DE3000597A1 - Verfahren zur erzeugung einer fluessigkeitsstroemung zwischen zwei ebenen parallelen platten - Google Patents
Verfahren zur erzeugung einer fluessigkeitsstroemung zwischen zwei ebenen parallelen plattenInfo
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Description
300059?
. NIPPON KOKAN KABUSHIKI KAISHA 1-2 Marunouchi 1-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan
Verfahren zur Erzeugung einer Flüssigkeitsströmung zwischen zwei ebenen parallelen Platten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Flüssigkeitsströmung
zwischen zwei ebenen parallelen Platten, die in einen eine Flüssigkeit enthaltenden Tank eingetaucht sind,
durch Flüssigkeitsstrahlen, die aus einer Anzahl von Düsen in den Raum zwischen den Platten gerichtet sind.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung
einer Flüssigkeitsströmung, in einem elektrolytischen Behandlungstank
,in den ebene parallele Plattenelektroden eingetaucht sind, zum Elektroplattieren, elektrolytischen Entfetten
oder einer anderen elektrolytischen Behandlung. Dadurch, daß die Flüssigkeit gezwungen wird, in einer bestimmten Richtung
zu fließen, wird die Wirksamkeit der Behandlung mit der Lösung vergrößert.
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Als Beispiel für die bekannte Technik der Einführung von Flüssigkeitsstrahlen
zwischen ebene parallele Platten, durch die der Effekt des Strömens einer Flüssigkeit zwischen diesen
Platten verwendet wird, kann ein Verfahren der Anwendung horizontaler Flüssigkeitsstrahlen zwischen einem Bandmaterial
und den Elektroden einer Elektrogalvanisierungsanordnung des horizontalen Durchgangstyps genannt werden. Ein Plattiertank,
der ein derartiges horizontales Strähl-Emissionsverfahren. verwendet, ist in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung
Nr. 45-7842 beschrieben. Ein Beispiel eines derarigen Plattiertanks ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Fig. 1
zeigt dabei den Grundriß des Plattiertanks und Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1.
In den Figuren ist der Plattiertank mit 1 bezeichnet. In dem Plattiertank 1 ist eine Plattierlösung, die üblicherweise aus
einer Lösung von Zinksulfat oder Zinkchlorid oder einer Mischung von beiden besteht. In dem Plattiertank 1 sind obere
Elektroden 4 und untere Elektroden 5 parallel zueinander angeordnet, wobei ihre Elektrodenflächen in die Plattierlösung
6 eingetaucht sind. Ein Metallband-3, das elektroplattiert
werden soll, ist im Plattiertank 1 so angeordnet, daß es sich durch die Abdichtungsrolle 7 der sich gegenüberliegenden Wände
erstreckt. Die Elektroden 4 und 5, die üblicherweise verwendet werden, bestehen aus metallischem Zink in Form von Barren
oder Platten, wobei jede beispielsweise eine Länge von 700 mm,
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eine Dicke von 50 mm und eine Höhe von 100 mm hat. Sie sind
kreuzweise zum Band 3 angeordnet, wie dies der Darstellung zu entnehmen ist. Wenn die Breite des Streifens beispielsweise
1200 mm beträgt, sind insgesamt 1200/50 = 24 obere und untere
Elektroden 4 bzw. 5 in solcher Weise angeordnet, daß die Bandkanten im wesentlichen mit den Elektrodenkanten fluchten.
Die Anzahl der verwendeten Elektroden wird zum Plattieren von Bandmaterial verschiedener Breite verändert.
Um Flüssigkeitsstrahlen auf die ebenen parallelen Plattenelektroden
4 und 5 im Plattiertank 1 einwirken zu lassen und
um hierdurch ein Strömen der Plattierungslösung zu bewirken, ist eine Anzahl von Düsen 2 an einer Seitenwand des Plattiertanks
1 so angeordnet, daß sie in den Raum zwischen den oberen Elektroden 4 und dem Band 3 sowie in den Raum zwischen
dem Band 3 und den unteren Elektroden 5 gerichtet ist. Die Stromdichte steigt mit dem Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit
der Strahlen zwischen den Elektroden 4 und 5 und dem Band 3 und der Plattierungsgrad steigt ebenfalls mit dem Anstieg
der Strömungsgeschwindigkeit des Strahls. Vom Standpunkt der Plattierungswirkung sollte außerdem die Verteilung
der Strömungsgeschwindigkeit zwischen den Elektroden und dem Band 3 erwünschterweise so einheitlich sein wie möglich. Das
Auftreten eines Bereichs höherer oder niedriger Geschwindigkeit ist nicht erwünscht.
