УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОЙКИ, ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ И СУШКИ СЫПУЧИХ ОБЪЕКТОВ В КАССЕТАХ
DEVICE FOR WASHING, CHEMICAL TREATMENT AND DRYING OF LOOSE OBJECTS IN CASSETTES

Изобретение относится к области химической обработки, в частности к устройствам для очистки загрязнений, мойке, обезжиривании, химической обработке поверхностей, для вымачивания и сушки малогабаритных металлических, полимерных, керамических, минеральных (гравий, песок) и стеклянных изделий, в том числе в виде прутков и трубок и может быть использовано в машиностроении, строительной и химической промышленности при обработке мелких сыпучих объектов, а также для мойки корнеклубнеплодов и может быть использовано в пищевой, строительной и фармацевтической промышленности.
Известна установка для ультразвуковой очистки деталей, загружаемых в тонкостенный перфорированный барабан, частично погруженный в ультразвуковую ванну с технологической жидкостью, при этом барабан выполнен подвижным вдоль вала, на котором жестко закреплена перфорированная центрифуга, один торец которой открыт и обращен к барабану, а внутренний диаметр несколько превышает наружный диаметр барабана. Барабан разделен радиальными перегородками на четное число автономных секций, а секции барабана выполнены выдвижными вдоль его оси. (Авторское свидетельство №341542, В08В 3/10, опубл. 14.06.1972 г.).
Недостаток известных машин для ультразвуковой очистки и сушки деталей центрифугированием заключается в том, что они состоят из двух раздельных устройств, что не позволяет автоматизировать процесс «очистка-сушка центрифугированием». Также еще одним недостатком устройства является низкое качество промывки, обусловленное промывкой в одном растворе, особенно мелких деталей, имеющих глубокие отверстия. Кроме того, промывка в органических растворителях в известной установке приводит к загрязнению атмосферы.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для мойки изделий в кассетах, содержащее моечную камеру проходного типа, разделенную перегородками на отсеки, с размещенными в ней барабаном со скобообразными элементами крепления и перемещения кассет с изделиями, установленными на валу, и коллекторами струйной подачи моющей жидкости, механизм загрузки и выгрузки кассет, включающий рольганг с входным и выходным участками и приводом, при этом механизм загрузки и выгрузки кассет дополнительно содержит штангу с толкателем, расположенным перед камерой со стороны загрузки кассет, и с зубчатой рейкой со стороны выгрузки, причем штанга установлена параллельно оси барабана с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль этой оси, при этом привод механизма загрузки и выгрузки кассет связан с выходным участком рольганга и с зубчатой рейкой штанги. Вал барабана выполнен пустотелым, а штанга проходит внутри вала. (Авторское свидетельство №1069884, В08В 3/04, 30.01.1984 г.).
К недостаткам прототипа относится невозможность одновременной обработки в технологических жидкостях большого количества мелких изделий, различающихся между собой по форме и механическим свойствам, особенно изделий, фиксация которых на кассетах невозможна или представляет значительные технологические сложности. Кроме этого к недостаткам устройства относится низкая производительность загрузки в кассетах и выгрузки из кассет обрабатываемых изделий, а также низкое качество технологической обработки (мойки, обезжиривания, химической обработки) из-за наличия неподвижных зон контакта обрабатываемых изделий с кассетой.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность одновременной технологической обработки большого количества сыпучих объектов, различающихся между собой по форме и механическим свойствам, сокращение времени загрузки кассеты и выгрузки из кассет сыпучих объектов, исключение неподвижных зон контакта обрабатываемых изделий с кассетой, а следовательно повышение качества технологической обработки поверхности сыпучих объектов.
