炉管清洗装置及炉管清洗方法与流程

本发明属于太阳能电池加工设备技术领域，特别涉及炉管清洗装置及炉管清洗方法。

背景技术：

晶体硅太阳能电池的生产过程分为制绒、扩散、刻蚀、pecvd（plasmaenhancedchemicalvapordeposition，等离子体增强化学气相沉积法）和丝网印刷六道工序，其中扩散工序是指通过高温掺杂的方式在基体硅片表面形成一层具有一定结深和密度梯度的pn结；pecvd工序是指在晶体硅太阳能电池片表面镀一层钝化膜，达到减少反射太阳光的效果。扩散炉是扩散工序和pecvd工序的主体设备，其中石英炉管是扩散炉的重要组件。

石英炉管使用一段时间后，炉管的内外壁会产生沉积物，造成设备性能下降，影响太阳能电池片产品质量，因此需要定期对炉管进行清洗。由于管壁上的沉积物含有大量不溶于水的有机物，因此需要进行酸洗。目前采用的清洗方式存在以下不足：操作人员接触酸洗液存在安全风险，如采用酸洗液浸泡炉管则会引起管壁腐蚀，而且效率低、费时费力。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提供一种既能高效、快速的清洗管壁，又能避免管壁腐蚀，而且能避免人员接触酸洗液的炉管清洗装置和炉管清洗方法。

本发明实施例的第一方面，提供了一种炉管清洗装置，包括：

箱体；

炉管转动机构，设置在所述箱体内腔中，能够带动炉管绕轴线旋转；

内壁清洗机构，设置在所述箱体内腔中，包括第一毛刷，所述第一毛刷能够旋转，且能够伸入炉管内腔中做往复运动；

外壁清洗机构，设置在所述箱体内腔中，包括第二毛刷，所述第二毛刷能够旋转，且能够与炉管外壁相抵接；和

清洗液循环系统，所述清洗液循环系统包括酸液管路、清水管路和废排管路，所述酸液管路一端适于连接酸液容器，另一端穿过所述箱体的侧壁伸入所述箱体的内腔中；所述清水管路一端适于连接自来水管路，另一端穿过所述箱体的侧壁伸入所述箱体的内腔中；所述废排管路一端穿过所述箱体的侧壁伸入所述箱体的内腔中，另一端位于所述箱体外部。

