Verfahren zum Trennen eines festen Materials von einer festen Unterlage In der Praxis kommt es sehr häufig vor, dass feste Gegenstände oder Werkstoffe in einer Umgebung be nutzt werden, in der sich auf der Oberfläche der Körper oder Werkstoffe feste Materialien niederschlagen, die dann dort durch Adhäsion haften und später wieder entfernt werden müssen. Die Unterlage und das an ihr durch Adhäsion haftende Material können aus gleichen oder aus verschiedenen Stoffen bestehen.
Wenn die Un terlage und das auf ihr haftende Material aus demsel ben Stoff bestehen, ist jedoch gewöhnlich bei den hier interessierenden Adhäsionsverbindungen eine Grenz- fläche vorhanden, über die praktisch keine Festkörper diffusion stattfindet. Der Begriff feste Unterlage ist im weitesten Sinne auszulegen und kann die verschie densten Stoffe umfassen, z. B. verhältnismässig durch lässige Textilien, wie gewebte oder nichtgewebte (filz artige) Stoffe, sowie verhältnismässig undurchlässige Un terlagen, wie Metallbehälter und Schiffsrümpfe, um nur einige Beispiele zu nennen.
Die an der Unterlage haf tenden festen Materialien können absichtlich aufgebracht worden sein oder sich während des normalen Ge brauchs der Unterlage dort niedergeschlagen haben, wie noch näher erläutert wird. In allen Fällen tritt häufig die Aufgabe auf, dass ein festes Material von einer festen Unterlage, an der das Material durch Adhäsion haftet, entfernt werden soll, ohne die Unterlage zu beschädigen. Diese Aufgabe kann sowohl in industriellem als auch in nichtindustriellem Rahmen auftreten.
Es sind die verschiedensten Verfahren bekannt, um ein an einer festen Unterlage haftendes festes Material von der Unterlage zu entfernen; diese bekannten Ver fahren sind jedoch aufwendig und/oder zeitraubend, wie noch näher erläutert wird.
Durch die Erfindung soll also ein Verfahren zum Trennen eines festen Materials von einer festen Unter lage, an der das Material durch Adhäsion haftet, an gegeben werden, das die Unterlage nicht nennenswert beeinträchtigt. Weiterhin soll die Erfindung ermöglichen, die Adhäsionsverbindung zwischen einer Unterlage und einem an dieser haftenden festen Material zu trennen, ohne weder die Unterlage noch das an dieser anhaftende Material zu beschädigen.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispiels weise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine etwas vereinfachte Schnittansicht einer Einrichtung zum Ausüben des Verfahrens gemäss der Erfindung, Fig. 2 eine etwas vereinfachte Schnittansicht einer anderen Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens ge mäss der Erfindung und Fig. 3 eine Schnittansicht in einer Ebene 3-3 der Fig. 2.
Es wurde gefunden, dass steile intensive Schock wellen, die in einem relativ inkompressiblen Medium erzeugt werden und sich in diesem Medium ausbreiten, beim Auftreffen auf zusammengesetzte Strukturen, die feste Materialien enthalten, welche durch Adhäsion mit einer festen Unterlage verbunden sind und sich inner halb des Mediums befinden, die Verbindung lösen und eine Trennung der Materialien bewirken. Die Schock wellen hoher Energierate werden durch gesteuerte elek trische Entladungen zwischen zwei Elektroden erzeugt, die in ein dielektrisches, im wesentlichen inkompres- sibles, strömungsfähiges Medium eintauchen. Solche Schockwellen werden gelegentlich auch als elektrohy draulische Schockwellen bezeichnet.
Einrichtungen, Schaltungen und Arbeitsmedien für die Erzeugung elek trohydraulischer Schockwellen sind an anderer Stelle beschrieben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger spezieller Ausführungsbeispiele erläutert. Schmutzentfernung <I>von Stoffen</I> Es hat sich gezeigt, dass mit elektrohydraulisch er zeugten Schockwellen Stoffe, z. B. Gewebe, Filze und dergleichen, wirksam gereinigt werden können. Fig. 1 zeigt schematisch ein hierfür geeignetes Gerät, das eine Schockkammer 1 mit Boden 2, Seitenwänden 3, 4 und einem Flansch 5 enthält. Die Seitenwände 3, 4 weisen gegenüberliegende Öffnungen 10, 11 für Elektroden 12 bzw. 13 auf. Die Elektrode 12 ist von einer isolierenden Durchführung 14 umgeben.
