Бесточный модуль гальванохимической обработки

 

Изобретение используется в гальваническом и химическом производстве, автоматизированных (механизированных) линиях и участках стационарных ванн. Бессточный модуль гальванохимической обработки содержит ванну для гальванохимической обработки с переливной трубой, первую ванну промывки с элементами формирования струй и сливным трубопроводом, вторую ванну промывки, выполненную проточной с переливной трубой, блок концентрирования и разделения фракций электролита, сборник разбавленного электролита гальванохимической обработки, сборник загрязненной промывной воды, сборник незагрязненной обесоленной воды, соединенный с генератором последней, четыре насоса, два управляемых распределителя потока жидкости на два направления и систему трубопроводов. Два фильтра очистки от сопутствующих продуктов обработки, дополнительный управляемый распределитель потока жидкости на два направления, два дополнительных насоса и исполнительные механизмы для подачи промывной воды, дополнительную ванну промывки сливным патрубком. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

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 соответствующей обработки, при повышенных требованиях к объему сточных вод и энергозатратам, связанным как с самим процессом обработки, так и с процессами регенерации электролитов и промывной воды.

Известен бессточный модуль гальванохимической обработки, содержащий расположенные в технологической последовательности ванну для гальванохимической обработки с переливной трубой, ванну промывки с элементами формирования струй и со сливной трубой, сборник разбавленного электролита, соединенный трубопроводом и установленный на его входе насосом, и на его входе переливной трубой с ванной для гальванохимической обработки, сборник загрязненной воды, на его входе с переливной трубой ванны промывки проточной жидкостью, блок концентрирования и разделения на фракции электролита, замкнутосоединенный трубопроводом и установленным на его входе насосом со сборником разбавленного электролита, фильтр глубокой очистки промывной воды.

Недостатком известного устройства являются сравнительно большие энергозатраты, обусловленные необходимостью концентрирования и разделения значительного количества разбавленного электролита, в частности, на начальном этапе работы модуля, при необходимости проведения нескольких операций струйной промывки в первой ванне из-за, например, большого значения критерия промывки и (или) при частой загрузке ванн деталями.

Другим недостатком данного устройства являются его сравнительно ограниченные технологические и функциональные возможности, не позволяющие, в частности, обеспечивать промывку деталей и очищенной от сопутствующих продуктов обработки промывной водой, содержащей основной отмываемый компонент в технологически разрешаемых концентрациях, с учетом наличия второй ступени промывки.

Кроме того, другим недостатком являются сравнительно большие габариты (объем), в частности, сборника незагрязненной обессоленной воды, обусловленные необходимостью подачи в элементы формирования струй только одного вида промывной воды, инерционностью блока концентрирования и разделения фракций электролита и частой загрузкой модуля деталями.

Новый технический результат заключается в сокращении затрат энергетических и водных ресурсов, а также в расширении технологических и функциональных возможностей на различных этапах функционирования бессточного модуля гальванохимической обработки.

Известный бессточный модуль гальванохимической обработки, содержащий расположенные в технологической последовательности ванну для гальванохимической обработки с переливной трубой, ванну промывки с элементами формирования струй и со сливной трубой, ванну промывки проточной жидкостью с переливной трубой, сборник разбавленного электролита, соединенный трубопроводом и установленными на его входе переливной трубой с ванной для гальванической обработки, сборник загрязненной воды, соединенный на его входе с переливной трубой ванны промывки проточной жидкостью, блок концентрирования и разделения на фракции электролита, замкнуто соединенный трубопроводом и установленным на его входе насосом со сборником разбавленного электролита, фильтр глубокой очистки промывной воды, согласно изобретению, снабжен фильтрами очистки от сопутствующих продуктов обработки, исполнительными механизмами для подачи промывной воды, сборником обессоленной воды, соединенным через трубопровод и установленный на его выходе насос с ванной промывки проточной жидкостью и с элементами формирования струй ванны промывки, сборники разбавленного электролита и загрязненной воды выполнены двухсекционными, первая секция сборника разбавленного электролита соединена на выходе через фильтр очистки от сопутствующих продуктов обработки с блоком концентрирования и разделения на фракции электролита, первый выход которого соединен через управляемый распределитель потока жидкости на два направления со входами каждой секции сборника разбавленного электролита, а второй выход блока со входом сборника обессоленной воды, второй фильтр очистки от сопутствующих продуктов обработки замкнуто соединен через установленный на входе насос с первой секцией сборника загрязненной воды и через трубопровод с управляемым распределителем потока жидкости на два направления, со входом каждой секции сборника загрязненной воды, причем вторая секция последнего сборника соединена через трубопровод и установленный на ее выходе насос с элементами формирования струй ванны, промывки, сливная труба которой соединена через управляемый распределитель потока жидкости на два направления со входами первых секций сборников разбавленного электролита и загрязненной воды, переливная труба ванны промывки проточной жидкостью соединена со входом первой секции сборника загрязненной воды, фильтр глубокой очистки промывной воды замкнуто соединен через трубопровод и установленный на его входе насос с ванной промывки проточной жидкости, при этом исполнительные механизмы для подачи промывной воды установлены в трубопроводах на входах в элементах формирования струй и на входе в ванну промывки проточной жидкостью, а ванна для гальванической обработки соединена с первой секцией сборника разбавленного электролита, по крайней мере управляемый распределитель потока жидкости на два направления, расположенный на сливной трубе ванны струйной промывки, выполнен в виде весового счетчика с качающимися сосудами из инертного материала, например титана и его сплавов, а сливная труба ванны струйной промывки выполнена с направляющим соплом для подачи загрязненной воды в сосуды весового счетчика.