Технический результат достигается тем, что устройстве для обработки сыпучих объектов в кассетах, включающем мойку, химическую обработку и сушку, содержащем механизмы загрузки и выгрузки кассет, снабженные приводом и толкателями, моечную камеру проходного типа, включающую в себя раму, коллекторы для струйной подачи технологических жидкостей и барабан, установленный внутри моечной камеры на раме с возможностью вращения и соединенный с приводом, при этом на барабане равномерно по окружности установлены направляющие для перемещения кассет и их удержания при повороте барабана, а длина направляющих больше длины, по крайней мере, одной кассеты при этом моечная камера имеет также ванну со сливным штуцером и крышку с отверстиями в обоих торцах, на барабане над каждой направляющей для кассет закреплены перфорированные желоба выпуклой формы, а кассета выполнена в виде открытой емкости с направляющими, вогнутым днищем, боковыми и торцевыми стенками, при этом торцевые стенки кассеты выступают над кромкой боковой стенки кассеты, а выступающая часть торцевых стенок по форме эквидистантна вогнутой поверхности перфорированных желобов; зазор между кромкой выступающей части торцевых стенок и внутренней поверхностью перфорированных желобов меньше наименьшего размера обрабатываемых сыпучих объектов; внутренняя поверхность перфорированного желоба плавно сопряжена с внутренней поверхностью боковых стенок кассеты, при этом зазор между ними меньше наименьшего размера обрабатываемых сыпучих объектов; торцевые стенки кассеты выполнены перфорированными; на одной или на обеих торцевых стенках кассет установлены разделительные упоры, выполненные в виде двух стержней или брусков, закрепленных на торцевой стенке; форма поперечного сечения направляющих выполнена в виде прямоугольных или Т-образных пазов или пазов вида «ласточкина хвоста», а направляющих кассеты соответственно в виде эквидистантных Т-образных или прямоугольных выступов или выступов в виде «ласточкина хвоста»; боковые стенки и днище кассеты выполнены перфорированными или сетчатыми; на боковых стенках и/или днище кассеты выполнен, по крайней мере, один поперечный сквозной паз; в, по крайней мере, один поперечный сквозной паз кассеты установлена промежуточная стенка, выполненная сплошной, перфорированной или сетчатой; процесс сушки осуществляют в моечной камере, в крышке которой установлен, по крайней мере, один штуцер для отвода паров, а ванна содержит, по крайней мере, один штуцер для подачи осушающего газа; отверстия на торцах крышки моечной камеры снабжены заслонками, установленными с возможностью перемещения; заслонки выполнены в виде шиберных заслонок и соединены с приводами поступательного перемещения, установленным на крышке моечной камеры; на толкателе устройства выгрузки установлен захват для фиксации кассет; по крайней мере, на одном из торцев барабана выполнены отверстия, а на торцах моечной камеры установлены подвижные фиксаторы; фиксаторы снабжены приводом поступательного перемещения. Устройство поясняется чертежами.
Фиг. 1. Общий вид устройства для мойки, химической обработки и сушки сыпучих объектов в кассетах в продольном сечении;
Фиг. 2 Вид А на фиг. 1;
Фиг. 3 Сечение Ж-Ж на фиг. 1;
Фиг. 4 Элемент Д на фиг. 3;
Фиг. 5 Сетчатый или перфорированный желоб;
Фиг. 6 Вид Б на фиг. 5;
Фиг. 7 Общий вид кассеты;
Фиг. 8 Сечение И-И на фиг. 7;
Фиг. 9 Элемент В на фиг. 1
Фиг. 10. Элемент Г на фиг. 1;
Фиг. 11 Элемент Е на фиг. 1.
Устройство для обработки сыпучих объектов содержит моечную камеру 1. Моечная камера 1 включает в себя раму 2, ванну 3 и крышку 4 моечной камеры 1 (Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3). Внутри моечной камеры 1 установлен барабан 5 рамной конструкции. Рама барабана 5 неподвижно закреплена на валу 6 (Фиг. 1, Фиг. 3). Вал 6 барабана 5 установлен на раме 2 с возможностью вращения в подшипниковых узлах 7, и соединен муфтой 8 с приводом вращения 9. Равномерно по окружности барабана 5 смонтированы, по крайней мере, две продольные направляющие 10 (Фиг. 4) параллельные оси вращения барабана 5 для перемещения и удержания при вращении барабана 5 кассет 11 (Фиг. 1, Фиг. 3, Фиг. 4, фиг.7, Фиг. 8). Над каждой направляющей 10 равномерно по окружности барабана 5 установлены вогнутые перфорированные или сетчатые желоба 12 (Фиг. 3, Фиг. 4, Фиг. 5, Фиг. 6), являющиеся в процессе работы крышками для кассет 11. В приведенном примере на Фиг. 3 показан барабан с десятью равномерно распределенными по окружности направляющими 10 с установленными над ними перфорированными желобами 12.
