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Die Erfindung bezieht sich auf einen Saugnapf zur
elektrolytischen Behandlung einer Oberfläche, und kann auf
allgemeine Weise angewendet werden für alle Behandlungen, die den
Umlauf eines Elektrolytstroms einschließen zwischen der Oberfläche
und einer Elektrode, die ein anderes Potential hat als die
Oberfläche und einen kleinen Abstand, wie etwa das
Elektropolieren, das Elektrodekontaminieren, das
Elektrodekapieren, die Galvanostegie oder die anodische
Behandlung.
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Tatsächlich stellt sie eine Perfektionierung von schon
bekannten Saugnäpfen dar (vor allem durch das französische Patent
2 561 672), die im wesentlichen ein im allgemeinen elektrisch
isolierendes Gehäuse umfassen und eine Dichtung mit geschlossener
Kontur, die gegen die Oberfläche gepreßt wird. Das Gehäuse ist
hohl, und sein Hohlraum umschließt zwei Kammern, die begrenzt
werden durch die Elektrode. Das Elektrolyt fließt in die hintere
Einlaßkammer, durchquert dann die Elektrode durch die in dieser
enthaltenen Löcher, fließt weiter in die vorder Kammer, wo es in
Kontakt kommt mit der zu behandelnden Oberfläche, die eine Wand
dieser vorderen Kammer bildet, und wird dann abgesaugt von einer
Leitung, welche das Gehäuse durchguert. Das Fließen erfolgt in der
hinteren Einlaßkammer und der vorderen Kammer im allgemeinen
senkrecht zu der Oberfläche. Man stellt jedoch fest, daß das
Fließen in der vorderen Kammer nicht völlig gleichmäßig erfolgt,
weder bezüglich der Geschwindigkeit noch bezüglich der Richtung,
wegen der geometrischen Gestalt des Hohlraums, der Kammern und der
Anschlüsse, und daß der Fluß durch die Elektrode durch Löcher
erfolgt und durch einen Schlitz, wie dargestellt in den Figuren 1
und 2 des früheren Patents. Daraus resultiert, daß die Erneuerung
des Elektrolyts nicht gleichmäßig ist über die gesamte zu
behandelnde Fläche, was zu Unterschieden der
Behandlungsgeschwindigkeit führt. Man kann folglich keine hohen
Stromdichten anwenden, da dies die zu behandelnde Oberfläche
beschädigen würde an den Stellen, wo der Fluß am langsamsten ist.
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Zweck der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen
durch einen Saugnapf für elektrolytische Behandlung, dessen
geometrische Form ein gleichmäßiges Fließen in der Umlaufkammer
gewährleistet.
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Der neue Saugnapf für elektrolytische Behandlung umfaßt ein
im allgemeinen elektrisch isolierendes Gehäuse, das partiell einen
Elektrolythohlraum abgrenzt, wobei das Gehäuse versehen ist mit
einer Elektrode, installiert in dem Hohlraum, mit zwei
Elektrolytleitungsanschlüssen, vor zwei Enden des Hohlraums
mündend, einer elastischen Dichtung mit geschlossener Kontur, die
den Hohlraum teilweise begrenzt und dazu bestimmt ist, gegen die
Oberfläche gepreßt zu werden, wobei die Elektrode dann vor die
Oberfläche kommt mit einem gleichförmigen Abstand von dieser und
den Hohlraum aufteilt in eine Elektrolytumlaufkammer, zwischen der
Elektrode und der Oberfläche befindlich, eine
Elektrolyteinlaßkammer, zwischen der Umlaufkammer und einem der
Anschlüsse befindlich, und eine Elektrolytabsaugkammer, zwischen
der Umlaufkammer und dem anderen Anschluß befindlich, wobei der
Saugnapf dadurch gekennzeichnet ist, daß die Elektrode durchgehend
ist und die Absaug- und die Einlaßkammer jeweils bestehen aus
einer Umlaufausgleichskammer, die mit der Umlaufkammer jeweils
über einen Schlitz in Verbindung steht, wobei sich die Schlitze an
zwei entgegengesetzten Seiten der Umlaufkammer befinden, wobei die
Ausgleichskammern einen an den Schlitz angrenzenden Teil
enthalten, wo das Elektrolyt in Gegenrichtung fließt bezüglich
seiner Fließrichtung in der Umlaufkammer, sowie aus einer
Verteilkammer, die in Verbindung steht mit dem jeweiligen Anschluß
und der jeweiligen Ausgleichskammer, wobei sich die Verteilkammern
auf die Umlaufausgleichskammern zu verbreitern in der Richtung der
Ausdehnung der Schlitze.
