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Vorrichtung zur Konstanthaltung der Salzkonzentration der Behandlungsflüssigkeiten,
insbesondere beim Galvanisieren und Phosphatieren Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Kon stanthaltung der Salzkonzentration der Behandlungsflüssigkeiten bei einer
Anlage zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken, insbesondere Galvanisieren oder
Phosphatieren, mit konstant gehaltener Temperatur der Behandlungsflüssigkeit, bei
der die Behandlungsflüssigkeit zwischen dem Behandlungsbehälter und dem beheiz-
und kühlbaren Behälter über Rohre od. dgl. mittels einer Pumpe od. dgl. ständig
umgewälzt wird, wobei gegebenenfalls de Werkstücke als Kathode geschaltet und in
die Behandlungsflüssigkeit eintauchende Anoden vorgesehen sind.
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Bei elektrolytischen Bädern oder bei Flüssigkeiten, die zur Oberflächenbehandlung,
z. B. zum Phosphatieren dienen, müssen häufig bestimmte Salzkonzentrationen und
Behandlungstemperaturen genau eingehalten werden, wozu verschiedene Maßnahmen und
Vorrichtungen angewendet werden. So muß z. B. beim Verchromen mit sogenannten selbstregulierenden
Chrombädern, die eine gesättigte Lösung von beispielsweise Strontiumsulfat in einer
wäßrigen Chromsäurelösung darstellen, oder bei manchen Arten von Nickelbädern, bei
denen eine gesättigte Lösung von Borsäure in wäßrigen Lösungen von Nickelsulfat
und Nickelchlorid vorliegen, ständig die Sättigung der Lösung aufrechterhalten werden.
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Im allgemeinen werden die notwendigen Badzusätze durch ein einmaliges
Eingeben einer größeren Menge der einzelnen Badbestandteile und ein Umrühren bis
zur Lösung dieser Zusatzmengen vorgenommen. Durch diese Maßnahmen können aber nicht
kontinuierlich die erforderlichen Salzkonzentrationen über einen längeren Arbeitszeitraum
aufrechterhalten werden.
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Es ist in anderen Zusammenhängen bekannt, einen ständigen Zufluß einer
entsprechenden Salzlösung in die Behandlungsflüssigkeit vorzusehen, indem man den
Behandlungsbehälter mit einer Impfstelle zum Einfließen der Salzlösung versieht.
Da bei einem derartigen Impfverfahren die Salzlösung unabhängig von eventuellen,
durch den Behandlungsprozeß bedingten Konzentrationsschwankungen der Belhandlungs
flüssigkeit gleichmäßig in den Behandlungsbehälter einfließt, kann auch dieses Verfahren
nicht die Aufrechterhaltung einer bestimmten Konzentration gewährleisten.
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Die Erfindung hat den Zweck, die aufgezeigten Nachteile der bekannten
Maßnahmen und Vorrichtungen zu beheben, und geht dabei von einer bekannten Vorrichtung
für galvanische Bäder, Phosphatierbäder od. dgl. aus, bei denen zur Konstanthaltung
der Behandlungstemperatur ein von der Behandlungsflüssigkeit sich im stetigen Kreislauf
abtrennender Teil an Flüssigkeit in einem vom Behandlungsbehälter getrennten Heiz-Kühl-Behälter
geheizt oder gekühlt wird und bei denen vorzugsweise eine Pumpe den Umlauf der Behandlungsflüssigkeit
bewirkt.
