一种双层叶片式CO2循环无残留除污装置的制作方法

本发明属于工业清洗技术领域，涉及工业清洗装置，具体涉及一种双层叶片式co2循环无残留除污装置。

背景技术：

清洗设备在国民经济、石油石化企业以及国防建设的许多部门中应用极广，特别是在石油、化工、动力、电机电了工业等工业、以及医疗器材业、纳米材料、食品业中已成为必不可少的关键设备，也是许多工业部门工艺流程中的核心设备。

目前工业清洗的装置主要采用以下几种方式：

(1)采用驱动装置对清洗件进行轴向旋转清洗的方式。采用驱动装置对清洗件进行轴向旋转，是为了实现充分清洗的目的，但是这种设计增加了电动机的安装维修费用，而且增加了装置设计难度和空间，也使得清洗复杂化，费用高还复杂，得不偿失。

(2)清洗压力容器管道时采用将管道放入密闭清洗仓清洗的方式。采用这种方式时，清洗仓不能随着清洗管道的尺寸、外观的变化而变化，这就需要设计多种规格的清洗仓，不仅浪费材料、增加设备占地面积，而且也很不人性化。

目前工业清洗介质主要采用有机溶剂、酸或水溶液。有机溶剂清洗以挥发性溶剂和含卤素的氯氟烃溶剂为主，每年全球用量为上千万吨，这些物质对臭氧层的破坏、大气环境的污染非常严重；酸溶液清洗具有很强的腐蚀性，对清洗材料也有限定；水溶液清洗需要复杂的表面活性剂配方，而且干燥时间长，清洗后的的金属材料容易生锈，造成二次污染,大量耗费零部件材料和化学物品，降低零部件表面的物理性能，更甚者也会引起一系列环境破坏、污染等问题。

现有的清洗装置由于传统清洗介质本身特性的限制，传统清洗介质和污垢混合后，溶剂后处理很难进行分离循环利用或者因成本过高不宜进行分离，无法实现循环利用。

总体来说，现有技术不论是在清洗装置，还是清洗介质方面都有一定的缺陷，存在一定的优化空间，所以研究开发一种环境友好的清洗介质、清洗装置，及与其配套的清洗方法成为必然选择。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种双层叶片式co2循环无残留除污装置，该装置突破了传统清洗方法的瓶颈，采用温室气体co2作为清洗介质，环保、易得、清洗效率高、无残留、无二次污染，同时设计了精巧的结构，使该装置具有可以进入到零部件的微孔及狭缝中进行有效清洗、清洗件部件不会由于氧化而发生腐蚀、工艺中无有机溶剂的挥发、不涉及有毒和易燃溶剂、无需干燥和溶剂后处理工序、易回收循环使用等特点。

本发明提供的一种双层叶片式co2循环无残留除污装置，包括：扇形挡板清洗仓、变径清洗平台、co2储罐、液态co2储罐、增压泵、泄压分离室；

前述扇形挡板清洗仓与前述变径清洗平台平行设置；

前述扇形挡板清洗仓上设置有用于检测前述扇形挡板清洗仓内部压力和温度的压力表和温度计；前述扇形挡板清洗仓上方与进口管相连通，下方与出口管相连通；前述扇形挡板清洗仓内部设置有左阶梯式环形挡板、后阶梯式环形挡板、前阶梯式环形挡板右阶梯式环形挡板，且前述进口管伸入前述扇形挡板清洗仓一侧设置有螺旋进口；

前述变径清洗平台包括变径接管和卡盘夹具；

前述泄压分离室上设置有分离阀；

前述螺旋进口和前述变径接管的进口均采用双层螺旋气体进口管结构，且前述双层螺旋气体进口管结构自上而下设置有进口接管、甩料上盘、一层甩料叶片、甩料中盘、二层甩料叶片、甩料底盘；

