БЕССТОЧНЫЙ МОДУЛЬ ГАЛЬВАНОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ Российский патент 1997 года по МПК C25D19/00 C25D21/08 

Изобретение относится к области гальванохимической обработки и очистки поверхности деталей и может быть использовано в гальваническом и химическом производствах как в составе автоматизированных (механизированных) линий, так и в составе стационарных участков соответствующего вида обработки либо в виде автономных установок.

Известен бессточный модуль гальванохимической обработки, 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, содержащий расположенные в технологической последовательности ванну для гальванохимической обработки с переливной трубой, ванну струйной промывки со сливным трубопроводом, ванну промывки погружением, выполненную проточной и оснащенную переливной трубой, а также сборник разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, выполненный двухсекционным, сборник загрязненной промывной воды, сборник незагрязненной обессоленной (дистиллированной) воды, соединенный трубопроводом с генератором (накопителем) последней, блок концентрирования и разделения фракций электролита (раствора), фильтр глубокой очистки промывной воды, четыре насоса, два нормально-открытых исполнительных механизма 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 трубопроводами через первый нормально-открытый исполнительный механизм и непосредственно с соответствующими секциями сборника разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, а второй его выход соединен трубопроводом со сборником незагрязненной обессоленной (дистиллированной) воды, выход которого посредством второго насоса и трубопровода соединен с элементами формирования струй ванны струйной промывки, сливной трубопровод которой соединен трубопроводами через второй нормально-открытый исполнительный механизм и непосредственно с первой секцией сборника разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки и со сборником загрязненной промывной воды, выход которого посредством третьего насоса и трубопровода, соединен со входом фильтра глубокой очистки промывной воды выход которого соединен трубопроводом с ванной промывки погружением, переливная труба которой соединена со сборником загрязненной промывной воды, а выход второй секции сборника разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки соединен посредством четвертого насоса и трубопровода с ванной для гальванохимической обработки, переливная труба которой соединена со второй секцией сборника разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки [2]
Недостатком известного устройства, выбранного в качестве прототипа, является его относительная сложность, обусловленная необходимостью управления разделением потоков сливаемой жидкости из ванны струйной промывки и с первого выхода блока концентрирования и разделения фракций электролита (раствора) и как следствие наличия в составе устройства нормально-открытых исполнительных механизмов и дополнительных трубопроводов. Кроме того, в данном устройстве затруднено размещение датчиков основного отмываемого компонента в случае, если разделение потоков сливаемой жидкости происходит по значению концентрации последнего.

Наконец, еще одним недостатком данного устройства являются его сравнительно невысокие эффективность и качество промывки деталей погружным методом, поскольку при работе модуля загрязненная промывная вода может поступать в более чистую воду второй ванны промывки, что, как следствие, может приводить к повышенной нагрузке фильтра глубокой очистки промывной воды, тем более что производительность последнего ограничена, и (или) ухудшению качества промывки деталей, например, из-за "проскока" загрязнений в ванну промывки или наличия последних в ванне.

Новый технический результат заключается в упрощении устройства, повышении эффективности работы фильтра глубокой очистки промывной воды и качества операций промывки.

Новый технический результат достигается тем, что бессточный модуль гальванохимической обработки, содержащий расположенные в технологической последовательности ванну для гальванохимической обработки с переливной трубой, ванну струйной промывки со сливным трубопроводом, ванну промывки погружением, выполненную проточной и оснащенную переливной трубой, а также сборник разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, сборник загрязненной промывной воды, сборник незагрязненной обессоленной (дистиллированной) воды, соединенный трубопроводом с генератором (накопителем) последней, блок концентрирования и разделения фракций электролита (раствора), фильтр глубокой очистки промывной воды, четыре 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 трубопроводом со сборником разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, а второй его выход соединен трубопроводом со сборником незагрязненной обессоленной (дистиллированной) воды, сливной трубопровод ванны струйной промывки соединен со сборником разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, выход фильтра глубокой очистки промывной воды соединен трубопроводом с ванной промывки погружением, переливная труба которой соединена со сборником загрязненной промывной воды, а второй выход сборника разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки соединен посредством четвертого насоса и трубопровода с ванной для гальванохимической обработки, переливная труба которой соединена со сборником разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, согласно изобретению, снабжен по крайней мере еще одной, второй ванной струйной промывки со сливным трубопроводом, расположенной между первой ванной струйной промывки и ванной промывки погружением, оснащенной в свою очередь сливным патрубком и насосом, причем выход сборника незагрязненной обессоленной (дистиллированной) воды посредством второго насоса и трубопровода соединен с элементами формирования струй второй ванны струйной промывки, сливной трубопровод которой соединен со сборником загрязненной промывной воды, выход которого посредством третьего насоса и трубопровода соединен с элементами формирования струй первой ванны струйной промывки, а выход насоса ванны промывки погружением соединен посредством трубопровода со входом фильтра глубокой очистки промывной воды.

