Устройство для удаления вредных веществ

Полезная модель относится к области теплотехники и может быть использована при проектировании и эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования воздуха.
Системы вытяжной (местной и общеобменной) вентиляции служат для удаления из помещений загрязненного воздуха.
Большинство технологических процессов, осуществляемых в гальванических и травильных цехах, сопровождаются выделением вредных веществ в рабочую зону производственных помещений.
Удаление из производственных помещений выделяющихся вредных веществ (вредностей) осуществляется в местах их выделения через местные отсосы. Причем местные отсосы могут быть встроенные в производственное оборудование или пристроенные к технологическому оборудованию.
Если местный отсос улавливает малое количество выделяющихся вредностей, то не уловленное количество вредных веществ поступает в помещение и должно быть удалено общеобменной вытяжной вентиляцией; при этом расход воздуха для разбавления (удаления) вредных веществ значительно увеличивается, а это приводит к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат. Следовательно, местный отсос должен улавливать максимальное количество выделяющихся вредностей, т.е. иметь высокий коэффициент полезного действия.
Из книги И.И. Елинский «Вентиляция и отопление гальванических и травильных цехов машиностроительных заводов», М. «Машиностроение», 1982 г., с. 26, известно, что одним из способов местной вытяжной вентиляции является устройство щелевых бортовых отсосов, см. рис. 10, с. 29. На эффективность бортовых отсосов влияет ряд факторов и это отражается на объемах отсасываемого воздуха. По технико-экономическим соображениям эти объемы должны быть минимальными. Расходы удаляемого воздуха бортовыми отсосами тем больше, чем больше ширина ванны, выше температура жидкости в ванне, токсичнее вещества, больше подвижность воздуха в помещении.
Недостатки бортовых отсосов: низкий коэффициент полезного действия, отсасывание большого количества воздуха, неравномерность скорости во всасывающей щели по всей длине (при длинных ваннах), необходимость установки на длинных ваннах нескольких кожухов (секций), необходимость установки регулирующих устройств.
Наиболее близким по совокупности признаков является устройство для удаления вредных выделений с поверхности зеркала промышленной ванны, см. авторское свидетельство 1302104 МПК 4F24F 7/06; опубликовано 07.04.87. Бюл. №13. Известное устройство содержит расположенные вдоль бортов ванны с наружной стороны вытяжной и приточный воздуховоды и прикрепленные к ним посредством шарниров створки, выполненные в виде коробов с продольными щелями, установленных с образованием зазора между ними при перекрытии ими зеркала испарения, и заслонку, прикрепленную к одному из коробов с возможностью перекрытия зазора ванны. Кроме того, в устройстве имеются поплавки, которые контактируют своими верхними торцами с частями коробов и имеют сквозные наклонные в сторону зеркала ванны отверстия. На нижней стенке коробов имеются вытяжные отверстия, а поплавки установлены с возможностью вертикального перемещения от поворота коробов и выталкивающего усилия.
Существенные недостатки известного устройства: сложное устройство, ненадежная работа из-за большого количества шарниров, наличие гидроцилиндров значительно усложняет эксплуатацию устройства; при расположении коробов в вертикальном положении обслуживать ванну (загружать и вынимать детали из ванны) практически невозможно. Кроме того, сложно подобрать высоту поплавков (точнее глубину погружения поплавков), чтобы вес вытесненной ими жидкости превышал бы вес поплавков; сложно подобрать материал для изготовления поплавков, чтобы обеспечить его работу (чтобы материал был стойкий против коррозии).
Задачей полезной модели является разработка устройства для удаления вредных веществ от гальванической ванны, обеспечивающая максимальное улавливание выделяющихся с поверхности ванны (зеркала испарения) вредных веществ при минимальном расходе удаляемого от местного отсоса воздуха. Кроме того, конструкция устройства должна состоять из простых в изготовлении и сборке элементов, обеспечивающих надежную, длительную работу; при этом объем удаляемого воздуха в процессе работы должен регулироваться.