前述液态co2储罐、增压泵、进口管、扇形挡板清洗仓、出口管、泄压分离室的通过管路依次连接，且前述泄压分离室的通过管路分别与前述co2储罐的、液态co2储罐相连通；且前述液态co2储罐与增压泵之间管路上设置有流量控制阀，前述增压泵与进口管之间管路上设置有清洗仓进口阀，前述出口管与泄压分离室之间管路上设置有清洗仓出口阀，前述泄压分离室与co2储罐之间管路上近泄压分离室端设置有分离室回路阀、近co2储罐端设置有三号回路阀、中间位置设置有二号回路阀，前述泄压分离室与液态co2储罐之间管路上近液态co2储罐端设置有一号回路阀；

前述增压泵、变径清洗平台、泄压分离室通过管路依次连接，且前述增压泵与变径清洗平台之间设置有缓冲室；前述增压泵与缓冲室之间的管路上设置有变径平台进口阀，前述变径清洗平台与泄压分离室之间的管路上设置有变径平台出口阀。

作为一种优选的方案，前述卡盘夹具包括左侧三爪卡盘和右侧三爪卡盘；且前述左侧三爪卡盘和右侧三爪卡盘结构相同，分别包括夹具室、齿纹、卡爪夹具、夹具波纹槽、滑槽、夹具滑动孔。这样的结构可以实现对前述变径接管的充分紧固。

更有优选的是，前述卡盘夹具为液压智能控制夹具或者卡瓦。可以实现对变径接管的充分紧固。

更有优选的是，前述co2储罐安装在一号支架上，且前述co2储罐设置有一号安全阀。

更有优选的是，前述液态co2储罐安装在二号支架上，且前述液态co2储罐设置有二号安全阀。

前述任意一项的一种双层叶片式co2循环无残留除污装置用于精密零件、胶球、清管器、旧件回收的清洗和干燥。

前述任意一项的一种双层叶片式co2循环无残留除污装置用于各类规格大小、各种形状管道的清洗和干燥。

一种双层叶片式co2循环无残留除污装置的工作过程为：

(1)当需要清洗的清洗件为精密零件、胶球、清管器、旧件回收件时主要采用扇形挡板清洗仓进行清洗，具体过程为：液态co2储罐中的液体co2通过管路进入增压泵中，在增压泵中经过压缩，压力达到8mpa后通过进口管32进入清洗仓中；通过压力表和温度计检测清洗仓内部的情况，并根据检测情况将对清洗仓中的温度进行调节，使其达到32℃，通过螺旋进口中的进口接管、甩料上盘，一层甩料叶片，甩料中盘，二层甩料叶片，甩料底盘实现对清洗件的清洗，同时配合左阶梯式环形挡板、后阶梯式环形挡板、前阶梯式环形挡板、右阶梯式环形挡板对清洗件进行彻底清洗，经过一段时间，清洗件充分清洗干净，即完成清洗过程；之后继续在清洗仓通入超临界co2，把带有油污的co2全部冲入泄压分离室，0.5h左右关闭清洗仓进口阀和清洗仓出口阀，通过设置在清洗仓外表面的加热套加热清洗仓,之后开启清洗仓出口阀使得超临界co2在等温条件下缓慢降压,并沿着等温线气化，这时既不会产生液态co2也不会产生气液的界面,当然也就不会产生表面张力，完成干燥过程；之后打开分离阀，使得泄压分离室中的co2由于压力减小，溶解能力下降，油污与co2分离析出,实现清洗介质分离；co2经过降温压缩可循环使用，经过分离析出的co2通过管路可以回收到co2储罐或液态co2储罐，实现循环利用；在整个清洗及回收过程中，通过分离室回路阀、清洗仓出口阀、清洗仓进口阀、一号回路阀、二号回路阀、三号回路阀、流量控制阀、分离阀的配合实现对清洗及回收过程中管路流量的合理控制；