Die Elektroden bzw. die Durchführung sind abgedichtet, so dass die Schockkam- m r 1 einen nur oben offenen Behälter für ein Arbeits medium, wie z. B. Wasser, bildet. Die Seitenwände der Kammer 1 können praktisch beliebig geformt sein, und die Kammer kann dementsprechend rechteckig, qua dratisch, kreisförmig, oval u. a. m. sein. Bei 'dem dar gestellten Ausführungsbeispiel stehen sich innere Enden 15, 16 der Elektroden 12, 13 im Abstand gegenüber und bilden eine mittig angeordnete Funkenstrecke, auf die noch näher eingegangen wird. Äussere Enden 17, 18 der Elektroden 12, 13 werden an eine übliche oder vorgeschlagene elektrische Schaltung angeschlossen.
Im vorliegenden Falle sollen die Wände der Schockkam mer 1 aus einem Metall bestehen, so dass die Elektrode 13, wie dargestellt, in elektrischem Kontakt mit der Seitenwand 4 steht und geerdet sein kann. Die Elektrode 13 könnte selbstverständlich auch wie die Elektrode 12 von der Seitenwand 4 isoliert sein.
Das in Fig. l daruestellte Gerät weist ausserdem eine rohrförmige Reinigungskammer 20 mit Seitenwän den 21, 22 und einem Flansch 23 auf, der auf den Flansch 5 der Schockkammer 1 passt. Die Seitenwände der Kammer 20 haben vorzugsweise dieselbe Form wie die der Kammer 1, so dass die Seitenwände 21, 22 prak tisch eine Fortsetzung der Seitenwände 3, 4 darstellen und die Kammer 20 durch Aneinanderpressen der Flansche 5, 23 mit der Kammer 1 verbunden werden kann. Zwischen den Flanschen 5, 23 ist eine elastische, undurchlässige Membran 25 aus einem elastomeren Ma terial, z.
B. synthetischem Gummi (Neopren) oder der gleichen angeordnet. Gewünschtenfalls kann ein ab nehmbarer Deckel 26 vorgesehen sein, dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich.
Im Betrieb ist die Kammer 1 vollständig mit einem im wesentlichen dielektrischen und inkompressiblen Me dium gefüllt. Hierzu kann Leitungswasser oder Wasser mit geringem Mineralgehalt verwendet werden, es eignen sich jedoch auch andere Flüssigkeiten mit entsprechen den elektrischen Eigenschaften und thermischer Struk turstabilität. Die Membrane wird am Flansch 5 be festigt, um Lufteinschlüsse in der Kammer 1 mit Sicher heit auszuschalten. Die Kammer 20 wird an der Kam mer 1 und der Membran 25 mittels des Flansches 23 und einer Klemmvorrichtung dicht montiert und dann mit Reinigungsflüssigkeit gefüllt.
Hierfür kann man bei spielsweise Leitungswasser mit etwas Haushalts-Reini- gungsmittel verwenden.
Der zu reinigende Stoff wird dann in die Kammer 20 gebracht, die so viel Reinigungsflüssigkeit enthalten soll, dass der Stoff vollständig bedeckt ist. Schliesslich kann der Deckel 26 aufgelegt werden.
In der Kammer l werden dann mittels einer Fun kenentladung zwischen den Enden 15, 16 der Elek troden 12, 13 elektrohydraulische Schockwellen erzeugt. Die in der Kammer 1 erzeugten Schockwellen wandern durch die Membrane 25 in die Reinigungsflüssigkeit in der Kammer 12 und heben die Haftung zwischen Schmutz oder Verunreinigungsteilchen und den Stoff- fasern auf. Das in der Reinigungsflüssigkeit enthaltene Reinigungsmittel unterstützt die Zerstörung der Haft verbindung und hält die Schmutzteilchen in der Reini gungsflüssigkeit suspendiert, wodurch eine Wiederver schmutzung des Stoffes verhindert wird.
Um die Wirksamkeit des mit elektrohydrauli schen Schockwellen arbeitenden Reinigungsverfahrens und des beschriebenen Gerätes zu prüfen, wurden Ver suche mit genormt verschmutzten Stoffen angestellt, die von der United States Testing Company Inc. (im folgenden kurz U.S.T.C.) und von der Poster D. Snell Inc. (im folgenden kurz Snell) besorgt wurden.
Diese Firmen befassen sich mit industriellen Forschungsauf- c,aben und beliefern u. a. die Wäscherei-, Seifen-, Reini- gunäs- und Waschma@chinenindustrie mit genormt und reproduzierbar verschmutzten Textilien, die als Stan dard für vergleichende Untersuchungen verwendet wer den können. Die U.S.T.C.-Proben werden aus reinem gebleichtem Baumwollgewebe hergestellt, das durch ein;. Mischung aus Russ, schwerem iX4ineralöl und gereinig tem Baumwollsamenöl verschmutzt wird.