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Der Erfindung zufolge ist die Vorrichtung zur Konstanthaltung der
Salzkonzentration gekennzeichnet durch einen mit entsprechenden Salzen gefüllten,
lösungsdurchlässigen, im Heiz-Kühl-Behälter oder in der den Heiz-Kühl-Behälter und
den Behandlungsbehälter verbindenden Rohrleitung angeordneten Behälter. Durch die
Umspülung des mit Salz gefüllten lösungsdurchlässigen Behälters kann in einfachster
Weise eine Aufrechterhaltung der Sättigung der Lösung bewirkt werden, ohne das irgendwelche
festen Salzteilchen an die zu behandelnden Werkstücke gelangen können. Diese Erfindung
ermöglicht ferner; die notwendigen Badzusätze vorzunehmen, ohne große Schwankungen
in den Konzentrationen, der einzelnen Badbestandteile zu bewirken, wie sie bei der
im allgemeinen üblichen Art des Zusetzens einmaliger größerer Mengen zum Elektrolyten
und Umrühren bis zur Lösung dieser Zusatzmengen eintreten.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann
die die Behandlungsflüssigkeit vom Heiz-Kühl-Behälter in den Behandlungsbehälter
führende, vorzugsweise aus nichtleitendem Material bestehende Rohrleitung im Bereich
des Heiz-Kühl-Behälters mit einem Standrohr versehen
sein, durch
welches der poröse oder lösungsdurchlässige Behälter in die Rohrleitung eintauchbar
ist.
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Durch eine derartige Anordnung des Salzbehälters wird erreicht, daß
dieser sowohl einwandfrei umströmt wird als auch leicht auswechselbar ist.
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Der Erfindung zufolge ist weiterhin vorgesehen, daß der Behandlungsbehälter
und der Heiz-Kühl-Behälter durch eine als Überlauf ausgebildete Wand getrennt sind;
über welche die Behandlungsflüssigkeit von dem Behandlungsbehälter in den Heiz-Kühl-Behälter
fließt. Der Eintrittsquerschnitt der die beiden Behälter verbindenden Rohrleitung
soll vorzugsweise etwa in- zwei Drittel der Höhe des Heiz-Kühl-Behälters liegen-
und ihr in den Behandlungsbehälter hineinragender Teil in an sich bekannter Weise
am Boden des Behandlungsbehälters angeordnet sein, und als Pumpe kann in der Rohrleitung
ein Rührwerk vorgesehen sein. Durch diese Maßnahmen wird vorteilhafterweise bei
einem sehr einfachen Aufbau und auch bei geringer Strömungsgeschwindigkeit eine
einwandfreie Umwälzung und Durchmischung der Behandlungsflüssigkeit erzielt.
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Die Umwälzung und Vermischung der Behandlungsflüssigkeit kann weiterhin
noch dadurch verbessert werden, daß sich- die im Bereich des Behandlungsbehälters
in an sich bekannter Weise mit Verteileröffnungen versehene Rohrleitung an einer
Seite des Behandlungsbehälters befindet und daß zwischen der Rohrleitung und der
zu behandelnden Ware die Anoden der einen Badseite angeordnet sind. In der Zeichnung
ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. ES zeigt Fig.
1 einen Längsschnitt, Fig.2 einen Querschnitt durch den Badbehälter und Fig. 3 eine
Rohrleitung mit Standrohr zum Einbringen eines Behälters mit Salzen.
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Nach den Fig. 1 und 2 ist mit 1 der Badbehälter bezeichnet, der innerhalb
der im Automaten angeordneten Behälterreihe angeordnet ist. Die Nebenbehälter sind
nicht eingezeichnet, und die Transportvorrichtung ist nur angedeutet. Der Badbehälter
1 ist durch eine Trennwand 2 in den eigentlichen Behandlungsbehälter 3 und in den
Heiz-Kühl-Behälter 4 geteilt. Die Trennwand 2 dient als überlaufwand und ist daher
niedriger als die übrigen Wände des Behälters 1: Im Heiz-Kühl-Behälter 4 sind einzelne
Kühlrohre oder Platten 5 sowie Heizschlangen 6 leicht herausnehmbar angeordnet.