Указанный результат получен разработкой устройства, которое содержит бортовой отсос, прикрепленный к длинной стороне ванны, отличающегося тем, что дополнительно для установки барабана с рулонной шторой и возможностью его вращения к коротким сторонам ванны жестко прикреплены вертикально расположенные стенки, а для осуществления возвратно-поступательного передвижения шторы над зеркалом испарения ванны на внутренних поверхностях указанных стенок жестко прикреплены направляющие элементы.
Сущность разработанного технического решения поясняется чертежами, на которых показано устройство предлагаемого устройства.
На фиг. 1 представлено пространственное изображение элементов устройства в сборе (на барабане 10 штора не показана).
На фиг. 2 представлено пространственное изображение элементов устройства в сборе (на барабане 10 намотана штора 18 и частично смотана с барабана).
На фиг. 3 показан вид по стрелке А (рулонная штора намотана на барабан 10: вид по стрелке А - это вид на длинную сторону ванны 1).
На фиг. 4 - то же, что на фиг. 2, но штора полностью на 100% закрывает зеркало испарения ванны.
На фиг. 5 - то же, что на фиг.4, но штора закрывает зеркало испарения ванны на 50%.
Устройство состоит из следующих основных элементов: гальваническая ванна, бортовой отсос, две вертикальные стенки, механизм для осуществления возвратно-поступательного движения шторы.
Вдоль первой длинной стороны (борта) ванны 1 расположен бортовой отсос 2. На фиг. 1 изображен обычный бортовой отсос, щель 3 служит для удаления воздуха и вредных веществ и расположена в вертикальной плоскости. В предложенном устройстве могут использоваться и двухбортовые отсосы, обычные и опрокинутые. К короткой стороне 4 ванны 1 жестко (например при помощи сварки) прикреплена металлическая стенка 5. Ко второй короткой стороне 6 ванны 1 присоединена такая же металлическая стенка 7. В стенке 5 предусмотрен паз 8, а в стенке 7 - паз 9; в указанных пазах размещен вращающийся барабан 10, на котором имеются средства для крепления на нем наматываемой на барабан шторы (на фиг. средства для крепления не показаны). К барабану 10 прикреплена ручка 11, предназначенная для вращения барабана (по часовой стрелке и против часовой стрелки) вручную. Ручка 11 прикреплена к барабану 10 при помощи устройства 12. Для фиксации барабана 10 в рабочем положении и исключения перемещения барабана в осевом направлении, на торце 13 барабана 10 имеется резьба, на которую накручена гайка 14 таким образом, что гайка 14 расположена слева от стенки 5, если смотреть по стрелке А (см. фиг. 1). Аналогично на барабан 10 накручена гайка 15 - справа от стенки 7; гайки 14 и 15 показаны на фиг. 1-5. Две гайки фиксируют барабан 10 в рабочем положении и не дают возможности барабану 10 передвинуться влево или вправо в осевом направлении. Гайки 14, 15 практически вплотную (зазор составляет 0,3-0,5 мм) прилегают к стенкам 5 и 7 соответственно, при этом барабан 10 свободно вращается при вращении ручки 11. На второй длинной стороне ванны 1, расположенной на противоположной стороне от щели бортового отсоса, установлены два упора 16 и 17 (см. фиг. 1, 2, 4 и 5).
К барабану 10 крепится штора, которая обладает определенной жесткостью и гибкостью и наматывается на барабан 10; на фиг. 2 показан барабан 10, на который намотана штора 18. К нижнему краю шторы прикреплена жесткая рейка 19, а к рейке - ручка 20 для удобного перемещения (для разматывания) шторы 18. На фиг. 2 показано, что штора 18 частично размотана с барабана 10.
