УСТАНОВКА ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ

Заявляемая полезная модель относится к установкам для распыления химических реагентов и получения методом химической металлизации зеркальных металлических покрытий, имитирующих хромированные, позолоченные, медные и некоторые другие покрытия, полученные резервуарным гальваническим способом.
Нанесение таких покрытий применяется для защиты металлов от коррозии, для декоративной отделки изделий, для придания поверхности изделий специальных свойств и т.д. Использование данного процесса позволяет получать покрытия с отличным сочетанием эксплуатационных и физико-механических свойств металла и диэлектрика.
В настоящее время известна установка для химической металлизации, например, изготавливаемая фирмой «Студия Д» [http://www.studia-d.com/news/novoe_vremja_novoe_reshenie/2012-07-04-72, см. Приложение]. Эта установка представляет собой цилиндры, крепящиеся на круглой раме, установленной на колеса. На раме расположены прозрачные емкости (баки) большого объема. К бакам посредством шлангов присоединены распылители. Стандартный комплект распылителей включает распылитель для воды, распылитель для активатора и двухсопловый распылитель для распыления раствора серебра и восстановителя. Распылители снабжены механическими клапанами высокого давления, имеющими резиновые уплотнения. Все детали изготовлены из химически стойкого полимера.
Применение такой установки при большом объеме работ и необходимости перемещения в рабочей зоне затруднено из-за неустойчивости конструкции и отсутствия мест крепления распылительных пистолетов. Изготовление всех деталей оборудования из полимера не обеспечивает достаточной прочности конструкции. Кроме того, работа на такой установке затруднительна для обслуживающего персонала из-за невозможности регулировки и, соответственно, слежения за рабочим давлением в цилиндрах.
Известно изобретение «Передвижной стенд для металлизации разбрызгиванием» [патент США 7156919, опуб. 2.01.2007, НКИ США 118/326; 118/313]. В сущности, известное техническое решение представляет собой установку для химической металлизации.
Эта установка [см. Fig.1, Приложение] разделена на две части: нижнюю (на Fig.1 - поддон 12), на которой расположены непрозрачные металлические баки для реагентов (на Fig.1 - 46 и 47); верхнюю, состоящую из решетчатого настила (на Fig.1 - 30) и огороженную тремя вертикальными стенками (на Fig.1 - 24, 26, 28). Передняя часть настила закруглена к низу и вмонтирована в край передней стенки (на Fig.1 - 22), на которой установлены крепления, куда навешиваются распылители. Нижний поддон установки имеет в основании четыре колеса (на Fig.1 - 14).
Два бака для реагентов, содержащие ингредиенты для химической металлизации объектов, размещены на нижнем поддоне. Дополнительные емкости для слива отходов расположены в средней части нижнего поддона. Имеются три распылительных пистолета, каждый из которых через спирально выполненные трубопроводы соединяется с металлическими баками для реагентов. Все баки соединяются с выходным патрубком, который перед проведением работ по металлизации подключается к источнику сжатого воздуха (компрессору).
Эта известная установка для химической металлизации выбирается в качестве прототипа, так как она содержит наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Недостатками прототипа является: неудобное расположение баков и мест крепления распылительных пистолетов, из-за чего оператору для заполнения баков химическими реагентами или для подвешивания/снятия распылительных пистолетов в процессе работы необходимо наклоняться и, соответственно, затрачивать больше времени. Кроме того, в данном оборудовании затруднен контроль за уровнем реагентов, поскольку баки для реагентов выполнены непрозрачными. Подвешивание распылительных пистолетов на боковую часть установки также не представляется удобным. Ограждение верхнего поддона стенками означает, что размер обрабатываемого изделия ограничен расстоянием между ними.
Задача, стоящая перед авторами предлагаемой полезной модели, состоит в создании мобильной установки для химической металлизации, удобной в эксплуатации и пригодной для обработки любых объектов, габаритные размеры которых соизмеримы с размерами заявляемой полезной модели.