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Mit dem bekannten Verfahren ist jedoch, selbst wenn die Strömungsgeschwindigkeit
am Düsenausgang hoch ist, die Strömungsgeschwindigkeit des Strahls an den Bandkanten stark gedämpft:
auf der Seite, die entfernt von den Düsen liegt. Darüber hinaus
tritt als Folge des großen Abstands zwischen den Düsen auf der Düsenseite leicht ein Bereich geringerer Geschwindigkeit
zwischen benachbarten Düsen an der Bandkante auf.
Die der Erfindung zugrunde liegenden Untersuchungen haben gezeigt, daß insbesondere der öffnungswinkel des Strahls nicht
vom Düsendurchmesser abhängt, jedoch in Abhängigkeit vom Abstand von der Düse anwächst. Infolgedessen muß, wenn das Auftreten
von Bereichen geringer Geschwindigkeit an den Bandkan— ten auf der Seite der Düsen vermieden werden soll, der Abstain!
zwischen der Düse und der Bandkante (in Fig. 2 mit L bezeichnet) in Abhängigkeit vom Abstand zwischen den Düsen in geeigneter
Weise gewählt werden.
Die Strömungsgeschwindigkeit eines Strahls wird durch das Mitreißen
der den Strahl umgebenden Flüssigkeit verringert. Der Grad der Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit eines
freien Strahls weicht von dem eines Strahls zwischen den ebenen parallelen Platten ab. Der Verringerungsgrad des ersteren
ist größer als der des letzteren.
Im Falle eines bekannten horizontalen Strahl-Emissionsverfahrens liegt der Abstand L zwischen der Düse und der Bandkante
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Kein
selbst im Falle eines Bandes maximaler Breite im Bereich von 200 bis 500 mm und der Abstand L steigt mit der Verringerung
der Bandbreite. Der Strahl nimmt die Form eines freien Strahls in dem Raum zwischen der Düse und der Bandkante an und der Abstand
L ist eine wesentliche Ursache des Abfalls der Strahlgeschwindigkeit.
Fig. 3 zeigt die Ergebnisse experimenteller Studien, die über die Verringerung der Strahlgeschwindigkeit
in der zentralen Strahlachse gemacht -worden sind, durch Veränderung
des Abstands L zwischen den Düsen und der Bandkante, wobei jedoch der Düsendurchmesser und der Abstand zwischen
den parallelen Platten nicht verändert wurde. In diesen Figuren stellt die Abszisse die Werte von X/D dar (wobei X der
Abstand von der Düse und D der Düsendurchmesser ist). Auf der Ordinate sind die Werte von ü /U aufgetragen (wobei U
die Strömungsgeschwindigkeit in der zentralen Strahlachse und ü_ die Austrittsgeschwindigkeit des Strahls an der Düse
ist). In dieser Figur stellt die ausgezogene Linie^)den Fall
eines freien Strahls dar, die gestrichelte Linie@den Fall,
bei dem L - 70 mm ist und die einfach strichpunktierte Linie
(5)den Fall, bei dem L = 275 mm und die mit zwei Punkten unterbrochene*
Linie (a)den Fall, bei dem L = 480 mm ist. Der Figur
kann entnommen werden, daß eine Vergrößerung des Abstands L ein Ansteigen des Bereichs des freien Strahls mit sich bringt
und daß die Strömungsgeschwindigkeit des Strahls ebenfalls erheblich verringert wird.
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- y-
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Im Falle des bekannten Verfahrens mit einem Abstand zwischen Düse und Bandkante von L = 275 mm und einer Bandbreite von
1500 mm wird die Strahlgeschwindigkeit an der Bandkante auf
der Düsenseite auf 22 % der Ausgangsgeschwindigkeit des Strahls an der Düse verringert und die Strahlgeschwindigkeit
an der entfernt von den Düsen liegenden Bandkante wird auf 6 % der Strahlgeschwindigkeit am Ausgang der Düse verringert.