Die Snell-Pro- b.n bestehen ebenfalls aus Baumwo'.lg:webe, das mit einer Mischung aus Kohlenstoff, Kokosnussölfettsäuren, Mineralöl und einer polaren Verbindung aus Mont- morillonit und organischen Ammoniumbasen (unter dem Handelsnamen Bentone 34 von der National Lcad Company erhältlich) verschmutzt ist.
Die Snell-Proben sind anfänglich dunkler als die U.S.T.C.-Proben. Der Reinigungsgrad dieser genormtverschmutzten Gewebe proben wird gewöhnlich mittels eines Reflektormeters gemessen. Bei den Untersuchungen wurde eine Anzahl von 10x 15 cm messenden Normproben beider Firmen in die Leitungswasser enthaltende Kammer 20 gebracht. Die Wassertemperatur betrug 50 bzw. 75 C. Dem Wasser wurde etwa 0,5 Gewichtsprozent eines handels üblichen synthetischen Reinigungsmittels zugesetzt, der Deckel 26 wurde geschlossen, und es wurden 100 Schockwellen von 200 Joule mit einer Rate von zwei Schockwellen pro Sekunde erzeugt.
Nach Ent nehmen, Spülen und Trocknen der Proben zeigte sich, dass der Schmutz gleichmässig und in einem Grade ent fernt worden war, der etwas besser ist als bei einem üblichen, acht bis neun Minuten dauernden Waschzyklus unter Verwendung desselben Reinigungsmittels und der selben Wassertemperatur erreicht werden kann.
EMI0002.0051
<I>Tabelle <SEP> I</I>
<tb> Mittlere <SEP> Schmutzentfernung
<tb> 1\ormschutzgewebe
<tb> U. <SEP> S. <SEP> T. <SEP> C. <SEP> Snell
<tb> Elektrohydraulisch <SEP> gewaschen <SEP> 41% <SEP> 83 <SEP> o'
<tb> Übliche <SEP> Haushaltswäsche <SEP> 35-40% <SEP> <B>70%</B> Die Untersuchungen zeigen also, dass sich Stoff unter den angegebenen Bedingungen in weniger als einer Minute erheblich besser säubern lässt als es mit einer üblichen Haushaltswaschmaschine unter vergleichbaren Bedingungen in acht bis neun Minuten möglich ist.
Es sei ausserdem darauf hingewiesen, dass die Pro benstücke ganz willkürlich in die Reinigungskammer eingebracht wurden, ohne zu versuchen, sie in eine besondere Lage bezüglich der Elektroden oder der Fun kenstrecke zu bringen. Die Gewebe zeigten ausserdem auch keinerlei merkliche Beschädigungen durch die Schockwellenbehandlung. Selbstverständlich wird man mit normal verschmutztem Gewebe mit geringeren Ener giemengen und weniger Schocke auskommen als bei den bei den oben erwähnten Versuchen verwendeten stark verschmutzten Normgeweben. Anderseits können hart näckige Flecken unter Umständen auch eine Erhöhung der Energie und Schockzahl erforderlich machen.
Entfernung <I>von Speiseresten</I> <I>von</I> 5ss- und <I>Kochgeräten</I> Beim Kochen und Essen werden Töpfe, Geschirr und Besteck durch Speisereste verunreinigt, die unter Umständen sehr fest haften und durch Scheuern von Hand entfernt werden müssen. Selbst kommerzielle Spülmaschinen sind nicht in der Lage, angetrocknete Eireste, Nährmittel und dergleichen zu entfernen, die daher vor dem Spülen mit Scheuerpulver, Stahlwolle, Drahtbürsten und dergleichen gelöst werden müssen.
Es wurde gefunden, dass solche fest haftenden Speise reste mit elektrohydraulisch erzeugten Schockwellen wirksam gelöst und die verunreinigten Koch- und Ess- geräte daher einwandfrei gereinigt werden können. Ein Gerät, das sich besonders zum Reinigen von Besteck, wie Messern, Gabeln und Löffeln, eignet, ist in Fig. 2 und 3 schematisch dargestellt.
Das in Fig. 2 und 3 schematisch dargestellte Gerät zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung ähnelt dem der Fig. 1 darin, dass es eine Kammer 30 zur Erzeugung von Schockwellen enthält, die der Kam mer 1 in Fig. 1 entspricht, ferner enthält das Gerät eine Reinigungskammer 40, die in ihrer Funktion der Kam mer 20 in Fig. 1 entspricht, und eine flexible elastomere Membrane 37 entsprechend der Membrane 25, die in Fig. I die Kammer 1 von der Kammer 20 trennt.
