УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЛЕНТЫ В РУЛОНЕ
DEVICE FOR METAL TAPE TREATMENT IN COIL

Изобретение относится к химической обработке металлической ленты и может быть использовано для обработки поверхностей металлической ленты в рулонах химическим способом с использованием технологических растворов.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому объекту является выбранное в качестве прототипа устройство для обработки металлической ленты в рулоне, которое содержит рабочую ванну, дополнительные емкости для технологических растворов, соединенные с рабочей ванной гибкими шлангами, которые снабжены запорными устройствами, намоточно-размоточный барабан, располагаемый в центре рабочей ванны и снабженный механизмом его вертикального перемещения и механизмом его периодического вращения вокруг вертикальной оси по часовой стрелке и против нее, при этом намоточно-размоточный барабан выполнен с диаметром, который в 1,2-1,5 раза меньше внутреннего диаметра рулона, и выполнен с пазом для закрепления переднего конца ленты, расположенного внутри рулона, а внутри рабочей ванны установлено средство для ограничения поворота заднего конца ленты, расположенного снаружи рулона, причем дополнительные емкости снабжены механизмами вертикального перемещения. Подачу и слив самотеком технологических растворов для химической обработки и промывки в рабочую ванну осуществляют путем раздельного вертикального перемещения дополнительных емкостей с технологическими растворами (патент RU №2305721, МПК C23G 3/02, опубл. 10.09.2007).
У заявляемого объекта и прототипа совпадают следующие существенные признаки. Оба устройства содержат рабочую ванну, дополнительные емкости для технологических растворов, соединенные с рабочей ванной гибкими шлангами, которые снабжены запорными устройствами, намоточно-размоточный барабан, располагаемый в центре рабочей ванны и снабженный механизмом его вертикального перемещения и механизмом его периодического вращения вокруг вертикальной оси по часовой стрелке и против нее, при этом намоточно-размоточный барабан выполнен с пазом для закрепления переднего конца ленты, расположенного внутри рулона, а внутри рабочей ванны установлено средство для ограничения поворота заднего конца ленты, расположенного снаружи рулона.
Анализ технических свойств прототипа, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого технического результата, при использовании прототипа, препятствуют следующие причины. Размещение нескольких дополнительных емкостей значительного объема рядом с рабочей ванной увеличивает площадь участка для обработки рулона. Кроме того, для вертикального перемещения каждой дополнительной емкости требуется отдельное металлоемкое устройство.
В основу заявляемого объекта поставлена задача создать такое устройство для обработки металлической ленты в рулоне, в котором усовершенствование, путем изменения формы элементов и их расположения, позволило бы при использовании заявляемого объекта обеспечить достижение технического результата, заключающего в повышении компактности и упрощении конструкции устройства для обработки металлической ленты в рулоне.
Заявляемое устройство для обработки металлической ленты в рулоне содержит рабочую ванну, дополнительные емкости для технологических растворов, соединенные с рабочей ванной гибкими шлангами, которые снабжены запорными устройствами, намоточно-размоточный барабан, располагаемый в центре рабочей ванны и снабженный механизмом его вертикального перемещения и механизмом его периодического вращения вокруг вертикальной оси по часовой стрелке и против нее. При этом намоточно-размоточный барабан выполнен с диаметром, который в 1,2-1,5 раза меньше внутреннего диаметра рулона, и выполнен с пазом для закрепления переднего конца ленты, расположенного внутри рулона. А внутри рабочей ванны установлено средство для ограничения поворота заднего конца ленты, расположенного снаружи рулона. Отличительной особенностью является то, что каждая дополнительная емкость для технологического раствора выполнена в виде бака, имеющего внутреннюю цилиндрическую поверхность и внешнюю цилиндрическую поверхность.. При этом рабочая ванна и указанные дополнительные емкости расположены коаксиально, а рабочая ванна снабжена механизмом для ее перемещения вдоль вертикальной оси.
Намоточно-размоточный барабан выполнен в виде вала с пазом для крепления внутреннего витка ленты.
Механизм вертикального перемещения намоточно-размоточного барабана выполнен в виде реечной передачи с электродвигателем.
Механизм периодического вращения намоточно-размоточного барабана вокруг вертикальной оси по часовой стрелке и против нее выполнен в виде тихоходной червячной передачи с электродвигателем.
В частном случае внешние диаметры коаксиальных цилиндров выполнены в соответствии с отношением: Dn/D1=√n или Dn=D1√n, где Dn - внешний диаметр следующей емкости, D1 - внешний диаметр рабочей ванны, n - номер следующей ванны.