Der Zulauf des Kühlwassers bzw. des Heizmediums zur Heizschlange wird durch in der
Zeichnung nicht dargestellte Thermostaten gesteuert. An Stelle von Heizschlangen,
die mit Dampf oder Heißwasser beheizt werden, können auch elektrische Heizregister
dienen. Die Trennwand 2 hat in ihrem unteren seitlichen Bereich einen Durchbruch
7, durch den ein rechtwinkelig gebogenes Rohr 8 gesteckt ist, das im Heiz-Kühl-Behälter
4 ungefähr in zwei Drittel der Höhe dieses Behälters endet und offen ist. Im Behandlungsbehälter
3 liegt das Rohr 8 am Boden des Badbehälters. Es ist am Ende geschlossen und hat
mehrere auf die Länge verteilte nach oben gerichtete Öffnungen 9. Dieses Rohr 8
ist an einer Längsseite der Wanne angeordnet. In das senkrecht stehende Rohrstück
im Behälter 4 reicht der Propeller 10 eines Rührwerkes, dessen Antriebsmotor 11
oberhalb des Badbehälters gelagert ist. Bei Betätigung des Rührwerkes wird ein kräftiger
Flüssigkeitsstrom im Sinne der Pfeilrichtung 12 erzeugt, so daß die Flüssigkeit
aus dem Heiz-Kühl-Behälter 4 durch das Rohr 8 und die Öffnungen 9 in den Behandlungsbehälter
3 gedrückt wird. Da das Rohr 8 an der Längswand des Badbehälters 1 angeordnet ist,
entsteht eine Flüssigkeitsbewegung von unten nach oben und - wie Fig. 2 zeigt -
von links nach rechts; wenn das Verbindungsrohr an der linken Seite des Behälters
angeordnet ist. Die in den Behandlungsbehälter 3 eingeführte Flüssigkeitsmenge fließt
über die Trennwand 2 aus dem Behälter 3 in den Behälter 4 zurück, umstreicht dabei
die Kühlrohre 5 bzw. die Heizschlangen 6, ehe sie zur freien Öffnung des Rohres
8 gelangt. Sie wird auf diesem Wege also intensiv gekühlt oder erwärmt.
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Wenn eine besonders intensive Kühlung oder Erwärmung erforderlich
ist, kann durch Einbau von Leitblechen der Flüssigkeitsstrom so gelenkt werden;
daß er nahe an die Heiz- bzw. Kühlflächen. herangeführt wird.
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Das Rohr 8 liegt zwischen der Wandung des Badbehälters 1 und den Anoden
13, die an' den Anoden.-Stangen 14 befestigt sind. Die Flüssigkeit strömt aus dem
Rohr 8 in senkrechter Richtung' noch oben und verteilt sich daher bereits hinter
den °Anoden 13, so daß eine Störung des Galvanisiervorganges an " der Ware nicht
auftreten kann: Die schematisch eingezeichneten Gestelle 15 zeigen die ungefähre
Lage der zu bearbeitenden Waren, wenn es sich um die Bearbeitung von Gegenständen
handelt, bei denen eine starke Flüssigkeitsströmung nicht erwünscht ist; z. B. bei
der Verchromung. Die Transportvorrichtung, die diese Gestelle 15 durch die Badbehälter
befördert, ist nur in Form der Ausleger 16 angedeutet. Im Behandlungsbehälter 3
sind vier Gestelle 15 eingezeichnet. Oberhalb des Heiz-Kühl-Behälters 4 befindet
sich ein fünftes Gestell 15', das in dieset'"-Stelhing innerhalb eines Automaten
zum Abtropfen der Badflüssigkeit angeordnet ist, wobei die abtropfende Badflüssigkeit
durch das Abdeckblech 17 dem Behandlungsbehälter 3 wieder zugeführt wird: Bei elektrolytischen
Verfahren, bei denen es vorteilhaft ist, den Elektrolyten unmittelbar in der Nähe
der Ware zubewegen, z. B. beim anodischen Oxydie: ren, kann das Rohr 8 unmittelbar
unter den Gestehlen 15 angeordnet sein.
