DE643447C - Dry rectifier - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Kontaktgleichrichter, sog. Trockengleichrichter, und hat ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung und zum Zusammenbau solcher Gleichrichter zum Gegenstand, das gestattet, das Gewicht der Gleichrichter und ihre Raumbeanspruchung zu verringern und ihre Charakteristiken besser konstant zu halten als bei den bisher bekannten Ausführungsformen von Trockengleichrichtern.The invention relates to contact rectifiers, so-called dry rectifiers, and has an advantageous method of making and assembling such rectifiers the subject that allows the weight of the rectifiers and their space requirements to reduce and to keep their characteristics constant better than in the previously known embodiments of Dry rectifiers.
Die Erfindung ist bei Trockengleichrichtern jeder Art anwendbar, die aus metallischen Platten oder Scheiben zusammengesetzt sind, deren eine Seitenfläche frei ist, während die andere mit einer Schicht einer geeigneten, eine einseitige Leitfähigkeit besitzenden chemischen Zusammensetzung bedeckt ist.The invention is applicable to dry rectifiers of any type, made of metallic Plates or disks are composed, one side surface of which is free, while the other with a layer of one suitable chemical composition with one-sided conductivity is.
Um die äußeren Verbindungen eines solchen Gleichrichters herzustellen oder um ihn mit anderen gleichen Elementen in Reihe zusammenzubauen, ist es notwendig, einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem zweiten Pol, im allgemeinen einem mittelmäßigen Leiter, und irgendeinem metallischen, als Stromabnehmer dienenden Teil zu verwirklichen. Meist erreicht man dies, indem man eine stark zusammengedrückte Scheibe aus Weichmetall, .z. B. Blei, anwendet. Trotz des starken Druckes, den man hierbei auf diesen Körper ausübt, zeigt sich häufig, daß der Kontakt nicht zufriedenstellend ist, und zu seiner Verbesserung fügt man bei gewissen Herstellungsverfahren eine Schicht von Graphit oder eines anderen pulverigen, leitfähigen und plastischen Stoffes ein.To make the external connections of such a rectifier or around it to assemble in series with other like elements, it is necessary to use a good electrical contact between the second pole, generally mediocre Conductor, and any metallic part serving as a pantograph. This is usually achieved by placing a soft metal disc that is strongly compressed, e.g. B. lead, applies. Despite The strong pressure that is exerted on this body often shows that the contact is unsatisfactory, and some additions are made to improve it Manufacturing process a layer of graphite or some other powdery, conductive and plastic material.
Die auf diese Weise erhaltenen Gleichrichter weisen einen ziemlich hohen Kontaktwiderstand auf, und ihre Erhitzung unter Stromwirkung ist beträchtlich. Wenn man eine große Leistung übertragen will, gelangt man zu erheblichem Gewicht und großem Volumen bei diesen Gleichrichtern, was deren Herstellungskosten erhöht und ihre Anwendungsmöglichkeiten beschränkt. Weiterhin treten beträchtliche Änderungen der Charakteristiken dieser Gleichrichter gleichzeitig mit den oft unvermeidlichen Druckschwankungen auf.The rectifiers obtained in this way have a fairly high contact resistance and their electrical heating is considerable. If you want to transfer a great achievement, you get there to considerable weight and large volume in these rectifiers, what their manufacturing costs increased and their possible applications limited. Furthermore, there are considerable changes in the characteristics this rectifier occurs simultaneously with the often unavoidable pressure fluctuations.
