DE19907911A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von elektrisch leitfähigem Endlosmaterial - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von elektrisch leitfähigem EndlosmaterialInfo
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Abstract
Es wird eine Vorrichtung zur Behandlung von elektrisch leitfähigen Endlosmaterial 3, wie Drahtmaterial, insbesondere Kupferdraht, vorgeschlagen, wobei die Behandlung während der Bewegung des Endlosmaterials in seiner Erstreckungsrichtung durch die Vorrichtung hindurch erfolgt. Die Vorrichtung ist einsetzbar zur Erwärmung, zum Grillen oder zur Oberflächenreinigung des Endlosmaterials. Die Vorrichtung umfaßt eine Kontaktvorrichtung 15 zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit dem bewegten Endlosmaterial 3 und eine mit Abstand zu dem Endlosmaterial 3 angeordnete und diese teilweise zumindest umgreifende Elektrodenanordnung 17, wobei in einem zwischen dem Endlosmaterial 3 und der Elektrodenanordnung 17 angeordneten und mit einem Reaktionsgas gefüllte Gasentladungsraum 11 durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der Kontaktvorrichtung 5 und der Elektrodenanordnung 17 eine elektrische Gasentladung zur Behandlung des Endlosmaterials 3 erzeugbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung, ins
besondere zur Reinigung oder/und Erwärmung von elektrisch leitfähigem End
losmaterial während dessen Bewegung in seiner Erstreckungsrichtung.
Eine bekannte Vorrichtung dieser Art wird verwendet, um bei der Fertigung von
Drahtmaterial, wie beispielsweise Kupferdraht, vor einem Verfahrensschritt zur
Reduzierung des Durchmessers des Drahtmaterials durch Umformung mittels
Ziehen das Drahtmaterial weichzuglühen. Ferner wird die bekannte Vorrichtung
dazu verwendet, das Drahtmaterial vor seiner Beschichtung mit einem Isolier
material zu reinigen, um eine gute Haftung des Isoliermaterials, welches bei
spielsweise durch Lackieren aufgebracht wird, zu ermöglichen. Die bekannte
Vorrichtung umfaßt einen als Rohr ausgebildeten Glühofen, durch welchen das
Endlosmaterial hindurchtransportiert wird. Das Rohr wird beispielsweise durch
Widerstandsheizung geheizt und überträgt durch Strahlung oder Konvektion
Wärme auf das hindurchbewegte Endlosmaterial, um dieses weichzuglühen. Fer
ner dampfen bei dieser Erwärmung Verunreinigungen auf der Oberfläche des
Endlosmaterials ab, wobei diese reinigende Wirkung unterstützt werden kann,
indem in dem Ofen eine spezielle Gasatmosphäre, beispielsweise Wasserdampf,
aufrechterhalten wird.
Um eine gewünschte Erwärmung des Drahtmaterials zu erreichen, muß das
Drahtmaterial eine vorbestimmte Zeitdauer in dem Ofen verweilen. Soll zur Stei
gerung des Durchsatzes der Vorrichtung die Bewegungsgeschwindigkeit des End
losmaterials erhöht werden, muß die Länge der Vorrichtung entsprechend ver
größert werden. Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung ist somit ihr vergrö
ßerter Raumbedarf sowie der erhöhte Energiebedarf zur Beheizung des Ofens bei
erhöhtem Durchsatz.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Behandlung von End
losmaterial der oben geschilderten Art bereitzustellen, die auch bei erhöhten Be
wegungsgeschwindigkeiten des Endlosmaterials eine effiziente Behandlung er
möglicht.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Behandlung von elektrisch leitfähi
gem Endlosmaterial während dessen Bewegung in seiner Erstreckungsrichtung
durch die Vorrichtung hindurch vorgesehen, welche eine mit Abstand zu dem
Endlosmaterial angeordnete und dieses zumindest teilweise umgreifende Elek
trodenanordnung umfaßt. Ein dann zwischen dem Endlosmaterial und der Elek
trodenanordnung angeordneter Gasentladungsraum ist mit einem Reaktionsgas
gefüllt. Ferner ist eine Kontaktvorrichtung zum Herstellen eines elektrischen
Kontaktes mit dem bewegten Endlosmaterial vorgesehen, und durch Anlegen
einer elektrischen Spannung zwischen der Kontaktvorrichtung und der Elektro
denanordnung ist in dem Gasentladungsraum eine Gasentladung erzeugbar.
Diese Gasentladung erzeugt ein Plasma in dem Gasentladungsraum, d. h. es
werden dort elektrisch geladene Teilchen gebildet.
