14 verwendeten Metalle · werden ausgesucht auf Grund ihrer Verträglichkeit mit dem thermo- * elektrischen Material, der gewünschten elektrischen Eigenschaften ·

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und der Temperatureigenschaften und der Beständigkeit gegenüber aggressiven Atmosphären für eine vorgegebene Verwendung.

Bei der Anwendung des mit gleichbleibendem Druck warmgepreßten Ther- · moelementteiles 10 in einer*Betriebseinrichtung ist es oft erwünscht, zwei oder mehrere entweder p- oder η-leitende oder abwechselnd p-H-leitende Schenkel mit einer besonderen Anordnung und in einer besonderen Schaltung zu verwenden.

Figur 2 zeigt eine andere Ausführung eines durch gleichbleibenden Druck warmgepreßten oder deformierten Thermoelementteiles 20, bei dem der innere Zylinderteil 22 ein massiver Stab ist. Das Element hat weiterhin einen Metallkontakt in Form eines konzentrischen Zylinders 24. Zwischen den beiden Metallteilen ist ein gepreßter Körper aus pulverförmigem thermoelektrisehen.Material 26 angeordnet und mit den Wänden der Zylinder metallurgisch verbunden. Gegebenenfalls kann der Stab 22 in geeigneter Weise, beispielsweise durch Bohren oder Ä'tzen, bearbeitet werden, so daß das Bauteil 20 in seiner Mitte einen Hohlraum erhält.

Der innere Hohlkontakt 12 in der Figur 1 dient nicht nur zur Leitung des elektrischen Stromes, sondern ermöglich auch, daß ein Kühlmittel, z.B. Wasser oder Luft, zur Ableitung von Wärme hindurchgeführt wird, wenn er die "warmen" Verbindungsstellen einer Kühlvorrichtung enthält. Wenn das Tell IQ al« Bauteil eines elektrischen Generators verwendet wird, können heiße Gase, flüssige oder andere Wärmequellen in dem Hohlkontakt 12 angeordnet oder durch ihn hindurchgefUhrt werden. Der

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äußere Kontakt L 4 kann einen Raum kühlen oder'eine Wärmesenke darstellen. Die Funktionen des äußeren Kontaktteiles 14 und des inneren ■Kontaktteiles 12 können auch vertauscht werden.

In der Figur 3 ist ein plattenförmiges Bauelement 30 dargestellt.' Dieses Bauelement 30 besteht aus Metallkontakten 36 und Schichten 38 aus thermoelektrischem Material. Diese Schichten sind zwischen die" Kontakte eingelegt und stehen mit deren Oberflächen in festem und innigem Kontakt. Die Breite eines jeden abgeteilten Raumes ist für einen bestimmten Wärmegradienten ausgelegt, der im endgültigen Thermoelement -während des Betriebes auftritt. Die thermoelektrischen Materialien 38 sind so angeordnet, daß eine flache Basis des Thermoelementteiles 30 als "warme" Verbindungsstelle und die andere flache Basis als "kalte" Verbindungsstelle mit sehr großer Leistungsfähigkeit wirken kann. Das Thermoelementteil 30 kann dann seitlich abgetrennt oder in Scheiben geschnitten werden und zu einer Vielzahl von Thermoelementen oder -teilen verbunden werden, oder es kann als eine einzige Einheit verwendet werden.

In ähnlicher Weise kann ein Thermoelementteil von anfangs quadratischer oder-rechteckiger Form durch gleichbleibenden Druck warmgepreßt werden.