In die K?mmer 30 reichen zwei einander gegenüberste hende Elektroden 31, 32, die in jeder Hinsicht den Elektroden 12, 13 der Fig. 1 entsprechen. Bei dem in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Kammer 30 einen halbzylinderförmigen Teil 33 mit zwei Stirnwänden 34, 35 und einem sich längs des Umfanges erstreckenden Flansch 36. Die Membrane 37 ist, wie dargestellt, an dem Flansch 36 befestigt und schliesst die Kammer 30 flüssigkeitsdicht ab. Die Kam mer 30 ist wie bei dem in Fig. 1 beschriebenen Aus führungsbeispiel mit einer dielektrischen, im wesent lichen inkompressiblen Flüssigkeit, z. B.
Leitungswas ser, gefüllt.
Oberhalb der Kammer 30 befindet sich eine Reini gungskammer 40 mit senkrechten Wänden 41, die un ten an dem Flansch 36 befestigt sind und einen recht eckigen, tankartigen, oben offenen Behälter bilden, der teilweise mit Waschflüssigkeit gefüllt wird. In der Kam mer 40 ist ein herausnehmbarer, zylindrischer Korb 42 drehbar angeordnet, der zwei kreisförmige Stirn wände aus Blech oder ähnlichem aufweist, die eine Seitenwand 45 aus perforiertem Blech oder festem Me tallgewebe oder dergleichen haltern. Selbstverständlich ist der Korb mit einer nicht dargestellten, verschliess- baren öffnung zum Beschicken und Entleeren versehen.
Der trommelförmige Korb 42 ist in der Kammer 40 auf vier im wesentlichen gleichen Rollen 46 drehbar ge lagert, von denen drei mittels geeigneter Lager an Stützen 47 gelagert sind. Die vierte Rolle ist über eine Welle 48, die durch eine nicht dargestellte, abdichtende Packung führt, mit einem Antriebsmotor 49 verbunden und dreht den Korb 42 kraftschlüssig an. Die Rollen 46 können, wie dargestellt, mit Schultern oder Flan schen 50 versehen sein, um eine unerwünschte Ver schiebung des Korbes in Achsrichtung zu verhindern.
Im Betrieb wird der Korb 42 mit den zu spülenden Koch- und Essutensilien beschickt, geschlossen, auf die Rollen 46 in der Kammer 40 gesetzt, in die Kammer 40 wird heisses Wasser mit Seife oder einem Spülmittel eingefüllt und die Kammer wird mit einem Deckel 51 verschlossen. Selbstverständlich kann der Korb 42 Ge stelle oder Halterungen enthalten, wenn dies im Hin blick auf das zu reinigende Gut erforderlich ist. Beim Spülen von Geschirr hat sich dies jedoch als überflüssig erwiesen.
Zur Prüfung dieser Ausgestaltung der Erfindung wurden folgende Versuche unternommen: Auf Edel stahlbesteck, wie Messer, Gabeln, Tee- und Esslöffel, wurden Ei, gekochte Nährmittel, wie z. B. Mehl und Mischungen davon aufgebracht. Das so beschmutzte Geschirr wurde bis zu 100 Stunden getrocknet, die Trocknung wurde teilweise durch Auflegen des Be stecks auf eine Heizplatte beschleunigt. Der verwendete Korb hatte eine Länge von etwa 27 cm und einen Durch messer von etwa 15 cm; er bestand in einem Falle aus 4,8 mm dickem Messingblech mit 8 mm grossen Lö chern, deren Abstand von Mitte zu Mitte gerechnet <B>12,5</B> mm betrug und die mit einer Steigung von 60 angeordnet waren. Das gelochte Blech war mit nicht durchbrochenen Stirnwänden verbunden, der Korb hatte im ganzen etwa 28 ö Öffnungen.
Bei den übrigen Tests bestand die Seitenwand des Korbes aus einem üblichen, verzinkten Metallgewebe mit 6,4 mm Maschenweite und einer Drahtstärke von 0,4 mm. Die Abmessungen des Korbes waren die gleichen wie im erstgenannten Falle. Das schmutzige Geschirr wurde in den Korb gebracht, der Korb wurde dann in die Behandlungskammer ein gesetzt, und die Kammer wurde mit 25 Liter 61 bis 63= C warmen Leitungswassers gefüllt, das 0,16 Ge wichtsprozent eines handelsüblichen Haushaltreinigungs mittels enthielt. Die Kammer war dabei bis etwa zur Mittellinie des Korbes gefüllt.
Nach Schliessen des Dek- kels wurde der Korb mit 29 U.; min gedreht, während elektrohydraulische Schockwellen gemäss der folgenden Tabelle erzeugt wurden:
EMI0003.0031
<I>Tabelle <SEP> 11</I>
<tb> anfänglicher <SEP> Antrocknungszeit
<tb> Test <SEP> Nr.