Da das über die Kontaktvorrichtung kontaktierte Endlosmaterial hierbei selbst
als Elektrode wirkt, trifft ein Teil der in dem Reaktionsgas erzeugten und durch
die Spannung beschleunigten elektrisch geladenen Teilchen unmittelbar auf dem
Endlosmaterial auf und übt die behandelnde Wirkung auf dieses aus. So kann
dieser Beschuß des Endlosmaterials mit den geladenen Teilchen beispielsweise zu
einer Reinigung der Oberfläche des Endlosmaterials führen oder/und das End
losmaterial insgesamt erwärmen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise eingesetzt, um metalli
sches Drahtmaterial, insbesondere Kupferdraht, vor einem Ziehschritt zur Re
duzierung des Querschnitts des Drahtmaterials weichzuglühen oder/und vor ei
nem Beschichtungsschritt zur Beschichtung des Drahtmaterials mit einem Iso
liermaterial die Oberfläche des Drahtmaterials zu reinigen oder/und um das
Drahtmaterial insgesamt vor dem Beschichtungsschritt zu erwärmen.
Die Elektrodenanordnung weist vorzugsweise eine Zylindergeometrie auf, durch
welche sich das Endlosmaterial im wesentlichen axial und geradlinig erstreckt.
Hierdurch wird eine das Endlosmaterial im wesentlichen vollständig umgrei
fende Elektrodenanordnung bereitgestellt, so daß eine in Umfangsrichtung um
das Endlosmaterial gleichförmige Gasentladung und damit von allen Seiten
gleichförmige Behandlung des Materials erzielbar ist. Ferner kann durch eine
entsprechende Bemessung der Länge der Zylindergeometrie eine auf die Bewe
gungsgeschwindigkeit des Endlosmaterials durch die Vorrichtung hindurch abge
stimmte Stärke der Behandlung eingestellt werden.
Ein vom Umgebungsdruck abweichender Druck des Reaktionsgases in dem
Gasentladungsraum ist zur besseren Steuerung der Gasentladung bevorzugter
weise dann einstellbar, wenn ein den Gasentladungsraum im wesentlichen gas
dicht umschließender Behälter vorgesehen ist. In diesen Behälter tritt das End
losmaterial bei seiner Bewegung durch die Vorrichtung hindurch durch eine
Eingangsschleuse ein- und durch eine Ausgangsschleuse wieder aus. Die Ein
gangsschleuse bzw. Ausgangsschleuse stellt eine ausreichende Dichtfunktion
zwischen dem Behälter und dem bewegten Endlosmaterial bereit und soll das
Endlosmaterial mit möglichst geringer Reibung hindurchtreten lassen.
Handelt es sich bei dem Endlosmaterial um einen Draht, so kann die Eingangs
schleuse oder/und Ausgangsschleuse durch einen Ziehstein gebildet sein, wie er
zun Drahtziehen üblicherweise verwendet wird. Ein solcher Ziehstein wird auch
als Ziehdüse oder Ziehhol bezeichnet. Der Innendurchmesser ist dabei auf den
Außendurchmesser des Drahts derart abgestimmt, daß einerseits zwischen dem
Draht und dem Ziehstein im wesentlichen kein Spalt vorhanden ist und anderer
seits die Reibung zwischen dem Draht und dem Ziehstein möglichst gering ist, so
daß auch im wesentlichen keine Reduktion des Außendurchmessers des Drahts
durch Umformung während des Durchlaufens des Ziehsteins erfolgt.
Um das Eintreten von Umgebungsluft in den Gasentladungsraum über die Ein
gangsschleuse bzw. Ausgangsschleuse zu verhindern, ist vorzugsweise ein
Schutzgasraum vorgesehen, welcher gegen den Reaktionsraum durch die Ein
gangsschleuse bzw. die Ausgangsschleuse begrenzt ist. Hierdurch kann sicherge
stellt werden, daß durch die entsprechende Schleuse lediglich ein unschädliches
Schutzgas in dem Gasentladungsraum eintritt. Der Gasdruck in dem Schutzgas
raum kann niedriger sein als in dem Gasentladungsraum. Vorzugsweise ist der
Druck dort jedoch höher, und das Eintreten von Umgebungsluft in den Schutz
gasraum selbst kann dann verhindert werden, wenn der Druck dort höher ist als
Normaldruck.
Der hintere Schutzgasraum, in den das Endlosmaterial nach seiner Behandlung
eintritt, kann auch zur Kühlung des behandelten Endlosmaterials vorgesehen
sein. Dann wird das in dem Schutzgasraum vorhandene Schutzgas vorzugsweise
selbst gekühlt oder/und steht zur Intensivierung der Wärmeübertragung von
dem Endlosmaterial vorzugsweise unter erhöhtem Druck.
