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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Elektroplattiervorrichtung und
insbesondere eine solche Elektroplattiervorrichtung, welche Mittel
zum Vereinfachen des Mischens und Auflösens einer Beimengung in einem
Lösungsmittel
und zum Minimieren der Menge an aus einer Mischkammer z.B. in eine
Kammer der Vorrichtung, in der die Elektroplattierung erfolgt, zu
bewegender ungelöster
Beimengungen umfaßt.
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Eine
herkömmliche
Elektroplattiervorrichtung ist bekannt. Ein Beispiel für eine herkömmliche
Elektroplattiervorrichtung besteht aus zwei Gehäusen, in denen sich jeweils
eine Kammer befindet. Eine erste Kammer dient dem Auflösen von
Beimengungen in einem Lösungsmittel,
um eine Elektrolytlösung
zu bilden. Die Lösung
wird anschließend
einer zweiten Kammer zugeführt,
in welcher die Elektroplattierung stattfindet.
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Ein
mit diesem herkömmlichen
Vorrichtungstyp verbundenes Problem besteht darin, daß ungelöste Beimengung
in der ersten Kammer zusammen mit der Elektrolytlösung der
zweiten Kammer zugeführt
werden kann. Dies führt
nicht nur zu einer Verunreinigung der zweiten Kammer mit ungelöster Beimengung,
wodurch der Elektroplattierungsprozeß beeinflußt wird, sondern ist auch unwirtschaftlich,
da zusätzliche
Beimengung benötigt
wird, um die ungelöste,
für den
beabsichtigten Zweck in der zweiten Kammer nicht genutzte Beimengung
zu kompensieren.
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Ein
weiteres mit einem herkömmlichen
Vorrichtungstyp verbundenes Problem besteht darin, daß häufig ein
in einem unteren Bereich der ersten Kammer angeordneter einfacher
Rührmechanismus
in Form einer Turbine verwendet wird. Diese Ausgestaltung birgt
den Nachteil, daß während des
Auflösens
der Beimengung ein unerwünscht
starker Strom erzeugt wird. Ungelöste Beimengung kann durch den
starken Strom unerwünschterweise
in einen oberen Bereich der ersten Kammer gebracht und aus der ersten
Kammer heraus bewegt werden.
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Die
Europäische
Patentanmeldung
EP
0 510 675 A2 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Herstellung von wäßriger Löschkalklösung. Die
Vorrichtung umfaßt
einen Auflösungstank
von zylindrischer oder rechteckiger Form, eine an einen unteren
Teil des Tanks angeschlossene Wasserversorgungsleitung, einen im
Tank an dessen Bodenteil angebrachten Rührflügel, eine an einen oberen Teil
des Tanks angeschlossene Abflußleitung
zum Abführen
der wäßrigen Löschkalklösung und
eine im Tank oberhalb des Rührflügels angeordnete
Vorrichtung zum Regeln der Höhe
der verflüssigten
Löschkalkschicht.
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Die
Internationale Patentanmeldung
WO
92/06922 offenbart eine Anlage zur Herstellung einer Salzlösung, die
eine Produktionseinheit mit einem Salzbett und eine Lagerungseinheit
für die
hergestellte Salzlösung
enthält.
In der Anlage ist eine Frischwassereinheit mit einer Niveauregelung
vorgesehen. Wasser aus der Anlage kann aus der Frischwassereinheit
nicht über
den Frischwassereinlaß rückgeführt werden.
