Бессточный модуль гальванохимической обработки деталей
Изобретение относится к гальванотехнике, в частности, к бессточному модулю гальванохимической обработки деталей содержит ванну для гальванохимической обработки с переливной трубой, первую ванну промывки, оснащенную элементами формирования струй, вторую ванну промывки выполненную проточной и оснащенную переливной трубой, сборник разбавленного электролита сборник загрязненной промывной воды, блок концентирования и разделения фракций электролита, фильтр глубокой очистки промывной воды, три насоса и систему трубопроводов. Новым в устройстве является его оснащение сборником незагрязненной обессоленной воды, соединение и оснащение последнего, оснащение первой ванны, промывки сливным трубопроводом, соединение последнего через нормально-открытый исполнительный механизм со сборником разбаленного электролита и сборником загрязненной промывной воды, соединение второго выхода блока концентирования и разделения фракйий электролита со сборником незагрязненной обессоленной воды, соединение выхода фильтра глубокой очистки промывной воды со второй ванной промывки и оснащение трубопровода, соединяющего первый выход блока концентрирования и заделения фракций электролита со сборником разбавленного электролита, нормально-открытым исполнительным механизмом, соединением входа и выхода последнего, а также выполнение днища сборника разбавленного электролита, места ввода в последний трубопровод, оснащением сборников, ванны для гальванохимической обработки и второй ванны промывки датчиками-реле уровня соответствующего исполнения, размещение электродов одного из последних в сборнике разбавленного электролита и выполнение блока концентрирования и разделения фракций электролита и фильтра глубокой очистки промывной воды. Такая конструкция повышает эффективность работы модуля и качество промывки деталей. 1 ил.
Изобретение относится к гальванохимической обработке и очистке поверхности деталей и может быть использовано в гальваническом и химическом производствах как в составе автоматизированных (механизированных) линиях, так и в составе стационарных участков соответствующей обработки.
Известен бессточный модуль гальванохимической обработки деталей, содержащий расположенные в технологической последовательности ванну для гальванохимической обработки со сливной трубой, первую ванну промывки, выполненную трехкаскадной и оснащенную переливной трубой, вторую ванну промывки, выполненную проточной и оснащенную переливной трубой, сборник разбавленного электролита и загрязненной промывной воды, блок концентрирования и разделения фракций электролита, фильтр глубокой очистки разбавленного электролита и загрязненной промывной воды, два насоса и систему трубопроводов [1] Недостатками известного устройства являются сравнительно невысокие эффективность и качество промывки, обусловленные отсутствием возможности качественной промывки деталей, содержащих глухие отверстия, пазы и углубления, и необходимостью постоянной подачи обессоленной и (или) повторно используемой воды во вторую ванну промывки. Кроме того, данное устройство достаточно энергоемко, поскольку при его работе приходится очищать и концентрировать смесь разбавленного электролита и загрязненной промывной воды, без разделения последних. Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату известным решением, выбранным в качестве прототипа, является бессточный модуль гальванохимической обработки деталей, содержащий расположенные в технологической последовательности ванну для гальванохимической обработки с переливной трубой, первую ванну промывки, выполненную трехкаскадной и оснащенную элементами формирования струй и переливной трубой, вторую ванну промывки, выполненную проточной и оснащенную переливной трубой, и третью ванну для промывки деталей горячей водой, сборник разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, сборник загрязненной промывной воды, блок концентрирования и разделения фракций электролита (раствора), фильтр глубокой очистки промывной воды, три насоса и систему трубопроводов, причем первый выход сборника разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки соединен посредством первого насоса и трубопровода со входом блока концентрирования и разделения фракций электролита (раствора), первый выход которого соединен со сборником разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, а второй его выход соединен с элементами формирования струй трехкаскадной ванны промывки, переливная труба ванны для гальванохимической обработки соединена со сборником разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, переливная труба проточной ванны промывки соединена со сборником загрязненной промывной воды, первый выход которого соединен посредством третьего насоса и трубопровода со входом фильтра глубокой очистки промывной воды, выход которого соединен со сборником загрязненной промывной воды, второй выход которого соединен со сборником разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, второй выход которого соединен посредством второго насоса и трубопровода с ванной для гальванохимической обработки [2] Недостатком известного устройства, выбранного в качестве прототипа, являются