Weiterhin kann zur Kühlung des behandelten Endlosmaterials ein Flüssigkeits
bad, insbesondere ein Wasserbad, vorgesehen sein, in welches das Endlosmate
rial nach seiner Behandlung in dem Gasentladungsraum unmittelbar eintritt.
Vorzugsweise tritt das behandelte Endlosmaterial in das Flüssigkeitsbad jedoch
nach dem Durchlaufen des hinteren Schutzgasraums ein, wodurch ein Eindrin
gen der Flüssigkeit des Flüssigkeitsbads durch die Ausgangsschleuse in den Gas
entladungsraum weitgehend vermeidbar ist.
Um eine möglichst definierte Gasentladung bereitzustellen, ist vorzugsweise eine
Gaszuführung zum Zuführen des Reaktionsgases mit einer vorbestimmten Gas
zusammensetzung in den Gasentladungsraum vorgesehen. Die Gaszuführung
kann dabei unmittelbar in den Behälter erfolgen. Vorzugsweise wird jedoch we
nigstens ein Teil der zugeführten Gasmenge dem Schutzgasraum zugeführt, wo
es als Schutzgas wirkt. Anschließend tritt das Gas durch die Eingangs- bzw. Aus
gangsschleuse von dem Schutzgasraum in den Behälter über, um dort als Reakti
onsgas zu wirken. Diese Ausbildung erlaubt eine besonders reibungsfreie Bemes
sung der Eingangs- bzw. der Ausgangsschleuse, ohne daß fremde Gase in den
Gasentladungsraum eindringen.
Die dem Gasentladungsraum zugeführte Gasmenge ist vorzugsweise regelbar,
und zwar in Abhängigkeit von einem Signal eines Gasdrucksensors, der den
Druck in dem Gasentladungsraum erfaßt.
Der Druck in dem Gasentladungsraum kann ferner durch Abpumpen mittels ei
ner Vakuumpumpe unter den Umgebungsdruck erniedrigt werden.
Das Reaktionsgas umfaßt vorzugsweise Argon oder/und Stickstoff oder/und Luft.
Eine einfache Ausbildung des Behälters und der Elektrodenanordnung ist dann
möglich, wenn die Elektrodenanordnung selbst Teil des gasdichten Behälters ist.
Vorzugsweise ist die Elektrodenanordnung dann als Metallrohr ausgebildet, wel
ches einen Teil der gasdichten Behälterwand bildet.
Die Elektrodenanordnung umfaßt vorzugsweise eine Mehrzahl von das Endlos
material ebenfalls zumindest teilweise umgreifenden Teilelektroden, welche in
Erstreckungsrichtung des Materials benachbart zueinander und voneinander
elektrisch isoliert angeordnet sind. Hierdurch kann zwischen jeder einzelnen
Teilelektrode und dem Endlosmaterial eine separate Gasentladung erzeugt wer
den, wodurch Inhomogenitäten in der Stärke der Behandlung entlang der Länge
der Elektrodenanordnung entgegengewirkt werden kann.
Der mittels einer Stromquelle für die Gasentladung bereitgestellte Strom ist vor
zugsweise derart bemessen, daß die Gasentladung eine Glimmentladung ist.
Hierbei ist bevorzugt, daß die von der Stromquelle bereitgestellte Spannung eine
Gleichspannung ist, derart, daß die Elektrodenanordnung als Anode und das
Endlosmaterial als Kathode geschaltet ist. Hierdurch treffen die bei der Gasent
ladung in dem Plasma erzeugten Gasionen auf das Endlosmaterial auf und füh
ren damit zu einer besonders intensiven Behandlung desselben.
Um die Behandlung des Endlosmaterials auf eine gewünschte Stärke einzustel
len, ist vorzugsweise ein Temperatursensor vorgesehen, der die Temperatur des
Endlosmaterials möglichst unmittelbar nach seiner Behandlung erfaßt. Der von
der Stromquelle für die Gasentladung bereitgestellte Strom wird dann in Abhän
gigkeit von der erfaßten Temperatur eingestellt, insbesondere geregelt.
Eine besonders gleichmäßige Behandlung des Endlosmaterials ist dadurch er
zielbar, daß Schwingungen des Endlosmaterials relativ zu der Elektrodenanord
nung mittels einer hierfür vorgesehenen Dämpfungseinrichtung gedämpft wer
den.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeich
nungen näher erläutert. Hierbei zeigen
Fig. 1 eine zum Weichglühen von Drahtmaterial verwendete erste Ausfüh
rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Dar
stellung und
Fig. 2 eine Elektrodenanordnung einer weiteren Ausführungsform der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1, durch welche ein zu behan
delndes Endlosmaterial, nämlich ein Kupferdraht 3, hindurchtransportiert wird.