Eine Abänderung der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Bauweisen ist in der Figur 4 dargestellt. Diese zeigt ein zylindrisches in Räume unterteiltes Bauelement 40. Es besteht aus einem äußeren Gehäuse 42 mit einer Vielzahl von konzentrischen Trennwänden 44, 46""und

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and Schenkeln 50,. 5? und 54 aus thermoelektrischem Material, die in äen Räumen zwischen den Trennwänden angeordnet sind. Das hier verwendete thermoelektrische Material entspricht im Prinzip dem für Figur 3 angegebenen Material, d.h., daß die Dicke und Zusammensetzung des thermoelektrischen Materials 50* 52 und 54 variiert werden kann, so daß während*des Betriebes die höchste Leistung bei einem bestimm-, ten Wärmegradienten erzielt wird. Die Trennwände können gegossen werden oder ein Bestandteil des .Gehäuses 42 sein, oder sie können besondere Rohre sein, die später eingesetzt werden. Wie in der Zeichnung angegeben, hat die innere zylindrische Trennwand 44 eine Bohrung In diese Bohrung 56 kann wärmeerzeugendes Material eingesetzt werden. Anstelle des Hohlzylinders 44 kann auch ein innerer massiver Stab verwendet werden. Es kann auch nach dem Warmpressen unter gleichbleibendem Druck eine innere Bohrung in den massiven Stab eingearbeitet werden. Nach der"Evakuierung kann das Thermoelement oder -teil abgedichtet und unter gleichbleibendem Druck warmgepreßt werden*

Nach dem Warmpressen unter gleichbleibendem Druck werden die Schichten aus thermoelektrischem Material im Querschnitt verringert und in festen und engen Konakt mit den Oberflächen der Metallwände von verringerter Dicke gebracht. Nach dem Warmpressen unter gleichbleibendem Druck können die thermoelektrischen Teile abgetrennt werden, so daß das thermoelektrische Material und die Trennwände freigelegt werden. Für die Herstellung von thermoelektrischen Geräten können diese Abschnitte mit anderen Abschnitten verbunden werden.

Figur 5 zeigt ein Thermoelementteil 60 mit einem zylindrischen Metallteil 62 von quadratischer Form, das einenthermoelektrischen Schenkel

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64 enthält. Der Schenkel 64 ist mit den inneren Wänden des Metallteiles 62 innig verbunden und-kann in Scheiben getrennt werden, so daß sich eine große Anzahl von Thermoelementschenkein ergibt.

Figur 6 zeigt ein unter gleichbleibendem Druck wanngepreßtes Therjnoelementteil 65, das in Räume abgeteilt ist und einen zylindrischen Metallteil 66 von quadratischer Form und eine Trennwand 68 enthält, die aus Metall oder Isolierstoff bestehen kann. Die in den Räumen angeordneten Schenkel 70 und 72 aus thermoelektrische!!! Material können unterschiedlich sein, z.3. ein p-leitendes Material in dem einen Raum und η-leitendes Material in dem anderen Raum. Nach der Verformung unter gleichbleibendem Druck können die Seiten der äußeren Metallhüllen 7h und 76 entfernt werden, so daß die oberen und unteren Metallflachen 75 und 77 unversehrt bleiben. Der langgestreckte Körper kann in Scheiben von geeigneter Länge geschnitten werden und elei trisch leitende Streifen können an die Metallflächen 75 und 77 der * Schenkel aus p-leitendem thermoelektrischen Material und n-leitendem thermoelektrischen Material angelötet werden, .so daß ein Thermoelemei entsteht.

Figur 7 zeigt ein thermoelektrisches Bauelement 80 nach der Verformung unter gleichbleibendem Druck, das weiterhin bearbeitet werden kann zur Herstellung eines Thermoelementes. Eine Metallhülle B2 enthält ein deformierbares elektrisch und thermisch isolierendes Material 84, z.B. Aluminiumoxyd. Darin befinden sich kreisförmige Bohrungen 86 und 88, in die gepreßtes p-leitendes Material (Bohrung 86) und

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η-leitendes Material (Bohrung 88) eingelegt ist. Das verformte Teil kann weiter bearbeitet werden, wenn die Hülle 82 entfernt wird. Dann kann es in Scheiben gewünschter Länge geschnitten, und ein elektrisch leitender Metallstreifen kann an je eine ebene Endfläche einer jeden . aus p- oder η-leitendem Material bestehenden Scheibe (.Schenkel) angelötet werden, so daß ein Thermoelement entsteht.