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Die
Internationale Patentanmeldung
WO
99/40241 offenbart ein Verfahren zum Elektroplattieren
von Metallbeschichtung(en) auf Partikel unter hoher Beschichtungsgeschwindigkeit
und hoher Stromdichte, wobei es sich um einen zyklischen Betrieb
handelt, der in jedem Betriebszyklus mindestens drei im wesentlichen
unabhängige
Schritte aufweist, wobei die unabhängigen Schritte in Folge ausgeführt werden
und aus Rühren, Sedimentierung
und Elektroplattieren bestehen. Der Sedimentierungsschritt erfolgt
während
einer im wesentlichen ruhigen Phase im wesentlichen ohne Strömungsfluß durch
das Elektrolyt und im wesentlichen ohne Rühren, so daß auf der Kathodenplatte eine
Sedimentierungsschicht von sich lose berührenden Partikeln ausgebildet
wird. Der Elektroplattierungsschritt folgt nach dem Sedimentierungsschritt
bei einer Stromdichte von über
mindestens 5 A/dm
2. Der Rührschritt
folgt unmittelbar nach dem Elektroplattierungsschritt, wobei der Rührvorgang
kräftig
genug ist, um die Partikel in der Sedimentierungsschicht zu dispergieren
und um Partikel, die durch die während
des vorangegangenen Elektroplattierungsschritts ausgebildete Metallbeschichtung überbrückt wurden,
aufzubrechen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte
Mischvorrichtung sowie eine verbesserte Elektroplattiervorrichtung
bereitzustellen, welche die Nachteile der herkömmlichen Vorrichtung überwindet
und zusätzliche
Betriebsvorteile bietet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Mischvorrichtung bereitgestellt, die eine Kammer
mit mindestens einem Einlaß zum
Eintretenlassen einer Beimengung und eines flüssigen Lösungsmittels, mindestens einem
Auslaß zum
Austretenlassen der Beimengung und des Lösungsmittels und mindestens
einen Separator mit mindestens einer allgemein nach oben gewandten
Fläche
und einer allgemein nach unten gewandten Fläche, wobei die Flächen einen
Durchgang definieren, der die Lösung
durch die Kammer und aus dieser heraus treten läßt, aufweist.
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Vorzugsweise
kann der Separator eine Mehrzahl von Trennelementen enthalten.
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Vorteilhafter
Weise kann jedes der Trennelemente ein Plattenelement umfassen.
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Die
nach oben gewandte Fläche
weist einen Neigungswinkel in Bezug auf die Vertikale auf, derart,
daß ungelöste Beimengung
entlang der allgemein nach oben gewandten Fläche hinuntergehen kann. Die
nach unten gewandte Fläche
weist einen Neigungswinkel in Bezug auf die Vertikale auf, derart,
daß während des
Auflösungs-
und Mischprozesses gebildete Blasen entlang der allgemein nach unten
gewandten Fläche
aufsteigen können.
Ein Paar schwenkbar befestigter Platten ist an gegenüberliegenden
Seiten der Kammer angebracht, um den Auflösungs- und Mischprozeß zu unterstützen.
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Geeigneterweise
kann jedes Plattenelement eine allgemein nach oben gewandte Fläche und
eine allgemein nach unten gewandte Fläche bereitstellen.
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Vorzugsweise
können
die Plattenelemente Seite an Seite zueinander angeordnet sein.
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Vorteilhafterweise
können
die nach oben gewandte Fläche
und die nach unten gewandte Fläche
im wesentlichen parallel zueinander sein.
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Geeigneterweise
können
die nach oben gewandte Fläche
und die nach unten gewandte Fläche
unter im wesentlichen 55–65° zu einer
horizontalen Achse der Kammer geneigt sein.
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Vorzugsweise
können
die nach oben gewandte Fläche
und die nach unten gewandte Fläche
unter im wesentlichen 60° zu
einer horizontalen Achse der Kammer geneigt sein.
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Vorteilhafter
Weise kann die Mischvorrichtung ferner ein Mittel zum Vermischen
des Lösungsmittels mit
der Beimengung in der Kammer umfassen.
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Geeigneter
Weise kann die Mischvorrichtung ferner ein Mittel zum Detektieren
der Konzentration der Lösung
umfassen, wobei sich das Detektionsmittel unter dem Separator befinden
kann.