<SEP> Joules <SEP> pro <SEP> Kapazität <SEP> Spannung <SEP> Elektrodenabstand <SEP> Schocks <SEP> Schockzahl <SEP> der <SEP> Speisereste
<tb> <B>(Zoll)</B> <SEP> Schock <SEP> @#F <SEP> kV <SEP> pro <SEP> Sekunde <SEP> insgesamt <SEP> (Stunden)
<tb> 1 <SEP> 337 <SEP> 27 <SEP> 5,0 <SEP> 0,070 <SEP> 4 <SEP> 1200 <SEP> 2
<tb> 2 <SEP> 450 <SEP> 9 <SEP> 10,0 <SEP> 0,118 <SEP> 5 <SEP> 800 <SEP> 12 <SEP> +
<tb> 3 <SEP> 729 <SEP> 18 <SEP> 9,0 <SEP> 0,200 <SEP> 4 <SEP> 1200 <SEP> 4
<tb> 4 <SEP> 729 <SEP> 18 <SEP> 9,0 <SEP> 0,200 <SEP> 4 <SEP> 600 <SEP> 4
<tb> 5 <SEP> 729 <SEP> 18 <SEP> 9,0 <SEP> 0,200 <SEP> 4 <SEP> 600 <SEP> 4
<tb> 6 <SEP> 729 <SEP> 18 <SEP> 9,0 <SEP> 0,200 <SEP> 4 <SEP> 600 <SEP> 4
<tb> 7 <SEP> 729 <SEP> 18 <SEP> 9,0 <SEP> 0,200 <SEP> 4 <SEP> 1200 <SEP> 4
EMI0004.0001
anfänglicher <SEP> Antrocknungszeit
<tb> Test <SEP> Nr.
<SEP> Joules <SEP> pro <SEP> Kapazität <SEP> Spannung <SEP> E(ektrodenabstand <SEP> Schocks <SEP> Schockzahl <SEP> der <SEP> Speisereste
<tb> Schock <SEP> PF <SEP> kV <SEP> (Zoll) <SEP> pro <SEP> Sekunde <SEP> insgesamt <SEP> (Stunden)
<tb> 8 <SEP> 729 <SEP> 18 <SEP> 9,0 <SEP> 0,200 <SEP> 4 <SEP> 600 <SEP> 4
<tb> 9 <SEP> 729 <SEP> 18 <SEP> 9,0 <SEP> 0,200 <SEP> 4 <SEP> 12.00 <SEP> 4
<tb> 10 <SEP> 729 <SEP> 18 <SEP> 9,0 <SEP> 0,200 <SEP> 2,5 <SEP> 1200 <SEP> .100
<tb> 11 <SEP> 729 <SEP> 18 <SEP> 9,0 <SEP> 0,200 <SEP> 2,5 <SEP> 1200 <SEP> .100 Bei Test Nr. 1 enthielt der Korb 40 schmutzige Suppenlöffel; bei Test Nr. 2 enthielt der Korb jeweils 15 Messer, Gabeln, Teelöffel und Suppenlöffel, also ins gesamt 60 Geschirrteile; bei Test Nr. 5 36 Messer;
bei den Tests 3, 4 und 10 je 36 Suppenlöffel und bei den Tests 6, 7, 8, 9 und 11 je 36 Teelöffel, Bei den Tests 1 und 2 wurde eine Membrane aus mit Polyester beschichtetem Polyestergewebe verwendet, bei Test 3 eine 1,6 mm dicke Neoprengummimembrane und bei den übrigen Tests eine 3,2 mm dicke Neoprenmem- brane. Bei allen Tests wurden die Speisereste vollständig vom Besteck gelöst. Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass durch die Erfindung ein einwandfreies Reinigen des Bestecks von den als sehr hartnäckig bekannten Speise resten in Zeiten zwischen 2,5 und 8 Minuten möglich war, während sich Speisereste dieser Art mit den übli chen Haushaltsgeschirrspülmaschinen praktisch nicht vollständig entfernen lassen.
Entsprechende Tests wur den mit beschmutztem Geschirr durchgeführt, der Korb wurde hier jedoch nicht gedreht, und es ergab sich eine einwandfreie Reinigung, wenn die zu säubernde Ober fläche von der Membrane aus sichtbar war. Durch einen Körper zwischen der zu reinigenden Oberfläche und der Membrane wird die Reinigungswirkung jedoch beeinträchtigt.
