DE1421971A1 - Verfahren und Vorrichtung zur elektrochemischen Behandlung von Werkstuecken - Google Patents

Description

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Frankfurt a. M-::n PASchw/

SchneckenbeWf. 27 - Tel. ύ I3 »4 r AOCIJW/ CLEVITE CORPORATION, Cleveland, Ohio, U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zur elektrochemiechen Behandlung

von Werkstücken

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektrochemischen Behandlung von Aerkstücken. Sie wird im folgenden anhand eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur galvanischen Beschichtung halbzylindriacher Gegenstände näher erläutert.

um auf halbzylindrischen konvex-konkaven Gegenständen oder Werkstücken einen galvanischen überzug auszubilden, wurden bislang in erster Linie die Gegenstand« nebeneinander in einem Rahmen aufgestapelt. Die Vorrichtung ist so aufgebaut, daß die konkave Oberfläche der Schale von einer außerhalb des Rahmens angeordneten Anode aus galvanisch Überzogen werden kann. Nachdem der Rahmen in den Elektrolyt eingetaucht und gegenüber der Anode während einer hinreichenden Zeitdauer einem elektrischen Strom ausgesetzt iat, wird der gesamte Rahmen durch eine Reihe von Arbeitsstationen bewegt, um die Galvanikierung abzuschließen. Eine dem bekannten Verfahren anhaftende Schwierigkeit liegt in der Zeitdauer, die erforderlich ist, u» einen Metallüberzug mit für kommerzielle Zwecke auereichender Dicke abzuscheiden. Beispielsweise sind in der Praxis ungefähr 20 Minuten erforderlich, um einen Überzug einer blei- und zinnhaltigen Legierung von 0,025 mm Dicke aufzubringen. Ferner tritt, wenn der Elektrolyt den Gegenstand wie bei diesen bekannten Verfahren völlig umgibt, ein beträchtlicher Legierungeverluet infolge einer Galvanisierung der Rückseite auf. Die Ablagerung der Legierung auf der Rückseite oder der konrexen

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Oberfläche von Lagerschalen kaiin beispielsweise 15 $ dar insgesamt aufgebrachten Legierung auemachen. Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung lassen sich Legierungeüberzüge obiger Stärke kontinuierlich auf einer Oberfläche innerhalb von ungefähr 30 Sekunden oder weniger und mit Dickeechwankungen unter 5 3& aufbringen.

Bb wurde gefunden, daß durch kontinuierliche Bewegung der zu überziehenden Gegenstände mit Bezug auf die Anode und durch Hindurchleitung dea Elektrolyten zwischen der Anode und den halbzylindrischen Schalen oder Werkstücken unter Herbeiführung turbulenter Strömungabedlngungen des Elektrolyten metallische Oberflächen kontinuierlich elektrochemisch behandelt, z.B. galvanisch überzogen oder elektrisch geätat werden können, wobei im wesentlichen gleichförmige Ergebnisse innerhalb einer sehr kurzen Zeitdauer erzielt werden. Mit der Erfindung wird ferner eine Vorrichtung geschaffen, bei der !»agorechalen nebeneinander kontinuierlich alt Beaug auf die Anode oder Anoden bewegt werden und die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie Mittel aufweist» mittels deren eis Elektrolyt zwischen der Anode und der Oberfläche der alt einem Überzug su versehenden konkaven oder konvexen Lagerhalbscbalen unter turbulenten Strömungsbedingungen hindurchgeleitet wird. Bie lagerschalen bilden einen Tunnel» d-uroh den sich der SlektroIyt hindurchbewegt. Dies ist von besonderem Mutzen, us lagerhalbschaleη oder halbzy'lindrieche Lager sehr schnell alt einem Legierungeüberzug au versehen. Sine kontinuierliche sanfte Bewegung in den der Anode gegenüberliegenden Bereichen ermöglicht im Gegensatz zu der diskontinuierlichen oder intermittierenden Bewegung die Aufbringung von überzügen verbesserter Gleichförmigkeit. Bis Korrosion einer langgestreckten Anode verläuft nicht gleichförmig, und eine Bewegung der Gegenstände sorgt für einen ständigen Auegleich der Unregelmäßigkeiten innerhalb der Oberfläche "eines bestimmten Werkstückes oder zwischen ver-

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eebledenen »Yerkstücken. Es -nirde ferner gefunden, daß die Gleich* ■föraiigiceit dee Legierungsübersugee dadurch verbessert wer&en kann, daß der Venturieffekt In turbulent fließenden Strömen aue Elektrolyt kleinstmöglich gehalten wird, beispielsweise indem zwei Ströme von entgegengesetzten Enden einer Reihe nebeneinanderliegender Gegenstände aufeinander zugeführt werden und der Elektrolyt von einer Stelle zwischen den betreffenden Auegangsstellen abgeführt wird. Unter turbulenter Strömung soll diejenige Geschwindigkeit in m/see verstanden werden, die bei der Temperatur, Viskosität und dem alitieren Durchmesser des Systeme einen Wert der Reynolds-Sabl Über 2000 ergibt. J?ür die meisten Zwecke erweisen eich lineare Geschwindigkeiten zwischen 1,5 und 12,2 m/sec für die meisten Lagerdurchmesser, beispielsweise Durchmesser von 127 bis 254 aus* als geeignet. Ee zeigte sich

ο ferner, daß Stromdichten von beispielsweise 16200 Aapere pro » mit den extrem turbulenten Bedingungen erhalten werden können, die aich bei den linearen Geschwindigkeiten der «»gegebenen Größe ergeben. Ia allgemeine» gilt» daß je höher öl« Turbulenz im Elektrolyt β troii let, desto höhere Stromdichte verwindet werden kann. . . . ., ■

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden «it Bezug auf eine Torrichtung näher erläutert, die aich Insbesondere für das galvanische Überziehen halbzylindrischer Lageraohalen eignet. Ss versteht sich Jedoch, daß die Vorrichtung in einfacher Weise der elektrochemischen Behandlung von Gegenstanden schlechthin angepaßt werden kann, und zwar unabhängig davon, welche Verwendung diese Gegenstände finden sollen« oder aus welchen Gründen sie in dieser Welse behandelt «erden. ,

Die Erfindung befaßt sich daher allgemein alt einer TorrientoMf | und eines Verfahren zur kontinuierlichen elektreohesischea Behandlung von Gegenständen oder Werkstücken. Die Vorrichtung let gekennzeichnet durch eine langgestreckte Bahn, länge deren die

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Gegenstände kontinuierlich bewegt warden und die mindestens einen zur Aufnehme einer Elektrode geeigneten Schlitz aufweist. Die Bahn kann ferner die halbsylindrißchen Gegenstände derart tragen, daS deren halbkreisförmige Kauten aneinander stoßen und die Gegenstände auf ihres Seitenkante!* ruhen, so daß sie den Elektrodenschlitz Überbrücken und vorzugsweise eine geschlossene halbzylindrische Kammer zusaasezs sit Sea Tisch und der Anode bilden. Es sind Mittel vorgesehen, um einen Elektrolyten zwischen die Elektrode und die gegenstände zu pumpen und den Elektrolyt in einen turbulenten. StrÜEungszustand zu versetzen. Xn einer bevorzugten AusfiihruDgsforjs werden zwei Elektrolytströme von gegenüberliegenden Enden eines Abschnittes aneinanderstoßender zu galvanisierender halbzylin» driscber Gegenstände aufeinander zu getrieben vmä von einer Stelle zwischen den Enden abgezogen. Wird eis elektrischer

Gleichstrosa mit Stromdichten über 'ungefähr 1000 Äepere pro n , beispielsweise bis zu ungefähr 16200 Aapere pro M angelegt, lassen sich die halbsylindriscfcen gegenstände alt äußerst hoher Geschwindigkeit mit Anodensatsrlal ü"fe@rsiehen.

Die Vorrichtung weist ferner Mittel euf₉ aittele Seren die halb« zylindrischen Gegenstände fortschreitend auf äi@ Bahn und länge derselben gefördert werden, fahrend eine Torrichtung nach der Erfindung nur aus solches Teil©» bestehen kann, die ausreicaea, um nur eine be st lasst β elektroohesiisohe Bebaadluog der Werkstücke auesufUhren» wird bei den spezielleres Ausfllliruiigeformen der vorliegenden Erfiadmsg eine Aaaahl galvanischer Oberzugsvorgänge, die zur Schaffung koaBsrsiell verwendbarer halbaylindriseher Lager führen, ia sweckAäeiger feise iß einer

einzigen Vorrichtung ausgeführt₈ wie dies weiter unten ia einzelnen beschrieben ist»

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Das verbesserte Verfallren nach der Erfindung ist allgemein • auf ein elektrochemisches Behandlungsverfahren für eine Werkstückoberfläche gerichtet» bei dem ein Werkstück unter Abetand mit Bezug auf eine Elektrode bewegt wird. Gleichzeitig wird hierbei ein Elektrolyt durch den Raum »wischen üsm Werkstück und der Elektrode geleitet. Der Elektrolyt wird mit Bezug sowohl auf die Anode als auch die Kathode ständig bewegt, beispielsweise indem er bei seinem Durchlauf durch diesen Baum in einen turbulenten Strömungssuetand gebracht wird. Entsprechend der gewünschten elektrochemischen Behandlung wird ein Gleichstrom zwischen dem iferketiick und der Elektrode durchgeleitet.

