CN1145719C - 带材电镀装置中的导电辊及该导电辊的冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带材电镀装置中的导电辊,该导电辊具有辊轴(6),而且所述导电辊由辊套(1)和两个基本为圆柱形、填嵌于辊套(1)中的辊基体(2、3)构成。所述辊套具有内壁(4)和外壁(5),所述辊基体具有圆柱形外壳(11)、相向侧端(9)和相离侧端(10)。而且辊套(1)和辊基体(2、3)相互以可拆卸的方式连接。
Description
本发明涉及一种带材电镀装置中的导电辊及该导电辊的冷却方法。
导电辊的任务一般是将从电镀阳极转移到带材上的电流再流入直流电源。对此,人们将导电辊的设置区分为用于带材水平走向和垂直走向的两种情况。
在第一种情况下,待镀带材以水平状态行经镀槽,导电辊置于镀槽之前和之后,从上面或下面平压在带材上,并借助一根覆有橡胶的对辊,对带材实行线型挤压。带材行进速度与辊的圆周速度相当时,电流因带材与导电辊之间的接触而由带材传导到导电辊上,并经由汇流环机构再从导电辊流入整流器。
在竖式电镀装置中,待镀带材出槽后,经由同时又为导向辊的导电辊转向180°,从而带材可以进入下一个镀槽。电流经带材与导电辊之间形成的接触面,从带材流到导电辊上,并从导电辊经由汇流环机构再回到整流器。在这种情况下,导电辊不仅有着导电效能,而且还有引导带材的功效。由于带材的弯曲刚度,也由于镀槽彼此间的距离较大的缘故,垂直装置的导电辊的直径按比例地增大。
导电辊因其内电阻而升温,直径相应增大。另一个热源是缠绕着的带材,它同样因内电阻而升温。带材厚度在小于1mm的范围内时,带材温度值可达100℃以上,相应地使导电辊加热。
出于这些理由,导电辊一般设有一个内冷却机构,它的功效是,确保导电辊长度方向上温度分布均匀。这样就可以避免,不同热截面导致辊身长度上直径不等。这就造成,带材的导向不再得以保障,而且根据经验,还导致所镀表面的质量下降。
现有技术中,已知各种不同导电辊冷却机构的结构。
一种情况是,导电辊原则上为圆形中空体,其外套由耐酸导电金属材料制成。该中空体部分或者完全充满冷却水,并且经由一个辊颈导入冷却水,经由另一个辊颈导出加热水。这种技术方案最为价廉物美,然有下列缺点:
由于冷却水流入内壁的流速很小,致使全充满导电辊的传热很小。另外,额外的水量使导电辊的回转力矩增加,从而妨碍了对传动的控制。同样,也不能保障辊身长度上的温度均匀分布。
另一种已知的技术方案规定,空腔中尽可能充填置换体,这样虽使导电辊内部蕴藏的水量变少,但冷却无法控制的问题依然存在。
另有一种可以克服上述缺点的已知技术方案是在不锈钢制成的外部导电辊辊套与标准钢制成的内部圆柱体之间的同心间隙中置入紧密缠绕的铜管,高流速冷却水流经该铜管。为调解外部辊套与铜管之间的热传导起见,存留的空腔中浇注金属锌。
该技术方案虽能保证热传导可控并均匀,然而生产成本大大高于各前述技术方案。另一个缺点在于,辊套因磨蚀而反复磨损后,辊子的更新只能在专门的工场进行,例如制造新的辊套并将其压冷缩配合到事先按尺寸车削的旧辊套上。简单更换用坏的辊套是不可能的。因此,电镀装置使用者那里必须贮存大量昂贵的导电辊。
本发明的目的在于提供一种导电辊,该导电辊可避开前面所提缺点,并能以很低成本和费用生产,使备留整个导电辊的备件成为多余。
该发明目的经用一种具有辊轴的带材电镀装置用导电辊得以实现,该装置中,所述导电辊由一个具有内壁和外壁的辊套和两个基本呈圆柱状并填嵌于辊套中的辊基体构成,所述两个辊基体具有圆柱形外壳、相向侧端和相离侧端,而且所述辊套和辊基体以相互以可拆卸的方式连接。
由于这样,辊套本身易于替换,所以不再需要对整个导电辊备留备件。
当辊基体由标准钢构成,而辊套由耐酸导电材料如不锈钢构成时,则能以低廉的成本制造这种导电辊。
如果辊基体的圆柱形外壳由电绝缘材料制成,则辊套中的电流就易于控制。这样,可保证导电辊均匀受热。举例来说,圆柱体外壳的电绝缘可以对其敷覆一层硬而耐酸的电绝缘层来实现。
当辊套内壁上安设一个同心围绕辊轴的内环时,一来可特别简单地使辊套与辊基体之间实现连接。二来,结合圆柱形外壳上的电绝缘,可强制辊套中的电流完全对称。
当两个辊基体上设有互相相应一致平行于辊轴延伸、容纳紧固件如拉杆的通孔时,辊套与辊基体之间的可拆卸式紧固尤为简单。