Eine erhöhte Pumpenkapazität, durch die die Düse näher an die Bandkante gebracht werden kann und dgl.,kann als mögliche Gegenmaßnahme
zur Überwindung der vorstehend genannten Mängel betrachtet werden, doch bringen diese Maßnahmen die folgenden
Probleme mit sich. Mehr im einzelnen j Im Fall der vorgenannten
Maßnahme muß eine Hochdruckpumpe mit einem Vielfachen von 10 kg/cm und einer großen Durchflußmenge verwendet werden,
wenn die gewünschte Strahlgeschwindigkeit mit dem bekannten Verfahren erhalten werden soll. Hierdurch werden die Kosten
der Einrichtung wie auch die Betriebskosten erhöht. Im Fall der letztgenannten Maßnahme muß die Einrichtung so umgebaut
werden, daß die Stellung der Düsen verändert werden kann in Abhängigkeit von der Breite des Bandes und dies ist nicht
praktisch, da sie der erwünschten Einfachheit einer Produktionseinrichtung entgegenwirkt. Wenn andererseits die Düsen
übermäßig nahe am Band angeordnet sind, werden einige Bereiche mit niederer Geschwindigkeit an der Bandkante auf der Düsenseite
hervorgerufen. Um dies zu vermeiden, muß der Abstand
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der Düsen verringert werden, mit dem Ergebnis, daß die Zahl der Düsen sehr stark erhöht und ein Strahl mit unnötig hoher
Durchflußmenge ausgestoßen werden muß.
Dem vorstehenden kann daher entnommen werden, daß bekannte
Verfahren dadurch nachteilig sind, daß, wenn der Abstand zwischen den Düsen und den ebenen parallelen Platten groß
ist, die Strömungsgeschwindigkeit des Strahls beträchtlich verringert wird, wohingegen/ wenn der Abstand klein ist,
örtliche Bereiche mit niederer Strömungsgeschwindxgkeit zwischen den ebenen parallelen Platten hervorgerufen werden,
wodurch die Geschwindigkeitsverteilung zwischen den Platten nicht gleichmäßig wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einem Verfahren zur Erzeugung einer Strömung (fluidifying) zwischen ebenen parallelen
Platten, die in eine in einem Tank enthaltene Lösung eingetaucht sind, mittels Flüssigkeitsstrahlen, die von den
Düsen zu den ebenen parallelen Platten gerichtet sind, eine Reduktion der Verringerung der Strahlgeschwindigkeit und
gleichzeitig eine gleichmäßige Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit der Strahlen zu erreichen. Dabei soll keine wesentliche
Umkonstruktion der Vorrichtung zur Durchführung bekannter Verfahren erforderlich werden.
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_ 1 A _
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Düsen für die Strahlerzeugung in einem solchen Abstand von den ebenen parallelen
Platten angeordnet sind, daß die Halbwertsbreite der Strahlen (hier ist die Halbwertsbreite definiert als
die Breite des Teils des Strahls, dessen Strömungsgeschwindigkeit an der zentralen Strahlachse größer ist als die
Hälfte der Strömungsgeschwindigkeit) einander an der auf der Seite der Düsen liegenden Kanten der ebenen parallelen
Platten überlappen. Hierdurch wird die Strömungsgeschwindigkeit der Lösung zwischen den ebenen parallelen Platten
gleichförmig gemacht. Ferner sind eine oder zwei ebene Blindplatten zwischen den Düsen und den ebenen parallelen
Platten so angeordnet, daß sie an diese angrenzen und sich in Richtung der Düsen in denselben Ebenen wie die parallelen
Platten erstrecken. Hierdurch wird die Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit der Strahlen reduziert.
An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele werden im folgenden weitere Einzelheiten und Vorteile
der Erfindung beschrieben.
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Es zeigen:
Fig.- 1 einen Grundriß eines Elektrogalvanisierungstanks,
in dem ein bekanntes Verfahren mit horizontalem Strahl angewandt wird;
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs
zwischen der Strömungsgeschwindigkeit im Strahl und dem Abstand von den Düsen beim horizontalen
Strahlverfahren;
Fig. 4 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit zwischen dem Öffnungswinkel der Strahlen und dem
Abstand von den Düsen;
Fig. 5 einen schematischen Grundriß einer Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
;
Fig. 6 einen schematischen Querschnitt einer anderen Ausführungsform einer Anordnung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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BAB-ORf(SlNAL
Q Γ; Π
C C 7
Fig. 7 einen schematischen Querschnitt einer weiteren Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens;
Fig. 8 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit
zwischen der Strömungsgeschwindigkeit des Strahls und dem Abstand von den Düsen beim
erfindungsgemäßen Verfahren;
Fig. 9 einen schematischen Teilschnitt eines Elek-
trogalvanisierungstanks, in dem das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird.