进一步的，所述炉管转动机构包括：

底座，所述底座固定在所述箱体的底板上；

至少两个从动轮，所述至少两个从动轮设置在所述底座上，与所述底座转动连接；所述至少两个从动轮能够支撑所述炉管；

主动轮，所述主动轮连接在所述箱体的顶板上，与所述炉管相抵接；和

主动轮电机，所述主动轮电机的输出轴与所述主动轮相连接。

进一步的，所述炉管转动机构还包括：

升降气缸，所述升降气缸固定在所述箱体的顶板上；和

连杆，所述连杆的上端与所述升降气缸的伸缩杆相连接，下端与所述主动轮转动连接；所述主动轮电机固定在所述连杆上。

进一步的，所述内壁清洗机构还包括：

丝杠，所述丝杠的轴线与所述炉管的轴线方向一致，所述丝杠的一端与所述第一毛刷相连接；

滑轨，所述滑轨与所述丝杠平行设置，所述滑轨的两端固定在所述箱体的侧壁上；

滑块，所述滑块连接在所述滑轨上，能够沿所述滑轨滑动；和

第一电机，所述第一电机连接在所述滑块上，能够随所述滑块沿所述滑轨滑动；所述第一电机的输出轴与所述丝杠的另一端固定连接，能够带动所述丝杠旋转。

进一步的，所述外壁清洗机构还包括支撑机构和第二电机；

所述支撑机构包括：

支架，所述支架一端固定在所述箱体的侧壁上；

支杆，所述支杆的一端与所述支架相铰接，另一端与所述第二毛刷转动连接；和

伸缩气缸，所述伸缩气缸固定在所述箱体的侧壁上，所述伸缩气缸的伸缩杆与所述支杆相连，所述伸缩气缸能够带动所述支杆绕所述支杆与所述支架的铰接点转动；

所述第二电机固定在所述支杆上，所述第二电机的输出轴与所述第二毛刷相连接。

进一步的，所述第二毛刷的轴线与所述炉管的轴线平行，所述第二毛刷的长度不小于所述炉管的长度；

所述支撑机构设有两个，分别设在所述第二毛刷的两端。

进一步的，所述清洗液循环系统还包括：

酸液桶，所述酸液桶中盛有酸洗液；

酸洗泵，所述酸洗泵的一端通过管路与所述酸液桶相连，另一端与所述酸液管路相连；

酸液注入阀，所述酸液注入阀位于所述酸液管路上；和

液位计，所述液位计安装在所述箱体的侧壁上，用于监测箱体中液体的液位。

进一步的，所述清洗液循环系统还包括清水注入阀和废水排出阀，所述清水注入阀位于所述清水管路上，所述废水排出阀位于所述废排管路上。

进一步的，所述清洗液循环系统还包括：

压缩空气管路，所述压缩空气管路一端适于连接压缩空气进气管，另一端穿过所述箱体的侧壁盘绕在所述箱体中；所述压缩空气管路上设有多个排气孔；和

压缩空气进气阀，所述压缩空气进气阀位于所述压缩空气管路上。

本发明实施例的第二方面，提供了一种炉管清洗方法，包括：

将所述炉管放在所述炉管转动机构上，开启所述炉管转动机构，使所述炉管绕轴线旋转；打开所述酸液管路，将酸洗液注入所述箱体内，至酸洗液达到设定高度，关闭所述酸液管路；

开启所述内壁清洗机构，使所述第一毛刷转动并沿所述炉管的内壁往复运动；开启所述外壁清洗机构，使所述第二毛刷转动并与所述炉管的外壁抵接；达到设定时间后，打开所述废排管路，排空所述箱体内的酸洗液，然后关闭所述废排管路；

打开所述清水管路，将清水注入所述箱体内至达到设定高度，关闭清水管路；达到设定时间后，打开所述废排管路，排空所述箱体内的清水；

关闭所述内壁清洗机构和所述外壁清洗机构，取出所述炉管。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

炉管放置在炉管转动机构上，第一毛刷能够旋转并且能够伸入炉管内腔中沿管壁做往复运动，清洗炉管的内壁。第二毛刷能够旋转并且与炉管外壁相抵接，炉管转动机构驱动炉管绕轴线旋转，因此第二毛刷清洗炉管的外壁。

酸洗液通过酸液管路注入箱体内，浸泡炉管，溶解沉淀物，而且酸洗液的液位低于炉管的轴线高度，且炉管不断旋转，防止酸洗液腐蚀炉管,使炉管的管壁均匀浸泡在酸洗液中。酸洗后，排空酸洗液，自来水通过清水管路注入箱体中，冲洗炉管，将沾附在管壁上的酸洗液冲刷掉，防止酸洗液腐蚀管壁。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本方案采用物理清洗和化学清洗相结合的形式，第一毛刷清洗内壁、第二毛刷清洗外壁为物理清洗，酸洗液浸泡为化学清洗，两种方式结合能够高效、快速的清洗管壁。酸洗后自来水冲刷炉管，防止管壁被腐蚀。炉管转动机构、内壁清洗机构、外壁清洗机构及酸洗液均设在箱体内部，清洗过程中不存在人员接触酸洗液的风险，避免安全事故。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例所述的炉管清洗装置的主视图；

图2是本发明实施例所述的炉管清洗装置的侧视图。

附图标记说明：

10-箱体，21-底座，22-从动轮，23-主动轮，24-主动轮电机，25-升降气缸，26-连杆，31-第一毛刷，32-丝杠，33-滑轨，34-滑块，35-第一电机，41-第二毛刷，42-支架，43-支杆，44-伸缩气缸，45-第二电机，51-酸液管路，52-清水管路，53-废排管路，54-酸液桶，55-酸洗泵，56-酸液注入阀，57-液位计，58-清水注入阀，59-压缩空气管路，60-压缩空气进气阀，61-废水排出阀。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将参考附图并结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体的示意性实施例及其说明仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例提供一种炉管清洗装置，结合图1和图2所示，炉管清洗装置包括箱体10、炉管转动机构、内壁清洗机构、外壁清洗机构和清洗液循环系统。所述炉管转动机构设置在所述箱体内腔中，能够带动炉管绕轴线旋转。所述内壁清洗机构设置在所述箱体内腔中，包括第一毛刷31，所述第一毛刷31能够旋转，且能够伸入炉管内腔中做往复运动。所述外壁清洗机构设置在所述箱体内腔中，包括第二毛刷41，所述第二毛刷41能够旋转，且能够与炉管外壁相抵接。