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Vorzugsweise
kann die Mischvorrichtung ferner ein Mittel umfassen, um die Beimengung
einen unteren Bereich der Kammer erreichen zu lassen, bevor sie
mit dem Lösungsmittel
gemischt und darin gelöst
wird.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun lediglich exemplarisch und unter
Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
schematisches Diagramm eines Querschnitts einer erfindungsgemäßen Elektroplattiervorrichtung,
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2 in
einer perspektivischen Ansicht eine Mischkammer der in 1 abgebildeten
Elektroplattiervorrichtung,
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3 in
einer perspektivischen Ansicht die in 2 abgebildeten
Mischkammer mit entferntem Gehäuse,
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4 ein
schematisches Diagramm eines Querschnitts eines unteren Abschnitts
der in 2 abgebildeten Mischkammer,
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5 in
einer Ansicht von unten ein Saugrohr, wie in 3 abgebildet,
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6 in
einer Ansicht von unten ein Sprinkler-Rohr, wie in 3 abgebildet,
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7a in
einer perspektivischen Ansicht einen Abschnitt eines Wirbelbrechers,
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7b in
einer Draufsicht den in 7a abgebildeten
Wirbelbrecher,
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8 in
einer perspektivischen Ansicht einen Abschnitt eines Separators
der in 2 abgebildeten Mischkammer,
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9a in
einer Schnittdarstellung einen Abschnitt des in 2 abgebildeten
Separators,
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9b in
einer Schnittdarstellung einen Abschnitt eines Separators mit einem
anderen Aufbau im Vergleich zum in 9a abgebildeten,
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10a ein Testrohr, in welchem eine Beimengung in
einem darin enthaltenen Lösungsmittel
gelöst wird,
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10b ein weiteres Testrohr in einer geneigten Position,
in welchem eine Beimengung in einem darin enthaltenen Lösungsmittel
gelöst
wird.
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Eine
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Elektroplattiervorrichtung 1 ist
in 1 abgebildet. Die Elektroplattiervorrichtung 1 kann
allgemein in zwei Zonen untergliedert werden, und zwar eine Zone
mit hoher Konzentration 44, in der sich eine Mischkammer 12 befindet,
und eine Zone mit geringer Konzentration 42, in der sich
eine Plattierwanne 26 und eine Plattierzelle 28 befinden.
Oberhalb der Mischkammer 12 wird ein Aufgeber 2 bereitgestellt,
der mittels eines über
eine Stromquelle 8 betriebenen Gleichstrommotors 6 angetrieben wird.
Der Aufgeber 2 besitzt allgemein die Form einer Kammer
mit einem engeren unteren Abschnitt, innerhalb dessen ein weiterer
Filter 4 (nicht abgebildet) enthalten ist. Im Gehäuse des
Aufgebers enthaltene Beimengung (z.B. CuO-Feststoffpulver) wird
durch den Filter 4 gefiltert, bevor sie über einen
Schneckenaufgeber 10 zu einem Auslaß 46 des Aufgebers 2 transportiert
wird.
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Die
Mischkammer 12 ist allgemein rechteckig, wie in 1 und 2 abgebildet.
Obzwar die abgebildete Mischkammer 12 allgemein die Form
eines rechtwinkligen Behälters
aufweist, kann auch eine andere Ausbildung der Mischkammer 12 verwendet
werden. Auf einer Seite der Mischkammer 12 ist ein langgestrecktes
Rohr 16 angeordnet, das einen Einlaß 15 mit einer vergrößerten Öffnung aufweist.
Die Mischkammer 12 umfaßt ferner einen Separator 22 und
einen Wirbelbrecher 48. Das langgestreckte Rohr 16 ist
im wesentlichen parallel zur vertikalen Achse der Mischkammer 12 angeordnet,
während
der Separator 22 und der Wirbelbrecher 48 horizontal
quer durch die Mischkammer 12 angeordnet sind. Wie ersichtlich
ist, umfaßt
die Mischkammer 12 allgemein den in einem oberen Abschnitt
angeordneten Separator 22, den in einem mittleren Abschnitt angeordneten
Wirbelbrecher 48 und einen in einem unteren Abschnitt derselben
angeordneten Mischmechanismus 20. Der Mischmechanismus 20 der
Mischkammer 12 wird später
genauer beschrieben.