Причем при приготовлении электролита (раствора) ванны гальванохимической обработки и в ванне промывки погружением используется обессоленная (дистиллированная) вода. Ванна промывки погружением оснащена регулятором-сигнализатором уровня поплавкового типа. А в качестве фильтра глубокой очистки промывной воды используются сорбционные колонки с сорбентом.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием по крайней мере одной дополнительной ванной струйной промывки и ее расположением, оснащение ванны промывки погружением сливным патрубком и насосом, а также рядом новых соединений, расширением области использования обессоленной (дистиллированной) воды и оснащением ванны промывки погружением регулятором-сигнализатором уровня поплавкового типа. 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, позволяющие осуществлять бессточный режим работы модуля гальванохимической обработки. Однако их использование не позволяет достичь поставленную в заявляемом решении цель, поскольку они не обеспечивают:
эффективную работу модуля и высокое качество промывки, в частности струйной, обусловленные 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, что особенно негативно сказывается на начальном этапе работы устройства;
бессточный режим работы модуля по второй, проточной ванне промывки погружением;
оптимальный состав промывных емкостей, что приводит к искусственному увеличению (до 5 штук) их в составе модуля и усложняет (учитывая и необходимость подачи промывной воды в элементы формирования струй непосредственно из каскадов ванн) конструкцию последнего.

Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "существенные отличия".

На чертеже представлена структурная схема бессточного модуля гальванохимической обработки.

Бессточный модуль гальванохимической обработки содержит расположенные в технологической последовательности ванну 1 для гальванохимической обработки с переливной трубой 2, первую ванну 3 струйной промывки с элементами 4 формирования струй и сливным трубопроводом 5, вторую ванну 6 струйной промывки с элементами 7 формирования струй и сливным трубопроводом 8, ванну 9 промывки погружением, оснащенную переливной трубой 10, сливным патрубком 11 с насосом 12 и регулятором-сигнализатором 13 уровня поплавкового типа, а также сборник 14 разбавленного электролита (раствора) гальванохимической обработки, сборник 15 загрязненной промывной воды, сборник 16 незагрязненной обессоленной (дистиллированной) воды, соединенный трубопроводом (на фиг.1 не обозначен) с генератором (накопителем) последней (на фиг.1 не показан), блок 17 концентрирования и разделения фракций электролита (раствора), фильтр 18 глубокой очистки промывной воды, насосы 19, 20, 21, 22 и систему трубопроводов. Выходы насосов 19 и 20 сборника 14 соединены трубопроводами 23 и 24 со входом блока 17 и ванной 1 соответственно.

Первый выход блока 17 соединен трубопроводом 25 со сборником 14, второй вход которого соединен трубой 2 с ванной 1, а третий его вход соединен трубопроводом 5 с ванной 3.

Выход насоса 21 сборника 15 соединен трубопроводом 26 с элементами 4 ванны 3.

Второй выход блока 17 соединен трубопроводом 27 со сборником 16, выход насоса 22 которого соединен трубопроводом 28 с элементами 7 ванны 6, трубопровод 8 которой соединен со сборником 15, другой вход которого соединен трубопроводом 10 с ванной 9, насос 12 которой соединен трубопроводом 29 со входом фильтра 18, выход которого соединен трубопроводом 30 с ванной 9.

Блок 17 содержит испаритель 31, сепаратор 32, первый выход которого соединен с трубопроводом 25, и конденсатор 33, соединенный по входу с сепаратором 32, а выход конденсатора 33 соединен с трубопроводом 27.

Фильтр 18 содержит сорбционные или ионообменные колонки 34 с сорбентом или смолой соответствующего обработке вида.

Ванна 1, сборники 14, 15 и 16 оснащены датчиками-реле уровня 35, 36, 37 и 38 соответственно, с соответствующим числом контролируемых значений последнего.

Сборник 14 содержит датчик 39 концентрации основного отмываемого компонента электролита (раствора) гальванохимической обработки, например.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в ванне 1 находятся (например), а в ваннах 3, 6 и 9 отсутствуют обрабатываемые детали (на чертеже не показаны).