炉管放置在炉管转动机构上，第一毛刷31能够旋转并且能够伸入炉管内腔中沿管壁做往复运动，清洗炉管的内壁。第二毛刷41能够旋转并且与炉管外壁相抵接，炉管转动机构驱动炉管绕轴线旋转，因此第二毛刷41清洗炉管的外壁。

所述清洗液循环系统包括酸液管路51、清水管路52和废排管路53。所述酸液管路51一端适于连接酸液容器，另一端穿过所述箱体10的侧壁伸入所述箱体10的内腔中。所述清水管路52一端适于连接自来水管路，另一端穿过所述箱体10的侧壁伸入所述箱体10的内腔中。所述废排管路53一端穿过所述箱体10的侧壁伸入所述箱体10的内腔中，另一端位于所述箱体外部。

酸洗液通过酸液管路注入箱体内，浸泡炉管，溶解沉淀物，而且酸洗液的液位低于炉管的轴线高度，且炉管不断旋转，防止酸洗液腐蚀炉管,使炉管的管壁均匀浸泡在酸洗液中。酸洗后，排空酸洗液，自来水通过清水管路注入箱体中，冲洗炉管，将沾附在管壁上的酸洗液冲刷掉，防止酸洗液腐蚀管壁。炉管转动机构、内壁清洗机构、外壁清洗机构以及酸洗液均设在箱体10的内部，清洗过程中不存在人员接触酸洗液的风险，避免安全事故。优选的，废排管路53一端适于连接废水处理池，另一端穿过所述箱体10的侧壁伸入所述箱体10的内腔中，通过废水处理池处理废水，防止废水直接排放污染环境。

结合图1和图2所示，所述炉管转动机构包括底座21、至少两个从动轮22、主动轮23和主动轮电机24。所述底座21固定在所述箱体10的底板上。所述至少两个从动轮22设置在所述底座21上，与所述底座21转动连接，所述至少两个从动轮22能够支撑所述炉管。所述主动轮23连接在所述箱体10的顶板上，与所述炉管相抵接。所述主动轮电机24的输出轴与所述主动轮23相连接。

底座21支撑从动轮22，从动轮22支撑炉管，优选的，底座21设置两个，每个底座21上设置至少两个从动轮22，两个底座21分别设置在炉管的两端。主动轮电机24驱动主动轮23转动，主动轮23与炉管相抵接，因此主动轮23驱动炉管转动，而且从动轮22与底座21转动连接，因此炉管转动时带动从动轮22旋转，以上转动方式能够使炉管的转动平稳、顺畅。

结合图1和图2所示，所述炉管转动机构还包括升降气缸25和连杆26。所述升降气缸25固定在所述箱体10的顶板上。所述连杆26的上端与所述升降气缸25的伸缩杆相连接，下端与所述主动轮23转动连接，所述主动轮电机24固定在所述连杆26上。

升降气缸25竖直设置，升降气缸25的伸缩杆带动连杆26上下移动。连杆26的下端与主动轮23转动连接，因此连杆26带动主动轮23上下移动，主动轮电机24驱动主动轮23转动，主动轮23驱动炉管转动。炉管分为多种型号和尺寸，为适应不同直径的炉管，设置升降气缸25和连杆26，使得主动轮23与从动轮22之间的相对距离可调节。

优选的，升降气缸25、连杆26、主动轮23和主动轮电机24均设置两个，各个升降气缸25、连杆26、主动轮23和主动轮电机24分别设置在炉管的两端。进一步的，各个升降气缸25、连杆26、主动轮23和主动轮电机24分别与各个底座21一一上下对应。设置两个主动轮23，能够增加对炉管的驱动力。各个底座21上均设有从动轮22，主动轮23与从动轮22上下对应，能够使炉管的转动更顺畅、平稳。

结合图1和图2所示，所述内壁清洗机构还包括丝杠32、滑轨33、滑块34和第一电机35。所述丝杠32的轴线与所述炉管的轴线方向一致，所述丝杠32的一端与所述第一毛刷31相连接。所述滑轨33与所述丝杠32平行设置，所述滑轨33的两端固定在所述箱体10的侧壁上。所述滑块34连接在所述滑轨33上，能够沿所述滑轨33滑动。所述第一电机35连接在所述滑块34上，能够随所述滑块34沿所述滑轨33滑动。所述第一电机35的输出轴与所述丝杠32的另一端固定连接，能够带动所述丝杠32旋转。

