ЛИНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО ТРАВЛЕНИЯ С НАКЛОННЫМ РАСШИРЯЮЩИМСЯ УПЛОТНИТЕЛЕМ
LINE OF CONTINUOUS ETCHING WITH INCLINED EXPANDING SEALANT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к линии непрерывного травления и, более конкретно, к устройству для травления, имеющему наклонное расширяющееся уплотнение между компонентами устройства.
Предпосылки изобретения
Травление есть способ химического удаления оксидов и окалины с поверхности металла под действием водных растворов или неорганических кислот ("травильный раствор"). Типичная травильная установка содержит множество травильных ванн. Травильные ванны наполнены травильным раствором, так что когда обрабатываемый металл перемещается через травильные ванны, металл погружается в травильный раствор. Время воздействия на металл травильного раствора определяется длиной травильной ванны, скоростью перемещения металла через травильную ванну, и количеством травильных ванн в системе.
Когда металл или травильный материал движутся через ванны, травильный раствор может выплескиваться или переливаться наружу из ванны. Это выплескивание и перелив могут привести к утечке опасного травильного раствора и испарений из ванны. Кроме того, материалы, часто используемые для изготовления травильных ванн (например, полипропилен), испытывают значительные расширения и сжатия из-за изменений температуры, позволяя тем самым травильному раствору и испарениям вытечь из травильной ванны, особенно в стыке между травильной ванной и рольгангом.
Помимо выплескивания и утечки травильного раствора, традиционные линии непрерывного травления открыты сверху между травильными ваннами и рольгангом. После того, как травильная ванна была перемещена в положение с рольгангом, к системе обычно крепятся запорные плиты, чтобы закрыть верхнее отверстие между травильной ванной и рольгангом. Запорные плиты могут снизить количество травильного раствора, выходящего за границы линии непрерывного травления, и могут удерживать испарения из травильного раствора. Необходимость запорных плит повышает время сборки и установки линии непрерывного травления. Кроме того, несмотря на запорные плиты, по периметру пересечения травильной ванны и рольганга остается открытое кольцевое пространство, из которого могут выходить травильный раствор и испарения.
Сущность изобретения
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения разработана линия непрерывного травления, содержащая рольганг, травильную ванну и расширяющееся уплотнение. Рольганг имеет переднюю сторону и заднюю сторону, которые располагаются под таким углом, что верхние края передней и задней сторон находятся ближе друг к другу, чем нижний край передней стороны и нижний край задней стороны. Передняя и задняя стороны имеют отверстия для приема травильного материала. Травильная ванна содержит внутреннюю полость для перемещения травильного материала и переднее отверстие и заднее отверстие, через которые травильный материал может проходить в или из рольганга. На границе раздела между травильной ванной и соответствующей передней и задней сторонами рольганга расположено расширяющееся уплотнение. Расширяющееся уплотнение окружает периметр травильной ванны по существу вблизи соответствующего переднего и заднего отверстия и имеет обращенную наружу поверхность, наклоненную приблизительно под таким же углом, что и соответствующая передняя и задняя сторона рольганга. В сборе переднее отверстие травильной ванны точно совмещено с отверстием передней стороны первого рольганга, так что переднее расширяющееся уплотнение охватывает участок между травильной ванной и первым рольгангом, а заднее отверстие травильной ванны точно совмещено с отверстием задней стороны второго рольганга, так что заднее расширяющееся уплотнение охватывает промежуток между травильной ванной и вторым рольгангом.
В соответствии со следующим вариантом осуществления настоящего изобретения создана травильная ванна. Травильная ванна имеет внутреннюю полость для перемещения травильного материала и переднее и заднее отверстия, задающие длину травильной ванны. Кроме того, травильная ванна включает в себя переднее и заднее расширяющееся уплотнение, окружающее периметр соответствующего переднего и заднего отверстий. Каждое расширяющееся уплотнение расположено под таким углом к вертикали, чтобы верхняя часть переднего расширяющегося уплотнения отстояла дальше от середины длины травильной ванны, чем нижняя часть переднего расширяющегося уплотнения. Кроме того, каждое расширяющееся уплотнение имеет обращенную наружу поверхность, граничащую с рольгангом таким образом, чтобы отверстие травильной ванны было точно совмещено с отверстием в рольганге.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения создан рольганг. Рольганг имеет переднюю сторону и заднюю сторону, и каждая из них имеет отверстие для приема травильного материала и расположена под таким углом к вертикали, чтобы верхний край передней стороны и верхний край задней стороны были ближе расположены друг к другу, чем нижний край передней стороны и нижний край задней стороны. Рольганг также содержит переднее расширяющееся уплотнение и заднее расширяющееся уплотнение, соединенные с соответствующей передней стороной и задней стороной под углом к вертикали, который по существу равен углу соответствующей передней стороны и задней стороны. Каждое расширяющееся уплотнение по существу окружает периметр отверстия соответствующей передней и задней стороны и выполнено так, чтобы можно было опустить травильную ванну по вертикали для совмещения с отверстиями в передней и задней стороне, без помех со стороны соответствующего переднего и заднего расширяющегося уплотнения.
