FI84372C - Katod. - Google Patents

Description

1 84372

Katodi

Esillä olevan keksinnön kohteena on katodi, joka on tarkoitettu käytettäväksi kuparin elektrolyyttistä puhdis-5 tusta tai elektrolyysin avulla tapahtuvaa erottamista varten, joka käsittää tasaiset ylä- ja alapinnat sekä tasaiset vastakkaiset pinnat muodostavan suorakulmaisen poikkileikkauksen omaavan valantateräksisen tai rautaa olevan riipputangon; riipputangon sisältäessä sähkökoskettimiin 10 asetettaviksi tarkoitetut pääteosat.

Katodisten ruostumattomasta teräksestä tehtyjen käynnistyslevyjen käyttö erittäin puhtaasta kuparista valmistettujen ohuiden levyjen sijasta kuparin elektrolyyttisessä talteenotossa on selostettu kanadalaisessa paten-15 tissa N:o 910844, julkaistu 26. syyskuuta 1972. Tällaiset käynnistyslevyt kiinnitetään riipputankoihin mekaanisten kiinnittimien, kuten pulttien tai niittien välityksellä, jotka kulkevat levyjen yläosaan muodostettujen korvak-keiden läpi. Mekaaniset kiinnittimet ovat kuitenkin alt-20 tiita korroosiolle ja ne voivat saada aikaan huonon sähkönjohtavuuden katodin komponenttiosien välillä.

Kanadalaisessa patentissa N:o 936835, julkaistu 13. marraskuuta 1973 kohdistuen katodiin, joka on rakenteeltaan samanlainen kuin kanadalaisessa patentissa N:o 25 910844 esitetty katodi, selostetaan katodilevy, jonka pys tysuorat sivureunat on päällystetty kutistussovitetulla korroosion kestävällä eristemateriaalilla.

Ruostumattomasta teräksestä tehty käynnistyslevy on myös selostettu kanadalaisessa patentissa N: o 1115069, 30 julkaistu 26. heinäkuuta 1983. Tässä patentissa esitetään ruostumattomasta teräksestä valmistettu käynnistyslevy, joka on yläreunastaan hitsattu ruostumattomasta teräksestä tehdyn riipputangon alapuolelle.

Tavanomaisissa elektrolyysipuhdistus- ja erotuslai-35 toksissa, joissa käytetään kuparista tehtyjä käynnistysle- 2 84372 vyjä, on olemassa rautaisten riipputankojen varasto. Koska ruostumattomasta teräksestä tehtyjä käynnistyslevyjä ei yleensä voida helposti hitsata rautaan, valantateräkseen tai kuparipäällysteisiin tankoihin, ei tavallisesti ole 5 tarkoituksenmukaista käyttää tällaisia tankoja siirryttäessä ruostumattomasta teräksestä tehtyjä käynnistysle-vyjä käyttävään järjestelmään.

Ruostumattoman teräksen hitsausta kuparipäällysteisiin rautaisiin riipputankoihin käyttäen tavanomaiseen talo paan monelia, inkonelia tai kuparia (1% tinaa) täytemateriaalina, ei ole voitu menestyksellisesti suorittaa. Sekä monel- että kuparihitsit (1% tinaa) syöpyvät liiaksi elektrolyytissä ja inkonelhitsit aiheuttavat riipputangon muodonmuutokset sekä kuparipäällysteen rei'ittymisen, jolloin 15 sydänmateriaali paljastuu.

Esillä olevan keksinnön kohteena on siten tarjota käyttöön uusi ruostumattomasta teräksestä tehty uudelleenkäytettävä katodikäynnistyslevy, joka liitetään rautaiseen kuparipäällysteiseen riipputankoon, mikä täten mahdollis-20 taa olemassa olevien rautaisten riipputankojen edelleenso-vituksen huomattavilla säästöillä.