Erfindungsgemäß wird eine Mehrzahl von Düsen zunächst in einem
Abstand von den ebenen, parallelen Platten angeordnet, so daß die Halbwertsbreite der Flüssigkeitsstrahlen sich an den den
Düsen zugewandten Kanten der ebenen, parallelen Platten überlappen, um die Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit der Lösung zwischen
den ebenen, parallelen Platten gleichmäßig zu machen. Mehr im einzelnen: Der Abstand zwischen den Düsen und den ebenen,
parallelen Platten und der Abstarid zwischen den Düsen werden in Übereinstimmung mit den Öffnungswinkeln der Strahlen
bestimmt. Fig. 4 zeigt die Ergebnisse der Untersuchungen des öffnungswinkels der freien Strahlen und der Strahlen zwischen
den ebenen, parallelen Platten, die durch kreisförmige Düsen erzeugt wurden. Der öffnungswinkel eines Strahls ist
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OmGfNAl
''--. C\ C' Ü r '. 7
gegeben durch die Breite des Strahlteils, dessen Strömungsgeschwindigkeit
in der zentralen Strahlachse größer ist als '2 der Strömungsgeschwindigkeit (Halbwertsbreite).
In Fig. 2 stellt die Abszisse die Werte von X/D dar(wobei
X der Abstand von der Düse und D der Düsendurchmesser sind). Auf der Ordinate sind die Werte von b/D aufgetragen (wobei
b die Halbwertsbreite und D der Düsendurchmesser sind). In der Fig. stellen-die mit 0 und X eingezeichneten Punkte
die gemessenen Werte freier Strahlen und Strahlen zwischen den ebenen, parallelen Platten dar. Die Halbwertsbreite b
variiert praktisch weder in Abhängigkeit davon, ob der Strahl frei oder zwischen den ebenen, parallelen Platten verläuft
noch in Abhängigkeit vom Düsendurchmesser D und steigt in Abhängigkeit vom Abstand X von den Düsen.
Die Halbwertsbreite b kann wiedergegeben werden durch die folgende
empirische Formel:
b = 0,25 · X.
Eine experimentelle Studie der Strömungsgeschwindigkeit an den Kanten der ebenen, parallelen Platten auf der Seite der
Düsen ist als Beispiel durchgeführt worden unter Verwendung ringförmiger Düsen 2 und einer solchen Anordnung, daß die
Halbwertsbreite b der Strahlen von den Düsen 2 sich an den zu den Düsen gerichteten Seitenkanten der ebenen, parallelen
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Platten 4 und 5 überlappen, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Die Untersuchung ergab ein Verhältnis von (maximlae
Strömungsgeschwindigkeit) / (minimale Strömungsgeschwindigkeit) = 2, woraus hervorgeht, daß eine einigermaßen gleichmäßige
Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit vorhanden war. Daher werden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst
die Düsen 2 in solcher Weise angeordnet, daß die Halbwertsbreite der Strahlen, die von den Düsen 2 ausgehen, sich an
den auf der Düsenseite liegenden Kanten der ebenen parallelen Platten überlappen. Wenn der Düsenabstand 100 mm beträgt, ist
die Halbwertsbreite b gegeben durch b = O,25X,.und infolgedessen
sollte der Abstand so eingestellt werden, daß X — 400 mm ist.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ferner, um die Verringerung
der Strömungsgeschwindigkeit zu reduzieren, eine ebene Blindplatte (dummy plate) zwischen die Düsen und jede
der ebenen parallelen Platten angeordnet, so daß sie an die ebenen parallelen Platten angrenzen und sich in Richtung der
Düsen in derselben Ebene wie die der ebenen parallelen Platten erstrecken.
Wie bereits ausgeführt, müssen die Düsen in einem bestimmten Abstand von den ebenen parallelen Platten angeordnet sein,
um eine gleichmäßige Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit der Lösung zwischen den ebenen parallelen Platten zu erreichen.