Relativ zu der Vorrichtung 1 ist der Draht 3 mittels einer eingangsseitigen Füh
rungsrolle 5 und einer ausgangsseitigen Führungsrolle 7 gelagert. Eine nicht
dargestellte Antriebseinrichtung bewegt den Draht entlang seiner Erstreckungs
richtung in eine durch einen Pfeil 9 gekennzeichnete Richtung. Die Behandlung
des Drahts 3 erfolgt in einem Gasentladungsraum 11, in welchem eine den Draht
3 umgebende Gasentladung erzeugbar ist. Bei dieser Gasentladung wirkt der
Draht 3 als Kathode, wozu er über die eingangsseitige Führungsrolle 5, einem
nicht dargestellten Reibkontakt und einer Stromleitung 13 mit einer Stromquelle
15 verbunden ist. Die Stromleitung 13 liegt ferner auf Massepotential der Vor
richtung. Die Anode der Gasentladung ist durch ein kreiszylindrisches Stahlrohr
17 gebildet, das der Draht 3 zentral durchsetzt. Das Stahlrohr 17 ist über eine
Leitung 19 mit einem Pluspol der Stromquelle 15 elektrisch verbunden. Durch
die von der Stromquelle 15 bereitgestellte Spannung kann in dem Gasentla
dungsraum 11 eine Gasentladung gezündet werden, welche dann gleichförmig
brennt, indem ein entsprechend bemessener und vorzugsweise einstellbarer
Vorwiderstand in der Stromquelle 15 den Entladungsstrom begrenzt.
Um eine für die gewünschte Gasentladung geeignete Gasatmosphäre in dem
Gasentladungeraum bereitstellen zu können, ist dieser von einem im wesentli
chen gasdichten Unterdruckbehälter 21 umgeben. Hierbei ist das Stahlrohr 17
selbst ein Teil des Unterdruckbehälters 21. An die stirnseitigen Enden des Stahl
rohrs 17 schließen an dieses mittels einer gasdichten Flanschverbindung Isolier
stücke 23 bzw. 25 an, wobei das der vorderen Führungsrolle 5 zugewandte Iso
lierstück 23 eine Eingangsschleuse 27 für den Draht 3 trägt und das der hinteren
Führungsrolle 7 zugewandte Isolierstück 25 eine Ausgangsschleuse 29 für den
Draht 3 trägt.
Die Eingangsschleuse 27 und die Ausgangsschleuse 29 sind jeweils durch einen
Ziehstein aus Diamant oder einem anderen harten Material gebildet. Derartige
auch als Ziehdüse oder Ziehhol bezeichnete Ziehsteine werden üblicherweise für
das Umformen des Drahtes 3 beim Ziehen des Drahtes verwendet. Der Innen
durchmesser der Ziehsteine 27, 29 ist dabei so gering bemessen, daß der Gas
durchtritt in einem Spalt zwischen Draht 3 und Ziehstein 27, 29 möglichst gering
ist, und er ist so groß bemessen, daß die Reibung zwischen Ziehstein 27, 29 und
Draht 3 ebenfalls gering ist. Der aus dem Stahlrohr 17, den Isolierstücken 23, 25,
der Eingangsschleuse 27 und der Ausgangsschleuse 29 gebildete und dem
Gasentladungeraum 11 umgebende Unterdruckbehälter 21 ist über eine Evakuie
rungsleitung 31, ein durchsatzsteuerbares Ventil 33 und eine Vakuumpumpe 35
evakuierbar.
