Современные дымоуловители

Процесс пайки сопровождается образованием дымов и газов, которые являются потенциально опасными для здоровья монтажника (сервисного инженера). Сегодня становится очевидным тот факт, что лучше вложить средства в хорошую систему дымоудаления, чем иметь проблемы с хроническими заболеваниями монтажников и как следствие с низкой производительностью труда.
При проведении паяльных работ с применением канифоли и активирующих флюсов образуются дым и газы в больших количествах.
Из наиболее опасных компонентов паяльного дыма следует отметить канифоль (абиетиновую кислоту), вызывающую астматическую реакцию даже у здорового человека, а при длительном воздействии приводящую к необратимой аллергической реакции организма, часто переходящей в астму. Кроме того, частицы канифоли или продукты распада бесканифольного флюса, как правило, сильно загрязнены свинцом, о вреде которого говорить не приходится.
Среди газов, образующихся в результате работы флюса, самым вредным является формальдегид, который не только обостряет астматические симптомы, но и является канцерогеном, то есть провоцирует раковые заболевания. Последствия могут быть весьма серьезными, вплоть до хронических заболеваний. Образующиеся в процессе пайки дым и газы не только оказывают вредное воздействие на дыхательную систему, кожу и глаза монтажника, подвергающегося влиянию этих вредных факторов, неизбежно сопровождающих процесс пайки, но и усложняют рабочий процесс, элементарно затеняя и ухудшая видимость в рабочей области.
Основным средством борьбы с дымом и газами, образующимися в процессе пайки, является дымоуловитель. Дымоудаление становится все более стандартным элементом технологического процесса, включающего операции пайки. Дымоудаление при монтаже и демонтаже, осуществляемом с использованием пайки, отличается по целям и требует особых способов решения и средств, отличных от используемых для проведения сварочных работ, металлообработки, шлифовки, плазменных и лакокрасочных производственных процессов и др.


Основными требованиями к дымоуловителям для пайки являются:

• очистка воздуха не только от взвешенных микрочастиц (паров свинца и других металлов, а также от аэрозолей органических и неорганических продуктов, образующихся в процессе пайки), но и от газов;
• достаточная производительность сбора дымов и газов со всей рабочей области пайки, генерирующей дымо- и газовыделение;
• органичное включение в рабочую зону монтажника;
• отсутствие сужения области обзора и ограничения степени свободы в движениях;
• соответствие нормам электро- и антистатической безопасности;
• контроль степени загрязнения элементов фильтрующих блоков и их быстрая и легкая замена;
• обеспечение безотказной работы с минимумом обслуживания в течение длительного срока эксплуатации;
• достаточно низкий уровень шума на рабочем месте.

В технологическом процессе сборки, использующем операции пайки, как правило, используется локальная вентиляция помещений. Такой способ вентиляции производственных помещений позволяет снизить расходы на обогрев и общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию закрытых помещений. Кроме того, отсутствие принудительной вытяжки воздуха из помещений уменьшает приток пыли снаружи, что положительно сказывается на качестве производимой продукции.
Локальная воздухоочистка на рабочих местах позволяет обеспечить более высокую степень экологической безопасности рабочих мест за счет применения специализированных фильтров и дымоуловителей.
Фирмы, производящие паяльное оборудование и решающие проблему в комплексе, как правило, предлагают и свои технические решения систем дымоудаления и воздухоочистки. Причем при одних целях, способы их достижения и реализация в технических решениях получаются сходными.
Наиболее полную линейку дымоуловителей предлагают фирмы РАСЕ (дымоуловители серии ARM-EVAC) и BOFA (дымоуловители серии System 250 ... System 4500). Отдельные решения предлагает японская компания НАККО (система очистки воздуха при пайке со встроенным вентилятором hakko 493) и др.
Обобщая реализованные способы освобождения рабочей зоны монтажника от дымов и газов, образующихся в процессе пайки, можно выделить три варианта дымоудаления:

1. только отвод дымов и газов от рабочей зоны с частичной очисткой;
2. локализация, удаление и последующая очистка загрязненного воздуха из области пайки;
3. локализация, удаление и последующая очистка загрязненного воздуха непосредственно от точки пайки.