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Wie
weiterhin aus 1 ersichtlich, besitzt die Plattierwanne 26 allgemein
die Form eines Behälters, der
einen Hohlraum definiert. Die Plattierwanne 26 ist im Vergleich
zur Mischkammer 12 relativ groß. Die Istkapazität der Mischkammer 12 und
der Plattierwanne 26 liegt bei etwa 200 l bzw. 1200 l,
wobei auch andere Größen verwendet
werden können.
Ein Kanalelement oder -rohr 24, das von einem am oberen
Abschnitt der Mischkammer 12 angebrachten Auslaß 52 abgeht,
ist an die Plattierwanne 26 angeschlossen. Ein weiteres Kanalelement
oder -rohr 25, das von einem Auslaß 53 der Plattierwanne 26 abgeht,
ist an die Mischkammer 12 angeschlossen.
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Die
an die Plattierwanne 26 durch Rohre 54 angeschlossene
Plattierzelleneinheit 28 umfaßt eine Kathode 30 und
eine Anode 32, wo die Elektroplattierung stattfindet.
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Wie
beschrieben, kann die Elektroplattiervorrichtung 1 allgemein
in zwei Zonen untergliedert werden, und zwar eine Zone mit hoher
Konzentration 44 und eine Zone mit geringer Konzentration 42.
Beim Einsatz wird im Aufgeber 2 enthaltene Beimengung durch
den Schneckenaufgeber 10 über den Filter 4 zum
Auslaß 46 transportiert.
Der Filter 4 wird verwendet, um nur die feineren Partikel
der Beimengung aus dem Auslaß 46 in
das unter dem Wirbelbrecher 48 zum unteren Bereich der
Mischkammer 12 verlaufende langgestreckte Rohr 16 gelangen
zu lassen. Elektrolytlösung
mit einer geringeren Beimengungskonzentration aus der Plattierwanne 26 kann
so geleitet werden, daß sie
in den Einlaß 15 des
langgestreckten Rohrs 16 über das Rohr 25 eintritt, das
auch dazu dient, jegliche vom Aufgeber 2, der an der Wand
des Einlaßes 15 befestigt
ist, ausgegebene Beimengung hinunter zum Rohr 16 zu spülen. Sobald
die Beimengung in das Rohr 16 eintritt und den unteren Bereich
desselben erreicht, gelangt die Beimengung mit dem in der Mischkammer 12 enthaltenen
Lösungsmittel
in Kontakt. Die Beimengung löst
sich im Lösungsmittel
auf, und es entsteht daraus eine Elektrolytlösung. Das Mischen und Lösen der
Beimengung mit und in dem Lösungsmittel
ist im Folgenden genauer beschrieben.
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Wie
aus 1 bis 6 ersichtlich, ist der Mischmechanismus 20 im
unteren Abschnitt der Mischkammer 12 angeordnet und über eine
Pumpe 18 angetrieben. Der Mischmechanismus 20 vereinfacht
das Auflösen
der Beimengung durch Vermischen des im unteren Abschnitt der Mischkammer 12 enthaltenen
Lösungsmittels.
Das Pumpen der Lösung
mittels der Pumpe 18 vereinfacht ebenfalls das Auflösen der
Beimengung. Der Mischmechanismus 20 umfaßt drei
unter einem Sprinkler-Rohr 70 angeordnete Saugrohre 68a, 68b und 68c.
Die Saugrohre 68a, 68b und 68c sowie
das Sprinkler-Rohr 70 sind jeweils auf Halterungen 76a, 76b, 76c und 78 befestigt.