Для удержания шторы 18 при ее движении (разматывании) в требуемом положении предусмотрены направляющие элементы 21, 22 и 23, 24 (см. фиг. 1, 2, 3), которые жестко прикреплены (при помощи сварки) к внутренним поверхностям стенок 5 и 7. Направляющие элементы могут быть выполнены из полосовой стали практически на всю длину стенок 5 и 7.
Упоры 16 и 17 останавливают движение шторы 18, не позволяя шторе 18 полностью укрыть зеркало испарения ванны 1, т.е. между бортом ванны 1 и рейкой 19 образуется щель 25 (см. фиг. 4) для поступления воздуха из помещения под штору 18.
В воздуховоде 26 (см. фиг. 3), который служит для удаления воздуха от бортового отсоса 2, установлен дроссель-клапан 27, служащий для регулирования расхода воздуха, за счет изменения площади сечения для прохода воздуха. На фиг. 1, 2, 4 и 5 дроссель-клапан условно не показан для упрощения графической части заявки на полезную модель.
Заявленное устройство работает следующим образом. В исходном положении на барабан 10 намотана штора 18 (см. фиг. 2), т.е. зеркало испарения ванны 1 открыто полностью (на 100%). После загрузки деталей в ванну 1 начинается технологический процесс обработки деталей и начинают выделяться вредные вещества с поверхности ванны; местная вытяжная вентиляция включена, т.е. загрязненный воздух отсасывается через щель 3. Т.к. бортовой отсос улавливает не все выделяющиеся вредные вещества и если технологический процесс обработки деталей в ванне 1 длится определенное время, то для уменьшения поступления вредных веществ с поверхности испарения (зеркала ванны), необходимо потянуть штору 18 за ручку 20, барабан 10 начнет раскручиваться, а штора 18 разматываться и двигаться между направляющими элементами 21, 22 и 23, 24 (см. фиг. 2, 3) в сторону длинной стороны ванны, расположенной напротив щели бортового отсоса. Когда рейка 19 достигнет длинной стороны ванны и будет опираться на упоры 16 и 17, то вся поверхность ванны (т.е. зеркало испарения вредностей) окажется закрытой шторой (см. фиг. 4); при этом выделяющиеся вредные вещества (выделяющиеся с зеркала испарения) не будут поступать в помещение, т.к. они будут удаляться воздухом, который поступает через щель 25, при этом образуется однонаправленный поток воздуха от щели 25 к щели 3 и удаляется в полном объеме через щель 3 бортового отсоса 2. После того, как вся поверхность испарения окажется закрытой шторой 18, дроссель-клапан 27 поворачивают на определенный угол, т.е. дроссель-клапан прикрывает живое сечение воздуховода 26 для прохода воздуха, тем самым уменьшают расход удаляемого воздуха. Следовательно, в течение всего времени проведения технологического процесса, штора 18 полностью укрывает зеркало испарения, т.е. местный отсос удаляет 100% выделяющихся вредностей в течение проведения всего технологического процесса. При этом расход удаляемого воздуха от бортового отсоса через щель 3 уменьшается за счет регулирования расхода воздуха, т.е. за счет прикрытия дроссель-клапаном 27 живого сечения воздуховода 26. Минимальный расход воздуха, проходящий через щель 25, определяется из условия невыбивания вредностей через щель 25; этот расход значительно меньше расхода, который удаляется через щель 3, если зеркало испарения не укрыто шторой 18. Для упрощения чертежей дроссель-клапан показан только на фиг. 3.
После окончания проведения технологического процесса для выгрузки деталей из ванны, необходимо вращать ручку 11 по часовой стрелке, т.к. ручка 11 жестко соединена с барабаном 10, то и барабан будет вращаться по часовой стрелке, и штора будет наматываться на барабан 10. Вращение барабана 10 проводят до тех пор, пока зеркало испарения ванны будет полностью открыто. Движение шторы 18 будет проходить между направляющими элементами 21-22 и 23-24. После выгрузки деталей из ванны технологический процесс повторяется.