Um diesen Übelständen abzuhelfen, hat man schon verschiedene Vorschläge gemacht. So hat man die Schicht, welche die Platte bedeckt, chemisch beeinflußt, um durch Reduktion eine metallische Auskleidung zu erzielen. Dieses Verfahren ist in der Ausführung sehr schwierig und auf bestimmte Oxyde beschränkt. Man hat auch schon die Schicht aus aktivem Material mit einer Metallauskleidung bedeckt, die durch Zerstäubung, Aufstreichen oder mit Hilfe von auf der zu bedeckenden Fläche zum Eintrocknen gebrach-Various proposals have already been made to remedy these evils. So one has chemically influenced the layer which covers the plate in order to reduce to achieve a metallic lining. This procedure is in progress very difficult and limited to certain oxides. You already have the shift Made of active material covered with a metal lining, which is made by atomization, brushing or with the help of left to dry on the surface to be covered
ten Emulsionen niedergeschlagen ist, aber die Haftfestigkeit dieser Auskleidung ist meist schlecht, der Kontakt läßt zu wünschen übrig,, und bei Herstellung der Auskleidung durch Aufstriche oder Emulsionen verringern die gleichzeitig mit dem Metall niedergeschlagenen Stoffe weitgehend die elektrische Leitfähigkeit der erzielten Oberfläche, und der Kontakt läßt ebenfalls zu wünschen übrig. to Man hat auch schon versucht, diese metallische Verkleidung durch Elektrolyse zu erzielen, aber der Elektrolyt sucht zwischen dem Metall der Platte und der Schicht aus aktivem Material durch die Ritzen oder sonstigen Unterbrechungen einzudringen und ändert in unregelmäßiger und unvorhergesehener Weise den Kontaktwiderstand.ten emulsions is precipitated, but the bond strength of this lining is mostly bad, the contact leaves much to be desired, and when making the lining through Spreads or emulsions reduce the amount deposited with the metal Substances largely the electrical conductivity of the surface achieved, and the Contact also leaves a lot to be desired. to man has already tried this metallic Cladding can be achieved by electrolysis, but the electrolyte seeks out between that Metal of the plate and the layer of active material through the cracks or otherwise Interruptions invade and change in irregular and unpredictable ways the contact resistance.
Die Erfindung ermöglicht es, alle diese Übelstände zu vermeiden, indem sie eine elektrostatische Fällung eines in kolloidaler Suspension befindlichen Metall für die Erzielung der Metallschicht vorsieht, welche das aktive Material des Trockengleichrichters bedeckt. Erfindungsgemäß wird das auf der unsymmetrischen Schicht niederzuschlagende Metall, vorzugsweise ein unveränderliches Metall, zuerst in eine neutrale kolloidale Lösung, z. B. mittels des Verfahrens von B r e d i g, übergeführt. Dann schlägt man es auf der zu metallisierenden Fläche durch elektrische Beförderung nieder. Man benutzt vorzugsweise kolloidale Suspensionen von Kupfer, Palladium, Silber, Gold und ähnlichen Metallen. Es empfiehlt sich, daß die metallischen Teilchen auf einem positiven Potential sich befinden. Diese chemisch neutralen Kolloide greifen weder das Trägermetall noch die diese bedeckende Schicht aus aktivem Material an. Die normale Wirkungsweise der Gleichrichter wird daher durch die Anwesenheit der Kolloide bei der Behandlung nicht beeinflußt.The invention makes it possible to avoid all of these inconveniences by using an electrostatic Precipitation of a metal in colloidal suspension to achieve the metal layer which provides the active Material of the dry rectifier covered. According to the invention, this is done on the asymmetrical Layer the metal to be deposited, preferably an immutable metal, first in a neutral colloidal solution, e.g. B. by means of the method of B r e d i g transferred. Then you hit it on the surface to be metallized by electric conveyance low. Colloidal suspensions of copper, palladium, silver, gold and similar metals are preferably used. It is recommended that the metallic particles are at a positive potential. These chemically neutral colloids neither grip the carrier metal nor the layer of active material that covers it at. The normal operation of the rectifier is therefore due to the presence of the colloids in the treatment is not affected.
Die elektrische Fällung des Metalls auf dem Gleichrichterelement kann auf vielfache Art angewendet werden. Vorzugsweise wird man hierzu die Anordnung nach Fig. 1 benutzen. Hier bildet die Metallscheibe a mit ihrem aktiven Überzug b das Gleichrichterelement. Auf der Schicht b schlägt man einige Tropfen der kolloidalen Suspension, z. B. einer Silbersuspension destillierten Wassers, nieder. Die aufgebrachten Tropfen bilden eine Flüssigkeitsdecke c. Mit Hilfe der Elektroden d und e legt man eine geeignete Potentialdifferenz an, die Gleich- oder Wechselspannung sein kann.The electrical precipitation of the metal on the rectifying element can be used in a number of ways. The arrangement according to FIG. 1 will preferably be used for this purpose. Here the metal disk a with its active coating b forms the rectifier element. On the layer b you hit a few drops of the colloidal suspension, z. B. a silver suspension of distilled water, down. The applied drops form a blanket of liquid c. With the help of electrodes d and e , a suitable potential difference is applied, which can be direct or alternating voltage.