Авторами предлагаемой полезной модели разработана установка для химической металлизации, содержащая корпус, установленный на подвижной раме, баки для реагентов, закрепленные в нижней части корпуса, фильтр-группу, расположенную на торце упомянутой рамы и оборудованную манометром, регулятором давления и выходным штуцером для ее подключения к источнику сжатого воздуха, распылительные пистолеты и обдувочный пистолет, зафиксированные на корпусе и соединенные с фильтр-группой через общий коллектор посредством шлангов, причем распылительные пистолеты также соединены через общий коллектор с соответствующими баками для реагентов посредством шлангов, блок управления, установленный в верхней части корпуса, содержащий узел электронных датчиков, микропроцессор и оборудованный манометрами и дисплеем, при этом каждый бак для реагентов снабжен заливной горловиной и вентилем для слива реагентов.
Возможен вариант исполнения основного технического решения, заключающийся в том, что шланги выполнены витыми.
Пример конкретной реализации установки для химической металлизации представлен на Фиг.1-3, где:
Фиг.1 - общий вид установки для химической металлизации, где:
1 - Корпус
2 - Рама
3 - Бак для реагентов
4 - Фильтр-группа
5 - Распылительный пистолет
6 - Обдувочный пистолет
7 - Блок управления
8 - Манометр
9 - Регулятор давления
10 - Дисплей
11 - Колесо
12 - Вентиль для слива реагентов
Фиг.2 - вид сбоку, где:
13 - Манометр
Фиг.3 - вид сверху, где:
14 - Вентили сброса давления
15 - Заливная горловина
16 - Запорный вентиль
Установка для химической металлизации (Фиг.1) содержит корпус 1, установленный на подвижной раме 2, четыре бака 3 для реагентов, закрепленные в нижней части корпуса 1, фильтр-группу 4 (Фиг.2), расположенную на торце рамы 2.
На корпусе 1 зафиксированы три распылительных пистолета 5 и один обдувочный пистолет 6. Каждый распылительный пистолет 5 через общий коллектор (на чертеже не показано) соединен с фильтр-группой 4 и с соответствующим баком 3 для реагентов посредством шланга (на чертеже показано условно). Первый распылительный пистолет 5А соединен с первым баком 3А для реагентов. Второй распылительный пистолет 5Б соединен со вторым баком 3Б для реагентов и третьим баком 3В для реагентов. Третий распылительный пистолет 5В соединен с четвертым баком 3Г для реагентов.
Обдувочный пистолет 6 также через общий коллектор соединен с фильтр-группой 4 посредством шланга (на чертеже показано условно).
При этом упомянутые шланги (на чертеже не показано) выполнены витыми.
В первом баке 3А для реагентов находится активатор, содержащий двухвалентное олово в растворе соляной кислоты, и использующийся в качестве сенсибилизирующего реагента. Во втором баке 3Б для реагентов находится модификатор, содержащий азотнокислую соль серебра и использующую в качестве металлизирующего реагента. В третьем баке 3В для реагентов находится восстановитель, содержащий раствор инверсного сахара и использующийся в качестве восстанавливающего реагента. В четвертом баке 3Г для реагентов находится де-ионизированная или дистиллированная вода.
В верхней части корпуса 1 установлен блок 7 управления (Фиг.3), содержащий узел электронных датчиков (на чертеже не показано) и микропроцессор (на чертеже не показано). Блок 7 управления оборудован семью манометрами 8, семью регуляторами 9 давления и дисплеем 10, на который выводятся параметры рабочего процесса (температура воздуха в пневмосистеме, температура металлизирующего раствора, значение электропроводности воды в баке и др.). Манометры 8 и регуляторы 9 давления служат для контроля и установки рабочего давления в баках 3 для реагентов и в распылительных пистолетах 5 до необходимого рабочего значения. Четыре манометра 8 определяют давление воздуха в баках 3 для реагентов, а три манометра 8 определяют давление воздуха в распылительных пистолетах 5. Блок 7 управления представляет собой прямоугольный металлический короб, состоящий из верхней и нижней лицевой панели (на чертеже показано условно).
