УСТРОЙСТВО ДОЗИРОВАНИЯ ЖИДКИХ РЕАГЕНТОВ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к устройствам подачи дозированного количества освежающего раствора или корректирующей жидкой химической добавки в соответствующий рабочий бак установки для обработки печатных плат в химических растворах.
Уровень техники
В процессе изготовления печатных плат при их обработке химическими растворами происходит выработка рабочих растворов в баках (уменьшение его количества и изменение химического состава). Для правильного хода технологического процесса необходимо поддержание объема раствора и его состава в заданных пределах. Это достигается путем периодического пополнения (дозирования) в рабочие баки установок для обработки печатных плат (далее - линия) освежающего раствора или свежей химической добавки (реагента), запас которого находится в специальных дополнительных емкостях. Точность, которая требуется от таких устройств, составляет +/- 10%.
На сегодняшний день применяемые устройства для дозирования представляют собой емкость с запасом реагента, на которой установлен электрический насос с регулируемой производительностью (литры за заданный промежуток времени, например, л/час). Подача требуемого количества (дозы) раствора в рабочие баки установки для обработки печатных плат осуществляется за счет включения двигателя насоса на заданный промежуток времени. Например, если насос отрегулирован на производительность 1 л/час, то для подачи дозы 200 мл насос надо включить на 12 минут. Насосы имеют напряжение питания 220 В и располагаются непосредственно на отдельно стоящей емкости, в которой находится запас рабочего раствора или химической добавки, рассчитанный на выполнение некоторой производственной программы.
Электродвигатель через редуктор передает вращение шарикоподшипнику на эксцентрике. За счет этого эксцентрика верхняя поверхность шарикоподшипника то приближается, то удаляется по отношению к упору штока дозатора. Регулятором изменяется расстояние от упора до поверхности шарикоподшипника. Тем самым изменяется величина рабочего хода штока дозатора и, соответственно, изменяется величина рабочего хода перекачивающей мембраны. Этот рабочий ход перекачивающей мембраны и определяет объем жидкости, перекачиваемый за один оборот редуктора. Шкала регулятора градуируется в объеме, перекачиваемом за единицу времени.
Недостатками этих устройств являются:
- сложность конструкции дозирующего насоса;
- необходимость прокладки проводов электропитания 220 В к емкости с запасом химиката в условиях влажного помещения повышенной опасности;
- косвенное определение дозы через производительность насоса и время его работы.
- опасность попадания воздуха во всасывающий патрубок насоса при низком уровне жидкости в емкости, в результате чего возникает воздушная пробка и правильное дозирование прекращается;
- трудность устранения воздушной пробки в связи с вредностью для человека большинства, рабочих растворов и добавок, применяемых для обработки печатных плат.
Например, известен пневматический дозатор жидкости (SU 1114887 А, опубл. 23.09.1984), содержащий мерную емкость с регулируемым объемом, выполненную в виде гибкой трубки, расходную емкость с соединительными магистралями и штуцером слива дозы, насос, источник сжатого газа, систему управления с клапанами и дополнительную емкость с крышкой, нижняя часть которой соединена с насосом и через первый клапан с - верхней частью расходной емкости, которая сообщена с верхней частью расходной емкости, которая сообщена с верхней частью дополнительной емкости, которая через второй клапан подключена к источнику сжатого газа. Первый конец гибкой трубки (мерной емкости) введен в нижнюю часть дополнительной емкости, а второй - соединен через третий (сливной) клапан со штуцером слива и снабжен приводом вертикального перемещения. Объем мерной емкости выбран не больше объема дополнительной емкости между ее крышкой и первым концом трубки.
