DE505639C - Verfahren zum Herstellen eines Gleichrichters - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines GleichrichtersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gleichrichters, dessen Einheiten
aus abwechselnden Schichten eines Metalles und eines auf diesem erzeugten Metalloxydes
bestehen. Als besonders geeignet hierfür haben sich Kupfer und Eisen in Verbindung
mit ihren Oxyden bewiesen. Oxydiert man aus diesen Metallen bestehende Platten durch Erhitzen auf eine genügend
hohe Temperatur unter Sauerstoffzutritt, so bildet sich an ihrer Oberfläche z. B. bei Verwendung
von Kupfer als Grundmetall eine Schicht von (rotem) Kupferoxydul, die von einer dünnen Haut aus (schwarzem) Kupferoxyd
bedeckt ist. Diese schwarze Kupferoxydhaut hat einen verhältnismäßig sehr hohen Widerstand, weshalb es zweckmäßig
ist, sie zu entfernen.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Ver-
ao fahren, um die auf dem Grundmetall erzeugte Oxydschicht hohen Widerstandes durch Reduktion
auf elektrolytischem Wege an ihrer Oberfläche in Metall zurükzuverwandelin.
Dies kann gemäß der weiteren Erfindung
as dadurch erfolgen, daß die Metallplatten als
Elektroden in ein elektrolytisches Bad gehängt werden, deren Gegenelektrode aus einem gegenüber dem Elektrolyten inerten
Stoff, wie Graphit o. dgl., besteht. Als Elektrolyt sind für diesen Zweck gut geeignet:
verdünnte Schwefelsäure, Natriumhydroxyd, Kaliumfluorid oder eine Lösung von Ammoniumchlorat.
Infolge der gleichrichtenden Eigenschaften der oxydierten Kupferplatten braucht der bei der Elektrolyse verwendete
Strom kein Gleichstrom zu sein, sondern es kann auch ein Wechselstrom verwendet werden.
Den in größerer Anzahl in dem Elek-. trolyten hängenden Platten, von denen immer
je zwei mit ihrer durch andere Mittel von Oxyden freigehaltenen Seite aneinanderliegen,
wobei die einzelnen Plattenpaare einen gewissen Abstand besitzen, wird zunächst während
einer gewissen Zeit ein Wechselstrom von einer bestimmten gleichbleibenden Stärke
zugeführt, der infolge der Ventilwirkung der Platten umgeformt wird, so daß nur Gleichstrom
das Bad durchfließt. Hierauf werden die Platten längere Zeit mit dem negativen Pol einer Gleichstromquelle verbunden, so
daß sie in dem elektrolytischen Bad als Kathode dienen, während die Graphitplatten
die Anode bilden.
Die Erfindung sei an Hand der Abb. 1 bis 4 näher erläutert. Abb. 1 zeigt einen Querschnitt
der Kupferplatte 1, die an ihrer Oberfläche zu Kupferoxydul oxydiert ist, das
eine Schicht 2' bildet. Auf der Außenseite dieser Schicht liegt eine Lage 3 von schwarzem
Kupferoxyd.
Abb. 2 zeigt eine nach dem durch die Erfindung gegebenen Verfahren behandelte
Kupferplatte, bei der das Kupferoxyd zu reinem Kupfer oxydiert worden ist und eine
dünne Schicht 4 bildet und bei der durch andere Mittel eine Seite der Platte und die
den mittleren Hohlraum begrenzende Fläche von Oxyden völlig frei gehalten ist.
Abb. 3 zeigt einen aus derartigen Platten zusammengesetzten Gleichrichter. Die mit
einer Schicht von Kupferoxydul und reduziertem Kupfer versehenen Kupferplatten sind durch eine Schraube 13 aus isolierendem
Werkstoff zwischen die beiden Platten 14 und 15 gespannt, an denen die Stromzuführungen
16 und 17 befestigt sind. Der Strom fließt hierbei in Richtung der Pfeile durch
den Gleichrichter.
Abb. 4 zeigt eine Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung
bei Verwendung von mit einem Loch versehenen oxydierten Metallplatten, 'die an der
das Loch begrenzenden Fläche sowie an der einen Grundfläche von Oxyden frei sind.
Das elektrolytische Bad besteht aus Hnern Gefäß 19 aus geeignetem isolierendem Werkstoff,
wie Porzellan o. dgl., das mit einem Elektrolyten 12 gefüllt ist. An der Stirnwand
des Behälters 4 ist ein Bolzen 6 aus Metall durch die Klammer 5 lösbar befestigt
und mit einer Leitung 18 verbunden. Auf dem Bolzen 6 sind die zu reduzierenden
oxydierten Metallplatten 7 derart aufgeschoben, daß je zwei Platten mit der von Oxyden
freien Seite aneinanderliegen, wobei die einzelnen Plattenpaare einen größeren Abstand
voneinander besitzen, der durch eine Hülse 8 aus isolierendem Werkstoff aufrechterhalten
wird. Ein seitliches Verschieben der Platten wird durch eine auf den Bolzen 6 geschraubte
Mutter 9 verhindert.
