гальваническая ванна

Формула изобретения

1. ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ ВАННА, содержащая внешний и внутренний корпус, дно последнего из которых включает набор полуцилиндрических профилей, перемешивающий механизм, выполненный в виде перфорированных трубок с соплами, напорную систему, кольцевой заборный элемент и приспособление для размещения деталей, отличающаяся тем, что она снабжена двумя исполнительными механизмами для регулирования расхода, дополнительным механизмом перемешивания и забора электролита, каждая из боковых стенок внутреннего корпуса ванны выполнена в виде цельного листа по крайней мере -образного профиля, а дополнительный механизм перемешивания и забора электролита выполнен в виде П-образного трубопровода с патрубками, расположенными с торцевых сторон внутреннего корпуса ванны и соединенными с дополнительными отверстиями последнего в нижних частях внутренних поверхностей соответствующих полуцилиндрических профилей и -образных профилей боковых стеной, внутренний и внешний корпуса ванны оснащены или выполнены с элементами их сочленения в виде уголковых профилей, расположенных в верхней части боковых стенок корпусов, внутренний корпус ванны оснащен элементами его транспортировки, соединение трубопроводов по крайней мере между внутренним и внешним корпусами ванны осуществляется через соответствующие разъемные элементы, а перфорированные трубки с соплами размещены вдоль мест сочленения полуцилиндрических профилей между собой и полуцилиндрическими профилями соответствующих частей боковых стенок внутреннего корпуса и выполнены с двухрядной перфорацией в нижней части, причем выход напорной системы соединен с входом первого исполнительного механизма для регулирования расхода, выход которого соединен с входом второго исполнительного механизма для регулирования расхода и входами дополнительного механизма перемешивания и забора электролита, а выход второго исполнительного механизма для регулирования расхода соединен со сливом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что крепление элементов транспортировки к внутреннему корпусу ванны выполнено с помощью резьбового соединения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внешний корпус ванны оснащен каналом аварийного слива, а его дно выполнено с уклоном в сторону слива.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что участки П-образного трубопровода, расположенные с торцевых сторон внутреннего корпуса ванны, и соединение выхода напорной системы с входом второго исполнительного механизма для регулирования расхода выполнены с уклоном в сторону последнего.

Описание изобретения к патенту

Изобpетение относится к электрохимии, в частности к технологическим агрегатам для электро- и химической обработки деталей, использующих гидравлический способ перемешивания обрабатываемой среды, и может быть применено в гальваническом и химическом производствах.

Известна гальваническая ванна, содержащая корпус с дополнительным дном, анод и катод, устройство для перемешивания обрабатывающей среды в виде барботажной трубки, размещенной в пространстве между основным и дополнительным дном корпуса ванны и смещенной от центра к аноду [1]

Недостатками этого устройства являются барботажное перемешивание электролита и вызываемые им пенообразование, повышенная испаряемость электролита, окисление металла (катода) и, как следствие, ухудшение качества покрытий, плохое перемешивание в электролите более тяжелых частиц (например, ультрадисперсных частиц водной суспензии алмазов), которые выпадают в осадок и в процессе покрытия (композиционного электролитического в данном случае) не участвуют.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является гальваническая ванна, содержащая внешний и внутренний корпусы, дно последнего из которых включает набор полуцилиндрических профилей, перемешивающий механизм, кольцевой заборный элемент и приспособление для размещения деталей, причем перфорированные трубки установлены с возможностью осевого перемещения и соединены посредством сальника с кольцевым заборным элементом [2]

Такое устройство не позволяет обеспечить слив электролита из внутреннего корпуса, что ограничивает его технологические возможности, в частности когда по технологии используется электролит разового, без корректировки, применения, например, химического никелирования или в случае необходимости очистки внутренней поверхности ванны от продуктов обработки (например, в случае растворов фосфатирования).

Кроме того, дно данного устройства довольно сложно в изготовлении, а само устройство не допускает или ограничивает замену вышедших из строя элементов.

Наконец, это устройство из-за особенностей своей конструкции не обеспечивает гидравлического перемешивания электролита ванны по ее торцовым сторонам, что может приводить к снижению качества обработки деталей и(или) накапливанию в этих местах сопутствующих продуктов обработки.

Технический результат изобретения заключается в расширении технологических возможностей устройства, упрощении последнего и замене вышедших из строя элементов, а также в повышении качества обработки деталей.