优选的，第一电机35采用直线电机，直线电机是一种能将电能直接转换成直线运动机械能的传动装置，可能看成是将旋转电机径向剖开并展成平面而成。第一电机35带动丝杠32旋转，丝杠32带动第一毛刷31旋转。第一电机35随滑块34沿滑轨33滑动，第一电机35带动丝杠32沿丝杠32的轴线移动，丝杠32带动第一毛刷31沿炉管的轴线往复运动，因此第一毛刷31相对于炉管的内壁，能够转动并且沿管壁往复运动，达到清洗内壁的效果。

优选的，在箱体10的内部设置隔板，所述隔板将箱体10分割成相互独立、密闭的第一腔体和第二腔体，所述炉管转动机构、外壁清洗机构设置在第一腔体中，酸洗管路的一端、清水管路的一端和废排管路的一端均穿过侧壁伸入所述第一腔体内。所述第一电机35、滑块34和滑轨33均设置在第二腔体中，滑轨33的一端固定在箱体10的侧壁上，另一端固定在所述隔板上。所述丝杠的一端穿过所述隔板与第一毛刷31相连接。所述隔板能避免酸洗液浸泡第一电机35、滑块34和滑轨33，造成设备腐蚀。而且处于非特殊环境中，第一电机35、滑块34和滑轨33不必采用防腐蚀材料，节约成本。

结合图1和图2所示，所述外壁清洗机构还包括支撑机构和第二电机45。所述支撑机构包括支架42、支杆43和伸缩气缸44。所述支架42一端固定在所述箱体10的侧壁上。所述支杆43的一端与所述支架42相铰接，另一端与所述第二毛刷41转动连接。所述伸缩气缸44固定在所述箱体10的侧壁上，所述伸缩气缸44的伸缩杆与所述支杆43相连，所述伸缩气缸44能够带动所述支杆43绕所述支杆43与所述支架42的铰接点转动。所述第二电机45固定在所述支杆43上，所述第二电机45的输出轴与所述第二毛刷41相连接。

第二电机45带动第二毛刷41转动，第二毛刷41与炉管外壁相抵接，因此第二毛刷41能够清洗炉管外壁。炉管在主动轮23的驱动下转动，因此第二毛刷41能够绕周向清洗到全部的外壁。为了适应不同直径的炉管，设置支架42、支杆43和伸缩气缸44，伸缩气缸44能够带动支杆43绕支杆43与支架42的铰接点转动，因此带动第二毛刷41绕支杆43与支架42的铰接点转动，即调节第二毛刷41与炉管之间的相对距离。

结合图1和图2所示，所述第二毛刷41的轴线与所述炉管的轴线平行，所述第二毛刷41的长度不小于所述炉管的长度。所述支撑机构设有两个，分别设在所述第二毛刷41的两端。第二毛刷41的长度不小于炉管的长度，保证清洗到全部的炉管外壁。第二毛刷41的两端分别设有支撑机构，使得第二毛刷41固定的更牢靠，位置调节时更顺畅。

结合图1和图2所示，所述清洗液循环系统还包括酸液桶54、酸洗泵55、酸液注入阀56和液位计57。所述酸液桶54中盛有酸洗液。所述酸洗泵55的一端通过管路与所述酸液桶54相连，另一端与所述酸液管路51相连。所述酸液注入阀56位于所述酸液管路51上。所述液位计57安装在所述箱体10的侧壁上，用于监测箱体中液体的液位。酸洗泵55将酸洗液注入酸液管路51中，酸洗液通过酸液管路51注入箱体10内。酸液注入阀56通过控制酸液管路51的通断，控制酸洗液的注入量。

结合图1和图2所示，所述清洗液循环系统还包括清水注入阀58和废水排出阀61，所述清水注入阀58位于所述清水管路52上，所述废水排出阀61位于所述废排管路53上。清水注入阀58通过控制清水管路52的通断，控制自来水的注入量。废水排出阀61通过控制废排管路53的通断，控制废液是否排出。