Эти и другие преимущества изобретения станут понятны специалистам в данной области из следующего подробного описания и приложенных чертежей.
Краткое описание чертежей
Фигура 1A является покомпонентной вертикальной проекцией части линии непрерывного травления;
фигура 1B представляет собой вертикальную проекцию части линии непрерывного травления, изображенной на фигуре 1A;
фигура 2A является видом сверху последовательности монтажа линии непрерывного травления;
фигура 2B является вертикальной проекцией последовательности монтажа линии непрерывного травления, показанной на фигуре 2A;
фигура 2C является вертикальной проекцией последовательности монтажа линии непрерывного травления, показанной на фигуре 2A, при поднятии травильных ванн;
фигура 3A представляет собой вид сверху части сборки линии непрерывного травления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фигура 3B является вертикальной боковой проекцией части сборки линии непрерывного травления с фигуры 3A в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фигура 4A является видом спереди уплотнения в линии непрерывного травления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фигура 4B является видом сверху уплотнения в линии непрерывного травления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фигура 4C является вертикальной боковой проекцией уплотнения в линии непрерывного травления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фигура 5A представляет собой поперечный вертикальный разрез травильной ванны и рольганга во время монтажа линии непрерывного травления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фигура 5B является следующим поперечным вертикальным разрезом травильной ванны и рольганга с фигуры 5A во время монтажа линии непрерывного травления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фигура 5C является следующим поперечным вертикальным разрезом травильной ванны и рольганга с фигуры 5A во время монтажа линии непрерывного травления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фигура 5D является следующим поперечным вертикальным разрезом травильной ванны и рольганга с фигуры 5A во время монтажа линии непрерывного травления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; и
фигура 5E является следующим поперечным вертикальным разрезом травильной ванны и рольганга с фигуры 5A, где в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения установлена вторая травильная ванна.
Подробное описание
Фигуры 1A и 1B показывают травильную установку в разрезе. Фигура 1A показывает две травильные ванны 1 и 1' до их соединения с рольгангом 2. Травильные ванны 1 и 1' опускаются, чтобы точно совместиться с рольгангом 2 таким образом, чтобы отверстия 4 и 4' на конце травильных ванн 1 и 1', соответственно, были точно совмещены с отверстиями 5 и 5' в рольганге 2, чтобы питать рольганг 2. Фигура 1B показывает в разрезе травильную установку, представленную на фигуре 1, после сборки. Фигура 1B показывает обе травильные ванны 1 и 1' в точном совмещении с рольгангом 2, так что отверстия 4 и 4' на концах травильных ванн точно совмещены с отверстиями 5 и 5' рольганга 2.
В смонтированных травильных ваннах, показанных на фигурах 1A и 1B, отверстия на конце травильных ванн 1 и 1' имеют U-образную форму, так что верх отверстий не закрыт. Кроме того, травильные ванны 1 и 1' имеют боковые ребра 6 и 6", которые проходят в отверстия рольганга 2 и создают лабиринтное уплотнение, чтобы снизить количество раствора, выплескивающегося в место пересечения между ваннами. После того, как травильные ванны 1 будут опущены до совмещения с рольгангом 2, к системе крепятся запорные плиты 3 и 3', чтобы закрыть отверстие.
Фигура 2A показывает вид сверху конфигурации линии травления, а фигура 2B показывает ту же конфигурацию линии травления в вертикальной проекции. На фигурах 2A и 2B травильные ванны 1 точно совмещены с рольгангами 2 и разделяются ими. Таким образом, весь металл, обрабатываемый в этой системе, будет проходить через множество травильных ванн и рольгангов.