Уровень соответствующей обрабатывающей среды (например, электролита и холодной промывной воды) в ваннах 1 и 9 соответственно находится в норме.

В сборниках 14 и 15 отсутствуют разбавленный электролит (в данном случае) и загрязненная промывная вода соответственно.

Уровень незагрязненной обессоленной (дистиллированной) воды, поданной от ее генератора (накопителя), в сборнике 16 находится (см. чертеж) в норме (объем этой воды достаточен для многократного проведения процессов струйной промывки).

Насосы 12, 19, 20, 21 и 22 находятся в выключенном состоянии. Состав, концентрация основных компонентов и другие параметры электролита в ванне 1 находятся в норме.

Промывная вода (обессоленная или дистиллированная) ванны 9 не содержит загрязнений в виде основного отмываемого компонента электролита ванны 1 на данном, начальном этапе работы модуля.

После окончания времени обработки деталей в ванне 1, их выгрузки из последней в ванну 3 загружаются детали, на поверхности которых содержится выносимый ими из ванны 1 электролит. Поскольку в сборнике 15 отсутствует промывная вода (о чем свидетельствует сигнал на выходе его датчика-реле 37, то насос 21 не включают и подача промывной воды в элементы 4 ванны 3 по трубопроводу 26 не производится.

В этом случае на первоначальном этапе работы модуля в ванне 3 осуществляется процесс "сухого" улавливания электролита, стекающего с деталей, который по трубопроводу 5 поступает в сборник 14.

После окончания времени процесса "сухого" улавливания (порядка 10-15 с) детали выгружают из ванны 3 и загружают их во вторую ванну 6 струйной промывки, после чего включают на определенное, обеспечивающее соответствующее качество струйной промывки время насос 22 сборника 16, незагрязненная обессоленная (дистиллированная) вода из которого поступает по трубопроводу 28 в элементы 7 ванны 6, для смыва струйным методом основной части (до 90-95%) оставшегося на деталях электролита.

Сливаемая из ванны 6 по трубопроводу 8 загрязненная промывная вода поступает в сборник 15, о чем свидетельствует сигнал его датчика-реле 37.

После окончания процесса струйной промывки деталей в ванне 6 детали из последней перемещаются и загружаются в ванну 9 для их окончательной промывки.

При этом оставшееся количество (5-10%) вынесенного деталями электролиза ванны 1 удаляется в ванне 9 погружным способом промывки при активном перемешивании (например, путем барботирования) промывной воды.

После окончания процесса промывки деталей погружным способом в ванне 9 и выгрузки их из последней ванны 1, 3, 6, 9 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 9, является следующее.

1. После загрузки второй (в данном случае) партии деталей в ванну 3 (после окончания их обработки в ванне 1) включают насос 21 сборника 15, загрязненная промывная вода из которого по трубопроводу 26 поступает в элементы 4 ванны 3, осуществляя тем самым струйную промывку деталей загрязненной промывной водой, снижая концентрацию выносимого деталями электролита в следующую ванну 6 струйной промывки и обеспечивая (по трубопроводу 5) частичное заполнение сборника 14 концентрированным раствором промывной воды, о чем свидетельствует сигнал на выходе его датчика-реле 36.

Затем производят включение конденсатора 33, сепаратора 32 и испарителя 31 блока 17 и подачу в последний с помощью насоса 19 (по трубопроводу 23) относительно сильно концентрированной части раствора промывной воды, которая, нагреваясь в испарителе 31 (вакуумном, например), разделяется на две фазы: жидкую и газообразную и в таком виде поступает в сепаратор 32. Здесь жидкий концентрат собирается в нижней части сепаратора 32, с выхода которого он по трубопроводу 25 поступает в сборник 14, из которого он вновь перекачивается насосом 19 в испаритель 31 до тех пор, пока не будет достигнута требуемая концентрация основного отмываемого компонента электролита, например, что фиксируется датчиком 39 сборника 14. Пар конденсируется в конденсатор 33, а конденсат направляется по трубопроводу 27 в сборник 16.

В случае понижения уровня электролита в ванне 1 по сигналу ее датчика 35 включают насос 26 и подают по трубопроводу 24 слабо разбавленный (например) электролит из сборника 14 в ванну 1, при этом излишки электролита из ванны 1 по трубопроводу 2 поступают в сборник 14.