Als Reaktionsgas für die Gasentladung wird Stickstoff eingesetzt, der von einer
Gaszuführung 37 aus einem Vorratsbehälter 39 entnommen und dem Unter
druckbehälter 21 zugeführt wird. Um den Zutritt von Umgebungsluft zu dem
Gasentladungsraum 11 über die Schleusen 27, 29 zu vermeiden, ist vor der Ein
gangsschleuse 27 ein Schutzgasraum 41 angeordnet, den der Draht 3 vor seinem
Eintritt in den Behälter 21 durchläuft und der von einem Fortsatz 43 des Iso
lierstücks 23 umschlossen ist, welcher gegenüber dem Draht durch einen weite
ren Ziehstein 45 abgedichtet ist. Nach dem Austritt aus dem Behälter 21 tritt der
behandelte Draht 3 in einen Schutzgasbehälter 47 ein, der durch einen Fortsatz
49 des Isolierstücks 25 umschlossen ist, der gegenüber dem Draht 3 durch noch
einen weiteren Ziehstein 51 abgedichtet ist. Um die Schutzgasbehälter 41 und 47
mit Stickstoff zu füllen, weist die Gaszuführung 37 über durchsatzsteuerbare
Ventile 51 bzw. 53 mit dem Vorratsbehälter 39 verbundene Zuführungsleitungen
55 bzw. 57 auf. Aus den Schutzgasbehältern 41 und 47 tritt der Stickstoff über
die Schleusen 27 und 29 in den Behälter 21 über, aus welchem er über die
Evakuierungsleitung 31, das durchsatzsteuerbare Ventil 33 und die Vakuum
pumpe 35 wieder abgepumpt wird. Die Gaszuführung 37 umfaßt ferner eine wei
tere Zuführungsleitung 59, durch welche über ein weiteres durchsatzsteuerbares
Ventil 61 Stickstoff aus dem Vorratsbehälter 39 unmittelbar in den Behälter 21
geführt werden kann. Der Gasdruck in dem Behälter 21 wird von einem Druck
sensor 63 erfaßt, dessen Ausgangssignal einer Steuervorrichtung 65 der Gaszu
führung 37 zugeführt wird. In Abhängigkeit von dem erfaßten Gasdruck in dem
Behälter 21 steuert die Steuervorrichtung 65 die durchsatzsteuerbaren Gas
ventile 33, 51, 53 und 61 an, um einen für die Gasentladung in dem Gasentla
dungsraum 11 günstigen Gasdruck in dem Behälter 21 einzustellen.
Innerhalb des Behälters 21 ist in einem der hinteren Führungsrolle 7 zuweisen
den Bereich nahe dem Stirnende des Gasentladungsraums ein auf den Draht 3
ausgerichteter Strahlungssensor 67 angeordnet, der die von dem Draht 3 emi
tierte Wärmestrahlung erfaßt, um daraus die Temperatur des Drahts 3 im we
sentlichen unmittelbar nach seiner Behandlung in dem Gasentladungsraum 11
zu bestimmen. Ein entsprechendes Temperatursignal wird über eine Signallei
tung 69 der Stromquelle 15 zugeführt, die den über die Stromleitungen 13, 17
bereitgestellten Strom zum Unterhalt der Gasentladung in Abhängigkeit von
dem Temperatursignal derart einstellt, daß der Draht 3 nach seiner Behandlung
durch die Gasentladung eine gewünschte Temperatur aufweist.
Der unmittelbar nach seiner Behandlung gegebenenfalls sehr heiße Draht 3 tritt
über die Ausgangsschleuse 29 in den ebenfalls mit Schutzgas gefüllten Behälter
47 ein. In dem Schutzgasbehälter 47 steht der Stickstoff unter erhöhtem Druck,
der beispielsweise auch über Umgebungsdruck liegen kann. Über Konvektion
gibt der erhitzte Draht 3 wenigstens einen Teil seiner Wärme an den Stickstoff in
dem Schutzgasraum 47 ab, wodurch der Draht 3 abgekühlt wird. Aus dem
Schutzgasraum 47 tritt der Draht 3 durch den Ziehstein 51 in ein Wasserbad 71
ein, in welchem er vollends auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird. Aus dem
Wasserbad 71 tritt der Draht 3 dann über noch einen Ziehstein 73 aus und
kommt in Kontakt mit der Umgebungsluft. Durch die Kühlung in dem Schutz
gasraum 47 und dem Wasserbad 71 wird eine Reaktion des erwärmten behandel
ten Drahts 3 mit der Umgebungsluft, die sich beispielsweise durch Anlauffarben
zeigen kann, vermieden.
Die ausgangsseitige Führungsrolle 7 ist an einer elastischen Dämpfungsfeder 75
aufgehängt, die den Draht 3 in Zusammenwirkung mit der nicht dargestellten
Fördervorrichtung für den Draht 3 derart unter mechanischer Spannung hält,
daß Schwingungen des Drahts 3 relativ zu dem als Anode der Gasentladung wir
kenden Stahlrohr 17 gedämpft werden. Hierdurch wird ein gleichmäßiges Bren
nen der Gasentladung und damit eine gleichförmige Behandlung des Drahts 3
gefördert.