Форма поперечного сечения направляющих 10 обеспечивает удержание кассет 11 в процессе вращения барабана 5 и их перемещение вдоль оси барабана 5 выполнена в виде прямоугольных или Т-образных пазов или пазов вида «ласточкина хвоста» в приведенном примере показаны направляющие 10 с прямоугольными пазами (Фиг. 4.). Кассеты 11 выполнены в виде открытой емкости с направляющими 13, вогнутым днищем 14, боковыми 15 и торцевыми 16 стенками (Фиг. 7, Фиг. 8) и имеет в плане, например, прямоугольную форму, при этом торцевые стенки 16 кассеты 11 выступают над кромкой 17 боковой стенки кассеты 11, а выступающая часть торцевых стенок 16 по форме эквидистантна внутренней вогнутой поверхности перфорированных желобов 12 (Фиг. 4). Торцевые стенки 16 кассеты 11 выполнены сплошными или перфорированными, а боковые стенки 15 и днище 14 кассеты выполнены перфорированными или сетчатыми. На одной или на обеих торцевых стенках 16 кассет 11 установлены разделительные упоры, выполненные в виде двух стержней 18 или брусков 19, закрепленных на торцевой стенке 16 (Фиг. 1, Фиг. 7, Фиг. 8). Зазор 20 между кромкой 21 выступающей части торцевых стенок 16 и внутренней поверхностью перфорированных желобов 12, когда кассета 11 вставлена в направляющие 10 барабана 5 меньше наименьшего размера обрабатываемых сыпучих объектов (Фиг. 4, Фиг. 7, Фиг. 8).
Боковая стенка 15 кассеты 11 выполнена сплошной из листового материала или из перфорированного листа, или сетки. Днище 14 кассеты 11 выполнено совместно с боковыми стенками 15 из того же материала, что и боковые стенки 15. Кроме этого днище 14 может быть выполнено съемным и крепиться к боковым стенкам 15 кассеты 11 с помощью резьбовых соединений. Внутренняя поверхность перфорированного желоба 12 после установки кассет 11 в направляющие 10 барабана 5 плавно, без уступов сопряжена с внутренней поверхностью боковых стенок 15 кассеты 11 с небольшим зазором, размеры которого меньше наименьшего размера обрабатываемых сыпучих объектов (на фиг. не показано).
В боковых стенках 15 и/или днище 14 кассеты 11 выполнен, по крайней мере, один поперечный сквозной паз 22 для фиксации внутри кассеты 11, по крайней мере, одной внутренней промежуточной стенки 23 (Фиг. 7). Промежуточная стенка 23 выполнена из сплошного или перфорированного листового материала или сетки, закрепленной в рамке. С помощью внутренней промежуточной стенки 23 кассета 11 может быть разделена на две или более секций в каждую из которых могут закладываться обрабатываемые сыпучие объекты (детали, трубки, сыпучий материал, корнеклубнеплоды и т.п.) разных геометрических размеров, формы и материала. Таким образом, одна кассета 11 позволяет обрабатывать в устройстве для обработки сыпучих объектов несколько видов обрабатываемых сыпучих объектов.
Внутри моечной камеры 1 расположен, по крайней мере, один коллектор 24, обеспечивающий струйную подачу технологической жидкости на перфорированные желоба 12 и кассеты 11 с обрабатываемыми сыпучими объектами (Фиг. 1). Количество коллекторов 24, их форма, а также форма и расположение отверстий и/или форсунок по длине коллектора 24 зависит от количества перфорированных желобов 12 на барабане 5 и вида обрабатываемых сыпучих объектов. В приведенном примере в крышке 4 моечной камеры 1 устройства для мойки, химической обработки и сушки сыпучих объектов в кассетах установлены два коллектора 24 (Фиг. 2, Фиг. 3).