Дисплей 10 может быть выполнен, например, жидкокристаллическим.
Для работы блока 7 управления используется автономный источник питания (на чертеже не показано) с системой самоотключения.
Рама 2 выполнена подвижной благодаря наличию в нижней части колес 11, по крайней мере, одно из которых снабжено стопором (на чертеже показано условно).
Каждый бак 3 для реагентов снизу оборудован вентилем 12 для слива реагентов.
Фильтр-группа 4 (Фиг.2) оборудована манометром 13 и регулятором давления (на чертеже показано условно). Она используется для очистки поступающего в пневматическую систему заявляемой установки воздуха от частиц масла, смазки, водоконденсата и т.д. и дает возможность регулировать поступающий от источника сжатого воздуха (на чертеже не показано) воздушный поток. Фильтр-группа 4 зафиксирована на раме 2 с помощью легкосъемного крепления (например, на пластине с винтами). В разных вариантах исполнения заявляемой полезной модели фильтр-группа 4 может быть закреплена в другом месте подвижной рамы 2 или вне самой установки.
На фильтр-группе 4 также установлен выходной штуцер с вентилем (на чертеже показано условно), служащий для подсоединения ее к источнику сжатого воздуха (компрессору) (на чертеже не показано) и подачи воздуха в пневматическую систему заявляемой установки.
Фильтр-группа 4 может быть выполнена, например, двухступенчатой или трехступенчатой.
Общий коллектор (на чертеже не показано) расположен внутри корпуса 1 и оборудован одним или несколькими обратными клапанами (на чертеже не показано), что позволяет исключить смешение паров химических реагентов в коллекторе и попадание их в систему распределения при проведении процесса распыления или в случае отсоединения установки от источника сжатого воздуха (на чертеже не показано), что в свою очередь может влиять на качество зеркального покрытия.
На нижней части лицевой панели корпуса 1 (Фиг.3) установлены вентили сброса давления 14, использующиеся для быстрой разгерметизации баков 3 для реагентов, что позволяет быстро и оперативно проводить заливку химических реагентов в баки.
На корпусе 1 имеются пазы (на чертеже показаны условно) для фиксации в нерабочем состоянии распылительных пистолетов 5 и обдувочного пистолета 6.
Каждый бак 3 для реагентов в верхней части снабжен заливной горловиной 15 и запорным вентилем 16, служащим для открытия трубопровода при заливке химических реагентов в бак 3 для реагентов, без необходимости его снятия.
Каркас 1 может быть выполнен из металла, например, из конструкционного алюминиевого профиля.
Баки 3 для реагентов могут быть выполнены из прозрачного полимерного материала.
Установка для химической реализации работает следующим образом.
Перед началом работы производят подготовку установки для химической металлизации, для чего закрывают вентили 12 для слива реагентов, открывают запорные вентили 16 и вентили 14 сброса давления, через заливные горловины 15 производят заливку химических реагентов в соответствующие баки 3 для реагентов, затем закрывают запорные вентили 16 и вентили 14 сброса давления, включают дисплей 10 и подключают установку к источнику сжатого воздуха (компрессору) посредством подсоединения трубопровода от компрессора к выходному штуцеру, расположенному на фильтр-группе 4.
После закрытия заливных горловин 15 в установку подают давление, затем снимают распылительный пистолет 5А и проводят активацию или сенсибилизацию поверхности изделия. После этого, снимают распылительный пистолет 5Б и проводят промывку активированной поверхности. Затем снимают распылительный пистолет 5В и проводят процесс химической металлизации. После этого, снова снимают распылительный пистолет 5Б и снова промывают уже заметаллизированную поверхность. После завершения процесса металлизации, используя обдувочный пистолет, с поверхности удаляют остатки воды, после чего распылительные пистолеты 5 помещают в предназначенные для их хранения пазы (на чертеже показано условно).
