CN111299244A - 一种多相混流清洗装置及其清洗工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多相混流清洗装置及其清洗工艺。装置包括多维转动系统和随动管路系统；清洗工艺包括多流程清洗方式。本发明采用气液混合装置，将气体溶入液体内形成微气泡液体，大幅度提高了清洗效率，对死角清洗有良好的清洗效果，同时安装辅助装置如超声波振子或电磁振荡器，提高了清洗效率，动态三维力传感器构成动态监测系统，能够设定端部夹持力大小、检测液体对容器冲击力的大小、检测容器内清洗液体积，在清洗中保持正常清洗液使用量，并且保护容器不受损坏，清洗流程中，通过加气压辅助排放，可以快速排出杂质和清洗液，也起到吹干作用，多流程清洗对复杂内部结构的容器清洗效果理想。

Description

一种多相混流清洗装置及其清洗工艺

技术领域

本发明属于清洗设备设计技术领域，涉及一种针对具有复杂内部结构容器进行清洗的专用设备，具体是一种多相混流清洗装置及其清洗工艺。

背景技术

目前对具有复杂内部结构容器进行清洗主要包括以下几种：水平摇晃清洗或摆动清洗，主要靠清洗液晃动产生冲击力进行清洗，对死角部位效果不好，其清洗效率低，需要很长时间才能够完成一件清洗。超声清洗，具有良好的清洗效果，空化效应对杂质有很好的剥离作用，但是在液体运动状态下，效果明显减弱。清洗液充氮气清洗，气泡爆破对清洗效果有帮助，但是形成的是大气泡，对死角没有什么效果，而且大气泡不好储存。其他传统清洗液仅靠化学成分起作用，对环境有污染。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种多相混流清洗装置及其清洗工艺。本发明目的是提供一种采用多相混流清洗液结合有效的清洗运动方式，实现对具有复杂内部结构不易被清洗干净的容器进行清洗的装置。

本发明通过以下技术方案实现：

多相混流清洗装置，用于清洗具有复杂内部结构的密封容器，其特征在于：包括多维转动系统和随动管路系统；

多维转动系统：设置于水平基座上的支座，支座通过第一旋转阀与水平转臂连接，水平转臂由摆动电机驱动带动整体清洗装置绕水平转轴转动；水平转臂设置用于固定容器的支架，支架包括平行设置的支架第一臂和支架第二臂，支架第二臂端部设置第二旋转阀，第二旋转阀通过卡盘与容器一端固定连接，支架第一臂端部通过多维力传感器、卡盘与容器另一端固定连接；支架第二臂上设置旋转电机并通过第二旋转阀驱动容器绕垂直转轴转动；

随动管路系统设置与容器联通的气、液管路，气、液管路均包括两级随动管路布置；一级随动管路设置于支座上，一端通过第一旋转阀与输入管路联通，另一端与第二旋转阀固定端联通；二级随动管路一端与第二旋转阀输出端联通，另一端用于与容器各接口联通。

进一步所述水平转臂的表面设置有导轨，支架第一臂和支架第二臂通过连接两臂的丝杆驱动可沿导轨相向移动或锁定用于支架第一臂和支架第二臂之间的卡盘夹紧固定容器。

进一步所述连接两臂的丝杆驱动由设置于支架上的夹紧电机或手摇柄驱动。

本发明所述容器壁上固定设置有振动装置，振动装置包括超声波装置或电磁振荡器。

所述输入管路与产生多相混流清洗液的气/液混合装置联通，气/液混合装置包括气液混合泵、气源、管路阀门、压力检测器件。

本发明还公开了上述清洗装置进行多相混流清洗的方法，具体包括以下流程步骤：

流程A：杂质脱落阶段，容器转动到立位，装满清洗液，启动振动装置，容器同时可以进行缓慢来回水平转动，使被振动装置脱落的杂质处于“悬浮”状态，向底部沉积；

流程B：初排放阶段，振动装置工作完成设定时间后，杂质绝大部分沉积在底部，打开底部排出口，同时打开压缩空气，从其他接口进入，加速排放速度，液体排放到液位小于70％时，停止水平转动并垂直容器，直到第一次排放完成；

