CN107470216A - 一种用于再制造毛坯的清洗装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于再制造毛坯的清洗装置，包括依次连接的超临界混合流体生成单元、清洗单元和回收处理单元，所述超临界混合流体生成单元包括用于混合去离子水和醇溶液的增压混合装置，所述增压混合装置依次通过加热装置以及喷洗装置连接于清洗单元，还公开了其使用方法。本发明的用于再制造毛坯的清洗装置及其使用方法，以射流形式喷射到再制造毛坯表面、在其上形成超临界混合流体恒温恒压微环境，利用超临界流体连续化流动产生的冲刷效应，对油污、油脂、积碳等污染物实现高效清洗，适用于发动机、变速箱以及其它壳类再制造毛坯的清洗，尤其对于盲孔类零部件的沟槽、盲孔、缝隙、凹坑等部位的油类、脂类、积碳类污染物进行有效清洗。
Description
技术领域
本发明涉及一种清洗装置及其使用方法，具体涉及一种毛坯的清洗装置及其使用方法。
背景技术
再制造是国家倡导的循环经济中“再利用”的高级形式。再制造产品在保证质量不低于原品的条件下，其成本只有原产品的50％，节约能源60％，节省材料达到70％，能够显著降低产品生产的成本，并且降低生产过程对环境的影响。二十一世纪以来，再制造工程逐步得到了国家各部门的重视，国务院各部委相继联合颁布和下发了《中华人民共和国循环经济促进法》、《关于推进再制造产业发展的意见》、《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》等文件和法律，对再制造工程进行了规范和扶持，并确立了再制造工程发展的重点领域与重点单位，将极大促进再制造工程在国内的发展。
再制造过程中需要多次对废旧的零部件上不同的污物进行不同程度的清洗，因此，再制造清洗是零件再制造过程中的重要工序，是检测零件表面尺寸精度、形状精度、位置精度、表面性能等失效形式的前提，是零件再制造的基础，对再制造产品的质量具有全面影响。再制造清洗是指利用机械、物理、化学等清洗方法实现废旧零部件表面油垢、积碳、油漆和涂料、泥垢、水垢、锈垢等污染物的去除，并使清洗后的工件表面达到工业要求的清洁度的过程。常用的物理清洗技术有浸液清洗、喷射清洗、超声波清洗，化学清洗方法有酸洗、碱洗、熔盐清洗等，一些先进的再制造清洗技术也出现在工业生产中，如干冰清洗、激光清洗、紫外线清洗、等离子清洗等。传统的物理清洗方法易损伤基体表面，而化学清洗、超声波清洗等方法容易腐蚀基体并产生二次污染，尤其对于盲孔类零部件的沟槽、盲孔、缝隙、凹坑等区域的污染物清洗不干净。我国再制造清洗技术存在很多不足，未来应寻求高效的绿色清洗技术，大幅度减少有毒、有害、易燃易爆及有污染的清洗介质的使用，降低环境污染。超临界流体清洗作为一种绿色清洗技术得到了人们的关注。
已有文献报道了超临界CO2清洗零部件的技术和装置，CO2的临界值低，清洗工艺条件不高，但超临界CO2对油污、积碳、油漆或涂料等污染物的溶解能力较小，而且超临界CO2常与其它清洗方法结合使用，工艺复杂。此外，零部件的清洗是在密闭反应釜中进行，零部件内置于反应釜固定不动，超临界CO2不能连续流动，无法对污染物产生冲刷效应，清洗效率不高，清洗质量较差。发明专利(CN102211096A)公开了一种超临界水射流清洗设备，用于硅片无损清洗，但局部超临界环境难以控制，温度或压力偏差都会导致局部清洗环境偏离超临界状态，即转变为近临界或高温高压水，降低了超临界水的物化性能。此外，水的临界温度(Tc＝374℃)和临界压力(Pc＝22.1MPa)很高，在硅片表面形成局部超临界状态，则需要更高的温度和压力。而且水在超临界状态下具有强酸强碱特性，对设备和操作条件要求苛刻。因此，清洗过程能耗较高，难以实现硅片的产业化清洗。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于再制造毛坯的清洗装置和该装置的使用方法，采用超临界水-醇混合流体清洗再制造毛坯，有效清洗再制造毛坯的沟槽、盲孔、缝隙、凹坑等部位的污染物。
技术方案：本发明所述的一种用于再制造毛坯的清洗装置，包括依次连接的超临界混合流体生成单元、清洗单元和回收处理单元，所述超临界混合流体生成单元包括用于混合去离子水和醇溶液的增压混合装置，所述增压混合装置依次通过加热装置以及喷洗装置连接于清洗单元。