Mit der beschriebenen Vorrichtung wurden durch vorangehendes Ziehen verhär
tete Drähte weichgeglüht, so daß sie nachfolgend wieder eine Dehnung von über
30% zuließen. Hierbei wurde insbesondere Draht mit 0,25 mm Durchmesser mit
einer Geschwindigkeit von 100 m/min durch die Vorrichtung gefördert, Draht
mit 0,5 mm Durchmesser wurde mit 50 bis 85 m/min gefördert und Draht mit
1 mm Durchmesser wurde mit 15 bis 20 m/min gefördert. Für die Gasentladung
wurden die Parameter ebenfalls variiert. So wurde Argon bei 7,9 mbar eingesetzt
und ein Strom von 1 A bei 800 V zugeführt. Ebenso eingesetzt wurde N2 bei 1,8
bis 4,9 mbar, 0,5 bis 1,0 A bei 850 bis 1100 V, sowie Luft bei 2,0 mbar und 0,5 bis
1,0 A bei etwa 780 bis 1000 V. Unter sämtlichen geschilderten Bedingungen
konnten die Drähte erfolgreich behandelt werden, d. h. weichgeglüht werden, so
daß sie eine Dehnung um über 30% zuließen.
Im folgenden wird eine Variante der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung erläu
tert. Hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktion einander entsprechende
Komponenten sind mit den Bezugszahlen der Fig. 1 bezeichnet, zur Unterschei
dung jedoch mit einem Buchstaben versehen. Zur Erläuterung wird auf die ge
samte vorangehende Beschreibung Bezug genommen.
In Fig. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Elektrodenanordnung dar
gestellt. Hierbei umfaßt die Elektrodenanordnung drei Teilelektroden 91, 93 und
95, die jeweils aus einem Stahlrohr gebildet sind. Ein zu behandelnder Draht 3a
erstreckt sich zentral durch die Stahlrohre 91, 93 und 95, und die Stahlrohre 91,
93, 95 sind mit axialem Abstand voneinander angeordnet. Der axiale Abstand
zwischen den drei Rohren 91, 91, 95 wird jeweils durch gasdicht angeflanschte
Isolierrohre 97 und 99 überbrückt, so daß die Stahlrohre 91, 93, 95 elektrisch
isoliert voneinander angeordnet sind. Die Stahlrohre 91, 93 und 95 und die Iso
lierrohre 97 und 99 bilden zusammen ein Rohrteil eines gasdichten Behälters
21a.
Ein jedes der Stahlrohre 91, 93, 95 umschließt einen separaten Gasentladungs
raum 11a. Um in diesen Gasentladungsräumen 11a jeweils eine Gasentladung zu
erzeugen, ist ein jedes der Stahlrohre 91, 93, 95 über eine eigene Stromleitung
101, 103 bzw. 105 mit einer Stromquelle I5a verbunden. Die Stromquelle 15a
weist einer jeden der Stromleitungen 101, 103, 105 zugeordnet einen schematisch
dargestellten eigenen einstellbaren Vorwiderstand 107 auf. Die Stromquelle 15a
ist über eine Stromleitung 13a ferner mit dem zu behandelnden Draht 3a kon
taktiert. Ein Temperatursensor 67a liefert ein der Temperatur des Drahts 3a
entsprechendes Temperatursignal über eine Signalleitung 69a an die Stromquelle
15a. Die Stromquelle 15a steuert die über die Stromleitungen 101, 103 und 105
den einzelnen Gasentladungen in den Gasentladungsräumen 11a zugeführten
Ströme durch Änderung der einzelnen Vorwiderstände 107 derart, daß die den
einzelnen Gasentladungen zugeführten Ströme einander gleich sind und somit
die Gasentladungen mit jeweils gleicher Stärke brennen. Der Gesamtstrom der
drei Gasentladungen, und damit die Gesamtstärke der Behandlung des Drahts
3a, wird in Abhängigkeit von dem über die Signalleitung 69a zugeführten Tem
peratursignal derart eingestellt, daß der Draht 3a nach seiner Behandlung eine
gewünschte Temperatur aufweist. Die Stärke der Behandlung des Drahts 3a
ändert sich nämlich entlang der Länge der Anode. Deshalb wird durch die drei
kurzen Anoden 91, 93, 95 eine über die Gesamtlänge der drei Anoden gleich
mäßigere Behandlung des Drahts 3a erzielt, als dies mit einer einzigen Anode der
dreifachen Länge möglich wäre.