Фигура 2C показывает конфигурацию линии травления с фигур 2A и 2B, в которой травильные ванны 1 отсоединены от рольгангов 2. В этой конфигурации каждая травильная ванна 1 может включать входную секцию 1a и выходную секцию 1b. Входная секция 1a и выходная секция 1b соединены, образуя травильную ванну 1.
Как показано на фигурах 1A-1B и 2A-2C, края травильной ванны 1 являются по существу вертикальными. Аналогично, стенка вокруг отверстий в рольганге 2 также вертикальна, то есть примыкает к отверстию травильной ванны 1, причем боковые ребра 6 и 6' проходят внутрь отверстий в рольганге 2. Полученные отверстия сверху рольганга закрывают запорными плитами 3 и 3'.
Монтаж линии травления занимает много времени, так как каждое соединение между травильной ванной 1 и рольгангом 2 требует подтверждения выравнивания и наложения запорных плит. Кроме того, по периметру пересечения травильной ванны и рольганга остается открытое кольцевое пространство, через которое травильный раствор и испарения могут выйти из ванн.
Кроме того, когда температура в и вокруг травильной системы колеблется из-за изменений окружающей температуры или в результате нагрева травильного раствора, травильные ванны 1 и 1' и рольганг 2 испытывают расширение и сжатие, что может вызвать утечку на границе раздела между травильными ваннами 1 и 1' и рольгангом 2. Жесткое закрепление травильных ванн 1 и 1' с рольгангом 2, например, с применением болтов, может привести к катастрофическому отказу соединения между травильными ваннами 1 и 1' и рольгангом 2 под действием температурной деформации и поэтому не предотвращает утечку из травильной системы.
Фигура 3A показывает вид сверху линии непрерывного травления, содержащей травильную ванну 10 и рольганг 20 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Фигура 3B показывает вертикальную боковую проекцию линии непрерывного травления с фигуры 3A.
Как показано на фигурах 3A и 3B, отверстие 14 травильной ванны 10 точно совмещено с отверстием 22 рольганга 20. Отверстие 14 травильной ванны 10 имеет расширяющееся уплотнение 30. На фигурах показано, что расширяющееся уплотнение 30 окружает стык между рольгангом 20 и травильной ванной 10. То есть, расширяющееся уплотнение по существу окружает периметр отверстия 14 травильной ванны таким образом, что когда травильная ванна опускается, совмещаясь с отверстием 22 рольганга 20, расширяющееся уплотнение охватывает участок между полостью 16 травильной ванны 10 и рольганга 20, вдоль которого движется травильный материал 40, что предотвращает утечку травильного раствора и предотвращает выход опасных испарений из системы.
Вид спереди одного варианта осуществления расширяющегося уплотнения 30, то есть без других частей линии непрерывного травления показан, на фигуре 4A. Фигура 4B является видом сверху расширяющегося уплотнения 30, а фигура 4C показывает вертикальную боковую проекцию расширяющегося уплотнения 30. Расширяющееся уплотнение 30 окружает отверстие 34 таким образом, чтобы охватить промежуток между полостью 16 травильной ванны 10 и рольгангом 20 и устранить необходимость в запорных плитах. Кроме того, расширяющееся уплотнение 30 имеет первую поверхность 32 и вторую поверхность 33. Первая поверхность 32 обращена в противоположную сторону от середины длины травильной ванны 10, а вторая поверхность обращена к середине длины травильной ванны 10. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения расширяющееся уплотнение 30 создает по существу воздухо- и/или водонепроницаемое уплотнение между рольгангом 20 и травильной ванной 10.
Травильную ванну 10 часто изготавливают из пластмассы (например, из полипропилена) или другого материала, который испытывает значительное расширении и сжатие из-за травильного раствора и при любом нагревании или охлаждения ванны 10. Поэтому расширяющееся уплотнение 30 может включать гибкий участок 31, который облегчает смещение или сжатие первой поверхности 33 в направление ко второй поверхности 32, когда расширяющееся уплотнение 30 находится между травильной ванной 10 и рольгангом 20. Хотя гибкий участок 31 показан на фигурах 4A-4C как поверхность, искривленная внутрь расширяющегося уплотнения 30, специалист в данной области, принимая во внимание настоящее описание, должен понимать, что для образования гибкого участка 31 могут применяться другие конфигурации, такие, как поверхность, искривляющаяся наружу от внутренней части расширяющегося уплотнения 30, или изменение толщины расширяющегося уплотнения 30 в целях облегчения изгиба расширяющегося уплотнения 30 у гибкого участка 31 под действием сжимающего усилия между первой поверхностью 32 и второй поверхностью 33 (например, уменьшенная толщина уплотнения у гибкого участка 31). Кроме того, расширяющееся уплотнение 30 или его часть можно изготовить из сжимаемого материала.
