DE251055C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES A

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-JVl 251055-KLASSE 48«. GRUPPE

WILLIAM EDWIN GIBBS in NEWYORK.

Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Kupferdraht.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 31. August 1910 ab.

Gegenstand der Erfindung ist die Erzeugung von Kupferdraht durch unmittelbaren elektrolytischen Niederschlag. Bei solchem elektrolytischen Verfahren ist es wünschenswert, den Draht durch die Wanne in kontinuierlichen Schleifen über Paare von Rollen ' oder Zylindern zu führen, die sämtlich oder teilweise angetrieben werden. Bei einer" solchen Anordnung muß man dafür sorgen, daß der

ίο Durchmesser jeder Walze in allen Punkten, wo der Draht aufliegt, gleich ist, oder man muß sonst für Berichtigung des ungleichen Antriebes an den verschiedenen Punkten sorgen. Wenn man überlegt, daß die Wanne mehrere Kilometer Draht, die in eine Menge von kleinen Windungen unterteilt sind, enthält, so sieht man, daß ein geringer Fehler in der Führung in einem gegebenen Punkt sich während des Ganges durch die Wanne geltend machen wird. Nun ist nach der vorliegenden Erfindung die Einrichtung so getroffen, daß eine Berichtigungs- oder Ausgleichsvorrichtung die Notwendigkeit ausfallen läßt, den Durchmesser der Walzen überall genau gleich zu gestalten.

Durch Beizbäder wird in bekannter Weise ein stetes Anhaften des Niederschlages, welcher während der folgenden Zugoperation nicht mehr getrennt wird, erzielt.

Das Ziehen hat eine Verlängerung des von der Wanne kommenden Drahtes zur Folge, und da nun bei dem Verfahren gemäß der Erfindung der gezogene Draht in die Niederschlagwanne im Kreislauf zurückkehrt, so muß der Zuwachs aufgenommen werden, oder mit anderen Worten, der Draht muß mit größerer Geschwindigkeit aufgespult werden, als er an die Wanne abgegeben wird. Nach der vorliegenden Erfindung wird ein neuer Haspelapparat angeordnet, der den Draht mit einer anderen Geschwindigkeit aufnimmt als abgibt, während er gleichzeitig eine Änderung der Haspelgeschwindigkeit zuläßt, wodurch die Drahtspannung, wie diese von der Wanne kommt, selbsttätig zwischen sicheren Grenzen gehalten wird. Wiewohl die Einzelheiten des Systems durchaus so beschaffen sind, daß sie miteinander in engster Beziehung stehen, so können auch einzelne Elemente für sich und für andere Zwecke benutzt werden.

In der Zeichnung, die den Erfindungsgegenstand darstellt, bedeutet:

Fig. ι eine Ansicht der Gesamtanordnung.

Fig. 2 ist ein Querschnitt. durch die Wanne mit den zugehörigen Teilen.

Fig. 3 ist ein Querschnitt der Vorrichtung für den Ausgleich bei dem Fortschreiten des Drahtes.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht davon.

Fig. 5 ist eine Ansicht des Kammes, durch den die Drähte in der Wanne in Abstand voneinander gehalten werden.

Fig. 6 ist ein Vertikalschnitt durch den Haspel.

Fig. 7 und 8 sind Querschnitt und Ansicht einer anderen Form der Ausgleichsvorrichtung.

Innerhalb der Wanne 10 (Fig. 1) befindet sich das elektrolytische Bad 11, in welches ein Gestell mit den Vertikalständern 12 und 13, in denen die angetriebene Walze 14 und die Leerwalze 15 gelagert sind, eingetaucht ist. Die angetriebene Walze 14 erhält ihren An-