Soweit sich das Verfahren mit Lagern beschäftigt, schließt ea die Behandlung balbeylindrlecher Stahllageraohalen ein, die eine konkave Bronaeauskleidung aufweisen* Di· «it Bronssauskleidung versehenen Stahlschalen «erden, saoodea sie auf das richtige MaS gebracht sind» einer satsprsohtadsa Sinriontung zugeführt» mittels deren si« an*i!taoä«retot«fi3 ausgepichte* werden. Der Bronze lib er zug kann ebenfalls auf galvanisch· lala· aufgebracht werden. Vor den Galvanisiere» werben tob «er oberfläche vorzugsweise Staub oder fett sntfasat, 4it sieb vorhergehenden Arbeitsgänge!! angasaaaslt hefe·» kennt*»·

Ua die Eindlffundisrung später aufzubringender Lsgiarungako»·· ponenten in die Bronaesobiobt zu verhindern, wird swsekafttie ein diffusionaheamender SchnellUberzug aufgebraoht. Der übersag kann zwischen 0,76 und 2,54 χ 10"^? na dick sein und aus Miokel, Kupfer, Kobalt oder dergleichen bestehen« lter tibersug kmnis jalvaniaon aufgebracht werden, worauf die die JDiffuaionsspsrrs enthaltenden balbsylindriachen Lagerschalen erneut einen 3pUlvorgang mit fässer sie Spülmittel unterworfen werden. Die Lager treten daan Ib den Abschnitt ein, in de» das Leglerungamatsrial galvanisch aufgebracht wird (la folgenden in einseinen bsschrie-

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ben) usd werden dann erneut geaplilt. Sodann können gewtinschtenfalle sowohl die konvexen als mich die konkaven Oberflächen der Lager alt einem zusätzlichen Sclmellübersug versehen werden, der zwischen 0,76 und 1,73 χ 10 * ebb dick ist, ua die Eigenschaften des Lagere zu verbessern, beispielsweise das Auasehea und die Schalenlehensäauer dee Endprodukts. lach des Spülen der Lager werden diese durch einen Trockenofen geleitet ₈ einer Inspektion unterzogen vtn& gemessen und schlieSlioh für die Abgab® an die Gebrauehsstell© verpaskt.

Weitere Merkmale, Torteile und Äswendusgsffiöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden BeSchreibung eines Auaführtiiigshe !spiele in gueameßhang alt den beiliegenden

Eb seigt:

?ig. 1 eise s©h«setiscB@ Ausloht eine? Fli@@banigalTaaisi«iv

Fig. Z eis®» S«it9H&uf£i@ der ITorrlcfetuag nach Fig. 1,

. 3 im.Querschnitt eine Ausführungeform des Abschnitt@e sur Imfbriagung eise® diffusionshindernden Sehnell-

Fig. 4 einen Quersohaitt entlang der Linie 4-4 nach Fig. 3,

Fig. 5 elnmn Querschnitt einer Ausfüimm&aform des Absetmittee sur galvanischen Mtbrlngüßg eiaes Legierungs-Übersugs,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6»6 naoh Fig. 5t Fig. 7 eisen Schnitt entlang der Linie 7-7 nach Fig. 6,

Fig. S eine J^aufeicht auf eise AuefUhruiigsfore der Sinneneach der Erfindungc aus der BisseIseitea einer

vorgehen,

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Pig. 9 einen Querschnitt einer Ausführungaform der .Erfindung,, aus den Einzelheiten eines Abschnittes zu entnehmen sind, innerhalb dessen SchnellUherzüge auf die konkaven bzw. konvexen Teile eines halbkreisförmigen Gegenstandes aufgebracht «erden,

Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie 10-10 nach Pig. 9_t und

71g. 11 ein achematisches Schaltbild einer AuefUhrungaform der Anodenvorsehubregelung.

Aus den Figuren 1 und 2 ist schematisch die Anordnung einer kontinuierlich arbeitenden Pließbandeinriohtung sum Galvanisieren von Lagern zusammen mit zweckmäßigen Hilfseinrichtungen eu entnehmen« ErfindungsgeaäS werden an halbzyllndrischen Gegenständen, beispielsweise Lagerhalbechalen, die auf einer langgestreckten Bahn 10 getragen werden, verschiedene Arbeitevorgänge ausgeführt. See Einlotende der Bahn (in Pig. 1 de« linke Ende) ist alt einer fiutiche 11 verseilen, auf der halbzylindrische Gegenstände aneinander anetoBend angeordnet sind. Sin Förderrad 12, belaplelawelae ein pneumatische« lad aus verhältnismäßig welches Gummi, schiebt die Miteinander ausgerichteten halbsylindriacben Schalen alt gleichförmiger Geschwindigkeit, beispielsweise mit ungefähr 60 cm/Minute länge der Bahn 10 vor. Bei einer Ausführungaform der Erfindung werden die halbsyllndrischen Schalen zunächst gereinigt. Die Reinigung erfolgt in einer Blaskammer 13» in der die konkaven Oberflächen der halbzylindrischen Gegenstände alt «inen Dampfatrom hoher Geschwindigkeit abgestrahlt werden, der sehr kleine Glasperlen oder SilicateHoben enthält. Der Reinigungevorgang erfolgt, ohne daß die Lager die Bahn 10 verlas seji. Unter der ständigen Yorschubkraft des Rades 12 gelangen die halbzylindriechen Gegenstände dann In einen Spurabschnitt 14»

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Die lagerschalen* die gemäß einer bevorzugten Ausfi£brunga£orm. durch unmittelbaren Kontakt mit Kupferstäben in einem Im folgenden beschriebenen Galvanisierabscbnitt negativ geladen sind, werden dann in einen Abschnitt 15 sur Aufbringung eines diffusionabindernden Schnellüberzugs und einen weiteren Spülabschnitt 16 befördert. Einzelheiten einer Ausführungsform des Abschnittes zur Aufbringung des Schnellüberzuges sind den Figuren 3 und 4 zu entnehmen, Die halbsylindriechen Gegenstände gelangen sodann in einen Abschnitt 17 zur Aufbringung des LegierungsUberzugs und einen an diesen anschlieSenden SpüT-abachnitt 18. Einzelheiten des Abschnittes sur Aufbringung des LegierungsUberzugs sind den Figuren 5* 6, 7 und β zu entnehmen. Die Gegenstände gelangen dann weiter in einen letzten Galvanisierabschnitt 19« wo sie einen letzten Seimellüberzug erhalten, und in den diesem zugeordneten Spülabschnitt 20« Die Spulabschnitte 14t ¹^, 18 und 20 gleichen einander im wesentlichen. Bach Verlassen der B&im 10 kosaten die halbaylindriachen (legenstände in eine Autsch® 21 und durchlauf en sine Trockenvorrichtung 22. Von der Trockenvorrichtung 22 werden die halbzvlindriechen Gegenstände mittels einer lutsche 23 auf einen Ausgabetisch oder einen anderes swcQkaäJiigen Behält·! geleitet, wobei Inspektion stattfindet und die gegenstände dann verpackt werden.

Die Bahn 10 läuft durch einen alt Kammern versehenen Tank 24» der trennwände 25, 26, 27, 23, 29 und 30 aufweist, mittels deren das Spulwasser und die verschiedenen, la folgenden im einzelnen beschriebenen Elektrolyt© aufgefangen und voneinander getrennt gehalten werden. Xn der Kaoaer 31 kenn dar Elektrolytablaß vorgesehen sein, der der Aufbringung einer diffuslonshindernden Schicht, beispielsweise aus nickel, su<geordnet sein kann. Elektrolyt tritt aus den Abschnitt 15 durch das Bohr 34 hinduroh aus und wird zu dem Spsichertank 35 zurückhieltet. Falls eine Einstellung der Zusammensetzung

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dee Elektrolyts erforderlich ist, können entsprechende Zusätze der erforderlichen Bestandteile in dem Tank 55 zugegeben «erden« Frischer Elektrolyt wird mittels einer Pumpe 36 durch die Leitung 37 gepumpt. Mittels der Pumpe 36 wird der Elektrolyt in turbulentem 3trömungszustand zwischen die Anode und die konkave Oberfläche der zu galvanisierenden halbzylindrischen Gegenstände gedrückt. Falls erwünscht, kann eine ein Filter 39 aufweisende Zweigleitung 38 vorgesehen werden, um den Elektrolyt frei von suspendierten Feststoffen zu halten. Gemäß einem speziellen Ausführungebeispiel hat der Hickelelektrolyttank ein Fassungsvermögen von 757 1 und die Pumpe 36 eine Förderleistung von 757 l/Minute.