Das Sprinkler-Rohr 70 hat zwei Reihen kleiner Öffnungen 74 an
dessen Unterseite, wie in 6 abgebildet;
jedes der Saugrohre 68a, 68b und 68c dagegen
hat eine an deren Unterseite angeordnete Reihe von Öffnungen 76,
wie in 5 abgebildet. Die Öffnungen 76 an den
Saugrohren 68a, 68b und 68c sind größer als
die Öffnungen 74 am
Sprinkler-Rohr 70. Der Mischmechanismus 20 umfaßt ferner
zwei Platten 80 in Form eines schwenkbar an gegenüberliegenden
Seiten der Mischkammer 12 befestigten Flügelpaars,
wie in 3 und 4 abgebildet. Beim Einsatz,
wenn die Mischkammer 12 mit Lösungsmittel gefüllt und
in Betrieb ist, fährt
die Pumpe 18 fort, das in der Mischkammer 12 enthaltene
Lösungsmittel
zu pumpen, indem sie das Lösungsmittel
in die Öffnungen 76 der
Saugrohre 68a, 68b und 68c saugt und
es durch die Öffnungen 74 des
Sprinkler-Rohrs 70 in die Mischkammer 12 einleitet.
Auf diese Weise werden direkt unter der Halterung 84 nach
unten fließende
Ströme
erzeugt, die in 4 durch die Pfeile „C" dargestellt sind.
Die nach unten fließenden,
mit „C" bezeichneten Ströme erzeugen
am Rand des Inneren der Mischkammer 12 Ströme nach
oben, die durch die Pfeile „F" dargestellt sind
und die Platten 80 so drücken, daß sie sich von einer unteren
Position „L" in eine obere Position „U" bewegen. Ein Stopper 86 in
Form eines umgekehrten „V" befindet sich direkt über der
Halterung 84 des Sprinkler-Rohrs 70. Der Stopper 86 kann
so eingestellt werden, daß dessen
Schenkel breiter gespreizt sind, wodurch verhindert wird, daß sich Platten 80 über die
oberere Position „U" hinaus bewegen.
Alternativ können
an den unteren Kanten der Platte 80 zusätzliche Komponenten angebracht
werden, so daß diese
gegen den Stopper 86 stoßen, wenn sich die Platten
in der oberen Position „U" befinden.
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Sobald
die Mischvorrichtung in Betrieb ist, schwenken die Platten 80 nach
oben und verbleiben aufgrund der durch die Ausgabe von rezirkuliertem
Lösungsmittel
aus dem Sprinkler-Rohr 70 erzeugten konstanten nach oben
fließenden
Ströme
in der oberen Position „U". Durch das Verbleiben
der Platten 80 in der oberen Position entsteht im unteren
Abschnitt der Mischkammer 12 ein abgeschlossener Bereich,
wo das Lösen
und Mischen der Beimengung mit dem Lösungsmittel stattfindet. Obzwar
der abgeschlossene Bereich nicht absolut wasserdicht ist und daher
noch immer Lösungsmittel
aus dem unteren Abschnitt der Mischkammer 12 in den mittleren
und oberen Abschnitt derselben gelangen kann, wird der durch die
Saugrohre 68 und das Sprinkler-Rohr 70 hervorgerufene
starke Strom im unteren Abschnitt der Mischkammer 12 im
wesentlichen eingedämmt.
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Ein
Sensor 14 ist an ein Spektralfotometer (nicht abgebildet)
angeschlossen, das ständig
die Beimengungskonzentration in der in der Mischkammer 12 enthaltenen
Lösung überwacht.
An den Sensor 14 ist ein Rohr 13 angeschlossen, über welches
eine geringe Lösungsmenge
von der Mischkammer 12 zum Sensor 14 fließen kann.
Wenn die Konzentration der Beimengung in der Mischkammer 12 auf
ein Niveau unterhalb eines von einer Bedienperson festgelegten Werts
sinkt, wird der Gleichstrommotor 6 aktiviert, so daß der Mischkammer 12 über das
Rohr 16 mehr Beimengung zugeführt wird. Sobald der Sensor
erkennt, daß die
Beimengungskonzentration ein vorgegebenes Niveau erreicht, stellt
der Gleichstrommotor 6 den Betrieb ein, und die Zufuhr frischer
Beimengung vom Aufgeber 2 an das Rohr 16 wird
gestoppt.
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Ein
weiterer Sensor 36 ist an die Plattierwanne 26 angeschlossen
und ermittelt die Beimengungskonzentration in der darin enthaltenen
Lösung.