Figur 8 zeigt eine thermoelektrische Vorrichtung 120 mit einer unter gleichbleibendem Druck verformten Thermosäule 90. Die Säule 90 besteht aus einem inneren zylindrischen Metallteil 92 und einem konzentrischen äußeren Metallzylinder 9^· Ein isolierender Hohlzylinder 93 ist um das Teil 92 angeordnet und mit diesem verbunden. Dieses Teil-93 besteht aus Aluminiumoxyd, Porzellan, Glimmer und/oder Bornitrid. Das Isoliermaterial kann jedoch auch mit Hilfe eines Plasmastrahles auf die äußeren Flächen des inneren Zylinders aufgespritzt werden. Eine Vielzahl von inneren Ringbrücken 96 ist um das Isolierteil 93 angeordnet und mit ihm verbunden. Mit Hilfe von Isolierscheiben 102 aus beispielsweise Glimmer oder solchen Materialien, die unter dem Warenzeichen "Lavite" oder "Mycalex" laufen, werden die Ringbrücken elektrisch voneinander isoliert. Eine Vielzahl von Scheiben (Schenkeln) aus thermoelektrischem Material ist an den metallischen Ringbrücken 96 angeordnet und mit diesen verbunden.'©ie thermoelektrischen Scheiben bestehen ^wechselnd aus einem n-leitendem Material 98, z.B. Bleitellurid oder einem p-leitenden thermoelektrischen Material. Eine Vielzahl von äußeren Metallringbrücken 104 . ist an den thermoelektrischen, scheibenförmigen Schenkeln S)8 und 100 angeordnet und mit diesen verbunden und berührt jeweils ein Paar

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von ρ- und η-leitenden thermoelektrische^ scheibenförmigen Schenkeln. Mit Hilfe von Isolierscheiben 102 sind die Ringbrücken 104 elektrisch voneinander isoliert. Ein hohler, konzentrischer Isolierzylinder 106 aus demselben Material wie das Teil 93 ist um die äußeren Ringe angeordnet und mit diesen verbunden, und der äußere Metallzylinder 94 -ist um den isolierenden Zylinder 106 angeordnet und mit diesem verbunden.

Der Warmpreßvorgang unter gleichbleibendem Druck sorgt für eine enge und wirksame metallurgische Verbindung zwischen den metallischen Ringbrücken und den thermoelektrisehen Scheiben (ochenkeln),so daß gute elektrische Kontakte mit den thermoelektrisehen Scheiben (Schenkeln) erzielt werden, wodurch die thermoelektrisehen Scheiben elektrisch in Reihe gelegt werden. Auch wird eine gute Verbindung, die einen ungestörten Wärmefluß ermöglicht, zwischen dem äußeren Metallzylinder 9^ und dem isolierenden Zylinder 106 sowie zwischen dem Isolierteil 106 und der metallischen Ringbrücke 104 hergestellt. In gleicher Weise wird eine gute Bindung hergestellt zwischen dem inneren Hohlzylinder 92 und dem inneren Isolierzylinder 94 sowie zwischen dem Isolierteil 9k und den inneren Metallringbrücken 96.

Elektrische Anschlußklemmen 110 und 112 können daman die Thermosäule 90 angebracht werden, so daß eine thermoelektrische Einrichtung .120 gebildet wird. Mit Hilfe von elektrischen Leitungen 116 und 118, die an die Klemmen 110 und 112 angeschlossen sind,kann die Einrichtung 120 dann mit einem Verbraucher 114 verbunden werden.

Der Grund für die Herstellung einer solchen Anordnung ist, daß im-.allgemeinen der innere Metallzylinder der Vorrichtung besonders geeignet

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ist, Gase und Flüssigkeiten hoher Temperatur zu leiten und so den inneren Teil zur "warmen" Seite zu machen, während der äußere Metallzylinder der Vorrichtung dem Kühlmittel ausgesetzt werden kann, so daß er als "kalte"Seite eines Thermoelementes dient. Die inneren Zylinder können in bekannter Weise dadurch erwärmt werden, daß heißes Wasser, Dampf, eine Flamme oder dgl. hindurchgeleitet wird. Der äußere Zylinder kann dadurch gekühlt· werden, daß Wasser oder kalte Gase oder Luft darüber hinweg geführt werden. Der Temperaturunterschied zwischen der "warmen" Seite und der "kalten" Seite ruft einen elektrischen Strom in der thermoelektrischen Vorrichtung hervor, ein Vorgang, der in der Technik als Seebeck-Effekt bekannt ist. Es kann jedoch auch der innere Metallteil als "kalte" Seite und der äußere Metallteil als "w.arme" Seite dienen.