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Bei vorteilhaften Ausführungen der Erfindung, getrennt oder
zusammen anwendbar, kann man vorsehen, daß die Verteilkammern sich
zu den Ausgleichskammern hin verengen, in senkrechter Richtung
bezüglich der Ausdehnungsrichtung der Schlitze, daß die
Ausgleichskammern sich zu den Verteilkammern hin verbreitern in
einer Richtung, die senkrecht ist zu der Richtung der Schlitze,
daß sie einen an die Verteilkammern angrenzenden Teil umfassen, wo
das Elektrolyt in der gleichen Richtung fließt wie in der
Umlaufkammer, oder außerdem, daß die Ausgleichskammern durch eine
an die Verteilkammern angrenzende Vertiefung gebildet werden und
aus einem ergänzende Teil, der sich zwischen den Verteilkammern
und den Schlitzen erstreckt.
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Ganz allgemein können die Teile des Saugnapfs und vor allem
die Elektrode plan sein oder gebogen, entsprechend der Krümmung
der zu behandelnden Oberfläche.
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Nun wird die Erfindung mehr im Detail beschrieben,
beispielhaft und keinesfalls einschränkend, mit Hilfe der
folgenden beigefügten Zeichnungen:
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- die Figur 1 ist eine Schnittansicht des erfinddungsgemäßen
Saugnapfes, die am besten den Fluß des Elektrolyts darstellt;
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- die Figur 2 ist eine Ansicht des Saugnapfes entsprechend
dem Schnitt II-II der Figur l;
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- die Figur 3 ist eine vereinfachte Ansicht, analog Figur 1,
und zeigt eine gebogene Ausführung des Saugnapfs;
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- die Figur 4 ist eine Draufsicht einer anderen Ausführung;
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- die Figur 5 ist eine Draufsicht einer unterschiedlichen
Ausführung; und
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- die Figur 6 ist ein Schnitt gemäß der Linie VI-VI der Figur
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Der Saugnapf setzt sich zusammen aus einem Gehäuse 1 aus
elektrisch isolierendem Material, wie etwa Kunststoff, das von
einer Elektrode 2 durchquert wird, die in einer planen und
durchgehenden Elektrodenplatte 3 endet. Die Elektrode 2 endet
außerhalb des Gehäuses 1, gegenüber der zu behandelnden Fläche S,
durch ein Kabel 4, das durch einen Generator und einen
Gleichrichter, nicht dargestellt, mit Gleichstrom gespeist wird.
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Das Gehäuse 1 ist außerdem mit Aufnahmen versehen für das
Halten des Saugnapfs und sein Aufsetzen auf die Oberfläche S, hier
entgegengesetzte Ansätze 5, und mit einer Dichtung mit
geschlossenem Umriß 6 aus Kunststoff, die man auf der Oberfläche S
anbringt, um einen dichten Raum abzugrenzen. Zu diesem Zweck
enthält die Dichtung 6 vorteilhafterweise eine aufblasbare
Luftkammer 7 in ihrem an die Oberfläche S angrenzenden Teil.
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Das Gehäuse 1 ist hohl und grenzt mit der Dichtung 6 und der
Oberfläche S einen dichten Hohlraum ab für den Umlauf von
Elektrolyt, wenn der Saugnapf in Arbeitsstellung ist. Die
Elektrodenplatte 3 erstreckt sich im Inneren des Hohlraums, und
begrenzt dort mit der Oberfläche S eine Elektrolytumlaufkammer 8.
