DE1924604A1 - Verfahren zum Verbessern wenigstens einer der Oberflaechen von zwei Metallorganen,die unter einem konstanten Druck miteinander in Verbindung stehen,sowie nach diesem Verfahren erhaltene Vorrichtung - Google Patents

Description

VEHEENIGDE OCTROOIBUREAUX : " 1924604

. 's-Gravenhage (Holland)

Den/Rei/CdK _r 327II-I D 12,5.1969

BESCHREIBUNG

aur Patentanmeldung von

Ernst Beer,

wohnhaft im

Haag (Niederlande),

betreffend: _;

Verfahren zum Verbessern wenigstens einer der Oberflächen von zwei Hetallorganen, die unter einem konstantem Druck miteinander in Verbindung stehen» sowie nach diesem Verfahren erhaltene Vorrichtung.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbessern wenigstens einer der Oberflächen von zwei Hetallorganen, die unter einem konstantem Druck mitteinander in Verbindung stehen, sowie nach diese» Verfahren erhaltene Vorrichtung.

Es ist bekannt, eine elektrische Verbindung zustandezubringen, indem man zwei Metallorgane mittels Federn, Bolzen und Muttern, eines Magnetfeldes oder/aber auf pneumatischem Wege aneinander drücken lässt. Die Verschwelasung oder Verlötung für eint solche Verbindung kann in dieser Beschreibung ausser Betracht gelassen werden, weil die vorliegende Erfindung nur die besagte Art von Anschlüssen, nämlich die nicht-dauerhaften oder loslösllechen verbessern soll«

Diese Gruppe der nicht-dauerhaften Verbindungen ist jedoch besonders bedeutsam, weil es oft erwünscht ist, bei Anlagen, vie sie z.B. fQr kathodischen Schuts usw. *u Verwendung koraen, die feil· mit teiohtigkeit auswechseln au können; Versohweissen und Verlöten sind daher ausgeschlossene

list* hat daher öfters vorgeschlagen, z.B. die Anoden für kathodiaofctn Sehuta durch Bolzen und Huttern oder Magneten auf de»

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zu schützenden Gegenstand zu befestigen, weil es dann sehr leicht hält, die Teile auszuwechseln; es begegnete hier jedoch die Schwierigkeit des schlechten elektrischen Kontaktes durch Korrosion. Es erwies sich nämlich praktisch als unmöglich, zwei Hetallorgane, wie z.B. die Schiffswand und den Anschluss der Anode so glatt zu schleifen, dass keine Feuchtigkeit oder kein Elektrolyt zwischen diese einsickern konnte, wodurch Korrosion entsteht, welche auf die Dauer den elektrischen Kontakt stört und die zuverlässige Wirkung der Ausbildung stark verringert,

Versuche, mit bekannten Dichtungsmaterialien diesen Nachteil zu beheben, brachten keinen Erfolg, weil diese Materialien elektroisolierend sind und der elektrische Kontakt, wenigstens teilweise, gestört wurde. Metallfolienpackungen sind praktisch unbrauchbar, weil der Druck, der dazu benötigt wird, die Folienpackung sich dem Profil anpassen zu lassen und so die aneinander anschliesaenden Organe voll abzudecken, für die Teile, für welche die vorliegende Erfindung Belang hat, zu gross ist·

Zweck der Erfindung ist, diese Schwierigkeiten auszuräumen« Erfindungsgemäss hat sich überraschenderweise gezeigt, dass wenn man Weichmetalle, wie Blei, Zinn, Wismut, Indium, Lithium, Zink usw. oder Legierungen dieser Metalle, wofern die Maximumhärte dieser Metalle nicht über 2,5 der Mohsschen Skala liegt, in einer Schichtdicke von nicht über 1,5 mm aufträgt, ein leichter Druck auf wenigstens eine:a der Organe der Ausbildung genügt, eine voll abdichtende und elektroleitends Verbindung .zwischen diesen Organ und einem andern unbearbeiteten Metallorgan zu erhalten. Das überraschende bei dieser Erfindung ist, dass z.B. eine ifeifolie gleicher Dicke, awiechen diesen zwei Metallorganen angeordnet, bei demselben Druck oder bei einem wesentlich höheren, eine vollkommene Abdichtung gegen einsickernden Elektrolyten nicht bewirken kann, während, wenn dieses Blei erfindungigemäis auf einem der zusaenenauklemmenden Organe als Haftschicht angeordnet wird, eine vollkommene Abdichtung erhalten wird. Das HIrteverhältnis des abdichtenden Weichmetalls oder der Weichmetsllegierung zu den Hartaetallorganen, die aneinander gedrückt werden, ausgedrückt in Mohseinheiten, beträgt wenigstens 1:2.

