-
Metallisierungsanlage mit stehender Welle Gegenstand der Erfindung
ist eine Metallisierungsanlage mit stehender Welle, welche zum Überzug von Materialien
- insbesondere von Stoffwegen, wie Drähten, Platten, aufgehängten einzelnen Netallgegenständen
- mit Netall von niedrigerem Schmelzpunkt als dem der Grundmaterialien, z.B. mit
Zinn, Blei, Zink, ferner zum Überzug mit Lot von mit gedruckten Schaltungen versehenen-Platten
und/oder zu deren Verlötung im montierten Zustand geeignet ist.
-
Anlagen dieser Art mit verschiedenen Betriebssystemen und konstruktiven
Ausgestaltungen sind gegnwärtig bekannt.
-
Es werden nach dem Tauchverfahren arbeit#ende Wetallisierungsanlagen
verwendet, bei denen das sichokontinuierlich
bewegende Material
in eine Metallscnmelze großer Wärmekapazität getaucht wird und das Tauchen unter
die Oberfläche der Schmelze von mechanischen J?ührungselementen durchgeführt wird.
Ein gemeinsamer Nachteil solcher Systeme besteht darin, daß am Lintrittspunkt in
die und am Austrittspunkt aus der Metails#nmt1ze des sich fortbewegenden Materials
die Verwendung esonderer komplizierter Konstruktionselemente oder aggressiver chemischer
Substanzen zur kontinuierlichen Entfernung des oberflächlichen Oxydbelags und Schlackendecke
bzw. zur Verhinderung der Entstehung derselben verwendet werden müssen. Im Falle
von Schmelzbädern höherer Temperatur als 300-550° C kann der oberflächliche Oxydbelag
und die Schlackendecke mit auf die Oberfläche aufgetragenen chemischen Substanzen
(Flußmitteln) praktisch nicht mehr entfernt werden. Unter gleichen Umständen entstehen
die von den einzelnen Komponenten der Metallschmelze herrührenden nichtmetallischen
beiprodukte (Oxyde und andere Schlackenstoffe) sowie die Dämpfe gewisser flüchtiger
Metallsorten - z.b. Kadium - in bedeutenden Mengen und kommen in den den Werkpiatz
umgebenden Luftraum, wo die vom Gesundheitsschutzstandpunkt aus zulässigen niedrigen
Verunre@nigungskonzentrationen nur mit kostspieligen und komplizierten zusätzlichen
technischen Lösungen -z. B. starkes örtliches Absaugen - erreichbar sind. Das starke
örtliche Absaugen bceinflußt aber die räumliche und zeitlicEle Gleichmäßigkeit der
rPemperatur der Metallschmelze Die sn der Isoliergrundplatte angeordneten Metallleitungsb#infler
von mit einer gedruckten Schaltung versehenen Platten sind zur Verbesserung der
Lötbarkeit zweckmäßigerweise mit Lotüberzug versehen. Zu deren Durchführung sind
verschiedene, chemische, elektrochemische und Peuerverfahren vcrwendende Anlagen
Bekannt, Bei dem unter dem Namen 'tSeuerverfahren" bekannten Lotauftrag
sind
ebenso wie bei der Einlötung von mit Schaltungselementen bestückten Platten von
gedruckten Schaltungen zwei Methoden verwiyklichende Anlagen bekannt gewordene Die
das einfachere Verfahren anwendende Anlage schwemmt die leere oder versetzte, mit
einer gedruckten Schaltung versehene Platte auf die Oberfläche des stillstehenden
Lotschmelzbandes und taucht sie ein wenig darin ein, und endlich entfernt sie sie
aus dem Bad. Die andereS kompliziertere aber zuverlässiger und produktiver arbeitende
Anlage führt die leere oder versetzte, mit einer gedruckten Schaltung versehene
Platte über die stehende Lotschmelzwelle mit Rückenerzeugungslinie in solcher Weise
durch 9 daß der Rücken der Welle die zu behandelnde Fläche der mit der gedruckten
Schaltung versehenen Platte wenigstens berührt und gleichmäßig hindurchschmiert
Die charakteristischen Kennzeichen der oben erwähnten stillstehenden tot schmelzbäder
und der diejenigen verwendenden totauftrag- und/oder tötungsvorrichtungen entsprechen
den in Verbindung mit der die Metallisierung der Materialen durchführenden oben
schon erwähnten Vorrichtungen.