1.Отвод дымов и газов от рабочей зоны с частичной очисткой.
В данном варианте предлагаются конструкции дымоприемников, представляющих собой сетчатую пластину с вентилятором и фильтром, размещаемую на рабочем столе.
Отвод летучих фракций, образующихся в процессе пайки, в сторону от монтажника осуществляется с помощью отсоса паяльного дыма. Такой отсос обычно состоит из высокопроизводительного осевого вентилятора, засасывающего летучие продукты, образующиеся в процессе пайки и протягивающего их через установленный перед вентилятором фильтр. Такие фильтры, как правило, представляют собой легко заменяемые поглотительные фильтры на основе активированного угля. Вариант построения подобного дымоуловителя приведен на рис. 1. (антистатический поглотитель паяльного дыма Hakko 493).
 

Антистатический поглотитель паяльного дыма Hakko 493
Сменные фильтры Hakko 1001
Рис.1.

Отсосы паяльного дыма не решают полностью задачу дымоудаления, да они и не позиционируются как завершенные, полные системы эвакуации вредных летучих фракций, образующихся в процессе пайки. Однако они позволяют отвести дым из области пайки и обеспечить его частичную фильтрацию, что при своевременной смене фильтров дает ожидаемый положительный эффект.

2. Локализация, удаление и последующая очистка загрязненного воздуха из области пайки.
Локализация и удаление загрязненного воздуха от зоны пайки осуществляется через раструб (раскрыв) дымоприемника, соединенного гибким или жестким воздуховодом с фильтровентиляционным агрегатом. Форма и размер раструба зависят от требуемого угла сбора загрязненного воздуха и ограничений, связанных с затенением рабочей зоны.
Конструкция дымоприемника представляет собой пластину (раструб), размещаемую на рабочем столе либо в непосредственной близости от его поверхности. Удаление загрязненного воздуха осуществляется вниз, через этот раструб, по гибкому дымоприемнику к фильтровентиляционному агрегату. Различные варианты дымоуловителей от зоны пайки приведены на рис. 2.

Рис. 2. Дымоприемники с различными раструбами

3. Локализация, удаление и последующая очистка загрязненного воздуха непосредственно от точки пайки.
Локализация и удаление загрязненного воздуха, образующегося в процессе пайки, может осуществляться непосредственно у самой точки его возникновения — у жала паяльника. Такой способ реализуется за счет применения специальных паяльников, имеющих встроенный канал для вытяжки дыма, соединенный с системой дымоудаления и очистки. Возможна также установка съемных насадок для вытяжки дыма, устанавливаемых на стандартные паяльники. Данный способ удаления дыма является не совсем удобным и затрудняет работу монтажника. Основной недостаток это громоздкость конструкции паяльника. Это очевидно, ведь чем легче и миниатюрнее паяльник - тем легче им работать. Иногда даже провод, соединяющий паяльник с паяльной станцией, особенно после нескольких часов работы, начинает "утомлять" монтажника. А если к нему прибавить "трубку" для вытяжки дыма, то подобная конструкция явно не будет способствовать эргономичности устройства. Кроме того, прикрепленная насадка для вытяжки дыма не только утяжеляет паяльник, но и препятствует быстрой смене его жал. Использование специальных паяльников с вытяжкой для дыма ограничивает доступ к радиоэлементам при монтаже, демонтаже (особенно при внутрекорпусной пайке). Крепление локальной вытяжки на паяльник существенно ограничивает обзор монтажника, просто загораживает контактные площадки и элементы поверхностного монтажа, в том числе при работе с системами стереоувеличения. На рис. 3 показаны модели паяльников, конструктивно соединенных с дымоприемниками.

Рис. 3. Паяльники

Типовые варианты построения агрегатов воздухоочистки (напольных или "стационарных" дымоуловителей).
Агрегат воздухоочистки дымоуловителя обычно состоит из трех частей: насоса, фильтра и системы управления и контроля.
Каждый насос индивидуально согласован и сбалансирован с двигателями, которыми он укомплектован, хотя есть модели, рассчитанные на подключение к централизованной системе сжатого воздуха. Насос — сердце агрегата воздухоочистки, который проектируется и изготавливается в соответствии с требованиями обеспечения необходимой производительности, уровня шума, гарантированного ресурса работы, отсутствия технического обслуживания и оснащения температурной и электрической защиты. Если производительность определяется мощностью двигателя и конструкцией насоса, то уровень шума, при прочих факторах может быть уменьшен включением в состав агрегата специализированного глушителя. На рис. 4 показан внешний вид агрегатов дымоудаления.

