利用加工液來處理工件的設備的制作方法

利用加工液來處理工件的設備的制作方法
【專利摘要】利用加工液（14）來處理工件（12）的設備具有工件應用區域（16）。該設備（10）包含用于循環加工液（17）的管路系統（28），該加工液被用在工件應用區域（16）中。在設備（10）中存在用于借助管路系統（28）循環的加工液（14）的清潔裝置（30）。根據本發明，清潔裝置（30）包含通過進入口（88）用加工液（14）加載的、用于在加工液（14）中攜帶的臟粒（86）的分離器具（58）。分離器具（58）通過經由管路系統（28）的管路區段（29）與工件應用區域（16）連接的溢出口（90）送出加工液（14），去除臟粒（86）、尤其是去除具有超過特征量aMax的顆粒大小G的臟粒（86）。在下流口（92）處分離器具（58）提供如下的加工液（14），即，其包含在溢出部處從加工液（14）中去除了的臟粒（86）。
【專利說明】利用加工液來處理工件的設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及在工件應用區域中利用加工液來處理工件的設備，其具有用于加工液循環的管路系統，并且包含用于借助管路系統循環的加工液的清潔裝置。
【背景技術】
[0002]利用加工液來處理工件的設備在工業制造中尤其被用于清潔、表面處理和表面精加工以及電鍍。由于加工液是高成本的，并且其環保無害處理經常是昂貴且困難的，所以在這種類型的設備中加工液被循環使用。但是會有如下這種需求，即，提供不包含或在多數情況下包含很小的帶有臟粒的污染物的、用于處理工件的加工液。比如由于損耗，也由于工件變臟，這些臟粒可以通過工件例如呈機油形式、油脂形式也可以呈金屬屑形式被帶入到加工液中。但是通常加工液也包含固有的臟粒，例如陽極泥、陽極斑(Anodenflitter)、分解物或者殘渣，其在酸洗池或堿洗池中溶解金屬時從電鍍設備被帶入到加工液中。為了在設備中用加工液(在其之中沒有容納或在多數情況下容納少量的臟粒)來處理工件，公知的是，將加工液在循環時在過濾級中過濾。加工液被引導穿通過濾部，該過濾部在過濾介質上或在過濾介質中根據臟粒的顆粒大小攔住臟粒。
[0003]當過濾介質被混入臟粒時，那么它是不可通過的。于是過濾介質必須被清潔和/或更換。
【發明內容】

[0004]本發明的任務是提供一種利用循環的加工液來處理工件的設備，加工液不包含其顆粒大小超過界限值的臟粒，并且該設備可以長時間地不用維護地運行。
[0005]這個任務通過開頭所述類型的設備來解決，其中，清潔裝置包含通過進入口用加工液加載的、用于在加工液中攜帶的臟粒的分離器具，該分離器具通過溢出口(其經由管路系統的管路區段與工件應用區域連接)送出加工液，去除尤其是具有超過特征量aMax的顆粒大小G的臟粒，并且在下流口處分離器具提供如下的加工液，即，其包含在溢出部處從加工液中去除了的臟粒。
[0006]本發明基于如下構思，即，在清潔裝置(通過該裝置，加工液在用于處理工件的設備中循環)中將在加工液中的臟粒依賴于其顆粒大小地分離，并且將其劃分成加工液的不同的流動路徑。
[0007]優選地，分離器具為此包含帶有旋分器殼體的至少一個旋分器，旋分器殼體包圍沿縱向延伸的帶有尖縮部的空腔，并且具有用于使來自管路系統的液體切向流入的進入部，液體在空腔中形成外部渦流，其由于空腔的尖縮部過渡到內部渦流，內部渦流通過構造在殼體處的、經由管路區段與工件應用區域連接的溢出部從空腔中溢出。
[0008]分離器具能夠實現將加工液可以經由過濾級被引導到應用區域，過濾級不必濾除已經分開的臟粒。結果是，在該過濾級中的過濾介質被加載少量的臟粒。于是過濾體可以以較長的使用時間運行。[0009]尤其，該設備可以構造為電鍍設備。優選地，通過清潔裝置把加工液從用于產生加工液的溶解箱輸送到液體加工池中，為了加工液的回引，液體加工池與溶解箱連接。