Ванна 3 имеет в поперечном сечении прямоугольную, трапецеидальную или корытообразную форму и герметично соединена с торцевыми стенками моечной камеры 1 (Фиг. 2, Фиг. 3). Ванна 3 при мойке или другой жидкостной технологической обработке сыпучих объектов заполняется технологической жидкостью в соответствии с требованиями технологии обработки сыпучих объектов с помощью коллекторов 24 и/или, по крайней мере, одного штуцера 25 (Фиг. 1) для подвода технологической жидкости, установленного в днище ванны 3. Кроме этого ванна 3 снабжена, по крайней мере, одним штуцером 26 для слива технологической жидкости, закрепленным в днище ванны 3 (Фиг. 1, Фиг. 3).
Моечная камера 1 может использоваться также как сушильная камера. Для этого в крышке 4 моечной камеры 1 установлен, по крайней мере, один штуцер 27 (Фиг. 1, Фиг. 3, Фиг. 8) для отвода паров испаряемой жидкости, а в днище ванне 3 дополнительно установлен, по крайней мере, один штуцер 28, снабженные герметичными клапанами для подачи осушающего газа, который подается при отсутствии жидкости в ванне 3 напрямую или через распределительный коллектор 29 (Фиг. 1).
Перед входным торцем моечной камеры 1 установлен механизм загрузки кассет 11. Механизм загрузки кассет 11 включает в себя стол 30, толкатель 31, и привод поступательного перемещения 32 (Фиг. 1). Стол 30 снабжен направляющими, на которые устанавливают загружаемые кассеты 11. Толкатель 31 соединен с приводом поступательного перемещения 32, выполненным, например, в виде пневмо или гидроцилиндра.
На выходе из моечной камеры 1 установлен механизм выгрузки кассет 11, состоящий из приемного стола 33 и толкателя 34 (Фиг. 1, Фиг. 9), соединенного с приводом поступательного перемещения 35, выполненным, например, в виде пневмо или гидроцилиндра (Фиг. 1). На конце толкателя 34 установлен захват 36 кассет 11 (Фиг. 9). Форма и принцип работы захвата 36 зависит от геометрических размеров и массы кассеты 11. В приведенном примере захват 36 кассет 11 выполнен в виде подпружиненной собачки.
На обоих торцах крышки 4 моечной камеры 1 выполнены отверстия, снабженные заслонками 37 и 38 (Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 10), установленными с возможностью поступательного перемещения в вертикальном направлении или вращения. В приведенном примере заслонки 37 и 38 выполнены в виде шиберных заслонок, которые соединены с приводом поступательного перемещения 39 и 40 (Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 10). Приводы перемещения 39 и 40 шиберных заслонок 37 и 38 представляют собой, например, пневмо или гидроцилиндры и установлены на крышке 4 моечной камеры 1. По крайней мере, на одном из торцев барабана 5 выполнены сквозные отверстия 41 (Фиг. 11), а на торцах моечной камеры установлены с возможностью перемещения фиксаторы 42 (Фиг. 11). Количество сквозных отверстий 41 на торце барабана 5 должно соответствовать количеству положений позиционирования барабана 5 или направляющих 10, установленных на барабане 5. Фиксаторы 42 снабжены приводом поступательного перемещения 43 (Фиг. 11), например, пневмо или гидроцилиндром.
