Устройство и установка для нанесения электрогальванического покрытия на металлические изделия
Изобретение относится к области гальванотехники. Устройство содержит центрифугу с вертикальной осью и с удаляемым барабаном, открытым сверху, средства для гидравлического соединения с трубами для подачи и слива жидкостей для обработки, подлежащих подаче в центрифугу и сливу из нее, один или более резервуаров для хранения и извлечения жидкостей для обработки с соответствующими клапанными и насосными средствами, выпрямитель тока, электрически соединенный с центрифугой, и средства для наклона центрифуги под 45° относительно горизонтальной оси, при этом трубы для подачи и слива соединены с гидравлическим соединителем, выступающим из дна центрифуги. Установка содержит ряд расположенных друг за другом станций, состоящих из устройств, приведенных выше, автоматическую станцию загрузки на входе и автоматическую станцию разгрузки на выходе, перед которой расположены две сушильных станции. Технический результат: изобретение позволяет осуществить полную автоматизацию, экономию рабочей силы без риска для здоровья операторов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится устройству и установке для электролитического осаждения защитных покрытий на металлические изделия, как правило, покрытий из цинка для болтов и тому подобное. Далее ссылки будут делаться на такое применение, хотя следует понимать, что все, о чем здесь говорится, может быть также применено к другим типам защитных и/или декоративных покрытий для других металлов и к любым видам изделий.
Известно, что обычные установки для нанесения покрытий из цинка состоят по существу из последовательности рабочих станций, на которых болты, загруженные в перфорированную бочку, подвергаются различным видам обработки, необходимым для получения защитных покрытий, способом, хорошо известным специалистам в данной области. В качестве примера ссылки будут делаться на установку, имеющую производительность 1800 кг/час болтов, для покрытия из цинка толщиной 12 мкм. Такая установка предусматривает следующую последовательность фаз/станций:
- N.2 станции химической очистки
- N.2 промывочные станции
- N.3 станции травления
- N.2 промывочные станции
- N.1 станция электрохимической очистки (с выпрямителем 16 В/1000 А)
- N.2 промывочные станции
- N.12 станции нанесения электрохимического покрытия из цинка (каждая - с выпрямителем 16 В/1000 А)
- N.2 промывочные станции
- N.1 станция нейтрализации
- N.1 станция голубой пассивации
- N.1 промывочная станция
- N.1 станция желтой пассивации
- N.1 промывочная станция
- N.1 станция загрузки/разгрузки
- N.2 сушильные станции
Это приводит к использованию установки с 34 станциями, с общим объемом технологических жидкостей приблизительно 40000 литров и длиной более 40 м.
Поскольку в этом обычном способе и в установке изделия перемещаются от одной станции к другой посредством перемещения бочки, в которой они размещены, имеется множество серьезных недостатков, таких как:
1. транспортировка изделий в бочке от одной станции к другой предполагает также перемещение большого количества жидкостей, которые должны очищаться, поскольку бочка из-за ее формы вызывает очень сильные уносы при прохождении от одной станции к другой независимо от того, является ли она заполненной изделиями или пустой, что делает необходимым использование большого количества промывочной воды и химических продуктов;
2. необходимо очищать большое количество жидкостей и продуктов, необходимых в различных фазах способа;
3. необходимость в частых аналитических проверках химических растворов;
4. большой объем в высшей степени загрязняющих жидкостей в открытом состоянии, которые постоянно испускают вредные испарения и токсичные газы, которые также должны очищаться;
5. необходимость в большом пространстве;
6. необходимость в очень частом механическом обслуживании, связанном с системой установки для обработки;
7. необходимость в рабочей силе для загрузки/разгрузки и наблюдении за фазами;
8. очень быстрый износ установок и вспомогательных устройств, соединенных с ними, и примыкающих конструкций.
Следовательно, задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства, которые не обладают указанными выше недостатками. Эта задача решается посредством создания устройства и установки, обеспечивающих использование барабанов для центрифугирования вместо бочек, фазу обработки и последующую промывку в одной и той же станции, а также центрифугирование изделий перед прохождением на другую станцию или на следующую фазу обработки на той же самой станции.
