DE934423C - Selentrockengleichrichter - Google Patents

Description

Selengleichrichter werden im allgemeinen in der Weise aufgebaut, daß eine Grundplatte mit einer Selenschicht bedeckt wird und daß durch eine Hitzebehandlung das Selen kristallisiert wird und so die Voraussetzungen für die Gleichrichterfunktion geschaffen werden. Auf die Selenoberfläche wird dann die Gegenelektrode aufgebracht. Entsprechend der theoretischen Auffassung bildet sich bei diesem Aufbau des Systems und bei dieser Behandlung des Selens spätestens dann eine Sperrschicht, wenn an das System eine Spannung gelegt wird. Diese Sperrschicht begründet diie gleichrichtende Eigenschaft des Systems insofern, als bei gleicher Spannung in der einen Richtung ein wesentlich stärkerer Strom fließt als in der anderen. Die Spannung, welche einem solchen System aufgezwungen werden kann ist begrenzt, und ebenso ist der Strom in der gesperrten Richtung oftmals größer als erwünscht. Es ist an sich bekannt, die Sperrspannung des Selengleichrichters durch eine künstliche Sperrschicht zu erhöhen.

In der Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Selenzelle schematisch dargestellt, während Fig. 2 einen Querschnitt einer Zelle mit einer solchen künstlichen) Sperrschicht darstellt.

Auf der Grundplatte 1, die gewöhnlich aus Stahl besteht, ist die Selenschicht 2 aufgebracht. Das Selen kann durch Niederschmelzen oder durch Aufspritzen von geschmolzenem Selen auf der Grundplatte verteilt werden und verfestigt sich dann durch Abkühlung. Nachdem das Selen in dieser Weise aufgebracht worden ist, wird es getempert, was in bekannter Weise so ausgeführt wird, daß es für eine gewisse Zeit auf einer Temperatur etwas unterhalb des Schmelzpunktes des Selens gehalten wird, um in den kristallisierten Zustand überzugehen, der für die Gleichrichterwirkung vorausgesetzt ist. Ein brauchbares Ver-

fahren die Temperung durchzuführen besteht darin, die mit Selen bedeckte Scheibe in einer Presse unter Druck zu setzen und für etwa eine halbe Stunde auf I2o° C zu halten. Dann wird der Druck weggenommen und die Temperatur für mehrere Stunden auf 214⁰C erhöht.

Mit 3 ist in der Figur eine künstliche Sperrschicht dargestellt, während mit 4 die Gegenelektrode bezeichnet ist, welche auf die Lackschicht aufgespritzt oder sonstwie niedergeschlagen wird. Es ist vorteilhaft, eine metallische Legierung, etwa Wood-Metall aufzuspritzen, so daß nach der Abkühlung eine dünne Metallschicht sich bildet.

Es ist weiter bekannt, zur Herstellung der künstlichen Sperrschicht Lacke zu verwenden, die Zellulose oder deren Verbindungen enthalten. Diese Lacke haben sich gegenüber den künstlichen Sperrschichten aus anderen Isolierstoffen als besonders vorteilhaft erwiesen. Insbesondere sind solche Lacke geeignet, die niedere Alkylradikale aufweisen. Von diesen hat sich insbesondere Zelluloseacetat als brauchbares Grundmittel für die in Frage kommenden Lacke erwiesen. Die Lackschicht wird zweckmäßig nach der Kristallisation des Selens auf der Selenschicht niedergeschlagen. Der Lack wird in der üblichen Weise hergestellt. Er enthält u. a. ein geeignetes flüchtiges Lösungsmittel oder einen Verdünner, die jedoch keinen nachteiligen Einfluß auf das Selten ausüben und den Isolatktti'Swert des Lackes nicht herabsetzen dürfen. Auch Zellulosenitrat ergibt eine brauchbare Lackgrundlage.

Erfindungsgemäß werden solchen Lacken auf Zellulosebasis Stoffe zur Verbesserung der gleichrichtenden Eigenschaften zugesetzt. Derartige Stoffe sind Selendioxyd oder Selenjodid, die einzeln oder gemeinsam einem derartigen Lack in bestimmtem Mengenverhältnis beigemischt werden.

Auf diese Weise wird die Durchlaßfähigkeit des Gleichrichters wesentlich verbessert. Durch die künstliche Sperrschicht ohne einen derartigen Zusatz wird zwar eine Steigerung der Sperrspannung des Gleichrichters erzielt, jedoch wird der Durchlaßwiderstand dabei in ungünstiger Weise vergrößert.

Da sich auf der Selenoberfläche bei Lagerung an der Luft stets eine dünne Schicht von Selendioxyd bildet, so können die ohne Zusätze auf die Selenoberfläche aufgebrachten Sperrschichtlacke je nach dem Aufbringungsverfahren des Lackes auf der dem Selen zugewandten Seite einen sehr geringen Prozentsatz von Selendioxyd enthalten. Dieser Anteil reicht jedoch nicht aus, um die gemäß der Erfindung erstrebte Wirkung der Erhöhung der Durchlaßfähigkeit des Gleichrichters zu erzielen. Auch wurde bisher nicht erkannt, daß durch den planmäßigen Zusatz von derartigen Stoffen zum Sperrschichtlack eine erhebliche Verbesserung der Gleichrichtereigenschaften erzielt werden kann.