trieb durch das Zahnrad 16, welches mit dem Zahnrad 17 in Eingriff steht. 17 wird seinerseits mittels der Achse 18 durch die Scheibe 19 angetrieben. Der Draht läuft (Fig. 2) in die Wanne über die Führungsrollen 20, 21, 22 und 23. Von der Führungsrolle 23 geht der Draht abwärts an einer Seite der angetriebenen Walze 14 entlang unter die Leerwalze 15. Hierauf läuft er diagonal aufwärts über die angetriebene Walze usf., bis eine entsprechende Länge von Draht auf dem Gestell aufgewunden ist. Damit nun die anliegenden Windungen des Drahtes einander nicht berühren, ist ein Paar von Abstandskämmen 24 und 25 angeordnet, die aus entsprechend gebohrten und zusammengesetzten Platten (vgl. Fig. 5) bestehen, wobei die Drähte zwischen den Enden der abwechselnden Platten hindurchgehen. Die Kupferanoden 26 und 27 (Fig. 2) hängen an Kontaktbarren 28 und 29, die ihren Strom von einer entsprechenden Zuleitung 30 aus erhalten. Der Draht, auf welchem Kupfer niedergeschlagen werden soll, bildet die Kathode und steht mit der Leitung 31 mittels des Leiterbarrens 32 in Verbindung. Bürsten 33 berühren die Drahtwindungen auf der Walze 14. Wenn die elektrischen Verbindungen hergestellt sind und die Walze 14 in Bewegung gesetzt wird, so schreitet der Draht durch die Wanne in einer kontinuierlichen Reihe wandernder Schleifen vorwärts, indem er an seinem einen Ende hinein- und an dem anderen Ende wieder hinausgeht. Der Draht erhält einen gleichmäßigen Niederschlag, da durch das Kreuzen des Drahtes, indem er diagonal von einer Walze auf die andere übergeht, zuerst die eine Seite, dann die andere Seite des Drahtes der elektrolytischen Wirkung ausgesetzt wird.

Damit das niedergeschlagene Kupfer fest an der Oberfläche des zu bedeckenden Drahtes hafte, ist ein passendes saures Bad oder eine Wäsche, die durch 34 angedeutet ist, angeordnet. Sie stellt sich als eine Tropfeinrichtung für den Draht dar, während er über die Rolle 22 geht. Auf die Auffangevorrichtung 35 unter der Rolle 22 findet das Abtropfen statt. Die Wirkung der sauren Wäsche ist bekanntlich die, daß die dünne Oxydschicht, die sich auf der Oberfläche des Kupfers in atmosphärüscher Luft zu bilden pflegt, entfernt wird, und daß die Oberfläche des Drahtes etwas geätzt wird. Von der sauren Wäsche aus geht der Draht über die Rolle 23 und alsdann in das Wasserbad, welches mit 36 angedeutet ist, wo die Säure abgewaschen wird und "das Abtropfen über einem passenden Behälter 37 unter der Walze 23 stattfindet.

Nehmen wir an, daß die Walzen 14 und 15 kleine Unterschiede der Durchmesser infolge nicht ganz genauer Herstellung aufweisen, so wird offenbar ein Teil der Walzen den Draht etwas schneller befördern als der vorhergehende oder nachfolgende Teil. Da nun diese Ände-" rung beständig wirkt, so wird jede Umdrehung der Walze eine Abweichung bedingen. Wenn nun auch diese Abweichung für jeden Umgang gering ist, so muß die Tatsache, daß der Draht eine große Länge in der Wanne durchläuft, diese Abweichung multiplizieren, so daß schließlich so viel Schlaffung in einem Teil entstehen kann, daß die Drähte einander berühren. Andererseits kann auch die Tendenz entstehen, daß die Walzen irgendwo zu schnell laufen, den Draht spannen und ihn schließlich zerreißen. Die Arbeit aber, den Draht auf die Walzen aufzubringen, ist langdauernd und mühsam, da die Wanne viele Kilometer Draht enthalten wird. Hiejaus wird die Wichtigkeit, ein Schlaffwerden oder Reißen des Drahtes zu verhüten, einleuchten, und ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, den Draht auf den Tragwälzen stets in richtigem Zustand zu erhalten, um ein Wiederaufwinden zu vermeiden.

Hierzu dient nun die Ausgleichsvorrichtung, die die Geschwindigkeit des Drahtes dort verzögert, wo er zu schnell geführt wird. Die Einrichtung gibt den schlaffen Teil zurück, so daß die Reibung des Drahtes sich an den im Durchmesser zu großen Teilen der Walze verringert. Auf diese Weise wird die Bewegung des Drahtes auf den zu großen Teilen der Walze selbsttätig verzögert, bis der fortgesetzte Arbeitsgang der kleinen Teile den Durchgang aufgenommen hat. Um diese Aufgabe zu verwirklichen, muß die Ausgleichsvorrichtung nicht mit allen Windüngen des Drahtes gleichzeitig in Eingriff kommen, da der, welcher dem Durchhang vorgeht, locker sein muß, um auf der Walze schlüpfen zu können. Die Ausgleichsvorrichtung soll die Drahtwindung nacheinander nach Richtung des 'Aufnahmeendes der Wanne hin ergreifen, so daß der Durchhang kontinuierlich zurückgegeben wird.