流程C：引导清洗阶段，关闭底部排出口，灌注多相混流清洗液，直到大于40％，启动水平转动和垂直转动，直到液位大于70％，来回旋转和来回摆动形成容器摆转运动状态，各运动角度限制在180°以内，其中水平转动放平时慢，直立时快，增加清洗冲击速度；

流程D：引导漂洗阶段，打开底部排出口，保持液体进出平衡，此时处于动态平衡清洗状态，清洗液不断进入和排出，将脱落的杂质异物带出容器，清洗时间根据需要设定；启动振动装置辅助清洗，使用电磁振荡器或超声波装置；

流程E：排放阶段，将容器运动到排放位置，底部排出口于最低位，参照流程B的方式排放完清洗液体，并在排出口检查清洗结果；

流程F：补洗阶段，如清洗结果没有合格，重复流程A～E直到满足要求，停机，拆卸连接件及容器，清洗完成。

本发明清洗装置采用多相混流方法清洗复杂内腔结构的容器，容器外部设置多接口，内部结构复杂，需要清洗内部的杂质颗粒等。对其内部清洗时，各接口与多相混流清洗液各管路系统连接，容器通过夹持固定于清洗装置上随动，进行来回旋转、绕自轴转动等运动，他们复合成为立体运动，清洗装置在程序控制下有规律运动，使得清洗液带着杂质在内部也是有可控规律流动，旋转、摆动、复合的摆转运动，最终从出口排出，达到内部清洗的目的。

在装置清洗运动过程中还设置动态监测装置，实时监控清洗液体对容器的冲击力情况，采用多维力传感器安装在容器端部，采集X、Y、Z方向的实时压力和容器旋转时的扭矩，通过数据处理可以得到容器的受力状态，使其工作状态在容器机械性能容许范围内，避免容器损伤。

本发明管路系统包含产生多相混流清洗液的气/液混合装置，主要是有气液混合泵、气源、管路阀门、压力检测器件等组成。利用混合泵将空气、氮气、二氧化碳、氧气等单一气体或多种气体与多相清洗液体，如水、煤油、汽油、有机和无机清洗剂等混合，形成多相混流清洗液，本发明清洗液采用环保清洗剂，无排放污染。

本发明管路系统通过外部水气管、大小旋转阀、过渡管水气管线、旋转水气管线进入容器，清洗液排放方式一是容器静止时，采用排放位直接排放，二是容器清洗运动时，通过水气管线和旋转阀随动进出排放，接容器的水气管等随容器运动，采用两级旋转阀联接随动管路系统，小旋转阀一端的过渡管线等仅随摆臂运动，大旋转阀接外部管路系统。控制管线走向类似，通过旋转阀上面的电滑环完成，滑环与其他部位绝缘。本发明连接容器运动的管线与管路系统连接时使用旋转阀接头连接形式，避免了清洗过程中容器旋转时出现的接口管线缠绕问题。

本发明装置在机械装置的驱动下，容器能够按照控制程序进行来回旋转、自轴转动等运动，他们复合成为立体运动，与它连接的管线随容器同步运动并且有密封结构，这些运动对清洗液进行引导，使其按照设定的清洗流程对腔体内部进行全面清洗。

清洗中使用多相混流清洗液，多相混流清洗液加入容器，而且在容器运动的同时不断的流入、排出，清洗时不单是原清洗液本身发挥清洗作用，其包含的微气泡爆破，爆发出的冲击物体能量，对污渍进行无死角轰击，大幅度提高了清洗效率，同时使杂质在多相混流清洗液中处于“悬浮状态”，随多相混流清洗液从排液口排出；超声振子和电磁振荡器起到辅助作用，增强清洗效果，进一步提高清洗能力，达到清洗目的，对清洗对象物品无损伤。

多相混流清洗液在清洗过程中按照清洗流程清洗过程中的液位和出入流量，靠其他接口接入的清洗多相混流液控制阀和压缩空气大小平衡来控制，它的用量、运动是有序而且是可控的。