结合图1和图2所示，所述清洗液循环系统还包括压缩空气管路59和压缩空气进气阀60。所述压缩空气管路59一端适于连接压缩空气进气管，另一端穿过所述箱体10的侧壁盘绕在所述箱体10中，所述压缩空气管路59上设有多个排气孔。所述压缩空气进气阀60位于所述压缩空气管路59上。压缩空气通过压缩空气管路59上的排气孔进入箱体10内，在酸洗液或自来水中产生气泡，气泡对管壁产生冲击，促进沉淀物的剥落，还能促进自来水冲洗管壁，冲刷掉管壁上附着的酸洗液。

优选的，酸液注入阀56、清水注入阀58和废水排出阀61均选用电磁阀，酸液注入阀56、废水排出阀61和压缩空气进气阀60均采用耐酸材料。箱体10、炉管转动机构、内壁清洗机构、外壁清洗机构均采用耐酸的pvdf材料，压缩空气管路59采用耐酸的石英管。

进一步的，所述炉管清洗装置还包括plc（programmablelogiccontroller,可编程逻辑控制器），所述升降气缸25、主动轮电机24、第一电机35、第二电机45、伸缩气缸44、酸洗泵55、酸液注入阀56、清水注入阀58、废水排出阀61、压缩空气进气阀60和液位计57均与所述plc（programmablelogiccontroller,可编程逻辑控制器）相连接。

一种炉管清洗方法，包括：将所述炉管放在所述炉管转动机构上，开启所述炉管转动机构，使所述炉管绕轴线旋转；打开所述酸液管路51，将酸洗液注入所述箱体10内，至酸洗液达到设定高度，关闭所述酸液管路51。开启所述内壁清洗机构，使所述第一毛刷31转动并沿所述炉管的内壁往复运动；开启所述外壁清洗机构，使所述第二毛刷41转动并与所述炉管的外壁抵接；达到设定时间后，打开所述废排管路53，排空所述箱体10内的酸洗液，然后关闭所述废排管路53。打开所述清水管路52，将清水注入所述箱体10内至达到设定高度，关闭清水管路52；达到设定时间后，打开所述废排管路53，排空所述箱体10内的清水。关闭所述内壁清洗机构和所述外壁清洗机构，取出所述炉管。

进一步的，将所述炉管放在从动轮22上，调节升降气缸25的伸缩杆的行程，使主动轮23与炉管相抵接。调节伸缩气缸44的伸缩杆的行程，使第二毛刷41与炉管相抵接。

进一步的，通过plc（programmablelogiccontroller,可编程逻辑控制器）控制升降气缸25动作，使升降气缸25的伸缩杆伸出，至主动轮23与炉管相抵接；通过plc控制伸缩气缸44动作，使伸缩气缸44的伸缩杆伸出，至第二毛刷41与炉管相抵接。然后通过plc控制主动轮电机24、第一电机35和第二电机45开启。再然后通过plc控制酸液注入阀56打开，控制酸洗泵55开启，当箱体10内的液位达到液位计57的设定值后，液位计57向plc发送信号，plc控制酸洗泵55关闭，控制酸液注入阀56关闭。

达到plc（programmablelogiccontroller,可编程逻辑控制器）设定时间后，通过plc控制废水排出阀61打开，至箱体10内的酸洗液排空后，plc控制废水排出阀61关闭。然后通过plc控制清水注入阀58打开，至液位达到液位计57的设定值后，液位计57向plc发送信号，plc控制清水注入阀58关闭。同时，通过plc控制压缩空气进气阀60开启。

达到plc（programmablelogiccontroller,可编程逻辑控制器）设定时间后，通过plc控制压缩空气进气阀60关闭，控制废水排出阀61打开，至箱体10内的自来水排空。同时，plc控制主动轮电机24、第一电机35和第二电机45关闭，控制升降气缸25和伸缩气缸44动作，使主动轮23和第二毛刷41抬起、第一毛刷31从炉管内腔中缩回。取出炉管。

本方案采用物理清洗和化学清洗相结合的形式，第一毛刷31清洗内壁、第二毛刷41清洗外壁为物理清洗，酸洗液浸泡为化学清洗，两种方式结合能够高效、快速的清洗管壁。酸洗后自来水冲刷炉管，防止管壁被腐蚀。炉管转动机构、内壁清洗机构、外壁清洗机构及酸洗液均设在箱体内部，清洗过程中不存在人员接触酸洗液的风险，避免安全事故。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。