In der Kammer 32 befindet eich der fUr di« Aufbringung dta Legierungaüberzuge auf die konkave Oberfläche der hftlbsyliadriscben Gegenstände benutzte überaohußelektrolyt und kann dort gesammelt werden. Bine RUckleituag 40 führt vom Abschnitt 17 zum Slektrolytepeichertank 41. Ia Tank 41 kann die Konzentration der verschiedenen, im folgenden näher beschriebenen chemischen Bestandteil« entsprechend den Erfordernissen während des Galvanisierungevorgangeθ eiagestelit werden. Bio Pumpe 42 führt den Elektrolyten vom Tank 41 durch die Leitung 43 hindurch und drückt den Elektrolyten mittels FUhrucgsuitteln, die ia einzelnen in ämn Figuren 5, 6, 7 und 8 veranschaulicht sind, zwischen die legierungsarioda und die konkave Oberfläche der halbzylindrischen Gegenstände. Eben·ο wie bei dem Elektrolytsyetem für den diffusionehindernden überaug können eine Zweigleitung 44 und ein Filter 45 vorgesehen aeln_R üb aus dem Elektrolyten suspendierte Stoffe aussueoheidea. Gemäß einem Ausführtragebeispiel der Xrfinduog hat d#r rungaelektrolyttenk 41 eis Feaaungeveraöge» von 1900 1 und die Pumpe 42 eine Le ie tun« von ungefähr 1320

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In der Kanaaer 33 befindet eich der überachuielektrolyt, der beim Aufbringen eines Schnelliibersuges aus einem einzigen oder einer Mehrzahl von Metallen auf die konkaven und konvexen Oberflächen der zu galvanisierenden halhsEylindriechen Gegenstünde benutzt wird. Einzelheiten dieses Abschnittes sind in ■ den Figuren 9 und 10 dargestellt. Xn ähnlicher Weise wie bei dem Siekelelektrolytayete» ist eine RUekleituog 46 vorgesehen; di® von der Kammer 33 zu dem Speiohertank 47 führt, wo Einstellungen der chemiechen Zusammensetzung dee Elektrolyten, fall® erforderlich, vorgenommen warden können. Elektrolyt wird aus dem T&ak 4? mittels der Pumpe 48 durch die Leitung 49 hindurch und zwischen die Anode und den halbzylindriscben Gegenstand unter turbulenten StrQisuxigebedingungen gedrückt* In ähnlicher Weise wie bei den anderen BlektrolytsyetemeB könne», fells erwünscht, eine Zweigleitung fO und ein Filter 51 vorgesehen sein, üb suspendiert® Stoff® aus, ä@m Elektrolyt®» tuezusefcsiden und die Aufreehterhaltung «siaer @&ute®r«a ß&lvanisierl8sung zu usteratütsen. Die Fuap® 43 k&n® ebsiis© wie di© Pumpe 30 eine Leistung von 75? l/Misute aufweisen.

In Pig. 1 ist ferner ein® zweckmäßige Anordnung einer Steuer» tafel 52, eines Generator- und öleiehriohtereystems 53 für die Aufbringung des diffueionshinderndtn Überzuges und des Scimelltiberzugee auf die konkaven und konvexen Oberfläche * sowie eines Oenerator-» und tllaichrichtereysterne 54 IUr den Legieru2sg0galvanisi®r*bschnitt der Vorrichtung veranschaulicht. Bas elektrische System eu? Aufbringung de« diffueionshinders» den überssuges und des SchEellübersuges kann entsprechend einer AuafUhrungaforis der Brfindung ait 500 Ampere und 30 Volt arbeiten, während am Sansrator- und Olftiohriohteraystem für die A»fbriiigung der l«gleruagsttb«rstl^· sit 1500 Aaper· 50 folt

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Vorrichtung zur Aufbringung des diffusionsnindernden Überzugs

Pig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die Bahn 10 an der Stelle, an der der diffusionshindernde Schnelltiberzug auf die auf der Bahn entlang bewegten hallszylindrisches Gegenstände aufgebracht wird. Vorzugsweise wird Sicke1 verwendet, obwohl auch andere diffusionsbindernde Metall« eingesetzt werden können. Vor und nach der Aufbringung des Mckelschnellüberzuges erfolgt eine Waschung oder Spülung, Pig. 3 zeigt das Ende eines SpUlabschnittes 100 sowie einen Teil des der Uickelaufbringung nachgeschalteten Spülabschnittes 101. Das in Pig. 3 veranschaulichte Tunnelteil 60 ist bei 102 und 103 zweckmäßig aufgespalten, um die Torrichtung an dieserStelle leicht ausbauen und reinigen zu können. Der Kernteil 104 hat im wesentlichen dieselbe Ausbildung wie der Kernteil 92. In dem freien Baum 63 können die halbkreisförmigen Gegenstände su Galvanisierzwecken aufgenommen werden. Der Kernteil 92 schließt nicht an den Kernteil 102 an, sondern hat von dieses einen gewissen Abstand, so daß die konkaven Oberflächen dar Über die Bahn 10 laufenden negativ geladenen, halbzylin&ri— achen Gegenstände der Wirkung der diffusionssindernden Anode und des Elektrolyten ausgesetzt sind. Da dia konvexen Oberflächen im wesentlichen frei von Elektrolyt gehalten und die Gegenstände in der veranschaulichten Weise in der Vorrichtung angeordnet sind, kann nur eine geringfügige oder gar keine Galvanisierung der Rückseite eintreten. Das Auslaöende des Waschabschnitts 100 ist als Ablenkfläche 105 ausgebildet, um den Elektrolytfluß zwischen der Hickelanode 107 und des von der Bahn 10 getragenen halbzylindrischen Gegenständen zusätzlich zu fuhren. In gleicher Weise ist das fiinlaßende de· SpUlabschnitts 101 als Ablenkfläche 106 ausgebildet, wodurch die Flihrung des Elektrolytflusses aus diesen Abschnitt der Vorrichtung heraus unterstützt wird. Palis erwünscht, können In diesem Abschnitt einander entgegenlaufende Elektrolyt«

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ströme benutzt werden. Sie eind infolge dee extrem geringen Querschnittes des aur Diffuaionshemmung benutzten Überauges jedoch nicht wesentlich.

Entsprechend den Figuren 4 und 3 ist die Bahn 10 mit einem Schlitz 103 ausgestattet, der eich längs der Bahn erstreckt' und mittig in dieser angeordnet iet. Der Schlitz 108 kann die Nickelanode 107 aufnehmen. Xn einer bevorzugten ÄusfUhrungsform der Erfindung wird der Schlitz 108 durch Schulterstucke 109 und 110 begrenzt, die die Randteile des Schlitzes bilden und mit Lippen 111 und 112 versehen sind. Die Lippen 111 und 112 sind von Bedeutung, um die Art der Elektrolytabscheidung von Nickelanode zu steuern, und zwar indem sie das Ausmaß bestimmen, mit dem die Anode aufwärts in den EIektrolyträum reicht..

Die Bahn 10 ist ferner mit entsprechenden Ausnehmungen 113 und 114 versehen, die längsgericbtete Glaaetreifen.115 und

116 aufzunehmen vermögen, auf denen die Kanten der zu galvanisierenden helbzyllndrischen Gegenstände gleitend bewegt werden. Glas ist für die Führungen 115 und 116 ein besondere geeigneter Werkstoff, de es ein Sichtleiter ist und außerdem gegen Abnutzung seltene der häufig scharfkantigeη zu galvanisierenden halbzyllndriscben Gegenstände widerstandsfähig ist.

Die Bahn 10 ist weiter mit öffnungen 117 und 118 versehen, die an ihren unteren Enden 119 bzw. 120 alt Gewinde versehen sind, das zur Aufnahme von Bohrgewinden dient. Die öffnungen

117 und 118 dienen zusammen mit den Ablenkflächen 105 und 106 der Führung des Elektrolyten zwischen der Anode und den zu galvanisierenden Gegenständen. .

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Während der Galvanisierung wird Nickel von der Anode 107 auf der konkaven Oberfläche der halbzylindrischen Gegenstände abgelagert. Insgesamt mit 121 bezeichnete Mittel sind vorgesehen, um die Anode 107 in den Schlitz 108 bis zu einem Abstand vorzubewegen, der durch die Lippen 111 und 112 bestimmt 1st.

Entsprechend dem in den Figuren 3 und 4 veranschaulichten AusfUhrungsbeiapiel ist die Nickelanode 107 vorzugsweise ein Stück reinen oder im wesentlichen reinen Kickels von 152 mm Breite, 19 mm Dicke und geeigneter Länge. Der Schlitz 108 in der Bahn 10 ist so bemessen, daß er die Anode 107 aufnimmt, die zusammen mit den Lippen 111 und 112 einen minimalen Verlust von Elektrolyt infolge Vereiokerung gewährleistet. Zweckmäßigerweise wird ein "depolarisiertes" Hicke1 verwendet, wobei die Hickelanode eine kleine Menge Hiokeloxyd enthält. Die Nickelanode 107 wird auf einem Lagerblook 122 abgestützt, der mit Klemmklauen 123 und 124 versehen 1st, die die Anode 107 festhalten und elektrischen Strom durch die Anode 107 hindurchzuleiten vermögen. Ein Portsatz 129a der Klaue 123 dient der Aufnahme der Klemme 125, die ihrerseits mit der in Pig. 1 gezeigten Hickelglelchricbter- und -generatoranordnung 53 verbunden ist. Der Lagerblock 122 ist zweckmäßigerweise an einem nach unten stehenden Teil 128 mit seitlichen Nasen 126 und 127 versehen. PUr diesen Zweck kann ein durch den nach unten stehenden Teil 128 laufender Zapfen aus rostsicherem Stahl benutzt werden.