Dies kann in verschiedener Weise verwirklicht werden. Nur eine Ausführungsform, welche gute Resultate gegeben hat, ist dargestellt. Bei dieser besteht die Ausgleichsvorrichtung aus der Achse 38, die vom Zahnrad 39 angetrieben wird. Über die Achse läuft nun eine Spirale 40, die sich der Länge nach über die Achse erstreckt, so daß sie mit jeder Windung des Drahtes in der Wanne nacheinander in Eingriff kommt. Ein feststehender Barren oder eine Platte 41 ist an den Ständern 12 und 13 so befestigt, daß die Drahtwindungen zwischen der Platte und der Ausgleichsachse 38 hindurchgehen. Der Abstand zwischen der Achse 38 und der Platte 41 genügt, um den Draht frei hindurchgehen zu lassen. Wenn aber die hervorstehende Spirale 40 in den Zwischenraum gelangt, so ergreift diese den Draht. Die Drehung der Achse 40 läßt die

Berührungspunkte auf dem schraubenförmigen Flansch ständig nach dem Aufnahmeende der Wanne wandern, so daß die Drahtwindungen nacheinander in dieser Richtung in Eingriff kommen und verzögert oder rückwärts bewegt werden, bis der Reibungseingriff des Drahtes mit der Walze an den Durchhangsstellen nachläßt und dadurch die Geschwindigkeit sich vermindert hat, bis dann.wieder der

ίο Durchhang durch die folgenden Teile der Walze aufgenommen ist. , Der verzögernde Einfluß wird aufgehoben, wenn eine Drahtwindung in Eingriff kommt, die unter genügender Spannung steht und deshalb keine Korrektion erfordert.

Wenn der Draht durch die Wanne gegangen ist und seinen Niederschlag an Kupfer erhalten hat, so wird der nunmehr dickere Draht über die Rolle 42 durch das Wasserbad 43 geführt, welche in die Vorrichtung 44 tropft, wodurch die noch anhaftende Lösung abgewaschen wird. Vom Rohr 43 geht der Draht über die Führungsrolle 45 herab zur schwebendenden Rolle 46, die, wie in 47 gezeigt, belastet ist und die Bewegung eines Hebels 48 für einen später zu beschreibenden Zweck steuert. Der Draht geht über die Führungsrollen 49 und 50 und eine Spannvorrichtung 51, 52. Die Kammer, mittels welcher der Draht durch die Zugklaue gezogen ist, ist in Fig. 1 und 6 dargestellt. Sie besteht aus dem Ständer 53, der auf der Grundplatte 54 befestigt ist. Am oberen Ende ist eine Trommel 56 befestigt, die den kippbaren Führungsring 57, der auf dem Empfangsende liegt, besitzt. Drehbar um den Ständer 53 unter der Trommel 56 befindet sich die Hülse 58 mit dem daran befestigten, sich drehenden Arm 59, der an einem Ende eine Führungsrolle 60 und am anderen Ende die Leerrolle 61 trägt. Die Aufgabe der Leerrolle 61 ist, den Ring 57 zu kippen, so daß er an dem der Führung 60 gegenüberliegenden Teile gehoben wird. Auf diese Weise wird der Draht allmählich auf die Trommel gewunden.

Ein Zwischenraum aber bildet sich zwischen der Drahtspule auf der Trommel und der Seite des Ringes, die nach der Führungsrolle 60 hin liegt.

