Токоподводящее устройство для гальванических ванн Советский патент 1983 года по МПК C25D17/14 

Изобретение относится к гальван технике и предназначено для электр химической обработки, в частности, хромирования наружных поверхностей крупногабаритных изделий, имеющих форму тел вращения, погруженных в среду агрессивного раствора. При твердом хромировании чугунных сушильных цилиндров бумаге- и картоноделательных машин 0 1,5-2,0 длиной 5-7 м и массой 10-20 т по техническим условиям требуется тол щина твёрдого xpjpMa 250-300 мкм с коэффициентом шероховатости 0,16. Для достижения качественных показа телей, необходим подвод высокоампер ных токов силой от 12,5 до 25 кА и более. Однако передача тока указан ной силы к неподвижному и особенно к вращающемуся цилиндру представля большие технические трудности. Известно токоподводящее устройство для гальванических ванн, содержащее токопровод и контактный элемент, при этом токопровод выпол нен в виде шины, соединенной с контактным элементом flj. Однако это устройство предназна чено для подвода сильных токов, в частности, силой порядка 1 кА, но не более и используется в гальваностегии для нанесения защитных покрытий или композиций на поверхность проволок или других прутковых материалов, совершающих перемещение вдоль продольной оси, отличающиг{ся большой протяженностью-, весьма малыми собственным весом и площадью обрабатываемой поверхности. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, размещенное вне ванны, для подачи электрического тока к корпусу барабана, выполненному с возможностью вращения от привода, содержащего токоподвод в виде изолированного провода, помещенного в гиакий шланг, один конец которого жест ко соединен с ба)абаном, а второй с источником ЭДС. На обоих концах токоподвода устройство снабжено передачей, кинематически связанной с вторым концом токопровода и приводом вращения обрабатываемого изделия, и содержит подшипниковую опору с вкладышем из диэлектрика {|2 Однако это устройство-остается сложным по конструкции и маломощным, что не позволяет обрабатывать крупногабаритные изделия. Это объясняется тем, что токоподводящее .устройство содержит дополнительно кинематическую передачу, связанную с одним концом токопровода и приводом вращения обрабатываемого изде лия для обеспечения синхронности их совместного, вращения, а использование гибкого токопровода з.атрудняет подвод высокоамперных токов. Цель изобретения - увеличение мощности токоподвода. Поотавленная цель достигается тем, что токоподводящее уст)ойство для гальванических ванн, содержащее токопровод в изолирующей оболочке и подшипниковую опору скольжения с вкладышем, снабжено опорным элементом, подвешеннь1м в ванне, подшипниковая опора выполнена из диэлектрика и размещена на опорном элементе, а токопровод выполнен в виде жесткой шины, расположенной между вкладышем, выполненным из износостойкого и электропроводного материала, и подшипниковой опорой скольжения. Токопровод облицован коррозионностойким покрытием, например, из титана, а вкладыш подшипниковой опоры изготовлен из материала, стойкого к истиранию, коррозии и электрической эрозии, например, из хромоникельмолибденовых нержавеющих сталей или титана-. Подциипниковая опора воспринимает нагрузку от обрабатываемого изделия и передает ее на траверсу, являющуюся несущим элементом конструкции, а исполнение опоры из диэлектрического материала позволяет использовать ее одновременно и в качестве изолятора, изолирующего токоподвод от ванны, что исключает использование дополнительных диэлектрических элементов. Вкладыш, как. деталь подшипниковой опоры, обеспечивает скольжение вращающегося крупногабаритного обрабатываемого изделия, а исполнение его из электропроводного материала позволяет использовать его одновременно как токопровод, подающий катодный ток от жестких шин к оси обрабатываемого изделия, что упрощает конструкцию. В предлагаемом устройстве решен опрос подвода высокоамперных токов илой в 12,5 - 25 кА и более, опрееляющих катодную плотность. Это остигается тем, что шинопровод охатывает наружную поверхность вклаьоша и обеспечивает надежный конакт с углом обхвата 180. Внутреняя поверхность соприкасается с поерхностью обрабатываемого изделия, де контакт обеспечивается за счет ольшого веса (10 ;- 20 т) обрабатыаемого изделия, В первом и во втоом случае обеспечивается большая лощадь контактных поверхностей, лагоприятствующая снижению рассеиаемой мощности при высоких токах, атрачиваемой на нагревание элементов передачи тока, склонных к пассированию.