Der Lagerblock 122 ist in einem FUhrungsteil 133 gleitend angeordnet, das zweckmäßigerweiee aus einem Homopolymer von Vinylchlorid gefertigt und vorzugsweise mit seitlichen GIeit-BChienen 129 und 130 versehen 1st, an denen Planeohe 131 und 132 angebracht sind, die eine Führung bestimmen, innerhalb deren die Hiokelanode und ihre Lagerung 122 sich in vertikaler Richtung frei bewegen können,

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Die Kraft, die erforderlich ist, um die Anode 127 urn ihren maximalen Betrag iß den Schiita 108 eingreifen zu lassen, wird von einer Einrichtung aufgebracht, die in Fig. 4 im einzelnen veranschaulicht ist, wobei sich versteht, daß anstelle der veranschaulichtem Mittel jede andere geeignete Vorrichtung zur Vorbewegung der Anode 107 eingesetzt werden kanu. Xn der im einzelnen veranschaulichten AusfUhrungeform werden das Lagerteil 122 und sein naoh unten stehender Teil 128 in zwei geschlitzten Zinken 154 und 135 eines Gabelkopfes 138 abgestützt, der Schlitze 136 und 13? zur Aufnahme der Nasen 126 baw. 127 aufweist. Der Gabelkopf 138 1st an einem Kolben 139 angebracht, der in einem -geschlitzten Zylinder 140 getragen wird. Sin Kabel 141 let in geeigneter Weise, beispielsweise mittels der im ganzen bei 147 veranschaulichten Anordnung an dem Kolben 159 befestigt. Dee Kabel 141 läuft Über Seilscheiben 142 und 143 und 1st mittels geeigneter, allgemein bei 144 dargestellter Mittel an seinen freien Ende mit einem Gegengewicht 145 verbunden. Führungen 146 sind für das Gegengewicht 145 vorgesehen und gestatten dessen vertikale Bewegung. Wenn die Hickelanoda 107 auf Grund der elektrolytisches Wirkung allmählich korrodiert, drUckt das Gegengewicht 145 die die Anode 107 tragende Lagerung 122 in Schlitz 108 nach oben.

Elektrolyt wird unter turbulenten StrömungsbedingungeB durch das SinlaSrobr 150 hindurch mit einer' linearen Geschwindigkeit zwischen ungefähr 1,5 und 12,2 m/sec. la den Rau* zwiaobea dem Werkstück und der Anode gepumpt und durch das Auslafroar 151 sue dem System abgesogsn. Bas EiQlaftroar 150 stellt di* Verlängerung der in *ig. 1 ge se igten Leitung 37 dar, «Ihren* das AuslaSrobr 151 die Verlängerung der Leitung 34 naeb Flg.1 ist; Während des Arbeitsvorganges kann sin gewisses Lsokan von Elektrolyt im Baum awlsohen dea Schiits 108 und der Anod· 107 eintreten. Diener Elektrolyt kann im Hauptkörper des

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Tanks 90 gesammelt und über den Abzug 152 im Boden des Tanks abgeleitet werden. Derart überfließender Elektrolyt ?;lrd entsprechend Fig. 1 in den Hickelelektrolyttank 35 zurückgeführt. Im Tank 90 Bind Trennwände 153 und 154 vorgesehen, die das Mekelgalvanisierbad auf diesen Abschnitt der Vorrichtung beschränken und Lagerungen für die Bahn 10 bilden. Die Trennwände 153 und 154 sowie der Tank 90 sind, wie oben angegeben, zweckmäßigerwelee mit einem chemisch widerstandsfähigen Werkstoff, beispielsweise Gummi, ausgekleidet.

Einrichtung zur galvanischen Aufbringung der Legierung3Uberztige

Die Figuren 5 und 6 zeigen Eineelheiten einer Ausführungsform der Einrichtung, die sich insbesondere für die Aufbringung eines Legierungsüberzuges auf die konkaven Oberflächen halbzylindrischer Gegenstände eignet. In den Figuren 7 uiid 8 sind Einzelheiten einer Elektrodenvorsctaubeinrichtung veranschaulicht, die sich hierbei einsetzen lädt.

Entsprechend Fig. 5 gelangen die zu galvanisierenden halbzylindrischen Gegenstände ebenso wie in den vorhergehenden Figuren von links nach rechts.

Fig. 5 ist ein Teilfrontaufriß des Abschnittes zur Aufbringung der Legierungsliberaüge und zeigt in fortschreitend tieferen Schnitten den Haupttank 90, Einzelheiten der Bahn 10 und im Schnitt durch die Bahn 10 Einzelheiten von BlektrolyteinlaS-mitteln.

In gestrichelten Linien ist ein Spülabschnitt 101 angedeutet» der auch teilweise in Fig. 3 veranschaulicht ist. Am gegenüberliegenden Ende des in Fig. 5 gezeigten Abschnittes ist ein teil· weise veranschaulichter Spülabschnitt 170 angeordnet. Wie in den vorhergehenden Abschnitten eetzen sich die Tunnelteile 60

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fort. Sie sind derart ausgebildet, daß sie fUr Zwecke der Reinigung teilweise ohne Schwierigkeiten abgenommen werden können. In dem Abschnitt naoa Fig» 5_t in dem die Aufbringung der galvanxsohen Überzüge erfolgt, ist kein Kernglied angeordnet, da ein solches die Ablagerung des galvanischen übereuges auf der konkaven Oberfläche der halbzylindrischen Gegenstände verhindern würde. In I¹Ig. 6 sind die Verlängerungen der Glaabahnen 115 und 116 gezeigt, auf denen die Kanten öer halbzyllndriechen Gegenstände abgestützt sind und entlang deren die Gegenstände entsprechend der auf die Reihe von Gegenständen aufgebrachten Antriebskraft gleiten.

Wie schon oben erwähnt, wird die in einer bevorzugten Ausführun^sform der Erfindung benutzte extrem hohe Stromdichte dadurch ermöglicht, daß der Elektrolyt zwischen der Anode und der Kathode mit großer Geschwindigkeit hindurchgeführt wird, so daß turbulente Ströraungsbediogungen eintreten, sowie dadurch, daß Mittel vorgesehen werden, die eine solche Strömung innerhalb der Einrichtung bewirken. Wenn der Abstand zwischen den zu galvanisierenden Gegenständen und der Anode kurz und die Dicke des Überzugs in der Größenordnung der beschriebenen SchnellUberzUgs liegt« beispielsweise zwischen 0,76 und 2,54 x 10 mm, sind besondere Vorkehrungen hinsichtlich der Elektrolytführung und entsprechende bauliche Änderungen nicht wesentlich. Wenn jedoch der Längsabstand zwiechen den zu galvanisierenden, negativ geladenen halbzylindrischen Gegenständen und den positiv geladenen Anoden größer 1st, beispielsweise mehr ale 152 ma beträgt (bei dee beschriebenen Ausführungebeispiel beispielsweise 305 bmi), reicht der insgesamt von dem turbulent ströaenden elektrolyt en zurückzulegende Weg zusammen mit der Stärke des auszubildenden Überzugs aus, einen Venturi-Effekt innerhalb der strömenden Flüssigkeitsmaaee auszubilden, so daß ein HaXe gebildet wird, Über den Außenluft in das System gezogen wird.

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Tritt dies ein» ist, wie gefunden wurde _t die Galvanisleruiig oberhalb des Halsbereichea ungleichmäßig und verursach ι vnzulässige IJtärkeSchwankungen des Endprodukts., Um dieae ochwierigkeit zu vermeiden, erwies es sich als zweckmäßig, Elektrolyt von entgegengesetzten Enden des der Anode gegenüberliegenden Teiles des Abschnittes zur Aufbringung der Legierungaüberzüge zuzuführen und den Elektrolyten von einer Ztvischenste" Ie₁ z.B. in der Mitte zwischen den einander gegenüberliegenden *lektrolyt-Einläsoen abzuziehen. Auf diese Weise wird die vom Elektrolyt durchlaufene ütrecke auf die Hälfte herabgesetzt, so daß die Möglichkeit einer Venturi-?/'irkung praktisch auageschlossen wird, da der turbulent fließende Elektrolyt-Strom aus dem der Anode gegenüberliegenden Bereich abgezogen wird, bevor sich ein Hals ausbilden kann.