-
In den die stehende Welle zustande bringenden Lotauftrag- und/oder
Lötungsvprrichtungen ist im unteren Teil des elektrisch geheizten totschmelzbehälters
eine mit einnem Elektromotor angetriebene, besonders ausgestaltete mechanische Metallschmelzpumpe
angeordnet, die im allçemeiw nen mit steifen Drehschaufeln (Zentrifugalpumpe) oder
mit einem Zahnradförderelement ausgestaltet ist. Die von der Pumpe geförderte Schmelze
strömt durch einen sorge ig ausgestalteten Kanal zu der waagerecht angeordneten
Austrittsöffnung, worüber infolge der Förderhöhe der Pumpe und der Trägheit der
strömenden Flüssigkeit eine stehen de Welle mit horizontaler Rückenerzeugungslinie
entsteht.
-
Die von der Welle rückströmende Schmelze fließt in den Lotschmelzbehälter
zurück. Der Ersatz der von den Werkstücken weggetragenen, sowie durch Schlackenbildung
und
Verspritzen verminderten Lotmenge erfolgt mit die Lage des Lot
standes fühlenden und in deren Funktion arbeitellden besonderen mechanischen oder
elektromechanischen Lotzuführvorrichtungen. Die Höhe der Lotsehmelzwelle wird durch
die zeitliche Veränderung des Fördervolumes der Lotschmelzpumpe, normalerweise durch
Drehzahlveränderung eingestellt.
-
Diese Anlagen bieten im Verhältnis zur.Tauchbehandlung im stillstehenden
Lotschmelzbad oder Schwimrnbehandlung zahlreiche technologische und wirtschaftliche
Vorteile. Infolge ihrer eben beschriebenen Arbeitssysteme und Ausgestaltungen haben
sie aber zahlreiche nachteilige Eigenschaften. Die mechanische Pumpe erfordert eine
sorgfältige Konstruktion und Herstellung, da diese in der Lotschmelze von etwa 2800
C eine möglichst geringe Turbulenz verursachend arbeiten muß. Die mechanische Pumpe
ist gegen in die Lotschmelze geratende feste Verunreinigungen (Schlacke, zufällig
abfallende oder abscheidende Metallstücke, Bestard teile usw.) besonders empfindlich,
da diese zum Versagen, eventuell sogar zum Bruch der Pumpe führen können. Aus strömungstechnischen
Gründen erfordert der Strömungskanal eine sorgfältige Ausgestaltung. Zur Dämpfung
der durch die Pumpe hervorgerufenen Turbulenzen dienen in die Strömungs-Kanäle eingebaute
Dämpfungselemente Mit einem mit einem seperaten Temperaturfühler versehenen Verriegelungsstromkreis
soll die Einschaltung des die mechanische Pumpe über ein mechanisches Getriebe antreibenden
ißlektromotors im erstarrten Zustand des Lotes verhindert werden. Die Wartung und
Reparatur der mechanischen Pumpe wird dadurch erschwert, daß die Pumpe in der Metallschmelze
angeordnet ist. Zur Regelung des Flüssigkeitsstandes ist eine mit einem mechanischen
oder elektromechanischen Fühler und einem Zuführer versehene komplizierte Vorrichtung
vorgesehen. Der Temperaturgradient in der Schmelze wird einerseits dadurch verursacht,
da die Schmelze mit dem elektrischen Heizkörper im thermischen Sinne nur durch Wärmeleitung
in Verbindung steht. Der Rotor der mechanischen
Pumpe ist der Temperatur
der Lotschinelze ausgesetzt, so daß seine Lagerung und sein Antrieb solche konstruktive
Lösungen erfordern, die auch bei hoher Temperatur den störungsfreien Betrieb sichern
können und keine übermäßige'Wärmeabfuhr verursachen.
-
Die mit einer stehenden Welle arbeitende Metallisierungsanlage gemäß
der Erfindung beseitigt die.charakteristiscnen Nachteile der mit einer mechanischen
Pumpe versehenen, mit stehender Welle arbeitenden Lotauftrag- und/ oder Lötungsvorrichtungen
und eröffnet neue Verwendungsgebiete in noch größeren Temperaturbereichen.
-
Die erfindungsgemäße Metallisierungsanlage mit stehender Welle hält
die Metallschmelze ohne Anwendung von beweglichen Bestandteilen mit elektrodynamischer
oder Induktions-Heizwärmepumpe vom Energieübertragungspunkt bis zur stehenden Welle
in einem richtungswechselfreien Kanal bei stets laminarer Strömung in Bewegung.