Esillä olevan keksinnön eräänä toisena tarkoituksena on tarjota käyttöön menetelmä ruostumattomasta teräksestä tehtyjen käynnistyslevyjen hitsaamiseksi rautaisiin 25 riipputankoihin, jolloin nämä rlipputangot eivät muuta muotoaan kiertymällä tai taipumalla hitsaustoimenpiteen aikana, vaan käynnistyslevyt riippuvat pystysuorasti riip-putangoista.

Esillä olevan keksinnön eräänä lisätarkoituksena 30 on saada aikaan katodirakenne, joka mahdollistaa hyvän mekaanisen liitännän ruostumattomasta teräksestä tehtyjen käynnistyslevyjen ja kuparipäällysteisten riipputankojen välillä käynnistyslevyjen hitsattavuuden parantamiseksi riipputankojen suhteen ja mahdollisimman hyvän sähkökos-35 ketuksen muodostamiseksi niiden välille.

3 84372

Asetetut tavoitteet saavutetaan keksinnön mukaisella katodilla, jolle on tunnusomaista, että se käsittää riipputankoa ympäröivän kuparipäällysteen; tasaisen ruostumattomasta teräksestä tehdyn levyn, jonka yläreunaa pit-5 kin on muodostettu joukko korvakkeita näiden yläreunaa pitkin kulkevien vuorottaisten korvakkeiden ollessa taivutettuina sisäänpäin vastakkaisiin suuntiin nojaamaan ja kiinnittymään kuparipäällysteisen riipputangon vastakkaisiin sivupintoihin, ruostumatonta terästä olevien kor-10 vakkeiden ollessa hitsattuina kuparipäällykseen paljon piitä sisältävällä kuparilangalla, jolloin ruostumattomasta teräksestä tehty käynnistyslevy on jäykästi kiinnitetty riipputankoon pääasiassa kohtisuorasti ja keskeisesti kohdistetulla tavalla riipputangon alapinnan suhteen.

15 Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa nämä ruostumattomasta teräksestä tehdyt korvakkeet on taivutettu sisäänpäin tukipisteestä erillään olevissa yläpäissään limittäin kuparipäällysteisen riipputangon päälle hitsausta varten tangon yläpinnassa olevaan kuparipäällysteeseen. 20 Keksinnön eräässä toisessa sovellutusmuodossa nämä korvakkeet on hitsattu kuparipäällysteisen riipputangon sivupintoihin.

Kummankin edellämainitun sovellutusmuodon yhteydessä ruostumattomasta teräksestä tehty kaistale voidaan 25 asettaa vuorottaisten korvakkeiden ja kuparipäällysteisen riipputangon väliin, ruostumattomasta teräksestä tehdyn kaistaleen ollessa liimattuna tiiviisti kuparipäällysteeseen ja ruostumattomasta teräksestä tehtyjen korvakkeiden ollessa hitsattuina tähän ruostumattomasta teräksestä val-30 mistettuun kaistaleeseen.

Kuparilangan tai -tangon, joka sisältää 3,43 painoprosenttia piitä (Sn), 1,0 % mangaania (Mn) ja 0,17 % rautaa (Fe), on havaittu olevan hyvä täytemetalli ruostumattomasta teräksestä valmistettuja korvakkeita kiinnitet- 35 täessä kuparipäällysteeseen.

4 84372

Keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti seuraa-vassa oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa:

Kuvio 1 esittää perspektiivikuvantoa esillä olevan keksinnön mukaisen katodin eräästä edullisesta sovellutus-5 muodosta;

Kuvio 2 esittää kuvion 1 linjaa 2-2 pitkin otettua leikkausta;

Kuvio 3 esittää kuvion 1 linjaa 2-2 pitkin otettua leikkausta eräästä vaihtoehtoisesta sovellutusmuodosta; 10 Kuvio 4 esittää perspektiivikuvantoa esillä olevan keksinnön eräästä toisesta sovellutusmuodosta;

Kuvio 5 esittää kuvion 4 linjaa 5-5 pitkin otettua leikkausta; ja

Kuvio 6 esittää kuvion 4 linjaa 5-5 pitkin otettua 15 leikkausta eräästä vaihtoehtoisesta sovellutusmuodosta.