[0010]在此有利的是，用于借助管路系統循環的加工液的清潔裝置具有通過管路區段與分離器具的下流口連接的過濾級(其用于通過流入至少一個過濾介質來濾除在管路系統中流動的液體的臟粒)。該過濾介質有利地具有如下分離顆粒大小，其大于在分離器具的溢出口與工件應用區域之間的過濾級的過濾介質的分離顆粒大小。在過濾級中例如過濾袋、過濾燭或過濾板適合用作過濾介質。
[0011]在設備的優選實施方式中，在管路系統中存在用于循環加工液的循環泵。這個循環泵優選地與分離器具的進入口連接。
[0012]工件應用區域例如可以構造為液體加工池。工件應用區域尤其可以具有用于在液體加工池中電鍍工件的電極布置。這種液體加工池可以包含例如在其中溶解了金屬鋅的氫氧化鈉。在下述這樣的液體加工池中電鍍工件是有利的:具有pH>14的pH值，并且在液體加工池中具有100g/l〈KNa()H〈160g/l的氫氧化鈉濃度KNa()H，并且池水溫度范圍是20°≤ T ≤ 45°。
[0013]同樣地，在下述氫氧化鈉溶液中電鍍工件是有利的，氫氧化鈉在液體加工池中的濃度KNaQH處于區域30g/l〈KNaQH〈100g/l之中，并且池水溫度處于范圍是25°≤T≤85°。
[0014]但適用于鋅電鍍的液體加工池也可以包含在其中溶解了金屬鋅的氯化鉀酸。這示出如下:在此利用如下的液體加工池可以得到優質的鋅表面，即，該液體加工池具有pH ≈5的PH值以及250g/l〈KKaa的氯化鉀濃度KKaa，工作溫度T的范圍是50°≤T≤50°。
[0015]為了能夠實現循環大量的清潔液體而有利的是，在清潔裝置中布置多個具有旋分器殼體的旋分器，該旋分器殼體包圍沿縱向方向延伸的具有尖縮部的空腔，并且具有用于使來自管路系統的液體切向流入的進入部，液體在空腔中形成初級渦流，其由于空腔的尖縮部過渡到二級渦流，二級渦流通過構造在殼體處的、經由管路區段與過濾級連接的溢出部從空腔中流出。
[0016]可以防止清潔裝置的結構組件被酸性或堿性的加工液腐蝕，方式為:加工液在設備中被引導穿過至少部分由合成材料構成、或用合成材料或橡膠涂層的結構組件。摻入磷酸鋅和/或二氧化鈦和/或氧化鐵顏料的環氧樹脂或者聚丙烯尤其適合用作抗酸和/或抗堿的合成材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面借助在附圖中以示意性的方式示出的實施例來詳細描述本發明。
[0018]其中:
[0019]圖1示出利用具有多個旋分器的分離器具來處理工件的、帶有清潔裝置的設備；并且
[0020]圖2示出在清潔裝置中的旋分器的分離曲線。
【具體實施方式】
[0021]圖1示出利用加工液14來處理工件12的設備10。設備10是電鍍設備。在電鍍設備10中工件12可以被鍍鋅。為此，工件12布置在液體加工池16中。液體加工池16用氫氧化鈉作為加工液來填充，在其之中金屬鋅被溶解。電鍍設備10具有電源18。電源18的正極連接到浸入加工液中的電極22上，該電極作用為陽極。電源18的負極24連接到工件12上。在加工液中的工件12作用為電極。這些電極作用為陰極。在電源18運行時，在加工液14中溶解的金屬鋅積聚在工件12的表面26上。 [0022]在設備10中有溶解箱32。溶解箱32是與液體加工池16分離開的液體池。在液體加工池中應該被沉淀到工件12上的金屬鋅33溶解在加工液14中。在此，臟粒87以殘渣的形式被帶入到加工液14中。
[0023]為了在加工液14中電鍍工件12時得到高的表面質量，在加工池16中的加工液14不允許含有臟粒86、87。如果在液體加工池16里的加工液14中出現過多的臟粒86、87，那么在電鍍時產生在工件12上的鍍鋅層會有不期望的粗糙度。
