DE1288869B

DE1288869B - Vorrichtung zur Oberflaechenbehandlung rotationssymmetrisch ausgebildeter Koerper

Info

Publication number: DE1288869B
Application number: DEC23478A
Authority: DE
Inventors: Facquet Louis; Daboval Jacques; Chavin Guy
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1960-03-22
Filing date: 1961-02-23
Publication date: 1969-02-06
Also published as: ES265179A1; SE205364C1; CH399862A; LU39790A1; US3161578A; NL125954C; NL261927A; GB943038A; FR1260086A; BE599500A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Stromzuführung in Berührung kommen. Entchemische oder elektrochemische Behandlung der sprechend den dadurch entstehenden Unterschieden Oberfläche von im wesentlichen rotationssymmetrisch in der für die einzelnen Oberflächenteile wirksam ausgebildeten, insbesondere aus Metall bestehenden werdenden Behandlungsstromdichte, deren Einfluß Körpern mit einem an einer horizontalen Welle auf- 5 auch bei sehr langer Behandlungsdauer nicht völlig gehängten und über Reibungskräfte von dieser Welle verschwindet, fallen dann auch Stärke und Haltbaraus in Rotation um eine horizontale Achse versetz- keit der auf den Behandlungsgutteilen erzeugten galbaren, einen kreiszylindrischen Hohlraum umschlie- vanischen Überzüge unterschiedlich aus. Außerdem ßenden Träger, der mindestens mit seinem unteren läßt es sich bei einer Unterbringung des Behandlungs-Teil, in dem die zu behandelnden Körper freibeweg- io gutes in einem Tuch kaum vermeiden, daß mitunter lieh gehalten sind, in ein Behandlungsbad eintaucht. wenigstens ein Teil des Behandlungsgutes über den Will man einen Körper in einem Bad einer chemi- Badspiegel hinausragt, was einerseits zu einer Verschen oder elektrochemischen Behandlung unter- längerung der erforderlichen Behandlungsdauer und ziehen, den Körper also beispielsweise auf elektro- andererseits zu einer unerwünschten Oxydation der lytischem Wege mittels Gleichstrom entfetten, ihn 15 zu behandelnden Oberflächen führt, die Haftfestigeiner anodischen Dekapierung oder einer Beizung. keit und Haltbarkeit des erfolgten Überzuges weiter Polierung oder Glättung unterziehen oder ihn auf vermindert. Weiterhin führt das Tuch mit seiner galvanischem oder chemischem Wege mit einem großen inneren Oberfläche beim Auftauchen aus dem Überzug versehen, so besteht stets das Problem einer Bade jeweils erhebliche Flüssigkeitsmengen in seinen geeigneten Halterung des Körpers während der Be- so Poren mit sich, die an der Luft zumindest teilweise handlung in dem Bad. Feste Einspannungen eignen verdunsten. Die dadurch entstehenden Verluste an sich für diesen Zweck nur sehr bedingt, da sie stets Badflüssigkeit fallen insbesondere angesichts der den einen oder anderen Teil der Oberfläche des zu oben erwähnten relativ langen Behandlungsdauer behandelnden Körpers abdecken und dort eine Be- einerseits kostenmäßig ins Gewicht und führen anderührung mit der Badflüssigkeit und damit das Vor- 35 rerseits auch zu einer möglicherweise unzulässigen nehmen der gewünschten Behandlung verhindern. Abgabe von unter Umständen giftigen Brennstoffen Dies bedeutet, daß man bei festen Einspannungen aus dem Behandlungsbad an die Atmosphäre. Uneinen mindestens zweimaligen Wechsel in der Lage- günstig wirkt sich schließlich auch die Notwendigrung der zu behandelnden Körper vornehmen muß, keit von Spann- und Umlenkwalzen insofern aus, der Behandlungsvorgang also mindestens zwei Stufen 30 als sie einerseits den Herstellungsaufwand für die umfaßt, wobei außerdem dafür gesorgt werden muß, bekannten Vorrichtungen erhöht und andererseits daß in der ersten Stufe bereits behandelte Teile der auch den wegen der vermehrten bewegten Massen Oberfläche des Körpers in der zweiten Verfahrens- benötigten Aufwand an Betriebsenergie steigert und stufe nicht mehr mit dem Bad in Berührung kommen schließlich infolge der mechanischen Spannung zu können. Selbst unter Beachtung entsprechend arbeits- 35 einer erhöhten Abnutzung des Trägertuches Anlaß aufwendiger und auch sonst kostspieliger Vorsichts- gibt.