Рассмотрим работу предложенного устройства, когда зеркало испарения ванны закрыто шторой не полностью, для примера на 50% (см. фиг.5), т.к. над поверхностью зеркала испарения образуется однонаправленный поток воздуха к щели 3 бортового отсоса 2 (это отмечено выше), то все вредные вещества, которые образуются под шторой, будут удалены полностью через щель 3. Далее отметим, что над зеркалом испарения ванны образуется дополнительная щель 28 (см. фиг. 5) для прохода воздуха; щель 28 расположена под рейкой 19, т.е. местоположение щели 28 зависит от местоположения рейки 19; размеры щели: длина щели равна длине ванны (длине бортового отсоса), а высота щели равна расстоянию от зеркала испарения до нижней поверхности шторы 18, а точнее до нижней поверхности рейки 19. По сути дела, дополнительная щель 28 - это тот же бортовой отсос для удаления вредных веществ, которые образуются на открытой (не закрытой шторой) поверхности ванны; при этом через дополнительную щель 28 будет удаляться больше вредных веществ (с меньшим расходом удаляемого воздуха) с открытой поверхности ванны, т.к. расстояние от дополнительной щели 28 до второй длинной стороны ванны 1 в два раза меньше, чем расстояние от щели 3 до второй длинной стороны ванны 1. Известно, что с увеличением ширины ванны, т.е. расстояния от щели 3 до второй длинной стороны, количество удаляемых вредных веществ однобортовым отсосом уменьшается.
Вертикальные стенки 5 и 7 служат не только для установки на них барабана 10 с намотанной на нем шторой 18, но указанные стенки резко уменьшают подсос (подтекание) воздуха к щели 3 бортового отсоса 2 со стороны коротких 4 и 6 сторон (стенок) ванны 1, а это увеличивает количество уловленных вредных веществ, т.е. увеличивается эффективность предложенного устройства и за счет подтекания воздуха, содержащего вредные вещества, только с одной стороны, т.е. со стороны второй длинной стороны ванны 1, на которой расположены упоры 16 и 17. При таком конструктивном выполнении создается однонаправленный поток воздуха к дополнительной щели 28, ограниченной снизу зеркалом испарения, сверху - шторой 18, а с боков - вертикальными стенками 5 и 7. Следовательно, при наличии шторы образуется бортовой отсос с дополнительной щелью, которая перемещается вдоль зеркала испарения в зависимости от величины закрытия шторой зеркала испарения. В этом случае дополнительная щель 28 приближается к источнику вредных выделений, а это обеспечивает более полное улавливание выделяющихся вредностей.
Верхний край стенок 5 и 7 должен иметь криволинейную форму (см. фиг. 1) для ванн, у которых имеются элементы оборудования, которые расположены выше борта (верхнего края) ванны. Такие ванны известны, например, см. стр. 76, рис. 25 в книге: Я.В. Вайнер, М.А. Дасоян «Оборудование цехов электрохимических покрытий», издательство «Машиностроение», Ленинград, 1971. Для ванн, у которых нет выступающих частей, верхний край стенок 5 и 7 может иметь прямолинейную форму, см. там же, с. 52, рис. 15.
В некоторых случаях, например из-за высокой температуры жидкости в ванне 1 штора может изменять жесткость и гибкость; в этом случае штора может провисать и недостаточно плавно двигаться между направляющими элементами 21, 22 и 23, 24. В таких случаях к полотну шторы следует прикрепить ребра жесткости 29, которые не дают возможности шторе провисать. Ребра жесткости 29 могут быть выполнены, например, из отрезков упругой проволоки или из упругой стальной ленты.
Конструкция устройства надежна в работе, проста и технологична в изготовлении и сборке, имеет высокую ремонтопригодность.
Рулонная штора может быть выполнена из полимерной пленки, например из дермантина или другого материала, например линолеума.