Eine brauchbare Zusammensetzung für einen Lack gemäß der Erfindung ergibt das folgende Beispiel. Die Anteile beziehen sich auf das Gewicht: . 6g

• Zelluloseacetatlack 4 Teile

Selendioxyd 3

Verdünner \ .... 60

Der in dem Rezept angegebene Zelluloseacetatlack wird durch Auflösen von 4 Teilen Zelluloseacetat in etwa 60 Teilen Äthylenglykol-Monomethyläther-Acetat erhalten. Dieser Verdünner ist auch unter dem Handelsnamen Methyl- »Cellosolve«-Acetat bekannt. Diese Mischung stellt die in dem obigen Rezept angegebenen 4 Gewichtsteile Zelluloseacetatlack dar. Das Methyl-Cellosolve-Acetat ist das beste Lösungsmittel für Zelluloseacectat, welches die Sperrschicht bzw. das Selen nicht schädlich beeinflußt. Die angegebenen · Gewichtsverhältnisse sind keineswegs kritisch und können innerhalb weiter Grenzen variiert werden. Zum Beispiel kann der Anteil von 60 Gewichtsteilen flüssigem Verdünner am plus oder minus 20 bis 30 geändert werden. Dar Selendioxydanteil kann auf 8 Teile gesteigert werden.

Das Selendioxyd wird vorzugsweise in einem solchen Lösungsmittel oder Verdünner zugeführt, das gleicherweise auch das Zelluloseacetat oder die anderen in Frage kommenden Lackgrundstoffe auflöst. Mindestens sollte das Lösungsmittel für das Selendioxyd verträglich mit den andern Bestandteilen des Lackes sein. Selendioxyd und Selenjodid mögen einzeln oder in Mischung in geeigneter Menge zugeführt werden. Es gilt die Regel, daß die Leitfähigkeit des Selens mit der Menge dieser Zusätze wächst.

In einem zweiten Beispiel· eines geeigneten Lackes wird von drei Komponenten A, B und C ausgegangen. Die Komponente^ wird dadurch gewonnen, daß 2 Teile Zelluloseacetat in 60 Teilen Methyl-Cellosolve-Acetat gelöst werden. Die Komponente B wird durch das reine Verdünnungsmittel Methyl-Cellosolve-Acetat selbst dargestellt. Die Komponente C besteht aus einer 5%igen Lösung des leitenden Zusatzstoffes Sölendioxyd oder Selenjodid· oder beider in absolutem Äthylalkohol. Die Komponenten werden für den Gebrauch derart gemischt, daß auf ι Teil A 5 Teile C entfallen und daß B in solcher Menge zugesetzt wird, daß die gewünschte Konsistenz des Lackes erhalten wird. Diese Menge liegt zwischen 2 und 10 Anteilen. Für den Fall, daß der Lack durch Spritzen aufgebracht wird, haben sich 5 Teile der Komponente B als brauchbar erwiesen.

Wenn Zellulosenitrat verwendet wird, dann wird es in denselben Mengenamteilen . verwendet wie Zelluloseacetat. Auch Aceton hat sich als geeignetes Lösungsmittel erwiesen, welches die Methyl-Cellosolve-Acetat-Komponente ganz oder teilweise ersetzen kann. Der Lack wird durch Streichen oder Spritzen auf die Selenfläche aufgebracht und gleichmäßig verteilt. Nach der Verflüchtigung des Lösungsmittels bleibt eine sehr dünne Schicht des Zellulosegrundbestandteiles übrig, in welcher der Zusatz an leitendem Material enthalten ist. Es ist wünschenswert, die Lacksdhicht mit Sicherheit

außerordentlich dünn zu machen. Die Stärke der Lackschidht kann mit Leichtigkeit dadurch kontrolliert werden, daß einerseits die aufgebrachte Lackmenge und andererseits die Viskosität des Lackes genau gemessen wird.

Im Hinblick darauf, daß das Selendioxyd bzw. Selenjodid möglichst gleichmäßig im Lack verteilt sein muß, ist darauf zu achten, daß die Lösungsmittel bzw. Verdünnungsmittel so aufeinander abgestimmt sind, daß sie nicht nur verträglich miteinander und mit den übrigen Bestandteilen sind, sondern daß sie eine schnelle und gleichmäßige Verteilung . der leitenden Zusätze bewirken. Als Lösungsmittel für das Selendioxyd hat sich absoluter Äthylalkohol als besonders vorteilhaft erwiesen, da er sich mit den anderen Bestandteilen verträgt und außerdem eine maximale Menge von Selendioxyd aufzulösen vermag.

