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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung elektrolytischer Überzüge
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur selbsttätigen
Herstellung von Überzügen auf elektrolytischem Wege.
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Die vor der Erzeugung des elektrolytischen Niederschlages erforderliche
Reinigung des Gegenstandes auf elektrolytischem Wege, das vorher vorzunehmende Verkupfern,
das Niederschlagen eines oder mehrerer Metalle und das dazwischen vorzunehmende
Spülen, alles dieses sind Teilverfahren, welche eine verschieden lange Zeit in Anspruch
nehmen, und dementsprechend ist es auch bekannt, daß bei diesem Verfahren und den
dazu bisher benutzten Vorrichtungen die verschiedene Zeitdauer, welche für die Durchführung
dieser verschiedenenTeilverfahren benötigt wird, auch beim kontinuierlichen und
selbsttätigen Arbeiten die zu behandelnden Teile verschieden lange Zeit in den verschiedenen
Bottichen gelassen wurden, welche die zu behandelnden Gegenstände nacheinander zu
durchlaufen haben.
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Desgleichen ist es an Einrichtungen zum Beizen bekannt, zum Zwecke
der Einführung und des Aushebens der zu beizenden Gegenstände diese an Armen aufzuhängen,
welche an einem Gestell befestigt sind, welches abwechselnd auf und nieder geht
und dabei eine Drehbewegung ausführt.
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Das neue Galvanisierverfahren beruht demgegenüber auf dem Gedanken,
die verschiedenen Arbeitsdauern der einzelnen Teilverfahren so zu bemessen und zu
unterteilen, daß sie ein Mehrfaches einer einheitlichen Grundzeitdauer betragen.
Durch entsprechende Bemessung der Konzentration der verschiedenen Bäder sowie deren
Temperatur sowie der Stromdichte ist es ohne weiteres möglich, die für
jeden Teilvorgang erforderliche Zeit so zu bemessen, daß sie ein einfaches
Vielfaches der einheitlichen Grundzeitdauer beträgt. .
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Die Vorrichtung zur Durchführung dieses neuen Verfahrens besteht aus
ebenso vielen Bottichen oder Zellen für die einzelnen Teilverfahren, als die Dauer
des einzelnen Teilverfahrens Grundzeiteinheiten beträgt, und alle diese Bottiche
sind hintereinander in der Reihenfolge der vorzunehmenden Teilverfahren angeordnet
und zweckmäßig in einem Kreise, wobei weiterhin zweckmäßig zwischen dem dem ersten
Teilverfahren und dem letzten Teilverfahren entsprechenden Bottich ein Raum für
einen Arbeitsplatz frei gelassen ist.
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Die zu galvanisierenden Gegenstände werden zu diesem Zwecke an Armen
aufgehängt, welche strahlenförmig von einer mittleren Säule ausgehen, und welche
sich abwärts und aufwärts bewegen und in ihrer oberen Stellung jedesmal eine Schwenkbewegung
um die Mittelsäule ausführen. Diese Arme haben einen gleichmäßigen Winkelabstand,
wobei dieser dem Winkelabstand der einzelnen Bottiche entspricht.
Nach
Ablauf einer jeden Grundzeiteinheit wird die :Mittelsäule angehoben, so daß die
Arbeitsstücke aus den Bottichen bis über deren Rand herausgehoben werden und abtropfen
können.
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Darauf führt die Mittelsäule eine Schwenkbewegung um einen Winkel
aus, welche der Größe des Abstandswinkels der Aufhängearme und der Bottiche entspricht,
worauf die Mittelsäule sich senkt und dadurch die Arbeitsstücke in den nächsten
Bottich eintaucht.
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Die Handarbeit beschränkt sich dabei lediglich auf das Abnehmen der
Arbeitsstücke, welche aus dem letzten Bottich ausgehoben sind, und auf das Aufhängen
neuer, nicht galvanisierter polierter Stücke an den durch das vorhergehende Abnehmen
frei gewordenen Arm.
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Eine solche Einrichtung eignet sich insbesondere für schnellelektrolytische
Verfahren und insbesondere für Zwecke, wo es darauf ankommt, große Mengen von gleichartigen
Teilen kleinerer oder mittlerer Abmessungen zu galvanisieren.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus dem häufigen Wechsel der Bottiche,
welche die Stücke und die Bäder in Bewegung halten, so daß die sonst vielfach angewendeten
Rühreinrichtungen in Fortfall- kommen können, was nicht hindert, daß solche Vorrichtungen
angewendet werden können, falls man deren Anwendung noch für erforderlich halten
sollte.