<I>Ablösen von Metall, das</I> elektrol3,tisch <I>auf Kathoden</I> <I>abgeschieden wurde</I> Bei der Gewinnung gewisser Metalle aus Schrott oder Erz wird häufig mit elektrischen Raffinierverfah- ren ( electrowinning ) gearbeitet. Hierbei werden die aus dem Schrott oder Erz zu gewinnenden Metalle ge löst, die Lösung wird erforderlichenfalls gereinigt und das Metall wird dann elektrolytisch auf einer Kathode abgeschieden. Das Metall wird schliesslich von der Ka thode entfernt, damit diese wieder verwendet werden kann. Derzeit werden u. a.
Kupfer, Zink, Antimon, Ko balt, Chrom, Eisen, Gallium, Mangan und Silber auf diese Weise in industriellem Massstab gewonnen. Ver fahren dieser Art sind z. B. beschrieben in Electroche- mical Engineering , Mantell, McGraw-Hill Book Com- pany, 4. Auflage 1960, Seiten 198 bis 247. Bei sol chen Verfahren bereitet eine Entfernung des abgeschie denen Metalles von der Kathode, ohne letztere zu be schädigen oder das abgeschiedene Metall in unerwünsch tem Masse zu zerkleinern, oft erhebliche Schwierigkeiten.
Bei der elektrolytischen Gewinnung von Kupfer wird dieses aus einem Elektrolyten auf einem Kupferkath- odenrohling abgeschieden, der etwa 6,5 mm dick ist. Die Verwendung von Kathodenrohlingen aus Kupfer hat verschiedene Gründe, nicht zuletzt soll dadurch eine Verunreinigung des Elektrolyten mit anderen Metall ionen und ein Angriff des Kathodenrohlings durch den Elektrolyten vermieden werden.
Es ist wünschenswert, den Kupferniederschlag als Ganzes, also in Form einer zusammenhängenden Haut, von den beiden Seiten des Kathodenrohlings zu entfernen, nachdem er eine Dicke von etwa 1,6 mm erreicht hat, so dass er wieder als Kathodenblech zur Bildung von Körpern mit einer Dicke von etwa 2 bis 4 cm, die ausschliesslich aus elektroly tisch niedergeschlagenem Kupfer bestehen, verwendet werden kann.
Bisher hat man die elektrolytisch abgeschiedenen Kupferniederschläge von den ursprünglichen Kathoden rohlingen mit der Hand abgezogen. Dies erfordert je doch eine erhebliche Sachkenntnis, da die abzuziehen den Niederschläge nicht beschädigt oder verbogen wer den dürfen, ausserdem ist dieser Arbeitsvorgang ziem lich zeitraubend und daher teuer.
Elektrolytisch abgeschiedene Kupferniederschläge konnten ohne Verbiegen oder anderweitige Beschädi gung als Ganzes von handelsüblichen Kathodenrohlin gen mittels elektrolytisch erzeugter Schockwellen ent fernt werden. Das hierfür verwendete Gerät entsprach im wesentlichen dem der Fig. 1 mit der Ausnahme, dass die flexible Membrane 25 fehlte. Die mit elek trolytisch abgeschiedenen Kupferschichten überzogenen Ausgangsrohlinge wurden in den mit Leitungswasser ge füllten Tank eingetaucht, die Ebene der Rohlinge ver lief dabei im wesentlichen senkrechten und parallel zur gemeinsamen Achse der Elektroden. In der folgenden Tabelle sind Verfahrensparameter angegeben, mit denen eine einwandfreie Trennung erreicht wurde.
EMI0004.0029
<I>Tabelle <SEP> 111</I>
<tb> Joules <SEP> pro <SEP> Kapazität <SEP> Spannung <SEP> Schocks <SEP> Anzahl <SEP> der <SEP> Grösse <SEP> Trenn Test <SEP> Nr. <SEP> Schock <SEP> ,uF <SEP> kV <SEP> pro <SEP> Sekunde <SEP> Schocks <SEP> (Zoll) <SEP> verbindung
<tb> 1 <SEP> 3240 <SEP> 45 <SEP> 12 <SEP> 1,5 <SEP> 50 <SEP> 18 <SEP> X <SEP> 18 <SEP> nein
<tb> 2 <SEP> 1944 <SEP> 27 <SEP> 12 <SEP> 4,0 <SEP> 25 <SEP> 15 <SEP> X <SEP> 15 <SEP> ja
<tb> 3 <SEP> 1633 <SEP> 27 <SEP> 11 <SEP> 3,5 <SEP> 50 <SEP> 15 <SEP> X <SEP> 15 <SEP> ja Wie die letzte Spalte der Tabelle zeigt, wurde in zwei Fällen auf die Oberfläche des Ausgangsrohlings eine Trennverbindung aufgebracht.
Eine einwandfreie Abtrennung der aufgalvanisierten Schichten war jedoch auch ohne eine solche Trennverbindung möglich, wie aus der Tabelle ersichtlich ist.