Der übrige Hohlraum bildet eine Einlaßkammer 9a und eine
Absaugkammer 9b für Elektolyt, wobei diese Kammern ähnlich und
symetrisch sind, ebenso wie übrigens der Rest des Saugnapfs,
bezogen auf eine Ebene P, senkrecht zu der Oberfläche S und zu der
Ebene der Figur 1. In der folgenden Beschreibung werden nun
unterschiedslos die beiden Absaug- und Einlaßkammern 9b und 9a
beschrieben.
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Jede dieser Kammern kann unterteilt werden in eine
Verteilkammer 10 und eine Umlaufausgleichskammer 11. Die
Verteilkammer 10 erstreckt sich zwischen einem Anschluß 12,
bestimmt für ein biegsames Elektrolyteinlaß- oder absaugrohr 13,
und einer Umlaufausgleichskammer 11. Wenn man die Flußrichtung des
Elektrolyts in der Umlaufkammer 8 mit C bezeichnet, von dem der
Einlaßkammer 9a zugeordneten Schlitz 18 zu dem der Absaugkammer 9b
zugeordneten, bemerkt man, daß die Verteilkammer 10 einen
variablen rechteckigen Querschnitt aufweist, wovon eine Abmessung
r1, die einer Richtung parallel zu der Umlaufrichtung C folgt,
progressiv abnimmt, von dem Anschluß 12 bis zu der
Umlaufausgleichskammer 11, während die dazu rechtwinklig
ausgerichtete Abmessung r2 (Figur 2) zunimmt in der gleichen
Richtung. Diese Auslegung gewährleistet die besten Bedingungen für
die Verteilung des Elektrolyts von dem biegsamen Rohr mit
kreisförmigem Querschnitt und einer Richtung, die senkrecht ist zu
der Oberfläche S, zu der Umlaufausgleichskammer 11, wo der Fluß
allgemein parallel ist zu der Oberfläche S, und deren Querschnitt
ein langgestrecktes Rechteck ist.
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Diese Umlaufausgleichskammer 11 erstreckt sich zwischen der
Verteilkammer 10 und Umlaufkammer 8. Bei der dargestellten
Ausführung ist ihre Form ziemlich kompliziert, und man kann eine
Zone 14 erkennen, an die Umlaufkammer 8 angrenzend, und eine Zone
15, an die Verteilkammer 10 angrenzend. Der Elektrolytfluß erfolgt
parallel zu der Umlaufrichtung C, aber in Gegenstromrichtung in
der Zone 14, und in der gleichen Richtung in der anderen Zone 15.
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Diese Disposition wird erzielt durch eine Hindernisplatte 16,
parallel zu der Platte 3 der Elektrode 2, welche die
Umlaufausgleichskammer 11 fast gänzlich durchschneidet. Die Zonen
14 und 15 kommunizieren durch eine länglichen Schlitz 17, nahe der
Mittelebene P, während die Ausgleichskammer 11 und die
Umlaufkammer 8 über einen weiteren Schlitz 18 kommunizieren, der
begrenzt wird durch die Platte 3 und die Dichtung 6.
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Die an die Umlaufkammer 8 angrenzende Zone 14 hat einen
gleichförmigen Querschnitt, während die andere Zone 15 einen
Querschnitt hat, der sich wesentlich verbreitert (was die Dicke
r3, rechtwinklig zu r2, betrifft) nahe dem Anschluß an die
Verteilkammer 10, an einer Stelle mit einer schrägen Fläche 19
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Man kann in der Ausgleichskammer 11 noch eine Vertiefung 20
erkennen, angebracht zwischen der Hindernisplatte 16 und dem
Gehäuse 1, angrenzend an die Zone 15, die sie verlängert, dabei
jedoch getrennt von dieser durch die Mündung der Verteilkammer 10.
Diese Disposition trägt zu der Egalisierung des Umlaufs bei.
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Die Figur 6 stellt die Ausführung vollständiger dar und zeigt
besonders, daß die Dichtung 7 hier einen rechteckigen Umriß
aufweist; die Schlitze 17 und 18 sind parallel zueinander und
erstrecken sich rechtwinklig zu der Umlaufrichtung C, parallel zu
der Abmessung r2 der Verteilkammern 10, bis zu den Rändern der
Dichtung 6.