Gleichzeitig ist eine kontinuierliche, automatische Standregelung und Selbstreinigung
möglich, und zwar ohne Anwendung von besonderen Zuführunsgeräten innerhalb des Verbrauchstemperaturbereiches
der in der technischen Praxis zum von Metalischmelze durchgeführten Überzug und
zur Lötung verwendeten Metalle und Legierungen, welcher in der Praxis etwa 60000
erreicht. An der Oberfläche der zustande kommenden Metallschmelzwelle kann eine
das Strömungsbild nicht störende, davon unabhängige Materialschwingung im Bereich
von etwa 50..300 Hz hervorgerufen werden, die praktisch an der Berührungsstelle
der Materialien und der Metallschmelze die Benetzung verstärkt und die Entfernung
der die Benetzung hindernden Oberflächenverunreinigungen wirksam fördert. Die T'emperaturverteilung
in de; Metallschmelze ist äußerst günstig, da die Heizung der lvietallschmelze durch
Induktion und/oder durch den in der Metallschmelze fließenden Strom erfolgt. Ferner
hat die elektrodynamische
oder Induktionsheizwärmepumpe keine wärmeabführende
Bauelemente. Die im kalten Zustand eingeschaltete Pumpe nimmt an der Erwärmung und
an der Wärmehaltung teil, ihre Reparatur ist sowohl im kalten, als auch im warmen
Zustand möglich, da die eventuell eine Reparatur erfordernden Bauelemente der Pumpe
außerhalb der Schmelze angeordnet sind.
-
Der Innenraum der mit stehender Welle arbeitenden Metallisierungsanlage
gemäß der Erfindung kann im Verhältnis zu den mit einer konventionellen mechanischen
Pumpe versehenen, mit stehender Welle arbeitenden Lotauftrag- und/oder Lötungsvorrichtungen
gleicher Leistung bedeutend kleiner sein, da der Rauminhalt des Metallschmelzbehälters
durch den Raumbedarf der mechanischen Pumpe nicht unnötig vergrößert wird. Infolgedessen
soll in der mit stehender Welle arbeitenden Metallisierungsanlage gemäß der Erfindung
eine verhältnismäßig kleine Metallschmelzmenge gelagert werden, wodurch sich bei
der Erwärmung eine Energieein# sparung, bei dem periodischen verbindlichen Austausch
der im Betrieb notwendigerweise mit fremdem Metall verunreinigten Metallschmelze
dagegen eine Materialkosteneinsparung ergibt.
-
In der mit stehender Welle arbeitenden Metallisierungsanlage gemäß
der Erfindung kann die mit dem umgebenden Luftraum in Verbindung stehende Metallschmelzoberfläche
im Verhältnis zum Rauminhalt sehr stark vermindert werden, wodurch das Maß der Schlackenbildung
und Oxydbildung beeinträchtigt ist und die ganze freie Oberfläche mit einer kleinen
Menge von Schutzmaterial - z.B. mit Flußmittel oder 61 -wirksam geschützt werden
kann.
-
Die Ausgestaltung des Kanals der elektrodynamischen oder Induktionsheizwärmepumpe
ermöglicht die bei einigen, mit stehender Welle arbeitenden Lotauftrag- und/oder
Lötungsvorrichtungen erfolgreich verwendete ochutz- und Flußmittelzuführung
unter
dem Metallschmelzstand.
-
Der Kanal der elektrodynamischen oder Induktionsheizwärmepumpe befördert
die Metallschmelze ausschließlich.
-
vom untersten Teil des Metallschmelzbehälters zur Austrittsöffnung,
so daß die Verunreinigungen, deren spezifisches Gewicht geringer ist als das der
Metallschmelze, nicht in den Kanal eintreten können. Die eventuell in den Kanal
gelangten festen Metallstücke verursachen - im Gegensatz zu mechanischen Pumpen
- keine Betriebsstörung und können soe gar auch im Betrieb leicht entfernt werden.
-
Die elektrodynamische oder Induktionsheizwärmepumpe fördert die Metallschmelze
und hält sie auf einer bestimmten Höhe, so daß die bei den mechanischen oder elektromechanischen
Lotzuführvorrichtungen übliche periodische Niveauschwankung wegbleibt, die bei den
genannten Vorrichtungen die Folge des periodischen rntallnachschubs ist.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine Metallisierungsanlage mit stehender
Welle, zum Überzug von Materialien -zweckmäßigerweise von Stoftwegen, wie Platten,
aufgehängten individuellen-Metallgegenständen, Drähten - mit einem Metall, dessen
Schmelzpunkt niedriger ist als der der Grundmaterialien, z.B. mit Zinn, Blei, Zink,
ferner zum Überzug von mit einer gedruckten Schaltung versehenen Platten mit Lot
und/oder zu deren Verlötung im bestückten Zustand. Das Wesen der Erfindung liegt
darin, daß die Vorrichtung zur Bildung der stehenden Welle mit einer an sich bekanntenn
elektrodynamischen oder Induktionsheizwärmepumpe versehen ist, die zweckmäßigerweise
über einen Betriebskanal und einen Hilf skanal verfügt.
-
Anhand des in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Metallisierungsanlage mit stehender Welle wird die Erfindung
im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den Abriß der mit
stehender Welle arbeitenden Metallisierungsanlage gemäß der Erfindung in Draufsicht;
Fig. 2 den Schnitt A-A; und Fig. 3 den Schnitt B-B der Fig. 1.
