DE736805C - Verfahren zum Herstellen von Kupferoxydulgleichrichtern durch Oxydieren von Kupferscheiben nach vorausgegangener Erhitzung im Vakuum - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von Kupferoxydulgleichrichtern durch Oxydieren von Kupferscheiben nach vorausgegangener Erhitzung im VakuumInfo
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Description
-in
Kupferoxydulgleichrichter werden
Regel'wie folgt hergestellt:
Regel'wie folgt hergestellt:
Eine vorher sorgfältig entfettete ■Kupferscheibe
wird in einem Ofen unter Luftzutritt bei Atmosphärendruck einige Minuten lang
auf etwa iooo° C erhitzt, darauf in einem zweiten Ofen auf eine Temperatur von etwa
5000 C abgekühlt und auf dieser einige Minuten gehalten, worauf die Scheibe in kaltem
Wasser abgeschreckt wird. Es bildet sich dabei an der Scheibenoberfläche eine Halbleiterschicht
aus Kupferoxydul, die den Sitz der Ventilwirkung darstellt, sowie eine darüberliegende
Kupferoxydschicht. «Nach Entfernen der schlecht leitenden oberflächlichen Kupfer-
'oxydschicht ist die oxydierte Kupferscheibe als Gleichrichter verwendbar.
Es hat sich gezeigt, daß Gleichrichterelemente, die unter Verwendung einer so behandelten
Kupferscheibe aufgebaut sind, im allgemeinen nicht mit höheren Ausgangsspannungen
als etwa 3 bis 6 Volt dauernd betrieben werden können. Ferner ergeben sich Betriebsschwierigkeiten, wenn die Temperatur der
Gleichrichterelemente höhere Werte, beispielsweise mehr als 500 C, annimmt.. Die Erfindung
bezweckt, einen Kupferoxydulgleichrichter herzustellen, der von diesen Beschränkungen
frei ist und ohne jede Schwierigkeit mit wesentlich höheren Ausgangs-
spannungen als 6 Volt je Scheibe sowie bei verhältnismäßig hohen Temperaturen betrieben
werden kann und der daher bei gleicher Wattleistung und gleichen Abkühlungsverhältnissen
einen geringeren Raumbedarf als die bekannten Gleichrichter erfordert.
Dieser Zweck wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß das bekannte Verfahren
zürn Herstellen von Kupferoxydulgleichrichtern, bei dem die Kupferscheiben zunächst im
Vakuum erhitzt und alsdann oxydiert werden, so modifiziert wird, daß die Kupferscheiben
vor ihrer Oxydierung in einem Hochvakuumgefäß bei einer Temperatur von mindestens 70b0 C mehrere Stunden lang
einem Luftdruck von weniger als 0,3 mm Quecksilbersäule ausgesetzt werden. Als besonders
zweckmäßig hat es sich erwiesen, während der Behandlung der Kupferscheiben bei einer Temperatur zwischen 9000 C und
dem Schmelzpunkt des Kupfers, vorzugsweise bei rund 10000 C, einen Luftdruck von
ρ,οοοι mm Quecksilbersäule oder weniger aufrechtzuerhalten.
Die Erhitzung im Vakuum geschieht bei dem bekannten Verfahren zu dem Zweck, in
den Kupferscheiben mechanische Spannungen zu vermeiden, die beim Gebrauch des Gleichrichters Formänderungen der vorher
ebenen Scheiben herbeiführen und dadurch die Gleichmäßigkeit des elektrischen Kontaktes
mit der Gegenelektrode beeinträchtigen und den Wirkungsgrad des Gleichrichters vermindern. Bei dem bekannten Verfahren
wird überdies die Erhitzung im Vakuum, über dessen Höhe bestimmte Angaben nicht gemacht sind, auf wenige Minuten beschränkt.