Рис. 4. Современные дымоуловители

Фильтрация воздуха из рабочей зоны монтажника от дымов и газов, образующихся в процессе пайки, в фильтрах, как правило, разбивается на несколько этапов, осуществляемых последовательно. Степень очистки воздуха от присутствующих в области пайки дымов и газов определяется мощностью и составом фильтров, включаемых в конкретный фильтровентиляционный агрегат.
Предварительный фильтр (Pre-filter), с которого начинается фильтрация, задерживает до 95% вредных примесей до 0,8 мкм в размере. Принцип его работы основан на конденсации металлических паров и фильтрации их на своей поверхности. Использование в составе многоступенчатого фильтра предварительного, относительно дешевого фильтра, продлевает срок службы и уменьшает нагрузку на последующие более дорогие специализированные фильтры.


Микрофильтр (Micro-filter) является основным фильтром с абсорбирующими наполнителями. Он завершает очистку воздуха от дымов и микрочастиц до 0,3 мкм, доводя очистку до 99,997%, а для микрочастиц размером около 0,01 мкм — до 95%.
Газовый фильтр (Gas-filter) осуществляет активную широкополосную фильтрацию проходящего воздуха от характерных химических и летучих органических веществ на базе активированного угля с сорбентом. Основой высокоэффективных газовых фильтров является субмикронный воздушный фильтр НЕРА (High Efficiency Particulate Air), обеспечивающий фильтрацию широкого спектра газов, образующихся в процессе пайки. НЕРА-фильтр осуществляет также окончательную фильтрацию воздуха от тонкодисперсных включений и взвешенных частиц. Класс применяемого НЕРА-фильтра определяет качество и глубину фильтрации воздуха системой дымоудаления.
Завершает очистку Post-filter, в задачу которого входит финальное пылеудаление и антистатическая обработка воздуха на выходе фильтра.
Конструкционное исполнение и последовательность построения комплексного фильтра, осуществляющего многоуровневую фильтрацию, приведены на рис. 5.

Рис. 5. Устройство фильтра

Приведенная комбинация позволяет устранить большинство механических и химических загрязнений, что позволяет возвращать очищенный воздух обратно в рабочее помещение.
Технически фильтровентиляционные агрегаты могут изготавливаться в виде:

• автономных настольных фильтров, обеспечивающих отвод дыма непосредственно от области пайки;
• автономных напольных агрегатов воздухоочистки с телескопическими или гибкими дымоприемниками и с разводкой на несколько рабочих зон;
• мощных централизованных систем (цеховой агрегат) дымоудаления с соответствующей системой воздуховодов, тройников, соединителей, муфт, регуляторами воздушного потока и дымоприемниками, подводимыми непосредственно к рабочим местам.

Контроль степени выработки ресурса фильтров и получение информации для принятия решения на их замену, которые могут иметь как рекомендательный характер (индикация о состоянии фильтров), так и директивный (блокирование работы агрегата дымоудаления), осуществляется:

• по уменьшению воздушного потока;
• визуально, при осмотре степени загрязненности фильтров;
• по времени использования фильтра, при этом при нормальной загрузке предварительные фильтры имеют ресурс работы 1–2 месяца и 6–9 месяцев — основные фильтры;
• по результатам электронного мониторинга ресурса фильтров, например, по силе воздушного потока, изменению веса фильтров, фактическому времени использования;
• по комплексу факторов, обуславливающих применение систем воздухоочистки, среди которых можно выделить: требования санитарно-экологических служб, фактическое финансирование, роль и место заботы о физическом здоровье, и ее связь с ожидаемой производительностью работы.

Из рассмотренных выше вариантов дымоудаления оптимальными являются следующие два:
1. Отвод дымов и газов от рабочей зоны с частичной очисткой. Этот способ может использоваться для небольших ремонтных сервисных центров или частных радиолабораторий, радиолюбителей.
2. Локализация, удаление и последующая очистка загрязненного воздуха из области пайки. Данный вариант дымоудаления характерен для участков сборки и монтажа предприятий радиоэлектронной промышленности.

Применение систем дымоудаления и воздухоочистки позволяет обеспечить требуемый уровень защиты от воспаления глаз, головных болей, облегчает дыхание, предотвращает целый ряд профессиональных заболеваний и повышает производительность и качество труда монтажников при пайке.