[0024]帶有溶解在其之中的鋅的加工液14從溶解箱32中出來穿過清潔裝置30被引導到加工池16中。管路系統28包含循環泵34。由此，加工液14循環穿過清潔裝置30。因此在液體加工池16中的液體量在一個小時內被引導穿過清潔裝置30兩次到三次。利用循環泵34加工液14運動穿過清潔裝置30。清潔裝置30包含帶有多個旋分器36的分離器具58。分離器具58有進入口 88。通過這個進入口 88，含有臟粒86的加工液14被輸送到分離器具58中。分離器具58有溢出口 90。通過這個溢出口 90分離器具58送出尤其從臟粒87中分離出來的加工液14，這些臟粒87具有超過特征量aMax的顆粒大小G。這些被分離的臟粒87連同加工液通過分離器具58的下流口 92經由管路系統28又被輸送到設備10的溶解箱32中。
[0025]每一個旋分器36都由化學上抗氫氧化鈉的合成材料構成。每個旋分器36都具有旋分器殼體38。旋分器殼體38包圍逐漸變尖的空腔，該空腔沿縱向方向40延伸。旋分器殼體38具有進入部44。進入部44利用開口 46通到空腔42中。利用循環泵34在系統28中相應于流動方向48循環的加工液14切向地流入到空腔42中。在此，在空腔42中形成外部渦流50，其由于空腔42的尖縮部過渡到內部渦流52。該內部渦流52通過構造在殼體38處的溢出部54從空腔42中溢出。在旋分器殼體38中存在下流口 56。旋分器36布置在分離器具58的容器57中。容器57由不銹鋼構成。該容器具有呈漏斗形的底箱60、中箱62和頂箱64。每個旋分器36的下流口 56都通到底箱60中。每個旋分器殼體38的溢出部54都有位于頂箱64中的開口。
[0026]清潔裝置30包含用于從加工液14中濾除臟粒的第一過濾級66和第二過濾級68。第二過濾級68位于在溶解箱32與分離器具58之間的管路系統28的管路區段33中。容器58的頂箱64與第一過濾級66連接。由此，加工液14從旋分器殼體38的相應的溢出部54被輸送到過濾級66中。底部60、中部62和頂箱64用陶瓷粒65層來涂層。這導致容器57可以不被腐蝕。除此之外，這個涂層65保證容器壁被保護以防止通過與加工液攜帶的臟粒86、87產生的磨損。值得注意的是，也可以通過鍍鎳和等離子涂層來實現化學抗性和保護容器57的壁以防磨損。
[0027]容器58的底箱60與第二過濾級68連接。為了維護工作，過濾級66、68分別配屬帶有截止閥71、73、74、76、78、80的支路區段70、72。
[0028]在設備10中的管路系統28包含管路區段82，通過該區段，加工液14可以從加工池16回流到溶解箱32中。[0029]溶解在加工液16中的鋅連同加工液14以及在其中攜帶的臟粒86、87被導引穿過清潔裝置30。在此，臟粒86、87在清潔裝置的每一個旋分器36中按照其顆粒大小G被分選。具有大顆粒直徑的臟粒87在旋分器36中在外部渦流50中的離心力的作用下被向外送出，并且通過在旋分器殼體38中的逐漸變尖的空腔42運動到下流口 56。具有小顆粒直徑的臟粒86在旋分器36中利用內部渦流52來接納。它們連同加工液14到達旋分器36的溢出部54。
[0030]圖2利用曲線100示出分選效率S=ρ U (G)/ρZ (G)，并且利用曲線102示出通過率D= P UE (G)/ρ Z (G)，其中，ρ Z (G)是在分離器具58中的旋分器36的進入部44處，對于帶有顆粒大小G的臟粒86、87的臟粒集中濃度，并且PU (G)或P UE (G)是在旋分器36的下游部56或溢出部54處，對于帶有顆粒大小G的臟粒86、87的臟粒集中濃度。借助在分離器具58中的旋分器36，在加工液14中攜帶的臟粒86、87依賴于顆粒直徑G地被分選。旋分器36的分離顆粒大小aK大約為15 μ m。其顆粒大小G超過數值aMax的臟粒達不到過濾級66。因此，過濾級66僅包含具有相對小的顆粒直徑的臟粒。與之相對，過濾級68被加載包含臟粒87的加工液14，臟粒87的顆粒大小G大于顆粒大小aMax，并且為此，在加工液中具有相對少的具有小顆粒大小的臟粒。