Auch kann sie mit gleichem Erfolg ebensogut nach wie vor dem Oxydieren der Scheiben
stattfinden. Man kann sogar bei dem bekannten Verfahren das Ausglühen im Vakuum durch eine Erhitzung in einer indifferenten
Atmosphäre ersetzen.
Das Verfahren nach der Erfindung unterscheidet sich nach Zweck und Durchführung
von dem bekannten Verfahren wesentlich. Mit seiner Anwendung ist die Erzielung wichtiger
technischer Vorteile verbunden.
Die vorteilhafte Wirkung der Erfindung beruht vor allem darauf, daß die Kupferscheibe
von gewissen Verunreinigungen des zu ihrer Herstellung verwendeten Kupfers, unter denen vor allem Blei besonders nachteilig
ist, auf einfache und gründliche Weise befreit wird. Würde man die Erhitzung der
Kupferscheiben bei atmosphärischem Druck oder bei mäßigem Vakuum, beispielsweise von
der Größenordnung einiger Millimeter Quecksilbersäule vornehmen, so würden die verunreinigenden
Bestandteile nicht verdampft und ausgeschieden, sondern mitoxydiert werden, was eine Steigerung der unerwünschten
Eigenschaften des Gleichrichters zur Folge hätte.
In das Kennlinienbild der Zeichnung sind sowohl für den Vorstrom als auch für den
Rückstrom der Stromspannungskeniilinien
eines normalen Kupferoxydulgleichrichters der bisherigen Herstellungsart einerseits und
eines nach dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten Kupferoxydulgleichrichters eingetragen.
-
Im oberen rechten Quadranten des Kennlinienbildes ist die Stromstärke einer kurzgeschlossenen Gleichrichterscheibe (in Am-
pere) in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung (in Volt) für die Grenzteinperaturen
+40° C und —400 C eingetragen. Die
ausgezogene Linie 3 stellt die Kennlinie eines Gleichrichters der bisherigen Herstellungsart
bei —400 C, die ausgezogene Linie 5 die entsprechende
Kennlinie bei +4°° C dar. Der Kurzschlußstrom ändert sich also bei einem
solchen Gleichrichter mit der Temperatur in weiten Grenzen. Je größer aber die Temperaturabhängigkeit
der Stromstärke ist, desto stärker ist die kumulative Wirkung, die wegen des negativen Temperaturkoeffizienten der
Kupferoxydulschicht durch eine Temperatursteigerung und die durch sie bedingte Stromzunähme
herbeigeführt wird. Die gestrichelten Linien 9 und 11 geben den Verlauf der
entsprechenden Kennlinien bei einem nach der Erfindung hergestellten Gleichrichter wieder.
Die schraffierte Fläche 7 stellt also für diesen Fall den Änderungsbereich der Kennlinien
zwischen den genannten Temperaturgrenzen dar. Man erkennt deutlich, daß hier innerhalb der gleichen Temperaturgrenzen
die Stromstärke mit der Spannung viel, weniger ansteigt als bei dem Gleichrichter bekannter
Bauart.
Im unteren linken Quadranten der Kennlinienbilder ist der Rückstrom (in Milliampere)
in Abhängigkeit von der Sperrspannung (in Volt) eingetragen. Hier stellt die ausgezogene Linie 15 die Kennlinie des
Gleichrichters bisheriger Herstellungsart bei —400 C und die ausgezogene Linie 17 die
entsprechende Kennlinie bei +40° C dar. Die gestrichelten Linien 19 und 21 geben den Verlauf
der entsprechenden Kennlinien bei dem nach der Erfindung hergestellten Gleichrichter
wieder. Der Änderungsbereich dieser Kennlinien zwischen den Temperaturgrenzen + 40° C und —400 C wird durch die schraffierte
Fläche 23 veranschaulicht. Wie man sieht, ist der Einfluß des Rückstromes auf die kumulative Wirkung der Temperatursteigerung
hier wesentlich verringert.
