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jNikro-töt- und Schweißgerät
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Die Erfindung betrifft ein Mikro-Löt-und Schweißgerät, bei dem in
einem Behälter befindliche Kalilauge elektrolytisch zerlegt und das gewonnene Gasgemisch
einer Lötpistole zugeführt wird, wobei im Behälter Elektrodenbleche wechselnder
Polarität eingetaucht sind, die von einem Transformator über Gleichrichterdioden
zur Erzeugung des Elektrolysestromes versorgt werden.
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Derartige Geräte finden insbesondere' Anwendung in der Schtackindustrie,
aber auch in der optischen Industrie, beispielsweise zum Verlöten von Brillenteilen.
Die bekannten Geräte bestehen aus einer Ganzmetall-Konstruktion, bestehend aus einem
Behälter, in dem parallel zu zwei
Seitenwänden die Elektroden der
einen Polarität (Anoden) angeordnet sind, der Behälter wird mit einem Metalldeckel
verschlossen, an dessen Unterseite Plattenelektroden der anderen Polarität (kathoden)
angeschweißt sind, Behälter und Deckel besitzen so einen rechenartigen Querschnitt,
und sind so ineinandergesetzt, daß sich å jeweils Elektrodenbleche verschiedener
Polarität gegenüberliegen. An Behälter ist der eine Pol der Stromquelle angeschlossen,
am Deckel der andere Pol, sodaß zwischen den Elektrodenblechen der Elektrolyse-Strom
fließen kann. Durch den Strom wird die Kalilauge in Sauerstoff und Wasserstoff aufgestalten,
und über einen Filter und eine Anreicherung mit einem Methanolgemisch der Lötpistole
zugeführt.
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Diese bekannte Konstruktion besitzt jedoch mehrere gravierende Nachteile:
Behälter und Deckel müssen aus rostfreiem Material und damit teuer hergestellt werden,
infolge der großen Stromstärke (ca. 100 Tamper) treten beträchtliche Wärmeverluste
in der Größenordnung von 50#o auf, die auch darauf beruhen, daß bei dieser Anordnung
ein minimaler Abstand der Elektrodenbleche nicht unterschritten werden kann.
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Zar Erzeugung einer bestimmten Gasleistung muß daher der Transformator
zur Umwandlung des Netz stromes in den hohen Elektrolyse-Strom ausreichend bemessen
werden, andererseits muß der entstehende Wärmeverlust durch einen starken Ventilator
vom Gerät abgeführt werden.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein derartiges Gerät sowohl in
Herstellung und Betrieb wirtschaftlicher zu gestalten.
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Die Erfindung erreicht dies dadurch, daß die Elektrodenbleche im Abstand
vom Behälterboden und von Behälterdeckel gehalten sind.
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Im Gegensatz zur bekannten Lösung werden beim erfindungsgemäßen Gerät
die Elektrodenbleche so ausgebildet und an den Behälterwänden gehalten, daß zwischen
den Elektrodenblechen und dem Behilterboden sowie dem Behälterdeckel ein gemeinsamer
Zwischenraum verbleibt. Dieser Zwischenraum bewirkt, daß das zwischen den Elektrodenblechen
aufsteigende Gasgemisch, das einen Teil der Kalilauge mit sich nach oben zieht,
durch den Behälterdeckel seiner Bestimmung zugeführt werden kann, wogegen die mitgeführte
Kalilauge im Zwischenraum zwischen den äußersten Elektroden und den Behälterwänden
wieder "zurückfallen" kann und so in den Zwischenraum zwischen dem Behälterboden
und den Elektrodenblechen gelangt, so sie wieder eine Aufwärtsbewegung durchführt.
Die zwischen den Blektrodenblechen aufsteigenden Gasblasen bewirken also eine Umwälzung
der im Behälter befindlichen Kalilauge mit dem Effekt, daß hierdurch eine wesentlich
bessere Kühlung erreicht werden kann. Dieser Effekt gestattet es auch, die Elektrodenabstände
wesentlich zu verringern, demzufolge ist eine kleinere Betriebsspannung erforderlich,
was wiederum die Verwendung eines kleineren und damit leichteren Transformators
ermöglicht.
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Durch die geringerem Elektrodenabstände kann das Gerät bei gleicher
Gasleistung wesentlich kompakter ausgeführt werden, was auch eine Materialersparnis
bei der Herstellung bedeutet.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zumindest
die Behälterwände aus Kunststoff sind und
daß die Stromzufuhr zu
den Elektrodenblechen durch die Behälterwände hindurch erfolgt.
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Die Verwendung von beispielsweise im Spritzgußverfahren hergestellten
Behälterwänden besitzt einen doppelten Vorteil: Einerseits liegen die Herstellungskosten
für derartige Spritzgußerzeugnisse um Größenordnungen unter denen für rostfreie
Metallkonstruktionen, andererseits sind die dafür verwendeten Kunststoffe auch vorzügliche
Isolatoren, sodaß bei einer Stro#zufuhr durch die Behälterwände hindurch keine zusätzlichen
Isolierungen angebracht werden müssen.
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Weiterhin kann auf die Verwendung eines zusätzlichen, bisher erforderlichen
Gehäuses verzichtet werden.
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Vorteilhafterweise sind dann auch der Behälterdeckel und der Behälterboden
aus Kunststoff, was eine weitere iYaterialeinsparung bringt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
daß der Innenraum des Behälters mittels Trennwänden aus Kunststoff in mehrere seriell
geschaltete Kammern mit vorzugsweise gleicher Anzahl von Elektrodenblechen unterteilt
ist.