(2)当需要清洗的清洗件为各类规格大小、各种形状的管道时主要采用变径清洗平台进行清洗，具体过程为：首先将需要清洗的清洗件夹置在左侧三爪卡盘、右侧三爪卡盘中，并通过夹具室、齿纹、卡爪夹具、夹具波纹槽、滑槽、夹具滑动孔的配合实现清洗件与变径接管的固定；之后液态co2储罐中的液体co2通过管路进入增压泵中，在增压泵中经过压缩，压力达到0.52-1.5mpa后通过管路进入缓冲室中进行气液混合，之后通过管路进入变径清洗平台，在变径清洗平台通过变径接管的进口接管、甩料上盘、一层甩料叶片、甩料中盘、二层甩料叶片、甩料底盘的配合通过螺旋环流对清洗件进行液态co2喷射以及co2高速气流冲洗,经过一段时间，清洗件充分清洗干净，之后继续在径清洗平台中通入超临界co2，把带有油污的co2全部冲入泄压分离室，0.2h左右关闭变径平台进口阀和变径平台出口阀，即完成清洗过程；之后打开分离阀，使得泄压分离室中的co2由于压力减小,溶解能力下降，油污与co2分离析出,实现清洗介质分离；co2经过降温压缩可循环使用，经过分离析出的co2通过管路可以回收到co2储罐或液态co2储罐，实现循环利用；在整个清洗及回收过程中，通过分离室回路阀、一号回路阀、二号回路阀、三号回路阀、流量控制阀、变径平台进口阀、变径平台出口阀、分离阀的配合实现对清洗及回收过程中管路流量的合理控制。

本发明的有益效果在于：本发明提供的一种双层叶片式co2循环无残留除污装置具有以下优势：

①本发明采用温室气体co2作为清洗介质，不仅环保，而且开发了将co2作为一种能源来产生价值的新方法；在实现功能的基础上，迎合国家能源发展战略一举多得。

②本发明利用了co2清洗不产生溶剂废液和废水，在恒温下,流体中物质的溶解度随压力升高而增大的特点，将温度和压力适当变化,可使溶解度在10²～10³倍的范围内变化，利用co2本身的这些特性通过适当的减压和(或)降温，很容易地使目标物和超临界流体分离，实现co2的循环利用，进而极大地降低清洗过程中清洗介质使用量和能源消耗量，符合国家循环经济发展的要求。

③本次发明利用了超临界co2的粘度低、表面张力近似为零、强溶解性和高扩散性等特点，克服了传统清洗方法的缺点，可有效去除死区的污垢，清洗后无需专门的干燥过程，实现无残留清洗。

④本次发明非常适用于精密贵重或清洗要求较高的清洗件，不会产生污染，也不会对清洗件造成损伤。

⑤本次发明通过设计双层螺旋气体进口管结构来进行清洗，一方面起到缓冲作用，另一方面气体螺旋进入增加了剪切作用力使得清洗更易进行，效率更高；不需要对清洗件进行旋转移动，便可达到充分清洗的目的。

⑥本发明在传统清洗仓内壁上设计了扇形挡板，结合双层螺旋气体进口管结构，可以根据清洗程度控制流速来决定挡板程度以此来增加co2剪切作用力冲刷和换洗接触面积，使得清洗效率更高、效果更好。