maßregeln läßt sich dann immer noch nicht eine abso- Günstiger, jedoch ebenfalls nicht frei von Mängeln

lut gleichmäßige Behandlung der gesamten Körper- ist die Vorrichtung nach dem deutschen Gebrauchsoberfläche garantieren. muster 1 766 823, bei der als Träger für die zu beAngesichts dieser Schwierigkeiten bei fester Ein- 40 handelnden Gegenstände entweder, soweit die Bespannung des zu behandelnden Körpers haben sich handlungsgegenstände langgestreckte Körper sind, an bereits frühzeitig Halterungsmethoden entwickelt, bei einer horizontalen Welle aufgehängte und durch denen der zu behandelnde Körper mehr oder weni- diese in Umlauf versetzbare Ketten oder eine an solger freibeweglich in einem Träger untergebracht ist chen Ketten aufgehängte, kleinere zu behandelnde und gemeinsam mit diesem in das Behandlungsbad 45 Gegenstände aufnehmende Chargiertrommel dient, eintaucht. Zwar sind im ersteren Falle die Ketten und im letzte-Die in den deutschen Patentschriften 184 011, ren Falle auch die Chargiertrommel ständig in Be-195 674 beschriebenen Vorrichtungen sind für das wegung, indem sie die Drehung der sie antreibenden Galvanisieren von geschnittenen Drähten, Röhren, horizontalen Welle entsprechend mitmachen, es verStangen und ähnlichen Gegenständen bestimmt und 50 bleiben jedoch in beiden Fällen relativ große Oberweisen als Halterung für das Behandlungsgut ein flächenteile des Behandlungsgutes, längs deren entTuch aus isolierendem Material auf, das durch ent- weder die zu behandelnden länglichen Körper untersprechend angeordnete Wellen und Walzen bewegt einander im ersten Falle oder die einzelnen zu be- und gespannt gehalten wird und von dem ein Teil handelnden Körper mit der Innenwandung der Charin das Behandlungsbad eintaucht, wobei dieser Teil 55 giertrommel im zweiten Falle ständig in Berührung die zu behandelnden Gegenstände aufnimmt. Eine stehen. Dementsprechend ist an diesen Stellen der derartige Halterungsmethode für das Behandlungs- Angriff des Behandlungsbades geringer, so daß beigut hat jedoch eine Reihe von Nachteilen. spielsweise ein auf galvanischem Wege erzeugter So müssen, da das Tuch aus isolierendem Material Überzug an einzelnen Stellen der zu behandelnden besteht und deshalb nicht als Stromzuführung dienen 60 Körperoberflächen dünner ausfällt als an anderen, kann, gesonderte, gegenüber dem Behandlungsgut Außerdem besteht bei der in dem Gebrauchsmuster feststehende Stromzuführungen vorgesehen sein. Es 1766 823 für die Behandlung kleinerer Körper gegibt daher allenfalls einen sehr geringfügigen Wechsel wählten Halterung die Notwendigkeit eines relativ der Berührungspunkte zwischen Stromzuführung und großen apparativen Aufwandes, da die für die Auf-Behandlungsgut, und es verbleiben auf jeden Fall 65 nähme der zu behandelnden Gegenstände bestimmte beträchtliche Oberflächenteile des Behandlungsgutes, Chargiertrommel über gesonderte Tragketten und die während der gesamten Behandlungsdauer nur dazu gehörige Reibräder mit der horizontalen rotieüber dazwischenliegende Behandlungsgutteile mit der renden Welle verbunden werden muß. Dieser Auf-

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wand hat einerseits hohe Herstellungskosten für die von Bauteilen überhaupt möglich, was zu niedrigen

bekannte Vorrichtung und andererseits einen relativ Kosten sowohl für ihre Herstellung als auch für

starken Verschleiß dieser Vorrichtung zur Folge, da ihren Betrieb führt.

dann eine relativ große Zahl bewegter und teilweise Ein letzter Vorteil besteht schließlich darin, daß

aneinander reibender Teile vorhanden sein müssen. 5 man gegebenenfalls die rotierende Welle zusammen