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Die praktische Durchführung des Verfahrens hat bereits bestätigt,
daß die Unterbrechungen, welche durch das Ausheben entstehen, keinen nachteiligen
Einfluß auf das feste Anhaften des elektrolytischen Niederschlages ausüben.
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Das neue Verfahren läßt sich auf alle Arten elektrolytischer Niederschläge
und alle Arten von elektrolytischen Bädern anwenden, welche man auch bisher für
diese Zwecke angewendet hat.
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Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele einer Einrichtung
zur Durchführung des neuen Verfahrens dargestellt.
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Fig. r ist eine Gesamtansicht einer durch Hand betätigten Vorrichtung;
Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt gemäß der Linie A-A der Fig. r ; Fig. 3 ist ein
Teilschnitt gemäß der Linie B-B der Fig.2; Fig. q. ist eine Teilansicht im Aufriß
und Grundriß in vergrößertem Maßstabe der Drehvorrichtung, Fig. 5 ein Schnitt der
Betätigungsvorrichtung unter Verwendung einer Flüssigkeit unter Druck; Fig. 6 ist
eine Teilansicht in Aufsicht und im Schnitt durch die Rinnen, welche mit den Führungsstücken
in Verbindung stehen, welche die Drehung der Tragarme hervorrufen; Fig. 7 und 8
sind Ansichten im Schnitt und von vorn einer Kontaktausschaltv orrichtung, um den
elektrischen Strom bei den zu behandelnden Gegenständen ein- und auszuschalten.
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Wie aus Fig, z ersichtlich, besteht die Vorrichtung zum Vernickeln.
in der Wärme ohne Verkupferung mit vorhergehendem Reinigen und Beizen aus siebzehn
Behältern, welche mit den Nummern r bis 17 bezeichnet sind. Lediglich die Vernickelungsbehälter,
deren Anzahl g beträgt und welche mit den Zahlen 6 bis 1q. bezeichnet sind, sind
mehrfach, und sie sind ferner in drei Behälter a unterteilt, lediglich zur Erleichterung
der Heizung, wobei jeder Kasten drei Zellen enthält. Diese Anzahl von g Behältern
ergibt sich aus folgenden Erwägungen: Wenn die gewählte Stromdichte so gewählt ist,
daß die beabsichtigte Schichtstärke in 15 Minuten erzielt wird, so wird die einheitliche
Zeit der neunte Teil sein, also beispielsweise roo Sekunden, und diese Zeit ist
ausreichend für jede der anderen folgenden Operationen, welche in folgender Reihenfolge
einander folgen: Behälter r:: Soda - Behälter 2 : Spülwasser -Behälter 3:
Schwefelsäure - Behälter q.: erstes Spülwasser - Behälter 5 : zweites Spülwasser
-Behälter 6 bis 1q.: Vernickelungsbäder - Behälter 15: Abtropf - Behälter
16: Spülwasser-Behälter 17: warmes Spülwasser. Die Anzahl der Arme beträgt 2,o,
und in dem Zwischenraum zwischen Behälter r und Behälter 17 kommen diese Arme in
den Bereich der die Vorrichtung bedienenden Person, so daß diese an dieser Stelle
die vernickelten Gegenstände abnehmen und die zu vernickelnden Gegenstände anbringen
kann.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht jeder Arm 22 aus zwei Rohren 23,
welche durch Zwischenstücke 2¢ zusammengehalten werden, welche auch das Tragstück
26 halten, an welchem die zu behandelnden Gegenstände aufgehängt werden. Diese Stange
26 wird von Zwischenstücken 25 aus Isoliermaterial gehalten, und sie trägt an ihren
Enden Stromabnehmerbürsten, welche beim Niedergehen der Stange in elektrisch leitende
Verbindung mit Stromleisten kommen, welche sich auf den Vernickelungsbehältern befinden.
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Da es jedoch wichtig ist, daß der elektrische Stromschluß gleichzeitig
hergestellt und unterbrochen wird, ohne besondere Mühen und ohne daß eine besondere
Präzisionseinrichtung erforderlich ist, welche schwer sein müßte mit Rücksicht auf
die Bewegungen infolge der Länge der Arme und ihrer Vielzahl, so verwendet man zweckmäßig
dafür eine Einrichtung zum Schließen und Unterbrechen derjenigen Art, wie in Fig.