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— Ί O —
Zusätzlich muß der Abstand zwischen den Düsen und den ebenen parallelen Platten mit der Vergrößerung des Abstands der Düsen
vergrößert werden. Andererseits ergeben sich infolge der bereits beschriebenen Gesichtspunkte Nachteile für den Aufbau
und den Betrieb der Anordnung, so daß es eine Grenze für die Verringerung des Abstands der Düsen oder die Vergrößerung
der Anzahl der Düsen ergibt. Als Ergebnis dessen muß der Abstand zwischen den Düsen und den ebenen parallelen Platten
praktsich etwa bei 400 mm liegen. Wenn daher der Bereich des
freien Strahls zwischen den Düsen und den ebenen parallelen Platten etwa 400 mm beträgt mit der hieraus resultierenden
erheblichen Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit in diesem Bereich und wenn kreisförmige Düsen mit einem inneren
Durchmesser von 16,5 mm verwendet werden, verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit des Strahls an der Kante der
ebenen parallelen Platten auf der Seite der Düsen auf ungefähr 14 % der Austrittsgeschwindigkeit an den Düsen.
Daher wird, wie dies in den Figuren 6 und 7 dargestellt ist,
gemäß dem Verfahren nach der Erfindung eine ebene Blindplatte 8 oder Blindplatten 8 und 9 zwischen den Düsen 2 und den ebenen
parallelen Platten 4 und 5 angeordnet, so daß sie an die ebene parallele Platte 4 oder die ebenen parallelen Platten
4 und 5 angrenzen und sich in Richtung der Düsen 2 in derselben Ebene wie die Platte 4 bzw. Platten 4 und 5 erstrecken.
Wenn der Abstand zwischen den Düsen 2 und den ebenen parallelen
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Platten 4 und 5 nicht so groß ist, reicht es, die Strahlen auf einer Seite durch Einsetzen der Blindplatte 8 nur auf
einer Seite zu steuern, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Wenn jedoch der Abstand zwischen den Düsen 2 und den ebenen
parallelen Platten 4 und 5 vergrößert wird, wird eine größere Wirkung dadurch erzielt, daß die Blindplatten 8 und 9 auf
beiden Seiten verwendet werden, um die Strahlen auf beiden Seiten zu steuern, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist.
Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, sollten sie in diesem Falle so angeordnet werden, daß der Abstand zwischen den vorderen
Enden der Blindplatten und den Düsen durch die Beziehung X'/D = 5 gegeben ist. Mit anderen Worten: Es ist aus der
Fig. 3 abzuleiten, daß der maximale Effekt erreicht werden kann durch Anordnung der vorderen Enden der Blindplatten in
einer Entfernung, die X' = 5 · D entspricht. Es ist in der Tat auf dem Gebiet der Hydromechanik bekannt, daß der Abstand
von O bis 5D von dem vorderen Ende der Düsen einen sogenannten Potentialkern (portial core) bildet, der ein Gebiet darstellt,
wo keine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit auftritt. Wenn, als Ergebnis dessen, Düsen von D = 16,5 mm0
verwendet werden, ist es wünschenswert, ebene Blindplatten zu verwenden, die den Bereich abdecken, der sich von der
Stelle 5D = 82,5 mm bis zu den zu den Düsen gerichteten Seitenkanten der ebenen parallelen Platten erstreckt.