Расширяющееся уплотнение 30 может быть выполнено как составная часть травильной ванны 10. Альтернативно, расширяющееся уплотнение может представлять собой отдельную деталь системы, которая помещается между рольгангом 20 и травильной ванной 10 во время монтажа. Если расширяющееся уплотнение 30 встроено в травильную ванну 10, травильная ванна 10 может включать плиту 18, граничащую со второй поверхностью 33 расширяющегося уплотнения 30. Хотя плита 18 обеспечивает крутящий момент и сжимающее усилие относительно расширяющегося уплотнения, когда он давит на поверхность рольганга 20, специалист в данной области должен понимать, что расширяющееся уплотнение 30 можно прикрепить к наружной поверхности травильной ванны 10 по прямоугольному или другому периметру.
В качестве следующей альтернативы, расширяющееся уплотнение 30 может быть встроено в рольганг 20 (например, прикреплено к передней стороне 24 и задней стороне 25), обеспечивая угол второй стороны 33 расширяющегося уплотнения с вертикалью, составляющий приблизительно 45° или больше. При таком наклоне травильную ванну 10 можно напрямую опускать, совмещая с рольгангом 20 без помех для расширяющегося уплотнения 30. Следует отметить, что требование угла к вертикали 45° или больше эффективно сокращает расстояние от рольганга 20 до рольганга 20. Это может дать в результате меньшее время пребывания в растворе. Изменение расстояния можно компенсировать, увеличивая полную длину травильной ванны и увеличивая расстояние между валками, или увеличивая число травильных ванн в системе.
Расширяющееся уплотнение 30 может быть прикреплено к травильной ванне 10 или рольгангу 20 механическими крепежными средствами (например, винтами, болтами, скобами и т.д.) или химическим способом (например, адгезивами, термическим закреплением и т.д.). Альтернативно, если расширяющееся уплотнение 30 не является составной частью травильной ванны 10 или рольганга 20, расширяющееся уплотнение 30 можно крепить и к травильной ванне 10, и к рольгангу 20 либо механическими крепежными средствами, либо химическими способами во время сборки. Механические крепежные средства или химические процессы, использующиеся для соединения расширяющегося уплотнения с травильной ванной 10 и рольгангом 20, предпочтительно являются стойкими к травильному раствору.
Фигура 5A является поперечным вертикальным разрезом травильной ванны и рольганга при монтаже линии непрерывного травления, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Фигура 5A иллюстрирует травильную ванну в сборе на стадии монтажа, когда травильная ванна 10 поднята выше рольганга 20. Из этого положения травильную ванну 10 можно установить в систему, опуская травильную ванну 10 по вертикали до тех пор, пока отверстие 14 травильной ванны 10 не совместится точно с отверстием 22 рольганга 20. На этой фигуре расширяющееся уплотнение 30 является составной частью травильной ванны 10. Однако, как обсуждалось выше, специалист в данной области должен понимать, что расширяющееся уплотнение 30 может быть также встроено в рольганг 20 (как обсуждается ниже) или может свободно перемешаться, так что во время сборки оно находится между рольгангом 20 и травильной ванной 10.
Рольганг 20 имеет переднюю сторону 24 и заднюю сторону 25, имеющие соответствующие отверстия 22 и 23. Определения «передний» и «задний» используются для удобства и не несут какой-либо особой функциональности или ограничения. Передняя сторона 24 и задняя сторона 25 наклонены к вертикали таким образом, что передняя сторона 24 и задняя сторона 25 сверху ближе друг к другу, чем снизу. Таким образом, можно считать, что передняя сторона 24 и задняя сторона 25 образуют боковые стороны трапеции. Как показано на фигуре, угол наклона передней стороны 24 и задней стороны 25 являются одинаковыми, так что передняя сторона 24 и задняя сторона 25 образуют боковые стороны равнобедренной трапеции. Эта симметричная конфигурация позволяет эффективно и легко произвести монтаж, частично потому, что травильная ванна 10, которая граничит с рольгангом, так же может быть симметрична относительно ее концов 10. Однако специалисту в данной области ясно, что углы наклона передней стороны 24 и задней стороны 25 могут отличаться друг от друга.