7 und 8 dargestellt und unter Bezugnahme auf diese beschrieben.
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An Stelle der Verwendung von Stromabnehmerbürsten kann man, wie aus
diesen Figuren ersichtlich,, ebene Metallteile verwenden,
welche
als Metallplatten ausgebildet sind, von denen die eine, 65, starr an der Aufhängestange
26 für die zu behandelnden Gegenstände befestigt ist, während die andere, 66, von
einem Tragständer 67 gehalten wird, welcher an dem Behälter a befestigt ist. Die
Platte 66 befindet sich am oberen Ende einer Stange 68, welche in einer Kreisöffnung
69 des Ständerstückes-frei verschiebbar ist und durch eine weitere und größere Öffnung
7o einer Scheibe 71 am unteren Teil des Tragständers hindurchragt. Diese Stange
68 ist unten mit Schraubengewinde versehen und trägt dort zwei Schraubenmuttern,
zwischen welchen ein oder mehrere biegsame Drähte 7z eingespannt sind, welche mit
ihrem anderen Ende an der Stromverteilerschiene befestigt sind, jedoch eine vollständig
freie hin und her gehende Bewegung der Führungsstange 68 in beiden Richtungen zulassen.
Diese Stange wird durch eine schwach konische Feder 74 nach oben gedrückt, welche
sich unten gegen einen kreisförmigen Vorsprung der Platte 71 abstützt und oben gegen
einen Vorsprung 75 der Führungsstange 68.
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Da die wiederholten Unterbrechungen des Elektrolysen- und Reinigungsstromes
unangenehme Stromstöße auf den Stromerzeuger und seinen Kollektor bewirken können,
die unter Umständen solche Maschinen mit niedriger Voltzahl außer Betrieb setzen
können, wird zweckmäßig zur Vermeidung dieses Nachteiles eine Reihe von Ausgleichswiderständen
vorgesehen, welche im Augenblick der Unterbrechung des Stromkreises eingeschaltet
werden und so berechnet sind, daß sie eine Stromstärke hindurchlassen, welche der
normalen Betriebsstromstärke entspricht oder einer etwas geringeren Stromstärke.
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Wie aus Fig.2 und 3 ersichtlich, sind die Rohrstücke 23, welche die
Arme bilden, in den entsprechenden Löchern befestigt, und zwar an einer Rolle, die
durch zwei konzentrische Felgen 29 und 29' gebildet wird, wobei die Rohrstücke in
der Felge 29' durch Schraubengewinde 3o befestigt sind. Die beiden Felgen 29 und
29' sind durch Arme 76 mit einer Nabe 77 verbunden, welche leicht gleitend auf der
Welle 37 befestigt ist, wodurch eine Längs- und Drehverschiebung auf dieser Welle
möglich ist.
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Das einstellbare Gegengewicht 36 dient zum Ausgleich des Gewichtsüberschusses
der Rolle und ihrer Zubehörteile und vermindert so die von der bedienenden Person
aufzuwendende Zugkraft bis zu einem gewünschten Grade.
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Die Rolle 29 ist mit leichter Reibung lose auf die Achse 37 so aufgesetzt,
daß sie sich sowohl um diese Ständerachse frei drehen als auch auf dieser aufwärts
und abwärts gleiten kann.
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Dies wird durch eine Kombination von zwei Führungsstücken 38 unten
und 39 oben erreicht. Diese sind oben und unten an den äußeren Enden von Haltearmen
befestigt, welche ihrerseits an der Zentralsäule 37 befestigt sind. Wie nachstehend
näher ausgeführt, sind diese Führungsteile derart angeordnet, -daß das Hochziehen
und Herunterlassen der die Arme tragenden Rolle 29 jedesmal eine Schwenkung in der
gewünschten Größe selbsttätig herbeiführt.