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ausgehend mit der Wendel und dem darin befindlichen Behandvon diesem Stande der Technik eine Vorrichtung an- lungsgut ohne größere Montagearbeit aus einem Bezugeben, die bei einfachstem konstruktivem Aufbau handlungsbad entfernen und in ein anderes einbrineine absolute Gewähr dafür bietet, daß alle Teile der gen kann, was insbesondere bei einer stufenweisen, Oberfläche der zu behandelnden Körper gleichmäßig io in mehreren Bädern sich abspielenden Oberflächendem Behandlungsbad und damit dem Behandlungs- behandlung des Behandlungsgutes von Vorteil ist, Vorgang ausgesetzt werden, so daß bei geringem Auf- wie sie etwa beim elektrolytischen Verchromen wand eine vollkommen gleichmäßige Behandlung der üblich ist, dem eine Verkupferung und eine Vergesamten Oberfläche der zu behandelnden Körper nickelung der zu verschromenden Teile vorausgeht, sichergestellt ist. 15 Im ganzen gesehen wird mit der erfindungs-

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Vor- gemäßen Ausbildung des Trägers für das Behandrichtung der eingangs erwähnten Art, dadurch gelöst, lungsgut eine Vorrichtung geschaffen, die bei eindaß der Träger für die zu behandelnden Körper eine fachstem konstruktivem Aufbau und geringstem beWendel ist, die längs einer Erzeugenden des von ihr triebsmäßigem Aufwand eine porenlose und störumschlossenen Hohlzylinders auf der horizontalen ao stellenfreie gleichmäßige Behandlung der gesamten Welle aufliegt. Oberfläche verschiedenartigster Körper gestattet, die

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Trä- beispielsweise die Form von Zylindern mit gegen-

gers für das Behandlungsgut als Wendel werden die über ihrem Durchmesser großer Länge oder von

Auflagestellen des Behandlungsgutes auf der inneren Kugeln aufweisen können, so daß sich die erfin-

Oberfläche des Trägers schon von vornherein wesent- 25 dungsgemäß ausgebildete Vorrichtung beispielsweise

lieh kleiner als bei einem vollwandigen Zylinder. hervorragend für die Vernickelung von Uranstäben

Außerdem erfährt das Behandlungsgut durch die eignet, die in Kernreaktoren zum Einsatz kommen

kombinierte Wirkung der Schraubenform des Trägers sollen und bei denen es in ganz besonders hohem

und seiner Rotation um seine Symmetrieachse außer Maße auf eine dichte und Störstellenfreie Ausbildung

einer Aufwärtsbewegung auch eine Translation längs 30 der Oberfläche ankommt.

der Drehachse, wechselt also ständig seine Lage In Weiterbildung der Erfindung empfiehlt es sich, innerhalb des Trägers, so daß auch die Berührungs- auf der rotierenden Welle Anschläge anzuordnen, die stellen zwischen Träger und Behandlungsgut gleich- eine Verschiebung der Wendel während der Rotation mäßig über dessen gesamte Oberfläche verteilt wer- der Welle verhindern, und ebenso ist es von Vorteil, den und dementsprechend auch der Angriff des Be- 35 auch an den Enden der Wendel selbst Anschläge handlungsbades an allen Stellen der Oberfläche vorzusehen, die eine axiale Verschiebung der zu begleichmäßig ist. Gleichzeitig führt die Wendel für handelnden Körper über die Enden der Wendel hinden Fall einer elektrochemischen Behandlung der im aus verhindern, wobei man diese letzten Anschläge Inneren der Wendel untergebrachten Körper, bei der entweder durch eine hinreichend große Bemessung sich die Wendel infolge der Eigenelastizität ihrer ein- 40 der Anschläge auf der rotierenden Welle selbst oder zelnen Windungen besonders gut als Stromzuführung aber durch eine Verringerung des Durchmessers der eignet, außerdem durch den stetigen und regelmäßi- Endwindungen der Wendel gegenüber deren inneren gen Wechsel der Berührungspunkte zwischen dem Windungen gewinnen kann.

Behandlungsgut und der Wendel auch zu einem eben- Soll die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung

solchen Wechsel der Stromübergangsstellen zwischen 45 für elektrochemische Oberflächenbehandlungsverfah-

beiden, der seinerseits eine absolute Gleichmäßigkeit ren eingesetzt werden, so ist es von Vorteil, die Wen-

des auf der Oberfläche des Behandlungsgutes bei- del mindestens an ihren dem von ihr umschriebenen

spielsweise erzeugten galvanischen Überzuges sowohl Hohlzylinder zugekehrten Partien elektrisch leitend

in seiner Dicke als auch in seiner Haftung auf der auszubilden und außerdem auch die horizontale

behandelten Oberfläche zur Folge hat. 50 Welle elektrisch leitend zu machen und mit einem

