DE2451193C3

DE2451193C3 - Verfahren zum Durchmischen von elektrolytischen Bädern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2451193C3
Application number: DE2451193A
Authority: DE
Inventors: Ulf Ing.(Grad.) 8032 Graefelfing Kueddelsmann; Guenter Dr. 7920 Heidenheim Lochmann; Heinz 4290 Bocholt Wippermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-10-28
Filing date: 1974-10-28
Publication date: 1979-05-10
Also published as: DE2451193B2; DE2451193A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchmischen von elektrolytischen Bädern, insbesondere von solchen, die zum Bearbeiten von Folienbändern dienen, bei welchem Elektrolytflüssigkeit unter Druck durch im Bad angeordnete Rohre, die unterhalb des Badspiegels mit Löchern versehen sind, in das Bad herausgedrückt wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des to Verfahrens.

Für elektrolytische Bäder zum Bearbeiten von Folienbändern ist es meist erwünscht, daß kurze Elektrolytstrecken zwischen dem Folienband, das mit dem einen Pol der Spannungsquelle verbunden ist, und t>5 den Gegenelektroden vorhanden sind. Wird bei der Elektrolyse viel Leistung umgesetzt wie z. B. beim Formieren von Aluminiumfolie für Elektrolytkondensatoren, so erwärmt sich die dünne Elektrolytschicht zwischen Folie und Elektrode stark, weil die Wärmeabfuhr schwierig ist Man kann zwar eine KPhlschlange selbst als Gegenelektrode benutzen, so daß die Flüssigkeit fast schon am Ort der Wärmeerzeugung gekühlt wird, jedoch ist auch hierbei noch eine zusätzliche Flüssigkeitsbewegung (zusätzlich zur freien Konvektion und zur Konvektion durch elektrolytische Gaswicklung) erforderlich. Ohne zusätzliche Rührung entstünde eine Schichtung von heißer auf kalter Flüssigkeit, und einige Zeit später wären auch Zusammensetzungsunterschiede zwischen den Flüssigkeitsschichten ausgebildet Solche uneinheitlichen Elektrolyse-Bedingungen verhindern eine gezielte Qualitätssteuerung.

Die einfachste der bekannten Methoden zum Rühren besteht darin, daß in das Bad Preßluft eingeleitet wird; diese Methode ist jedoch nur ungenügend wirksam. Auch ist es bekannt, Rührpropeller und Umwälzpumpen einzusetzen; diese Vorrichtungen bringen zwar einen Elektrolysetank zum sichtbaren Wallen, wirken jedoch auf der relativ kurzen Elektrolysestrecke zwischen den großflächigen Elektroden ebenfalls nur ungenügend. Beim Einsatz von Rührpropellern ist auch das Anbringen schwierig, wenn der Elektrolysetank mit einer eng aufgesetzten Absaughaube versehen ist.

Aus der GB-PS 12 31 511 ist eine Vorrichtung zum Elektroplatieren bekannt, bei welcher mit Löchern versehene Rohre im Bad angeordnet sind, durch welche in einem ständigen Umpumpprozeß Elektrolytflüssigkeit herausgedrückt wird.

Weiterhin ist aus der DD-PS 20 997 eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Taktzeiten einzelner Stufen in automatischen Galvanisieranlagen bekannt, bei welcher unabhängig von Taktzeiten des Automaten die Badflüssigkeit durch eine spezielle Tankanordnung mit Druckgas angehoben werden kann.

Auch diese bekannten Vorrichtungen garantieren keine einwandfreie Durchmischung elektrolytischer Bäder zum Bearbeiten von Folienbändern.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchmischen von elektrolytischen Bädern anzugeben, womit die vorstehend aufgezeigten Schwierigkeiten umgangen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Druckgas, insbesondere Preßluft, in ein im Bad befindliches Rohr durch eine Zuführung eingeleitet wird, daß das Druckgas die im Rohr befindliche Flüssigkeit aus dem Rohr nach unten herausdrückt und in ein zweites, ebenfalls im Bad befindliches und mit dem ersten Rohr kommunizierendes Rohr hineindrückt, wobei die Flüssigkeit durch im zweiten Rohr vorhandene Löcher in das Bad herausgedrückt wird, daß die Zufuhr des Druckgases abgestellt wird, bevor das Gas die unterste Öffnung des Rohres erreicht, daß danach Druckausgleich mit der Außenluft erfolgt, bis der Flüssigkeitsspiegel im Rohr wieder mit dem Flüssigkeitsspiegel im Bad übereinstimmt, und daß diese Vorgänge periodisch wiederholt werden.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sieht vor, daß zwei Rohre an ihren Unterenden miteinander verbunden sind, daß das erste Rohr eine obere Öffnung aufweist, an die eine Zuführung für Druckgas, insbesondere Preßluft, angebracht ist, daß das zweite Rohr eine Reihe von Löchern aufweist, und daß in der Zuführung ein Dreiwegeventil angeordnet ist.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens

sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung (teilweise aufgebrochen),

F i g. 2 und 3 eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb eines elektrolytischen Bades in Seitenansicht und in Draufsicht und

Fig.4 einen Ausschnitt aus einer weiteren Ausführungsform.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung teilweise aufgebrochen dargestellt Sie besteht aus einem ersten Rohr 1 und einem zweiten Rohr 2, die durch eine Verbindung 3 kommunizieren. Am oberen Ende des Rohres 1 befindet sich die Druckgaszuführung 4. Die Länge des zweiten Rohres 2 ist so bemessen, daß dieses Rohr ganz in das Flüssigkeitsbad eintaucht; der Badspiegel ist in der Figur mit 5 angedeutet Im Rohr 2 befinden sich Locher 6; sie sind an der dem Rohr 1 abgewandten Seite angeordnet Im Boden xles Rohres 1 kann gegebenenfalls ein Rückschlagventil 7 angeordnet sein, das nach oben öffnet

Das Durchmischen des elektrolytischen Bades wird auf folgende Weise erreicht:

Beim Füllen des Bades bzw. beim Eintauchen der Vorrichtung in das Bad strömt die Badflüssigkeit durch die Löcher 6 in das Rohr 2 und von da aus in das Rohr 1 ein. Beim Hochsteigen der Flüssigkeit im Rohr 1 wird dabei die Luft durch die Zuleitung 4 herausgedrückt Das in der Figur nicht dargestellte Dreiwegeventil ist dabei so geschaltet, daß das Rohr 1 mit der Außenluft in Verbindung steht. Sind die Flüssigkeitsspiegel im Bad und im Rohr etwa gleich hoch, so wird das Dreiwegeventil umgeschaltet und das Rohr 1 mit einer Druckgasleitung verbunden. Jetzt expandiert das Gas und verdrängt dabei die Flüssigkeit aus dem Rohr 1 in das Rohr 2. Die Flüssigkeit im Rohr 2 wird dabei durch die Löcher 6 in das Bad herausgedrückt; hierbei wirken die Löcher 6 als Spritzlöcher und richten Flüssigkeitsstrahlen und -wirbel in die Elektrolysestrecke. Die Gaszufuhr muß abgestellt werden, bevor Gas aus dem untersten der Löcher 6 auströmen würde, da ausströmendes Gas nur lästige Spritzer erzeugen würde, aber zur Rührwirkung nur wenig beitragen würde, vor allem nicht in der gewünschten Richtung zur Elektrolysestrekke. Danach wird das Rohr 1 über das Dreiwegeventil wieder mit der Außenluft verbunden, so daß die Flüssigkeit im Rohr 1 erneut aufsteigt, bis die Flüssigkeitsspiegel im Bad und im Rohr 1 etwa gleich hoch sind. Anschließend wird dieser Vorgang periodisch wiederholt.

Wird besonders schnelles Zurückströmen der Flüssigkeit ins Rohr 1 gewünscht, so kann im Boden des Rohres 1 ein Rückschlagventil 7 eingebaut sein.
Die Betätigung des Dreiwegeventils erfolgt auf elektromagnetischem oder pneumatischem Wege mittels einer Schaltung, an der die Taktzeiten eingestellt werden können. Die Taktzeiten richten sich unter anderem nach dem Durchmesser der Rohre 1 und 2, nach der Größe der Löcher 6 und nach dem vorhandenen Gasdruck.

Fig.2 zeigt eine Prinzip-Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb eines Elektrolysebades 8. Innerhalb des Bades 8 befinden sich

ίο Einbauten (Elektroden, Kühlschlangen) 9 sowie die Walze 10, über die das zu behandelnde Folienband geführt wird. Die Walze 10 wird dabei durch die Aufhängung 11 geführt In die Luftzuführung 4 ist ein Dreiwegeventil 12 eingebaut

is F i g. 3 ist eine Draufsicht und zeigt daß zur besseren

Durchmischung des Bades 8 zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen eingesetzt werden, im gezeichneten Fall

beide auf der gleichen Seite der Walze 10.

