DE3000597A1

DE3000597A1 - Verfahren zur erzeugung einer fluessigkeitsstroemung zwischen zwei ebenen parallelen platten

Info

Publication number: DE3000597A1
Application number: DE19803000597
Authority: DE
Inventors: Masahiro Abe; Shuzo Fukuda; Tsutomu Watanabe
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1979-01-12
Filing date: 1980-01-09
Publication date: 1980-07-17
Also published as: JPS5594492A; AU5447280A; AU527054B2; BE881096A; US4272334A; FR2446398B1; JPS5732117B2; DE3000597C2; FR2446398A1; NL189524B; GB2041001A; NL189524C; NL8000174A; GB2041001B

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.

P 679 ./.

030029/0847

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,

P 679 ./.

030029/0847

-£- 3000537

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.

P 679 ./.

030029/0847 BAD ORIGINAL

-L- 300059?

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

P 679 030029/0847 ./.

Kein

BAD ORlGINAi

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.

P 679 ■ ./.

030029/08A7

- y-

~t~ 3ΰϋΰ5·?7

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

P 679 ./.

030029/08 4 7

30005^ls7

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.

P 679 ./.

0 3 0 0 29/0847

_ 1 A _

-4O- 3000507

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.

P 679 ./.

0 300.23/0 84 7

300Q5S37

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;

P 679 ./.

030029/0847

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

P 679 ./.

0029/0847

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

P 679 ./.

03 0-029/0847

BAD.,ORI©iNiA»

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.

P 679 ./.

030029/084 7

— 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

P 679 ./.

030029/0847

BAD ORIGINAL

3000507 ■

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.

P 679 ./.

03002 9/084 7

- rs--

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

P 679 ./.

0 3 0029/084 7
BAD

300Ü597

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.

P 679 ./.

030029/0847

BAD

3U005C7

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.

P 679 ./.

030029/0847

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

P 679 ./.

G3C029/0847

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

P 679 ./.

030029/0847

-•33 -

3Ü0G5C7

(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

Tabelle 1

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.

030029/0847

Stromdichte	A/dm²
70	Il
80	Il
100

3000507

Tabelle 2

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

P 679 030029/0847 ./.

- -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

PATENTANWALT DB. GEBHARD SCHIEFER Ό I PLO MPH YSIKER

8023 München-Pullach Seitnerstraße 13 P 679 Telefon 7930901

Patentansprüche

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, 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 " Ö725

wobei b die Halbwertsbreite ist.

Sch/D. . ./.

030029/0847

4. 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 · D

wobei 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