Недостатками этого дозатора являются недостаточная электробезопасность вследствие необходимости прокладки проводов электропитания к расходной емкости в условиях влажного помещения повышенной опасности. Также существует опасность попадания воздуха во всасывающий патрубок насоса при низком уровне жидкости в емкости, в результате чего возникает воздушная пробка и правильное дозирование прекращается. Устранение воздушной пробки связано с дополнительными рисками для персонала, поскольку большинство рабочих растворов и добавок, применяемых для обработки печатных плат, являются вредными для человека. Не предусмотрен также оперативный контроль уровня жидкости в расходной емкости, что может привести к критическому снижению уровня реагента в ней и образованию воздушных пробок. Кроме того дозатор имеет довольно сложную конструкцию, она предполагает использование собственного специализированного устройства управления процессом, а также привода перемещения для мерной емкости. Наличие движущихся частей устройства снижают точность дозирования.
Раскрытие полезной модели
Задачей полезной модели является улучшение эксплуатационных характеристик, включая обеспечение электробезопасности и химической безопасности за счет исключения возможности образования «воздушной пробки» при малом количестве раствора в расходной емкости.
Для решения поставленной задачи предложено устройство дозирования жидкого реагента, содержащее расходную емкость, соединенную с основной дозирующей емкостью, соединенной трубопроводом через сливной клапан с рабочим баком линии, а также систему нагнетания и промежуточную дозирующую емкость, соединенную с основной дозирующей емкостью. В отличие от известного решения система нагнетания представляет собой переключающий электромагнитный клапан, размещенный выше верхнего уровня расходной емкости и соединенный гибким воздушным трубопроводами с промежуточной дозирующей емкостью, магистралью сжатого воздуха и атмосферой. Сливной клапан представляет собой нормально-открытый электрический клапан, размещенный выше верхнего уровня рабочего бака. Сливной клапан и переключающий электромагнитный клапан подключены к источнику управляющего напряжения с возможностью одновременной подачи на них сигнала управляющего напряжения. Основная дозирующая емкость размещена выше верхнего уровня рабочего бака и содержит входной патрубок, патрубок слива избытка реагента с размещенным в нем регулировочным винтом и выпускной штуцер, причем патрубок слива избытка реагента соединен сливным трубопроводом с расходной емкостью. Промежуточная дозирующая емкость размещена в расходной емкости и имеет объем больше объема основной дозирующей емкости, при этом нижняя часть промежуточной дозирующей емкости выполнена в виде обратного клапана, а верхняя часть выполнена в виде поплавка. Основная и промежуточная дозирующие емкости соединены между собой гибким трубопроводом.
В дополнительном аспекте промежуточная дозирующая емкость жестко закреплена на штанге, размещенной с возможностью вертикального перемещения в проходной муфте, установленной на верхней поверхности расходной емкости так, что свободный конец штанги выступает из расходной емкости.
В другом дополнительном аспекте промежуточная дозирующая емкость дополнительно снабжена сигнализатором уровня, размещенным на штанге.
Наружная поверхность дна промежуточной емкости предпочтительно снабжена выступами для предотвращения его контакта с дном расходной емкости при низком уровне реагента.
Основная дозирующая емкость может содержать нанесенную на ее поверхность мерную шкалу.
Основная дозирующая емкость также может быть выполнена из прозрачного материала.
В дополнительном аспекте регулировочный винт основной дозирующей емкости выполнен в виде трубки, снабженной, по меньшей мере, одним сливным отверстием, размещенной на резьбе внутри патрубка слива излишка реагента.
В другом аспекте выпускное отверстие входного патрубка основной дозирующей емкости расположено выше сливных отверстий регулировочного винта.
Проходное сечение трубопровода, соединяющего основную и промежуточную дозирующие емкости, меньше минимального суммарного проходного сечения сливного патрубка излишка реагента, сливных отверстий и канала регулировочного винта и трубопровода слива излишка реагента.
Техническим результатом является улучшение эксплуатационных характеристик, а именно обеспечение электробезопасности и химической безопасности для персонала за счет исключения возможности образования «воздушной пробки» при малом количестве раствора в расходной емкости.