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Fig. 8 zeigt die Ergebnisse experimenteller Untersuchungen des Effekts in dem Falle, bei dem der Abstand zwischen den
Düsen und den ebenen parallelen Platten 400 mm betrug, der Abstand zwischen den ebenen parallelen Platten 15 mm betrug
und die verwendeten kreisförmigen Düsen einen inneren Durchmesser von 6,5 mm hatten und wobei die ebene Blindplatte 8
320 mm breit war und längs der ebenen parallelen Platte 4 ausgerichtet war, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Die
Koordinaten waren dieselben wie in Fig. 3. Das Ergebnis der Messung an den mit 0 bezeichneten Punkten und der Linie Q,
die diese Punkte verbindet, entsprechen dem Fall mit den ebenen Blindplatten und die Ergebnisse der Messungen an den mit
X bezeichneten Punkten und der sie verbindenden Linie (T) ent- ·
sprechen dem bekannten Verfahren, ohne eine Blindplatte. Die strichpunktierte Linie ist eine gedachte Linie im Falle eines
freien Strahls. Wie der Fig. 8 zu entnehmen ist, hat die Verwendung von Blindplatten gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
beim Einsatz einer Blindplatte für lediglich eine der ebenen parallelen Platten die Wirkung einer Verringerung der Strahlgeschwindigkeit
an der den Düsen zugewandten Kante der ebenen parallelen Platten lediglich um 33 % der Ausgangs-Strömungsgeschwindigkeit
des Düsenausgangs, verglichen mit dem Fall des bekannten Verfahrens, wo dieselbe Strömungsgeschwindigkeit auf
15 % der Ausgangsgeschwindigkeit der Düsen verringert war. Dieser Effekt ist derselbe, wenn die Mittelstellung der Düsen auf
den Mittelpunkt des Abstands zwischen den ebenen parallelen
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Platten ausgerichtet ist und wenn die Düsen-Mittelpunkte mit
der Oberfläche einer der ebenen parallelen Platten fluchtet.
Dem vorstehenden kann entnommen werden, daß beim erfindungsgemäßen
Vorsehen von Blindplatten die Strahlen vom Zustand eines freien Strahls mit einem großen Verminderungsgrad in
den Zustand eines gesteuerten Strahls mit einem reduzierten Verminderungsgrad, der durch die Reduktion der Verminderung
der Strahlgeschwindigkeit im Abstand oder Raum zwischen den Düsen und den ebenen parallelen Platten erhalten wird, umgewandelt
werden. Darüber hinaus wird durch die Tatsache, daß der Abstand zwischen den Düsen und den ebenen parallelen
Platten·so eingestellt wird, daß die Halbwertsbreite der Strahlen benachbarter Düsen sich auf der Düsenseite an den
Kanten der ebenen parallelen Platten überlappen, die Anzahl der Düsen verringert und die Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit
zwischen den Platten keinen örtlichen Bereich niederer Geschwindigkeit aufweisen. Mit anderen Worten: Durch die Blindplatten gibt es keineni-wesentlichen Bereich eines freien Strahls
zwischen den Düsen und den ebenen parallelen Platten mehr und das Auftreten eines örtlichen Bereichs mit geringer Geschwindigkeit
wird vermieden. Daher kann das erfindungsgemäße Verfahren
betrachtet werden als eines, das auf einer erfinderischen
Verwendung der den Flüssigkeitsstrahlen eigentümlichen Natur gründet.
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Eine der praktischen Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist das Elektrogalvanisierungsverfahren für Stahlbänder eines Elektrogalvanisierungsstrangs. Fig. 9 ist ein
Teilquerschnitt einer Vorrichtung für die Durchführung des Elektrogalvanisierungsverfahrens. Die Vorrichtung der Fig. 9
entspricht praktisch der Vorrichtung der Fig. 2, der die erfindungsgemäßen
Blindplatten zugefügt wurden. Die Düsen 2 sind so zwischen zwei ebenen parallelen Platten angeordnet,
die die oberen Elektroden 4 und die unteren Elektroden 5 aufweisen, daß sie sich parallel zu diesen erstrecken und jede
der Düsen 2 ist mit ihrer Mittelachse auf die Oberfläche des Bandes 3 ausgerichtet. Auch die Ebenen der Blindplatten 8 und
9, die beide aus nichtleitendem Material bestehen, sind so angeordnet, daß sie an die Elektroden 4 und 5 angrenzen und
sich in derselben Ebene mit diesen in Richtung der Düsen 2 erstrecken. Wenn der Abstand zwischen den Düsen 2 und der
Kante des Bandes 3 nicht so groß ist, kann eine der Blindplatten weggelassen werden.
Wenn das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird, um elektrogalvanisiertes
Stahlband herzustellen, kann dieses wirksam mit Verfahren verwendet werden, die auf diesem Gebiet gut
eingeführt und praktisch verwendet werden und es ergeben sich aus dem Gesichtspunkt des Betriebs keine Schwierigkeiten,
wie dies nachstehend beschrieben wird.