Wenigstens eines der aneinander anschlieesenden Metüllorgane kann galvanisch, thermisch oder in irgendeiner andern bekannten Waise alt de« abdichtenden Weichmetsll oder de* Legierung übertönen werden. Zveckeäsnig wird jedoch galvanische Tfllung anfewe»det, veil dabei durch Einstellung des Stromes. Wahl des Elektrolyt«» und der

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irden können, die durch Wasser-

Temperatur Fällungen erhalten werden können, die durch Wasser stoffabsorption sperrig sind und,wesentlich weicher, als wenn man diese Metalle» z.B. durch Schmelzen erhält· Hierdurch wird bei leichtem Druck mit Leichtigkeit die Form des nichtbedeckten Organs in der Deckschicht des andern Organs gebildet, das an das nichtbedeckte angedrückt wird und wird eine ideale Abdichtung erhalten, so dass kein Elektrolyt einsickern kann, mithin keine Korrosion austreten kann und die elektrische Verbindung auch nach längerer Zeit aufrechterhalten wird.

Muttern und Bolzen, die in unbearbeiteter Form immer Elektrolyten hochziehen, wodurch Korrosion entsteht und die dadurch sogar völlig verzehren können, lassen sich erfindungsgemäss jahrelang in und ausserhalb Elektrolyten benutzen, ohne dass Korrosion auftritt, . wenn der Bolzen erfindungsgemäss mit einem Weichmetall oder einer Weichmetallegierung überzogen ist, das bzw. die sich unter dem Druck des nachgezogenen Bolzens bzw. Mutter völlig der rauhen Oberfläche der rtutter"anpassen kann und so eine vollkommene Abdichtung zwischen dem Bolzen und der Mutter gegen hochwandernden Elektrolyten ergibt. So lassen sich Rohrleitungen in üblicher Weise mit Flanschen, Bolzen und Muttern miteinander verbinden, wofern eine der Flanschen mit einem Weichmetall oder Weichmetallegierung nach der Erfindung überzogen ist. Die Normalpackung aus Isolationsmaterial, wie Asbest, Klingerit, usw. kann dann fortgelassen werden, was von grossem Vorteil sein kann, weil diese Packungen, die gegen elektrischen Strom isolieren, stören, wenn man z.B. diese Rohre kathodisch schützen will. Die Abdichtung aus Weichmetall gemäss der Erfindung zwischen den Flanschen, ergibt für den elektrischen Strom einen Durchlass, der für den kathodischen Schutz ohne Widerstand erforderlich ist, und schützt besser gegen Korrosion, und dazu unter verhaltnismässig geringem Kostenaufwand.

Die Erfindung wird nunmehr unter Hinweis auf die Zeichnung, in der einige AuafÜhrungsbeispiele wiedergegeben sind, näher erläutert. Diese Beispiele sollen die Erfindung nur erläutern, den Schutzbereich jedoch nicht einschränken.

Es »eigen:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Gefüges zum Befestigen einer Verzehrungsanode an einem ötahlgegenstand, a.B. einer Schiffswand;

Fig. 2 dasselbe Gefüge in Seitenansicht, wobei nur eine". .Oberfläche des zu schützenden Gegenstandes eingezeichnet worden ist; Fig. 3 ein Detail des Gefüges nach der vorhergehenden Figur, ,und ewar den Spitzschraubenkontakt, im Schnitt;

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Fig, 4 eine andere Verbindung mit einem Schraubenholzen.