Кроме того, предложенная конструкция является более простой и может быть легко встроена в существующие установки для обработки печатных плат, поскольку управляется посредством одного сигнала управляющего напряжения, подаваемого системой управления линией. Предложенный дозатор обеспечивает прямое определение дозы реагента за счет предварительного накопления раствора в основной дозирующей емкости. Более того, при необходимости может быть обеспечен визуальный контроль за счет выполнения этой емкости прозрачной и/или снабженной мерной шкалой.
Технический результат достигается тем, что устройство выполняет дозирование посредством естественного отекания в рабочий бак предварительно накопленного заданного объема жидкого реагента. Само предварительное накопление реагента
осуществляется с помощью сжатого воздуха.
Краткое описание чертежей
Заявленное устройство представлено на фигурах.
На Фиг. 1 представлена схема устройства дозирования жидких реагентов в рабочий бак установки для химической обработки печатных плат.
На Фиг. 2 представлен чертеж основной дозирующей емкости. Осуществление полезной модели
Устройство на Фиг. 1 дозирования жидких реагентов содержит соединенные трубопроводами расходную емкость 1 (типовой объем от 30 до 100 л), основную дозирующую емкость 2, промежуточную дозирующую емкость 3, переключающий электромагнитный клапан 4, сливной электроклапан 5 и рабочий бак 6. Уровень реагента в расходной емкости 1 всегда ниже уровня раствора в рабочем баке 6. На верхней поверхности расходной емкости 1 установлена проходная муфта 7, сквозь которую проходит подвижная штанга 8, на которой жестко закреплена промежуточная дозирующая емкость 3. Дно промежуточной дозирующей емкости 3 выполнено в виде обратного клапана 9, который пропускает реагент из расходной емкости 1 в емкость 3 и не пропускает реагент в обратном направлении из емкости 3 в расходную емкость 1; верхняя часть промежуточной дозирующей емкости 3 выполнена в виде поплавка 10, который при полностью заполненной емкости 3 удерживает ее на плаву на поверхности жидкого реагента.
Промежуточная дозирующая емкость 3 соединена с переключающим электромагнитным клапаном 4 гибким пластиковым трубопроводом 11, который соединяет его либо с атмосферой, либо с магистралью сжатого воздуха линии по производству печатных плат посредством воздушного трубопровода 12.
Основная дозирующая емкость 2 более подробно показана на Фиг. 2. Емкость 2 снабжена шкалой 13 объемов, а также содержит входной патрубок 14; выходной штуцер 15; патрубок 16 слива избыточного реагента; регулировочный винт 17, установленный в канале 18 патрубка 16 слива. Регулировочный винт 17 содержит сливные отверстия 19 и канал 20. Основная дозирующая емкость 2 соединена с промежуточной дозирующей емкостью 3 посредством гибкого пластикового трубопровода 21 для подачи реагента из емкости 3 в емкость 2.
К основной дозирующей емкости 2 также подключен трубопровод 22 для слива излишка реагента из емкости 2 в расходную емкость 1. К выходному штуцеру 15 основной дозирующей емкости 2 подсоединен нормально открытый сливной электроклапан 5 для слива дозы реагента из емкости 2 через трубопроводы 23 и 24 в рабочий бак 6 линии.
Емкость 2, клапаны 4 и 5 закреплены на корпусе линии установки и конструктивно расположены на высоте 1,3…1,5 м, что всегда превышает уровень раствора в рабочем баке 6 линии.
Устройство на Фиг. 1 работает следующим образом. При отсутствии управляющего напряжения переключающий клапан 4 находится в состоянии, когда трубопровод 11 соединен с атмосферой, а доступ сжатого воздуха в трубопровод 11 перекрыт. Жидкий реагент из расходной емкости 1 через обратный клапан 9 заполняет промежуточную дозирующую емкость 3. При этом вытесняемый из емкости 3 воздух через трубопровод 11 и клапан 4 выходит в атмосферу. Емкость 3 погружается в жидкий реагент до уровня, определяемого поплавком 10. Поплавок 10 всегда удерживает емкость 3 на поверхности жидкого реагента. Поэтому выходящая наружу верхняя часть подвижной штанги 8, визуально показывает остаточный уровень жидкого реагента в расходной емкости 1. При необходимости на штангу 8 может быть установлен сигнализатор уровня, например электронный (не показан).