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Bei der Verwendung von beispielsweise vier seriell geschalteten Kammern
(bzw. deren Elektrodenblechen) führt dies bei gleicher Transformatorleistung zur
vierfachen Spannung und zur Viertelung des Stromes gegenüber einem Ein-Kammer-Gerät.
Die Erhöhung der Spannung erlaubt es wiederut,zur Gleichrichtung der Netz-Wechselspannung
erforderliche Gleichriohterdioden (es wird in der Regel
eine Mittelpunkt-Gleichrichtung
verwendet) besser auszunutzen, da bei niedrigerer Spannung sich Diodentoleranzen
unerwünscht bemerkbar machen können.
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Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gerätes sind weiteren
Unteransprüchen zu entnehmen.
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mikro-Löt- und Schweißgeräts
wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1: Einen Teil-Längsschnitt
durch das Gerät entsprechend der Linie I-I in Figur 3 itigur 2: Einen weiteren Teil-Längsschnitt
durch das Gerät entsprechend der Linie II-II in Figur 3 Figur 3: Einen Querschnitt
durch das Gerät in der Ebene 111-111 der Figuren 1 und 2.
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Das Gerät besteht zunächst aus einem Spritzgegossenen Kunststoffbehälter
10 mit quadratischem Querschnitt, bestehend aus dem Behälterboden 11 und vier Behälterwänden
12, 13, 14 und 15 . Der Behälterboden 11 steht über die Behälterwände 12-15 übor,
entsprechend ist an der Oberkante der Behälterwände 12-15 ein umlaufender Planac
25 angeformt. In gleichen Abständen sind an den Außenseiten der Behälterwände 12-15
Rippen 39 angesetzt, die sich nach
oben bis zum Flansch 25 und nach
unten bis zum überragenden Teil des Behälterbodens 11 erstrecken, sodaß die Umfangskante
des Flanschs 25', die Vorderkante der Rippen 39 und der Umfangsrand des Behälterbodens
11 miteinander fluchten.
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Auf den umlaufenden Flansch 25 ist ein Deckel 26 aufgesetzt und über
einen Dichtungsring 31 mittels Schrauben 33 mit dem Behälter 10 verschraubt.
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Der Deckel 26 weist in der Mitte eine quadratische oder kreisförmige
Öffnung auf, auf diese Öffnung ist ein Einfüllstutzen 27 aufgesetzt, der an seiner
Unterseite ebenfalls einen umlaufenden Flansch aufweist, durch den er mittels weiterer
Schrauben 33 über einen weiteren Dichtungsring 32 mit dem Deckel 26 verbunden ist.
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Der Einfüllstutzen 27 schließlich ist mittels einer Verschlußkappe
28 nach oben hin verschließbar.
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Im Innenraum des Behälters 10 befinden sich parallel zu den zwei Behälterwänden
12 und 14 drei Kunststoff-Trennwände 16, 17 und 18 die das Behälterinnere in vier
Kammern 19, 20, 21 und 22 unterteilen, im Ausführungsbeispiel sind diese Kammern
gleich groß gewählt.
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An der Innenseite der beiden anderen Behälterwände 13 und 15 sind
schienenförmige Blechhalter 24 befestigt, auf denen je drei Elektrodenbleche 23
aufgeschweißt sind, und zwar derart, daß die an ge##rniberlie#enden Blechhaltern
24 befestigten Elektrodenbleche 23 ineinander greifen (Figur 3).
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Die Blechhalter 24 ihrerseits sind an den Innenseiten der Behälterwände
13 und 15 mittels von außen durch die Behälterwände 13 und 15 greifenden Schrauben
30 befestigt. Die Scher ueben 30 sind ebenfalls durch rippenförmige Kühlkörper 34,
35, 36, 37 und 38 geführt, die aus Metall sind und somit eine elektrisch leitende
Verbindung zwischen benachbarten Blechhaltern :24 und damit den darauf bef#stigten
Elektrodenblechen 23 ermöglichen. Gleichzeitig dienen diese Kühlkörper 34-38. der
Abfuhr der Verlustwärme des Gerätes.
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An den Kühlkörpern 34 und 36 wird nun über die (nicht dargestellten)
Gleichrichterdoden der (ebenfalls nicht dargestellte) Trans#ormator angeschlossen,
sodaß sich folgender Strompfad ergibt: Vom Kühlkörper 35 in die Kammer 22 zum Kühlkörper
38.
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vom EühllErper 38 über die Kammer 21 zum Kühlkörper 35 vom Kühlkörper
35 über die Kammer 20 zum Kühlkörper 37 und schließlich vom Kühlkörper 37 durch
die Kammer 19 zum Kühlkörper 36 Die Funktion des erfindungsgemäßen Gerätes ist wie
folgt: Nach Beginn des Stromflußes zwischen den sich gegenüber-" stehenden Elektrodenblechen
23 steigen die durch die Zersetzung der Kalilauge entstehenden Gase (Wasserstoff
und Sauerstoff) zwischen den Elektrodenblechen .23 (Figur 2) und gelangen zum Einfüllstutzen
27 . Die nicht verbrauchte Kalilauge strömt zwischen den äußeren Blektrodenblechen
23 und den Trennwänden 16-18 bzw. den Behälterwänden 12 und 14 nach unten und gelangt
somit wieder an die Unterseite der Elektrodenbleche 23 . Dadurch onD-steht
eine
die Kühlung des Gerätes unterstützende Umwälzströmung der Kalilauge.