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Mit anderen Worten: Jede der Blindplatten kann aus einer Mehrzahl von Platten derselben Größe wie die Elektroden bestehen
und auf denselben Halterungen wie die Elektroden befestigt sein. Wenn die Anzahl der Elektroden verändert wird, um eine
Änderung in der Bandbreite auszugleichen, ist es lediglich notwendig, die Anzahl der Blindplatten zu verändern. Wenn
beispielsweise Bandmaterial einiger der bekannten Breiten produziert werden soll, ist es möglich, vorher verschiedene
Arten von einheitlichen Blindplatten herzustellen in Abhängigkeit von den verschiedenen Abständen zwischen den Düsen und
den Bandkanten für die verschiedenen Bandbreiten. Wenn die Bandbreite verändert wird, können mit der hieraus sich ergebenden
Anpassung der Anzahl der Elektroden dann auch die Blindplatten entsprechend ausgetauscht werden.
Wenn bei bekannten Verfahren die Breite des Bandes geändert wird, wird der Bereich des freien Strahls zwischen den Düsen
und der Kante des Bandes verändert und der Verringerungsgrad der Strahlgeschwindigkeit wird ebenfalls beträchtlich verändert.
Dies bringt mit sich, daß die Strahlgeschwindigkeit mit der Verringerung der Streifenbreite in steigendem Maße
verringert wird. Erfindungsgemäß ändert jedoch eine Änderung der Streifenbreite die Verringerung der Strahlgeschwindigkeit
nicht und im Falle schmaler Bandbreiten kann eine Strahlgeschwindigkeit erreicht werden, die das Zwei- bis
Vierfache der bekannten Verfahren beträgt. Daher ist es
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q , ι Λ Γ; Γ r.
durch Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit im Raum zwischen den Elektroden und dem Band möglich, die verfügbare
Stromdichte erheblich zu vergrößern. In der Vergangenheit
2 resultierte aus einer Stromdichte, die höher als 70 A/dm betrug, eine Elektroablagerung von schwarzer, pulverartiger
Substanz auf der Plattenoberfläche, die die Ansehnlichkeit des Produkts erheblich beeinträchtigte. Erfindungsgemäß
ist es möglich, Stromdichten von über 150 A/dm zu verwenden
und die Produktionsgeschwindigkeit kann auf mehr als das Doppelte gesteigert werden.
Das erfindungsgemäßs Verfahren soll nun an Hand eines Beispiels
bei der Elektrogalvanisierung in einer Stahlband-Elektrogalvanisierungslinie beschrieben werden.
Die Elektrogalvanisierung wurde durchgeführt unter Verwendung verschiedener Stromdichten mit den folgenden Bedingungen und
erzielten Resultaten, wie sie in Tabelle 1 dargestellt sind:
(1) Streifen: Breite = 915 mm
Plattendicke = 2,3 - 0,2 mm Vorschubgeschwindigkeit = 40 m/Min.
(2) Plattierbad-Zusammensetzung: ZnSO. * 7H2O 400 q/g
ZnCl- 150 gA
Z JLf
NH4Cl 30 g/g
Temperatur 50° C
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-•33 -
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(3) Elektroden: Breite (Streifenbreite-Richtungslänge) = 900 ram Länge (Linienrichtungslänge) = 800 mm
(4) Düsen: . Druckkessel = 2,5 kg/cm
Düsendurchmesser = 16,5 mm
Abstand (Düsenabstand) = 80,0 mm
Anzahl der Düsen (pro Küvette) = 2 (-qq-) =
(5) Abstand zwischen Düsenende und Bandkante = 320 mm
(6) Ebene Blindplatte = 5 Teilplatten von 50 mm Breite
(totale Breite von 250 mm,in Richtung der Bandbreite)
(7) Abstand zwischen Düsenende und Blindplatte = 320-250 = 70 mm
Stromdichte Elektroablagerung von schwarzer Pulversubstanz
140 A/dm keine
150 " keine
160 " Ablagerung nur teilweise
200 " Ablagerung
Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse, die erhalten wurden bei Durchführung
der Elektrogalvanisierung unter denselben Bedingungen wie vorstehend beschrieben, wobei jedoch die ebenen Blindplatten
entfernt wurden.