-
In einem Gehäuse 1 ist der mit einer Wärmeisolierung 15 verkleidete,
aus einem antimagnetischen Stahl hergestellte Metallschmelzbehälter 2 angeordnet.
Die an einem geblechten Eisenkern 3 befindliche dreiphasige Wicklung 4 bildet mit
einer ferromagnetischenmassiven Anschlußplatte 5 eine Induktionsheizwärmepumpe.
Ein elektrischer Heizkörper 6 sichert die Betriebstemperatur der im etallschmelzbehälter
2 befindlichen Metallschmelze, die durch einen Temperaturfühler 7 kontrolliert wird.
Durch Raumbegrenzungsplatten 14 werden ein Betriebskanal 11 und ein Hilfskanal 12
gebildet. Ein Niveauregulierdamm 13 bestimmt und stabilisiert das oberste Niveau
der Metallschmelze im Betriebsbehälter 9. Die Induktionsheizwärmepumpe 3, 4 und
5 hebt die Metallschmelze bis zu einem im Verhältnis zum ständigen obersten Niveau
des Betriebsbehälters 9 im Betriebskanal 11 bezeichneten höheren Niveau, und die
Schmelze bildet, aus dem Betriebskanal 11 ausfließend, eine Netallwelle mit horizontaler
Rückenerzeugungslinie und kehrt in den Betriebsbehälter 9 zurück, Die Förderhöhe
der Induktionsheizwärmepumpe kann durch Veränderung ihrer Erregung eine gestellt
werden. Die Induktionsheizwärmepumpe fördert die Metallschmelze vom Hilfsbehälter
10 auch durch eine Öffnung 16 in dem Hilfskanal 12 zum Betriebsbehälter 9, und sichert
dadurch den Nachschub des Netallverbrauches. Die im Hilfskanal 12 gepumpte überflüssige
Metallschmelze kehrt über den Niveauregulierdamm 13 fließend in den Hiflsbehäl ter
10 zurück, in dem der Metallschmelzstand, dem Maß der betriebsmäßigen Netallentnahme
entsprechend, sich kontinuierlich vermindert. Im Falle größerer Abnahme soll der
Hilfsw behälter 10 wieder aufgefüllt werden.
-
Der größte Teil der an der Oberfläche der im Betriebsbehälter 9 befindlichen
Metallschmelze schwimmenden Verunreinigung, Schlacke, Oxydschicht fällt über den
Niveauregulierdamm 13 und kommt in den Hilfsbehälter 10, von wo sie zum Entstehungspunkt
zurückkehren kann. Dadurch wirkt die mit stehender Welle arbeitende Metallisierungsanlage
gemäß der Erfindung selbstreinigend.
-
In einem Bedienungskasten 8 sind an sich bekannte Temperaturregler,
sowie eine in der Zeichnung nicht dargestellte Förderhöhensteuereinheit angeordnet.
-
Die Induktionsheizwärmepumpe der als Beispiel gewählten Ausführungsform
der mit stehender Welle arbeitenden Metallisierungsanlage gemäß der Erfindung vereinigt
also in sich die Rollen des Antriebsmotors, der tibersetzung, einer mechanischen
Metallschmelzpumpe, eines mit Dämpfungselementen versehenen Kanals, eines mechanischen
oder elektromechanischen Lotzuführers der bekannten, mit stehender Welle arbeitenden
Lotauftrag- und/oder liötungsvorrichtungen, und weist dabei keinen einzigen beweglichen
Bestandteil auf. Die in dermassiven Bbschlußplatte 5 der Induktionsheizwärmepumpe,
sowie in dem Betriebskanal 11 und Hilfskanal 12 fließenden Ströme sichern die GrundheizungD
Bei Verwendung eines pulsierenden sich fortbewegenden Mag netfeldes, kommt eine
die Oxydschicht aufbrechende Material-Schwingung zustande, Die automatische Niveauregulierung
sichert gleichzeitig auch die Selbstreinigung, Die beschriebene und in der Zeichnung
dargestellte Lösung ist nur ein Ausführungsbeispiel der mit stehender Welle arbeitenden
Metallisierungsanlage gemäß der Erfindung, lm Rahmen der erfindung sind selbstverständlich
zahlreiche andere Ausführungsformen der Anlage möglich. So kann z,B, statt der induktiven
Heizpumpe eine an sich bekannte elektrodynamische Heizpumpe verwendet werden, bei
der, wie bekannt, die Förderkraft der Metallschmelze durch die
gegenseitige
Beeinflussung einerseits des in die Metallflüssigkeit eingeleiteten Stromes, anderseits
des durch die Metallflüssigkeit fließenden magnetischen Feldes erzeugt wird.
-
Patentansprüche