Der Dreharm 59 wird durch. das konische Zahnrad 62, welches auf der Hülse 58 befestigt ist, angetrieben. In Eingriff mit ihm steht das konische Zahnrad 63, welches von 64 aus seinen Antrieb erhält, über das der Riemen 65 läuft. Dieser wird durch die Rolle 66 von der Antriebsachse 67 getrieben, die in dem Lager 68 liegt. Der Hebel 48, welcher vorher erwähnt wurde, trägt eine Leerrolle 69 an dem Ende, welches der Rolle 46 entgegengesetzt ist. Bei Bewegung des Hebels 48 kommt die Rolle 69 mit dem Riemen 65 in Eingriff und ändert seine Spannung. Ist der Riemen 65 lose, so gleitet er auf der Riemenscheibe 64, so daß eine Verzögerung für den Dreharm 59 eintritt. Tritt eine Tendenz für die Trommel auf, den Draht aus dem Bad zu schnell herauszunehmen, so hebt sich das belastete Ende von 48, was ein Nachlassen der Rolle 69 und des Riemens 65 zur Folge hat, so daß sich die Bewegung des Dreharmes 59 verzögert. Sobald aber die fortgesetzte Speisung mit Draht über die Wanne das Gewicht 47 zum Senken bringt, wird der Riemen wieder gespannt, und es tritt eine entsprechende Beschleunigung des Dreharmes 59 ein. Das Verhältnis der Geschwindigkeit wird auf diese Weise selbsttätig geregelt. Da der Dreharm 59 den Draht auf die Trommel 56 am unteren Ende aufspult, wird der Draht nach oben geschoben, und um nun das Verfahren kontinuierlich und im Kreislauf verlaufend zu machen, wird der Draht vom Kopf der Spulen durch den hohlen Ständer 53 über die Rolle 70 geführt, von wo aus er wieder in das Bad geht. Bei Herstellung und Handhabung der Vorrichtung müssen die nötigen Vorsichtsmaßregeln getroffen werden. Z. B. müssen die Teile, die innerhalb der Wanne sind, zum Arbeiten so beschaffen sein, daß sie das Bad nicht verunreinigen oder durch die Säure zerstört werden.

Aus Fig. ι und 2 kann man erkennen, ■ daß das Gestell und die Führungsrollen, auf denen der Draht läuft, so sind, daß sie eine Einheit ausmachen und vollständig aus dem Bad herausgenommen werden können. Hierdurch erzielt man, daß das erste Aufwickeln auf die Walzen außerhalb der Wanne vorgenommen werden kann, worauf die .ganze Vorrichtung entsprechend tief in die Wanne eingetaucht wird.

Man kann auch die Platte 41, gegen die die spiralförmigen Flansche 40 drücken, durch eine rotierende Walze ersetzen. Eine solche Konstruktion ist in Fig. 7 und 8 dargestellt. Die Walze ist mit 41 ^a bezeichnet und durch ein Getriebe mit der Walze 38 verbunden. An einem Ende der Achse der Walze 41" ist eine Nutenscheibe 41* angebracht, die mit den Daumen 41 ^c in Eingriff kommt, so daß eine beständige Längsbewegung während der Drehung entsteht. Die Walzen 38 und 41 können auch langsamer oder schneller wie der Draht angetrieben werden, so daß der Durchhang entweder verzögert oder beschleunigt wird, wodurch der Ausgleichseffekt zustande kommt.

Claims (4)

115 Patent-An Sprüche:

i. Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Kupferdraht, wobei ein Kern- , draht in zahlreichen Windungen durch das elektrolytische Bad geführt, eine Ziehvorrichtung durchläuft, dadurch gekennzeich-

net, daß der endlose Draht beständig im Kreislauf nach Verlassen des Zieheisens endlos in das Bad zurückkehrt, um abermals das Zieheisen zu durchlaufen, und daß dieses Verfahren so lange fortgesetzt wird, bis die gewünschte Drahtstärke erlangt ist.

2. Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Kupferdraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Durchganges des Drahtes durch das Bad Vorkehrungen getroffen werden, um die durch Ungleichheiten der Walzendurchmesser an verschiedenen Stellen entstehenden Längenverschiedenheiten der einzelnen Drahtwindungen auszugleichen.

3. Vorrichtung für das Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsvorrichtungen mit einer Reibungseinrichtung ausgerüstet sind, mit welcher die Drahtschleifen in Eingriff kornmen, und von welcher sie freigegeben werden, falls sie mit genügender Geschwindigkeit vorbeieilen, so daß sie ihre normale Geschwindigkeit wieder annehmen.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsvorrichtung für die Regelung der Umfangsgeschwindigkeit der den gezogenen Draht aufnehmenden Trommel durch eine Bremse geregelt wird, welche auf den den Draht aufwickelnden Arm verzögernd einwirkt, falls die Aufwicklung zu schnell, und beschleunigend, falls sie zu langsam vor sich geht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.