超声波装置或电磁振荡器对清洗起到辅助作用，他们可以加速清洗过程，而且对卡塞的杂质脱落有较大的帮助，可以提高整体清洗效率。使用的商品件20K超声化学振子或电磁振动器，频率140～400Hz或更高，可根据清洗对象选择使用。

本发明装置端部设置有动态多维力传感器，安装在卡盘和旋转轴之间，能够设定端部夹持力大小，能够实时检测液体对容器冲击力的大小，能够检测容器内清洗液体积，在清洗中保持正常清洗液使用量。

超声振子在清洗液稳态时施加，超声液体中空化效应对杂质剥离有很好的作用，使用的商品件20KHz超声化学振子。

本发明清洗液可以使用清水和氮气或空气，不需要添加其他化学药品，环保，排放无污染。

本发明清洗过程中杂质运动方向受到清洗液体运动控制，有序的向排出口运动，杂质流向可控。

本发明采用多相混流液体清洗技术，采用气液混合装置，使气体溶入液体内形成微气泡液体，并且可以储存，在清洗时不单是原清洗液本身发挥清洗作用，混合的微小气体爆发出的冲击物体能量，对污渍进行轰击，大幅度提高了清洗效率，与传统仅靠清洗剂化学成分起作用不同，多相混流清洗液有物理和机械作用，气泡本身能够清洗物体，液体流到那里就清洗到那里，对死角清洗有良好的清洗效果，同时安装辅助装置如超声波振子或电磁振荡器，提高了清洗效率，动态三维力传感器构成动态监测系统，能够设定端部夹持力大小、检测液体对容器冲击力的大小、检测容器内清洗液体积，在清洗中保持正常清洗液使用量，并且保护容器不受损坏，清洗流程中，超声在静态时使用，动态清洗过程中，液体有规律的流动及循环，使得“悬浮”的杂质按照预定方向移动，直到指定出口位置被排放出去，通过加气压辅助排放，可以快速排出杂质和清洗液，也起到吹干作用，反复几个流程，复杂内部结构的容器内就会被清洗到理想的结果。清洗过程中对容器受力情况进行动态监测和控制确保容器处于安全状态，避免出现容器损伤情况。

附图说明

图1是本发明装置侧视竖置状态结构示意图；

图2是本发明装置侧视横置状态结构示意图；

图3是本发明装置俯视横置状态结构示意图；

图4是本发明装置旋转阀结构示意图；

图5是本发明装置振动器件安装示意图；

图6是本发明装置容器立位状态示意图；

图7是本发明装置容器有液摆动状态示意图；

图8是本发明装置容器有液摆动另一状态示意图；

图9是本发明装置容器排放位状态示意图。

图中，1-支座，2-第一旋转阀，3-水平转臂，4-导轨，5-手把，6-旋转电机，7-支架，8-小旋转阀，9-容器接口，10-旋转管线，11-振动装置，12-容器，13-卡盘，14-多维力传感器，15-夹紧电机，16-外部管线，17-外部管线，18-外部水气管，19-传动链，20-摆动电机，21-链轮，22-旋转轴，23旋转阀芯，24-过渡水气管，25-旋转阀体，26-旋转水气管，27-过渡管线，28-旋转管线，29-密封件，30-螺钉，31-法兰，32-螺纹座板，33-水平基座，34-导电滑环，A至E是容器接口，X-水平转轴，Y-垂直转轴。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。

结合附图。

多相混流清洗装置，用于清洗具有复杂内部结构的密封容器，包括多维转动系统和随动管路系统；

多维转动系统：设置于水平基座上的支座，支座通过第一旋转阀与水平转臂连接，水平转臂由摆动电机驱动带动整体清洗装置绕水平转轴转动；水平转臂设置用于固定容器的支架，支架包括平行设置的支架第一臂和支架第二臂，支架第二臂端部设置第二旋转阀，第二旋转阀通过卡盘与容器一端固定连接，支架第一臂端部通过多维力传感器、卡盘与容器另一端固定连接；支架第二臂上设置旋转电机并通过第二旋转阀驱动容器绕垂直转轴转动；