Die besten Ergebnisse werden mit einem positiv geladenen Kolloid erzielt, da dann der Gleichrichter mit seinem Mindestwiderstand arbeitet und der Niederschlag sehr rasch erfolgt. Mit einem negativen Kolloid wird der Niederschlag ebenfalls gebildet, vollzieht sich aber langsam. Mit einer Wechselspannung wird ein Ergebnis erreicht, das dem Unter-• schied zwischen den durch die Stromwechsel 6s bedingten Einzelerscheinungen entspricht. In allen Fällen scheidet sich das suspendierte Metall sofort auf der Schicht b ab und bildet dort eine zusammenhängende, harte und sehr haftfähige Auskleidung.The best results are achieved with a positively charged colloid, since the rectifier then works with its minimum resistance and precipitation occurs very quickly. With a negative colloid, the precipitate is also formed, but occurs slowly. With an alternating voltage, a result is achieved which corresponds to the • difference between the individual phenomena caused by the current change 6s. In all cases, the suspended metal is immediately deposited on layer b , where it forms a cohesive, hard and very adhesive lining.
Nach Entfernung des Überschusses der Flüssigkeit c kann man die Scheiben oder Platten, die auf diese Weise behandelt worden sind, zur Bildung eines Stapels übereinanderschichten. Der Kontakt zwischen zwei benachbarten Elementen findet zwischen zwei metallischen Flächen statt, und daher ist es nicht mehr notwendig, Bleischeiben oder Graphitzwischenschichten zu verwenden. Ebenso braucht man auch keinen starken Klemmdruck mehr anzuwenden, und der Gesamtwiderstand eines Stapels hängt nicht mehr von diesem Druck ab. Die Charakteristiken des Stapels sind konstant und gestatten beispielsweise die Verwendung der Gleichrichter für die Speisung von Meßgeräten. Da ferner der Kontaktwiderstand geringer ist, erzielt man einen höheren Wirkungsgrad und eine geringere Wärmeerzeugung. Weiterhin gestattet der Fortfall der inaktiven Bleischeiben eine weitgehende Herabsetzung des Gewichtes, der Raumbeanspruchung und des Preises der Gleichrichter. Bei Anwendung der bisher üblichen Herstellungsweise wiegt ein Gleichrichter mit Kupfer und Kupferoxyd für 6 Volt und 3 Ampere 1800 g, während er bei Herstellung nach der Erfindung nur 250 g wiegt und sein Volumen um mehr als 7 ο o/o verkleinert ist.After removing the excess of the liquid c , the discs or plates which have been treated in this way can be stacked to form a stack. The contact between two adjacent elements takes place between two metallic surfaces, and therefore it is no longer necessary to use lead washers or graphite interlayers. Likewise, there is no longer any need to apply strong clamping pressure, and the total resistance of a stack no longer depends on this pressure. The characteristics of the stack are constant and allow, for example, the rectifiers to be used to power measuring devices. Furthermore, since the contact resistance is lower, higher efficiency and lower heat generation are achieved. Furthermore, the elimination of the inactive lead discs allows a substantial reduction in weight, space requirements and the price of the rectifier. When using the usual method of manufacture, a rectifier with copper and copper oxide for 6 volts and 3 amps weighs 1800 g, while when manufactured according to the invention it weighs only 250 g and its volume is reduced by more than 7 o / o.
Das Verfahren der Fällung von in kolloidaler Suspension befindlichen Metallen nach der Erfindung ist bei beliebig geformten und bemessenen Gleichrichterplatten anwendbar und gestattet die Vergrößerung ihrer Oberflächen und die Steigerung ihrer Leistung, während hier bisher durch den höchst zulässigen Druckwert eine Grenze gesetzt ist. Die Schicht von unveränderlichem Metall bleibt unbeschränkt bestehen und hält anderseits trotz ihrer sehr geringen Dicke Stromdichten aus, die mindestens gleich den durch die aktive Schicht ausgehaltenen Stromdichten sind und in der Regel diese sogar übersteigen. Man kann im übrigen im Bedarfsfall diese kolloidale Haftschicht durch eine zusätzliche Auskleidung verstärken, die beispielsweise durch Elektrolyse niedergeschlagen wird. Die ursprüngliche Schicht schützt dann die aktive Schicht gegen die chemischen Wirkungen des Elektrolyten. iaoThe process of precipitating metals in colloidal suspension according to the The invention is applicable to rectifier plates of any shape and size allows their surface areas to be increased and their performance to be increased while a limit has been set here so far by the highest permissible pressure value. The layer of unchangeable metal remains exist indefinitely and, on the other hand, withstand current densities despite their very small thickness, which are at least equal to the current densities sustained by the active layer and usually even exceed this. You can also use this colloidal if necessary Reinforce the adhesive layer with an additional lining, for example through Electrolysis is precipitated. The original layer then protects the active one Layer against the chemical effects of the electrolyte. iao