Изобретение поясняется чертежами (фиг.1 и 2), на которых представлена структурная схема бессточного модуля гальванохимической обработки.

Бессточный модуль гальванохимической обработки (фиг. 1) содержит расположенные в технологической последовательности ванну 1 для гальванохимической обработки с переливной трубой 2, первую ванну 3 промывки с элементами 4 формирования струй и сливным трубопроводом 5 и вторую ванну 6 промывки с переливной трубой 7 и сливным патрубком 8, фильтры 9, 10 очистки от сопутствующих продуктов обработки, блок 11 концентрирования и разделения фракций электролита, сборник 12 разбавленного электролита гальванохимической обработки, сборник 13 загрязненной промывной воды, фильтр 14 глубокой очистки промывной воды, сборник 15 незагрязненной обессоленной воды, соединенный трубопроводом (на фиг. 1 не обозначен) с генератором последней (на фиг. 1 не показан), управляемые распределители 16, 17, 18 потока жидкости на два направления, насосы 19, 20, 21, 22, 23, 24 и исполнительные механизмы 25, 26, 27 для подачи промывной воды.

Блок 11, выполненный, например, в виде впарной установки, содержит испарительное устройство 28, выход которого соединен трубопроводом 29 со входом управляемого распределителя 16, и конденсатор 30, выход которого соединен трубопроводом 31 со сборником 15.

Каждый из управляемых распределителей 16, 17, 18 выполнен в виде основного трубопровода с установленным на нем нормально-открытым исполнительным механизмом, например, причем первый выход распределителя 16, соединенный с выходом нормально-открытого исполнительного механизма, например, соединен трубопроводом 32 с первой секцией сборника 12, а второй выход распределителя 16 соединен трубопроводом 33 со второй секцией сборника 12.

Первый выход распределителя 17, соединенный с выходом нормально-открытого исполнительного механизма, например, соединен трубопроводом 34 с первой секцией сборника 12, а второй выход распределителя 17 соединен трубопроводом 35 с первой секцией сборника 13.

А первый выход распределителя 18, соединенный с выходом нормально-открытого исполнительного, например, соединен трубопроводом 36 с первой секцией сборника 13, а второй выход распределителя 18 соединен трубопроводом 37 со второй секцией сборника 13.

Выход первой секции сборника 12 соединен посредством насоса 19 и трубопровода 38 со входом фильтра 9, выход которого соединен трубопроводом 39 со входом испарительного устройства 28 блока 11.

Выход второй секции сборника 12 соединен посредством насоса 20 и трубопровода 40 с ванной 1, переливная труба 2 которой соединена трубопроводом 41 со второй секцией сборника 12.

Выход первой секции сборника 13 соединен посредством насоса 22 и трубопровода 42 со входом фильтра 10, выход которого соединен трубопроводом 43 со входом управляемого распределителя 18.

Выход второй секции сборника 13 соединен посредством насоса 21 и трубопровода 44 со входом исполнительного механизма 25, выход которого соединен трубопроводом 45 с элементами 4 ванны 3.

Выход сборника 15 соединен посредством насоса 24 и трубопровода 46 со входом исполнительного механизма 26, выход которого соединен трубопроводом 47 с элементами 4 ванны 3 и входом исполнительного механизма 27, выход которого соединен трубопроводом 48 с ванной 6, переливная труба 7 которой соединена трубопроводом 49 с первой секцией сборника 13.

