DE3785238T2

DE3785238T2 - Stromabnehmende anordnung fuer einen drehbaren koerper.

Info

Publication number: DE3785238T2
Application number: DE8787300727T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Domoto; Yoshi Kanno
Original assignee: Takahashi Denki Seisakusho KK; Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Takahashi Denki Seisakusho KK; Mitsui Kinzoku Co Ltd
Priority date: 1986-02-13
Filing date: 1987-01-28
Publication date: 1993-08-19
Anticipated expiration: 2007-01-29
Also published as: IE60359B1; EP0234750A2; JPS62186482A; KR900005726B1; KR870008413A; EP0234750B1; IE870070L; DE3785238D1; JPH0222511B2; EP0234750A3; US4746410A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Stromabnehmeranordnungen für drehbare Körper und betrifft solche Anordnungen, die auf um eine Welle drehbar gelagerte Körper anwendbar sind und einen Kupfer-Stromabnehmer, eine Stromleitereinrichtung, die mit einer Stromzuleitung verbunden werden kann, und eine Einrichtung zum Pressen eines Kontaktteils des Stromleiters gegen den Stromabnehmer mit einem vorbestimmten Druck aufweisen. Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen drehbar gelagerten Körper mit einer solchen Stromabnehmeranordnung und befasst sich insbesondere mit dem Fall, daß der Körper die elektrolytische Abscheidungstrommel einer Vorrichtung zur elektrolytischen Herstellung von Kupfer-Folie bildet.
Eine bekannte Vorrichtung zur Herstellung von Kupfer-Folie ist schematisch in Figur 4 dargestellt, in welcher (a) eine Draufsicht und (b) einen seitlichen Schnitt zeigt. Die Vorrichtung weist eine Elektrolysezelle 1 auf, die einen Elektrolyten 5 und eine elektrolytische Abscheidungstrommel 2 enthält, die um eine in Lagern 4 abgestützte Welle 3 drehbar gelagert ist.
Wenn CuSO&sub4; als Elektrolyt verwendet wird und die elektrolytische Zelle 1 bzw. die elektrolytische Abscheidungstrommel 2 jeweils positiv bzw. negativ geschaltet werden, bewirkt die Zuführung eines elektrischen Stromes die Abscheidung von Kupfer auf der Oberfläche der elektrolytischen Abscheidungstrommel 2 und das Abstreifen des abgeschiedenen Kupfers von der Trommel ergibt eine Kupfer-Folie.
Die elektrische Verbindung zu der elektrolytischen Abscheidungstrommel 2 wird durch die Drehwelle 3 bewirkt. Es ist bisher üblich gewesen, eine Verbindungs- oder Stromabnehmeranordnung von der Art zu verwenden, welche eine Kombination von Kohlebürsten und Schleifringen anwenden, oder vom Kontaktring-Typ, welcher ein niedrigschmelzendes Metall als Kontaktmedium anwendet.
Bei Anordnungen von der Art, welche eine Kombination von Kohlebürsten und Schleifringen anwenden, beträgt die maximal zulässige Stromdichte in den Kohlebürsten nur 10 bis 30 A/cm² und dieselben sind daher nicht für die Verwendung als Stromabnehmer für elektrolytische Abscheidungstrommeln zur Herstellung von Kupfer-Folie geeignet, die einen hohen Stromfluß von etwa 22000 A/Trommel erfordern. Darüberhinaus neigt das Kohlepulver der Kohlebürsten dazu, über die Oberfläche der elektrolytischen Abscheidungstrommel zu verspritzen, was zu einer nicht unbedeutenden nachteiligen Wirkung für die Qualität der Kupfer-Folie führt.
Andererseits tritt bei Stromabnehmern mit niedrigschmelzendem Metall die Gefahr auf, daß der Dampf des niedrigschmelzenden Metalls sich auf der Oberfläche der Kupfer-Folie niederschlägt und das äußere Aussehen der Kupfer-Folie wesentlich verschlechtert.
Es ist ein Ziel der Erfindung, die oben geschilderten Nachteile zu überwinden und insbesondere eine Stromabnehmeranordnung zu schaffen, welche einen verringerten Spannungabfall zeigt und einen wesentlichen Stromfluß über eine verkleinerte Kontaktfläche ermöglicht und nicht zu einem Schaden für die Qualität der erzeugten Kupfer-Folie führt.
Eine Stromabnehmeranordnung der oben geschilderten Art ist in DE-C-866525 beschrieben. Der Oberbegriff des Anspruchs 1 ist auf diese Druckschrift bezogen.
Erfindungsgemäß ist eine Stromabnehmeranordnung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktteil aus Silber-Wolfram oder Kupfer-Wolfram besteht und daß eine Einrichtung zur Wasserkühlung des Kontaktteils vorgesehen ist, und daß der Stromabnehmer lösbar mit der Welle verbunden ist. Die Anordnung besitzt vorzugsweise wenigstens eine Feder, die zwischen zwei Flächen wirkt, um den Kontaktteil gegen die Stromabnehmeranordnung zu drücken, und eine Einrichtung zum Verschieben einer der beiden Oberflächen, um den Kontaktdruck zu ändern.
Die Einrichtung zur Wasserkühlung weist vorzugsweise einen hohlen Körper auf, durch welchen Wasser geleitet werden kann und der den Kontaktteil trägt und auf den die Einrichtung zum Pressen einwirkt.
Die Erfindung betrifft gemäß Anspruch 4 oder 5 ferner eine Vorrichtung mit einem um eine Welle drehbar gelagerten Körper einschließlich einer Anordnung der oben geschilderten Art, bei der die Stromabnehmeranordnung mit einem Ende der Welle abnehmbar verbunden ist und die Stromabnehmeranordnung eine Öffnung bildet, die vorzugsweise koaxial zur Welle liegt, deren Oberfläche sich nach innen verjüngt, beispielsweise in Kegelstumpfform, und mit einem Vorsprung am Kontaktteil, beispielsweise dessen Ende, in Eingriff kommt. Stattdessen kann der Kontakt als Vorsprung am Stromabnehmer sitzen, der sich in eine Öffnung oder Ausnehmung am Kontaktteil erstreckt. Bei einer anderen Ausführungsform weist der Stromabnehmer einen oder mehrere Ringe auf, die abnehmbar rings um das Ende der Welle angeschlossen sind, wobei der Umfang des oder jedes Rings von einem oder mehreren Kontaktteilen ergriffen wird.
