Применение сухих ТЭНов в гальванических ваннах

Гальванические ванны — емкости прямоугольной формы, содержащие гальванические растворы. Они предназначены для нанесения на поверхность изделия гальванических покрытий, а также используются для подготовительных или окончательных операций по электрохимической либо химической обработки поверхности деталей. (рис.1)

Существует много видов гальванических ванн, но все должны отвечать следующим требованиям:

     абсолютная герметичность,
     отсутствие химического взаимодействия рабочего раствора с корпусом ванны,
     поддержание необходимой температуры,
     удобство в использовании,
     безопасность в обслуживании.

Для изготовления гальванических ванн, в основном, используют углеродистые и стойкие к коррозии стали, титан и пропилен.

Внутренние размеры ванн зависят от размеров покрываемых деталей, установки в ваннах определенных узлов, производительности гальванической линии, а также числа и расстояния электродных рядов.

На производстве, в гальванических ваннах, для нагрева рабочего раствора в качестве теплоносителя используют электроэнергию, насыщенный и перегретый пар, горячую воду. 

Нагрев растворов, с помощью перегретого пара и горячей воды, является неэкономичным и применяется очень редко. С экономической точки зрения электронагрев гальванических ванн выгоднее и проще, чем с помощью водных или паровых установок, особенно в период ремонта котельных. Для электрического нагрева рабочей жидкости, зачастую, используют ТЭНы (трубчатые электронагреватели).

Для электрического нагрева раствора в гальванических ваннах с использованием ТЭНов, применяют два способа: 

1. 
   Рис.2 Сухой ТЭН в металлическом стакане
   Непосредственное погружение в раствор нагревательного элемента. Способ применяют, если рабочий раствор не агрессивен к материалу поверхности ТЭНа.
2. Помещение нагревательного элемента в «стакан» (рис.2), передающего тепло через металлическую стенку раствору ванной.

Преимущества электронагрева в гальванических ваннах путем помещения нагревательного элемента в «стакан» очевидны. ТЭН, помещенный в металлическую или другую оболочку (рис.2), может использоваться для нагрева различных видов рабочих растворов, в том числе для щелочей и кислот. Его можно устанавливать или менять даже при условии, что ванна заполнена жидкостью. Также, преимуществом является простая и быстрая замена ТЭНа.

В случае непосредственного погружения в раствор нагревательного элемента, установка и замена ТЭНа усложняется. Не трудно представить себе трудоемкость этого процесса. Чтобы произвести замену неисправного нагревателя, необходимо удалить из ванны весь рабочий раствор, объем которого бывает достаточно большим, а химический состав опасен для человека. После чего заново наполнить ванну раствором, соблюдая правила техники безопасности. Все эти действия вызывают простой оборудования в гальваническом цеху.

ТЭНы, которые не имеют непосредственного контакта с рабочими растворами ванн, еще называют сухими ТЭНами или цилиндрическими керамическими нагревателями. (рис.3)

Сухой ТЭН, показанный на рисунке 4, состоит из керамических элементов с круглым сечением. Количество данных элементов зависит от длины (L), диаметра (∅) и мощности нагревателя. Они соединены между собой по оси и прикреплены к фланцу. К фланцу присоединяют провода питания. Длина холодной зоны (Lm) может меняться в зависимости от конструктивных особенностей гальванических ванн. Нагревательная спираль, размещенная в одиночных нагревательных элементах, выполнена из провода высочайшего качества известной французской фирмы "Rescal". Диаметр провода выбирается в зависимости от требуемой мощности, напряжения и размера сухого ТЭНа.

За счет создания «холодных зон» не только в начале нагревателя, но в любой его части, возможно неравномерное распределение мощности по длине нагревателя. Таким образом, в средней части нагревателя температура может достигать 500 °C, а по его краям – 200 °C.

Рис.4 Устройство сухого ТЭНа

Основным достоинством способа нагрева гальванических ванн сухим ТЭНом, является вывод самого нагревателя из зоны непосредственного контакта с агрессивной средой. Для этого, готовые, стальные стаканы приваривают к внутренней стенке ванны, предварительно сделав в ней отверстия для помещения ТЭНов. (рис.5) Аналогом стаканов может служить стальная труба на одном конце имеющая герметичный сварной шов, а на другом - отверстие для помещения нагревателя.

Рис.5 Ванна с ТЭНами

Цилиндрический керамический нагреватель легко помещается в металлический стакан с внешней стороны гальванической ванны, независимо от того, содержит ванна рабочий раствор или нет. Подвод тока к нагревателю осуществляется к выводам в виде болтов (стержней), расположенных в его торцевой части.

Количество сухих ТЭНов зависит от объема ванны и требуемой температуры рабочей жидкости.