CN102580956A - 一种毛细不锈钢管内壁清洗设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种毛细不锈钢管内壁清洗设备及方法：包括上玻璃缸、下玻璃缸、吸液管、液压隔膜式计量泵、出液管、多头装夹工装以及回流管，采用液压隔膜式计量泵精确定时定量加注流动液体，配合多头装夹工装，通过化学腐蚀的方法，将毛细不锈钢管内壁附着的多余物中的低黏度油脂通过按比例配制的氢氧化钠(NaOH)溶液逐步去除，具有自动控制、一次清洗多根毛细不锈钢管、清洗效果好、清洗效率高、设备维护简单等优点，具有优良的清洗效果。
Description
技术领域
本发明属于机电领域，具体涉及一种毛细不锈钢管内壁清洗设备及方法。
背景技术
在航天、航空、兵器、船舶等行业中经常用到一种毛细不锈钢管零件。这类零件的特点是：内径一般为0.5-2mm，壁厚一般为0.1-0.5mm，长度一般大于500mm。毛细不锈钢管一般用于输送高压气体(氮气、氦气等)，使用中经常发现毛细管内壁附着多余物而导致气路堵塞的问题，引发严重的系统故障。为解决此问题，需对毛细不锈钢管内壁进行彻底的清洗，目前没有合适的清洗方法和设备。
对出现堵塞的毛细不锈钢管进行解剖，发现毛细不锈钢管内壁附着的多余物为一些黑色薄片状固体。经分析黑色薄片状固体的主要化学成份为二硫化钼(MoS2)及油脂。
毛细不锈钢管制造时，先进行无缝钢管坯料成型，再将钢管坯料经过多道热处理及冷拔旋压后才形成成品。在钢管坯料加工为成品管材的过程中，为防止坯料与旋压拉拔轮及模芯轴间产生粘结，一般使用二硫化钼抗极压润滑脂进行润滑。
二硫化钼抗极压润滑脂的润滑介质为二硫化钼微粉末状颗粒(直径小于等于0.5微米)，拌溶剂为低黏度油脂。制管时，旋压拉拔轮挤压坯料管外壁，坯料管内壁与模芯轴之间的润滑脂受挤压，低黏度油脂大量流失。由于模芯轴表面不可避免的存在微小的缺陷，润滑脂变稠凝结于模芯轴表面缺损处，形成固态析出，拔出模芯轴后管内壁就会残留黑色固态薄片状二硫化钼。
综上所述，毛细不锈钢管内壁附着的黑色薄片状固体为二硫化钼抗极压润滑脂在毛细管加工过程中析出的二硫化钼和油脂凝结形成的固体。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种毛细不锈钢管内壁清洗设备及方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种毛细不锈钢管内壁清洗设备，包括上玻璃缸、下玻璃缸、吸液管、液压隔膜式计量泵、出液管、多头装夹工装以及回流管，所述上玻璃缸与下玻璃缸相互连通，吸液管的一端设置于下玻璃缸内，另一端与液压隔膜式计量泵的输入端相连，液压隔膜式计量泵的输出端与出液管的输入端相连，多头装夹工装的一端与出液管的输出端相连，另一端与回流管的输入端相连，回流管的输出端设置于上玻璃缸内。
所述上玻璃缸与下玻璃缸由清洗溶液槽分隔而成，清洗溶液槽为上粗、下细的玻璃缸，清洗溶液槽内设置有用于分隔清洗溶液槽形成上、下玻璃缸的陶瓷隔板，陶瓷隔板上分布有用于连通上玻璃缸与下玻璃缸的小孔。
所述上玻璃缸内设置有陶瓷最高液面隔板，陶瓷最高液面隔板上分布有小孔。
所述下玻璃缸的底部设置有底座，底座上设置有与下玻璃缸相连通的排液管。