随动管路系统设置与容器联通的气、液管路，气、液管路均包括两级随动管路布置；一级随动管路设置于支座上，一端通过第一旋转阀与输入管路联通，另一端与第二旋转阀固定端联通；二级随动管路一端与第二旋转阀输出端联通，另一端用于与容器各接口联通。

本发明还在水平转臂的表面设置有导轨，支架第一臂和支架第二臂通过连接两臂的丝杆驱动可沿导轨相向移动或锁定用于支架第一臂和支架第二臂之间的卡盘夹紧固定容器。连接两臂的丝杆驱动由设置于支架上的夹紧电机或手摇柄驱动。

本发明容器壁上固定设置有振动装置，振动装置包括超声波装置或电磁振荡器。

本发明输入管路与产生多相混流清洗液的气/液混合装置联通，气/液混合装置包括气液混合泵、气源、管路阀门、压力检测器件。

本发明装置清洗优势：清洗液使杂质脱落，在清洗液中处于悬浮状态，在装置通过旋转、摆动组合成“旋摆”运动驱动引导下，清洗液对内腔无死角清洗、排出，此过程不需要外部装置剧烈运动，也不需要清洗液在内部剧烈运动冲击，清洗液无化学物品，清洗过程保护清洗对象不会损伤，安全环保，零污染排放。

清洗步骤包括容器安装和旋摆清洗。

容器12放安装位置，启动夹紧电机15，通过丝杆传动，两端使两端支架7沿着导轨4向内移动，两端卡盘13夹紧容器12端部，夹持力大小由多维力传感器14设定，依靠多维力传感器14碟簧组件保持夹持力，夹紧电机15停止后，完成容器12固定，吹渣操作后，依次连接各旋转管线接口、振动器件11等，通气进行密封检查无泄漏后，安装达到要求，安装完成。

在容器12侧面螺纹孔处，通过法兰31、螺纹座板32、及密封件29和螺钉32将振动器件11固定，参见图5，图示超声振子安装示意图，要保证密封，螺纹连接无松动，电磁振荡器方式相似，螺纹座板32平面直接与电磁振荡器工作面连接，同样要保证密封，螺纹连接无松动。

清洗时，启动设备按照清洗流程进行清洗，可以根据需要编制清洗流程，流程程序能够储存和调用。清洗流程中包含的工艺流程如下：

流程A：杂质脱落阶段。容器转动到立位(D口在下面)，装满清洗液，启动振动装置，容器同时可以进行缓慢来回旋转摆动，使被振动装置脱落的杂质处于“悬浮”状态，向底部沉积。

流程B：初排放阶段。振动装置工作一设定时间后，杂质绝大部分沉积在底部，打开D口，同时打开压缩空气，从其他接口进入，加速排放速度，液体排放到液位小于70％时，可以停止来回旋转摆动，直到第一次排放完成，此流程能够排除大部分散落杂质，并且可以判断是否有不能够排出的大杂质堵塞，体现为流速小于正常值。

流程C：引导清洗阶段。关闭D口，灌注多相混流清洗液，直到大于40％，启动来回旋转和来回摆动，直到液位大于70％，来回旋转和来回摆动形成容器摆转运动状态，各运动角度限制在180°以内，其中摆动运动放平时慢，直立时快，增加清洗冲击速度。

流程D：引导漂洗阶段。打开D口，保持液体进出平衡，此时处于动态平衡清洗状态，清洗液不断进入和排出，将脱落的杂质异物带出容器，清洗时间根据需要设定。此阶段可以启动振动装置辅助清洗，在使用电磁振荡器时，超声不推荐使用。