Wenn die Konzentration unter ein bestimmtes, von einer Bedienperson
festgelegtes Niveau sinkt, werden Ventile 37 geöffnet und
die in der Plattierwanne 26 enthaltene Lösung kann
wiederum über
den Kanal 25 in die Mischkammer 12 fließen. Da
die Mischkammer 12 ständig
mit Lösung
gefüllt
ist, führt
das Fließen
zusätzlicher
Lösung
in die Mischkammer 12 zu einem Überlaufen derselben. Übergelaufene
Lösung
wird vom Auslaß 52 über das
Rohr 24 zur Plattierwanne 26 geleitet. Da die
Plattierwanne 26 eine geringere Beimengungskonzentration
aufweist, führt
das Ersetzen von etwas darin enthaltener Lösung durch frische Lösung mit
einer höheren
Beimengungskonzentration zu einem Anstieg der Gesamtbeimengungskonzentration
der in der Plattierwanne 26 enthaltenen Lösung. Sobald
der Sensor 36 erkennt, daß die Beimengungskonzentration
in der Plattierwanne 26 das vorgegebene Niveau überschreitet, werden
die Ventile 37 geschlossen, und das Fließen von
Lösung
aus der Plattierwanne 26 in die Mischkammer 12 wird
gestoppt.
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Die
Mischvorrichtung umfaßt
ferner einen Kühlmechanismus
mit einem Kühlmittel
führenden
Rohr 90. Wie in 2 und 3 abgebildet,
ist das Kühlmittelrohr 90 zu
einer Fläche
der Mischkammer benachbart angeordnet und verläuft vom oberen Abschnitt zum
unteren Abschnitt der Mischkammer 12. Beim Auflösen von
Beimengung im Lösungsmittel
entsteht viel Wärme.
In das Rohr wird relativ kaltes Wasser (von etwa 9°C) eingeführt; dieses
Wasser verläßt die Mischkammer 12 mit
einer Temperatur von etwa 13°C.
Der Kühlmechanismus
reguliert die Temperatur der in der Mischkammer 12 enthaltenen
Lösung.
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Die
Plattierwanne 26 benötigt
eine regulierte Zufuhr an mit einer gewünschten Menge an Beimengung gelöster Lösung, die
geeignet ist, der Plattierzelle 28 zum Elektroplattieren
zugeführt
zu werden. Wenn die Konzentration der Plattierwanne 26 unter
ein gewünschtes
Niveau sinkt, wird der Plattierwanne 28 über den Auslaß 52 und
das Kanalelement 24 frische Lösung mit einer höheren Konzentration
an gelöster
Beimengung zugeführt,
um daraufhin die Lösung
in der Plattierzelle 28 wiederaufzufüllen. Das im Vergleich zur
Mischkammer 12 im wesentlichen größere Fassungsvermögen der
Plattierwanne 26 erlaubt eine effektivere Steuerung der
konstanten Beimengungskonzentration in der Lösung in der Plattierzelle 28.
Aus diesem Grund kann eine große
Zufuhr an höherer
Beimengungskonzentration in der Lösung den Bedarf der Plattierzelle 28 decken.
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Bevor
die in der Mischkammer 12 enthaltene Lösung zur Plattierwanne 26 geleitet
wird, durchläuft
sie den Wirbelbrecher 48 und den Separator 22.
Der Durchfluß der
Lösung
durch den Wirbelbrecher 48 und den Separator 22 ist
im Folgenden genauer beschrieben.