Это достигается тем, что гальваническая ванна, содержащая внешний и внутренний корпусы, дно последнего из которых включает набор полуцилиндрических профилей, перемешивающий механизм, выполненный в виде перфорированных трубок с соплами, напорную систему, кольцевой заборный элемент и приспособление для размещения деталей, согласно изобретению снабжена двумя исполнительными механизмами для регулирования расхода, дополнительным механизмом перемешивания и забора электролита, каждая из боковых стенок внутреннего корпуса ванны выполнена в виде цельного листа по крайней мере -образного профиля, а дополнительный механизм перемешивания и забора электролита выполнен в виде П-образного трубопровода с патрубками, расположенными с торцовых сторон внутреннего корпуса ванны и соединенными с дополнительными отверстиями последнего в нижних частях внутренних поверхностей соответствующих полуцилиндрических профилей и -образных профилей боковых стенок, внутренний и внешний корпусы ванны оснащены или выполненны в верхней части боковых стенок корпусов, внутренний корпус ванны оснащен элементами его транспортировки, соединение трубопроводов по крайней мере между внутренним и внешним корпусами ванны, осуществляется через посредство соответствующих разъемных элементов, а перфорированные трубки с соплами размещены вдоль мест сочленения полуцилиндрических профилей между собой и с полуцилиндрическими профилями соответствующих частей боковых стенок внутреннего корпуса и выполнены с двухрядной перфорацией в нижней части, причем выход напорной системы соединен с входом первого исполнительного механизма для регулирования расхода, выход которого соединен с входом второго исполнительного механизма для регулирования расхода и входами дополнительного механизма перемешивания и забора электролита, а выход второго исполнительного механизма для регулирования расхода соединен со сливом.

При этом крепление элементов транспортировки к внутреннему корпусу ванны осуществляется с помощью резьбового соединения.

Внешний корпус ванны оснащен каналом аварийного слива, а его дно выполнено с уклоном в сторону слива.

Участки П-образного трубопровода, расположенные с торцовых сторон внутреннего корпуса ванны, и соединение выхода напорной системы с входом второго исполнительного механизма для регулирования расхода выполнены с уклоном в сторону последнего.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемая гальваническая ванна отличается наличием двух исполнительных механизмов для регулирования расхода, дополнительного механизма перемешивания и забора электролита, выполнением последнего и каждой из боковых стенок внутpеннего корпуса ванны, оснащением внутреннего и внешнего корпусов ванны элементами их сочленения (или выполнения первых с ними), оснащением внутреннего корпуса ванны элементами его транспортировки и соединением трубопроводов между внутренним и внешним корпусами ванны с помощью разъемных элементов, а также рядом новых соединений вводимых исполнительных механизмов для регулирования расхода и дополнительного механизма перемешивания и забора электролита.

На фиг. 1 изображена гальваническая ванна с напорной системой, вид с торцовой стороны ванны, разрез с локальным вырезом; на фиг. 2 гальваническая ванна (фрагмент), вид сверху.

Гальваническая ванна содержит внешний корпус 1, внутренний корпус 2, дно которого включает набор полуцилиндрических профилей 3, а каждая из его боковых стенок 4 выполнена в виде цельного листа -образного профиля, перемешивающий механизм, выполненный в виде перфорированных трубок 5 с соплами, соединенный с помощью трубопроводов 6 с напорной системой, кольцевой заборный элемент 7, приспособление для размещения деталей (не показаны), исполнительные механизмы (ИМ) 8 и 9 для регулирования расхода, дополнительный механизм перемешивания и забора, выполненный в виде П-образного трубопровода 10 с патрубками 11, расположенными с торцовых сторон внутреннего корпуса 2 ванны и соединенными с дополнительными отверстиями 12 последнего в нижних частях внутренних поверхностей соответствующих полуцилиндрических профилей 3 и -образных профилей боковых стенок 4 корпуса 2.

Внешний корпус 1 и внутренний корпус 2 ванны оснащены или выполнены с элементами их сочленения в виде уголковых профилей 13 и 14 соответственно.

Внутренний корпус 2 оснащен элементами 15 его транспортировки.

Перемешивание электролита производится насосом 16.

Перфорированные трубки 5 с соплами размещены вдоль мест сочленения полуцилиндрических профилей 3 между собой и с полуцилиндрическими профилями соответствующих частей боковых стенок 4 корпуса 2 и выполнены с двухрядной перфорацией (не обозначена) в нижней части.

Сопла для подачи перемешивающей среды образованы внутренней поверхностью полуцилиндрических профилей 3, полуцилиндрических профилей соответствующих частей боковых стенок 4 корпуса 2 ванны и направляющими 17 -образного профиля, расположенными над местами перфорации.

Кольцевой заборный элемент 7 выполнен с двухрядной перфорацией (не показана), расположенной по обе стороны от его вертикальной центральной оси, и соединен с помощью элементов фиксации (не обозначены) с трубопроводами 18, соединенными с насосом 16.

Соединение трубопроводов 6, 10, 18 между корпусами 1 и 2 ванны осуществляется посредством соответствующих разъемных элементов 19.

Выход насоса 16 соединен с входом ИМ 8, выход которого соединен с входом ИМ 9 и трубопроводом 10 дополнительного механизма перемешивания и забора электролита, а выход ИМ 9 соединен со сливом.

Корпус 1 ванны оснащен каналом 20 аварийного слива, а его дно выполнено с уклоном (не показан) в сторону слива.

Участки П-образного трубопровода 10, расположенные с торцовых сторон корпуса 2 ванны, и соединение выхода насоса 16 с входом ИМ 9 (не показано).

Расположение перфораций противолежащих соседних трубок 5 выполнено в шахматном порядке (фиг. 2).

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в приспособлении для размещения деталей ванны отсутствуют последние.