Weiterhin wirkt sich die Schraubenform der erfin- Anschluß an einen Pol einer Spannungsquelle zu dungsgemäß als Träger für das Behandlungsgut ver- versehen, so daß man die Stromzuführung zu dem wendeten Wendel auch günstig auf die freie Beweg- Behandlungsgut unmittelbar über die rotierende lichkeit des Behandlungsgutes gegenüber dem Träger Welle und die Wendel vornehmen kann. Dabei kann aus, was einerseits den für den Betrieb der gesamten 55 man die Wendel aus einem Metalldraht herstellen, Vorrichtung erforderlichen Kraftaufwand vermindert der an seiner die äußere Oberfläche der Wendel bil- und andererseits die Gewähr dafür bietet, daß das denden Seite mit einer elektrisch isolierenden Umgesamte Behandlungsgut während der vollen Behänd- kleidung versehen ist, daß eine leitende Berührung lungsdauer vollständig im Behandlungsbad verbleibt. zwischen dem Behandlungsgut und der Wendel ge-Dabei hat die geringe Oberfläche der als Träger ver- 60 währleistet ist, diese aber nur an den mit dem Bewendeten Wendel außerdem noch den Vorteil, daß handlungsgut in Berührung kommenden Stellen eine sie kaum nennenswerte Teile der Badflüssigkeit an Metalloberfläche aufweist,
der Atmosphäre zum Verdunsten bringt. Zur weiteren Erläuterung der Erfindung soll nun-

Schließlich ist durch die unmittelbare Aufhän- mehr unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Aus-

gung der als Träger für das Behandlungsgut erfin- 65 führungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrich-

dungsgemäß eingesetzten Wendel auf der rotierenden tung näher beschrieben werden. Dabei zeigt in der

horizontalen Welle ein Aufbau der erfindungsge- Zeichnung

maßen Vorrichtung mit der geringstmöglichen Zahl F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungs-