Устройство для обработки сыпучих объектов работает следующим образом. Ванна 3 перед началом работы или в процессе работы заполняется технологической жидкостью до требуемого уровня. В случае выполнения технологической операции сушки заполнение ванны 3 технологической жидкостью не производится. Обрабатываемые сыпучие объекты (детали, трубки, сыпучий материал, корнеклубнеплоды и т.п.) загружаются в кассеты 11. Если в кассете 11 требуется обрабатывать несколько видов сыпучих объектов с целью более полного использования ее объема, то в кассету 11 в имеющие пазы 22 устанавливается, по крайней мере, одна внутренняя промежуточная стенка 23, которая разделяет внутренний объем кассеты 11 на две или более секции. В каждую секцию кассет 11 загружается один вид обрабатываемых сыпучих объектов. Затем, заполненные кассеты 11 устанавливаются в ручном или автоматическом режиме механизма загрузки на стол 30. Шиберная заслонка 37, смонтированная на торце крышки 4 со стороны загрузочного устройства под действием привода поступательного перемещения 39 поднимается, открывая отверстие в торце крышки 4, размеры которого больше габаритных размеров кассеты 11 в поперечном сечении. Барабан 5 в это время неподвижен и зафиксирован с помощью привода вращения 9 и/или фиксаторов 42 в положении, при котором напротив кассеты 11 и направляющих стола 30 располагаются направляющие 10, смонтированные на барабане 5 и накрытые перфорированным желобом 12. Точность позиционирования барабана 5 в загрузочном положении может контролироваться специальными датчиками, например, лазерными, светодиодными, контактными или бесконтактными датчиками положения различных физических принципов работы. После совмещения положения направляющих 10 барабана 5 с направляющими стола 30 и/или направляющими 13 кассеты 11 толкатель 31 перемещает кассету 11, вдвигая ее в направляющие 10 барабана 5. После этого шиберная заслонка 37 на торце крышки 4 опускается, барабан 5 приводится во вращение. Мойка или химическая обработка сыпучих объектов в кассетах 11 может осуществляться методом опускания кассет 11 с сыпучими объектами в ванну 3, наполненную технологической жидкостью и/или методом орошения кассет 11 технологической жидкостью через отверстия или форсунки коллекторов 24.
В случае сушки через штуцер 28 для подачи осушающего газа в днище ванны 3 распределительных коллекторов 29 в моечную камеру 1 подается осушающий газ, который выводится вместе с парами технологической жидкости через штуцер 27, расположенный на крышке 4 моечной камеры 1.
Загрузка следующих кассет 11 в барабан 5 моечной камеры 1 осуществляется аналогично указанной выше последовательности. С целью недопущения дисбаланса барабана 5 при вращении целесообразно загружать каждую пару кассет 11 в диаметрально противоположные направляющие 10 барабана 5.
После того, как любая направляющая 10 барабана 5, покрытая перфорированным желобом 12, будет заполнена полностью по всей длине кассетами 11 начинается их выгрузка из моечной камеры 1. Если заполненных сыпучими объектами кассет 11 недостаточно для заполнения полностью по всей длине направляющих 10 барабана 5, то в направляющие 10 могут устанавливаться пустые кассеты 11 или их имитаторы. Выгрузка кассет 11 из данной направляющей 10 осуществляется одновременно с загрузкой этой направляющей кассетами 11. Выгрузка осуществляется при остановленном барабане 5. Перед выгрузкой кассеты 11 с помощью привода 40 поднимается шиберная заслонка 38 на торце крышки 4 со стороны выгрузки. При этом открывается отверстие в торце крышки 4, размеры которого больше размеров кассеты 11. Под действием толкателя 31, расположенного со стороны загрузки моечной камеры 1 загружаемая кассета 11 перемещает все расположенные в загружаемой направляющей 10 кассеты 11 в направлении зоны выгрузки. Выгружаемая кассета 11 выталкивается из направляющих 10 и частично перемещается на приемный стол 33 устройства выгрузки. Полностью выгружаемая кассета 11 подается на приемный стол 33 с помощью захвата 36, установленного на толкателе 34 и привода поступательного перемещения 35. Для этого захват 36 с помощью толкателя 34, установленного на приводе поступательного перемещения 35 вдвигается внутрь моечной камеры 1 и входит в зацепление или фиксирует выгружаемую кассету 11. Затем с помощью привода поступательного перемещения 35 при обратном движении полностью выдвигает кассету из моечной камеры 1 и перемещает ее на приемный стол 33. В качестве захвата 36 в приведенном примере использована подпружиненная собачка, которая при перемещении внутрь моечной камеры 1 зацепляется за переднюю или заднюю торцевую стенку 16 кассеты 11, перемещая ее в требуемое положение на приемном столе при обратном ходе толкателя 34. Зацепление захвата 36 в виде подпружиненной собачки за заднюю по отношению к механизму выгрузки торцевую стенку 16 обеспечивает зазор между кассетами 11 в направляющих 10 формируемый с помощью разделительных упоров, выполненных в виде двух стержней 18 или брусков 19. Шиберные заслонки 37 и 38 на обоих торцах крышки 4 опускаются, закрывая отверстия в торцах, а барабан 5 приводится во вращение под действием привода 9. В завершении работа устройства для мойки и сушки изделий в кассетах осуществляется с помощью загрузки в направляющие 10 барабана 5 пустых кассет 11 не содержащих обрабатываемых сыпучих объектов или имитаторов кассет 11. После завершения работы устройства для мойки, химической обработки и сушки сыпучих объектов в кассетах в случае выполнения операции мойки или жидкой химической обработки сыпучих объектов в кассетах 11 технологическая жидкость сливается из ванны 3 с помощью щтуцера 26.