В частности, согласно первому объекту настоящего изобретения создано устройство для нанесения электрогальванического покрытия на металлические изделия, содержащее центрифугу с вертикальной осью и с удаляемым барабаном, открытым сверху, средства для гидравлического соединения с трубами для подачи и слива жидкостей для обработки, подлежащих подаче в центрифугу и сливу из нее, один или более резервуаров для хранения и извлечения жидкостей для обработки с соответствующими клапанными и насосными средствами, выпрямитель тока, электрически соединенный с центрифугой, и средства для наклона центрифуги под 45° относительно горизонтальной оси, при этом трубы для подачи и слива соединены с гидравлическим соединителем, выступающим из дна центрифуги.
Предпочтительно гидравлический соединитель выступает из дна центрифуги, как показано на фиг.4.
Предпочтительно труба для подачи выходит из верхнего резервуара, расположенного на каркасе на более высоком уровне по отношению к центрифуге, а труба для слива проходит к нижнему резервуару, расположенному ниже, чем центрифуга, под указанным каркасом.
Предпочтительно резервуары гидравлически соединены с помощью насоса, который обеспечивает возврат жидкости для обработки из нижнего резервуара в верхний резервуар.
Согласно второму объекту настоящего изобретения создана установка для нанесения электрогальванического покрытия на металлические изделия, содержащая ряд расположенных друг за другом станций, состоящих из вышеописанных устройств, автоматическую станцию загрузки на входе и автоматическую станцию разгрузки на выходе, перед которой расположены две сушильные станции.
Предпочтительно установка дополнительно содержит тележки, которые перемещаются по рельсам, проходящим над станциями по всей длине установки, причем тележки имеют средства для перемещения барабанов от одной станции к другой.
Обеспечение заявленного процесса возможно благодаря наличию в устройстве согласно изобретению гидравлического соединителя, выступающего из дна центрифуги, так что жидкости для обработки могут подаваться в центрифугу и сливаться из нее через соответствующие трубы для подачи и отвода, которые сходятся в гидравлический соединитель, таким образом обеспечивая возможность полной автоматизации процесса. Более того, частная пространственная конфигурация соединителя, показанная на фиг.3 и 4, позволяет наклонять центрифугу без скручивания труб.
Первым значительным преимуществом настоящего изобретения является то, что вместо перемещения подлежащих обработке изделий от одной химической станции к другой посредством мостовых кранов, транспортирующих бочки, они представляют собой подлежащие обработке изделия, остающиеся в течение нескольких циклов обработки внутри одной и той же центрифуги, поскольку жидкости перемещаются посредством заполнения и опустошения устройства с помощью гидравлической системы прокачки. Следовательно, факт центрифугирования изделий в промежутке между одной обработкой и другой предполагает очень низкий расход химических продуктов и воды, при этом благодаря центрифугированию они полностью извлекаются.
Второе значительное преимущество связано с тем фактом, что, когда между одной фазой и другой в известном способе имеются большие уносы, которые вызывают загрязнение химических растворов с последующей необходимостью в частых вмешательствах для их замены, причем в противном случае обработка не осуществляется соответствующим образом, и это может вызвать отбраковку обработанных изделий, в новой системе все это не является необходимым, поскольку благодаря центрифугированию изделий в промежутке между одной химической фазой и другой не происходит загрязнение.
Еще одно важное преимущество представляет собой значительное уменьшение воздействия на окружающую среду и уменьшение стоимости установки, поскольку нет необходимости в создании сложных и дорогостоящих систем очистки воды и воздуха при условии, что не используются в высшей степени загрязняющие жидкости, обычно используемые в открытом состоянии.
Наконец, еще одно преимущество обеспечивается за счет меньшего пространства, занимаемого установкой, благодаря меньшему количеству станций и благодаря уменьшению необходимости в рабочей силе, поскольку системы загрузки и разгрузки для центрифуг являются на 100% автоматизированными с некоторого времени, и они обеспечивают высокую надежность. В качестве сравнения следует отметить, что для создания установки в соответствии с настоящим изобретением, имеющей такую же производительность, как и у обычной установки, указанной выше, следующие станции являются достаточными при общей длине приблизительно 30 м:
- N.1 станция загрузки
- N.2 станции химической очистки
- N.3 станции травления
- N.1 станция электрохимической очистки (с выпрямителем 16 В/1000 А)
- N.6 станции электрохимического нанесения покрытия из цинка (каждая - с выпрямителем 16 В/1000 А)
- N.1 станция пассивации
- N.2 сушильные станции
- N.1 станция разгрузки
При этом способ и устройство согласно настоящему изобретению обеспечивают получение такой же производительности с помощью установки, которая требует на 70% меньше жидкостей и химических веществ, имеет на 50% меньше станций с автоматизированными манипуляциями без оператора и с очень низким воздействием на окружающую среду.