优选的，所述增压混合装置为变量泵，所述喷洗装置为通过管道连接于变量泵的喷嘴，所述加热装置为变量泵和喷嘴之间管道上套设有电磁线圈的电磁加热管，所述电磁加热管外围包覆有保温棉。
优选的，所述超临界混合流体生成单元还包括为增压混合装置供液的第一集液器和第二集液器，用于检测喷嘴与再制造毛坯之间微环境温度、压力的温度传感器探头和压力传感器探头，所述温度传感器探头和压力传感器探头连接有用于调节变量泵流量、电磁线圈功率的电磁控制器和压力控制器，进而保持所述微环境始终处于水-醇混合流体的超临界状态。
优选的，所述变量泵的流量范围为14～56mL/r，所述电磁线圈的功率范围为10～60kw。
优选的，所述电磁加热管为钴基合金电磁加热管，所述喷嘴为铬镍合金钢喷嘴。
优选的，所述清洗单元包括清洗箱、设于清洗箱上可移动的箱门以及其内部的夹持机构，所述箱门上设有视窗，所述夹持机构伸出清洗箱的轴端通过联轴器连接有电机减速器一体机。
优选的，所述箱门与清洗箱嵌合处设有用于密封的密封毡，所述密封毡为陶瓷纤维，所述清洗箱内部表面设有铬镍合金钢层，所述夹持机构为铬镍合金钢夹持机构。
优选的，所述回收处理单元包括排气管、排液管和回收液体处理装置，所述排液管一端连接于清洗箱的集液槽，另一端连接于回收液体处理装置。
一种用于再制造毛坯的清洗装置的使用方法：包括以下步骤：
步骤1：变量泵将去离子水和醇分别从第一集液器和第二集液器和中抽出、加压，并泵送至电磁加热管中，通过电磁线圈加热至水-醇混合流体的临界温度以上，同时电磁加热管中出口处的水-醇混合流体的压力达到临界压力以上，形成超临界水-醇混合流体；
步骤2：电机减速器一体机通过联轴器带动夹持机构，带动再制造毛坯作旋转运动，同时，超临界水-醇混合流体由喷嘴喷射到再制造毛坯表面进行清洗，温度传感器探头和压力传感器探头用于检测喷嘴与再制造毛坯之间形成的微环境的温度和压力，并反馈至超临界混合流体生成单元中的压力控制器和电磁控制器，调节变量泵的流量和电磁线圈的功率，使得微环境始终处于醇-水混合流体的超临界状态；
步骤3：清洗过程中产生的气态产物经由排气管排出，产生的液态产物由集液槽收集，再由排液管输送到清洗产物的回收处理装置中进行除杂及净化处理；
步骤4：通过箱门上的视窗观察实时清洗情况，待再制造毛坯清洗干净后，关闭喷嘴的阀门，打开箱门，取出清洗干净的再制造毛坯。
优选的，所述醇溶液包括正丁醇、正丙醇、异丙醇、甲醇、乙醇中一种或多种，所述水-醇混合流体配比为：水的质量分数为20％～70％，醇的质量分数为30％～80％。
有益效果：本发明的一种用于再制造毛坯的清洗装置及其使用方法，包括以下效果：
1、超临界水-醇清洗再制造毛坯，与单一的水和醇相比，水和醇两相混合介质的临界条件大幅度降低，使清洗条件得到缓和，为将该清洗技术进行工业放大创造条件。
2、本发明的清洗装置以射流形式喷射到再制造毛坯表面，在其上形成超临界混合流体恒温恒压微环境，且该清洗装置可实现连续化的清洗，利用超临界流体连续化流动产生的冲刷效应和分解效应，对油污、油脂、积碳等污染物实现高效清洗。
3、采用电磁感应加热原理，获得连续超临界流体，并采用多喷头、再制造毛坯转动的组合形式，实现零部件的全方位清洗。
4、该装置及其使用方法适用于发动机、变速箱以及其它壳类再制造毛坯的清洗，“低能耗、高效”的连续超临界混合流体尤其对于盲孔类零部件的沟槽、盲孔、缝隙、凹坑等部位的污染物可以有效清洗去除。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明清洗箱的立体图；
图3为本发明夹持机构的局部放大图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1至3所示，本发明的一种用于再制造毛坯的清洗装置，包括依次连接的超临界混合流体生成单元1、清洗单元2和回收处理单元3，超临界混合流体生成单元1包括用于混合去离子水和醇溶液的增压混合装置，增压混合装置依次通过加热装置以及喷洗装置连接于清洗单元2，增压混合装置将水和醇溶液经加压和升温过程，形成超临界醇-水混合流体，由喷嘴5喷射到清洗单元中的再制造毛坯表面，增压混合装置为变量泵4，喷洗装置为通过管道连接于变量泵4的喷嘴5，加热装置为变量泵4和喷嘴5之间管道上套设有电磁线圈6的电磁加热管7，电磁加