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Fig.4 zeigt, auf welche Weise diese Führungsstücke das Schwenken der
Arme 2a herbeiführen. Die unteren Führungsstücke 38 besitzen eine Stärke, welche
gleich ist dem Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Armen, und sie lassen
daher zwischen sich Raum -zur Aufnahme der Arme. Die oberen Führungsstücke 39 sind
in entsprechender Weise angeordnet, jedoch kämmen sie über den unteren Führungsstücken
38. Die Enden dieser Führungsstücke sind schrägkantig zugespitzt, so daß schräge
Auflaufflächen gebildet werden. Die Neigung der schrägen Auflaufflächen der unteren
Führungsstücke liegt in umgekehrter Richtung zur Neigung der schrägen Auflaufflächen
der oberen Führungsstücke. Der Abstand zwischen den äußeren Enden der Führungsstücke
ist gleich der Breite eines Armes 22. Fig. 4 zeigt vier aufeinanderfolgende Stellungen
eines Armes bei seiner Auf- und Abwärtsbewegung, welche am Schlusse jeder Arbeitsperiode
ausgeführt wird.
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Zunächst zeigt der Arm längs der längeren Seitenwand des unteren Führungsteiles
nach oben, bis das obere Rohr des Armes 22 gegen die Schrägfläche 42 des Führungsarmes
39 trifft und dadurch die Hälfte der gewünschten Schwenkbewegung bewirkt.
Bei der Abwärtsbewegung trifft das untere Rohr desselben Armes gegen die Schrägfläche
43 des Führungsstückes 38, was die Ausführung der zweiten Hälfte der Schwenkbewegung
zur Folge hat. Die weitere Abwärtsbewegung erfolgt nunmehr in vertikaler Richtung
zwischen den beiden Führungsstücken 38.
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Fig. 5, welche durch Fig. 6 ergänzt wird, zeigt deutlich die Wirkungsweise
der Betätigungsvorrichtung unter Verwendung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit.
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Die aufrecht feststehende Ständerachse 45 ist hohl und enthält in
ihrem oberen Teil dichte Segmente 46. Ein Mantelstück 47 ist auf diesem Ständer
verschiebbar und kann sich um diesen drehen. Auf diesem Mantelstück ist die Rolle
48, welche die Arme 49 trägt, fest aufgekeilt. Diese Rolle kann zweiteilig aufgeführt
sein, wie aus der Figur ersichtlich, zwecks Sicherung der erforderlichen Abstützung
je nach der Größe der Auslage der Arme und je nach dem von ihnen zu tragenden Gewicht.
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Die Drehung wird erzielt durch eine Kombination von Rillen, deren
Anordnung dieselbe ist wie diejenigen der Führungsteile gemäß
Fig.
4. Aber dieseRillen 5o sind in diesem Falle über die ganze Innenwandung eines Zylinders
5z verteilt, welcher am Fuße 52 der Apparatur befestigt ist.
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Zwei Führungsstücke 53, welche am äußeren Ende eines in der Richtung
des Durchmessers verlaufenden Querstückes unten im beweglichen Mantelstück 47 befestigt
sind, dienen als Führungsstücke für die Schwenkbewegung, indem sie von einer Rille
in die nächste gleiten in derselben Weise wie die Rohre von einem Zwischenraum in
den anderen gemäß Fig.4.
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Die Zuführung und Entnahme des Treibmittels erfolgt durch einen doppelten
Hahn 54. Für das Anheben wird das Treibmittel durch Betätigung des Hebels 54' von
Hand oder eines elektrisch von einem Zeitschalter betätigten Schaltwerks eingelassen.
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Das aus dem Rohr 6o unter Druck zugeführte Treibmittel tritt durch
die Rohrleitung 55 unter den Boden des Mantels 47, und dieser steigt senkrecht nach
oben, indem gleichzeitig ein halber Schwenkschritt ausgeführt wird, und gelangt
so bis in seine oberste Stellung. In diesem Augenblick trifft eine kreisförmige
Platte 56, welche am Querstück 53 befestigt ist, gegen den Hebel 57 einer
Sperrklinke, welche den Hebel 54' freigibt, welcher darauf durch die Feder 58 in
die Entleerungsstellung gedrückt wird. Das Treibmittel fließt in den Behälter 59
ab, und der Mantel 47 sinkt unter dem Einfluß seines Eigengewichtes nach unten in
seine untere Ausgangsstellung, wobei er am Anfang dieser Abwärtsbewegung den zweiten
halben Schwenkschritt bewirkt.
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Vorstehend ist nur ein Ausführungsbeispiel zur praktischen Durchführung
des Erfindungsgedankens beschrieben. Man kann die Vorrichtung im einzelnen auch
anders ausgestalten, ohne damit den grundlegenden Erfindungsgedanken zu verlassen.
Insbesondere kann das Anheben in vertikaler Richtung auch durch jedes andere mechanische
oder elektromagne-, tische Mittel herbeigeführt werden.