Weiterhin kann die Umkehrung des Seebeck-Effektes, der Peltier-Effekt, zur Herstellung von KUhleinrichtungen verwendet werden.

Die nachstehenden Beispiele sollen die Lehren der Erfindung anschaulich erläutern.

Beispiel I

Ein Schenkel aus dem thermoelektrischen Material Bleitellurid (etwa 3.8 χ 2,8 χ 0,4 cnr),der auf jeder Fläche eine dünne gepreßte Schicht Eisen trägt, wird zwischen zwei Kupferbleche von etwa 0,3 cm Dicke gelegt. Eine Fläche eines jeden Kupferbleches liegt an der Eisenschicht auf dem aus Bleitellurid hergestellten Körper, so daß eine geschichtete Anordnung entsteht. Der thermoelektrische Körper und die Kupfer-

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leiter sind in-eine mit Kohle bedeckte.Aluminiumfolie gehüllt. Diese Anordnung wird dann in einen dünnwandigen Behälter aus rostfreiem "; Stahl eingesetzt, der mit dem Lichtbogen geschweißt ist, evakuiert
und abgedichtet ist. Der abgedichtete Behälter wird in einem Autoklaven angeordnet, der eine Heizspule und ein Ventil zur Zuführung eine Edelgases enthält. Diesem Autoklaven wird eine bestimmte Menge Heliu: zugeführt. Das Gas wird auf 700 at bei einer gleichbleibenden Temperatur von 400 ⁰C verdichtet. Die Anordnung wird für die Dauer von
etwa 2 Stunden dieser Temperatur und diesem Druck ausgesetzt. Dann
wird sie aus dem Autoklaven herausgenommen und geprüft. Dabei zeigt sich eine metallurgische Bindung zwischen dem Körper aus Bleitellürii mit der Diffusionssperrschicht aus Eisen und dem Kupferleiter. Die
Verformung der Anordnung als Ergebnis der auf sie ausgeübten Temperatur und des Druckes beträgt etwa 0,1 mm bis 0,16 mm, gemessen vom Mittelpunkt bis zum Ende.

Beispiel II

Eine Vielzahl von einzelnen Schenkeln aus verschiedenen thermoelektrischen Materialien wird unter gleichbleibendem Druck warmgepreßt
und unter den verschiedensten Bedingungen metallurgisch mit verschiedenen elektrischen Leitern in derselben Welse wie in Beispiel I verbunden. Die Anordnungen werden einem Druck von 700 at für unterschiedliche Dauer und bei verschiedenen Temperaturen ausgesetzt. Durc eine Verformung unter gleichbleibendem Druck wird jeder thermoelektrJ sehe Körper mit dem Leiter metallurgisch verbunden. In einigen Faller besteht der thermoelektrische Körper aus gepreßtem Pulver, und es-wir

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aif Jedes Ende eine metallische Diffusionssperrschicht aufgepreßt. ·- In anderen Fällen hat der thermoelektrische Schenkel an jedem Ende eine metallische Schicht, die mit Hilfe eines Plasmastrahles aufgespritzt ist. In anderen Fällen wird eine metallische Folie zwischen den elektrischen Leiter und den thermoelektTischen Schenkel gelegt. In allen Fällen aber wird nach dem Verformungsvorgang ein einheitlicher Körper geschaffen.

Die nachstehende Tafel I zeigt die verschiedenen thermoelektrischen Schenkel mit oder ohne Diffusionssperrschichten, die unter verschiedenen Bedingungen mit einem besonderen elektrischen Leiter verbunden werden. Die Verformung der Anordnung wird dabei von einem Ende zum anderen gemessen,und die Ergebnisse sind angegeben. Die hierin angezeigte Verformung ergibt sich jedoch aus einer weiteren Verdichtung des thermoelektrischen Material. Zur.Erzielung der gewünschten Verbindungen tritt tatsächlich eine sehr geringe Verformung ein.