Aus baulichen Gründen erwies ea sieh ale eweckmäßig, swel Legierungsaiioden 190 und 191 an gegenüberliegenden Seiten ein·· Elektrolyt-Auslasses 179 vorzusehen. Auf diese fei·· strömt in. einer bevorzugten Aueführungeforn der Elektrolyt zwischen d«n EU galvanisierenden haibsylindrisehen Gegeständen und der Anode 190 von links naoh rechte, während der Elektrolyt «wischen den zu galvanisierenden Gegenständen und der Anode 191 von rechte nach links strömt. Beide Elektrolyt-3tröme treten durch den Auslaß 179 aus. Nach Wunsch können die Anschlüsse «n die Pump- und Abzugseinrichtungen umgekehrt werden« eO daß der Elektrolyt durch den oohli1;z 179 eingeführt und aus den den Anoden gegenüberliegenden Abschnitten beidseitig über Auslässe 173 bzw. 174 abgezogen wird. In diesem Pulle würde eine oberhalb der öffnung 179 angeordnete Ablenkeinrichtung vorzusehen sein, die in entgegengesetzte Richtungen weisende Ablenkflachen «ufweist, um die Ströme zu den äußeren Abierikflächen bzw. 176 zu führen.

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In dem oben beschriebenen Vemickelungaabschnitt der Vorrichtung wird Elektrolyt kontinuierlich zugeführt und zwischen der Anode und der Kathode bewegt. Er befindet eich in turbulentem. Ströamngszustand und hat beispielsweise eine lineare Geschwindigkeit zwischen 1,52 und 12,2 m/seo durch eine Reihe von üehalen mit einem Durchmesser von 58,4 mm. Entsprechend Figur 5 sind Einlaörohre 171 und 172 in die Bahn 10 eingeschraubt und stehen mit Öffnungen 173 und 174 in Verbindung, die duroh die Bahn hindurohreichen. Ablenkflächen 175 und 176 sind in den Kernteilen 177 bzw. 178 vorgesehen und führen den ElektrolytfluB in den durch den Tunnel 60 und die durch diesen aneinander stoßend hindurchbewegten halbeylindrisehen Gegenstände gebildeten Raum. Die Einl&ßleitungen 171 und 172 sind in. gewisse! Abstand voneinander angeordnet, der bei einer speziellen Ausführungeform der Vorrichtung ungefähr 457 wm beträgt. Bin in der Bahn 10 vorgesehener und mit einer Leitung 1Θ0 in Verbindung stehender Auslafleohlita 179 führt den verbrauchten Elektrolyten duroh den Boden des Tunke 90 hindurch ab und steht entsprechend figur 1 mit einer Rüokleittmg 40 in Verbindung·

Die Einlaßleitungen 171 und 172 führen ebenfalls durch den Boden des Haupt tanks 90 hinduroh und zwar «rur Verhinderung von Lecken über entsprechende Taststücke 181 und 182. Ebenso iüt eine entsprechende Packung für den Durchtritt der Verlängerung 183 des Auslaßrohreβ 180 vorgesehen. Die Fackung ist allgemein mit 184 bezeichnet« Die Einlaßleitung/f^1 und 172 atehen mit der Leitung 43 nach Figur 1 in Verbindung.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der in Figur 5 gezeigte Abschnitt sur Aufbringung der Legierungsübesv züge mit swei sich verzehrenden Anoden 190 und 191 versehen· Falls erwünscht, kann eine einzige Anode verwendet werden oder eine eine unlösliche Anode in Verbindung mit einem Meiallicmen enthaltenden Elektrolyten. Einzelheiten der Anode 191* die der

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-.■-■·.'■ - BAD ORfQIMAL

Anode 190 entspricht, sind für die Ausführungα form nach den Figuren 5, 6, 7 und 8 die Anoden 190 und 191 bestehen ans einem Blei-Zinn-Legierungsraaterial und eind halbkreisförmig ausgebildet. Sie sind 12,7 mm dick, 152 mm breit und haben einen Außendurchmeaser von 279 mm. Die Anode besteht aus 10 bis 15 Gewichtsprozent Zinn und 90 bis 85 Gewichtsprozent Blei* Entsprechend eines speziellen Aueführungsbeispiels ist die Anode vorzugsweise mit einem 0,05 biß 0,38 mm dicken Kupferüberzug versehen, der die Anode gegen Korrosion durch das galvanische Bad oder den Elektrolyten schützt. In dieser Phase der Galvanisierung wird ein Blei-Zinn-Kupfer-Überzug von 0,005 bis 0,5 mm stärke auf die mit dem diffusionahindemden Schnellüberzug versehene konkave Oberfläche des zu galvanisierenden halbkreisförmigen Gegenstandes aufgebracht. Der Endüberzug hat gemäß einem speziellen Beispiel einen Zinngehalt zwischen 8 und 12 ^, einen Kupfergehalt zwischen 2 und 3 #» Heat Blei. Figur 6 zeigt einen Seitenaufriß der Anode 191 und ihre halbkreisförmige Gestalt. Das freie Ende der, Anode 191 paßt zwischen ein Klauenpaar 192 und 193ι das einen Schlitz 194 in der Bahn 10 begrenzt. Die Klauen 192 und 193 »ind mit Lippen 195 bzw. 196 versehen» die sich entlang der Breite der Anode 191» beispielsweiae Über 152 mm erstrecken. Ea erwies eich, daß eine bestimmte Auslegung der Abmessungen dee Schlitze» 194 und der Lippen 195 und 196 erforderlich ist, um sicherzustellen, daß die Dicke des auf den Umfang der halbzylindrIschen Gegenstände aufgebrachten Überzuges um nicht mehr als 5 Ί· variiert. Die folgenden DimensionsVerhältnisse erwiesen ale am geeignetsten, um eine gleichförmige Plattendioke innerhalb der oben angegebenen Grenze zu gewährleisten. Sie eind zweokmäßig al« Prozentsatz des Durchmessers der zu galvanisierenden halbeylindrisehen Gegenstände angegebent

A - 20 bis 38 i
B - 2,5 " 4 *
0 » 6 " 15 Si

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Ee wurde gefunden, daß sich Änderungen von B die Uberzugsdicke oder Konizität eingestellt werden kann» wird B kleiner gemacht, kann die Dicke auf die Teillinie oder oeitenkanten zu verringert werden. Wird B größer gewählt, kann eine Steigerung der Schichtdicke auf die Trennlinie oder die Oeitenkanten hin bewirkt werden. Ohne Verstärkungering kann die Überzugsdicke im Mittelteil der Schale 12 ♦£ über derjenigen an den Seitenkanten liegen«

Zur Galvanisierung einer Lagerschale mit einem Innendurchmesser von 58,4 mm» eine herkömmlich© Legergröße für Kraftfahreeugkurbelwellen, hatte der Schlitz 194 eine Abmessiang A von 12,7 mm eine Abmessung B van 1*587 mm und eine Abmessung C von 6,55 nun. Eine ähnliche Beeinflussung kanu durch Verminderung der A-Werte erfolgen, wodurch jedoch der Qesaatwiderstand des Galvanisierkreiees vergrößert wird« was eine entsprechende Erhöhung der Galvanisierspannung erfordert. Sie Galvaaeierspannungen liegen im Bereioh von 20 bin, 40 Volt. ^

Anstelle der Einstellung von B mir Beeinflussung der Übersugsdicke in verschiedenen Abschnitten des »u galvanisierenden Gegenstandes kann B su 0,0 gemacht und die Anodenstellung längs eines Radius' eingerichtet werden. Wird die Anode über die Mittellinie angehoben, d.h. dichter an die konkave Oberfläche gebracht, wird la mittleren Teil ein dickerer überaug erhalten. Bei Umkehr gilt entsprechendes«

»/ie oben erwähnt werden die Anorden 190 und 191 während der GaI* vanisierung laufend veraehrt. Daher sind Mittel vorgesehen, um die Anoden 190 und 191 in den öchlitaen 194 in geeigneter rt'eiöe vorzubewegen« Hierfür ist ein Schlitten 197 vorgesehen, der zweckmäßigerweise aus denselben piatischen Werkstoff (Kunststoff) gefertigt ist, aus dem auch die Bahn 10 besteht. Mittels Schrauben 198 ist der Schlitten 197 fest mit der Bahn 10 verbun-

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den. Andere geeigente Kittel zur Anbringung des Schlittens an der Bahn können verwendet werden. Der Schlitten "l""· Job mit einer bogenförmigen Verseifung oder Höhlung 19β konzentrisch zu der halbssylindri sehen Anode 191 versehen. Die konkave Oberfläche des Schlittens 197 ist mit einer rings umlEufenden Hut 199 ausgestattet sowie mit einer Mehrzahl von einender in Abstand angeordneter Schlitze 200, die eine Mehrzahl von Rollen 201 Lagerzapfen 202 aufzunehmen vermögen, die in Lagern 203 drehbar angeordnet sind. Die Rollen 201 sind ztfeokmäßigerweiee aus Poly-Vinyl-Chlorid gefertigt und mit Lagerzapfen 202 versehen, Die Lager 203 können aus "Teflon" (Polybetrafluor-Üthylen) gefertigt oein. Die Anordnung gestattet eine Bewegung der Anode 191 mittels eines Antriebsarmes 210, wenn die Anode im Laufe des Galvanlsiervorgangs verzehrt wird.