⑦本次发明通过变径清洗平台可以实现对各类规格大小、各种形状管道的清洗，这种设计弥补了现有的单一规格清洗设备的不足。

⑧本次发明采用的清洗介质可以回收循环利用，节能高效，无味、无毒、无色、安全性好，清洗人员不用担心受高度可燃品、腐蚀性以及有毒清洗介质的危害。

附图说明

图1是本发明的具体实施例中的一种双层叶片式co2循环无残留除污装置的结构示意图；

图2是本发明的具体实施例中的一种双层叶片式co2循环无残留除污装置中的左侧三爪卡盘的结构示意图；

图3是本发明的具体实施例中的一种双层叶片式co2循环无残留除污装置中的左侧三爪卡盘的右侧面结构示意图；

图4是本发明的具体实施例中的一种双层叶片式co2循环无残留除污装置中的左侧三爪卡盘的左侧面结构示意图；

图5是本发明的具体实施例中的一种双层叶片式co2循环无残留除污装置中的扇形挡板清洗仓的正面结构示意图；

图6是本发明的具体实施例中的一种双层叶片式co2循环无残留除污装置中的扇形挡板清洗仓的侧面结构示意图；

图7是本发明的具体实施例中的一种双层叶片式co2循环无残留除污装置中的扇形挡板清洗仓的俯视结构示意图；

图8是本发明的具体实施例中的一种双层叶片式co2循环无残留除污装置中的双层螺旋气体进口管结构的第一结构示意图；

图9是本发明的具体实施例中的一种双层叶片式co2循环无残留除污装置中的双层螺旋气体进口管结构的第二结构示意图；

图10是本发明的具体实施例中的一种双层叶片式co2循环无残留除污装置中的双层螺旋气体进口管结构的主视图；

图11是本发明的具体实施例中的一种双层叶片式co2循环无残留除污装置中的双层螺旋气体进口管结构的俯视图。

图中附图标记的含义为：1-分离室回路阀，2-清洗仓出口阀，3-扇形挡板清洗仓，4-压力表，5-温度计，6-清洗仓进口阀，7-一号回路阀，8-二号回路阀，9-三号回路阀，10-co2储罐，11-一号安全阀，12-一号支架，13-液态co2储罐，14-二号安全阀，15-二号支架，16-流量控制阀，17-增压泵，18-变径平台进口阀，19-缓冲室，20-左侧三爪卡盘，21-右侧三爪卡盘，22-变径平台出口阀，23-分离阀，24-泄压分离室，25-变径接管，26-夹具室，27-齿纹，28-卡爪夹具，29-夹具波纹槽，30-滑槽，31-夹具滑动孔，32-进口管，33-左阶梯式环形挡板，34-后阶梯式环形挡板，35-出口管，36-螺旋进口，37-前阶梯式环形挡板，38-右阶梯式环形挡板，39-进口接管，40-甩料上盘，41-一层甩料叶片，42-甩料中盘，43-二层甩料叶片，44-甩料底盘。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参见附图1-11，一种双层叶片式co2循环无残留除污装置，包括：扇形挡板清洗仓3、变径清洗平台、co2储罐10、液态co2储罐13、增压泵17、泄压分离室24；

扇形挡板清洗仓3与变径清洗平台平行设置；

扇形挡板清洗仓3上设置有用于检测扇形挡板清洗仓3内部压力和温度的压力表4和温度计5；扇形挡板清洗仓3上方与进口管32相连通，下方与出口管35相连通；扇形挡板清洗仓3内部设置有左阶梯式环形挡板33、后阶梯式环形挡板34、前阶梯式环形挡板37右阶梯式环形挡板38，且进口管32伸入扇形挡板清洗仓3一侧设置有螺旋进口36；

变径清洗平台包括变径接管25和卡盘夹具；

泄压分离室24上设置有分离阀23；

螺旋进口36和变径接管25的进口均采用双层螺旋气体进口管结构，且双层螺旋气体进口管结构自上而下设置有进口接管39、甩料上盘40、一层甩料叶片41、甩料中盘42、二层甩料叶片43、甩料底盘44；

液态co2储罐13、增压泵17、进口管32、扇形挡板清洗仓3、出口管35、泄压分离室24的通过管路依次连接，且泄压分离室24的通过管路分别与co2储罐10的、液态co2储罐13相连通；且液态co2储罐13与增压泵17之间管路上设置有流量控制阀16，增压泵17与进口管32之间管路上设置有清洗仓进口阀6，出口管35与泄压分离室24之间管路上设置有清洗仓出口阀2，泄压分离室24与co2储罐10之间管路上近泄压分离室24端设置有分离室回路阀1、近co2储罐10端设置有三号回路阀9、中间位置设置有二号回路阀8，泄压分离室24与液态co2储罐13之间管路上近液态co2储罐13端设置有一号回路阀7；

增压泵17、变径清洗平台、泄压分离室24通过管路依次连接，且增压泵17与变径清洗平台之间设置有缓冲室19；增压泵17与缓冲室19之间的管路上设置有变径平台进口阀18，变径清洗平台与泄压分离室24之间的管路上设置有变径平台出口阀22；