热管7外围包覆有保温棉8，超临界混合流体生成单元1还包括为增压混合装置供液的第一集液器9和第二集液器10，用于检测喷嘴5与再制造毛坯之间微环境温度、压力的温度传感器探头11和压力传感器探头12，温度传感器探头11和压力传感器探头12连接有用于调节变量泵4流量、电磁线圈6功率的电磁控制器13和压力控制器14，当微环境温度升高时，电磁控制器13控制电磁线圈6功率相应降低，若微环境压力降低，压力控制器14控制变量泵4流量相应增大，进而保持所述微环境始终处于水-醇混合流体的超临界状态，变量泵4的流量范围为14～56mL/r，电磁线圈6的功率范围为10～60kw，电磁加热管7为钴基合金电磁加热管，喷嘴5为铬镍合金钢喷嘴，清洗单元包括清洗箱15、设于清洗箱15上可移动的箱门16以及其内部的夹持机构17，箱门16上设有视窗18，夹持机构17伸出清洗箱15的轴端通过联轴器19连接有电机减速器一体机20，箱门16与清洗箱15嵌合处设有用于密封的密封毡，密封毡为陶瓷纤维，清洗箱15内部表面设有铬镍合金钢层，夹持机构17为铬镍合金钢夹持机构，回收处理单元3包括排气管21、排液管22和回收液体处理装置23，排液管22一端连接于清洗箱15的集液槽24，另一端连接于回收液体处理装置23；
一种用于再制造毛坯的清洗装置的使用方法：包括以下步骤：
步骤1：变量泵4将去离子水和醇分别从第一集液器9和第二集液器10和中抽出、加压，并泵送至电磁加热管7中，通过电磁线圈6加热至水-醇混合流体的临界温度以上，同时电磁加热管7中出口处的水-醇混合流体的压力达到临界压力以上，形成超临界水-醇混合流体；
步骤2：电机减速器一体机20通过联轴器19带动夹持机构17，带动再制造毛坯作旋转运动，同时，超临界水-醇混合流体由喷嘴5喷射到再制造毛坯表面进行清洗，温度传感器探头11和压力传感器探头12用于检测喷嘴5与再制造毛坯之间形成的微环境的温度和压力，并反馈至超临界混合流体生成单元1中的压力控制器14和电磁控制器13，调节变量泵4的流量和电磁线圈6的功率，使得微环境始终处于醇-水混合流体的超临界状态；
步骤3：清洗过程中产生的气态产物经由排气管21排出，产生的液态产物由集液槽24收集，再由排液管22输送到清洗产物的回收处理装置23中进行除杂及净化处理；
步骤4：通过箱门16上的视窗18观察实时清洗情况，待再制造毛坯清洗干净后，关闭喷嘴5的阀门，打开箱门16，取出清洗干净的再制造毛坯，醇溶液包括正丁醇、正丙醇、异丙醇、甲醇、乙醇中一种或多种，水-醇混合流体配比为：水的质量分数为20％～70％，醇的质量分数为30％～80％。
实施例1：当使用该装置清洗发动机再制造毛坯时：
步骤1：优选质量分数为60％的去离子水和质量分数为40％的正丁醇进行混合，则水-醇二相混合流体的临界温度为320℃、临界压力为12MPa，流量为14-56ml/r的变量泵4将质量分数为60％的去离子水和质量分数为40％的正丁醇分别从第一集液器9和第二集液器10和中抽出、加压，并泵送至电磁加热管7中，通过功率为10-60kw的电磁线圈6加热至320℃以上，同时电磁加热管7中出口处的水-醇混合流体的压力达到12MPa以上，形成超临界水-醇混合流体；
步骤2：电机减速器一体机20通过联轴器19带动加持机构17，使得发动机再制造毛坯作旋转运动，同时，超临界水-醇混合流体由喷嘴5喷射到发动机再制造毛坯表面进行全方位清洗，旋转的再制造毛坯将清洗液及时甩离，有利于清洗的持续性和均匀性，PWZP2T-1941型温度传感器探头11和PY210J型压力传感器探头12用于检测喷嘴5与发动机再制造毛坯之间形成的微环境的温度和压力，并实时反馈至超临界混合流体生成单元1中的压力控制器14和电磁控制器13，调节变量泵4的流量和电磁线圈6的功率，使得微环境始终处于醇-水混合流体的超临界状态；
步骤3：发动机再制造毛坯上的油污、积碳、油脂在超临界流体的清洗下，迅速氧化分解，生成C02、NO2、H20等气态化合物，清洗过程中产生的气态产物经由排气管21排出，产生的液态产物由集液槽24收集，再由排液管22排到清洗产物回收处理装置23中进行除杂及净化处理；
步骤4：通过清洗箱11上的视窗18观察实时清洗情况，待发动机再制造毛坯清洗干净后，关闭喷嘴5的阀门，打开箱门16，取出清洗干净的发动机再制造毛坯。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (10)