Der Antrieb3arm 210 ist mit einem Sporn 211 versehen, der in einer Nut 212 der Anode 191 aufgenommen werden kann. Die Anode

190 ist zweokmäßigerweise ähnlich aufgebaut, wenn zwei Anoden benutzt werden sollen. Der Arm 210 dreht eich um einen Mittelpunkt, der konzentrisch zur Achse der halbeylindrisehen Anode

191 und dem Hittelpunkt der gebogenen Vertiefung im Schlitten 197 liegt« Bei zwei Anoden sind zwei derartige Arme 210 vorgesehen, .tie im einzelnen aus Figur 3 hervorgeht, sind zwei Arme 210 auf einer »eile 213 drehbar angeordnet, die in Lagerblöcken 214 und 215 auf der Stutzplatte 216 drehbar gelagert ist. Die Platte 216 ist ihrerseits an der Bahn oder Plattform 10 befestigt. Hit der Welle 213 verkellte, federbelastete KlauenkupplungBglieder 217 und 218 treiben die Arme 210 an und drüoken die Anoden 190 und 191 in die betreffenden Schiitie 194.

Das Maß der Vorbewegung der Anoden 190 und 191 muß sorgfältig gesteuert werden, um einen gewünschten Überzug zu gewährleisten· Dementsprechend ivt eine Regeleinrichtung für die Anodenvorbewegung vorgesehen, von der Einzelheiten in den Figuren 6 und 7

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dargestellt aind. Auf der "'eile 213 zwischen den In At οι and voneinander liegenden Armen 210 iat ein Getrieberad 220 angeordnet. Die Welle 213 wird über das Rad 220 mittels einer mit dem Had in Eingriff stehenden Schnecke 221 in Drehung versetzt, die auf einer senkrecht zur Welle 213 liegenden Welle 220 angeordnet ist. Entsprechende Lägerungen, die bei 223 und 224 angedeutet sind, stützen die TVeIIe 222 ab. Dae entfernte Ende der V/elle iet drehbar in einem Lagerblook 225 gelagert, während ihr freies Ende das angetriebene Rad 226 trägt. Das Had 226 wird mittels eines Getrieberades 227 getrieben, dae auf der Welle 228 verkeilt iat, die ihrerseits in einem Lagerblock 229 drehbar gelagert iat und auf ihrem freien Ende ein Klinkenrad 230 trügt, Ein Kurbelarm oder Klinkenhebel 231 let an einen Ende auf der ><elle 228 gelagert, und zwar unabhängig von der Drehung dieser Welle, und mittels eines Verbindungsgliedes 232 mit der Kolbenstange 233 des pneumatischen Zylinders 234 verbunden. Eine federvorgespannte Antriebeklinke 235 treibt das Klinkenrad 230 an, während eins federvorgespannte Halteklinke 236 in geeigneter Weise angeordnet ist, um das Klinkenrad 230 an Ort und Stelle zu halten, während die Antriebaklinke 235 mittels des pneumatischen Zylinders 234, der Kolbenstange 233» des Verbindungsgliedes 232 und des Klinkenhebels 231 bewegt wird» Anstelle eineβ pneumatischen Zylinders kann ein elektrisch betätigter Magnet eingesetzt werden.

Im praktischen Betrieb nimmt der Abstand D gemäü figur 6 zwischen der konkaven Oberfläche des su galvanisierenden halbzylindrischen Gegenstandes und der Anode 191 allmählich au, wenn"die Ano?de durch den Galvanlsierungsvorgang korodiert wird· Mit zunehmendem Abstand D tritt eine entsprechende Änderung des Potentials zwischen diesen beiden Oberflächen ein, die meßbar ist und zur Regelung und steuerung der Torbewegung der Anoden 190 und 191 in den Schlitz 194 dienen kann« £in für die Betätigung der Anodenvorrüokelnriohtung naoh den Figuren 6, 7 und 8 geeigneter elektrischer Schaltkreis 1st' in Figur 11 dar-

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gestellt. Die Potentialänderung kann alo Signal aur ßex:r;Igung dee pneumatischen Zylinders 234 oder eines Magneten benutzt werden. Eine aeitlich gesteuerte Abtastung dea Potentials am Abstand 3) kann falle erwünscht ebenfalls benutzt werden, so daß die Einstellung der Anodenlage im üchlitz 194 gewünocht häufig korrigiert werden kann. Entsprechend einem speziellen Ausführungsbeispiel erfolgt die Abtastung des Potentiale am Abstand D alle 3 see. Die Anoden 190 und 191 sind an Stellen 240 und 241 elektrisch angeschlossen. Xn entsprechenden Schlitzer im Tunnel 60 angeordnete Sammelschienen, die in Halbkontakt mit den zu galvanisierenden halbzylindrischen Gegenständen stehen, bilden den Pol entgegengesetzter Polarität zur Schließung des elektrischen Galvanisierkreises· Entsprechend einem speziellen Ausführungsbeispiel werden zwei negativ geladene Kupfersammeischienen der Abmessung 6,35 x 25,4 x 203 mm an den 45° und 135° Radien der halbzylindrieohen Gegenstände und in Gleitkontakt mit diesen vorgesehen« Dies reicht für sämtliche Galvanisierflächen der Einrichtung aus.

Abschnitt zur Aufbringung des Schnellübersagea

Nach Aufbringung des Legierungsüberzuges mittels der Einrichtung nach den Figuren 5» 6, 7 und 3 gelangen die haTbzylindriechen Gegenstände erneut in einen Spülabschnitt, der wie die vorhergehenden Spülabsohnitte auegebildet und aufgebaut ist. Nach dem Spülen können die halbzylindrisohen Gegenstände falle erwünscht mit einem Schnellüberzug (flash coating) auf der konkaven und der konvexen Oberfläche versehen werden, um das Aussehen und die üchalenlebensdauer der beschichteten Gegenstände, insoweit es durch Korrosion infolge Handhabung und freien Herumliegens bestimmt ist, versehen werden. Einzelheiten der Vorrichtung zur Aufbringung des Schnellüberzug·« sind in den Figuren 9 und 10 wiedergegeben.

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■ie in den vorhergehenden Darstellungen laufen die Gegenstände in figur 9 von links nach rechts« Veranschaulicht sind die Bahn oder der Tisch 10, der Kernteil 178, der eine Fortsetzung das Kernteile nach Figur 5 bildet, und der üine Fortaetzung dee Tunnelteils nach_J?igur 5 bildende Tunnel teil.« Im allgemeinen iet der Aufbau dea Abschnittes zur Aufbringung eineβ sehr dünnen Überzuges (0,76 bis 1,78 χ 10 min) auf der konkaven Oberflüche der zu galvanisierenden halbzylindrischen Gegenstände im wesentlichen der gleiche wie in der Einrichtung sur Aufbringung des Niokel-Schnellüberzugea nach Figur 3- Anstelle einer Nickelanode iat eine Blei~2inn-Anode 270 vorgeeehen, die in einem in Figur 10 gestrichelt dargestellten .Schlitz 271 angeordnet iet_s In derselben Weise wie die Nickel-Anorde 107 bewegt sich die Blei-Zinn-Anode 270 im Schlitz 271 in vertikalei Richtung* Strom an die Anode über Klauen 272 und einen elektrischen Anschluß 273 angelegt« Der Gabelkopf 274 und ein durch den Lagerteil 276 tragender Stahlzapfen 275 dienen der Anhebung tinä Absenkung der Anode 270 im -Wesentlichen in derselben Weise dies in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist.

Abiönkflachen 277 und 278 sind ins Kernteil 178 und im Kernteil 293 vorgesehen, um die Bewegung dee Elektrolyten ewischen der Anode und der konkaven Oberfläche dar su galvanisierenden Sttfea st and e su unterstüteen« Öffnung 279 *&rä 280 is de? Be^aa 10 dienen dem Ein- und Auslaß von Elektrolyt_β Sin Sixilafirohr 281 und ein Auslaßrohr 232 sind im wosentliehen in gleicher Weise wie in Figur 3 vorgesehen und ermöglichen die Sisfühmaag vos Elektrolyt» vorzugsweise jedoch nicht notwendig ist 0«g«netroa zur Laufrichtung der Gegenstände und unter turbulenten StröMUg bedingungen. Das Einlaßrohr 281 ist mit der. Leitung 49 (Figur 1) und das Ausleßrohr 282 mit der Rückleitung 46 (Figur 1) Terlrunden. Zur leckdichten Abdichtung der öffnungen 283 und 284 durch den Boden des Tanks 90 können geeignete Mittel vorgesehen sein. Im veranschaulichten AusfUhrungsbeispiel sind Dichtunge« echeiben 285 und 286 isueammen mit Packung 287 und 288 Torge-

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sehen und Stopfbüchsen 289 und 290 vorhindern den Verlust Elektrolyt, der während des Arboituvorg-ngee in den Elektrolyt-Tank 90 sickert. Gperrteile 291 und 292 verhindern, daß cter Elektrolyt durch Viaschwas&er in den benachbarten Aboohnitten verdünnt oder verschmutzt wird.