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Die Erfindung ermöglicht auch ein Arbeiten mit Bädern und Flüssigkeiten,
welche feste Bodenkörper haben. Wie bereits oben erwähnt, ist es bei manchen Verfahren
notwendig, mit gesättigten Lösungen bestinunter Stoffe zu arbeiten. Als solche wurde
oben Strantiumsulfat bei selbstregulierenden Chrombädern oder Barsäure bei manchen
Nickelbädern erwähnt: Es ist bei den sogenannten selbstregulierenden Chrombädern
notwendig, die Flüssigkeit von Zeit zu Zeit aufzurühren; um sie in innige Berührung
finit dem am Boden liegenden schweren Strontiumsulfat zu bringen, weil nur dadurch
eine gesättigte Lösung erhalten werden kann. Das Umrühren des Bades bedingt eine
Arbeitsunterbrechung. Außerdem muß das überschüssige aufgerührte Strontiumsnlfat
sich wieder absetzen, ehe mit der Arbeit begonnen werden kann. Die Erfindung ermöglicht
nun die kontinuierliche Einhaltung der Strontiumsulfatkonzentration auf einfachste
Weise ohne Betriebsunterbrechung: Gemäß Fig: 3 wird das Rohr 8 mit einem Standrohr
18 ausgestattet, das senkrecht im Heiz-Kühl-Behälter 4 angeordnet ist und bis über
den Badbehälter reicht. In
dieses Standrohr 18 wird mit Hilfe eines
aus lösungsdurchlässigem Material hergestellten Behälters 19 der zu lösende Stoff,
z. B. Strontiumsulfat (oder bei Nickelbädern Borsäure) oder auch die notwendigen
Zusatzsalze zur Konstanthaltung des Bades eingefüllt. Durch den dauernden Flüssigkeitsstrom,
der den porösen Behälter 19, welcher aus keramischem Material, aus porösen Kunststoffen
oder aus einem durchlässigen Gewebe bestehen kann, umspült, tritt die im Innern
gebildete gesättigte Lösung infolge Kapillarströmung und/oder Diffusion durch die
Wandung hindurch und wird durch den Flüssigkeitsstrom hinweggespült, so daß eine
kontinuierliche Lösung des Zusatzstoffes bis praktisch zur Sättigung im ganzen Badvolumen
eintritt. Eine Verunreinigung des Elektrolyten durch den festen Bodenkörper wird
vermieden, wenn die Porenweite des porösen Behälters 19 so gewählt wird, daß der
zu lösende feste Körper nicht durchdringen kann. Für das Arbeiten über längere Zeiträume,
z. B. über 24 Stunden pro Tag, ist diese Anordnung sehr vorteilhaft, weil sie es
ermöglicht, ohne jede Arbeitsunterbrechung über den gesamten Zeitraum die Badflüssigkeit
in konstanter Zusammensetzung und bei gleichbleibender Temperatur zu halten.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Anordnung
beschränkt. Der Heiz-Kühl-Behälter 4 kann viehhehr auch an der Längsseite des Behandlungsbehälters
3 liegen. Bei runden Behältern, z. B. bei Ringbädern, kann ein eckiges Abteil angesetzt
sein. Für die Einrichtung gemäß der Erfindung ist die Lage der Behälter 3 und 4
zueinander und die Form dieser Behälter in vielen Anwendungsfällen gleichgültig.
Es kommt lediglich darauf an, daß große Flüssigkeitsmengen mit geringem Druck aus
dem Raum zum Heizen, Kühlen und zum Zusetzen der Chemikalien in den eigentlichen
Galvanisier- oder Behandlungsraum kontinuierlich befördert werden und daß diese
beiden Räume bei Galvanisierbädern elektrisch weitgehend gegeneinander abgeschirmt
sind.