Die Isolierhülsen 8 tragen Graphitplatten 10, die als Anode für das elektrolytische Bad
dienen und durch Klemmen 11 mit dem anderen Pol der an die Klemme 5 gelegten
Stromquelle verbunden sind. Infolge der leitenden Verbindung der Kupferplatten 7 mit
dem Bolzen 6 fließt durch den Elektrolyten ein Strom, der über die ganze Oberfläche der
Scheiben 7 gleichbleibende Stärke hat.
Als Elektrolyt wird hierbei zweckmäßig eine gesättigte Lösung von Kaliumfhiorid
verwendet. An die Klemmen 5 und 11 wird zunächst eine Wechselspannung gelegt, und
die Stromdichte wird auf ungefähr 0,5 Amp. pro cm2 der in den Elektrolyten eintauchenden
Plattenoberfläche bemessen. Dieser Strom wird annähernd eine Minute durch das Bad
geleitet, worauf ein Gleichstrom bei einer Stromdichte von 0,2 Amp. pro cm2 während
einer Dauer von annähernd 15 Minuten verwendet wird. Nach dieser Behandlung bedeckt
eine gleichmäßig leitende Schicht reinen Metalles die Oxydulschicht der Platten, wie
in Abb. 2 dargestellt.
Die auf diese Weise behandelten Platten werden hierauf durch Waschen von dem
Elektrolyten befreit und getrocknet. Mehrere dieser Platten können entsprechend Abb. 3
zu einem Gleichrichter vereinigt werden.
Man hat bereits vorgeschlagen, die Stromzuführung zur Kupferoxydulschicht von
Kupferoxydgleichrichtern dadurch zu bewirken, daß man die Oxydulschicht auf elektrolytischem
Wege mit einem Bleiüberzug versieht. Ein derartiger Bleiüberzug hat aber verschiedene für den vorliegenden Zweck
nachteilige Eigenschaften. Zunächst ist Blei reaktionsfähig gegenüber Kupferoxydul. Es
entzieht also bei den betriebsmäßig voikommenden verhältnismäßig hohen Temperaturen
mit der Zeit dem Kupferoxydul einen Teil seines Sauerstoffgehaltes, worunter die Gleichrichterwirkung
erheblich leidet. Ferner haftet der erwähnte Bleiüberzug nicht fest genug auf seiner Unterlage, sondern zeigt, besonders
bei größerer Strombelastung, Neigung, abzublättern.
Schließlich ist das Umgehen mit geschmolzenem Blei wegen der giftigen Eigenschaften
dieses Metalles nicht ungefährlich, so daß seine gänzliche Vermeidung einen weiteren
Vorteil bedeutet. Alle die erwähnten Nachteile werden mit Sicherheit vermieden durch
eine gemäß der Erfindung mittels elektrolytischer Reduktion von Kupferoxyd hergestellte,
oberflächliche Schicht metallischen Kupfers, die auf der Oxydulschicht dauernd fest anhaftet und einen vorzüglichen elektrischen
Kontakt gewährleistet.
Claims (5)
1. Verfahren zum Herstellen eines Gleichrichters, dessen Einheiten aus abwechselnden
Schichten eines Metalles und eines auf diesem erzeugten Metalloxydes
bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydschicht an ihrer Oberfläche durch elektrolytische Reduktion in Metall zurückverwandelt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reduzierenden
oxydierten Metallkörper in dem elektrolytischen Bad zunächst an Wechselstrom und hierauf an Gleichstrom gelegt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrom
bei gleichbleibender Stromdichte für kürzere Zeit und hierauf der Gleichstrom
bei geringerer Stromdichte für längere Zeit das elektrolytische Bad durch-
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fließt, und daß hier die zu reduzierenden oxydierten Metallkörper als Kathode
dienen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß oxydierte
Kupferplatten in einen aus gesättigter Lösung von Kaliumfluorid bestehenden Elektrolyten gehängt und während etwa
einer Minute an einen Wechselstrom gelegt werden, dessen Stromdichte etwa 0,5 Amp.
pro cm2 der in den Elektrolyten eingetauchten Oberfläche der Platten beträgt,
und hierauf während 15 Minuten bei einer
Stromdichte von 0,2 Amp. pro cm2 an einen Gleichstrom gelegt werden.
5. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die an der Oberfläche zu reduzierenden oxydierten, mit einem
Loch versehenen und an der dem Loch anliegenden Fläche von Oxyden freien Metallplatten auf einem mit einer Stromquelle
verbundenen Metallbolzen so angeordnet sind, daß je zwei Platten mit einer von Oxyden freien Seite aneinanderliegen,
daß die Plattenpaare durch Zwischenstücke aus isolierendem Werkstoff auseinandergehalten
werden, und daß die Zwischenstücke je eine mit dem anderen Pol der Stromquelle leitend verbundene Platte
aus einem dem Elektrolyten gegenüber inerten Stoff (z. B. Graphit) tragen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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