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Tafel I

gespritzt)

Leiter

Stärke etwa

Verformung der Anoi

bis

mm)

Zeit und

I \ß W W W
Tempe-

W
Material

mm

Diffusionssperr

gespritzt)

in mm

nung (etwa in

bis

0,18

ratur bei

700 at

38 χ 27,5

χ 4,25

schicht

Folie)

Al

5,1

0,05

bis

0,36;

2 Std. -

400 ⁰C

PbTe

38 χ 27,5

χ 4,25

Fe (Kappe)

etwa 0,13 mm

Cu

5,5

0,538

bis

0,30_

tt

ti

PbTe

38 χ 27,5

χ 4

Fe (gespritzt)

Keine

Al

5,5

0,225

bis

It

tt

PbTe

38 χ 27,5

χ 5,8

Fe

Fe (Folie)

Cu

5,2

0,263

o!5oc

ti

tt

GeBiTe

38 χ 27,5

χ 4

W

etwa 0,13 mm

Cu

5,0

0,325

bis

ti

ZnSb

Fe

Fe (gespritzt)

0,18

38 χ 27,5

χ 4

Keine

Cu

5,0

0,02

<Kj

ti

tt

ZnSb

38 χ 27,5

χ 4

Mo (gespritzt)

Al

5,1

0,12

bis

♦a

¹

tt

M '

ZnSb

Fe (Kappe)

bis

0.,85<

38 χ 12

χ 6,5

Fe (Kappe)

Cu

5,5

0,650

bis

0,90c

I

tt

BiSbTe

38 χ 12

χ 6,5

Fe (gespritzt)

Cu

5,0

0,625

bis

0,32!

ro

tt

ft

BiSbTe

38 χ 27,5

χ 5,5

W (gespritzt)

Al

5,3

0,03

bis

0,87!

ro
•

M

tt

AgSbTe

38 χ 27,5

χ 4,3

Fe (Folie)

Cu

3,0

0,01

bis

0,13!

I

2 Std. -

350 ⁰C

PbTe

38 χ 27,5

χ 4

etwa 0,13 mm

Al

3,1

0,037

bis

0,0ό

It

tt

PbTe

38 χ 27,5

χ 4

Keine

Al

3,3

0,01

bis

0,32!

tt

ti

PbTe

38 χ 27,5

χ 4

Ni (gespritzt)

Cu

3,2

0,200

0,25<

ti

It

GeBiTe

58 χ 27,5

χ 4

Fe (gespritzt)

Cu

3,0

0,150

bis

ti

It

ZnSb

Keine

bis

0,12'

5

58.x 27,5

χ 4

Co (gespritzt)

Cu

3,0

0

bis

0,55«

S

It

ZnSb

38 χ 12

χ 6,5

Mo (gespritzt)

Cu

3,3

0,450

bis

0,72!

O

η

ti

BiSbTe

38 χ 12

χ 6,5

Fe (Kappe.)

Cu

3,3

0,625

bis

0,75«

2

It

tt

BiSbTe

38 χ 12

χ 6,5

Fe (gespritzt)

Cu

3,0

0,675

bis

0,2-3<

O

It

tt

BiSbTe

38 χ 27,5

χ 3,5

Al

0,213

. °'⁴⁰¹

Z

ti

tt

AgSbTe

38 χ 27,5

χ 5,5

Al

0,250

' - η

r

N

tt

AgSbTe

38-χ 27,5

χ 4,25

Cu

5,1

0,338

1 Std. -

600 ⁰C

PbTe

58 χ 27,5

χ 4

Cu

5,5

0,358

üb 5
C
—^k l\

tt

PbTe

•

t VZ.O/ V08606

38 χ 27,5 χ 4 38 χ 12 χ 6,5 38 χ 27,5 χ 3,3

38 χ 27,5 χ 4,3 38 χ 27,5 χ 4,3 38 χ 27»5"χ 4 ■ 38 χ 27,5 χ 4 38 χ 27,5 χ 4 38 χ 12 χ 6,5 38.x 27,5 χ 3,5