流程E：排放阶段。将容器运动到排放位置(D口处于最低状态)，参照流程B的方式排放完清洗液体，在可以排放口检查清洗结果，是否有杂质，是否满足要求。

流程F：补洗阶段。如果清洗结果没有合格，重复流程A～E部分流程,直到满足要求，然后进入停机操作，拆卸连接件及容器，整个清洗完成。

清洗过程具有动态监测功能，能够实时检测和控制可以在清洗过程中受到的冲击力，保证容器不受损伤。

超声波装置与容器连接参见图3，法兰31和螺纹座板32夹住振动器件11杆部圆环部分，用螺钉30紧固，螺纹座板螺纹与容器连接稳固，密封件29用于隔离和密封。

清洗过程中设置在线颗粒仪，监测清洗杂质的干净程度。

清洗过程中，液体进出保持平衡，维持清洗液的使用量基本恒定，管路压力和流量是可控制的，由电脑自动控制完成。

管路通过旋转阀转接，不会出现管线缠绕问题。

上述清洗流程为本发明实施方式的一种，本发明的实施方式并不受上述实施方式限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多相混流清洗装置，用于清洗具有复杂内部结构的密封容器，其特征在于：包括多维转动系统和随动管路系统；

多维转动系统：设置于水平基座上的支座，支座通过第一旋转阀与水平转臂连接，水平转臂由摆动电机驱动带动整体清洗装置绕水平转轴转动；水平转臂设置用于固定容器的支架，支架包括平行设置的支架第一臂和支架第二臂，支架第二臂端部设置第二旋转阀，第二旋转阀通过卡盘与容器一端固定连接，支架第一臂端部通过多维力传感器、卡盘与容器另一端固定连接；支架第二臂上设置旋转电机并通过第二旋转阀驱动容器绕垂直转轴转动；

随动管路系统设置与容器联通的气、液管路，气、液管路均包括两级随动管路布置；一级随动管路设置于支座上，一端通过第一旋转阀与输入管路联通，另一端与第二旋转阀固定端联通；二级随动管路一端与第二旋转阀输出端联通，另一端用于与容器各接口联通。

2.根据权利要求1所述的多相混流清洗装置，其特征在于：所述水平转臂的表面设置有导轨，支架第一臂和支架第二臂通过连接两臂的丝杆驱动可沿导轨相向移动或锁定用于支架第一臂和支架第二臂之间的卡盘夹紧固定容器。

3.根据权利要求2所述的多相混流清洗装置，其特征在于：所述连接两臂的丝杆驱动由设置于支架上的夹紧电机或手摇柄驱动。

4.根据权利要求1或2或3所述的多相混流清洗装置，其特征在于：所述容器壁上固定设置有振动装置，振动装置包括超声波装置或电磁振荡器。

5.根据权利要求4所述的多相混流清洗装置，其特征在于：所述输入管路与产生多相混流清洗液的气/液混合装置联通，气/液混合装置包括气液混合泵、气源、管路阀门、压力检测器件。

6.一种多相混流清洗方法，其特征在于：采用权利要求1至5任一项的清洗装置，具体包括以下流程步骤：

流程A：杂质脱落阶段，容器转动到立位，装满清洗液，启动振动装置，容器同时可以进行缓慢来回水平转动，使被振动装置脱落的杂质处于“悬浮”状态，向底部沉积；

流程B：初排放阶段，振动装置工作完成设定时间后，杂质绝大部分沉积在底部，打开底部排出口，同时打开压缩空气，从其他接口进入，加速排放速度，液体排放到液位小于70％时，停止水平转动并垂直容器，直到第一次排放完成；

流程C：引导清洗阶段，关闭底部排出口，灌注多相混流清洗液，直到大于40％，启动水平转动和垂直转动，直到液位大于70％，来回旋转和来回摆动形成容器摆转运动状态，各运动角度限制在180°以内，其中水平转动放平时慢，直立时快，增加清洗冲击速度；

流程D：引导漂洗阶段，打开底部排出口，保持液体进出平衡，此时处于动态平衡清洗状态，清洗液不断进入和排出，将脱落的杂质异物带出容器，清洗时间根据需要设定；启动振动装置辅助清洗，使用电磁振荡器或超声波装置；

流程E：排放阶段，将容器运动到排放位置，底部排出口于最低位，参照流程B的方式排放完清洗液体，并在排出口检查清洗结果；

流程F：补洗阶段，如清洗结果没有合格，重复流程A～E直到满足要求，停机，拆卸连接件及容器，清洗完成。

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