Сливной патрубок 8 ванны 6 соединен посредством насоса 23 и трубопровода 50 со входом фильтра 14, выход которого соединен трубопроводом 51 с ванной 6.

Сборники 12, 13 и 15 оснащены датчиками-реле 52, 53 и 54 уровня соответственно.

Причем чувствительные элементы (электроды) датчиков-реле 52 и 53 размещены в каждой из секций сборников 12 и 13 соответственно.

Ванны 1 и 6 оснащены однопредельными датчиками-реле 55 и 56 уровня соответственно.

В качестве фильтра 14 используются сорбционные колонки 57, 58 с сорбентом соответствующего гальванохимической обработки вида.

В качестве фильтров 9 и 10 в устройстве, в зависимости от вида основной обработки деталей в ванне 1 (обезжиривание, травление, покрытие, анодирование и т.д.), могут быть использованы ультрафильтрационные установки, электрофлотаторы, электрокорректоры pH, свечевые и патронные фильтры 59, 60 (фиг. 1, поз. 10), электролизеры и др.

Причем в качестве по крайней мере управляемого распределителя 17, соединенного со сливным трубопроводом 5 ванны 3, может быть использован весовой счетчик с качающимися сосудами 61, 62, выполненный из титана или его сплавов, а трубопровод 5 ванны 3 оснащен направляющим соплом 63 (фиг. 2).

При этом для обеспечения безаварийной и надежной работы весового счетчика используются ограничители 64, 65 хода его качающихся сосудов 61, 62.

Блок работает следующим образом.

В исходном состоянии, на начальном этапе работы модуля, в ванне 1 находятся, например, а в ваннах 3 и 6 отсутствуют обрабатываемые детали (на фиг. 1 не показаны).

Уровень соответствующей обрабатывающей среды (например, электролита и холодной промывной воды) в ваннах 1 и 6 находится в норме.

В секциях сборников 12 и 13 отсутствуют разбавленный электролит (в данном случае) и загрязненная (основным отмываемым компонентом) промывная вода соответственно.

Уровень незагрязненной обессоленной (дистиллированной) воды, поданной от ее генератора (накопителя), в сборнике 15 находится в норме (объем этой воды достаточен для проведения нескольких процессов струйной промывки).

Насосы 19, 20, 21, 22, 23 и 24 находятся в выключенном состоянии.

Исполнительные механизмы управляемых распределителей 16, 17 и 18 находятся в выключенном (нормально-открытом) состоянии.

Сосуды 61, 62 весового счетчика (если он используется для управления процессом разделения потока сливаемой из ванны 3 жидкости на два направления под действием веса последовательно наливаемой в сосуды 61, 62 загрязненной промывной воды) находятся в положении, показанном сплошной линией на фиг. 2.

Исполнительные механизмы 25, 26 и 27 находятся в выключенном, нормально-закрытом, состоянии.

Состав, концентрация основных компонентов и другие параметры электролита в ванне 1 находятся в норме.

Промывная вода ванны 6 не содержит (или содержит допустимое по технологии количество) загрязнений в виде основного отмываемого компонента электролита ванны 1.

Испарительное устройство 28 и конденсатор 30 блока 11 находятся в выключенном состоянии.

После окончания времени обработки деталей в ванне 1, их выгрузки из последней они загружаются в ванну 3, перенося на своей поверхности электролита ванны 1.

При этом включают на определенное, обеспечивающее соответствующее качество струйной (в данном случае) промывки время насос 24 и открывают (путем подачи управляющего сигнала, дистанционно или автоматически, по сигналу от датчика загрузки, например ванны 3 исполнительный механизм.

Незагрязненная обессоленная вода из сборника 15 поступает по трубопроводу 46, открытый исполнительный механизм 26, трубопроводу 47 в элементы 4 ванны 3.

После этого детали (вручную или с помощью автооператора) выгружаются из ванны 3, перемещаясь относительно струй воды, формируемых элементами 4, что обеспечивает качественный и экономичный смыв струйным методом основной части (до 90-95%) электролита, вынесенного деталями из ванны 1.

Сливаемый из ванны 3 по трубопроводу 5 концентрированный (загрязненный основным отмываемым компонентом электролита ванны 1) раствор промывной воды разделяется с помощью распределителя 17 (путем управляющего сигнала на вход нормально-открытого исполнительного механизма и временного закрывания последнего) на относительно сильно концентрированную и слабо концентрированную части сливаемого из ванны 3 раствора воды, поступающие в первые секции сборников 12 и 13 соответственно.

В случае использования в качестве распределителя 17 весового счетчика распределение сливаемого из ванны 3 потока концентрированного раствора промывной воды происходит следующим образом.