Die Aufbringung eines Überzuges auf die konvexe Oberfläche der zu galvanisierenden haibzylindriaohen Gegenstände erfor« dert die Entfernung eines Teiles des Tunnels 60, um einen unmittelbaren Zugang von der Anode zur metalliachen konvexen Oberfläche zu schaffen. Ein entsprechender Keraabsehnitt 293 dient der Abstützung der Reihe von Gegenständen und verhindert, daß wesentliche Mengen an Elektrolyt alt der konkaven Oberfläche in Berührung kommen.

Wie in Figur 10 dargestellt, sind zwei Blei-8inn-Anoden 300 und 301 vorgesehen, ua die konvex« Oberfläche «er halbzylindrisehen Gegenstände mit einem galvanischen Überzug jra versehen» Die Schichtdicke liegt ebenfalls zwischen ungefähr 0,76 und 1,78 χ 10""³ mm. Es kann für diesen Zweck eine einsige Anode eingesetzt werden, die besten Ergebnisse werden jedoch Btellt, indem zvcai derartige Anoden entsprechend Figur 10 verwendet werden, deren unteren Enden im wesentlichen gleich weit von der Aohse der halbzylindrischen Gegenstände entfernt sind und die vorzugsweise an den 45 und 135° Hadien angeordnet sind. Die Anoden 300 und 301 werden sweokmäßigerweiee in Schlitzen 302 bzw. 303 abgestützt, die durch Klauen 304 und bzw. 306 und 307 gebildet werden. Me Klauen 304, 305 und 306, 307 werden sweckmäßigerweiae von Armen 308 und 309 abgestuft die ihrerseits am Turmelteil 60 neben deεβen ausgeschnittenen Teil angeordnet sind· Die Klauen 304 und 305 sind alt Lippen und 511 versehen, die die Anode 300 innerhalb dee Schlitzes halten. In ähnlicher Weise dienen lippen 312 und 513 der Klauen 306 und 307 der Halterung der Anode 301. Werden die Anoden bei der Galvanisierung korodiert, leben sie unter der Wirkung der

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Schwerkraft im v/e0©nt lichen in die in Figur 10 veranschaulichte Lage gebracht* Endplatten 308 und 309 bilden zusammen mit Υ/and an 3-14 und 315». die beidseits der B&hn 10 angeordnet sind« eine Kammer 316₉ in die Elektrolyt über das Ro&r 317 eingebracht wird. Sin schneller Umlauf von Elektrolyt swiaeiiesi übt Anode und der konvexen Oberfläche der Gegenstände ist in ä±®B®m Teil d©r Verrichtung nicht wesentlich, obwohl ©ine - ■· bessere ßalvanisiörung ersielt wird₉ vjesn ä@r ' Fluß fe±@r sswischen wie in den vorhergehenden Abschnitten turbulent ist. Elektrolyt kann durch den freien Raum zwischen dem Tunnel 60 und äem. zu galvanisierenden lialbzylinirisGhiSii Gegenständen, austreten« luft _f die awiscihen das funnel 60_e ä®m Kern 278 und den- halbzyllndrieolien Osge-nstSnden strömt, drückt den Elektrolyten durch dieaen freien Raum hindurch« Bie Zufuhr von Elektrolyt durch das .Hohr 31? wird diarcn ein Membranventil.

318 in einer L@itiang gesteuerte di© ihrerseits über das T-Stück

319 mit dem Einlaßrohr 281 verbunden ist. Elektrischer Strom wird den Anoden zugeführt, indem Anschlüsse in geeigneter Weise an ihres.* Oberseite angebracht wenden (nicht veranschaulicht)· Erodieren die Anoden_s sonksn sie sich unter der ■Virkung der Schwerkraft in den Schlitaen 302 baw_a 3C-5 ab und werden nach Bedarf von Zelt.zu Zeit ersetzt. Aus dietssin Teil der Vorrichtung aussickernde.? iälektrolyt ^rQi dmröh i.©n

zug 320 im-Böden, des Tanks 90 abgeftOirt» "·

Elektrolyts

Im allgeoieinen sind die vorliegend geeigneten-^.ektrolyte · wässrige Jjösimgen, die meist Ionen su&mmm&n mit dtajssigen,, die elektrolytisoh erodiert und abgeschieden werden« Sie geben Protonen ab oder haben niedrigen pH-Wert« Di© Anosföe führt Metall in lonsnlform in den Elektrolyt ein und die Is Elektrolyt gelösten Ionen werden galvanisch abgeschieden. Anstoll® koro-

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dienender .-Jioder Können milc-illohe Anoden, Blei-Anoden, und eine geoüttiöte waoarige Lösung deß auf der Oberfläche abzuscheidenden Materialo, beispielsweise eine gesättigt© lösung von «nckel-Zinii-Xupfsr oder dergl, verwendet werden. Durch, Auswahl entsprechender Electrolyte können Leitstücke auch elektropoliert werden,

ie oben angegeben, bastaht der erste galvanisch« Arbeitsgang vorzugsweise In der Abscheidung eines diffusionshindemäea Metallüberzugs, beispielsweise aus Blckel. Anateile von Hickel können Eisen» Kupfer, Messing oder Kobald verwendet werden, die aämtlioh recht gut geeignet sind, die Mffusion von Zinn in Bronze aus einem nachfolgend aufgebrachten reinen Zlnnübörssug oder einem Sinn haltigen Leglerungsübersug zu verhindern«

Dae galvanische Bad wird mittels dar Pumpe 42 nach Figur 1 alt hoher Geschwindigkeit (in der Größenordnung von 1,52 bis 12_t2 m/öee_e lineare Geschwindigkeit) uogewälst« Hierbei herrschen turbulente ötröiHuugsbedingungen vor uasi ©s tritt eine extreme Aufrührung des Elektrolyten «In, Hierdurch wird der Polarisationseffekt kleinetmögllch gehalten und eine Konzentrationspolarisation verhindert, 80 daß eins schnelle Galvanisierung mit extre® hohen btroadiciitesa möglich wird«

Je höher der Kupfergeh&lt des Elektrolyten 1st, desto höher kann die stromdichte liegen_o Ist kein Kupfer vorhanden, kann eine Stromdichte bis eu ungefähr 12.900 Ampere/ss erreicht werden· Kupfer Ißt Jedoch als härter «rwöB»olit₅ der den l2V QüdungBwlderBtand des galvanischen Übereugee eteigert·

«tie oben engegeben, ifct der leiste Ssimellübersug nicht we »entlieh, jedoch erwünscht, üb die Haftfähigkeit der galvanisch überaogenen Oegenetände, inebesondere hslbeylindrlscher

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Lagerh&lbschtilen, z\x verbessern und Korrosion Infolge der Handhabung au verhindern. Die Arbeitavorgänge aincl dt.=; Aufbringung des galvanischen 2iickelti.berzugos ähnlich, fiin Überzug von 0,76 bis 1,78 χ 10 mm Stärke wird aowohl auf der konkaven als auoh auf der konvexen Oberfläche abgeschieden, Die Stromdichte liegt zwischen ungefähr 2150 land 5380 Ampe"re/m². Die galvanische Badlößung ist sowohl für die konkave alö auch die konvexe Oberfläche die gleiche wie der Elektrolyt für den Legierungsübersug mit der Ausnahme« daß kein Kupfer vorhanden ist. Die erforderliche Badbewegung wird in derselben Welse erzielt, indem der Elektrolyt mittels der Pumpe 48 mit ungefähr 378 Liter/min sugepumpt wird.