Kuvioihin 1 ja 2 viitaten niissä esitetty ruostumattomasta teräksestä tehdyn katodin sovellutusmuoto käsittää riipputangon 10, joka sisältää raudasta tai valan-tateräksestä tehdyn sydämen 12, jota ympäröi siihen tiivi-20 isti liitetty kuparipäällyste 14 tangon yhdestä päästä toiseen päähän asti. Tämän kuparipäällysteen 14 paksuus on sopivimmin noin 2 - noin 4 mm, ja edullisimmin noin 3 mm.

Austeniittisesta ruostumattomasta teräksestä, sopivimmin 316L ruostumattomasta teräksestä, tehty laatta- tai 25 käynnistyslevy 16 sisältää yläreunassaan joukon vastakkai siin suuntiin taivutettuja korvakkeita 18, 20, jotka poikkeavat ylös- ja ulospäin kohdissa 22, 24 ja kulkevat sitten levyn 16 tason suuntaisesti kuparipäällysteisen riipputangon 10 sivupintojen 26, 28 vieressä tai niihin noja-30 ten vastaanottaen väliinsä tangon 10. Korvakkeiden 18, 20 vapaat eli tukipisteestä erillään olevat päät 30, 32 on taivutettu sisäänpäin ainakin noin 90°, sopivimmin noin 93°, kunkin korvakkeen pääteosan 33 kohdistamiseksi riipputangon 10 yläpinnan 34 keskilinjaan sanottujen reunojen 35 hitsaamista varten kuparipäällysteeseen, kuten kuviosta 2 5 84372 parhaiten näkyy, pienahitsien avulla. Levyä 16 tukee siten mekaanisesti korvakkeiden 18, 20 tukipisteestä erillään olevat päät 30, 32, jotka tukeutuvat riipputangon 10 yläpintaan 36 ollen jäykästi kiinnitettyinä siihen hitsien 36 5 välityksellä hyvän sähkönjohtavuuden varmistamiseksi ja levyn 16 pystysuoran tason kohdistamisen takaamiseksi riipputangon pystysuoran keskilinjan suhteen, jota on merkitty numerolla 38, ja joka pidetään kohtisuorassa sanotun riipputangon alapinnan suhteen.

10 Riipputangon 10 vastakkaiset päät 42, 44 ulottuvat sivusuunnassa levyn 16 sivureunojen yli mahdollistaen riipputangon 10 asetuksen elektrolyyttisessä erotus- tai puhdistuskennossa oleviin sähköisiin tukikoskettimiin, jotka ovat alalla sinänsä tunnettuja ja joita ei ole ku-15 vioissa esitetty.

Kuvio 3 esittää kuviossa 1 näytetyn keksinnön mukaisen katodilevyn erästä toista sovellutusmuotoa, jossa ruostumattomasta teräksestä tehty kaistale 44 on asetettu korvakkeiden 18, 20 tukipisteestä erillään olevien päiden 20 30, 32 ja riipputangon 10 yläpinnan 34 väliin tangon koko pituudelta. Kaistale 44 on sopivimmin liimattu tiiviisti kuparipäällyksen ympäröimään tankoon 10 hyvän sähköisen ja mekaanisen kosketuksen muodostamiseksi kaistaleen 44 ja tangon 10 välille. Korvakkeiden 18, 20 tukipisteestä eril-25 lään olevat päät 30, 32 tulevat siten hitsatuiksi kaistaleeseen 44 pienahitsien 37 välityksellä, mikä helpottaa levyn tehokasta hitsausta riipputankoon.

