Hệ thống làm sạch siêu âm tự động tích hợp thu hồi và chưng cất dung môi

Mô tả

Hệ thống làm sạch siêu âm tự động tích hợp thu hồi và chưng cất dung môi là giải pháp làm sạch công nghiệp cao cấp, được thiết kế cho các ứng dụng yêu cầu sử dụng dung môi nhưng đồng thời cần kiểm soát tốt mức tiêu hao, chất lượng dung môi và lượng chất thải phát sinh trong quá trình vận hành.

Khác với các hệ thống rửa dung môi thông thường, dòng máy này không chỉ thực hiện các công đoạn rửa siêu âm – rửa tinh – tráng – sấy, mà còn tích hợp hệ thống thu hồi hơi dung môi, tách dung môi bẩn, chưng cất – ngưng tụ và tái sử dụng dung môi sau xử lý.

Nhờ đó, dung môi có thể được tuần hoàn và tái sử dụng trong hệ thống thay vì phải thay mới hoàn toàn sau một thời gian vận hành, giúp giảm chi phí sử dụng dung môi, hạn chế chất thải và duy trì chất lượng làm sạch ổn định hơn.

Điểm nổi bật của hệ thống

• Làm sạch bằng dung môi kết hợp công nghệ siêu âm.
• Thiết kế nhiều công đoạn theo yêu cầu thực tế.
• Hệ thống vận hành tự động.
• Có thể tích hợp tay gắp đơn hoặc tay gắp đồng bộ.
• Tùy chọn băng tải In–Out.
• Thiết kế dạng buồng kín nhằm kiểm soát hơi dung môi.
• Tích hợp hệ thống thu hồi hơi dung môi.
• Tích hợp cụm chưng cất/tái sinh dung môi.
• Hệ thống ngưng tụ dung môi.
• Bồn chứa dung môi sạch và dung môi bẩn riêng biệt.
• Tự động cấp và hồi dung môi.
• Có thể tích hợp lọc tuần hoàn.
• Điều khiển nhiệt độ chính xác.
• PLC/HMI quản lý toàn bộ chu trình.
• Có thể tùy chỉnh theo tính chất của từng loại dung môi và sản phẩm.

Nguyên lý hoạt động

Quá trình làm sạch được chia thành nhiều công đoạn tùy theo yêu cầu của sản phẩm.

Sản phẩm được đưa vào vùng xử lý và lần lượt đi qua các bước rửa, rửa tinh, tráng và sấy.

Dung môi trong các Tank rửa tiếp xúc với sản phẩm và kết hợp với năng lượng siêu âm để bóc tách các chất bẩn như:

• Dầu gia công.
• Dầu mỡ.
• Chất bôi trơn.
• Cặn hữu cơ.
• Dư lượng flux.
• Tạp chất bám trong khe, rãnh và lỗ nhỏ.

Trong quá trình vận hành, dung môi dần chứa dầu và các chất bẩn được tách ra khỏi sản phẩm.

Thay vì loại bỏ toàn bộ lượng dung môi này, hệ thống đưa dung môi bẩn tới cụm thu hồi và chưng cất.

Tại đây, dung môi được làm bay hơi có kiểm soát, sau đó hơi dung môi được đưa qua bộ ngưng tụ để chuyển trở lại trạng thái lỏng.

Phần dung môi sau ngưng tụ được đưa về bồn chứa sạch và có thể tái cấp trở lại các Tank phù hợp.

Dầu, cặn và các thành phần có nhiệt độ sôi cao hơn được giữ lại trong cụm chưng cất để thu gom và xử lý riêng.

Quy trình công nghệ tham khảo

Hệ thống không bị giới hạn bởi số lượng Tank cố định. Tùy sản phẩm, có thể bố trí các công đoạn:

Công đoạn rửa sơ bộ

Dùng để loại bỏ phần lớn dầu và chất bẩn trước khi đưa sản phẩm vào bước rửa chính.

Công đoạn rửa siêu âm

Dung môi kết hợp với sóng siêu âm tạo hiệu ứng cavitation giúp dung môi tiếp cận tốt hơn tới bề mặt, khe, rãnh và các vùng khó làm sạch.

Có thể bố trí một hoặc nhiều cấp rửa siêu âm.

Công đoạn rửa tinh

Sử dụng dung môi sạch hơn hoặc điều kiện xử lý khác nhằm nâng cao độ sạch sau công đoạn rửa chính.

Công đoạn tráng dung môi sạch

Sản phẩm được tráng bằng dung môi có mức độ sạch cao hơn nhằm giảm lượng dầu, cặn hoặc tạp chất còn tồn dư.

Công đoạn thoát dung môi

Sản phẩm được giữ tại vị trí phù hợp để lượng dung môi dư thoát trở lại hệ thống trước khi chuyển sang sấy.