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Zur
Regulierung des Lösungsdurchflusses
durch den Separator 22 sowie zur Minimierung der Menge an
aus der Mischkammer 12 zu bewegender ungelöster Beimengung
ist unter dem Separator 22 der Wirbelbrecher 48 eingebracht,
vgl. 1. Wie aus 7a und 7b ersichtlich,
hat der Wirbelbrecher 48 die Form einer Vielzahl an gitterartig
strukturierten („#") Schichten. Die
vorliegende Ausführungsform
weist drei gitterartig strukturierte Schichten 56 auf,
wobei allerdings in Abhängigkeit
von mehreren Faktoren, einschließlich der gewünschten
Abmessungen der Mischkammer und der gewünschten Wirbelzerstörungswirkung,
auch eine andere Anzahl an Schichten verwendet werden kann. Jede
gitterartig strukturierte Schicht 56 weist eine Mehrzahl
an aufrechten, im wesentlichen parallel zueinander angeordneten
Wandelementen 58 auf. Die Dicke jeder dieser Wände 58 beträgt 2 mm,
der Abstand zwischen benachbarten Wanden 58 beträgt 13 mm,
und die Höhe jeder
Wand 58 beträgt
10 mm, wobei allerdings auch andere Abmessungen der Wände 58 verwendet
werden können.
Die gitterartig strukturierten Schichten 56 sind so übereinander
angeordnet und gestapelt, daß jede Schicht
zur darüber
und darunter liegenden Schicht versetzt angeordnet ist. Diese Anordnung
verbessert die Wirbelzerstörungswirkung
auf den vom Mischmechanismus 20 im unteren Abschnitt der
Mischkammer 12 erzeugten Strom.
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Wie
aus 8 ersichtlich, umfaßt der Separator 22 allgemein
eine Mehrzahl an Trennplatten 34 in Form von Wänden, die
eine Mehrzahl an Kanälen 50 definieren.
Insbesondere ist jeder Kanal 50 durch die umgebenden Trennplatten 34 definiert.
Die Trennplatten 34 sind vorzugsweise so gestaltet, daß gegenüberliegende,
durch benachbarte Trennplatten 34 definierte Flächen 38a und 40a im
wesentlichen und vorzugsweise parallel zueinander und unter etwa
55–65° (ϕ)
zur horizontalen Achse der Mischkammer 12 geneigt angeordnet sind.
Die Flächen 38a und 40a sind
vorzugsweise glatt, können
dabei aber eben oder gewellt sein. Die Konstruktion der Trennplatten 34 und
Funktionen der durch diese definierten Flächen 38a und 40a sind
im Folgenden genauer beschrieben.
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Es
wurde festgestellt, daß,
wenn eine Beimengung (z.B. Kupferoxid, CuO(S))
in einem Lösungsmittel gelöst und mit
diesem vermischt wird, während
des Auflösungs-
und Mischprozesses Sauerstoffblasen gebildet werden. Aufgrund ihrer
geringeren Dichte steigen die Gasblasen naturgemäß zur Oberfläche der
Lösung in
einem Behälter,
d.h. in der Mischkammer 12, nach oben. Demgegenüber tendieren
die Beimengungspartikel aufgrund der höheren relativen Dichte der
sich auflösenden
Beimengung dazu, in den unteren Abschnitt der Mischkammer 12 zu
sinken. Dennoch kann es bei diesem Prozeß vorkommen, daß einige
der ungelösten
Beimengungspartikel durch die aufsteigenden Blasen, wie in 9b abgebildet,
in den oberen Abschnitt der Mischkammer 12 befördert werden.
Dadurch wird nicht nur die vollständige und effiziente Auflösung der
Beimengungspartikel verhindert, die vorzugsweise im unteren Abschnitt
der Mischkammer 12 stattfindet, wo sich der Mischmechanismus 20 befindet,
sondern es können
auch ungelöste
Beimengungspartikel unerwünschter Weise über den
Auslaß 52 und
das Kanalelement 24 in die Plattierwanne 26 und
möglicherweise über Kanalelemente 54 in
die Plattierzelle 28 gelangen.
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Zur
Vermeidung dieses Problems ist der vorstehend beschriebene Separator 22 so
gestaltet, daß die Anzahl
der in die Plattierwanne 26 gelangenden ungelösten Beimengungspartikel
minimiert wird. Es wurden die folgenden Experimente durchgeführt, und
deren Ergebnisse werden nachfolgend vorgestellt.