Das Kennliniänbild läßt also bereits als wesentlichen technischen Fortschritt des nach
der Erfindung hergestellten Gleichrichters erkennen, daß man mit der Spannungsbefastu.ng
je Gleichrichtereinheit sehr viel höher gehen darf als bisher. Ein weiterer
Vorteil der Erfindung liegt darin, daß .man infolge der verringerten Wärmeentwicklung
die nach diesem Verfahren hergestellten Gleichrichterzellen mit wesentlich höheren
Leistungen belasten kann. Dies führt dazu,
ίο daß man auf die bisher meist üblichen Kühlscheiben
verzichten und den' Gleichrichter erheblich kleiner bauen kann. Die Verminderung
des Raumbedarfs, der auf diese Weise erzielbar ist, geht, wie sich gezeigt hat, so
weit, daß man, auf gleiche Belastung bezogen, unter Umständen mit dem dritten Teil
des früher notwendigen Raumbedarfs auskommt. Werden die Kühlscheiben beibehalten,
so läßt sich bei gleichem Raumbedarf wie früher eine Leistungssteigerung des Gleichrichters auf das 6- bis Sfache erreichen.
Die Erfindung ermöglicht auch die Verwendung von Trockengleichrichtern für verhältnismäßig
hohe Spannungen bei nennenswerten Leistungen. So liefert z. B. ein Gleichrichter
nach der Erfindung, dessen Abmessungen 40 χ 40 X 8 cm betragen, dauernd
0,7 Amp. Gleichstrom bei 1500 Volt Ausgangsspannung und einem Wirkungsgrad von
über 80 °/0. Derartige. Kupferoxydulgleichrichter können also ohne weiteres den Wettbewerb
mit Gasentladungsröhren oder Vakuumröhren aufnehmen.
Statt die zu oxydierenden Kupferscheiben einer Erhitzung im Vakuum zu unterziehen,
kann man auch die Kupferschmelze, aus der die Scheiben hergestellt werden, bevor sie zu
einem Block vergossen wird, im Vakuum erhitzen, um die gewünschten Kennlinien des
Gleichrichters zu erzielen. Die Warmbehandlung der Schmelze im Vakuum muß in diesem '.
Falle natürlich 'dieselbe sein wie bei den Kupferscheiben, und es empfiehlt sich, dabei
den Luftdruck auf weniger fels 0,0001 mm Quecksilbersäule zu halten. .
Claims (3)
1. Verfahren zum Herstellen \-on Kupferoxydulgleichrichtern durch Oxydieren
von Kupferscheiben nach vorausgegangener Erhitzung im Vakuum, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferscheiben
vor ihrer Oxydierung in einem Hochvakuumgefäß bei einer Temperatur von mindestens 7000 C mehrere Stunden
lang einem Luftdruck von weniger als 0,03 mm Quecksilbersäule ausgesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hochvakuumgefäß
während der Behandlungsdauer der Kupferscheiben bei einer Temperatur zwischen 9000 C und dem Schmelzpunkt des
Kupfers, vorzugsweise bei rund 10000C,
ein Luftdruck von 0,0001 mm Quecksilbersäule oder weniger aufrechterhalten
wird.
3. Abgeändertes Verfahren nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß an Stelle· der zu oxydierenden Kupferscheiben die Kupferschmelze, aus welcher
die Scheiben hergestellt werden, einer Erhitzung bei den im Anspruch 1 oder 2
angegebenen Werten von Temperatur, Luftdruck und Zeit unterworfen wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
BERLIN. GEDRUCKT IN DER
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| DES141791D Expired DE736805C (de) | 1939-07-26 | 1940-07-27 | Verfahren zum Herstellen von Kupferoxydulgleichrichtern durch Oxydieren von Kupferscheiben nach vorausgegangener Erhitzung im Vakuum |
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1940
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Also Published As
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|---|---|
| US2304090A (en) | 1942-12-08 |
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