Kuvio 4 esittää keksinnön erästä toista sovellutus-muotoa, jossa kuparipäällysteiseen riipputankoon 10 on 30 kiinnitetty ruostumattomasta teräksestä tehty levy 50 riipputangon vastakkaisiin sivupintoihin 26, 28 hitsattujen korvakkeiden 52, 54 ja 56 välityksellä, kuten kuviosta 5 yksityiskohtaisemmin näkyy. Korvakkeet 52, 54 ja 56 sisältävät ulospäin suuntautuvat vastakkaiset kaltevat osat 35 58, 60 ja 62, jotka päättyvät vastaavasti tukipisteestä 6 84372 erillään oleviin osiin 64, 66 ja 68, näiden osien ollessa riipputangon 10 vastakkaisten sivupintojen 26, 28 suuntaisia ja nojaten niihin tiiviisti, jolloin hitsaus suoritetaan suoraan tankoon 10 numerolla 74 merkittyjen hitsien 5 avulla tai korvakkeiden ja sivupintojen väliin kuvion 6 mukaisesti asetettujen ruostumattomasta teräksestä tehtyjen kaistaleiden 70, 72 välityksellä. Nämä kaistaleet 70, 72 on sopivimmin liitetty tiiviisti riipputangon sivupintoihin 26, 28 hyvän sähköisen ja mekaanisen kosketuksen 10 muodostamiseksi sen kanssa ja korvakkeiden hitsauksen helpottamiseksi rlipputankoon numerolla 76 merkittyjen hitsien avulla.

On havaittu, että kuvion 1 mukaisten sovellutusmuo-tojen yhteydessä käytetyt matalalämpötilaiset hitsit 36, 15 37 ja kuvion 4 sovellutusmuotojen hitsit 74, 76 voidaan tehdä kiertämättä tai taivuttamatta riipputankoja ja lävistämättä kuparipäällystystä käyttämällä paljon piitä sisältävää kuparilankaa, kuten LINDE 26 (kauppanimi), joka sisältää 3,43 painoprosenttia piitä, 1,00 % mangaania ja 20 0,17% rautaa kuparin tasapainottamiseksi. Hitsauslangan, jonka läpimitta oli alle noin 0,05 tuumaa, sopivimmin noin 0,035 tuumaa, käyttäen MIG kaarihitsausta 100 % argonsuo-jakaasulla nopeudella 1,13 m3/h sekä ESAB LAK pulssika-arikonetta 350 (kauppanimi) synnyttämään 230 A, 27 V (±5%) 25 pulssitehosyöttö langan syöttönopeudella 285 mm/s (±10%), avulla saavutettiin yllättävän hyviä hitsejä, jotka kestivät korroosiota elektrolyytissä. Riipputangot oli jäykästi kiinnitetty kummassakin päässään hitsauksen aikana, eivätkä ne juuri päässeet taipumaan tai kiertymään tasais-30 ten ruostumattomasta teräksestä tehtyjen levyjen tullessa kiinnitetyiksi siihen hitsaustoimenpiteen loppuunsaattamisen jälkeen.

Uskotaan, että porrastettujen korvakkeiden käyttö mahdollisti levyjen laajenemisen aiheuttaman mahdollisen 35 kiertymisen, suhteellisen matalalämpötilaisen täyttöme- 7 84372 tallin käytöstä riippumatta, suuntaamisen vastakkaisiin suuntiin aihion yläosassa, jolloin se tehokkaasti mitätöitiin. Kuvion 1 esittämät sovellutusmuodot sisältäen noin 20 "vastakkaista" riipputangon yli taivutettua korvaketta 5 kestivät erityisen hyvin vääntymistä, jolloin korvakkeen 53° kulman avulla tangon yläpinnan suhteen vältettiin ruostumattomasta teräksestä tehdyn levyn vääntömuodonmuu-tos.

Esillä oleva keksintö tarjoaa käyttöön useita tär-10 keitä etuja. Teräksisiä tai rautaisia riipputankoja voidaan käyttää yhdessä ruostumattomasta teräksestä valmistettujen käynnistyslevyjen kanssa päällystämällä nämä riip-putangot kuparilla ja käyttämällä uutta levyn ja tangon muotoilua yhdessä kuparia ja piitä sisältävästä täytemeta-15 llista tehtyjen hitsien kanssa vääntymättömän rakenteen valmistamiseksi, joka riippuu pystysuorasti elektrolyyttisissä puhdistus- tai erotuskennoissa. Tuloksena olevien katodirakenteiden sähkönjohtavuus ja mekaaninen kestävyys ovat tyydyttäviä ja saavat aikaan metallin tehokkaan elek-20 trolyyttisen talteenoton.