сравнительно большие затраты производственных площадей, необходимых для размещения модуля гальванохимической обработки деталей. Недостатками данного устройства являются и сравнительно невысокие эффективность его работы и качество промывки деталей, в частности струйной, обусловленное тем, что объем промывной воды, используемой для струйной промывки, жестко "привязан" к производительности блока концентрирования и разделения фракций электролита (раствора), поступающего в последний из сборника разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки. Кроме того, другим недостатком этого устройства является его сравнительно ограниченные функциональные и технологические возможности, не позволяющие, в частности, производить "подпитку" модуля незагрязненной водой без использования и прокладки необходимой запорно-регулирующей арматуры и трубопроводов, соответственно, а также обеспечивать бессточную работу модуля, в частности, по второй, проточной ванне промывки. Наконец, еще одним недостатком данного устройства является его сравнительно большая материалоемкость, обусловленная значительным количеством (до 5 штук) емкостей для промывки деталей. Новый технический результат заключается в сокращении материалоемкости устройства и производственных площадей, повышении эффективности работы модуля и качества промывки деталей, а также в расширении функциональных и технологических возможностей. Новый технический результат достигается тем, что бессточный модуль гальванохимической обработки деталей, содержащий, расположенные в технологической последовательности ванну для гальванохимической обработки с переливной трубой, первую ванну промывки, оснащенную элементами формирования струй, и вторую ванну промывки, выполненную проточной и оснащенную переливной трубой, сборник разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, сборник загрязненной промывной воды, блок концентрирования и разделения фракций электролита (раствора), фильтр глубокой очистки промывной воды, три насоса и систему трубопроводов, причем выходы сборника разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки соединены посредством соответствующих насосов и трубопроводов с ванной для гальванохимической обработки и блоком концентрирования и разделения фракций электролита (раствора), первый выход которого соединен трубопроводом со сборником разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, переливная труба ванны для гальванохимической обработки соединена со сборником разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, переливная труба проточной ванны промывки соединена со сборником загрязненной промывной воды, выход которого соединен посредством третьего насоса и трубопровода с фильтром глубокой очистки промывной воды, согласно изобретению, снабжен сборником незагрязненной обессоленной (дистиллированной) воды, соединенным с генератором (накопителем) последней и, посредством насоса и соответствующего трубопровода, с элементами формирования струй первой ванны промывки, оснащенной, в свою очередь, сливным трубопроводом, соединенным со входом нормально-открытого исполнительного механизма, выход которого соединен трубопроводом со сборником разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, а вход со сборником загрязненной промывной воды, второй выход блока концентрирования и разделения фракций электролита (раствора) соединен трубопроводом со сборником незагрязненной обессоленной (дистиллированной) воды, выход фильтра глубокой очистки промывной воды соединен трубопроводом со второй ванной промывки, а трубопровод, соединяющий первый выход блока концентрирования и разделения фракций электролита (раствора) со сборником разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, соединен с последним через нормально-открытый исполнительный механизм, вход котоpого также соединен трубопроводом со сборником разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, причем днище сборника разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки выполнено двунаклонным, с уклонами в стороны соответствующих насосов, одна из разделенных по днищу сообщающихся секций сборника разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки соединена соответствующими трубопроводами с выходами нормально-открытых исполнительных механизмов, установленных на сливном трубопроводе первой ванны пpомывки и на трубопроводе, соединяющем первый выход блока концентрирования и разделения фракций электролита (раствора) со сборником разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, а вторая из разделенных по днищу сообщающихся секций последнего соединена с переливной трубой ванны для гальванохимической обработки и трубопроводом, соединенным со входом нормально-открытого исполнительного механизма, установленного на трубопроводе, соединяющем первый выход блока концентрирования и разделения фракций электролита (раствора) со сборником разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки. Сборник разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, сборник загрязненной промывной воды и сборник незагрязненной обессоленной (дистиллированной) воды оснащены, по крайней мере, двухпредельными датчиками-реле уровня. Причем, чувствительные элементы (электроды) датчика-реле уровня сборника разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки размещены в каждой из сообщающихся секций последнего. Ванна для гальванохимической обработки и вторая ванна промывки оснащены, по крайней мере, однопредельными датчиками-реле уровня. В качестве блока концентрирования и разделения фракций электролита (раствора) используется выпарной аппарат пленочного типа, содержащий, по крайней мере, испарительное устройство и конденсатор. А в качестве фильтра глубокой очистки промывной воды используются сорбционные колонки с сорбентом соответствующего гальванохимической обработке вида. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием сборника незагрязненной обессоленной (дистиллированной) воды, соединенного с генератором (накопителем) последней, и, посредством насоса и соответствующего трубопровода, с элементами формирования струй первой ванны промывки, оснащением последней сливным трубопроводом, соединенным со входом нормально-открытого исполнительного механизма, выход которого соединен трубопроводом со сборником разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, а вход со сборником загрязненной промывной воды, соединением второго выхода блока концентрирования и разделения фракций электролита (раствора) со сборником незагрязненной обессоленной (дистиллированной) воды, и соединением выхода фильтра глубокой очистки промывной воды со второй ванной промывки и оснащением трубопровода, соединяющего первый выход блока концентрирования и разделения фракций электролита (раствора) со сборником разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, нормально-открытым исполнительным механизмом, соединением входа и выхода последнего, а также выполнением днища сборника разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, местами ввода в последний трубопроводов, оснащением сборников, ванны для гальванохимической обработки и второй ванны промывки датчиками-реле уровня, размещением электродов одного из последних в сборнике разбавленного электролита (раствора) и выполнением блока концентрирования и разделения фракций электролита (раствора) и фильтра глубокой очистки промывной воды. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого решения с другими, известными в науке и данной области техники, показывает, что известны технические решения, [3] позволяющие обеспечивать бессточный режим работы модуля гальванохимической обработки деталей. Однако их использование не позволяет достичь поставленную в заявляемом решении цель, поскольку они не обеспечивают: возможность обработки деталей минимально необходимым количеством промывных ванн; промывку деталей повышенной группы сложности (в частности, корпусных с глухими отверстиями, пазами и углублениями); эффективный режим работы выпарной установки, из-за необходимости концентрирования сильно разбавленных электролитов (растворов) промывной воды, сливаемой из первого каскада промывки; возможность автономной работы отдельных ванн модуля, без "привязки" к количеству жидкости, выносимой деталями из ванны гальванохимической обработки в трехкаскадную ванну промывки, что особенно негативно сказывается, в частности, на этапе разогрева электролита (раствора) ванны гальванохимической обработки (суть на этапе нерабочего состояния модуля). Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решению критерию "существенные отличия". Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема бессточного модуля гальванохимической обработки деталей. Бессточный модуль гальванохимической обработки деталей (см. чертеж) содержит расположенные в технологической последовательности ванну 1 для гальванохимической обработки с переливной трубой 2, первую ванну 3 промывки, оснащенную элементами 4 формирования струй и сливным трубопроводом 5, и вторую ванну 6 промывки, оснащенную переливной трубой 7, сборник 8 разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, сборник 9 загрязненной промывной воды, сборник 10 незагрязненной обессоленной (дистиллированной) воды, блок 11 концентрирования и разделения фракций электролита (раствора) и фильтр 12 глубокой очистки промывной воды. Выходы сборника 8 соединены посредством насосов 13 и 14 и трубопроводов 15 и 16 с ванной 1 и входом блока 11, соответственно. Первый выход блока 11 соединен трубопроводом 17 со сборником 8. Переливная труба 2 ванны 1 соединена со сборником 8, а переливная труба 7 ванны 6 соединена со сборником 9, выход которого соединен посредством насоса 18 и трубопровода 19 со входом фильтра 12, выход которого соединен трубопроводом 20 с ванной 6. Сборник 10 соединен с генератором (накопителем) незагрязненной обессоленной (дистиллированной) воды (на фиг.1 не показан) и, посредством насоса 21 и трубопровода 22, с элементами 4 ванны 3, сливной трубопровод 5 которой соединен со входом нормально-открытого исполнительного механизма (ИМ) 23, выход которого соединен трубопроводом 24 со сборником 8, а вход со сборником 9 (по трубопроводу 25). Второй выход блока 11 соединен трубопроводом 26 со сборником 10. Трубопровод 17 соединен со сборником 8 через нормально-открытый исполнительный механизм (ИМ) 27, вход которого также соединен со сборником 8 трубопроводом 28. Днище