其它的优点和详情,可由其它各权利要求和下面对一个实施例的记叙中得知。附图中示明:
图1 辊中心轴方向上所见的导电辊,
图2 图1中导电辊沿直线II-II的截面,
图3 图2中导电辊沿直线A-A的截面,以及
图4 图3中导电辊沿直线B-B的截面。
按附图所示,带材电镀装置中的导电辊由辊套1和两个辊基体2、3构成。所述辊套1基本呈圆柱形,并具有内壁4和外壁5。辊套由耐酸导电材料如不锈钢制成。辊套1的内壁4上焊有一个同心围绕辊轴6的内环7。很显然内环7被置于中心。
辊基体2、3的结构基本相同。它们基本呈圆柱形,中空,并在它们相离侧端上具有辊颈8,借助该辊颈,辊基体可在未示出的位置上旋转支承。辊基体2、3由标准钢制成。辊基体基本上填满辊套1,优选甚至精确配合。所以,辊基体2、3具有互相相向侧端9、互相相离侧端10以及相向辊套1的圆柱形外壳11。
圆柱形外壳11上设有一层硬而耐酸的电绝缘层。举例来说,该绝缘层可由为避免孔隙而加入各种填料的氧化物陶瓷制成。这种覆层成本低廉,而且可以简单的方法镀覆。它还能防止圆柱形外壳11被冷却液(水)所腐蚀,而且还耐可能有的电解液蒸汽所致的腐蚀。因此,圆柱形外壳11由电绝缘材料构成。
鉴于辊基体2、3与辊套1之间的绝缘层,电流全部强制经由内环7流动,从而在辊套1中,从外向中间对称,而且还不受电流是否经由两个辊颈8中的一者或另一者或者二者继续传导的制约。
不论辊套1,还是辊基体2、3,都对称于轴6安置,下面称此轴为辊套轴。
辊基体2、3上设有多个通孔12。这些通孔12与辊轴6平行,并互相一致。在各通孔12中,举例来说,可插入拉杆13,故而辊套1和辊基体2、3由拉杆13上所拧的螺母14以可松开的形式互相连接。以此,在需要的时候,可以轻易地替换辊套1,而不必对整个导电辊进行机械加工。也就是说,备件贮备减少到仅剩辊套1。
辊基体2、3上的圆柱形外壳11设有多条冷却通道15,供诸如水之类的冷却液在其中流动。这些冷却通道15围绕圆柱形外壳11呈螺线状。一个辊基体2上的冷却通道15为左旋,另一个辊基体3上的冷却通道15则为右旋。在本发明的情况下,这些螺线呈半圆形。但是,它们也可为其它形状。冷却液的循环回路如下:
冷却液经由供液孔16输入导电辊。辊基体2上的这个供液孔16位于辊轴6上,并置于辊基体2上背离辊基体3的一侧端10上。然后,冷却液经由各外部径向孔17(图2中仅示出一根)供入第一排长孔18。同样,各外部径向孔17也置于辊基体2上背离辊基体3的一侧端10上。第一排长孔18在冷却通道15之下平行于辊轴6延伸,并穿过内环7。此外,辊基体2上的各外部径向孔17还在冷却通道15和第一排长孔18之间闭合,例如,焊合或者旋入螺纹堵头。
另外那个辊基体3也同样设有第一排长孔19,对此,后面还将予以探讨。此外,它还具有两个穿过内环7的长孔20,这些长孔20同样平行于辊轴6延伸,所述辊基体2上的第一排长孔18经由内环7中所设的通孔21与另一个辊基体3上的第二排长孔20相连。辊基体2、3还具有内部径向孔22,它们设在辊基体2、3的相向侧端9上。所述内部径向孔22将辊基体2上的第一排长孔18或者辊基体3上的第二排长孔20与冷却通道15相连。
以此方式,将冷却液如水引入冷却通道15。然后冷却液呈螺线状从辊套1上的内环7流到其外端。
为从冷却通道15引出冷却液,在辊基体2与另一个辊基体3的相离侧端10上设有另外一些外部径向孔23,它们从冷却通道15延伸到辊基体2上的第二排长孔24。辊基体2上的这些第二排长孔24同样平行于辊轴6延伸。它们穿过内环7,并延伸到所述那一个辊基体2上与另一个辊基体3相离侧端10之前不远之处。它们经由另一些设置于内环7上的通孔25与上面已提及的、另一个辊基体上的第一排长孔19连通。
另一个辊基体3上的第一排长孔19同样在冷却通道15之下平行于辊轴6延伸,并穿过内环7。它们一方面经由各外部径向孔26与冷却通道15连通,另一方面则与一个供给孔27连通。所述另一个辊基体3上的外部径向孔26,顾名思义,设置于另一个辊基体3上与辊基体2相离的侧端10。供给孔27置于另一个辊基体3上,并位于辊轴6上。冷却水可以由这些供给孔27向外输出导电辊。
借助上述冷却液供给,新鲜的低温冷却液首先供给辊套1的中央部分。另外,由于在该辊套部分流过的电流最大,所以辊套的这部分也最热,从而使加热最强烈的部位受到最大程度的冷却。在此情况下,最好保持辊套1的圆柱度。