Der Körper kann irgendein drehbarer Körper sein, welchem elektrische Leistung zugeführt werden soll, aber die Erfindung ist insbesondere auf den Fall gerichtet, daß der Körper die elektrolytische Abscheidungstrommel einer Vorrichtung zur elektrolytischen Herstellung von Kupfer-Folie ist.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei besonderen Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 der Zeichnung hervor, in welcher zeigt:
Figur 1 eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform der Stromabnehmeranordnung einer Vorrichtung zur Herstellung von Kupfer-Folie;
Figur 2 eine vergrößerte Ansicht der Kontaktteile des Stromabnehmers und des Stromleiters;
Figuren 3(a) und (b) Aufsicht bzw. Vorderansicht der zweiten Ausführungsform.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Anordnung weist einen Stromsammler 11 auf, der eine Öffnung mit einer konkaven, kegelstumpfförmigen Kontaktfläche 11a bildet, sowie eine Stromleiteranordnung 12, die einen vorstehenden Kontaktteil 12a trägt, welcher die Fläche 11a berührt. Der Stromabnehmer 11 besteht aus Kupfer und ist mit dem Ende der Welle 16 einer elektrolytischen Abscheidungstrommel (nicht gezeigt) mittels Bolzen 17 abnehmbar verbunden und die Oberfläche 11a ist koaxial zur Welle. Der Kontaktteil 12a besteht aus Silber-Wolfram und ist durch Silber-Lötung mit der Vorderseite eines Kühlers 12b verbunden, durch den bei Betrieb über Einlaß- und Auslaßöffnungen 12c, die mit Schläuchen 15 verbunden sind, Wasser zirkuliert wird.
Der Kühler 12b ist von einer Ausrichtanordnung 13 getragen und mit einer Führungsplatte 13a derselben durch vier Spindeln oder Bolzen 12d verbunden, die mit der Rückseite des Kühlers 12b verbunden sind und durch Löcher in der Führungsplatte 13a laufen und Muttern 18 tragen. Die Spindeln 12d sind im Abstand rings um eine Schraubenfeder 14 angeordnet, welche sowohl am Kühler 12b als auch an der Führungsplatte 13a angreift. Die Führungsplatte 13a ist mit einem Ausrichtmechanismus 13c über eine Welle 13b verbunden, die koaxial zur Welle 16 verläuft. Ein Stromzuführglied oder Kabel 19 ist am Kühler 12b durch Bolzen 20 befestigt.
Bei Betrieb wird der Ausrichtmechanismus 13c betätigt, um die Lage der Führungsplatte 13a derart einzustellen, daß die Schraubenfeder 14 den Kontaktteil 12a veranlasst, an der Kontaktfläche 11a mit einer vorbestimmten Kraft anzuliegen. Die Welle 16 und der Stromabnehmer 11 werden gedreht, während der Kontaktteil 12a festgehalten wird, wodurch ein Gleitkontakt zwischen denselben aufrecht erhalten wird, um elektrische Leistung von der Leiteranordnung zum Kollektor und somit zur elektrolytischen Abscheidungstrommel zu führen. Wasser wird durch den Kühler 12b geleitet und dadurch wird die vom elektrischen Stromfluß durch den Stromabnehmer 11 und den Kontaktteil 12a erzeugte Wärme abgeleitet. Die Stromdichte kann daher hoch sein, beispielsweise 900 A/cm². Ferner ist der Kontaktwiderstand so gering, daß der Stromabfall auf etwa 50 mV verringert wird, was ähnlich demjenigen in einer Stromabnehmeranordnung mit niedrigschmelzendem Metallmedium ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 erstrecken sich einer oder mehr, in diesem Falle drei, ringförmige Stromabnehmer 21 aus Kupfer rings um ein Ende der Welle 26 einer elektrolytischen Abscheidungstrommel (nicht gezeigt). Jeder Stromabnehmer liegt an seinem Außenumfang an einem oder mehr, in diesem Falle zwei, Kontaktteilen 22a aus Silber-Wolfram an, die an entsprechenden Kühlgliedern 22b befestigt sind. Jedes Kühlglied besitzt langgestreckte Form und ist an jedem Ende durch zwei im Abstand angeordnete Spindeln oder Bolzen getragen, deren eines Ende jeweils durch ein Loch im Kühlglied verläuft und eine Mutter 23a trägt und deren anderes Ende jeweils durch eine Schraubenfeder 24 verläuft und mit einer Stützanordnung verbunden ist (nicht gezeigt). Jede Schraubenfeder liegt an einem festen Absatz und an einem an der zugehörigen Spindel 23 angeordneten Absatz an. Bei Betrieb wird Wasser durch die Kühlglieder 22b über Schläuche 27 sowie Wassereinlaß- und Auslaßöffnungen 22c zirkuliert und ein Stromzuführglied oder Kabel (nicht gezeigt) ist mit jedem Kühlglied verbunden. Die Muttern 23a werden derart angezogen, daß die Kontaktteile 22a die Stromabnehmer 21 mit einem vorbestimmten Druck berühren. Die Stromabnehmer 21 bestehen aus Kupfer und die Kontaktteile 22a sind vom Silber-Wolfram-Typ und die Leiteranordnung 22 ist wassergekühlt und somit kann eine große Stromdichte von z.B. bis zu 900 A/cm² erzielt werden und der Kontaktwiderstand wird verringert, wodurch der Spannungsabfall auf etwa 50 mV abfällt.
Bei anderen Ausführungsformen bestehen die Kontaktteile 12a und 22a aus Kupfer-Wolfram.
Bei der erfindungsgemäßen Stromabnehmeranordnung ist die Leiteranordnung wassergekühlt und wird gegen den an der Welle des drehbaren Körpers befestigten Stromabnehmer mit einem vorgegebenen Druck gepresst und dadurch ergeben sich verschiedene Vorteile: Die Stromdichte der Kontaktflächen kann hoch sein, beispielsweise 900 A/cm², und dadurch kann die Stromabnehmeranordnung kleiner und kompakter sein als bisher. Der Kontaktwiderstand ist verringert, wodurch der Spannungsabfall auf einen kleinen Wert von beispielsweise 50 mV verringert werden kann. Der Abnehmerkontakt kann leicht ausgewechselt werden. Das Auftreten von Staub und Rauch an den Kontaktflächen wird verhindert und dadurch die Qualität der hergestellten Kupfer-Folie verbessert.