Die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung werden
zum Weichglühen von Kupferdraht eingesetzt. Die Vorrichtung kann jedoch auch
zur Reinigung der Oberfläche des Kupferdrahtes eingesetzt werden, um bei
spielsweise eine bessere Haftung eines Isoliermaterials, beispielsweise eines Iso
lierlacks, auf dem Draht zu erzielen. Ferner kann mittels der erfindungsgemäßen
Vorrichtung jedes beliebige metallische Drahtmaterial, wie es beispielsweise zur
Herstellung beliebiger Gegenstände aus Draht verwendet wird, behandelt und
insbesondere gereinigt werden. Auch eine Anwendung zur Oberflä
chenmodifikation oder/und Oberflächenaktivierung von Endlosmaterial ist denk
bar. Ferner kann mit der Vorrichtung auch anderes Endlosmaterial von nicht
kreisförmigem Querschnitt behandelt werden. Es wären dann lediglich die Ge
stalt der Elektrodenanordnung und die Geometrie der Schleusen an den Quer
schnitt des Endlosmaterials anzupassen.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind auch nicht metallische, jedoch elek
trisch leitende Materialen, wie beispielsweise Kohlefasern, behandelbar.
Eine weitere Verwendung der Vorrichtung liegt in der Erwärmung des leitenden
Kerns eines Kabels, insbesondere Stromkabels, vor dessen Beschichtung mit ei
nem Isoliermantel, insbesondere unmittelbar vor dem Eintritt des Kerns in eine
Extrudiervorrichtung zum Aufbringen des Isoliermantels.
Um die Kühlung des behandelten Endlosmaterials nach seinem Austritt aus dem
Gasentladungsraum zu intensivieren, kann das Gas in dem Schutzgasraum sepa
rat gekühlt werden, beispielsweise durch eine darin angeordnete Kühischlange.
Es kann dem Schutzgasraum jedoch auch kühlendes Schutzgas, insbesondere in
flüssiger Form, wie beispielsweise flüssigem Stickstoff, zugeführt werden.
Bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen sind die Elektrodenan
ordnungen durch Stahlrohre gebildet, die selbst Teil des Unterdruckbehälters für
den Gasentladungsraum sind. Dies führt zu einem einfachen Aufbau des Behäl
ters und der Elektrodenanordnung. Allerdings ist hierbei wenigstens ein Behäl
terteil, nämlich die Isolierstücke 23, 25, vorzusehen, um die Elektrodenanord
nung von den Schleusen zu isolieren, die das hindurchbewegte Endlosmaterial
berührt. Insbesondere bei komplizierteren Ausgestaltungen der Elektrodenan
ordnung kann es dann vorteilhaft sein, den Behälter insgesamt aus Metall zu
fertigen und zusammen mit dem Endlosmaterial mit Masse zu verbinden. Dann
wird die Elektrodenanordnung als separate Komponente gefertigt, die im Inne
ren des Behälters gehalten ist und dabei von diesem elektrisch isoliert ist.
Ferner ist es auch denkbar, die Elektrodenanordnung nicht durch durchgehende
Rohre zu bilden, sondern hierzu ein anderes Material, wie beispielsweise ein
Drahtgeflecht zu verwenden. Es sind dann nämlich kompliziertere Elektroden
geometrie einfacher herstellbar, und durch Öffnungen in dem Elektrodenmate
rial kann ein intensiverer Gasaustausch mit dem Gasentladungsraum stattfin
den.
Claims (19)
1. Vorrichtung zur Behandlung, insbesondere zur Reinigung oder/und Er
wärmung, von elektrisch leitfähigem Endlosmaterial (3) während dessen
Bewegung in seiner Erstreckungsrichtung (9) durch die Vorrichtung hin
durch, umfassend eine Kontaktvorrichtung (5) zum Herstellen eines elek
trischen Kontakts mit dem bewegten Endlosmaterial (3) und eine mit Ab
stand zu dem Endlosmaterial (3) angeordnete und dieses zumindest teil
weise umgreifende Elektrodenanordnung (17; 91, 93, 95), wobei in einem
zwischen dem Endlosmaterial (3) und der Elektrodenanordnung (17; 91, 93,
95) angeordneten und mit einem Reaktionsgas gefüllten Gasentladungs
raum (11) durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der Kon
taktvorrichtung (5) und der Elektrodenanordnung (17; 91, 93, 95) eine elek
trische Gasentladung zur Behandlung des Endlosmaterials (3) erzeugbar
ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektro
denanordnung (17; 91, 93, 95) eine Rohrzylindergeomertrie aufweist, durch
welche sich das Endlosmaterial (3) im wesentlichen axial geradlinig er
streckt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein den
Gasentladungsraum (11) im wesentlichen gasdicht umschließender Behälter
(21) vorgesehen ist, in welchen das Endlosmaterial (3) bei seiner Bewegung
durch eine Eingangsschleuse (27) eintritt und aus welchem es durch eine
Ausgangsschleuse (29) austritt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs
schleuse (27) oder/und die Ausgangsschleuse (29) einen zum Drahtziehen