Die Figuren 1-3 zeigen schematisch, wie eine Zinkanode an einer Schiffswand 1 durch Magneten 2 befestigt wird. Diese Magneten 2 sind aus keramischen Magnetringen, zwischen denen sich stählerne Polschuhe 3 befinden, aufgebaut. Diese Polschuhe. 3 werden durch die Magnetkraft an den zu schützenden Gegenstand 1, wie z.B. eine Schiffswand gedrückt. Die Zinkanode (nicht eingezeichnet) ist an den Magneten durch einen 'Satz Muttern und Bolzen angeordnet (siehe z.B. Fig. 4)· Der elektrische Kontakt zwischen der Zinkanode und der Schiffswand wird über l'olschuhe. 3 der Magneten und über eine mit einer Spitzschraube 5 versehene Federkonstruktion zustande gebracht, die Feder 4 welcher Konstruktion an der Stelle 6 mit dem Zink in elektrolöittndem Kontakt steht. Heu hat diese Konstruktion weniger Widerstand als 0,01 Ohm gegen den kathodischen Schutzstrom. Dieser Widerstand kann, nachdem der Elektrolyt während einiger Zeit auf die Konstruktion eingewirkt hat und nach dem Korrosion durch eingesickerten Elektrolyten entstanden ist bis auf 10 Ohm und mehr ansteigen, wodurch die gute Wirkung aufhört. Werden jedoch wenigstens an den Kontaktstellen in dem Kreise die korrosionsempfindlichen Teile, wie stählerne Polechuhe, die Bolzen, die Feder oder Spitzschraube, nach der Erfindung mit einem Weichmetall, wie Blei, Zinn, Lithium oder deren Legierungen überzogen, so bleibt der Widerstand längere Zeit 0,01 0hm, wie ursprünglich und findet völliger kathodischer Schütz statt. Auch entsteht keine Korrosion durch Aufziehen oder Einsickern des i-lektrolyte-n. ^r Ursache ist, dass durch den Druck, der an der Stelle der Kontakte auf die weichmetallüberzogenen Organe ausgeübt wird, völlig" aneinander, anschliessende Kontakflächen erhalten werden, die gegen korrodierendes Elektrolyten abgedichtet sind.

In Fig. 5 wird angegeben, wie diese Abdichtung sich an der Stelle der Spitzechraube bildet. Die Weichmetallschicht 7» die anfangs die ganze Spitzschraube 5 überdeckt, wird beim -Eindringen der Spitze 8 in die Wand 1 von der Spitze abgestreift und bildet einen abdichtenden Bund um die Kontaktverbindung herum.

Ein anderes Beispiel ist eine Metallkonstruktion, die lieh in Meerwasser befindet, und an der Magnesium-Anoden angeordnet werden üb sie kathodisch zu schützen. Die Befestigung dieser Anoden erfolgt ■ittel· Klemmen, die an einer Seite mit Gewindeöffnungen versehen sind, um den Kontakt mit dem Befestigungeorgan der Magnesium-Anoden mittels Spitaeschrauben zu ermöglichen» während eich an der anderen Seite dieser Klemmen, Schlitze befinden} in denen mittels Gewinde Spitssehrauben gesogen werden, die dazu dienen, diese Klemmen auf

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z.B. den Eisenrippen der zu schützenden Konstruktion zu befestigen.

Eine derartige Verbindung ist schematisch in Fig. 4 wiederge-. geben. Ein Schraubenholzen 9 soll dabei eine elektroleitende Verbin- · dung zwischen zwei Metallorganen 10 und 11 herstellen. Der Schrauben* bolzen weist eine Spitze 12 auf, die in das Organ 11 nineindringen kann.

Ist eine solche Verbindung neu, X3t ihre Wirkung hervorragend) nach kurzer Zeit jedoch tritt zwischen der bpitzschiaube und dem Organ 11 Korrosion auf, während diese Korrosion auch im Gewinde des Schraubenbolzens 9 im 0r£;an 10 auftritt. All diese korrodierten Berührungsflächen bauen einen derart grosden Widerstand für den Elektrolysestrom auf, dass praktisch kjin Kathodi3chur Schutz nehr stattfindet. Der mechanischen Stärke einer derartigen Klemmverbindung wird durch Korrosion auch viel Eintrag getan.

Wird jedoch der Schraubenholzen 9 mit der Spitze 12 erfin- Λ

dungsgemäss galvanisch oder thermisch mit einer Schicht 13 aus Weichmetall, wie Blei, Zinn oder einer Legierung v:£e Blei/Zinn, überzogen, setzt sich die gute Wirkung praktisch unbeschränkt fort.

Diese Schicht aus Weichmutall auf der Konstruktion bildet in Cewinde eine vollkommene Abdichtung gegen den eindringenden Elektrolyten, und zwar durch den Druck, der durch Nachziehen des Schraubenbolzens entsteht. Zur Bildung dieser Abdichtung 13t es vorteilhaft« wenn das Gewinde des Schraubenbolzens 9 mit Spiel in das Gewinde des Organs 10 passt* Auch die Spitze der Schraube, die in das Organ 11 eingeschraubt wird, bildet durch den Druck des Nachziehens voll aneinander anachliessende Oberflächen und/oder abdichtende Metallbunde, die jeder Korrosion.zwischen diesen Teilen dadurch vorbeugt, dass das Weichmetall nach der Erfindung verformt wird. \

Ein weiteres Beispiel: zwei Rohre, die man kathodisch zu schützen wünscht, wobei die Rohre durch die üblichen Flansche, Bolzen und Muttern aneinander befestigt werden. Zur Vermeidung der üblichen Iaolierpackungen» die den elektrischen Stromdurchgang behindern würden, wird nun erfindungagemfisa auf mindestens eine der Rohrflanschen eine Weichmötallschicht aufgebracht, die unter dem Druck der Bolzen und Muttern oin voll anschliessendes Ganzes bildet, in dem sich keine Höhlungen befinden, in denen sich Elektrolyt sammeln und Korrosion verursachen könnte. Das Veichinötall kann auf die Flansche aufgebracht werden in einem galvanischen Bad, das a, durch eine zu hohe Stromdichte, b. durch eine zu höht- Temperatur, c, durch ein zu niedriges pH oder durch Mangel an Metallvorbindungen Niederschläge ergibt, die ao operrig sind, dass die Härte mindestens 20)j geringer iat, als wenn

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man eine Folie in bekannter V/eise zusammensetzt. Für Blei ist daa z.B. nach der Mohaschen Skala, übliche Folie 1,'5» nach der Erfindung etwa 1,2. '

" Rohre, die erfindungsgemäs3 verbunden waren¹, ligasen sich leichter und besser kathodisch schützen als wenn man die bekannten Abdichtungen benutzte.

Bei den gegebenen Beispielen kann es aus praktischen Gründen einfacher sein, sowohl daa eine wie auch dan andere Metallorgan mit einer Weichmetallschicht zu versehen. ·

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Claims (2)

1. A N S P RU EC H E

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   Verfahren zum /erbessern wenigstens einer der Oberflächen von letter! Hetallorganeftj die unter einem konstanten Druck,miteinander in Verbindung stehen und als elektrischer Kontakt unter korrosiven Ber dingungen dienen, dadurch gekennzeichnet, .dass mindestens eines dieser Organe mit einem Metall überzogen wird, dessen Härte weniger als die HSIfte der Härte des damit überzogenen Organs beträgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Härte des Weiehmetalls weniger als 2,5 Mohs ist* 5* Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass daa Weichmetall aus der Gruppe der Metalle Blei, Zinn, Wiemut, Lithium oder ihren Legierungen besteht.

   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass diese Metalle galvanisch aufgebracht werden. 5· Verfahren nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen unter solchen Bedingungen erfolgt, dass die scheinbare Härte des Metalls mindestens 20$S geringer ist, als wenn dieses Metall durch Giessen erhalten wäre.

   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Befestigungaorganen Saum für eine Weichmetallechicht gelassen wird.

   7. Vorrichtung, hergestellt nach den Ansprüchen 1 bis 6* *

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