сборника 8 выполнено двунаклонным, с уклонами в стороны насосов 13 и 14, соответственно. А разделенные по днищу сообщающиеся секции I и II сборника 8 соединены с выходом ИМ 23 (трубопроводом 24), ИМ 27 и первым выходом блока 11 (трубопроводом 28) и переливной трубой 2 ванны 1, соответственно. Сборники 8, 9 и 10 оснащены двухпредельными датчиками-реле 29, 30 и 31 уровня, соответственно. Причем, чувствительные элементы (электроды) датчика реле 29 размещены в каждой из сообщающихся секций I и II сборника 8. Ванны 1 и 6 оснащены однопредельными датчиками-реле 32 и 33 уровня, соответственно. Блок 11 содержит испарительное устройство 34, выход которого соединен с трубопроводом 17, и конденсатор 35, выход которого соединен с трубопроводом 26. А в качестве фильтра 12 используются сорбционные колонки 36, 37 с сорбентом соответствующего гальванохимической обработке вида. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии в ванне 1 находятся (например), а в ваннах 3 и 6 отсутствуют обрабатываемые детали (на фиг. 1 не показаны). Уровень соответствующей обрабатываемой среды (например, электролита и холодной промывной воды) в ваннах 1 и 6 находится в норме. В сборниках 8 и 9 отсутствуют разбавленный электролит (в данном случае) и загрязненная промывная вода, соответственно. Уровень незагрязненной обессоленной (дистиллированной) воды, поданной от ее генератора (накопителя), в сборнике 10 находится (см. чертеж) в норме (суть объем этой воды достаточен для многократного проведения процессов струйной промывки). Насосы 13, 14, 18 и 21 находятся в выключенном состоянии. ИМ 23, ИМ 27 находятся в выключенном (нормально-открытом) состоянии. Состав, концентрация основных компонентов и другие параметры электролита в ванне 1 находятся в норме. Промывная вода ванны 6 не содержит или содержит допустимое количество загрязнений в виде основного отмываемого компонента электролита ванны 1. Испарительное устройство 34 и конденсатор 35 блока 11 находятся в выключенном состоянии. При этом, как до, так и после загрузки деталей (размещаемых на подвеске или в барабане), возможные потери электролита в ванне 1 на первом этапе ее работы из-за испарения, уноса бортовой вентиляцией) могут быть скомпенсированы подачей незагрязненной обессоленной воды как от системы ее централизованной раздачи, так и самим модулем. В последнем случае это производится следующим образом. Включают на определенное время насос 21 сборника 10, незагрязненная обессоленная вода из которого поступает по трубопроводу 22 в элементы 4 ванны 3 и далее по трубопроводу 5 через нормально-открытый ИМ 23 и по трубопроводу 24, поступает в секцию 1 сборника 8, о чем свидетельствует сигнал его датчика-реле 29. После этого подают сигнал на закрывание (на определенное время) нормально открытого ИМ 27 и, также на определенное время, контролируемое датчиком-реле 29, включают насос 14 для перекачки незагрязненной обессоленной воды (в данном случае) по трубопроводу 16, через невключенное (в данном случае) устройство 34, и по трубопроводам 17 и 28, в секцию II сборника 8, о чем свидетельствует сигнал его датчика-реле 29. Далее включают насос 13 (работа которого контролируется по датчикам-реле 29 и 31) и подают незагрязненную обессоленную воду (по трубопроводу 15) в ванну 1 для компенсации уровня ее электролита. Аналогично можно (особенно, если используется горячая промывка) компенсировать потери промывной воды в ванне 6, в частности на этапе ее использования для обработки первой партии деталей. При этом, сливаемую из ванны 3 незагрязненную обессоленную воду (в данном случае) направляют (путем подачи сигнала и закрытия ИМ 23) в сборник 9, откуда она насосом 18, работа которого контролируется датчиками-реле 30 и 33, по трубопроводу 19, через колонки 36, 37 фильтра 12, и по трубопроводу 20, подается в ванну 6. После окончания времени обработки деталей в ванне 1, их выгрузки из последней, в ванну 3 загружаются детали, на поверхности (в полостях) которых содержится выносимый ими из ванны 1 электролит. Затем включают на определенное, обеспечивающее соответствующее качество струйной (в данном случае) промывки, время насос 21 сборника 10, незагрязненная обессоленная вода из которого поступает по трубопроводу 22 в элементы 4 ванны 3, для смыва струйным методом основной части (до 90-95%) электролита, вынесенного деталями из ванны 1. Сливаемый из ванны 3 по трубопроводу 5 концентрированный раствор воды разделяется, с помощью ИМ 23 и соединенного с его входом трубопровода 25, [например, по времени, либо по значению концентрации основного отмываемого компонента, зафиксированного датчиком концентрации (на чертеже не показан), установленным непосредственно перед входом ИМ 23] на относительно сильно концентрированную и слабо концентрированную части сливаемого из ванны 3 раствора воды (суть производится процесс пассивного концентрирования). При этом относительно сильно концентрированная часть сливаемого из ванны 3 раствора воды поступает, по трубопроводу 24, в секцию 1 сборника 8, о чем свидетельствует сигнал его датчика-реле 29, а относительно слабо концентрированная часть сливаемого из ванны 3 раствора воды поступает, по трубопроводу 25 в сборник 9, о чем свидетельствует сигнал