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Im Betrieb, nach dem Anschluß der biegsamen Rohre 13 mittels
eines Flansches 21 an die Anschlüsse 12, wird ein Elektrolytumlauf
hergestellt, vorteilhafterweise mit einem Unterdruck von ungefähr
einer halben Atmosphäre, um im Falle der Unterbrechung des
Hydraulikkreises die Austritte zu begrenzen. Ein Umlauf bei
Überdruck oder Gleichdruck ist möglich. Die Rohre der Marke
Technopal, oder solche mit vergleichbaren Eigenschaften, können
vorteilhafterweise verwendet werden für diesen Druckwert.
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Die Einlaß- und Absaugkammern 9a und 9b, so wie beschrieben,
gewährleisten einen graduellen Übergang zwischen den
Fließbedingungen in den Rohren 13 und denen in der Umlaufkammer 8,
ebenso wie die Fließgeschwindigkeit gleichförmig ist in dieser
letzteren, sowohl entlang der durch die Umlaufrichtung C
definierten Richtung, wie in der dazu senkrechten Richtung durch
insbesondere die Verbreiterung der Verteilkammern 10 entsprechend
der Abmessung r2. Die Erneuerung des Elektrolyts über den gesamten
Bereich der behandelten und durch die Dichtung 6 eingegrenzten
Oberfläche S ist folglich gewährleistet, was die Anwendung von
wesentlich höheren Stromdichten zuläßt, ohne die Gefahr, die
Oberfläche S zu beschädigen durch Veränderungen der chemischen
Zusammensetzung des Elektrolyts an Stellen, wo die Erneuerung
nicht ausreichend wäre. Eine gleichmäßige Behandlung ist außerdem
gewährleistet.
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Die Figur 3 zeigt, daß der Saugnapf, dessen wesentliche Teile
plan waren in den Figuren 1 und 2, für Oberflächen S' mit
gleichmäßigen Krümmungen vorgesehen werden kann. Die Elektrode 2'
besitzt dann eine gekrümmte Platte 3' mit einem entsprechenden
Krümmungsradius; die Hindernisplatte 16' und die Wände der
Umlaufausgleichskammern sind ebenfalls entsprechend gekrümmt,
ebenso die Dichtung. Die Figur 3 zeigt auch, daß die Saugnäpfe
sachgemäß gegen die Fläche S oder S' gedrückt werden können
mittels einer Einrichtung -detaillierter beschrieben in dem
französischen Patent 2 607 421-, gebildet aus einem Längsgestell
27, das zwei Zylinder 28 trägt, wobei jede von deren Stangen einen
der Ansätze 5 greift und ihn gegen die Fläche drückt. Das Gestell
27 hat ebenfalls vier Füße 29, vorn, hinten, links und rechts von
dem Saugnapf, die mit einen Schuh 30 auf der Fläche S oder S'
stehen. Ein Arm M, wovon nur das Ende dargestellt ist, ermöglicht
es, die Einrichtung zu bewegen. Das Anpressen kann mit jedem
gleichwertigen System durchgeführt werden, und besonders durch
einen Fernbedienungsarm.
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Während die Saufnäpfe der alten Technik im allgemeinen von
ovaler Form sind mit einer leichten Elliptizität, zeigen die
Figuren 4 und 5, daß man erfindungsgemäß ohne Nacheil Saugnäpfe
von rechteckiger, u.U. langgestreckter Form herstellen kann. Die
Figur 4 stellt einen Saugnapf dar, der vor allem verwendet werden
kann für die Behandlung eines metallischen Streifens oder Rohrs
31, durchlaufend in einer Richtung A, senkrecht zu der
Fließrichtung des Elektrolyts C; der Saugnapf dehnt sich in
Richtung A nur wenig aus, was zulässig ist, da hohe Stromdichten,
die eine schnelle Bearbeitung bewirken, ohne Nachteil angewandt
werden können. Man kann auch Saugnäpfe anwenden, deren Breite
wesentlich größer ist als die Länge, wie in Figur 5 dargestellt,
durch die den Fluß gleichförmig machenden Eigenschaften der
Verteilkammern 10.
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Für verschiedene der beschriebenen Bestandteile können
selbstverständlich Äquivalente vorgeschlagen werden, ohne den
Rahmen der Erfindung zu verlassen.