Claims

gemäße Vorrichtung, wobei die Schnittebene längs der Linie I-I in F i g. 2 verläuft, F i g. 2 einen Querschnitt durch die gleiche Vorrichtung längs der Schnittlinie II-II in F i g. 1 und F i g. 3 einen Querschnitt durch eine einzelne Windung der in Fi g. 1 und 2 erkennbaren Wendel. In F i g. 1 und 2 ist 1 ein Behandlungsgefäß, das an seinem oberen Teile mit zwei Lagern 2 und 3 versehen ist, in denen eine aus vernickeltem Stahl bestehende horizontale Welle 4 drehbar gelagert ist, die eine Wendel 5 trägt. Der zu behandelnde Gegenstand, z.B. ein zylindrischer Stab 6, wird von der WendelS getragen und taucht vollständig in eine Flüssigkeit 7 in dem Behandlungsgefäß 1 ein. Die Welle 4 läßt sich durch einen Motor 10, ζ Β. über eine Riemenscheibe 8 und einen Riemen 9, um ihre Achse drehen. Sie ist mit zwei Anschlägen 16 und 17 versehen, die während der Drehbewegung der Welle4 die WendelS in ihrer mittleren Stellung halten. Die bisher beschriebene Vorrichtung läßt sich benutzen, um z.B. eine chemische Behandlung der Oberfläche des Stabes 6 durchzuführen; mit den folgenden zusätzlichen Bauteilen gestattet sie die Durchführung einer elektrolytischen Behandlung: die Behandlungsflüssigkeit 7 ist dann ein Elektrolysebad, ein Reibkontakt 11 führt den Strom über die Welle 4 und die Wendel 5 dem zu behandelnden Gegenstand zu, der innerhalb der Badflüssigkeit die Kathode bildet. Zwei Anoden 12 und 13, die z.B. aus je einer Nickelplatte bestehen und in der F i g. 2 im Schnitt deutlich sichtbar sind, übernehmen die Rückführung des Stromes. Um einen guten elektrischen Kontakt zwischen den einzelnen sich drehenden Teilen zu erzielen und eine Stromableitung im Bad weitgehend zu vermeiden, ist die Wendel 5 — wie es die F i g. 3 zeigt -— teilweise in eine isolierende Umkleidung 14 eingebettet, die einen Stromübergang auf der gesamten äußeren Fläche des die Wendel bildenden Drahtes verhindert und hierfür nur den Teil 15 auf der inneren Fläche der Wendelwindungen frei läßt, in dem diese einerseits mit der Welle 4 und andererseits mit dem zu behandelnden Stab 6 in Berührung kommen. Die weitere Beschreibung nimmt nun auf ein Verfahren zum Vernickeln der gesamten äußeren Oberfläche von Uranstäben, wie sie in Kernreaktoren verwendet werden, bezug, um zu verdeutlichen, wie sich die erfindungsgemäße Vorrichtung einsetzen läßt. Die Uranstäbe 6, die mit einer äußeren Nickelhülle versehen werden sollen, haben eine Länge von 300 mm, einen Durchmesser von 25 mm; sie wiegen ungefähr 3 kg. Diese Stäbe werden zunächst mehreren unterschiedlichen vorbereitenden Behandlungen unterworfen, bei denen ihre Oberfläche gereinigt und anschließend gewaschen wird. Dann werden die Stäbe 6 in eine Wendel 5 von zylindrischer Form eingelegt, die auf dem Behandlungsgefäß 1 angeordnet ist, das ein Vernickelungsbad enthält. Die Wendel 5 ist aus vernickeltem Stahldraht von 2 mm Durchmesser hergestellt. Sie hat eine Länge von 380 mm, einen inneren Durchmesser von 100 mm und weist vierzehn im Mittel in 30 mm Abstand voneinander liegende Windungen auf. Die letzte Windung an jedem der beiden Wendelenden ist kreisrund, damit g5 das Ende des Drahtes gegen die vorletzte Windung angelegt werden kann, um jedes Festhaken der Wendel 5 während des Betriebes der Vorrichtung auszuschließen Die isolierende Umkleidung 14 besteht aus Polyvinylchlorid. Die Wendel 5 wird von einer Welle 4 aus vernickeltem Stahl getragen, die ungefähr 10 mm Durchmesser hat; die Welle 4 wird mit einer Drehzahl gedreht, die etwa im Bereich von 60 U/min liegt. Die gesamte Anordnung, die von der Welle 4 und der Wendel 5 gebildet wird, ist an eine Stromquelle derart angeschlossen, daß ihre in das Bad eintauchenden Teile die Kathode bilden. Dabei stellt die Wendel S den elektrischen Kontakt zu dem Uranstab 6 her. Dieser Uranstab selbst taucht in das Ver* nickelungsbad 7 ein. Die Stromstärke Wird in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und den charakteristischen Daten des Bades 7 eingeregelt und die Wendel 5 so lange gedreht, bis die gewünschte Stärke der Nickelauftragschicht erreicht ist. Dann wird die Vorrichtung stillgesetzt und der Stab 6 aus der Wendel 5 herausgenommen und gewaschen. Der Stab 6 ist dann über seine gesamte Oberfläche mit einer durchgehenden, zusammenhängend dichten und gleichmäßig starken Nickelüberzugsschicht ver- se en" Patentansprüche:

1. Vorrichtung für die chemische oder elektrochemische Behandlung der Oberfläche von im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildeten, insbesondere aus Metall bestehenden Körpern mit einem an einer horizontalen Welle aufgehängten und über Reibungskräfte von dieser Welle aus in Rotation um eine horizontale Achse versetzbaren, einen kreiszylindrischen Hohlraum umschließenden Träger, der mindestens mit seinem unteren Teil, in dem die zu behandelnden Körper freibeweglich gehalten sind, in ein Behandlungsbad eintaucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine Wendel (5) ist, die längs einer Erzeugenden des von ihr umschlossenen Hohlzylinders auf der horizontalen Welle (4) aufliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch auf der Welle (4) angeordnete, eine Verschiebung der Wendel (5) längs der Welle verhindernde Anschläge (16 und 17).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch an den Enden der Wendel (5) angeordnete Anschläge, die eine seitliche Verschiebung der zu behandelnden Körper (6) über die Enden der Wendel hinaus verhindern.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel (5) mindestens an ihren dem von ihr umschriebenen Hohlzylinder zugekehrten Partien elektrisch leitend ausgebildet ist und daß die Welle (4) ebenfalls elektrisch leitend ausgebildet und mit einem Anschluß (11) an einen Pol einer Spannungsquelle versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwindungen der Wendel (5) einen kleineren Durchmesser aufweisen als die inneren Windungen

6. Vorrichtung nach Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendel (5) aus einem Metalldraht besteht, der an seiner die äußere Oberfläche der Wendel bildenden Seite mit einer elektrisch isolierenden Umkleidung (14) versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen