DE1951781U - Vorrichtung zur elektrolytischen behandlung schuettfaehiger massenteile. - Google Patents

Description

HANS HENIG

Vorrichtung zur elektrolyt! 8 ο hen Behandlung schüttfähiger Massenteile

Die Heuerung; betrifft einen bewegten, insbesondere in den Elektrolyten tauchenden Behälter bzw. eine ein« oder mehrkammerige Trommel zur elek~ trolytisohen Behandlung sehüttfähiger Massenteile, wobei die Massenteile in ihrer Gesamtheit eine Elektrode des Systems bilden.

Trommeln, in denen schüttfähige Massenteile elektrolytisch mit metallischen Überzügen versehen werden, sind allgemein bekannt. Solche Trommeln tauchen mit den iau galvanisierenden Teilen unter ständiger Drehung in Elektrolyten ein. Unter dem Einfluß eines elektrischen Potentialfeldes scheiden sich Ionen aus der Badlösung an der Oberfläche der Teile ab und bilden metallische Üb er Kugs schichten auf diesen.

Ss ist desgleichen bekannt, daß die Menge und Verteilung des abgeschiedenen Metalls auf den Trommelinhalt wesentlich von der Geometrie des elektrischen Potentialfeldes in Elektrolyten abhängt. Dieses elektrische Potentialfeld iat - primär ~ eine Punktion der Anordnung von Anoden und Trommelinhalt.

Zur Erreichung einer möglichst gleichmäßigen »Stromverteilung, d.h. einer möglichst gleichmäßigen Verteilung des niedergeschlagenen Metalls über den gesamten Trommel inhalt iat bereits mehrfach vorgeschlagen worden, zusätzilioh ?>u den außerhalb von Tauohglocken oder -trommeln befindlichen Anoden eine weitere, sioh innerhalb der Glocke oder Trommel und oberhalb der Massenteile befindliche Anode vorzusehen.

Allen diesen Maßnahmen haftet der lachteil an, daß sie - zufolge des Auftretens eines Faraday'sehen KäfigSff ektes - nur auf die ;Hüllfläehe der zu

IKi : ,· _fi.... »fe.1 MnHhga {BSchufwrwpr.) fst die αΜή eingereichte! s!o weicht von «for Wort-

Di·,
aiii.

einer Anhäufung zusammengeballten Menge an Teilen und prinzipiell nicht in deren Inneres einzuwirken vermögen. Die eigentliche Problemstellung der Galvanisierung von sohüttfähigen Massenteilen in Trommeln fordert dagegen, daß die elektrolytische Abscheidung an allen einzelnen Teilen des Trommelinhaltes gleichzeitig und möglichst mit gleicher Intensität erfolgt.

Meßergebnisse verschiedener Versuche beweisen, daß die Differenz der elektrischen Potentiale zwischen einzelnen Teilen des Trommelinhaltes und den benachbarten Elektrolyten von der Peripherie der Teileanhäufung zu deren Mitte hin äußerst schnell abfällt. Desgleichen bestätigen Beobachtungen im praktischen Betrieb, daß das Kotieren der Trommel keine vollständige Durchmisohung der Teile ermöglich*. Teile des Trommelinhaltes, die sich zu Beginn des CtalvanisiβrungsVorganges an der Peripherie der Anhäufung befinden, rotieren im allgemeinen in gleichbleibenden Bahnen um deren Kern.

Unter den geschilderten Umständen ist die Dicke der erhaltenen metallischen Überzugssohicht eines einzelnen Teiles von seiner Entfernung vom Mittelpunkt des OJrommolinhaltes abhängig. Die notwendige Gleichmäßigkeit in der Dicke der Überzugsschicht aller einzelnen Teile untereinander ist somit nicht erreichbar*

Das Ziel der Feuerung besteht darin, die aufgezeigten Nachteile zu beseitigen.

Neuerungsgemäß werden zur Herbeiführung der zusätzlichen elektrischen Felder innerhalb der Gesamtheit der Massenteile eine oder mehrere, zumindest teilweise von diesen eingeschlossene, vornehmlich unlösliche Gegenelektroden eingebettet.

Die neuerungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus vier, an sich bekannten Merkmalen, und awar aus

1. einer, in die Badlösung tauchenden, aus einem elektrischen Nichtleiter-Werkstoff bestehenden und am Mantel mit Perforationen versehenen, rotierenden Trommel,

2. außerhalb der Trommel angeordneten, vornehmlich löslichen Anoden (Elektroden) ,

3. vornehmlich eine, innerhalb der Trommel angeordnete Anode (Elektrode) sowie

4· kathodisoh polarisierte^ von der Trommel beinhalteten schüttfähigatiMassenteile,

wobei die neuerungsgemäße Kombination der vier Merkmale duroh das zumindestens teilweise Einbetten (Einschließen, Einkapseln) der in der Trommel befindlichen Anode (n) in der Warenmasse gekennzeichnet ist. Me im Innern der Trommel angeordnete Anode ist von einer, gleichfalls aus einem elektrischen Nichtleiter-Werkstoff bestehenden, mit Perforation versehenen und zu ihr vorzugsweise in Abstand angeordnete IsolierMille umgeben.

Zweokmäßigerweise ist eine zusätzliche, insbesondere als Rohr ausgebildete Gegenelektrode (innerhalb der elektrisch entgegengesetzt polarisierten Warenmasse) koaxial zur Welle des als drehbare Trommel ausgebildeten Behälters angeordnet.

Bin© weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß zusätzliche, insbesondere mehrere stabförmige öegenelektroden vorgesehen werden, die parallel zur Drehachse dos Behälters angeordnet sind.

Vorteilhafterweise ist der Behälter in an sich bekannter Weise in mehrere Kammern unterteilt, wobei zwischen diesen Kammern mindestens je eine der zusätzliohen Anoden angebracht werden können.

Mit den neuerungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß die durchschnittliche Potentialdifforenz zwischen den einzelnen Teilen und den angrenzenden Elektrolyten erhöht und das elektrische Feld innerhalb dea in der Trommel befindliohen Elektrolyten im Gefälle entsprechend homogenisiert wird.

Ist der Trommel- oder GIookenthalt etwa kathodisch gesohaltet, so hat das elektrische Vorzeichen der in der Anhäufung an Massenteilen eingekapselten Elektroden positiv zu sein. Die Anhäufung sohüttbarer metallischer Warenteile

und die in ihr eingeschobenen Elektroden verfügen über entgegengesetzte elektrische Vorzeichen. Eine mit Perforationen (in der form von Löchern, Schlitzen oder ähnlichen Öffnungen) versehene Isolierhülle kann die beiden elektrischen G-egonpole räumlich voneinander trennen.

Ist der 'Jroinmelinhalt am Minuspol des Gleichrichters angeschlossen, so können die in der Anhäufung an Massenteilen eingekapselten Elektroden positiven Vorzeichens sowohl unlöslich als auch löslich sein. Die Aufgabe dieser zusätzlich·.angeordneten positiven Elektroden bezieht sich prinzipiell auf den Aufbau des Potentialfeldes innerhalb der zusammengeballten, sich umwälzenden Anhäufung an schüttbaren Maseenteilen.

Die Ausführung der neuerungsgemäßen Maßnahme hat ergeben, daß für jeden Bins?; öl teil des Trommelinhaltes die nahezu gleiche, konstant bleibende 'Potentialdifferenz in bezug auf den umgebenden ElektroIyten hergestellt werden kann. Die Neuerung ermöglicht demnach gleich dicke elektrolytische Überzüge auf sämtlichen Massenteilen, unabhängig von ihrem Ort innerhalb des Trommelinhaltes. Die effektiv exponierte Oberfläche (Hüllfläohe) der zusammengeballten Masse nimmt duroh die eindringenden Elektroden proportional zu und trägt folglich zu einer entscheidenden Steigerung des Elektrolyseeffektes in der Trommel bei.

Dor linfluß der Durchmisohung hat zufolge der vorgeschlagenen Neuerung nur mehr eine sekundäre Bedeutung.

Weitere Einzelheiten der Heuerung ergeben sich anhand der Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele neuerungsgemaßer Vorrichtungen dargestellt sind. Die folgenden drei RLguren geben Ausführungsbeispiele der Neuerung wiederj Figur 1 zeigt einen Längsschnitt duroh eine, mit drei stabförmigen Innenanoden ausgerüstete, in den Elektrolyten tauchende und etwa zu zwei Drittel ihres Rauminhaltes mit Massenteilen gefüllte Trommel.

S stellt einen Schmitt quer zur Längsachse der in Figur 1 wiedergegebenen Vorrichtung dar.

H-n y\ ■„

Figur 3 gibt (analog zum Schnitt aus Figur 2) den Querschnitt einer Trommel kreisrunder Mantelform wieder, die über eins koaxiale, zu ihrer "Drehachse angeordnete Gegenelektrode verfügt und welche zu rund drei Vierteln ihres Hauminhaltes mit Massenteilen gefüllt ist.

Dia sohüttbare Menge an Massenteilen 1 befindet sich in der (gemäß eingezeichnetem Pfeil) rotierenden Tauchtrommel. Die Übertragung der Drehbewegung erfolgt über das Zahnrad 2, Die zwischen den löslichen Außenanoden J befindliche Trommel wird durch die Seitenteile 4 getragen. Die Trommelwandung 5 und der Deckel 6 sind perforiert. Die mit den Seitenteilen 4 starr verbundenen Metallrohr 7 stellen die, zu den (kathodisch polarisierten) Massenteilen 1 elektrisch entgegengesetzt (anodisch) polarisierten Innenelektroden (-anöden) dar5 dies© sind durch perforierte elektrische Isolierungen (konzentrische, mit Öffnungen durchbrochene Isolierrohre 8 aus Kunststoff) von den zu galvanisierenden Massenteilen 1 getrennt.

Die Metallrohre 7 sind mit dem Pluspol des Gleichrichters verbunden und haben demnach die Punktion (unlöslicher) Elektroden positiven Vorzeichens.

Die zusammengeballte Menge an Massenteilen 1 erhält durch die beiden Kontaktbirnen 10 das Potential der Kathode; die Verbindung mit dem Minuspol des Gleichrichters wird durch die Schiene 9 geschaffen. Die in der Figur 3 dargestellte Trommel hingegen ist mit einem ringförmigen Kontaktelemsnt 10 ausgestattet, um die Warenmasse 1 kathodisch polarisieren zu können. Isolierrohr 8 und Trommelgehäuse sind miteinander starr verbundenj zufolge ihrer gemeinsamen Rotation sind mechanische Blockierungen des Umlaufes durch die kollernde Masse 1 unterbunden. Zwisohen dem als Elektrode dienenden Metallrohr 7 und dem Isolierrohr 8 ist ein geringer, aber angemessener Abstand zu wahren.

Das in den Figuren 1 und 2 wiedergegebene Ausführungsbeispiel weist während jeder Trommeldrehung aus der Warenmasse periodisch einzeln auftauchende (Stab-) Anoden'auf.

Zur Behebung des erwähnten Nachteiles bekannter Galvanisiervorrichtungen liegt der vorliegenden Heuerung der Gedanke zugrunde, innerhalb des niedrige Potentialdifferenzen aufweisenden Kernes der Masse des Behandlungsgutes Stellen erhöhten Potentials herbeizuführen, sodaß die durchschnittliche Potentialdifferenζ zwischen den einzelnen Warenteilen und dem angrenzenden Elektrolyten erhöht bzw. das elektrische PeId innerhalb der von der Warenanhaufung eingeschlossenen Badlösung gleichmäßig abfällt oder ansteigt»

Die außerhalb der Warenanhäufung 1 befindlichen Gegenelektroden J haben bekanntlich ein, zur Mitte der Charge hin flach auslaufendes elektrisches Feld zur Folge. Die Heuerung sieht vor, diesem Feld - zwecks Erreichung eines starken I³Otentialgefalles - ein zweites mittels einer oder mehrerer, in der Warenmasse eingebetteter und von dieser entsprechend isolierter Gegenelektroden 7 zu überlagern. Steht die Warenmasse 1 unter kathodisohem Potential, so verfügt demnach die innerhalb der Warenmasse eingekapselte Gegenelektrode 7 über anodisches Vorzeiohen.

Ist man gewillt, die Abscheidungsleistung der Trommel weiter zu steigern und die Gleichmäßigkeit der auf die einzelnen Massenteile erhielten Überzugsdikken zu vergleiohmäßigen, so können die dargestellten Ausführungsbeispiele mit zusätzlichen scheibenförmigen, vertikal auf die Metallrohr 7 angeschweißten Elektroden ausgerüstet werden. Diese Maßnahme bringt eine weitere erhebliche Zunahme der geschilderten Effekte hervor. Das Trommelinnere wird (sofern sich die,die Anhäufung an Teilen durchdringenden Soheibenelektroden bis zum Trommelmantel ausdehnen) in Kammern unterteilt.

Die Geometrie der Heuerung (die räumliohe Anordnung der mit Isolierhüllen

8 überzogenen Gegenelektroden 7 sowie die funktionsbedingte Verteilung der .Warenmenge 1
/innerhalb des Trommelmantels 5) definiert im konkreten Einzelfall zwangsläufig die minimale Füllhöhe der Trommeloharge 1j die Mindestmenge der Massenteile 1 ist somit durch dia Bedingung bestimmt, daß zumindestens eine der in der Trommel 5 vorhandenen Gegenelektroden 7 (bzw. ihre zugeordneten Isolierhüllen 8)

zumindestens teilweise in der Warenmasse 1 eingebettet bzw· von dieser abgedeckt ist. Die Haumform und die minimale sowie maximale (den Durchmischungsvorgang der Teile nooh ermöglichende) Füllhöhe der Zusammenbailung von Massenteilon 1 in der neuerungsgemäßen Vorrichtung - die Trommeloharge also - ist ,_x denmaoh stets in funktionaler Abhängigkeit von dessen Geometrie bestimmt.

Claims (2)

1, "Vorrichtung zur elektrolytischen Behandlung loser, schüttfälliger, anodisch oder kathodisch polarisierter Massenteile, bestehend aus einer in den Elektrolyten eintauchenden rotierenden, perforierten Tromine] und außerhalb sowie innerhalb der Trommel angeordneten, entgegengesetzt zum Schüttgut polarisierten

und je mit einer perforierten Isolierhülle versehene! Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierte Isolierhülle mindestens einer der innerhalb der !Trommel vorgesehenen Elektroden (7) mindestens teilweise unterhalb des Schüttgutspiegels angeordnet 1st.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb der !Trommel vorgesehenen Elektroden (7) aus einem im Elektrolyt unlöslichen 'Werkstoff bestehen«

3» Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierte Isolierhülle (8) der

RA. 553 520»22,10,6B

—2-

innerhalb der Trommel vorgesehenen Elektroden (7) in Abstand um die Elektrode angeordnet ist.

4-. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis J, gekennzeichnet durch eine koaxial zur Trommelachse angeordnete Elektrode (7).

5» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb der Trommel angeordneten Elektroden scheibenförmig ausgebildet und vertikal zur Trommelachse angeordnet sind.

6, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel, wie an sich bekannt, in axialer Richtung in mehrere Kammern unterteilt ist und zwischen den Kammern je eine Elektrode angeordnet ist.