[0031]因此，過濾級66、68包含具有不同的分離顆粒大小的過濾介質67、69。適用于在第一過濾級66中的過濾介質67的分離顆粒大小K1的是=K1~5 μ m。適用于第二過濾級68的分離顆粒大小K2的是:K2≈ 30 μ m?K。在過濾級66、68中過濾板、過濾袋或過濾燭尤其適合用作過濾介質。
[0032]過濾級66的過濾介質67的分離尺寸K1保證如下，即，沒有臟粒86經由用于加工液14的管路系統28被引導到液體加工池16中，這些臟粒的顆粒大小G超過了數值G=K115也就是說，具有GX1直徑的臟粒被攔在過濾級66的過濾體67中。
[0033]在清潔裝置30中的分離器具58導致加工液14從溶解箱32穿過第二過濾級68的連續循環。與第一過濾級相反，因為第二過濾級68的過濾介質69的分離顆粒大小K2相對較大，所以只有具有顆粒大小G (其超過分離顆粒大小K2)的臟粒87被攔住。第一過濾級66僅包含少量具有大的顆粒直徑的臟粒。所以它可以很長時間地運行，而不必清潔或更換過濾介質67。在第二過濾級68中，過濾介質69具有大的分離顆粒大小，從而它不會混入具有相對較小的顆粒大小的臟粒。因此，第二過濾級68也可以長時間運行，直至需要清潔或更換過濾介質69。
[0034]優選的特征總結如下:利用加工液14來處理工件12的設備具有工件應用區域
16。設備10包含用于循環加工液17的管路系統28，該加工液被用在工件應用區域16中。在設備10中有用于借助管路系統29循環的加工液14的清潔裝置30。該清潔裝置30包含用于在加工液14中攜帶的臟粒86的分離器具58，該分離器具通過進入口 88被加工液14加載。分離器具58由通過管路區段28與工件應用區域16連接的溢出液14送出，其去除臟粒，尤其是去除具有超過特征量aMax的顆粒大小G的臟粒86。在下流口 92處分離器具58提供如下的加工液14，即，其包含在溢出部處從加工液14中去除了的臟粒86。
【權利要求】
1.利用加工液(14)來處理工件(12)的設備(10) 具有工件應用區域(16)； 具有用于循環加工液(14)的管路系統(28)，所述加工液被用在所述工件應用區域(16)中；并且 具有用于借助所述管路系統(28)循環的加工液(14)的清潔裝置(30)， 其特征在于，所述清潔裝置(30)包含通過進入口(88)用加工液(14)加載的、用于在所述加工液(14)中攜帶的臟粒(86)的分離器具(58)，其通過經由管路區段(29)或管路系統(28 )與所述工件應用區域(16 )連接的溢出口( 90 )送出加工液(14)，去除所述臟粒(86 )，尤其是去除具有超過特征量aMax的顆粒大小G的臟粒(86)，并且所述分離器具在下流口(92)處提供包含在溢出部處從所述加工液(14)中去除的所述臟粒(86)的加工液(14)。
2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述分離器具(58)具有帶有旋分器殼體(38)的至少一個旋分器(36)，所述旋分器殼體包圍沿縱向方向延伸的帶有尖縮部的空腔(42)，并且具有用于使來自所述管路系統(28)的液體(14)切向流入的進入部(44)，所述液體在所述空腔(42)中形成初級渦流(50)，其由于所述空腔(42)的尖縮部過渡到二級渦流(52)，所述二級渦流通過構造在所述殼體(32)處的、經由管路區段與所述工件應用區域(16)連接的溢出部(54)從所述空腔(42)中流出。
3.根據權利要求1或2所述的設備，其特征在于，所述清潔裝置(30)具有用于通過流入至少一個對于所述加工 液是可滲透的過濾介質(67)濾除在所述管路區段(29)中流動的加工液(14)的臟粒(87)的過濾級(66)。