Травильная ванна 10 имеет боковое ребро 12, которое выступает горизонтально за нижнюю часть расширяющегося уплотнения 30 и проходит в полость рольганга 20, сводя к минимуму выплескивание травильного раствора. Из-за наклона передней стороны 24 и задней стороны 25, когда травильная ванна 10 поднимается и опускается, совмещаясь с рольгангом 20, передняя сторона 24 и задняя сторона 25 не мешают движению бокового ребра 12 и травильной ванны в целом. То есть, травильную ванну 10 можно поднимать и опускать вдоль вертикальной линии таким образом, что боковое ребро 12 и травильная ванна 10 освобождают отверстие 22 передней стороны 24. Не требуется никакой горизонтальной корректировки травильной ванны 10 для ее поднятия или опускания из совмещения с рольгангом 20. Этого можно достичь, обеспечивая, чтобы ребро 12 не выходило за отверстие 22 передней стороны 24.
Расширяющееся уплотнение 30 предпочтительно крепится к травильной ванне 10 под заданным углом к вертикали. Угол наклона расширяющегося уплотнения 30 может задаваться углом наклона плиты 18 или формой расширяющегося уплотнения 30. В одном варианте осуществления угол наклона первой поверхности 32 является по существу таким же, как и угол наклона передней стороны 24, так что когда травильная ванна 10 опускается, первая поверхность 32 и передняя сторона 24 выравниваются и сдвигаются. Угол между расширяющимся уплотнением 30 и стенкой, окружающей отверстие 22, должен быть достаточным, чтобы обеспечить место для бокового ребра 12, когда травильная ванна 10 опускается. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения наклон расширяющегося уплотнения 30 составляет приблизительно 10 градусов или больше. Альтернативно, угол наклона первой поверхности 32 расширяющегося уплотнения 30 может отличаться от угла наклона передней стороны 24, если при движение в совмещение с рольгангом 20 расширяющееся уплотнение 30 деформируется, так что первая поверхность 32 выравнивается с передней стороной 24.
Когда травильную ванну 10 опускают, боковое ребро 12 около отверстия 14 входит в отверстие 22 передней стороны 24 и выступает над низом отверстия 22. Фигура 5B является поперечным вертикальным разрезом следующей фазы сборки и показывает травильную ванну 10 в момент, когда ребро начинает входить в отверстие 22 (т.е., разрыв плоскости, задаваемой передней стороной 24). Фигура 5C является поперечным вертикальным разрезом следующей фазы сборки.
Фигура 5D является поперечным вертикальным разрезом линии непрерывного травления после того, как травильная ванна 10 была полностью опущена, совместившись с рольгангом 20. Фигура 5E является поперечным вертикальным разрезом линии непрерывного травления после того, как травильная ванна 10 была полностью опущена, точно совмещаясь с отверстием 22 передней стороны 24, а травильная ванна 10' была опущена, точно совместившись с отверстием 23 передней стороны 25.
Конфигурация линии непрерывного травления, показанная на фигурах 5A-5E, обеспечивает легкую сборку и перемещение травильных ванн 10 и 10' в и из расположения в линии непрерывного травления. Кроме того, эта конфигурация приспособлена к расширению и сжатию компонентов линии непрерывного травления. Дополнительно, возможные опасные испарения и химикаты лучше удерживаются при работе линии непрерывного травления.
Предшествующее подробное описание следует понимать как чисто иллюстративное и типичное, но вовсе не ограничительное, и объем защиты изобретения определяется не этим подробным описанием, а формулой изобретения, толкуемой в соответствии с полной широтой, позволяемой патентным правом. Следует понимать, что показанные и описанные здесь варианты осуществления являются только иллюстрациями принципов настоящего изобретения, и что специалистами в данной области техники могут быть внесены различные модификации, не выходящие за сущность и объем изобретения. Специалисты могут реализовать различные другие комбинации признаков, не выходя за сущность и объем изобретения.