Насос 16 находится, например, в выключенном состоянии.

С помощью ИМ 8 отрегулирован расход перемешивающей среды, поступающей по трубопроводу 10 П-образной формы и соединенным с ним патрубкам 11 в отверстия 12 торцовых стенок корпуса 2 ванны.

ИМ 9 находится в закрытом состоянии.

В зависимости от требований технологического процесса непосредственно перед или после загрузки деталей в приспособление ванны включают насос 16.

При этом электролит корпуса 2 ванны засасывается через двухстороннюю перфорацию элемента 7 и по трубопроводам 18 поступает на вход насоса 16.

Далее этот электролит с выхода насоса 16 поступает:

по трубопроводам 6 в перфорированные трубки 5 (с противоположных концов), через перфорацию которых он выходит под напором между направляющими 17 и внутренними поверхностями профилей 3 и полуцилиндрическими профилями соответствующих частей боковых стенок 4 корпуса 2, обеспечивая минимальное гидравлическое сопротивление струям электролита и равномерный, направленный вверх, стабильный поток последнего;

через ИМ 8 с отрегулированным проходным сечением, трубопровод 10 П-образной формы и соединенные с ним патрубки 11 в отверстия 12 торцовых стенок корпуса 2 ванны, обеспечивая тем самым смещение электролита к центру корпуса 2 к зоне обработки для интенсификации и повышения качества последней и удаления сопутствующих продуктов обработки от торцовых сторон корпуса 2 ванны.

После окончания процесса обработки деталей последние выгружают из ванны, а сама она готова для проведения обработки (например, химической, как в данном случае) новой партии деталей.

При этом снижается (в отличие, например, от барботажного перемешивания) или исключается вообще пенообразование и окисление деталей, что также улучшает качество обработки.

При необходимости слива электролита (например, в случае его разового применения или выработки) насос 16 выключают, а ИМ 9 переводят в открытое состояние. При этом электролит через отверстия 12 в торцовых стенках корпуса 2 ванны, патрубки 11, выполненный с уклоном трубопровод 10 поступает на слив. Часть электролита с выхода насоса через его соединение с ИМ 9, выполненное с уклоном, также поступает на слив.

Если после окончания слива требуется замена корпуса 2 ванны, вызванная необходимостью, например, очистки его внутренних стенок и дна от сопутствующих продуктов обработки, то производят демонтаж торцовых стенок корпуса 1 ванны, элементов 19 и с помощью элементов 15, закрепленных, например, посредством резьбового соединения, производят выгрузку (вывод из сочленения) корпуса 2 из корпуса 1 ванны, а вместо корпуса 2 в корпусе 1 можно разместить новый в сравнительно короткое время.

В процессе работы ванны возможны появления аварийных ситуаций, связанных с утечкой электролита в местах соединения трубопроводов 6, 10, 18, патрубков 11, а также из корпуса 2 ванны. Наличие в корпусе 1 ванны канала 20 и выполнение дна корпуса 1 с уклоном в сторону слива позволяет обеспечить аварийный слив электролита, а следовательно, и сокращение времени, связанного с ремонтом оборудования, поскольку снижает время на очистку пространства между корпусами 1 и 2 ванны и, кроме того, упрощает и улучшает условия ремонта и(или) замены вышедших из строя узлов.

Конструкция ванны допускает с минимальными затратами средств и времени установку дополнительного оборудования:

нагревателей-охладителей (например, на трубопроводе, соединяющем вход насоса 16 с выходами трубопроводов 18);

фильтров (например, на трубопроводе на выходе насоса 16);

магистральных датчиков величины рН, концентрации основных компонентов электролита и др.

При необходимости электроды (для ванны электролитической обработки) могут быть размещены в пазах (не показанных на фиг. 2) элемента 7 или непосредственно у боковых стенок 4 корпуса 2 ванны.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет

значительно расширить технологические возможности гальванической ванны за счет обеспечения возможности слива электролита со дна, включающего набор полуцилиндрических профилей;

упростить конструкцию и замену вышедших из строя элементов за счет обеспечения модульной реализации основных частей ванны;

повысить не менее чем на 20-30% качество обработки деталей за счет обеспечения перемешивания электролита и по торцовым сторонам ванны и направленного движения электролита к центру последней.

Реализация предлагаемого устройства довольно проста и не встречает принципиальных затруднений.

Например, в качестве исполнительных механизмов для регулирования расхода в зависимости от способа управления ими (ручной или автоматический, дистанционный) в устройстве могут быть использованы запорные фланцевые вентили типа 15НЖ58бк16 или пневматические клапаны 25ч7п2, управление которыми может осуществляться с помощью электромагнитных распределителей сжатого воздуха типа КЭ-2УХЛЧ (U_пит 24 В), управляемых дистанционно (автоматически).

Внутренний корпус ванны может быть сварным из листов, например, винипласта соответствующего профиля и размера или получен литьевым методом из полипропилена.

Все трубные магистрали, элементы соединения и транспортировки могут быть изготовлены в зависимости от назначения из титана, фторопласта или кислототермостойкой резины.