然而,也可以使冷却液循环流动。在这种情况下,导电辊产生一个凸度。这对于带材的行进会有好处。
防止冷却液外泄和电解液内渗所必需的那些密封件,采用通常所用的O-形环28,它们在需要时可以轻而易举地予以更换。
附图标记详表
1 辊套
2、3 辊基体
4 内壁
5 外壁
6 辊轴/辊套轴
7 内环
8 辊颈
9 相向侧端
10 相离侧端
11 圆柱形外壳
12、21、25 通孔
13 拉杆
14 螺母
15 冷却通道
16、27 供液孔
17、26 外部径向孔
18、19 第一排长孔
20、24 第二排长孔
22 内部径向孔
23 另一个外部径向孔
28 O形环
Claims (12)
1、带材电镀装置中的导电辊,该导电辊具有一辊轴(6),而且所述导电辊由一具有一内壁(4)和一外壁(5)的辊套(1)组成,所述辊套(1)被绕在两个相互相对且同轴的圆柱形辊基体(2,3)的外表面上加以固定,其中,所述的辊基体(2,3)相互可拆卸的连接,所述辊基体(2,3)的圆柱形外壳(11)具有冷却液的冷却通道(15)。
2、根据权利要求1所述的导电辊,其特征在于,所述辊基体(2、3)由标准钢制成,而辊套(1)则由一种耐酸导电材料制成。
3、根据权利要求1或2中所述的导电辊,其特征在于,所述辊基体(2、3)的圆柱形外壳(11)由电绝缘材料制成。
4、根据权利要求3所述的导电辊,其特征在于,所述圆柱形外壳(11)镀有硬而耐酸的电绝缘层。
5、根据上述任何一项权利要求中所述的导电辊,其特征在于,所述辊基体(2、3)和辊套(1)互相精确配合连在一起。
6、根据上述任何一项权利要求中所述的导电辊,其特征在于,所述辊套(1)的内壁(4)上设有与辊轴(6)同心的内环(7)。
7、根据权利要求6所述的导电辊,其特征在于,所述内环(7)同辊套(1)焊接在一起。
8、根据权利要求6或7中所述的导电辊,其特征在于,所述辊基体(2、3)上设有互相一致平行于辊轴(6)延伸的通孔(12),该通孔供插入紧固件(13)之用。
9、根据上述任何一项权利要求中所述的导电辊,其特征在于,所述圆柱形外壳(11)上设有供冷却液流通之用的冷却通道(15)。
10、根据权利要求9所述的导电辊,其特征在于,
—所述冷却通道(15)的构型为围绕辊套(11)的螺线管;
—所述辊基体(2、3)在其相离侧端(10)上设有位于辊轴(6)上的供液孔(16、27),供输入和排出冷却液之用;
—所述辊基体(2、3)在其相离侧端(10)上各至少设有一个与各自供液孔(16、27)连通的外部径向孔(17、26);
—所述辊基体(2、3)在冷却通道(15)之下各至少设有一根与所述外部径向管相连、穿过内环(7)、平行于辊轴(6)延伸的第一排长孔(18、19);
—在辊基体(2)上,至少一排外部径向孔(17)在冷却通道(15)和至少第一排长孔(18)之间闭合;
—辊基体(2)在其与另一个辊基体(3)相向侧端(9)上设有至少一个内部径向孔(22),它与至少一个第一排长孔(18)连通;
—辊基体(2)上设有至少一个第二排穿过内环(7)并与辊轴(6)平行的长孔(24),它们延伸到所述那一个辊基体(2)上与另一个辊基体(3)相离侧端(10)处,并经由设置于内环(7)上的通孔(21)与至少另一辊基体(3)上的至少一个第一排长孔(19)连通;
—在辊基体(2)与另一个辊基体(3)的相离侧端(10)上设有至少另一些外部径向孔(23),它们从冷却通道(15)延伸到至少一个第二排长孔(24)上;
—辊基体(3)上设有至少一个第二排穿过内环(7)并与辊轴(6)平行的长孔(20),它们经由设置在内环(7)中第二排通孔(25)与辊基体(2)的至少一个第一排长孔(18)连通;
—另一辊基体(3)上的至少一个第二排长孔(20)经由至少一个设在辊基体(2)上的另一辊基体(3)的相向侧端(9)与冷却通道(15)连通。
11、冷却权利要求10所述导电辊的方法,其特征在于,在基体(2、3)的相向侧端(9),将冷却液输入冷却通道(15),并在基体(2、3)的相离侧端(10),将冷却液输出冷却通道(15)。
12、冷却权利要求10所述导电辊的方法,其特征在于,在基体(2、3)的相离侧端(10),将冷却液输入冷却通道(15),并在基体(2、3)的相向侧端(9),将冷却液输出冷却通道(15)。
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