Таким образом, наличие в устройстве для обработки сыпучих объектов кассет, изолированных друг от друга с помощью торцевых стенок выступающих над кромкой боковой стенки кассеты, и перфорированных желобов, отделяющих обрабатываемые сыпучие объекты, находящиеся в кассете, от других сыпучих объектов, помещенных в другие кассеты позволяет осуществлять одновременно технологическую обработку сыпучих объектов, различающихся между собой по форме и механическим свойствам. Исключение необходимости индивидуального крепления каждого сыпучего объекта на кассете позволяет резко сократить время загрузки и выгрузки из кассет сыпучих объектов. Перфорированные желоба выпуклой формы, закрепленные над каждой направляющей, а также кассеты с вогнутым днищем обеспечивают перекатывание обрабатываемых сыпучих объектов внутри комплекса кассета-перфорированный желоб, что исключает возникновение неподвижных зон контакта обрабатываемых изделий с кассетой. При этом, выступающие части торцевых стенок кассет эквидистантные вогнутой поверхности перфорированных желобов, а также небольшой зазор между краями выступающей части торцевых стенок и вогнутой поверхностью перфорированных желобов исключают выпадение сыпучих объектов из кассеты при вращении барабана, а также при продольном перемещении кассет вдоль направляющих. Вращение барабана обеспечивает непрерывное перемещение сыпучих объектов внутри комплекса кассета-перфорированный желоб, чем исключает возникновение внутри этого комплекса неподвижных зон контакта поверхности сыпучих изделий с поверхностью кассет и перфорированных желобов. Отсутствие неподвижных зон позволяет повысить качество технологической обработки поверхности сыпучих объектов, за счет увеличения интенсивности взаимодействия поверхности сыпучих объектов с технологической средой, например, технологической жидкостью или осушающим газом. Кроме этого размещение сыпучих объектов внутри кассет позволяет более равномерно распределить сыпучие объекты по внутреннему рабочему объему устройства, что улучшает доступность технологической среды к поверхности сыпучих объектов. Улучшению доступности технологической среды и повышение интенсивности ее взаимодействия с поверхностью сыпучих объектов способствует также планетарный характер перемещения сыпучих объектов внутри комплекса кассета-перфорированный желоб при вращении барабана. Доступность всей поверхности сыпучих объектов для интенсивного воздействия технологической среды позволяет, например, ускорить процесс удаления загрязнений с поверхности сыпучих объектов (мойку), увеличить скорость диффузии химических реагентов через поверхность сыпучих объектов (пропитка, вымочка), а также сократить время сушки сыпучих объектов. Небольшая толщина слоя сыпучих объектов в кассете позволяет исключить деформации или разрушение сыпучих объектов при технологической обработке. Это особенно важно при технологической обработке сыпучих объектов из хрупких материалов и материалов с низкой механической прочностью, в том числе в поперечном направлении, например, тонких трубок, пластин или прутков.