Fig.4 ist eine Darstellung des Ausschnittes IV von

F'ig.2 und zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Am Rohr 1 ist ein Ansatzstutzen 13 auf der entgegengesetzten Seite wie das Rohr 2 angebracht. Der Ansatzstutzen 13 weist an seiner Unterseite ein Loch 14 auf. Mit dieser

>ί Vorrichtung können auch die untersten Ecken des Elektrolysetanks durchmischt werden.

Das in den Figuren als parallel zum ersten Rohr 1 dargestellte zweite Rohr 2 kann je nach gewünschter Strömungsrichtung in beliebiger Richtung zum ersten

μ Rohr 1 angeordnet sein.

Die Wirksamkeit des Verfahrens und der Vorrichtung folgt aus Temperatur- und Konzentrationsmessungen in einem Bad zum Formieren von Aluminiumfolie für Elektrolytkondensatoren: Bei eingeschalteter Vorrich-

Ji tung zeigt sich fast völlige Gleichheit der Meßwerte in verschiedenen Tiefen des Bades und bemerkenswert schnelles gleichmäßiges Verteilen von Chemikalien-Nachgaben, die zum Aufrechterhalten der Konzentrationen nötig sind. Ohne eingeschaltete Vorrichtung

in dagegen sinken zugegebene Chemikalien oder Konzentrate teilweise an den Tankboden und sind dort noch Tage später nachweisbar, also wirkungslos und sogar den N achgaben-Bedarf des Bades verfälschend.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungs-

■i '■> gemäße Vorrichtung eignen sich außer für elektrolytische Bäder auch für sonstige Flüssigkeitsbäder, die durchmischt werden müssen. Sie eignen sich insbesondere zum Bearbeiten von Folien mit Breiten von 0,5 m und mehr. Der Wert liegt ferner darin, daß weder

ίο bewegte Teile noch metallische Teile nötig sind; letzteres ergibt Betriebssicherheit gerade in elektrolytischen Bädern, da elektrolytische und mechanische Korrosion ausgeschlossen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Durchmischen von elektrolytischen Bädern, insbesondere von solchen, die zum Bearbeiten von Folienbändern dienen, bei welchem Elektrolytflüssigkeit unter Druck durch im Bad angeordnete Rohre, die unterhalb des Badspiegels mit Löchern versehen sind, in das Bad herausgedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Druckgas insbesondere Preßluft, in ein im Bad (8) ίο befindliches Rohr (1) durch eine Zuführung (4) eingeleitet wird, daß das Druckgas die im Rohr (1) befindliche Flüssigkeit aus dem Rohr (1) nach unten herausdrückt und in ein zweites, ebenfalls im Bad (8) befindliches und mit dem ersten Rohr (1) kommuni- is zierendes Rohr (2) hineindrückt, wobei die Flüssigkeit durch im zweiten Rohr (2) vorhandene Löcher (6) in das Bad (8) herausgedrückt wird, daß die Zufuhr des Druckgases abgestellt wird, bevor das Gas die unterste Öffnung des Rohres (2) erreicht, daß danach Druckausgleich mit der Außenluft erfolgt, bis der Flüssigkeitsspiegel im Rohr (2) wieder mit dem Flüssigkeitsspiegel (S) im Bad (8) übereinstimmt, und daß diese Vorgänge periodisch wiederholt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rohre (1, 2) an ihren Unterenden miteinander verbunden sind, daß das erste Rohr (1) eine obere Öffnung aufweist, an die eine Zuführung (4) für Druckgas, insbesondere Preßluft, angebracht ist, daß das zweite Rohr (2) eine Reihe von Löchern (6) aufweist und daß in der Zuführung (4) ein Dreiwegeventil (12) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des ersten Rohres (1) ein Rückschlagventil (7) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (6) im zweiten Rohr (2) auf der dem ersten Rohr (1) abgewandten Seite angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rohr (1) einen größeren Durchmesser als das zweite Rohr (2) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Ansatzstutzen (13) mit Löchern (14) am unteren Ende des Rohres (1) angeordnet ist.

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