Первая, наиболее загрязненная основным отмываемым компонентом часть концентрированного раствора промывной воды из ванны 3 по трубопроводу 5, через направляющее сопло 63 (фиг. 2) поступает в левый сосуд 61 весового счетчика, после заполнения которого весовой счетчик поворачивается (под действием веса жидкости из-за смещения центра тяжести) против часовой стрелки (в данном случае), производя тем самым заполнение первой секции сборника 12 наиболее концентрированным раствором промывной воды.

При этом весовой счетчик оказывается в положении, показанном пунктиром на фиг. 2, обеспечивая тем самым заполнение правого сосуда 62 счетчика слабо концентрированным раствором промывной воды, после заполнения которого весовой счетчик поворачивается аналогичным описанному выше образом, по часовой стрелке, в исходное, показанное сплошной линией на фиг. 2 положение, обеспечивая тем самым слив слабо загрязненной промывной воды по трубопроводу 35 в первую секцию сборника 13.

Необходимо отметить, что в данном случае объем сливаемой из ванны 3 загрязненной промывной воды равен объему сосудов 61 и 62 весового счетчика.

После окончания процесса струйной промывки деталей в ванне 3 отключают насос 24 и путем снятия соответствующего сигнала исполнительный механизм 26 (для его закрывания), а детали перемещаются и загружаются в ванну 6 для окончательной их промывки погружным методом, после окончания которой они перемещаются к следующей по технологии ванне обработки.

После этого ванны 1, 3 и 6 готовы для проведения в них гальванохимической обработки новой партии деталей.

Причем особенностью последующей обработки деталей, как и процессов поддержания состава и уровня обрабатывающих сред в ваннах 1 и 6, а также обеспечения промывной водой в ванне 3, является следующее.

1. Производится процесс фильтрации от сопутствующих продуктов обработки с помощью фильтра 9, скопившегося в первую секцию сборника 12 относительно сильно концентрированной части раствора промывной воды (разбавленного электролита). При этом в случае, если концентрация основного отмываемого компонента в растворе промывной воды достаточна для эффективного восполнения потерь электролита из ванны 1 (например, если ванна 1 является ванной с нагревом ее обрабатывающей среды хромирование, никелирование и т.п.), то испарительное устройство 28 блока 11 не включают, а очищенный от сопутствующих продуктов обработки (пена, мусор, частицы металла, эмульгаторы и т.п.) сразу, с помощью насоса 19, по трубопроводам 39, 29 либо через несколько циклов с помощью распределителя 16 поступает, по трубопроводу 33, вторую секцию сборника 12. После этого включают насос 20, и очищенный концентрированный раствор промывной воды (разбавленный электролит) по трубопроводу 40 поступает в ванну 1, а его излишки по переливной трубе 2 и трубопроводу 41 возвращаются во вторую секцию сборника 12. Таким образом, происходит по сигналам от датчиков 55 и 52 восполнение и наличие необходимых для работы уровней жидкости в ванне 1 и сборнике 12. После восполнения уровня электролита в ванне 1 отключают насос 20.

Если же электролит ванны 1 является "холодным" (если потери на испарение являются минимальными), то в вышеописанный процесс добавляется включение испарительного устройства 28 и конденсатора 30 блока 11, тем самым обеспечивая процесс активного доуконцентрирования относительно сильно концентрированной части раствора промывной воды, с появлением конденсата (обессоленной воды), который со второго выхода блока 11 по трубопроводу 31 поступает в сборник 15 для дальнейшего использования при проведении промывных операций в ваннах 3 и 6.

2. Одновременно с вышеприведенным производится процесс фильтрации от сопутствующих продуктов обработки скопившегося в секции 1 сборника 13 относительно слабоконцентрированной части раствора промывной воды (сильно разбавленного электролита). Для этого включают по соответствующему сигналу от датчика-реле 53 насос 22 и слабо концентрированная часть раствора промывной воды начинает поступать по трубопроводу 42 в, например, свечевые патронные фильтры 59, 60 фильтра 10, с выхода которого по трубопроводу 43 очищенный от сопутствующих продуктов обработки сильно разбавленный электролит сразу либо через несколько циклов, с помощью распределителя 18 поступает по трубопроводу 37 во вторую секцию сборника 13, о чем свидетельствует соответствующий сигнал датчика-реле 53. При этом скопившийся во второй секции очищенный слабоконцентрированный раствор промывной воды (сильно разбавленный электролит) используется с помощью насоса 21, трубопроводов 44, 45 и исполнительного механизма 25 для целей струйной промывки следующей партии деталей в ванне 3, что позволяет получать в стоке этой ванны еще более концентрированный раствор промывной воды, тем самым снижая мощность испарительного устройства (в частности).