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Stromdichte | A/dm2 |
70 | Il |
80 | Il |
100 |
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Elektroablagerung von schwarzer Pulversubstanz
keine
Ablagerung nur teilweise
Ablagerung
Wie den Tabellen 1 und 2 entnommen werden kann, -ist es mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren möglich, eine so hohe Stromdichte
•won 150 A/dm zu verwenden, wobei ohne jede Blindplatte es Ie-
diglich möglich ist, Stromdichten weniger als 70 A/dm einzusetzen.
Als Ergebnis kann festgestellt werden, daß es mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren möglich ist, bei derselben Vorschubgeschwindigkeit Produkte mit einem dickeren Zinküberzug herzustellen,
ohne Vergrößerung der Einrichtung (d.h. ohne Vergrößerung der Anzahl der Plattierungstanks) und entsprechend
können Produkte mit demselben Überzugsgewicht von Zink mit einer Vorrichtung geringerer Linienlänge hergestellt werden.
Mit anderen Worten: Wenn es wünschenswert erscheint, Produkte mit demselben Überzugsgewicht von Zink herzustellen mit derselben
Anzahl von Plattierungstanks, stellt das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung des Produkts mit höherer
Liniengeschwindigkeit sicher. Da die verfügbare Liniengeschwindigkeit im wesentlichen proportional der Stromdichte
ist, stellt die beschriebene Einrichtung eine mehr als zweimal
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- -ae. -
Q η η η c c
höhere Produktivität sicher und diese Tatsache beweist die Nützlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Erfindung ist im vorstehenden im einzelnen als ein Verfahren
beschrieben worden, das hauptsächlich bei der Elektrogalvanisierung
von Stahlbändern in einer Elektrogalvanisierungslinie verwendet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren
ist nicht auf die dargestellte Einrichtung beschränkt und das Verfahren kann in ähnlicher Weise bei anderen elektrolytischen
Behandlungsverfahren, wie beim elektrolytischen Entfetten, eingesetzt werden, wo Flüssigkeitsstrome zwischen
die ebenen parallelen Platten eingeführt werden, die in eine Lösung eingetaucht sind, die in einem Behandlungstank untergebracht
ist, wobei die Wirksamkeit der Behandlung mit der Lösung gesteigert wird durch die Anwendung der erzwungenen
Konvektion, wie sie durch Flüssigkeitsstrahlen hervorgerufen wird.
030029/0847 BAD ORIGINAL
Claims (1)
- PATENTANWALT DB. GEBHARD SCHIEFER Ό I PLO MPH YSIKER8023 München-Pullach Seitnerstraße 13 P 679 Telefon 7930901PatentansprücheVerfahren zur Erzeugung einer Flüssigkeitsströmung zwischen zwei ebenen parallelen Platten, die in einen eine Flüssigkeit enthaltenden Tank eingetaucht sind, durch Flüssigkeitsstrahlen, die aus einer Anzahl von Düsen in den Raum zwischen den Platten gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Seite der Düsen (2) vor mindestens einer der ebenen parallelen Platten (4, 5) in deren Ebene eine Blindplatte (8; 9) angeordnet ist.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (2) so angeordnet sind, daß die Halbwertsbreite (b) der Strahlen zweier benachbarter Düsen (2) sich an der den Düsen zugewandten Kante der ebenen parallelen Platten (4,5) überlappt.3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand X zwischen den Düsen (2) und den ebenen parallelen Platten (4, 5) durch folgende Gleichung gegeben ist:ν - b
X " Ö725wobei b die Halbwertsbreite ist.Sch/D. . ./.030029/08474. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Blindplatte (8; 9) in der durch folgende
Gleichung angegebenen Lage angeordnet ist:X1 = 5 · Dwobei X1 der Abstand zwischen den vorderen Enden der Düsen und der auf die Düsen zu gerichteten Seite der Blindplatte ist, und D der Durchmesser der Düsen ist.5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Blindplatten (8, 9) zwischen den Düsen (2) und nur einer der ebenen parallelen Platten (4; 5) angeordnet sind.6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindplatten (8, 9) im wesentlichen dieselbe Form haben wie die ebenen parallelen Platten (4, 5).7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen parallelen Platten (4, 5) aus einer Anzahl von Elektroden bestehen und die ebenen Blindplatten (8, 9) aus einer Anzahl von Teilen bestehen, die im wesentlichen dieselbe Form wie die Elektroden haben und deren Anzahl
entsprechend der Anzahl der Elektroden verändert werden
kann.P 679 · ./.030029/0847
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