4.根據權利要求1至3之一所述的設備，其特征在于，通過所述清潔裝置(30)把所述加工液(14)從用于產生加工液(14)的溶解箱(32)輸送到所述工件應用區域(16)中，其中，為了所述加工液(14)的回引，所述工件應用區域(16)與所述溶解箱(32)連接。
5.根據權利要求1至4之一所述的設備，其特征在于，用于借助所述管路系統(28)循環的所述加工液(14)的所述清潔裝置(30)具有通過管路區段(31)與所述分離器具(58)的下流口(92)連接的過濾級(68)，該過濾級用于通過流入至少一個過濾介質(69)來濾除在所述管路系統(28)中流動的液體的臟粒(87)。
6.根據權利要求5所述的設備，其特征在于，所述過濾介質(69)的分離顆粒大小大于布置在所述溢出口(90)與所述工件應用區域(16)連接的管路區段(29)之中的過濾級(66)的過濾介質的分離顆粒大小。
7.根據權利要求6所述的設備，其特征在于，所述過濾介質(67、69)包括過濾袋或過濾燭或過濾板。
8.根據權利要求1至7之一所述的設備，其特征在于，在所述管路系統(28)中布置帶有排出接口(35)的循環泵(34)，所述排出接口與所述分離器具(58)的所述進入口(88)連接。
9.根據權利要求1至8之一所述的設備，其特征在于，所述工件應用區域構造為液體加工池(16)。
10.根據權利要求9所述的設備，其特征在于，所述工件應用區域(16)包括用于在所述液體加工池(16)中電鍍所述工件(12)的裝置(19、20、22、24)。
11.根據權利要求9或10所述的設備，其特征在于，所述液體加工池(16)包含溶解有金屬鋅的氫氧化鈉溶液，尤其是具有pH>14的pH值，并且氫氧化鈉濃度K的范圍在IOOg/l〈K〈160g/l內，以及溫度T處于溫度范圍在20°≤T≤45°內的氫氧化鈉溶液，或者也可以包含具有氫氧化鈉的濃度KKaa范圍在30g/l〈KKaa〈100g/l內的，并且溫度T處于溫度范圍在25° STS 85°的氫氧化鈉溶液。
12.根據權利要求10所述的設備，其特征在于，所述液體加工池(12)包含溶解有金屬鋅的酸，尤其是具有溫度T在范圍25°C <T〈50°C內的，并且具有pH~5的pH值的酸，在其中溶解氯化鉀，其中氯化鉀在所述液體加工池中的濃度KKaa是:250g/l〈KKaa。
13.根據權利要求1至12之一所述的設備，其特征在于，所述清潔裝置(30)包含帶有旋分器殼體(38)的多個旋分器(36),所述旋分器殼體包圍沿縱向方向延伸的帶有尖縮部的空腔(42)，并且具有用于使來自所述管路系統(28)的液體(14)切向流入的進入部(44)，所述液體在所述空腔(42)中形成初級渦流(50)，其由于所述空腔(42)的尖縮部過渡到二級渦流(52)，所述二級渦流通過構造在所述殼體(38)處的、經由管路區段與所述過濾級(66)連接的溢出部(54)從所述空腔(42)中流出。
14.根據權利要求1至13之一所述的設備，其特征在于，所述加工液(14)經由一個或多個結構組件(28、36、57)引導，所述結構組件至少部分地由抗酸和/或抗堿的合成材料構成，尤其由聚丙烯和/或由陶瓷構成，并且/或用合成材料和/或用陶瓷粒涂層，并且/或至少部分地鍍鎳。
15.根據權利要求1至14之一所述的設備，其特征在于，所述加工液(14)經由一個或多個結構組件(28、36、57)引導，所述結構組件至少部分地用合成材料或者橡膠涂層，所述合成材料由摻入磷酸鋅和/ 或二氧化鈦和/或氧化鐵顏料的環氧樹脂構成。
【文檔編號】C23C18/16GK103476973SQ201280016935
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年1月20日 優先權日:2011年3月31日
【發明者】斯蒂芬尼·瓦霍維亞克, 克里斯托夫·克尼賽爾, 安德烈亞斯·烏爾默 申請人:杜爾系統有限公司