Công đoạn sấy

Có thể sử dụng khí nóng, tuần hoàn khí hoặc các phương pháp sấy phù hợp với loại dung môi và yêu cầu sản phẩm.

Công đoạn thu hồi hơi dung môi

Hơi dung môi phát sinh trong quá trình rửa và sấy được đưa tới hệ thống ngưng tụ để thu hồi.

Công đoạn chưng cất dung môi

Dung môi bẩn được đưa qua cụm chưng cất để tách dung môi có thể tái sử dụng khỏi dầu, cặn và các chất nhiễm bẩn có nhiệt độ sôi khác nhau.

Thu hồi dung môi và chưng cất dung môi khác nhau như thế nào?

Hai chức năng này có liên quan nhưng không hoàn toàn giống nhau.

Thu hồi dung môi chủ yếu xử lý phần hơi dung môi phát sinh trong quá trình rửa hoặc sấy. Hơi được thu gom, làm lạnh và ngưng tụ trở lại dạng lỏng.

Chưng cất dung môi xử lý dung môi lỏng đã bị nhiễm dầu, chất bẩn hoặc các thành phần khác. Dựa trên sự khác biệt về tính chất bay hơi, dung môi được tách ra khỏi phần chất bẩn và sau đó được ngưng tụ để tái sử dụng.

Việc kết hợp cả hai chức năng giúp hệ thống kiểm soát dung môi toàn diện hơn.

Hệ thống thu hồi hơi dung môi

Dung môi có thể bay hơi trong quá trình rửa, di chuyển sản phẩm hoặc sấy.

Nếu không kiểm soát, lượng hơi này không chỉ làm tăng tiêu hao dung môi mà còn ảnh hưởng đến môi trường khu vực vận hành.

Hệ thống có thể được thiết kế với:

• Buồng xử lý kín.
• Đường hút hơi.
• Bộ trao đổi nhiệt/ngưng tụ.
• Bẫy dung môi.
• Bồn thu hồi.
• Cảm biến nhiệt độ.
• Liên động hút và sấy.

Hơi dung môi được đưa tới bộ ngưng tụ, làm lạnh và chuyển trở lại trạng thái lỏng để thu hồi.

Hệ thống chưng cất dung môi

Sau nhiều chu kỳ làm việc, dung môi trong Tank chứa ngày càng nhiều dầu và tạp chất.

Cụm chưng cất được sử dụng để tái sinh dung môi.

Quy trình cơ bản:

Dung môi bẩn → Gia nhiệt/chưng cất → Hơi dung môi → Ngưng tụ → Dung môi thu hồi → Bồn dung môi sạch

Phần dầu và cặn không bay hơi được giữ lại và thu gom riêng.

Hệ thống giúp:

• Giảm lượng dung môi phải thay mới.
• Giảm lượng dung môi thải.
• Duy trì chất lượng dung môi rửa.
• Giảm chi phí vận hành lâu dài.
• Hỗ trợ quản lý chất thải tập trung hơn.

Hệ thống bồn chứa và cấp dung môi

Tùy cấu hình, máy có thể bố trí:

• Bồn dung môi sạch.
• Bồn dung môi thu hồi.
• Bồn dung môi bẩn.
• Bồn trung gian.
• Hệ thống bơm cấp.
• Bơm hồi.
• Van tự động.
• Cảm biến mức.
• Hệ thống chống tràn.

PLC kiểm soát quá trình chuyển dung môi giữa các bồn và Tank theo chương trình.

Hệ thống lọc tuần hoàn

Ngoài chưng cất, các Tank rửa có thể tích hợp lọc tuần hoàn để loại các hạt cặn cơ học trước khi dung môi cần được tái sinh.

Có thể sử dụng:

• Lõi lọc tinh.
• Túi lọc.
• Lọc nhiều cấp.
• Bộ tách cặn.
• Hệ thống lọc riêng cho từng công đoạn.

Lọc tuần hoàn và chưng cất đảm nhiệm hai vai trò khác nhau nhưng bổ trợ cho nhau: lọc xử lý hạt rắn, còn chưng cất giúp tách dung môi khỏi dầu và các chất hòa tan hoặc nhiễm bẩn khác.

Điều khiển PLC/HMI

Toàn bộ hệ thống có thể được điều khiển tập trung bằng PLC/HMI.

Người vận hành có thể theo dõi:

• Trạng thái từng Tank.
• Nhiệt độ.
• Siêu âm.
• Bơm tuần hoàn.
• Cấp và hồi dung môi.
• Trạng thái bồn chứa.
• Thu hồi hơi.
• Chưng cất.
• Ngưng tụ.
• Sấy.
• Tay gắp hoặc băng tải.
• Các cảnh báo và liên động an toàn.

Có thể lưu nhiều Recipe cho các loại sản phẩm khác nhau.