Claims

1. Stromabnehmeranordnung für einen um eine Welle (16,26) drehbar gelagerten Körper, mit einer Kupfer-Stromabnehmeranordnung (11,21), einer Stromleitereinrichtung (12, 22), die mit einem Stromzuführungsleiter (19,25) verbindbar ist, und einer Einrichtung (13,14; 23,24) zum Pressen eines Kontaktteils (12a; 22a, 22b) der Stromleitereinrichtung (12,22) gegen die Stromabnehmeranordnung (11,21) mit einem vorbestimmten Druck, sowie mit einer Einrichtung zur Wasserkühlung des Kontaktteils (12a; 22a,22b), dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktteil (12a; 22a,22b) aus Silber-Wolfram oder Kupfer- Wolfram besteht und daß die Stromabnehmeranordnung (11,21) abnehmbar mit der Welle (16,26) verbindbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eine Feder (14), die zwischen zwei Flächen (12b, 13a) wirkt, um den Kontaktteil (12a, 22a, 22b) gegen die Stromabnehmeranordnung zu drücken, und durch eine Einrichtung zum Verschieben einer der beiden Oberflächen, um den Kontaktdruck zu ändern.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Wasserkühlung einen hohlen Körper (12,22) aufweist, durch welchen Wasser geleitet werden kann und der den Kontaktteil (12a; 22a,22b) trägt und auf den die Einrichtung zum Pressen (13,14; 23,24) einwirkt.

4. Vorrichtung mit einem um eine Welle (16) drehbar gelagerten Körper, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist, wobei die Stromabnehmeranordnung (11) eine Öffnung aufweist, deren Oberfläche (11a) sich nach innen verjüngt und mit einem Vorsprung am Kontaktteil (12a) in Eingriff steht.

5. Vorrichtung mit einem um eine Welle (26) drehbar gelagerten Körper, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 aufweist, wobei die Stromabnehmeranordnung einen oder mehr Ringe (21) aufweist, die abnehmbar um ein Ende der Welle (26) mit dieser verbunden sind, wobei der Umfang des oder jedes Rings (21) an einem oder mehreren Kontaktteilen 22a, 22b) anliegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper die elektrolytische Abscheidungstrommel einer Maschine zur elektrolytischen Herstellung von Kupferfolie bildet.