Die Fig. 2 und 3 veranschaulichen beispielsweise den Zusammenbau der nach der2 and 3 illustrate, for example, the assembly of the after
Erfindung behandelten Gleichrichterelemente. Gemäß Fig. 2 sind die verschiedenen Elemente, welche den Gleichrichter bilden sollen, vor ihrem Zusammenklemmen durch den BoI-zen 9 und die Mutter 8 dargestellt. Um das Verständnis der Zeichnung zu erleichtern, sind die einzelnen Teile als noch nicht in Berührung befindlich veranschaulicht. Der Bolzen 9 kann einen geringen Durchmesser besitzen, da es im Gegensatz zu den bekannten Gleichrichtern, z. B. den Kupferoxydgleichrichtern, nicht mehr nötig ist, einen sehr starken Klemmdruck auszuüben. Der Bolzen 9 ist mit einer Isolierschicht 10 bedeckt, auf welche man die Elemente 1 bis 7 aufschiebt. Die Metallplatten 1, welche die eigentlichen Gleichrichterelemente bilden, sind auf nur einer Seite mit einer aktiven Schicht 2 bedeckt, auf welcher man nach dem Verfah-Invention treated rectifier elements. According to Fig. 2, the various elements which are to form the rectifier, before they are clamped together by the bolt 9 and the nut 8 shown. To make the drawing easier to understand, the individual parts are illustrated as not yet in contact. Of the Bolt 9 can have a small diameter, as it is in contrast to the known Rectifiers, e.g. B. the copper oxide rectifiers, is no longer necessary to exert a very strong clamping pressure. Of the Bolt 9 is covered with an insulating layer 10 on which elements 1 to 7 are placed postpones. The metal plates 1, which form the actual rectifier elements, are covered on only one side with an active layer 2, on which, according to the method
za ren der Erfindung eine geeignete Metallschicht niedergeschlagen hat. Auf diese letztere Schicht legt man gegebenenfalls sehr dünne Scheiben 3 aus plastischem Metall auf und dann, falls notwendig, die Kühlscheiben 4, auf welche neue Gleichrichterplatten und hierauf die weiteren Platten in Wiederholung folgen. Zwischen den so gebildeten Stapeln fügt man von Zeit zu Zeit Körper 6 ein, die, wie Fig. 3 im einzelnen zeigt, aus gelochten Metallscheiben mit Ansätzen ir größerer Dicke am Umfang bestehen. Diese Lochscheiben dienen dazu, der Luft eine leichte Durchspülung der Plattenstapel zu ermöglichen und eine wirksame Fügung nicht nur durch die Kühlscheiben 4, sondern auch durch unmittelbare Berührung mit der Umgebungsluft zu gewährleisten. Die äußeren Verbindungen sind durch Platten 5 gebildet, die mit angesetzten Kabelschuhen oder Kabelösen versehen sind, und das Zusammendrücken der Gesamtheit aller Scheiben wird durch geeignete Endscheiben 7 und die Muttern 8 erreicht. za ren of the invention has deposited a suitable metal layer. If necessary, very thin disks 3 made of plastic metal are placed on this latter layer and then, if necessary, the cooling disks 4, on which new rectifier plates and then the further plates follow in repetition. Between the stacks formed in this way, bodies 6 are inserted from time to time which, as FIG. 3 shows in detail, consist of perforated metal disks with projections ir of greater thickness on the circumference. These perforated disks are used to allow the air to easily flush the stacks of panels and to ensure effective joining not only through the cooling disks 4, but also through direct contact with the ambient air. The external connections are formed by plates 5 which are provided with attached cable lugs or cable eyes, and the compression of all the disks as a whole is achieved by means of suitable end disks 7 and nuts 8.
Da man nicht mehr starke Drücke zum Zusammenklemmen der Gleichrichterelemente anzuwenden und keine dicken Bleischeiben, wie sie in der Regel bei Trockengleichrichtern vorgesehen sind, anzuordnen braucht, weist der ganze Gleichrichter, der gemäß Fig. 2 zusammengebaut ist, eine geringe Raumbeanspruchung und ein kleines Gewicht auf, und gleichzeitig ist trotzdem eine sehr wirksame Kühlung der Gleichrichterteile erreicht.Since you no longer need strong pressures to clamp the rectifier elements together and no thick lead washers, as is usually the case with dry-type rectifiers are provided, needs to be arranged, the entire rectifier, which is shown in FIG is assembled, a small footprint and a small weight, and At the same time, a very effective cooling of the rectifier parts is nevertheless achieved.
Claims (5)
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