38 χ 27,5 χ 4,2 38 χ 27,5 χ 4,2 38 χ 27,5 χ 3,8 38 χ 27 »5 χ 4

38 χ 27,5 χ 4 38 χ 27,5 χ 4 38"χ 27,5 χ 3,3

38 χ 27,5 χ 4 ; 38.x 27,5 χ 4 ,·

38 χ 27,5 χ 4,2

1/4 .Std.-550 ⁰C PbTe 38.x 27,5 x

. .';2·	ι	2	Std. -	316	~c	ZnSb
	Ni	tt	tt		BiSbTe
	SjJ	It	tt		AgSbTe
2	ι ·	stdi--	450:		. PbTe--
		ti	ti		PbTe
* ΓΓ»		ti	H		GeBtTe
§	ti	tt		GeBiTe
σ	ft	ti		ZnSb
ο	ti	tt		BiSbTe
δ	ti	tt		AgSbTe
	Std. -	500	⁰C	PbTe
	ti	tt		PbTe
	IT	Il		GeBiTe
tt	tt		GeBiTe
tf	ti		GeBiTe
	tt		;. ZnSb
ti	ft		AgSbTe
Sttf'. -	600	?c	FbTe
ti	It	■.J	.BbTe
Std. -	550	⁰C	PbTe

Rtd. - 550 ⁰C PbTe
^w * " "GeBiTe

38 χ 27,5 x 4 38 χ 27,5 x 4

-⁰C... ¹GeBiTe 38 x 27,5 x

Keine Cu

Keine ^ Cu

Mo (gespritzt'¹ Al

Fe (Kappe) Cu

Fe (gespritzt) Cu

Mo (gespritzt) Cu

W (gespritzt) Cu

Fe (gespritzt) Cu

Co (gespritzt) Al

Fe (Kappe) Cu

Fe (gespritzt) Cu

Mo (gespritzt) Cu

Nb (gespritzt) Cu

W (gespritzt) Cu

Fe (gespritzt) Cu

Co (gespritzt) Al

Fe (Kappe) Cu

Fe (gespritzt) Cu

Fe (Folie) Cu etwa 0,15 mm.

Fe (Folie) Cu etwa 015 mm

Fe (Folie) Al etwa 0,15 mm

Ni (Folie) Al "•etwa 1,38 mm

Ni (Folie) '. Cu etwa 1,38 mm

3,2 3,2 3,3 3,3 3,4

3,0 3,3 3,2 3,3 3,2 3,3-3,4

3,0 3,3

3,2

3,3

3,4 3,3

3,3

	363	bis	0,	I	113	O	,150,
	850		0,	-τ		O	,100
0,	Ol	bis	0,		375
0,	118,:	bis	0,		200
0,	325	bis		400
0,	150	bis		875
0,	,250		O₁
0,	,750		O₁
o,	,450'	bis	O₁	, 250
o,	,475	bis	O₁	,500
O₁	,150	bis	O₁	,375
O₁	,375	bis		,600
O₁	,150	bis--	O.	,375
O,	,525		O
C.	,250	bis	O	,500 '
O,	,8?5	bis	O	,2$0
O	,425	bis	•.388;
O	,175	bis	,150
O	,250
O	,100	bis
O		bis
O	,125
	,025
O	,375
O
O