1.一种用于再制造毛坯的清洗装置，其特征在于：包括依次连接的超临界混合流体生成单元(1)、清洗单元(2)和回收处理单元(3)，所述超临界混合流体生成单元(1)包括用于混合去离子水和醇溶液的增压混合装置，所述增压混合装置依次通过加热装置以及喷洗装置连接于清洗单元(2)。
2.根据权利要求1所述的用于再制造毛坯的清洗装置，其特征在于：所述增压混合装置为变量泵(4)，所述喷洗装置为通过管道连接于变量泵(4)的喷嘴(5)，所述加热装置为变量泵(4)和喷嘴(5)之间管道上套设有电磁线圈(6)的电磁加热管(7)，所述电磁加热管(7)外围包覆有保温棉(8)。
3.根据权利要求2所述的用于再制造毛坯的清洗装置，其特征在于：所述超临界混合流体生成单元(1)还包括为增压混合装置供液的第一集液器(9)和第二集液器(10)，用于检测喷嘴(5)与再制造毛坯之间微环境温度、压力的温度传感器探头(11)和压力传感器探头(12)，所述温度传感器探头(11)和压力传感器探头(12)连接有用于调节变量泵(4)流量、电磁线圈(6)功率的电磁控制器(13)和压力控制器(14)，进而保持所述微环境始终处于水-醇混合流体的超临界状态。
4.根据权利要求2所述的用于再制造毛坯的清洗装置，其特征在于：所述变量泵(4)的流量范围为14～56mL/r，所述电磁线圈(6)的功率范围为10～60kw。
5.根据权利要求2所述的用于再制造毛坯的清洗装置，其特征在于：所述电磁加热管(7)为钴基合金电磁加热管，所述喷嘴(5)为铬镍合金钢喷嘴。
6.根据权利要求1所述的用于再制造毛坯的清洗装置，其特征在于：所述清洗单元包括清洗箱(15)、设于清洗箱(15)上可移动的箱门(16)以及其内部的夹持机构(17)，所述箱门(16)上设有视窗(18)，所述夹持机构(17)伸出清洗箱(15)的轴端通过联轴器(19)连接有电机减速器一体机(20)。
7.根据权利要求6所述的用于再制造毛坯的清洗装置，其特征在于：所述箱门(16)与清洗箱(15)嵌合处设有用于密封的密封毡，所述密封毡为陶瓷纤维，所述清洗箱(15)内部表面设有铬镍合金钢层，所述夹持机构(17)为铬镍合金钢夹持机构。
8.根据权利要求1所述的用于再制造毛坯的清洗装置，其特征在于：所述回收处理单元(3)包括排气管(21)、排液管(22)和回收液体处理装置(23)，所述排液管(22)一端连接于清洗箱(15)的集液槽(24)，另一端连接于回收液体处理装置(23)。
9.一种用于再制造毛坯的清洗装置的使用方法：其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：变量泵(4)将去离子水和醇分别从第一集液器(9)和第二集液器(10)和中抽出、加压，并泵送至电磁加热管(7)中，通过电磁线圈(6)加热至水-醇混合流体的临界温度以上，同时电磁加热管(7)中出口处的水-醇混合流体的压力达到临界压力以上，形成超临界水-醇混合流体；
步骤2：电机减速器一体机(20)通过联轴器(19)带动夹持机构(17)，带动再制造毛坯作旋转运动，同时，超临界水-醇混合流体由喷嘴(5)喷射到再制造毛坯表面进行清洗，温度传感器探头(11)和压力传感器探头(12)用于检测喷嘴(5)与再制造毛坯之间形成的微环境的温度和压力，并反馈至超临界混合流体生成单元(1)中的压力控制器(14)和电磁控制器(13)，调节变量泵(4)的流量和电磁线圈(6)的功率，使得微环境始终处于醇-水混合流体的超临界状态；
步骤3：清洗过程中产生的气态产物经由排气管(21)排出，产生的液态产物由集液槽(24)收集，再由排液管(22)输送到清洗产物的回收处理装置(23)中进行除杂及净化处理；
步骤4：通过箱门(16)上的视窗(18)观察实时清洗情况，待再制造毛坯清洗干净后，关闭喷嘴(5)的阀门，打开箱门(16)，取出清洗干净的再制造毛坯。
10.根据权利要求9所述的再制造毛坯的清洗装置的使用方法，其特征在于，所述醇溶液包括正丁醇、正丙醇、异丙醇、甲醇、乙醇中一种或多种，所述水-醇混合流体配比为：水的质量分数为20％～70％，醇的质量分数为30％～80％。
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