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Experimente 1, 2 und 3 (wie in 10a bzw. 10b abgebildet)
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Ziel:
Untersuchung der Wirkung eines geneigten Winkels auf die Zeit, die
für das
Auflösen
einer Beimengung in einem Lösungsmittel
erforderlich ist. Versuchsbedingungen:
Bedingungen | Experiment
1 | Experiment
2 | Experiment
3 (dreifach wiederholt) |
Beimengungsmenge (Lösung) | 100
ml | 100
ml | 100
ml |
Verwendeter
Behälter | 100
ml Versuchsrohr | 100
ml Versuchsrohr | 100
ml Versuchsrohr |
Temperatur | Raumtemperatur | Raumtemperatur | Raumtemperatur |
Verwendete
Beimengung | Kupfer(II)-oxid | Kupfer(II)-oxid | Kupfer(II)-oxid |
Verwendetes
Lösungsmittel | Schwefelsäure | Schwefelsäure | Schwefelsäure |
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Verfahren:
Kupfer(II)-oxid (in Pulverform) wird der im Versuchsrohr enthaltenen
Schwefelsäure
(unter Rühren)
zugegeben. Ergebnisse:
| Experiment
1 | Experiment
2 | Experiment
3 (Durchschnittswerte) |
Zugegebenes
Kupferoxid | 1,6
mg | 7
mg | 7
mg |
Position
des Testrohrs | vertikal | vertikal | geneigt
unter 60° zur
horizontalen Achse |
Abstand
zur Lösungsoberfläche | 90
mm | 90
mm | 50
mm |
Zeit
bis zum Aufklaren von Kupferoxidpartikeln (Auflösung) | 10
Minuten | 10
Minuten | 5
Minuten |
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Beobachtungen:
Es war das Aufsteigen von Gasblasen 62 zu beobachten, während Kupferoxidpartikel 60,
wie in 10a dargestellt, durch die Schwerkraft
nach unten sanken. Die aufsteigenden Gasblasen schienen das Aufsteigen
der Kupferoxidpartikel zu verlangsamen. Außerdem war bei Experiment 3
zu beobachten, daß Gasblasen 62 an
einer oberen Fläche 38b des
Testrohrs aufstiegen, während
sich die absinkenden Kupfer(II)oxidpartikel 60 an einer
unteren Fläche 40b des
Testrohrs bewegten, vgl. 10b.
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Schlußfolgerungen:
Aus den Ergebnissen der obenstehenden drei Experimente läßt sich
ableiten, daß das
Absinken und Auflösen
von Kupferoxid 60 durch die aufsteigenden Gasblasen verlangsamt
wird, wenn sich das Testrohr in einer im wesentlichen aufrechten
Position befindet (vgl. Experimente 1 und 2). Weiterhin wurde festgestellt,
daß, wenn
zwei gegenüberliegende,
unter einem Winkel zur Vertikalen geneigte Flächen (d.h. 38a und 40a, 38b und 40b)
bereitgestellt werden, das Absinken und Auflösen der Beimengung 60 sowie das
Aufsteigen der Gasblasen 62 erleichtert werden. Insbesondere
wurde festgestellt, daß eine
Neigung des Testrohrs von etwa 60° bezüglich der
horizontalen Achse (vgl. 10b)
für die
Auflösung
einer Beimengung in einem Lösungsmittel
optimale Ergebnisse liefert, während
eine Neigung von 55° bis
65° bezüglich der
horizontalen Achse zufriedenstellende Ergebnisse liefert.
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Aufgrund
dieser Schlußfolgerung
ist der Separator 22 mit einer Mehrzahl an Kanälen 50 zum
Hindurchführen
aufsteigender Gasblasen sowie zum Absenken und Auflösen der
Beimengungspartikel ausgebildet. Insbesondere liefert die nach oben
gewandte untere Fläche 40a eine
Fläche
zum Absinken der Beimengungspartikel während des Auflösens, wohingegen
die nach unten gewandte obere Fläche 38a das
Aufsteigen der Gasblasen entlang dieser Fläche ermöglicht. Dadurch wird das Aufsteigen
der Beimengungspartikel, die in die Plattierwanne 26 gelangen
können,
minimiert.