Zink wird elektrolytisch auf Kathoden aus Alumi nium- oder Aluminiumlegierungsplatten abgeschieden. Dabei müssen dann Zinkschichten, die in den meisten Fällen 6,5 mm oder mehr dick sein können, von den beiden Seiten der Ausgangskathoden abgetrennt wer den.
Während bei der Trennung der aufgalvanisierten Kupferschichten von der Kupfer-Ausgangskathode ein Verbiegen oder Beschädigen beider Bestandteile un erwünscht ist, spielt bei der elektrolytischen Gewinnung von Zink ein Verbiegen oder Beschädigen des Zinks praktisch keine Rolle, die Aluminiumkathode, die in ihrer Funktion dem Kupferkathodenrohling entspricht, soll jedoch weder verbogen noch beschädigt werden.
Für das Trennen von elektrolytisch gewonnenem Zink von Aluminiumkathoden wurden wie oben im Falle von Kupfer mit entsprechenden Einrichtungen und Verfahren elektrohydraulisch erzeugte Schockwellen mit Erfolg verwendet, die Verfahrensparameter sind in der folgenden Tabelle angegeben:
EMI0005.0005
<I>Tabelle <SEP> IV</I>
<tb> Entladungsenergie
<tb> Kapazität <SEP> Spannung <SEP> Schock <SEP> Grösse <SEP> der <SEP> Kath.
<tb> Test <SEP> Nr. <SEP> pro <SEP> Schock <SEP> Schockzahl
<tb> (Joule) <SEP> (/4@ <SEP> <B>(kV)</B> <SEP> pro <SEP> Sekunde <SEP> (Zoll)
<tb> 1 <SEP> 3240 <SEP> 45 <SEP> 12 <SEP> 1,5 <SEP> 50 <SEP> 18 <SEP> X <SEP> 18
<tb> 2 <SEP> 1944 <SEP> 27 <SEP> 12 <SEP> 3,0 <SEP> 25 <SEP> 18 <SEP> X <SEP> 18
<tb> 3 <SEP> 648 <SEP> 9 <SEP> 12 <SEP> 7,0 <SEP> 40 <SEP> 3 <SEP> X <SEP> 5
<tb> 4 <SEP> 1944 <SEP> 27 <SEP> 12 <SEP> 3,0 <SEP> 25 <SEP> 12 <SEP> X <SEP> 14 In keinem Falle wurden die Aluminiumkathoden mit einem Trennhilfsmittel behandelt.
Bei der elektrolytischen Gewinnung von Mangan wird das Metall gewöhnlich als etwa 0,8 mm dicke spröde Schicht auf etwa 0,8 mm dicken Edelstahl blechkathoden abgeschieden. Derzeit ist es üblich, den spröden Niederschlag von den Kathodenblechen dadurch zu entfernen, dass man diese durch ein Walzwerk lau fen lässt, wobei das Stahlblech gebogen wird und das Mangan in Form unregelmässiger Plättchen absplittert. Nach der Entfernung des Mangans müssen die Kath odenbleche vor der Wiederverwendung sorgfältig aus gerichtet werden, um ein ungleichmässiges Aufwachsen des Manganniederschlages und eine Beschädigung der Elektrolysezellen zu vermeiden.
Es wurden eine Anzahl von 457 x 914 x 0,8 mm messende Edelstahlkathoden mit einem etwa 3,2 mm dicken elektrolytisch abgeschiedenen Mangannieder- schlag auf beiden Seiten in einer Einrichtung, wie sie in Verbindung mit Kupfer beschrieben wurde, elektro hydraulisch erzeugten Schockwellen ausgesetzt. Eine zu friedenstellende Abtrennung des Mangans wurde mit 1944 Joule pro Entladung (27 @lF, 12 kV) erreicht. In allen Fällen wurde mit einer Funkenstrecke von 4,8 mm und Leitungswasser als Arbeitsmedium ge arbeitet, und es wurden insgesamt 15 Entladungen mit einer Rate von 3 pro Sekunde angewendet.
Das Mangan wurde dadurch von beiden Seiten der Edelstahlkathoden gleichzeitig abgelöst, ohne dass dabei irgendeine erkenn bare Verbiegung, Verformung oder andere Beschädi gung der Kathodenbleche auftrat. Es wurden jeweils zwei Kathoden gleichzeitig behandelt, die jeweils zu beiden Seiten der Funkenstrecke angeordnet wurden. Auch mit einer geringeren Anzahl von Entladungen konnte das Mangan von den Kathoden abgetrennt wer den. So hat sich z. B. eine einzige Schockwelle, deren Energie 4410 Joule betrug, als geeignet erwiesen. Elek trolytisches abgeschiedenes Mangan wurde auch in zufriedenstellender Weise auf elektrohydraulischem Wege von Aluminiumblechkathoden abgelöst, die <B>127</B> x 177 mm massen.