0,100 bis 0,150

cn

PLA 64/8225

CO

U64132

JA PL4 64/8225

Beispiel III

Es wird eine thermoelektrische Einrichtung aufgebaut, die der in 'Figur 8 gezeigten ähnlich ist. Der innere Zylinder besteht aus rostfreiem Stahl und hat einen Innendurchmesser von etwa 9*5 mm und einen Außendurchmesser von etwa 10,8 mm. Auf diesem Zylinder befindet sich ein etwa 0,575 mm starkes Rohr aus Bornitrid. Die Ringkontaktbrücken bestehen aus niedrig gekohltem Stahl und haben zwei verschiedene Größen. Die inneren KontaktbrUcken haben efnen Innendurchmesser von etwa 11,7 mm und einen Außendurchmesser von etwa 13 mm. Die Außenkontaktbrücken haben einen Innendurchmesser von etwa 19#3 mm und einen-Außendurchmesser von etwa 20 mm. Die thermo-, elektrischen Scheiben (Schenkel) bestehen aus p- und n-leitendem Bleitellurid mit einer Dichte von 90 % der theoretischen Dichte und einem Außendurchmesser von etwa 19*4 mm und einem Innendurchmesser von Ij5,l mm. Der Isolierstoff zwischen abwechselnden thermoelektrischen Scheiben und Kontaktbrücken besteht aus Glimmerscheiben von zwe: verschiedenen Größen. Die inneren Isolierscheiben haben einen Außendurchmesser von etwa 19*4 rom und einen Innendurchmesser von etwa 11,7 ι Die äußeren Isolierscheiben haben einen Außendurchmesser von etwa 20 mm und einen Innendurchmesser von etwa 13*1 mm. An den äußeren Kontaktbrücken befindet sich ein etwa 0,375 mm starkes Rohr aus Bor- nitrid. Der äußere Zylinder besteht aus einem 254 mm langen Rohr aus rostfreiem Stahl und hat einen Außendurchmesser von etwa 22 mm und einen Innendurchmesser von etwa 21 mm. Der Gesamtspalt der Anordnung beträgt in der radialen Richtung etwa 0,15 mm.

An die Enden der Anordnung werden Endteile aus rostfreiem Stahl- '

blech angesetzt und angeschweißt, und die Anordnung wird evakuiert.

BAD ORIGINAL 8.04/0741 _pf/pö

149413?

*" ' . PLA 64/8225

Alle Anordnungen werden In einen besonderen Autoklaven eingesetzt und in ähnlicher Weise behandelt. Ein Druck von 700 at wird auf die Anordnung bei Raumtemperatur ausgeübt. Unter Beibehaltung des gleichen Druckes werden die Anordnungen auf 650 ⁰C erhitzt. Auf dieser Temperatur und auf diesem Brück werden sie für die Dauer' von 2 Stunden gehalten. Die Anordnungen werden dann abgekühlt und der Druck wird auf etwa 280 oder 350 at verringert, wobei die Verringerung des Druckes linear zur Verr/ingerung der Temperatur verläuft. Der in dem Autoklaven aufrechterhaltene Gasdruck wird durch Heliutngas erzielt. Es können jedoch auch andere Edelgase verwendet werden.

Die Vorrichtungen werden dadurch geprüft, daß ein stabförmiges Heizgerät und Thermoelement in jede Bohrung eingesetzt werden.

"Zwischen dem äußeren und inneren Zylinder'wird ein Temperaturunterschied von 168 C aufrechterhalten, wobei die Außenseite mit Wasser gekühlt wird. Wie in Figur 8 gezeigt, werden Leitungen angeschlossen, .elektrische Messungen vorgenommen und die Leistung berechnet. Die Verminderung des Durchmessers der Anordnung nach der Verformung unter gleichbleibendem Druck und die verschiedenen elektrischen PrUfergebnisse sind in Tafel II angegeben,

Tafel Il

BAD ORIGINAL - 25 - Pf/Pö

L V L O / 1 O 8 6 O 6

Tafel II

Außendurchmesser

etwa In mm

vor der Behandlung

Außendurchmesser etwa in mm nach der Verformung unter gleichbleibendem Druck

Widerstand
bei Raumtemperatur
zu Beginn
der Behänd- -,
lung (Ohm· ΙΟ·⁵)

Widerstand (Ohm. ICV)

Leerlauf-Spannung
(Volt)

Ausgangsleistung (Watt)

Totalnutzeffekt

21,75
21,75
21,75
,21,75
?1,75

21,10

21,15 21,18 21,10 20,98

5,21
5,00

3.55
4,12 .
5,40

55,5 35,5 32,0 31,7 37,1

1,27
1,08
1,10
0,70
0,91

11,5

8,2
9,8
3,8
5,6

2,05 1,90. 2,00 1,08 1,59

03

31

, ο

CD

CO

CO JSJ

^T PLA 64/8225

Die Komponenten der Anordnung müssen so gebaut sein, daß jsie in der Anordnung eng zusammenpassen, und daß der gesamte Zwischenraum in radialer Richtung so klein wie nur möglich ist. Da der gesamte