В устройстве подвод токов силой больше, чем 12,5 кА, может выполнять дополнительный вкладыш с аналогичным тoкoпoдjвoдoм, прижимающийся к оси о6рабаты ваемогоизделия пружиной.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит токопровод 1 выполненный в виде жесткой шины из металла с низким удельным сопротивлением сечением 2 х 21,2 , например, меди или латуни. Токопровод 1 окружен коррозионностойким слоем 2, например, из титана или хромоникелевой .стали, и уложен на подшипниковую опору 3, охватывая вкладыш 4. Материалом подшипниковой опоры 3 является диэлектрик, например текстолит, эбонит, а вкладыша 4 металлический сплав, обладающий стойкостью к истиранию, коррозии, электрической эрозии и вместе с тем высоким удельным сопротивлением, например, титан или хромоникельмолибденовые нержавеющие стали. На бортах гальванической ванны 5 подвешен опорный элемент -. траверса 6, являющаяся йесущей конструкцией устройства токоподвода и обрабатываемого изделия 7, имеющего скользящий контакт с внутренней поверхность вкладыша 4 и угол обхвата контактных поверхностей 180°. Для осуществления процесса устройство содержит анодные штанги 8. Для подвода токов силой больше, чем 12,5 кА, имеется дополнч1 ельно верхний вкладыш 9 с пружиной 10 и токопроводом 11.

Для обеспечения рабочего цикла во вкладыши 4 подиипниковой опоры 3 устанавливается обрабатываемое изделие 7, которое является катодом в гальваническом процессе, при этом возникает контакт между осями из делия 7 и вкладышами 4. После включения привода вращения изделия 7 подается питание от источника ЭДС мoщностью 460 кВт, представляющего параллельное соединение двух выпрямителей постоянного тока с мощностью по 230 кВт каждый, при этом отрицательный потенциал по двум токопроводам 1 подается к обоим концам вкладыша 4, который обеспечивает его передачу к оси обрабатываемого издеЛИЯ 7, а положительный потенциал подводится к анодным штангам 8, расположенным вдоль противоположных бортов ванны и продольной оси изделия 7, причем питание противоположного конца изделия 7 осуществляется аналогично (фиг. 2).

При необходимости увеличения мощности катода с помощью пружины 10 к оси изделия 7 прижимается верхний

вкладыш 9, который питается от двух дополнительных токЗпроводов 11, подведенных к его обоим концам. Питание второго конца изделия 7 производится аналогично.

Использование предлагаемой конструкции токоподвода позволяет осуществлять твердое хромирование чугунных сушильных цилиндров 1,5-2,0/ длиной 5,0 - 7,0 м. При этом предлагаемое устройство обеспечивает передачу тока к оси обрабатываемого изделия силой от 12,5 до 25 кА и более для достижения требуемой плотности катодного тока, обеспечивающей качественное покрытие изделий с большой площадью обработки наружной поверхности.

Предлагаемая конструкция токоподводящего устройства в сравнении с прототипом проще, так как свободна от кинематической передачи, необходимой для обеспечения синхронного вращения токопровода с обрабатываемой деталью. Расположение токоподвода в ванне упрощает конструкцию без проявления побочных эффектов, таких как пассирование проводников, загрязнение электролита шламом, ухудшение качества покрытия благодаря использованию высокостойких металлов или сплавов в качестве ее элементов или облицовочных покрытий.Предлагаемое устройство позволяет выполнить подвод высокоампер ; ных токов силой 12,5 и 25 кА при необходимости и более для достижения качестг венного покрытия твердым хромом большой площади обрабатываемого изделия. В качестве базового объекта для выявления технических преимуществ предлагаемого устройства и подсчета создаваемого им экономического эффекта принято токоподводящее уст ройство для гальванических BJIHH дл хромирования стальных валов 0 50-400 м в горизонтальных и вертикальных ваннах без вращения детали.

Предлагаемый тойоподвод позволяе улучшить эксплуатационные свойства за счет упрощения конструкции, при этом исключена необходимость изготовления специальных освинцованных корзин для каждого изменения диаметра вала, что требует больших материальных и трудовых затрат при их изготовлении и монтаже перед каждым процессом хромирования; обеспечивается хромирование наружных поверхностей крупногабаритных изделий 1,5 - 2,0 м при ограниченной моности источника питания и экономия электроэнергии и свинца, расходуемых на изготовление анодных корзин. Экономический эффект по предварительным расчетам на одной гальванической ванне составит 80100 тыс. руб. в -год.

ТОКОПОДВОДЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ВАНН, содержащее токопровод в изолирующей оболочке и подшипниковую опору скол1 женин с вкладышем, о тлич ающееся тем, что, с целью увеличения мощности токоподвода, оно снабжено опорньм элементом, подвешенным в ванне, : подшипниковая опора выполнена нэ диэлектрика и размещена на опорном элементе, а токопровод выполнен в виде жесткой шины расположенной между вкладышем, выполненным кэ износостойкого и электропроводного материала, и подшипниковой опорой .скольжения.