On tietenkin selvää, että muutoksia voidaan tehdä keksinnön edellä kuvattuihin ja selostettuihin sovellu-tusmuotoihin keksinnön oheisissa patenttivaatimuksissa määritetystä alueesta ja suojapiiristä poikkeamatta.

25

Claims (6)

8 84372

1. Katodi, joka on tarkoitettu käytettäväksi kuparin elektrolyyttistä puhdistusta tai elektrolyysin avulla 5 tapahtuvaa erottamista varten, joka käsittää tasaiset ylä-ja alapinnat sekä tasaiset vastakkaiset pinnat muodostavan suorakulmaisen poikkileikkauksen omaavan valantate-räksisen tai rautaa olevan riipputangon (10); riipputangon sisältäessä sähkökoskettimiin asetettaviksi tarkoitetut 10 pääteosat (42,44), tunnettu siitä, että se käsittää riipputankoa (10) ympäröivän kuparipäällysteen (14); tasaisen ruostumattomasta teräksestä tehdyn levyn (16,50), jonka yläreunaa pitkin on muodostettu joukko korvakkeita (18,20;52,54,56) näiden yläreunaa pitkin kulkevien vuorot-15 täisten korvakkeiden ollessa taivutettuina sisäänpäin vastakkaisiin suuntiin nojaamaan ja kiinnittymään kuparipääl-lysteisen riipputangon (10) vastakkaisiin sivupintoihin, ruostumatonta terästä olevien korvakkeiden ollessa hitsattuina kuparipäällykseen paljon piitä sisältävällä kupari-20 langalla, jolloin ruostumattomasta teräksestä tehty käyn-nistyslevy on jäykästi kiinnitetty riipputankoon pääasiassa kohtisuorasti ja keskeisesti kohdistetulla tavalla riipputangon alapinnan suhteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen katodi, t u n -25 n e t t u siitä, että vuorottaiset korvakkeet (18,20) on taivutettu sisäänpäin limittäin kuparipäällysteisen riipputangon (10) yläpinnan (34) päälle, ja että korvakkeet on hitsattu riipputangon yläpinnassa olevaan kuparipäällykseen (14).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen katodi, tun nettu siitä, että korvakkeet (18,20) on taivutettu sisäänpäin noin 93°, jolloin ne muodostavat noin 3° kulman riipputangon (10) tasaisen yläpinnan (34) suhteen.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen katodi, t u n -35 n e t t u siitä, että sanotut vuorottaiset korvakkeet 9 84372 (52,54,56) on hitsattu kuparipäällysteisen riipputangon (10) vastakkaisiin sivupintoihin (26,28).

5. Patenttivaatimuksen 2, 3 tai 4 mukainen katodi, tunnettu siitä, että ruostumattomasta teräksestä 5 tehdyt korvakkeet (18,20;52,54,56) on hitsattu kuparipääl-lysteeseen (14) käyttäen 3,43 painoprosenttia piitä (Si), 1,0 % mangaania (Mn) ja 0,17 % rautaa (Fe) kuparin tasapainottamiseksi sisältävää kuparilankaa.

6. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 4 mukainen katodi, 10 tunnettu siitä, että ainakin yksi ruostumattomasta teräksestä valmistettu kaistale (44;70,72) on asetettu vuorottaisten korvakkeiden (18,20,52,54,56) ja kuparipäällysteisen riipputangon (10) väliin, ruostumattomasta teräksestä tehdyn kaistaleen ollessa liitettynä tiiviisti 15 kuparipäällykseen (14) ja ruostumattomasta teräksestä tehtyjen korvakkeiden ollessa hitsattuina ruostumattomasta teräksestä valmistettuun kaistaleeseen. 10 84372