Zwischenraum in den geprüften Anordnungen nur etwa 0,15 mm beträgt, ist die du>rch die gleichbleibenden Drucke verursachte Verformung groß genug, um den Zwischenraum auszugleichen und die nötige Bindung zwischen den einzelnen Bauteilen zu bewirken. Wenn jedoch der Zwischenraum eine ganz besondere Rolle spielt, kann die Anordnung i zunächst durch mechanische Mittel verformt werden, z.B. durch Stauchen, wodurch der Zwischenraum soweit wie möglich verringert wird. Anschließend kann die Anordnung gemäß dieser Erfindung mit gutem. Ergebnis weiter bearbeitet werden.

Anstelle der im obigen Beispiel verwendeten Materialien können auch andere thermoelektrische Stoffe, z.B. Germaniumtellurid, Zinkantirnonid oder irgendeines der im Beispiel I verwendeten thermoelektrischen Materialien verwendet werden, vorausgesetzt, daß eine passende Temperatur zur Durchführung des Druckvorganges bei gleichbleibendem Druck gewählt wird. ' .

8 Patentansprüche
8 Figuren

BAD ORIGINAL 909804/0741 ' _r

-2Y- · Pf/Pö

Claims

Patentansprüche

^) Verfahren zum Herstellen von kontaktierten Thermoelementschenkeln, insbesondere Thermoelementen, gekennzeichnet durch folgende Stufer

a) Einbringen mindestens eines thermoelektrischen Schenkels in eine zylindrische MetallhUlle,

b) Verschließen der Enden der MetallhUlle, um das thermoelektrische Material abzuschließen,

c) Evakuieren der verschlossenen Metallhülle,

d) Warmpressen der gefüllten Metallhülle bei einer Temperatur zwischen 250 ⁰C und einer Temperatur

' dicht unter der Schmelztemperatur der niedrigst schmelzenden Komponente bei einem gleichbleibenden Druck von etwa J55O bis 3500 at, bis die gefüllte MetallhUlle eine Querschnittsverminderung von 1 bis 15 % aufweist, derart, daß eine metallurgische Bindung zwischen dem thermoelektrischem Schenkel und* den Wandungen der MetallhUlle erfolgt.

·* • ■. ■
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von zwei konzentrischen Metallhüllen und ringförmigen Schenkeln.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Metallstabes im Inneren einer konzentrischen Metallhülle *

und ringförmigen Schenkeln. . ·

■ . . - · BAD ORIGINAL

- 28 - ...'.-. Pf/Pö

. 9 0 9 80.4 /:.O 7.41

PLA 64/8225 '
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Me-" tallhülle mit einer Mehrzahl von Räumen mit metallischen oder nicht metallischen, chemisch nicht aggressiven Wänden für die Schenkel verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoelektrisches Material mindestens ein metallisches, ein keramisches und/oder ein halbleitendes Material verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 4 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer inneren und einer äußeren zylindrischen Metallhülle eine Mehrzahl von ringförmigen Schenkeln aus unterschiedlichen thermoelektrischen Materialien angeordnet wird, die gegeneinander isoliert sind, daß abwechselnd metallische Kontaktbrücken zur Verbindung der zylindrischen Außenseiten und der zylindrischen Innenseiten der Schenkel angebracht werden, wobei die Kontaktbrücken gegen die Umgebung isoliert sind und sich so ein eng gepacktes Bauelement ergibt.
7· Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung so getroffen wird, daß der Luftspalt im Bauelement nicht mehr als 1 % des Durchmessers der äußeren zylindrischen Hülle beträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für isolierende Zylinderteile Bornitrid, als Material für die Trennschichten Glinaner, als Material für 'Metallteile Edelstahl, als Material für die Schenkel p- oder n-dotiertes Bleitellurid verwendet wird. BAD ORIGINAL