verwendbaren Ziehstein mit einem Innendurchmesser umfaßt, der auf ei
nen Außendurchmesser des Endlosmaterials (3) derart abgestimmt ist, daß
der Außendurchmesser des Endlosmaterials (3) beim Durchlaufen des Zieh
steins im wesentlichen nicht reduziert wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein
durch die Eingangsschleuse (27) begrenzter mit einem Schutzgas gefüllter
vorderer Schutzgasraum (41) vorgesehen ist, aus welchem das Endlosmate
rial (3) in den Behälter (21) eintritt, oder/und daß ein durch die Ausgangs
schleuse (29) begrenzter mit dem Schutzgas gefüllter hinterer Schutzgas
raum (47) vorgesehen ist, in welchen das Endlosmaterial (3) nach dessen
Behandlung, insbesondere zu dessen Kühlung, eintritt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas
unter höherem Druck steht als das Reaktionsgas und insbesondere unter
höherem Druck als Normaldruck.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Kühlung des behandelten Endlosmaterials (3) ein Flüssigkeitsbad (71) vor
gesehen ist, in welches das Endlosmaterial (3) nach seinem Austritt aus
dem hinteren Schutzgasraum (47) eintritt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Gaszuführung (37) zum Zuführen des Reaktionsgases mit einer
vorbestimmten Gaszusammensetzung in den Gasentladungsraum (11) vor
gesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszufüh
rung (37) eine Leitung (55, 57) zum Einführen eines Gases als Schutzgas in
den vorderen oder/und hinteren Schutzgasraum (41, 47) und die Eingangs-
bzw. Ausgangsschleuse (27, 29) des Behälters (21) umfaßt, durch welche das
Gas als Reaktionsgas in den Behälter (21) eintritt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zu
geführte Gasmenge regelbar ist in Abhängigkeit von einem mittels eines
Gasdrucksensors (63) erfaßten Gasdrucks des Reaktionsgases in dem Gas
entladungsraum (11).
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das Reaktionsgas Argon oder/und Stickstoff oder/und Luft umfaßt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektrodenanordnung (17; 91, 93, 95) Teil des gasdichten Behälters
(21) ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von in Erstreckungsrichtung
(9a) des Endlosmaterials (3a) benachbart zueinander und voneinander elek
trisch isoliert angeordneten Teilelektroden (91, 93, 95) umfaßt, an welche
jeweils die elektrische Spannung anlegbar ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Stromquelle (15) vorgesehen ist, deren einer Anschluß mit der
Kontaktvorrichtung (5) und deren anderer Anschluß mit der Elektrodenan
ordnung (17; 91, 93, 95) verbunden ist, und daß der von der Stromquelle
(15) bereitgestellte Strom derart bemessen ist, daß die Gasentladung eine
Glimmentladung ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die elektri
sche Spannung eine Gleichspannung, insbesondere eine gepulste Gleich
spannung, ist und insbesondere die Elektrodenanordnung (17) als Anode
und das Endlosmaterial (3) als Kathode der Gasentladung geschaltet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Temperatursensor (67) zur Erfassung der Temperatur des Endlosmaterials
(3) in dem Gasentladungsraum (11) oder im wesentlichen bei Austritt aus
dem Gasentladungsraum (11) vorgesehen ist und der Strom in Abhängig
keit von der erfaßten Temperatur einstellbar ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Dämpfungseinrichtung (75) zur Dämpfung von Schwingungen des
Endlosmaterials (3) relativ zu der Elektrodenanordnung (17; 91, 93, 95)
vorgesehen ist.
18. Verfahren zur Behandlung von elektrisch leitfähigem Endlosmaterial (3),
insbesondere mittels der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
umfassend die Schritte:
- - Bereitstellen des Endlosmaterials (3) und Transportieren des Endlos materials (3) in dessen Erstreckungsrichtung (9),
- - Bereitstellen einer elektrischen Gasentladung in einem Gasentla dungsraum (11) und
- - Hindurchfuhren des Endlosmaterials (3) durch den Gasentladungs raum (11) zur Behandlung des Endlosmaterials (3) während dessen Transport durch den Gasentladungsraum (11).
19. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 18 zur Behandlung von metal
lischem Drahtmaterial, insbesondere von Kupferdraht, um das Drahtmate
rial vor oder/und nach einem Ziehschritt zur Reduzierung des Querschnitts
des Drahtmaterials weichzuglühen oder/und um vor einem Beschichtungs
schritt zur Beschichtung des Drahtmaterials mit einem Isoliermaterial eine
Oberfläche des Drahtmaterials zu reinigen oder/und das Drahtmaterial zu
erwärmen.
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