Дополнительные преимущества и отличительные признаки способа и устройства в соответствии с настоящим изобретением будут ясны специалистам в данной области из дальнейшего подробного описания одного из вариантов его осуществления, приведенного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - схематический вид спереди установки согласно настоящему изобретению, как в указанном выше сравнительном примере ;
Фиг.2 - схематический вид сверху установки с фиг.1;
Фиг.3 - схематический вид сбоку устройства, соответствующего станции установки, указанной выше; и
Фиг.4 - схематический вид спереди, показывающий более подробно центрифугу одной из станций, снабженную выпрямителем.
Как показано на фиг.1 и 2, установка согласно настоящему изобретению состоит из последовательности расположенных друг за другом станций А для химической и электрохимической обработки, причем последние представляют собой те, в которых предусмотрены выпрямители R с автоматической станцией L загрузки на входе и автоматической станцией U разгрузки на выходе, а перед последней имеются две сушильные станции А'.
Изделия, подлежащие обработке, содержатся в перфорированных цилиндрических барабанах D, открытых сверху (подобных барабану стиральной машины), при этом барабаны D автоматически перемещаются от одной станции А к другой посредством тележек С, которые перемещаются по рельсам В, проходящим над станциями по всей длине установки, от станции L загрузки до станции U разгрузки.
Использование открытых барабанов D вместо обычных бочек, закрываемых дверцами, обеспечивает осуществление полностью автоматизированной загрузки и разгрузки изделий на конечных станциях установки с большой экономией рабочей силы, а также без риска для здоровья операторов.
На фиг.3 и 4 проиллюстрированы элементы, которые составляют одну из указанных выше станций А, в частности, одну из станций для обработки с целью нанесения покрытия из цинка.
Такая станция содержит центрифугу F, закрываемую посредством верхней крышки Е, при этом электродвигатель М' вращает барабан D, который вводится вертикально в центрифугу F посредством одной из подвесных тележек С. При закрывании центрифуга F может наклоняться приблизительно на 45° относительно оси Х посредством электродвигателя М, при этом сохраняя электрическое соединение с выпрямителем R, а также гидравлическое соединение.
Фактически технологические жидкости доставляются и удаляются из центрифуги F через соответствующие трубы G для подачи и трубы Н для слива, которые сходятся в гидравлический соединитель S, выступающий из дна центрифуги F. Труба G для подачи выходит из верхнего резервуара Т, расположенного на каркасе К, на более высоком уровне, по отношению к центрифуге F, в то время как труба Н для слива проходит к нижнему резервуару Т', расположенному ниже, чем центрифуга F, под каркасом К.
Оба резервуара Т и Т', в свою очередь, гидравлически соединены с помощью насоса Р, который обеспечивает возвращение извлеченных и очищенных жидкостей из нижнего резервуара Т' в верхний резервуар Т. Другие непоказанные трубные, насосные и клапанные средства также предусмотрены для подачи и слива жидкостей в двух резервуарах.
В свете описанного выше, способ согласно настоящему изобретению и работа соответствующего устройства являются легко понятными.
Изделия, подлежащие обработке, автоматически загружаются в барабан D и подвергаются последовательно обычным фазам химической и электрохимической обработки на различных станциях А и, наконец, выгружаются опять-таки автоматически на выходе установки.
Главный новый аспект настоящего способа связан с тем фактом, что является невыгодным перемещение изделий от одной станции к другой для осуществления различных фаз, поскольку смена жидкостей, доставляемых в центрифугу, позволяет осуществить на одной и той же станции большее количество обработок, причем поочередно с центрифугированием без перемещения барабана. Теоретически можно было бы даже сосредоточить все фазы в одной станции; однако такое экстремальное решение имело бы смысл только для исключительно малой производительности, которая не соответствовала бы стоимости установки с множеством станций в целом.