При использовании заявляемого объекта ожидается достижение технического результата, заключающегося в повышении компактности и упрощении конструкции устройства для обработки металлической ленты в рулоне.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом имеется следующая причинно-следственная связь.
Выполнение каждой дополнительной емкости в виде бака, имеющего внутреннюю цилиндрическую поверхность и внешнюю цилиндрическую поверхность, расположение при этом рабочей ванны и дополнительных емкостей коаксиально и снабжение рабочей ванны механизмом, для ее перемещения вдоль вертикальной оси, обеспечивает компактное размещение цилиндрических дополнительных емкостей, имеющих кольцевое сечение, вокруг рабочей ванны. За счет коаксиального расположения каждая последующая дополнительная емкость охватывает предыдущую дополнительную емкость практически без промежутков, занимая совместно с рабочей ванной в центре минимальную площадь. При этом подачу и слив самотеком технологических растворов для химической обработки и промывки в рабочую ванну осуществляют не путем раздельного вертикального перемещения каждой дополнительной емкости с технологическими растворами, а путем вертикального перемещения только одной рабочей ванны.
Сущность заявляемого устройства для обработки металлической ленты в рулоне поясняется иллюстрирующими материалами, на которых изображено:
на фиг.1 - вид на устройство сверху;
на фиг.2 - поперечное сечение устройства на виде сбоку с опущенной рабочей ванной;
на фиг.3 - поперечное сечение устройства на виде сбоку с поднятой рабочей ванной.
На чертежах проставлены следующие обозначения:
1 - рабочая ванна;
2 - дополнительная емкость для технологического раствора;
3 - дополнительная емкость для технологического раствора;
4 - дополнительная емкость для технологического раствора;
5 - гибкий шланг;
6 - гибкий шланг;
7 - гибкий шланг;
8 - запорное устройство;
9 - запорное устройство;
10 - запорное устройство;
11 - намоточно-размоточный барабан;
12 - механизм вертикального перемещения намоточно-размоточного барабана;
13 - механизм периодического вращения намоточно-размоточного барабана вокруг вертикальной оси по часовой стрелке и против нее;
14 - паз для закрепления переднего конца ленты;
15 - средство для ограничения поворота заднего конца ленты;
16 - механизм для перемещения рабочей ванны вдоль вертикальной оси;
17 - рулон металлической ленты.
В конкретном примере выполнения устройство для обработки металлической ленты в рулоне содержит рабочую ванну 1 и дополнительные емкости для технологических растворов 2, 3 и 4. Эти дополнительные емкости для технологических растворов соединены с рабочей ванной 1 гибкими шлангами 5, 6 и 7, которые соответственно снабжены вентилями 8, 9 и 10. В центре рабочей ванны 1 располагается намоточно-размоточный барабан 11, снабженный механизмом вертикального перемещения 12 и механизмом 13 периодического вращения вокруг вертикальной оси по часовой стрелке и против нее. При этом намоточно-размоточный барабан выполнен с пазом 14 для закрепления переднего конца ленты, расположенного внутри рулона. Внутри рабочей ванны 1 установлено средство 15 для ограничения поворота заднего конца ленты, расположенного снаружи рулона. Каждая дополнительная емкость для технологического раствора 2, 3 и 4 выполнена в виде бака, имеющего внутреннюю цилиндрическую поверхность и внешнюю цилиндрическую поверхность. При этом рабочая ванна 1 и дополнительные емкости для технологических растворов 2, 3 и 4 расположены коаксиально. Дополнительная емкость для технологического раствора 2 охватывает рабочую ванну 1. Дополнительная емкость для технологического раствора 3 охватывает дополнительную емкость для технологического раствора 2. Дополнительная емкость для технологического раствора 4 охватывает дополнительную емкость для технологического раствора 3. Кроме того, рабочая ванна 1 снабжена механизм 16 для перемещения рабочей ванны вдоль вертикальной оси.
Рабочая ванна 1 выполнена, например, с внешним диаметром - 1 м.
2
Дополнительная емкость для технологического раствора 2, охватывающая рабочую ванну 1, согласно расчета, должна быть выполнена с внешним диаметром: Dn=D1√n или D=D1√2=1×√2=1,41 м.
3
Дополнительная емкость для технологического раствора 3, охватывающая дополнительную емкость 2, должна быть выполнена с внешним диаметром: D=D1√3=1×√3=1,71 м.