In Figur 11 ist schematise]» ©ine Anordnung sur Regelung der Bewegung oder Lage der Legierungeanode veranschaulicht. Zu Beginn des Salvanisiervorgsngee wird die Anöde von Hand gwiaohen ungefähr 1,59 «M 3,18·»» unterhalb der oberen Flache des Schiitsee 194 (^igur 5) gebracht. Unter Anwendung des regelbaren Feldwideret&nöes H wird der gewünschte Galvanicierungs« strom awiachen der Anode und der Kathode (den Lagur.schalen) eingeeteilt·

Erodiert die Anode is Laufe dee 6alvanlßierungsvorgange0,eteigt der »'ideretand sswisehen der Anode und der Kathode, wodurch de? Strom sinkt. Sie entsprechende? Nebenwideretazid 500 liegt la Arbeitskreis «ad ein feil des Galva&lelesruagsatross«® der Signale pule 501 eines he rk5snliohe& Strosuneirtlsd« führt werden, das eohsematisofe in flgusf 11 dsrgeatellt i»t« Bei einem solchen Maßrelaie bewirkt dae Eingangssignal ilie Drehbewegung des Elementes" 502, bis ee mit See festen Kontekt 503 in Berührung kommt und den Stroa&reie über die Spule 504 eines Le,etrelais schließt* Die Sperrspule 505 verhindert, daß zusätElichee Drehmoment den bewegten und den feetetehenden Kontakt suoamsienhält. Zieht bei der dargestellten

- ■.■■'■"."■ - ^Bm

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das Lastrelais an und öffnet die Kontakte 506, ν,erden die Meßrelaiekontakt freigegeben.Das Heßrelaia betätigt Impulsartig das laatrelaie solange wie das Signal in einor Richtung wirkt, in der die täeßrelaiskontakte geschlossen werden« Ein entsprechender RC-Kreis mit einem widerstand 507 und einem Kondensator 508 verzögert die Arbeitsweise des Seiais¹. Auf dleae Weise kann das Lastrelais auch so angeschlossen werden, daß ea die Kontakte 509 im Erregerkreio des Magneten schließt, der die Luftzylinder betätigt. Das MeJjrelais -nach Figur 11 kann daher mit dem Arbeitskreis derart gekoppelt werden, daß der Luftzylinder zur Torbewegung der Anode 190 solange betätigt wird, wie der citrom im Arbeitskreis unterhalb eines bestimmten Arbeitspegels liegt. Die Einstellung der Anode mittels des Luftaylinders 1st oben in Verbindung mit den Figuren 7 und θ näher erläutert. Ein derartiges System wurde so betrieben, daß es den Galvanisierungsstroia mit einer Genauigkeit von ί 2 Ji konstant hielt· Da die Menge des pro Zeiteinheit abgeschiedenen Metalls unmittelbar vom Strom abhängt, regelt der veranschaulichte Kreis Änderungen der Dicke des nisoh abgeschiedenen Überzuges innerhalb Toleranzen Größenordnung, dh. - 2 # pro Zelteinheit aus. Es versteht sich, daß auch andere Faktoren, beispielsweise die Leitungegeeohwindigkeit die endgültige Plattendicke bestimmen können.

Indem eine Reihe negativ geladener, zn gAvanieierender Gegen stände kontinuierlich in gleichförmigem Abstand au einer austauschbaren Anode geführt werfen, werden gleiche Bedingungen hinsichtlich der Temperatur, oos statischen Druckes, der Geschwindigkeit, dee Abständeβ ζ vischen Anode und Kathode» der Stromdichte usw. erhalten, die sämtlioh die Aft des Übersugea beeinflussen. Saatliehe Gegenstände werden hierdurch gleichen übersugsbedingungen auegesetst, alt der folge, SaB der n-t· Gegenttend in weaentlloheii die gleichen Blgeneehaften wi· der

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erste aufweist·

Während der galvanischen Aufbringung von Überzügen überbrückt das Überzugeioaterial häufig benachbarte Sialbeyliadrioche Schalen und bildet hierdurch eine geschlossene, mit Elektrolyt gefüllte Kammer« Wie gefunden wurde, iet dies jedoch nicht lästig, aonäern trägt dazu be±_p di© Schaltenreihe gleichförmig negativ geladen zu halten. %ητ Maßkontrolle» Inspektion und Verpackung können"die Sohalaa in einfacher i>eise voneinander getrennt werden_e

Indem die Polarität zwischen Werkstück und Anode umgekehrt wird» kann in gleich wirkungsvoller Weis© wie die Aufbringung von galvanischen tifeeraügen ®in@ galvaai©oli@ Ätsung erfolgen«

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur elektrochemischen Behandlung einer Oberfläche einos Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche im bestimmten Abstand mit Bezug auf eine Elektrode bewegt, gleichseigt ein Elektrolyt durch den Raum zwischen der Oberfläche und der Elektrode geführt, der Elektrolyt beim Durchlauf durch diesen Raum in Bewe »ung gehalten und ein Sleichstrom zwischen der Oberfläche wtä der Elektrode über dem Elektrolyten geleitet wird»

   2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt unter turbulenten Ströamngsbecingungen durch den Kaum hindurchgeftihrt wird*

   3. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch geiennaelehnet, daß der Abstand swisehen der Elektrode und der Oberfläche in bestimmter Weise selektiv geregelt wird,

   4- Verfahren, nach Anspruch 3_f dadurch gekennzeichnet, ύο.2 der Abstand zwischen der Elektrode und der Oberfläche geregelt wird, iaäess die elektrische Potentialdifferenz zwischen der Elektrode und der Oberfläche bestimmt, dafc Potential mit einem bestimmten Arbeitspotential verglichen und der Abstand in Abhängigkeit von Vergleiehadifferenzea. derart eingestellt wird, daß das vorbestimmte Arbeitspotential wiederhergestellt wird.

   5» Verfahren nach Ansprüche» 1-4» dadurch geSc«anz*iehn«t, daß εν·-©! konvergierende Elsktrolytetröiae gleichseitig durch den Raum zwischen Öer Oberfläche und der Elektrode geführt, die Ströme an ©in©r Stelle zwischen Ihren Ausgangepunkten abgezogen und beide Ströme unter turbulenten Ströaaungabedlngungen gehalten werden.

   908813/1229 ß/tf>^OiitUi

   6. Verfahren -nach Ansprüchen 1 - 5» dadurch daß eine Oberfläche halbzylindrischer Werkstücke ndt einem galvanischen 'überzug versehen wird, in-dem die Werkstückt aneinander stoßend derart angeordnet werden, deß sie eine im weisertliolien halbzylindrische Säule bilden, die Säule mit Be£jug auf eine Anode in bestimmte© Abstand von dieser bewegt und ein Gleichstrom zwischen die Werkstücke und die Mode über den Elektrolyt geleitet wird, so daß Anodenmaterial auf ä&v Oberfläche abgeschieden wird.

   Verfahren nach Ansprüchen 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Oberfläche halbzylindrischer Werkstücke mit einem galvanischen Überzug vereehen und eine fortlau-, fen&e Reihe von Werkstücken mit Bezug auf eine Anode so bewegt wird, daß die konkave Oberfläche sich in eänem bestimmten Abstand sur Anode befindet.

   8« Verfahren nach Ansprüchen 6 oder I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Oberfläche der Werkstücke im wesentlichen frei von Elektrolyt gehalten wird,

   9« Verfahren nach Ansprüchen 6, 7 oder 8, dadurch geteennzeichnets daß konvergierende Elektrolytströme axial zur Säule in den Raum zwischen die Säule und die Anode von gegenüberliegenden Enden der Anode aufeinander zu geleitet, die ütrö'me in diesem Haus in turbulentem Zustand gehalten werden und der Elektrolyt an einer Stelle zwischen den 'Einlaßeteilen abgezogen wird.

   10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene nach 1-9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die ein ■ Werkstück in bestimmten Abstand zu einer Elektrode hält, Mittel^die das Werkstück an der Elektrode vorbei bewegen, eine Einrichtung, die einen Elektrolyten durch den Saust zwischen dem Werkstück und der Elektrode leitet, Mittel,

   '■."'■ - BAD

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   die hiermit zusammenwirken und den Elektrolyten bei seinem Durchgioig durch den Raum in Bewegung halten Mittel, die einen Gleichstrom zwischen dem Werkstück und der Elektrode über den Elektrolyt leiten.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet» daß die Trageinrichtung dae Werkstück so abstützt, daß eina bestimmte Oberfläche desselben in Abstand gegenüber der Elektrode au liegen kommt und Mittemporgesehen sind, die den Elektrolyten in turbulenten Zustand versetaen₉ wann er durch den Kaum hindurchgelangt·

   12c Torrichtung naoh Anspruch 11» gekonnzeichnet durch Mittel, die auf eine Potentialänderung «wischen der Oberfläche des Werkstückes und der Elektrode ansprechen und einen bestimmten Abatand zwischen beiden aufrecht erhalten«

   13. Vorrichtung naoh Ansprüchen 11 * 12» dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Oberfläche eines halbeylindrisehen Werk«· Stückes elektrochemisch behandelt wird und die Trageinrichtung das .ierkstüok in Abstand von der Elektrode ao hält, daß seine konkave Oberfläche auf die Elektrode au weist.

   14. Vorrichtung naoh Ansprüchen 10 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine susaBaenhängeiide Reihe halbsjlindrieoher Werkstücke die aneinander etodend angeordnet sind, elektrochemisch behandelt wird und die Trageiariofetuiig die Heike in Abetend von der Elektrode derart hält, 3*8 di· konkave Oberfläche auf die Elektrode weist.

   909813/122 9

   Vorrichtung nachAnsprüchen TO --14, dadurch gekennzeichnet, daß eine'Hinrichtungvorgesehen iat, die die konvergierenden Elektrolyt j trosse von gegenüberliegenden Enden durch den Raum zwischen den \Verketü.ck®ri und der Elektrode leiten, wobei ein turbulenter Strötzsimgssmstand beider Ströme "bei ihrem Durchlauf durch äen Raum aufrecht erhalten wird_t. sowie daß Mittel ¥org«s©h#n sind» die den Elektrolyten von einer Steil© swisehen den genden Enden abziehen«

   9098'13/T2-29