Все промежуточные решения между полной разработкой станции, показанной на фиг.2, и сосредоточением фаз на одной станции также являются возможными, при этом количество станций для каждой фазы может изменяться в соответствии с потребностями. Другими словами, способ, как правило, состоит из следующих стадий:
а) введения барабана, содержащего изделия, в центрифугу;
б) подачи первой жидкости для химической обработки в центрифугу;
в) осуществления обработки;
г) слива первой жидкости для химической обработки из центрифуги;
д) осуществления центрифугирования изделий для извлечения жидкости;
е) подачи промывочной воды в центрифугу;
ж) осуществления промывки;
з) слива промывочной воды из центрифуги;
и) осуществления центрифугирования изделий для извлечения воды;
к) переноса барабана на другую станцию или повторение предыдущих стадий с другой жидкостью для химической обработки.
Следует отметить, что сам по себе факт осуществления промывки после фазы химической обработки в той же станции, где осуществлялась обработка, уже обеспечивает значительное сокращение количества станций. Кроме того, центрифугирование после каждой обработки или промывки обеспечивает извлечение жидкостей, таким образом уменьшая их потребление, а также предотвращая проблемы уноса жидкости от одной станции к другой, что также предотвращает загрязнение окружающей среды.
В порядке оптимизации использования технологических жидкостей предпочтительно, чтобы обработка имела место с центрифугой, наклоненной приблизительно под 45°, в то время как для центрифугирования лучше вернуть барабан в вертикальное положение. Следовательно, в таком случае перечисленные выше стадии могли бы дополняться наклоном центрифуги перед обработкой и промывкой (стадии "в" и "ж"), а также с возвращением центрифуги в вертикальное положение перед центрифугированием (стадии "д" и "и").
Очевидно, что описанный выше и проиллюстрированный вариант осуществления способа и устройства согласно настоящему изобретению является именно примером, к которому могут быть применены различные модификации. В частности, элементы, составляющие устройство, могут быть заменены другими элементами, которые являются механически эквивалентными или модифицированными в соответствии с конкретными потребностями; например, форма центрифуг и соответствующих барабанов может быть иной, центрифуги могут быть наклонены под другим углом относительно и/или вокруг оси, которая может быть расположена по-другому.
Подобным же образом гидравлические схемы, которые контролируют потоки жидкостей к центрифуге и от нее, могут изменяться, например, посредством создания дополнительных резервуаров и/или дополнительных насосов или одного резервуара, который питает несколько центрифуг посредством коллекторов с клапанами, и т.д.
1. Устройство для нанесения электрогальванического покрытия на металлические изделия, содержащее центрифугу с вертикальной осью и с удаляемым барабаном, открытым сверху, средства для гидравлического соединения с трубами для подачи и слива жидкостей для обработки, подлежащих подаче в центрифугу и сливу из нее, один или более резервуаров для хранения и извлечения жидкостей для обработки с соответствующими клапанными и насосными средствами, выпрямитель тока, электрически соединенный с центрифугой, и средства для наклона центрифуги под 45° относительно горизонтальной оси, отличающееся тем, что трубы для подачи и слива соединены с гидравлическим соединителем, выступающим из дна центрифуги.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гидравлический соединитель выступает из дна центрифуги, как показано на фиг.4.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что труба для подачи выходит из верхнего резервуара, расположенного на каркасе на более высоком уровне по отношению к центрифуге, а труба для слива проходит к нижнему резервуару, расположенному ниже, чем центрифуга, под указанным каркасом.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что резервуары гидравлически соединены с помощью насоса, который обеспечивает возврат жидкости для обработки из нижнего резервуара в верхний резервуар.
5. Установка для нанесения электрогальванического покрытия на металлические изделия, отличающаяся тем, что она содержит ряд расположенных друг за другом станций, состоящих из устройств по любому из пп.1-4, автоматическую станцию загрузки на входе и автоматическую станцию разгрузки на выходе, перед которой расположены две сушильных станции.
6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит тележки, которые перемещаются по рельсам, проходящим над станциями по всей длине установки, причем тележки имеют средства для перемещения барабанов от одной станции к другой.