4
Дополнительная емкость для технологического раствора 4, охватывающая дополнительную емкость 3, должна быть выполнена с внешним диаметром: D=D1√4=1×2=2,0 м.
Обработка металлической ленты в рулоне в заявляемом устройстве осуществляется, например, следующим образом. В рабочей ванне 1 устанавливают рулон металлической ленты 17. Механизмом вертикального перемещения 12 к рулону металлической ленты 17 перемещают намоточно-размоточный барабан 11. Передний конец ленты закрепляют в пазе 14 намоточно-размоточного барабана 11. Задний конец ленты фиксируется относительно рабочей ванны 1 в средстве 15 для ограничения поворота заднего конца ленты.
Вентили 8, 9 и 10 на гибких шлангах 5, 6. и 7, которыми дополнительные емкости 2, 3 и 4 соединенные соответственно с рабочей ванной 1, закрыты. Дополнительную емкость 2 заполняют, например, технологическим раствором «A». Дополнительную емкость 3 заполняют, например, технологическим раствором «B». Дополнительную емкость 4 заполняют, например, технологическим раствором «C».
Затем рабочая ванна 1 механизмом 16 перемещается вдоль вертикальной оси ниже уровня расположения дополнительной емкости 2, и через гибкий шланг 5 при открытом вентиле 8 заполняется технологическим раствором «A». Механизмом 13 осуществляется периодическое вращение намоточно-размоточного барабана 11 вокруг вертикальной оси по часовой стрелке и против нее. При этом расстояния между витками металлической ленты в рулоне периодически изменяется, что обеспечивает интенсивное перемешивание технологического раствора между витками этой ленты. После окончания этапа обработки рулона металлической ленты 17 технологическим раствором «A», рабочая ванна 1 механизмом 16 перемещается вдоль вертикальной оси выше уровня расположения дополнительной емкости 2, и через гибкий шланг 5 при открытом вентиле 8 технологический раствор «A» сливается в дополнительную емкость 2, после чего вентиль 8 закрывается.
Затем рабочая ванна 1 механизмом 16 перемещается вдоль вертикальной оси ниже уровня расположения дополнительной емкости 3, и через гибкий шланг 6 при открытом вентиле 9 заполняется технологическим раствором «B». Механизмом 13 осуществляется периодическое вращение намоточно-размоточного барабана 11 вокруг вертикальной оси по часовой стрелке и против нее. При этом расстояния между витками металлической ленты в рулоне периодически изменяется, что обеспечивает интенсивное перемешивание технологического раствора между витками этой ленты. После окончания этапа обработки рулона металлической ленты 17 технологическим раствором «B», рабочая ванна 1 механизмом 16 перемещается вдоль вертикальной оси выше уровня расположения дополнительной емкости 3, и через гибкий шланг 6 при открытом вентиле 9 технологический раствор «B» сливается в дополнительную емкость 3, после чего вентиль 9 закрывается.
Затем рабочая ванна 1 механизмом 16 перемещается вдоль вертикальной оси ниже уровня расположения дополнительной емкости 4, и через гибкий шланг 7 при открытом вентиле 10 заполняется технологическим раствором «C». Механизмом 13 осуществляется периодическое вращение намоточно-размоточного барабана 11 вокруг вертикальной оси по часовой стрелке и против нее. При этом расстояния между витками металлической ленты в рулоне периодически изменяется, что обеспечивает интенсивное перемешивание технологического раствора между витками этой ленты. После окончания этапа обработки рулона металлической ленты 17 технологическим раствором «C» рабочая ванна 1 механизмом 16 перемещается вдоль вертикальной оси выше уровня расположения дополнительной емкости 4, и через гибкий шланг 7 при открытом вентиле 10 технологический раствор «C» сливается в дополнительную емкость 4, после чего вентиль 10 закрывается.
После окончания обработки рулона металлической ленты 17 всеми технологическими растворами из рабочей ванны 1 извлекают намоточно-размоточный барабан 11 с механизмом 13 его периодического вращения и извлекают рулон металлической ленты 17. Рабочая ванна 1 готова к обработке нового рулона металлической ленты.
2
2
Рабочая площадь участка при использовании прототипа с рабочей ванной диаметром 1 м и с тремя дополнительными емкостями составляет 6-9 м, а при использования заявляемого устройства всего около 1,6 м. Кроме того, перемещать одну рабочую ванну гораздо проще, чем перемещать каждую дополнительную емкость в отдельности.