理论教育 干洗工艺和设备的探询

干洗工艺和设备的探询

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:干冰清洗又称冷喷,是以压缩空气作为动力和载体,以干冰颗粒为被加速的粒子,通过专用的喷射清洗机喷射到被清洗物体表面。干冰清洗的工作原理与喷砂清洗的工作原理相似,也是气流夹带固体颗粒的喷射清洗,也有固体颗粒干冰对污垢表面的磨削、冲击等作用。图5-2所示为干冰清洗系统示意图。

干洗工艺和设备的探询

以空气为介质的干式清洗在日常生活中应用非常广泛,如用吸尘器除尘、用干布和掸子去除家具和衣物表面的灰尘等。下面重点介绍近年来新出现的干洗清洗工艺和设备。

1.紫外线-臭氧清洗工艺

紫外线-臭氧清洗工艺中的紫外线是一种波长为100~400nm的电磁波。波长为210~296nm的紫外线可使有机污垢分解去除。空气中的氧分子吸收240nm以下波长的紫外线后,会生成具有强氧化力的臭氧分子,同时生成强氧化力的激发状态的氧分子。人们利用紫外线的这种作用研究出紫外线-臭氧清洗工艺,它是一种重要的干式清洗工艺。

波长为253.7nm的紫外线能激发有机物污垢的分子,而波长为184.9nm的紫外线能激发氧气产生臭氧,并与紫外线协同作用促进有机物污垢的氧化,最终使有机物分子分解成挥发性的二氧化碳、水和氧气等。目前人们已经开发出了具有一定功率的实用型紫外线、臭氧并用的清洗装置。

2.激光清洗工艺和设备

激光是一种具有高能量的光束,当把激光束聚焦于物体表面时,激光束的光能会在瞬间转变成热能,使待清洗表面的污垢熔化、汽化而被去除。

激光由激光器产生,经光导纤维传输和透镜聚焦,从喷嘴射向待清洗表面,并利用吹气喷嘴把受热熔化、汽化的污垢吹走。

产生激光的激光器由工作物质、激励源和光学谐振腔三大部分组成。产生激光的物理基础是激励源与物质相互作用中的受激辐射现象。激光清洗系统是由激光发生器、光纤、聚焦镜头、辅助气源和清洗喷嘴组成的。激光器产生的激光,经光纤传输到聚焦镜,聚焦后从喷嘴抵达清洗工件表面。为吹去被激光汽化或熔化了的污垢,通常由辅助加压气源通过喷嘴吹出,以增加激光清洗的效率,保护镜头,防止被飞溅物和烟尘污染。图5-1所示为激光清洗系统的示意图

激光清洗系统的关键自然是激光器。首先,它必须具有一定的功率、较好的光束质量和稳定的输出;其次,要选择合适的激光器种类,按激光工作物质的形态可分为固态、气态、离子和准分子激光器等;最后,应考虑激光清洗的工作方式,即激光振荡输出是连续作业方式还是重复脉冲式作业方式。加工用激光器的种类及主要性能见表5-1。

3.干冰清洗工艺与设备

自20世纪80年代后期,干冰清洗技术在航空、食品加工、电力等领域中取得了飞速发展。北美、欧洲以及亚洲地区的日本已经逐步用干冰清洗来解决一些其他清洗方法难以解决或不能解决的问题。

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图5-1 激光清洗系统的示意图

1—激光器 2—光纤 3—聚焦镜头 4—清洗喷嘴 5—被清洗工件 6—辅助气源

5-1 加工用激光器的种类及主要性能(www.daowen.com)

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①Nd∶YAG为掺钕、钇和铝石榴石激光器。

(1)干冰清洗的原理 干冰是固态的二氧化碳,在受热时不经过液态直接变成气体。干冰的密度为1.56g/Vm3(-79℃时),熔点-56.5℃(507kPa下)。干冰清洗又称冷喷,是以压缩空气作为动力和载体,以干冰颗粒为被加速的粒子,通过专用的喷射清洗机喷射到被清洗物体表面。利用高速运动的固体干冰颗粒的冲击、升华、熔化等能量转换,使被清洗表面的污垢、残留杂质迅速被剥离清除。

干冰清洗的工作原理与喷砂清洗的工作原理相似,也是气流夹带固体颗粒的喷射清洗,也有固体颗粒干冰对污垢表面的磨削、冲击等作用。更主要的是干冰的升华会使污垢迅速冷冻,从而使污垢脆化、剥离,同时随气流被清除,达到清除污染物的目的。

(2)干冰清洗的特点 干冰清洗与一般清洗相比,有清洗速度更快、效率更高、操作更简便等特点,由于干冰无毒,与化学试剂相比,对人体不产生危害,对环境不产生污染,同时,经干冰清洗后工件表面干燥洁净,不残留任何清洗介质,不会导致清洗表面返锈等。特别适合用于电力和航空部件中不适合于液体进行清洗的部件的清洗。此外,干冰清洗对被清洗表面的基体不产生机械损伤,原因是干冰在污垢表面会发生升华,其硬度远远小于喷砂中的硅砂。

(3)干冰清洗系统简介 一般干冰清洗系统由以下三部分组成:

1)干冰制造系统(造粒机)。它能将液态二氧化碳制作成一定规格的干冰方块,进而制造出尺寸和密度一致的干冰粒。

2)压缩空气供应装置。它是专门配置的空气压缩机或利用工厂本身配置的空气压缩系统,产生压缩空气,用来推动和加速干冰粒的喷射。

3)喷射装置。它能把干冰粒与压缩空气混合,随压缩空气通过喷枪冲击到被清洗物质表面。

其中,压缩空气供应装置和喷射装置组成干冰喷射系统。图5-2所示为干冰清洗系统示意图。

(4)干冰清洗的应用 干冰清洗主要用于清除食品机械设备的积炭结焦;去除轮船发动机工作仓、汽车制造业中旧漆膜及密封胶;在不损伤汽车面漆的前提下,清除各类标贴和印花,以及电气控制系统的污垢;橡胶塑料加工中的挤出机、型模的除污;核工业中有害放射性物质的清除;变压器及其他电力设备在线清洗;航空发动机及机械设备的清洗;印刷设备和复印机内部的清洗。

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图5-2 干冰清洗系统示意图

1—干燥器 2—喷枪 3—保温管线 4—干冰清洗机5—贮罐 6—造粒机 7—缓冲罐 8—换热器

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