Damit die Lackschicht ihre beste Wirkung ergibt, ist es insbesondere beim Vorliegen einer trockenen Atmosphäre bei der Fabrikation vorteilhaft, den Lack mit Feuchtigkeit gemischt anzuwenden. Diese Feuchtigkeit wird vorteilhaft in der Form dem Lack zugefügt, daß beim Spritzen des Lackes feuchte Luft verwendet wird. Zunächst sollte die Herstellung des Lackes bereits in einer Atmosphäre vor sich gehen, deren Feuchtigkeit bei 6o° und darüber gehalten wird. Die Erfahrung zeigt, daß nur ein geringer Feuchtigkeitsanteil aufgewendet werden muß, um gute Resultate zu erzielen. Gewöhnlich ist genügend Feuchtigkeit in der Atmosphäre enthalten, so daß nicht zusätzliche Feuchtigkeit aufgewendet werden muß. Bei trockenem Wetter allerdings oder bei trockener Atmosphäre muß dem Lack Feuchtigkeit zugefügt werden. In Fig. 3 ist eine Anordnung dargestellt, mittels welcher dieses geschehen kann. Die Figur zeigt einen Behälter 6, der bis zu einer gewissen Höhe Wasser 8 enthält. Der Behälter ist durch den Deckel 7 abgeschlossen, so daß der Raum über dem Wasser mit Wasserdampf gesättigt ist. Durch eine dichte Durchführung 10 im Boden des Gefäßes ist ein Luftrohr 9 durch das Wasser hindurchgeführt, dessen obere Mündung sich im Luftraum oberhalb des Wassers befindet. Mittels der Durchführung 12 durch den Deckel des Behälters ist ein Rohr 11 zur Spritzkammer 13 geführt. Die Spritzeinrichtung bzw. Spritzpistole zeigt die übliche Ausführung mit dem Lackbehälter 14, der den flüssigen Lack 15 aufnimmt. Das Rohr 16 taucht in den Lack hinein und ist mit seinem Ende 17 bis zu einem entsprechenden Spalt zu der Austrittsöffnung 18 der Spritzpistole geführt.

Durch das Rohr 9 wird nun Preßluft in den Behälter 6 eingeblasen, die sich mit dem Wasserdampf oberhalb des Wassers mischt. Um die richtige Feuchtigkeitsmenge aufzunehmen, kann das Wasser durch ein Heizelement 19 erhitzt werden. Gegebenenfalls, wenn ein Maximum an Feuchtigkeit erwünscht ist, wird das Wasser zum Kochen gebracht. Die geeignete Wassertemperatur hängt von dem Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphäre ab. Eine wesentliche Steigerung des Feuchtigkeitsgehaltes in der Spritzeinrichtung ist dann erforderlich, wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphäre unterhalb 50 % liegt. In mittleren Arbeitsbedingungen hat sich eine Wassertemperatur zwischen 70 und 90⁰ als ausreichend erwiesen. Die mit Feuchtigkeit gemischte Luft verläßt den Behälter 6 durch das Rohr 11 und tritt in die Spritzpistole ein, wo sie in bekannter Weise den Lack mitreißt und zum Niederschlag auf der Selenschicht bringt. Ist der Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphäre genügend hoch, kann der Lack statt durch Spritzen durch Aufstreichen aufgebracht werden.

Ein Lack von der gekennzeichneten Zusammensetzung wird auf die Selenoberfläche aufgebracht, bevor die Gegenelektrode niedergeschlagen wird. Er trocknet schnell und hinterläßt eine künstliche Sperrschicht. Bei der Formierung wird dann mit Leichtigkeit eine wesentlich höhere Sperrspannung erreicht. Gegenüber dem Normalwert von 20 Volt läßt sich so eine Sperrspannung von 30 Volt erreichen und auch eine entsprechend erhöhte Betriebsspannung. Als weiterer Vorteil einer künstliehen Sperrschicht hat sich ergeben, daß der Gleichrichter eine wesentlich stabilere und der Alterung weniger unterworfene Charakteristik erhält.

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung künstlicher Sperrschichten aus einem Lack auf Zellulosebasis für Selentrockengleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß dem aufzubringenden Lack Selendioxyd und/oder Selenjodid zugesetzt wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines Selentrockengleichrichters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lack eine Lösung von an sich für diesen Zweck bekanntem Zelluloseacetat in einem Verdünner wie Äthylenglykol-Monomethyläther-Acetat benutzt wird, dem in Äthylalkohol gelöste Zusätze aus Selendioxyd und/oder Selenjodid zugefügt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lack aus 4 Teilen Zelluloseacetat, 3 Teilen Selendioxyd und 60 Teilen Äthylenglykol - Monomethyläther-Acetat verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack unter Einhaltung no derartiger Feuchtigkeitsbedingungen auf die formierte Selenschicht niedergeschlagen wird, daß der Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphäre, in der die Niederschlagung der Lackschicht erfolgt, nicht unterhalb 50% liegt.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften N.r. 561 548, 706048; französische Patentschrift Nr. 684 097;
britische Patentschrift Nr. 440 369;

niederländische Patentschriften Nr. 32 845, 47 Ö94-

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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