卡盘夹具包括左侧三爪卡盘20和右侧三爪卡盘21；且左侧三爪卡盘20和右侧三爪卡盘21结构相同，分别包括夹具室26、齿纹27、卡爪夹具28、夹具波纹槽29、滑槽30、夹具滑动孔31；卡盘夹具也可以为液压智能控制夹具或者卡瓦；

co2储罐10安装在一号支架12上，且co2储罐10设置有一号安全阀11；液态co2储罐13安装在二号支架15上，且液态co2储罐13设置有二号安全阀14。

一种双层叶片式co2循环无残留除污装置的工作过程为：

(1)当需要清洗的清洗件为精密零件、胶球、清管器、旧件回收件时主要采用扇形挡板清洗仓3进行清洗，具体过程为：液态co2储罐13中的液体co2通过管路进入增压泵17中，在增压泵17中经过压缩，压力达到8mpa后通过进口管32进入清洗仓3中；通过压力表4和温度计5检测清洗仓3内部的情况，并根据检测情况将对清洗仓3中的温度进行调节，使其达到32℃，通过螺旋进口36中的进口接管39、甩料上盘40，一层甩料叶片41，甩料中盘42，二层甩料叶片43，甩料底盘44实现对清洗件的清洗，同时配合左阶梯式环形挡板33、后阶梯式环形挡板34、前阶梯式环形挡板37、右阶梯式环形挡板38对清洗件进行彻底清洗，经过一段时间，清洗件充分清洗干净，即完成清洗过程；之后继续在清洗仓3通入超临界co2，把带有油污的co2全部冲入泄压分离室24，0.5h左右关闭清洗仓进口阀6和清洗仓出口阀2，加热清洗仓3,之后开启清洗仓出口阀2使得超临界co2在等温条件下缓慢降压,并沿着等温线气化(这时既不会产生液态co2也不会产生气液的界面,当然也就不会产生表面张力)，完成干燥过程；之后打开分离阀23，使得泄压分离室24中的co2由于压力减小,溶解能力下降，油污与co2分离析出,实现清洗介质分离；co2经过降温压缩可循环使用，经过分离析出的co2通过管路可以回收到co2储罐10或液co2储罐13，实现循环利用。在整个清洗及回收过程中，通过分离室回路阀1、清洗仓出口阀2、清洗仓进口阀6、一号回路阀7、二号回路阀8、三号回路阀9、流量控制阀16、分离阀23的配合实现对清洗及回收过程中管路流量的合理控制。

(2)当需要清洗的清洗件为各类规格大小、各种形状的管道时主要采用变径清洗平台进行清洗，具体过程为：首先将需要清洗的清洗件夹置在左侧三爪卡盘20、右侧三爪卡盘21中，并通过夹具室26、齿纹27、卡爪夹具28、夹具波纹槽29、滑槽30、夹具滑动孔31的配合实现清洗件与变径接管25的固定；之后液态co2储罐13中的液体co2通过管路进入增压泵17中，在增压泵17中经过压缩，压力达到0.52-1.5mpa后通过管路进入缓冲室19中进行气液混合，之后通过管路进入变径清洗平台，在变径清洗平台通过变径接管25的进口接管39、甩料上盘40、一层甩料叶片41、甩料中盘42、二层甩料叶片43、甩料底盘44的配合通过螺旋环流对清洗件进行液态co2喷射以及co2高速气流冲洗,经过一段时间，清洗件充分清洗干净，之后继续在径清洗平台中通入超临界co2，把带有油污的co2全部冲入泄压分离室24，0.2h左右关闭变径平台进口阀18和变径平台出口阀22，即完成清洗过程；之后打开分离阀23，使得泄压分离室24中的co2由于压力减小,溶解能力下降，油污与co2分离析出,实现清洗介质分离；co2经过降温压缩可循环使用，经过分离析出的co2通过管路可以回收到co2储罐10或液态co2储罐13，实现循环利用。在整个清洗及回收过程中，通过分离室回路阀1、、一号回路阀7、二号回路阀8、三号回路阀9、流量控制阀16、变径平台进口阀18、变径平台出口阀22、分离阀23的配合实现对清洗及回收过程中管路流量的合理控制。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。