его датчика-реле 30. После окончания процесса струйной промывки деталей в ванне 3 детали из последней перемещаются и загружаются в ванну 6 для их окончательной промывки. При этом оставшееся количество (5-10%) вынесенного деталями электролита из ванны 1 удаляется в ванне 6 погружным способом промывки при активном перемешивании (например, путем барботирования) промывной воды. После окончания процесса промывки деталей погружным способом в ванне 6 и выгрузки их из последней, ванны 1,3 и 6 готовы для проведения в них гальванохимической обработки новой партии деталей. Причем особенностью последующей обработки деталей, как и процесса поддержания уровня жидких обрабатывающих сред в ваннах 1 и 6, является следующее. Производится процесс активного концентрирования скопившегося в секции 1 сборника 8 относительно сильно концентрированной части раствора воды. Для этого включают устройство 34 и конденсатор 35 блока 11, насос 14 и производят подачу относительно сильно концентрированной части раствора воды (по трубопроводу 16) в устройство 34, в котором производится упаривание поступившего в него раствора и разделение последнего на жидкую и газообразную фракции. Образовавшийся при этом концентрат поступает по трубопроводу 17, через нормально открытый ИМ 27, в секцию 1 сборника 8, из которой насосом 14 вновь подается в устройство 34 блока 11. А газообразная фракция (пар), поступив в конденсатор 35, преобразуется в конденсат (суть в обессоленную воду), который, по трубопроводу 26, поступает в сборник 10 для пополнения объема незагрязненной обессоленной воды. При достижении необходимой концентрации основного отмываемого компонента [например, по времени, либо по значению концентрации основного отмываемого компонента, зафиксированного датчиком концентрации (на чертеже не показан), установленным непосредственно перед входом ИМ 27] описанным ранее образом закрывают ИМ 27, и максимально сконцентрированный (вторично, в данном случае) раствор воды поступает по трубопроводу 28 в секцию II сборника 8. При этом, восполнение потерь электролита в ванне 1 производится ранее описанным образом, но уже сконцентрированным раствором электролита, чем достигается относительно высокая стабильность параметров электролита, а следовательно и качества обработки деталей в ванне 1. При этом, излишки электролита (раствора) из ванны 1 поступают опять в секцию II сборника 8 по трубопроводу 2. Производится процесс глубокой очистки слабоконцентрированной части слитого из ванны 3 раствора воды и промывной воды ванны 6, загрязненной остатками электролита ванны 1 с одновременным восполнением потерь воды ванны 6, вызванным, в частности, выносом части промывной воды деталями. При этом описанным ранее образом, производится включение насоса 18 и осуществляется циркуляция промывной воды по контуру: сборник 9 насос 18 трубопровод 19 сорбционные колонки 36, 37 трубопровод 20 ванна 6 трубопровод 7 сборник 9. При этом в обоих случаях контроль и управление работой блока 11, насосов 13, 14, 18 и 21 может осуществляться как по сигналам от датчиков-реле 20, 30, 31, 32, 33, так и с помощью соответствующих датчиков концентрации основного отмываемого компонента, преобразовательной аппаратуры и блоков автоматики (на чертеже не показаны). А извлечение возможных посторонних примесей электролита (раствора) гальванохимической обработки может быть осуществлено с помощью переносного автономного электрохимического модуля (на чертеже не показан), размещаемого в секции II сборника 8 или непосредственно в ванне I или в конструкции трубопровода 15. Таким образом, заявляемое устройство по сравнению с известным, выбранным в качестве прототипа, позволяет: значительно (в 1,5-2 раза) сократить материалоемкость и производственные площади, необходимые для размещения модуля; повысить эффективность работы модуля и качество промывки деталей (в частности, струйной), за счет обеспечения независимой от производительности блока концентрирования и разделения фракций работы элементов формирования струй и сравнительно более низких затрат энергоресурсов, необходимых для работы блока концентрирования и разделения фракций; обеспечить возможность "подпитки" модуля незагрязненной водой без прокладки необходимых коммуникаций и дополнительного оборудования, а также обеспечить бессточную работу и ванны промывки погружением, что, в свою очередь, приводит к возможности бессточной работы модуля в целом. Реализация предлагаемого устройства довольно проста и не встречает принципиальных затруднений. Так, например, в качестве нормально-открытого исполнительного механизма в устройстве может быть использован пневматический клапан 25 и 7п2, внутренняя поверхность которого футерована фторопластом (полипропиленом), управление работой которого может осуществляться от электромагнитного пневмораспределителя типа КЭ-2УХЛ4 (Uпит. 24 В). В качестве датчиков-реле уровня в устройстве могут быть использованы уровнемеры типа РУС, "Сигнал-15", ЭХО-3, ДУЖЕ-200 М и др. В качестве насосов в устройстве могут быть использованы аппараты электронасосные центробежные типа х8/18-Л-2В и (или) насосы-дозаторы типа НД-1600/10-Д соответствующей производительности.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