2. Производится процесс глубокой очистки слабозагрязненной основным отмываемым компонентом промывной воды ванны 9. При этом производится включение насоса 12 и осуществляется циркуляция промывной воды по контуру: ванна 9
сливной патрубок 11 насос 12 трубопровод 29 сорбционные колонки 34 - трубопровод 30 ванна 9. А восполнение потерь воды ванны 9, вызванное, в частности, выносом ее части деталями, производится с помощью регулятора - сигнализатора 13, вход которого соединен с генератором (накопителем) обессоленной (дистиллированной) воды.

При этом излишки промывной воды, образующиеся в ванне 9 при загрузке деталей или из-за погрешности (аварии), регулятора-сигнализатора 13 могут поступать по трубе 10 в сборник 15.

Причем в процессе работы модуля возможно проведение операций извлечения посторонних примесей электролита гальванохимической обработки ванны 1 с помощью переносного автономного электрохимического блока (на чертеже не показан), размещаемого в сборнике 14 или непосредственно в ванне 1.

Таким образом, заявляемое устройство по сравнению с известным, выбранным в качестве прототипа, позволяет:
существенно упростить конструкцию модуля за счет исключения необходимости использования в его составе исполнительных механизмов и дополнительных трубопроводов для разделения потоков сливаемой жидкости, а также управления первыми,
существенно повысить качество промывки за счет обеспечения возможности двухкаскадной струйной промывки деталей и управления видом моющей жидкости, используемой при этом,
значительно "облегчить" режим работы фильтра глубокой очистки промывной воды и снизить вероятность "проскока" загрязнений в ванну промывки погружением.

Реализация предлагаемого устройства довольно проста, не встречает принципиальных затруднений и может быть осуществлена большинством предприятий приборо- и машиностроения.

Так, например, регулятор-сигнализатор уровня может быть выполнен на базе стандартного регулятора-сигнализатора типа ЭРСУ-3 или любого поплавкового регулятора уровня.

В качестве насоса для подачи промывной воды в фильтре ее глубокой очистки может быть использован насос с магнитной муфтой или насос-дозатор соответствующих производительности и напора.

Изобретение относится к бессточному модулю гальванохимической ГХ обработки О и может быть использовано в гальваническом или химическом производстве, в составе автоматизированных линий и участков стационарных ванн. Бессточный модуль ГХО содержит ванну В для ГХО с переливной трубой, В струйной промывки со сливным трубопроводом, В промывки погружением с переливной трубой, сборник разбавленного электролита Э гальванохимической обработки, сборник загрязненной промывной воды, сборник незагрязненной обессоленной (дистиллированной) воды, соединенный с генератором (накопителем) последней, блок концентрирования и разделения фракций электролита (раствора), фильтр глубокой очистки промывной воды, четыре насоса и систему трубопроводов. Вторую В струйной промывки и ее размещение, оснащение В промывки погруженим сливным патрубком и насосом В промывки, оснащена регулятором-сигнализатором уровня поплавкового типа. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Бессточный модуль гальванохимической обработки, содержащий расположенные в технологической последовательности ванну для гальванохимической обработки с переливной трубой, ванну струйной промывки со сливной трубой и с элементами формирования струй, ванну промывки погружением с переливной трубой, сборник разбавленного электролита, соединенный трубопроводом и установленным на выходе насосом и на входе переливной трубой с ванной для гальванохимической обработки, сборник загрязненною воды, соединенный на выходе с переливной трубой ванны промывки погружением, блок концентрации и разделения электролита на фракции, замкнуто соединенный трубопроводом и установленным на его входе насосом со сборником разбавленного электролита, фильтр глубокой очистки промывной воды, отличающийся тем, что он снабжен расположенной между ваннами струйной промывки и промывки погружением и соединенной через сливной трубопровод по крайней мере одной дополнительной ванной струйной промывки с элементами формирования струй и сборником обессоленной воды, соединенным посредством трубопровода и установленного на его выходе насоса с элементами формирования струй дополнительной ванны струйной промывки, фильтр глубокой очистки промывной воды замкнуто соединен через трубопровод и установленный на его входе насос с ванной промывки погружением, блок концентрации и разделения на фракции электролита соединен своим вторым выходом со сборником обессоленной воды, основная ванна струйной промывки соединена через сливную трубу со сборником разбавленного электролита, а сборник загрязненной воды на выходе соединен через трубопровод и установленный на выходе насос с элементами формирования струй основной ванны струйной промывки. 2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что ванна промывки погружением имеет регулятор-сигнализатор уровня жидкости поплавкого типа. 3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что фильтр глубокой очистки промывной воды выполнен в виде сорбционных колонок с сорбентом соответствующего процессу адсорбирования вида.