СПОСОБ ОЧИСТКИ ИЗДЕЛИЯ В МОЕЧНОЙ ВАННЕ
METHOD OF CLEANING IN WASHING TANK

Изобретение относится к области очистки и обезжиривания изделий в открытых ваннах, заполненных легколетучим растворителем, и может использоваться в машиностроении.
Известен способ очистки и обезжиривания изделий методом погружения в растворитель. Для уменьшения потерь легколетучего растворителя на пути распространения паров устанавливаются теплообменные аппараты, улавливающие пары и переводящие их в жидкость («Альтернативы для CFC-113 и Метил Хлороформа в Очистке Металлов» Технический комитет МКО-ОС. Агентство по Охране Окружающей Среды США. 1994 г.).
Тепловые аппараты работают в условиях атмосферы, что существенно снижает их эффективность, в связи с чем имеют место высокие потери растворителя и высокие энергетические затраты холодильных устройств.
Известна проходная конвейерная установка для мойки изделий (патент США 4240453, кл. B08B 3/02 1980 г.), содержащая моечную ванну для моющего средства, тамбур входа и выхода конвейерной линии, систему вентиляции тамбуров с холодильником конденсации паров моющей среды, в которой снижение потерь моющей среды за счет уменьшения потока ее через тамбур достигается тем, что всасывающий патрубок вентиляционной системы и нагнетательные патрубки подсоединены к входному и выходному патрубкам.
Данный способ имеет те же недостатки, что и предыдущий.
Известны способ и устройство для очистки изделий летучими растворителями, осуществляемые в герметизированной моечной камере, из которой предварительно удален воздух, а после мойки утилизацию паров растворителя производят их компрессией, в т.ч. и газовым поршнем (патент RU 2173221).
Способ требует дополнительных затрат на герметизацию камеры и утилизацию паров растворителя и имеет повышенный расход растворителя.
Известен способ мойки погружением в растворитель и улавливанием паров в адсорбционных фильтрах сорбентами (http://www.firbimatic-spa.ru 20.10.2008).
Способ характеризуется необходимостью вложения дополнительных трудовых затрат на десорбцию растворителя и большими энергетическими затратами на охлаждение сорбента при адсорбции паров и его нагрева для десорбции растворителя.
Задачей изобретения является снижение потерь легколетучего растворителя при мойке изделий в моечных ваннах.
Поставленная задача решается тем, что в способе очистки изделия в моечной ванне путем погружения в легколетучий растворитель, заполняющий корпус моечной ванны, согласно изобретению растворитель заливают в моечную ванну и поддерживают его верхний уровень на оптимальном расстоянии x от края ванны, определяемом из эмпирической зависимости
b
x=(y/k),
где x - расстояние от верхнего уровня растворителя до края ванны, мм;
y - потери растворителя, % от испаряемости в ванне, заполненной до края;
k, b - эмпирические коэффициенты, зависящие от летучести растворителя.
Кроме того, в процессе очистки уменьшают подвод тепла извне к корпусу моечной ванны, например ее теплоизолируют.
Эффект сокращения потерь достигается за счет того, что:
- испаряемость и, соответственно, летучесть растворителя уменьшается по мере увеличения глубины залегания растворителя, поскольку это связано с увеличением пути, преодолеваемого парами растворителя и, как следствие, с уменьшением диффузии паров растворителя и воздуха;
- испаряемость уменьшается с уменьшением температуры. Уменьшение температуры достигается в результате испарения растворителя, поскольку на этот процесс расходуется тепло парообразования. А для того, чтобы тепло не возобновлялось за счет подвода из окружающей атмосферы, корпус камеры теплоизолируют.
Данное изобретение проиллюстрировано следующими чертежами, где представлены: фиг.1 - схема ванны; фиг.2, 3 - схема эксперимента; фиг.4 - график удельной испаряемости.
Способ реализуется в моечной ванне. Ванна представляет собой теплоизолированную глубокую емкость 1, в которой осуществляется очистка. Длина ванны много больше ее диаметра. В емкость 1 заливается растворитель 2, например хладон. Растворитель находится от края ванны на определенном расстоянии.
Ванна снабжена механизмом загрузки и выгрузки изделий. Способ осуществляется следующим образом.
Задается допустимый процент потерь растворителя. Далее определяется расстояние от края ванны до уровня растворителя в соответствии с экспериментально полученной зависимостью
b
x=(y/k),
где x - расстояние от верхнего уровня растворителя до края ванны, мм;
y - потери растворителя, % от испаряемости в ванне, заполненной до края;
k, b - эмпирические коэффициенты, зависящие от летучести растворителя.
В моечную ванну заливают растворитель с таким расчетом, чтобы его уровень после погружения изделий находился не выше расчетного. Затем производят мойку.
Для подтверждения эффективности способа и определения коэффициентов в уравнении с растворителями хладон 113 и хладон 141b были проведены эксперименты.
1
Две стеклянные трубки (фиг.2, 3), у которых L>>D (длина много больше диаметра) и запаянные с одного конца, заполняются до края растворителем. Одна из трубок теплоизолирована. Через определенные промежутки времени (t) контролируется количество испарившегося растворителя (l и l). Определяется удельная испаряемость и строится зависимость ее от глубины залегания растворителя.
На фиг.4 представлены зависимости удельной испаряемости хладона 113 и хладона 141b из трубок от расстояния жидкости до края. Как это видно из зависимости, скорость испарения быстро уменьшается и при достижении определенной глубины постепенно замедляется и переходит в практически прямую линию. Например, для хладона 113 на расстоянии 300 мм от края ванны испаряемость растворителя уменьшилась в 10 раз по сравнению с полной ванной.
Эксперимент, проведенный с теплоизолированной трубкой, показал, что испаряемость растворителя уменьшилась по сравнению с трубкой без изоляции, и на глубине 600 мм уровень растворителя в теплоизолированной трубки был на 24 мм выше, чем в трубке с отсутствующей изоляцией. Эффект уменьшения потерь достигается в результате понижения температуры растворителя за счет теплоты, необходимой для испарения растворителя.
Эксперимент, проведенный по оценке относительной испаряемости растворителя в зависимости от диаметра моечной ванны, показал, что удельная испаряемость не зависит от диаметра емкости.
В результате были получены зависимости расстояния x от удельной испаряемости из трубок диаметром 10 мм и L>>D в % от исходной испаряемости для растворителей:
-1,7596
хладон 113:x=(y/302,8)
-1,8060
хладон 141b:x=(у/432,86)