Die elektrolytische Gewinnung von Antimon ist ähn lich wie die von Mangan. Stahlblechelektroden mit Schichten aus elektrolytisch niedergeschlagenem Anti- mon wurden mit ähnlichen elektrohydraulischen Ver fahren mit Erfolg behandelt. So wurden beispielsweise etwa 6,4 mm dicke elektrolytische Antimonniederschläge von etwa 3,2 mm dicken und 420 x 445 mm grossen Stahlelektroden mit 15 Schockwellen abgetrennt, die jeweils einer Energie von 2281 Joules entsprechend einer Entladung von 27,uF bei 13 kV hatten.
Entspre chende elektrolytische Niederschläge von Antimon wur den mit 50 Schocks von 450 Joule entsprechend einer Entladung von 9 ; tF bei 10 kV abgelöst.
<I>Reinigung von</I> Gussstücken Bei der Herstellung von Metallguss mittels Sand formverfahren werden die Gussstücke gewöhnlich aus dem Formsand und Behälter auf bewegten Metallnetzen oder Stäben ausgeschüttelt. Diese halbautomatische Be handlung eignet sich nicht sehr gut zur Entfernung von Sandkernen aus dem Inneren oder einspringenden Tei len, von an der Oberfläche des Gussstückes haftendem Sand und anhaftenden Sandkörpern, in die geschmol zenes Metall eingedrungen ist (gelegentlich auch als ver brannter Sand bezeichnet).
Sandkerne und an der Ober fläche lose haftender Sand können durch starke Wasser strahlen, Sandstrahlen oder ähnliche Verfahren entfernt werden, in den Sand eingedrungenes Metall muss jedoch gewöhnlich von Handabgeschliffen oder abgeschält wer den. Auf alle Fälle sind die konventionellen Verfahren zum Reinigen von Guss teuer und zeitraubend. Es wurde gefunden, dass sich elektrohydraulisch erzeugte Schock wellen ausgezeichnet eignen, um anhaftenden Sand zu entfernen, Kerne oder Kernreste zu zerbrechen und zu entfernen und eingedrungenes Metall von Metallguss schnell, wirksam und wirtschaftlich zu beseitigen.
Es wurden insbesondere Kraftfahrzeugzylinderkopf güsse von Sand gereinigt, in dem die Gussstücke wieder holt elektrohydraulisch erzeugten Schockwellen in Was ser ausgesetzt wurden. So haben sich beispielsweise drei bis vier Entladungen von 5000 Joule bei 10 kV als ausreichend erwiesen, um an der Aussenfläche anhaf tenden Sand zu entfernen, und nachdem die Sandkruste auf den Ventilsitzteilen gebrochen war, genügten weni ge weitere Entladungen zur Reinigung der inneren Teile. Für die Reinigung der Kühlwasserkammern waren bis zu insgesamt 20 Entladungen erforderlich.
Die verwen- dete Einrichtung enthielt einen oben offenen Tank, der genügend gross war, um das Gussstück, ausreichend Wasser, um dieses zu bedecken, und eine Elektrode auf zunehmen. Die verwendete Schaltung ist in Fig. 3 dieses Vorschlages beschrieben.
Es ist einleuchtend, dass die Erfindung noch weitere ähnliche Anordnungen von elektrohydraulisch-erzeugten Schockwellen in dielektrischen, im wesentlichen inkom- pressiblen Flüssigkeiten umfasst, z. B. die Entfernung von Farbe von festen Unterlagen, eine Reinigung von Schiffsrümpfen, eine Reinigung der Innenwände von Tanks oder anderen Behältern und dergleichen. Die obigen Beispiele sind daher nicht einschränkend aus zulegen. Zur Vereinfachung der Beschreibung sind auch nur Geräte dargestellt worden, die nur zwei Elektroden und eine einzige Funkenstrecke enthielten, selbstver ständlich können mehrere Elektrodenpaare, koaxiale Elektroden und dergleichen verwendet werden.
Es können auch andere Formen verwendet werden, als sie in der Zeichnung dargestellt sind. Die Erfindung ist auch nicht auf die bestimmten flüssigen Medien be schränkt und kann also sowohl im Entladungsraum als auch im Arbeitsraum andere flüssige Medien verwenden, und diese Medien können ausserdem auch umgewälzt werden, falls dieses wünschenswert ist. Die Beschickung der Arbeitskammer kann auch im Durchlaufverfahren erfolgen, man braucht also nicht chargenweise zu ar beiten, wie beschrieben worden ist.