Цикл дозирования запускается подачей управляющего напряжения на клапаны 4 и 5 (сигнал «ВЫПОЛНИТЬ ДОЗИРОВАНИЕ») от системы управления технологическим процессом (не показана).
При подаче управляющего напряжения сливной клапан 5 закрывается, а переключающий клапан 4 переключает трубопровод 11 от атмосферы к трубопроводу 12, подсоединенному к магистрали сжатого воздуха линии. Через открытый клапан 4 сжатый воздух поступает в трубопровод 11 и далее в промежуточную дозирующую емкость 3. Под действием давления сжатого воздуха жидкий реагент в промежуточной дозирующей емкости 3 закрывает обратный клапан 9 и через трубопровод 21 и входной патрубок 14 поступает в основную дозирующую емкость 2. По мере поступления уровень реагента в основной дозирующей емкости 2 поднимается и в какой-то момент достигает сливных отверстий 19 в регулировочном винте 17. После этого подъем уровня реагента в емкости 2 прекращается, а избыток реагента через сливные отверстия 19, канал 20 в винте 17, канал 18 в патрубке 16 слива избыточного реагента поступает в трубопровод 22 и далее попадает обратно в расходную емкость 1. Таким образом, объем реагента, необходимый для дозирования, накоплен в емкости 2. По мере вытеснения воздухом реагента из емкости 3 в емкость 2 емкость 3 всплывает на поверхность. После снятия управляющего напряжения с клапанов 4 и 5 сливной клапан 5 открывается и подготовленный в емкости 2 объем реагента через трубопроводы 23 и 24 сливается самотеком в рабочий бак 6 линии. Дозирование выполнено. В это же время обесточенный переключающий клапан 4 соединяет трубопровод 11 с атмосферным каналом и, как и в начале цикла, жидкий реагент из расходной емкости 1 через обратный клапан 9 заполняет промежуточную дозирующую емкость 3. При этом вытесняемый из емкости 3 воздух через трубопровод 11 и клапан 4 выходит в атмосферу.
При вывинчивании регулировочного винта 17 из сливного патрубка 16 сливные отверстия 19 поднимаются вверх, увеличивая тем самым объем подготавливаемой в емкости 2 дозы реагента; при ввинчивании винта 17 в патрубок 16 сливные отверстия 19 опускаются, уменьшая тем самым объем подготавливаемой в емкости 2 дозы реагента.
Техническим результатом является улучшение эксплуатационных характеристик, а именно обеспечение электробезопасности за счет того, что электропитание для подачи управляющего напряжение подводится к клапанам, размещенным за пределами зоны размещения расходной емкости, все кабели остаются в пределах основного корпуса линии, и химической безопасности персонала, возникающей при устранении «воздушной пробки» за счет исключения возможности ее образования.
Кроме того, предложенная конструкция является более простой и может быть легко встроена в существующие установки для обработки печатных плат, поскольку управляется посредством одного сигнала управляющего напряжения, подаваемого системой управления линией. При заливке раствора в расходную емкость начинает работать без всяких дополнительных действий со стороны персонала, что исключает возможные ошибки, связанные с человеческим фактором, и снижает риски для персонала, связанные с вредностью производственного процесса. Повышается точность дозирования благодаря тому, что отсутствуют движущиеся механические части, определяющие объем дозирования. При наличии мерной шкалы на основной дозирующей емкости обеспечено прямое определение дозы реагента по шкале дозирующей емкости. Также обеспечен визуальный контроль обслуживающим персоналом за уровнем реагента в расходной емкости при помощи штанги. Кроме того, обеспечивается простое и наглядное регулирование дозы подготовленного реагента за счет использования регулировочного винта.