Thiết kế an toàn cho hệ thống dung môi

Đây là một trong những nội dung quan trọng nhất khi thiết kế dòng máy này.

Mỗi loại dung môi có đặc tính khác nhau về:

• Nhiệt độ sôi.
• Điểm chớp cháy.
• Áp suất hơi.
• Khả năng cháy.
• Khả năng tương thích vật liệu.
• Độc tính và yêu cầu thông gió.

Vì vậy, cấu hình hệ thống phải được lựa chọn dựa trên chính loại dung môi thực tế khách hàng sử dụng.

Đối với dung môi dễ cháy hoặc có yêu cầu kiểm soát đặc biệt, hệ thống có thể cần bổ sung các giải pháp như:

• Thiết bị điện phù hợp môi trường nguy hiểm.
• Giám sát nhiệt độ.
• Kiểm soát hơi dung môi.
• Hệ thống thông gió/hút hơi.
• Cảm biến liên quan tới an toàn.
• Liên động dừng máy.
• Kiểm soát nguồn nhiệt.
• Nối đất chống tĩnh điện.
• Các giải pháp bảo vệ khác tùy tiêu chuẩn áp dụng.

Do đó, M&D Ultrasonic không sử dụng một cấu hình cố định cho mọi loại dung môi mà thiết kế riêng theo dung môi – sản phẩm – năng suất – yêu cầu môi trường.

Ưu điểm của hệ thống thu hồi và chưng cất dung môi

Giảm tiêu hao dung môi

Một phần dung môi được thu hồi và tái sử dụng thay vì liên tục bổ sung mới.

Giảm chi phí vận hành

Đối với dây chuyền sử dụng lượng dung môi lớn, việc tái sinh dung môi có thể giúp giảm đáng kể chi phí vật tư trong dài hạn.

Giảm lượng chất thải

Thay vì thải bỏ hỗn hợp dung môi bẩn với khối lượng lớn, phần dầu và chất bẩn có thể được cô đặc để thu gom riêng.

Ổn định chất lượng làm sạch

Việc quản lý, lọc và tái sinh dung môi giúp giảm tình trạng dung môi ngày càng bẩn nhưng vẫn tiếp tục được sử dụng.

Hạn chế phát tán hơi

Thiết kế khép kín kết hợp hệ thống ngưng tụ giúp kiểm soát tốt hơn lượng hơi dung môi phát sinh.

Tăng mức độ tự động hóa

Toàn bộ quá trình từ rửa, tráng, sấy tới thu hồi và tái sinh dung môi có thể được quản lý tập trung trên cùng một hệ thống.

Ứng dụng

Hệ thống phù hợp với các ứng dụng cần làm sạch bằng dung môi như:

• Chi tiết cơ khí chính xác.
• Linh kiện điện – điện tử.
• Linh kiện bán dẫn và thiết bị chính xác.
• Chi tiết quang học cơ khí.
• Linh kiện ô tô.
• Chi tiết thủy lực.
• Van và các cụm cơ khí nhỏ.
• Chi tiết có khe, rãnh hoặc cấu trúc phức tạp.
• Các sản phẩm không phù hợp với quy trình rửa nước.
• Các dây chuyền có nhu cầu sử dụng và tái sinh dung môi thường xuyên.

Các cấu hình tự động có thể lựa chọn

Tùy năng suất, hệ thống có thể sử dụng:

Tay gắp đơn

Một tay gắp phục vụ nhiều vị trí, phù hợp với dây chuyền cần linh hoạt về Recipe và thời gian xử lý.

Tay gắp đồng bộ

Nhiều giỏ được chuyển đồng thời giữa các công đoạn, phù hợp với sản xuất hàng loạt và Cycle Time ổn định.

Băng tải In–Out

Tự động kết nối khu vực cấp và lấy sản phẩm với các công đoạn phía trước và phía sau.

Buồng kín hoàn toàn

Phù hợp với ứng dụng cần kiểm soát hơi dung môi và hạn chế tác động tới môi trường khu vực sản xuất.

Thiết kế theo yêu cầu

M&D Ultrasonic có thể thiết kế hệ thống dựa trên các thông tin thực tế:

• Loại dung môi.
• Sản phẩm cần làm sạch.
• Loại chất bẩn.
• Kích thước và tải trọng giỏ.
• Yêu cầu độ sạch.
• Năng suất theo giờ.
• Cycle Time.
• Số công đoạn rửa.
• Số cấp tráng.
• Phương pháp sấy.
• Tỷ lệ thu hồi mong muốn.
• Nhu cầu chưng cất dung môi.
• Yêu cầu môi trường và an toàn của nhà máy.

Từ đó lựa chọn cấu hình phù hợp về số Tank, hệ thống siêu âm, lọc, thu hồi hơi, chưng cất, ngưng tụ, lưu trữ dung môi, tay gắp và điều khiển tự động.