3. Также производится процесс глубокой очистки (включая и основной отмываемый компонент электролита ванны 1) промывной воды ванны 6. При этом производится включение насоса 23 и осуществляется циркуляция промывной воды по контуру: ванна 6 сливной патрубок 8 насос 23 трубопровод 50 - сорбционные колонки 57, 58 фильтра 14 трубопровод 51 ванна 6.

Компенсация потерь промывной воды в ванне 6 (например, в случае испарений, если ванна 6 является ванной теплой или горячей промывки) осуществляется с помощью насоса 24, трубопроводов 46, 48 и исполнительного механизма 27 путем включения на определенное время насоса 24 и исполнительного механизма 27, например, по сигналу от датчика-реле 56. При этом возможные излишки промывной воды по переливной трубе 7 и трубопроводу 49 поступают в первую секцию сборника 13. Кроме того, данная подача промывной воды возможна и необходима для, например, сдува образующихся на поверхности промывной воды ванны 6 загрязнений в виде пены, мусора и др.

Таким образом, исполнительные модули позволяют: значительно (до 30-40%) сократить затраты энергетических и водных ресурсов за счет увеличения количества ступеней распределения потока жидкости на два направления, изменения схемы струйной промывки и повторного использования промывной воды, в том числе и различной степени загрязненности, расширить технологические и функциональные возможности путем обеспечения встраиваемости модуля в любой технологический процесс с различными (по температуре) режимами ванн основной обработки и увеличения видов реализуемых процессов, в частности, в ванне промывки погружением.

Формула изобретения

1. Бессточный модуль гальванохимической обработки, содержащий расположенные в технологической последовательности ванну для гальванохимической обработки с переливной трубой, ванну промывки с элементами формирования струй и со сливной трубой, ванну промывки проточной жидкостью с переливной трубой, сборник разбавленного электролита, соединенный трубопроводом и установленным на его выходе насосом, и на его входе переливной трубой с ванной для гальвананохимической обработки, сборник загрязненной воды, соединенный на его входе с переливной трубой ванны промывки проточной жидкостью, блок концентрирования и разделения на фракции электролита, замкнуто соединенный трубопроводом и установленным на его входе насосом со сборником разбавленного электролита, фильтр глубокой очистки промывной воды, отличающийся тем, что он снабжен фильтрами очистки от сопутствующих продуктов обработки исполнительными механизмами для подачи промывной воды, сборником обессоленной воды, соединенным через трубопровод и установленным на его выходе насос с ванной промывки проточной жидкостью и с элементами формирования струй ванны промывки, сборники разбавленного электролита и загрязненной воды выполнены двухсекционными, первая секция сборника разбавленного электролита соединена на выходе через фильтр очистки от сопутствующих продуктов обработки с блоком концентрирования и разделения на фракции электролита, а первый выход которого соединен через управляемый распределитель потока жидкости на два направления с входами каждой секции сборника разбавленного электролита, а второй выход блока с вxoдом сборника обессоленной воды, второй фильтр очистки от сопутствующих продуктов обработки замкнуто соединен через установленный на входе насос с первой секцией сборника загрязненной воды и через трубопровод с управляемым распределителем потока жидкости на два направления с входом каждой секции сборника загрязненной воды, причем вторая секция последнего сборника соединена через трубопровод и установленный на ее выходе насос с элементами формирования струй ванны промывки, сливная труба которой соединена через управляемый распределитель потока жидкости на два направления с входом первых секций сборников разбавленного электролита и загрязненной воды, переливная труба ванны промывки проточной жидкостью соединена с входом первой секции сборника загрязненной воды, фильтр глубокой очистки промывной воды замкнуто соединен через трубопровод и установленный на его входе насос с ванной промывки проточной жидкостью, при этом исполнительные механизмы для подачи промывной воды установлены в трубопроводах на входах в элементах формирования струй и на выходе в ванну промывки проточной жидкостью, а ванна для гальванохимической обработки соединена с второй секцией сборника разбавленного электролита.

2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере управляемый распределитель потока жидкости на два направления, расположенный на сливной трубе ванны струйной промывки, выполнен в виде весового счетчика с качающимися сосудами из инертного материала, например титана и его сплавов, а сливная труба ванны струйной промывки выполнена с направляющим соплом для подачи загрязненной воды в сосуды весового счетчика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2