При необходимости доливки химических реагентов открывают запорные вентили 16 и вентили 14 сброса давления и сбрасывают давление с баков, после чего, через заливные горловины 15 проводят заливку растворов хим. реагентов.
Для слива остатков реагентов открывают вентили 12 для слива реагентов, расположенные в нижней части баков 3 для реагентов. В аналогичных установках для слива химических реагентов или промывки баков необходимо снимать баки для реагентов.
Преимуществом заявляемой установки для химической металлизации, среди прочих, является наличие вентилей сброса давления, служащих для упрощения процедуры заливки реагентов, удобство расположения регуляторов давления, манометров, распылительных пистолетов, установленных на лицевой панели так, чтобы при проведении процесса химической металлизации оператор мог легко перемещаться в рабочей зоне, при этом мог видеть показания приборов и осуществлять необходимые регулировки.
Прозрачный материал, из которого изготовлены баки для реагентов, обеспечивает оператору возможность видеть остающийся в баках для реагентов объем реагентов. Кроме этого, полимерный материал не окисляется из-за воздействия растворов химических реагентов и дополнительно облегчает вес всей конструкции и устраняет необходимость регулярной промывки внутренней поверхности баков для реагентов.
Преимуществом разработанной установки является наличие подвижной рамы, выполненной из конструкционного алюминиевого профиля, что позволяет снизить вес оборудования и дает возможность его разборки, например, при необходимости транспортировки. В нижней части эта рама скреплена горизонтальными профильными направляющими, что позволяет повысить жесткость рамы при поперечных нагрузках, возникающих, например, при перемещении установки в рабочей зоне с полностью наполненными баками для реагентов. Для удобства перемещения в основании рамы установлены колеса с функцией блокировки (стопор).
Для проведения процесса химической металлизации используются распылительные пистолеты, работающие под низким давлением. Распылительные пистолеты соединены через общий коллектор с фильтр-группой и с соответствующими баками для реагентов посредством шлангов. Общий коллектор оборудован одним или несколькими обратными клапанами, позволяющим исключить смешение химических реагентов в коллекторе и избежать попадание паров химических реагентов в тот или иной трубопровод, что в свою очередь может приводить к ухудшению качества зеркального покрытия.
Наличие манометра и регулятора давления на фильтр-группе позволяет видеть параметры давления от источника сжатого воздуха и дает возможность корректировать его в случае необходимости.
Наличие отдельного манометра и регулятора давления на каждый бак для реагентов и распылительный пистолет позволяет осуществлять точную регулировку давления и дает возможность получать качественное высокодисперсное распыление химических реагентов, что способствует, в свою очередь, повышению качества получаемого зеркального металлического покрытия.
Преимуществом установки является и ее оснащение встроенным узлом электронных датчиков и микропроцессором, позволяющим выводить на расположенный на лицевой панели дисплей важные для процесса химической металлизации параметры температуры воздуха в пневмосистеме, температуры налитого в бак для реагентов металлизируемого раствора и значение электропроводности воды в баке с водой, используемом для промывки поверхности.
Как показали практические испытания для получения высокого качества металлического покрытия температура воздуха и температура химических реагентов должна быть в диапазоне 20-35°С, а электропроводность воды, используемой для промывки металлизируемой поверхности, без влияния на качество зеркального покрытия, не должна превышать 9 µS (мкСм). При отклонении данных параметров температуры и электропроводности ниже или выше указанного рабочего диапазона значений, на дисплее оборудования высвечивается одновременно его реальное значение и символ ошибки, что дает возможность откорректировать рабочие параметры и тем самым повысить качество получаемого зеркального металлического покрытия.
Применение витых шлангов позволяет компактно расположить их на установке, не создавая помех при установке или снятии распылительных пистолетов и, в то же время, при необходимости перемещения в рабочей зоне, позволяет растягивать их до 10 метров.
Использование для работы электронного модуля автономного источника питания с системой самоотключения, позволяет обеспечить низкое энергопотребление и дает возможность обеспечить длительную работу без необходимости замены аккумуляторной батареи.