所述上玻璃缸的开口上设置有盖板。
所述吸液管的输入端设置有用于过滤清洗溶液的过滤网。
所述液压隔膜式计量泵与电控箱相连，电控箱内设置有用于控制液压隔膜式计量泵工作时间的时间继电器。
所述多头装夹工装包括上装夹体和下装夹体两部分，上装夹体的上端设置有与出液管相连的进液口，下端设置有多个出液口；下装夹体的上端设置有多个进液口，下端设置有与回流管相连的出液口，上、下装夹体的内部设置有与进液口以及出液口相通的中空结构，下装夹体设置于上玻璃缸上，下装夹体上设置有手柄。
所述下玻璃缸内设置有液体加热器。
上述一种毛细不锈钢管内壁清洗设备的毛细不锈钢管内壁清洗方法，包括以下步骤：
1)用锉刀将要清洗的毛细不锈钢管的两端头锉平、倒圆角后安装到多头装夹工装上；
2)配制50～70g/L的氢氧化钠溶液；
3)将氢氧化钠溶液由上玻璃缸倒入，溶液高度淹没过滤网且不超过陶瓷最高液面隔板；
4)用液体加热器将氢氧化钠溶液加热至80～90℃；
5)通过电控箱开启电源，加热后的氢氧化钠溶液经吸液管进入液压隔膜式计量泵进行加压，加压后经出液管进入多头装夹工装，经多头装夹工装导入毛细不锈钢管后对钢管内壁清洗，然后经多头装夹工装导入回流管，经回流管回流到上玻璃缸，完成清洗循环；
6)用氢氧化钠溶液清洗毛细不锈钢管10-20分钟后，切断电源，将氢氧化钠溶液排出；
7)氢氧化钠溶液排出后将自来水由上玻璃缸注入，循环清洗5-10分钟后，切断电源，将自来水排净；
8)自来水排净后将汽油或乙醇由上玻璃缸注入，循环清洗5-10分钟后，切断电源，将汽油或乙醇排净。
本发明的有益效果体现在：
本发明所述毛细不锈钢管内壁清洗设备，采用液压隔膜式计量泵精确定时定量加注流动液体，配合多头装夹工装，具有自动控制、一次清洗多根毛细不锈钢管、清洗效果好、清洗效率高、设备维护简单等优点，彻底解决了毛细不锈钢管内壁附着多余物导致气路堵塞的问题。
本发明所述毛细不锈钢管内壁清洗方法，通过化学腐蚀的方法，将毛细不锈钢管内壁附着的多余物中的低黏度油脂通过按一定比例配制的氢氧化钠(NaOH)溶液逐步去除，使凝结固体中的二硫化钼失去了粘结剂，瓦解为二硫化钼粉末，加以冲洗即可去除，此方法能达到清除毛细不锈钢管内壁附着物的作用，且不影响内壁的二硫化钼单分子模层，具有优良的清洗效果。
附图说明
图1是本发明所述毛细不锈钢管内壁清洗设备的工作原理图；
图2是本发明所述多头装夹工装的结构示意图；
图3是本发明所述电控箱的电控原理示意图；
图中：1-底座，2-排液管，3-下玻璃缸，4-过滤网，5-陶瓷最高液面隔板，6-上玻璃缸，7-盖板，8-液压隔膜式计量泵，9-出液管，10-多头装夹工装，11-手柄，12-毛细不锈钢管，13-回流管，14-陶瓷隔板，15-液体加热器，16-电控箱，17-吸液管，18-上装夹体，19-下装夹体，TA-电源开关，H1-绿色信号灯，H2-红色信号灯，TR-时间继电器通电延时线圈，TR1-第一时间继电器触头，TR2-第二时间继电器触头，FU-保险丝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
参见图1以及图2，本发明所述毛细不锈钢管内壁清洗设备，包括上玻璃缸6、下玻璃缸3、吸液管17、液压隔膜式计量泵8、出液管9、多头装夹工装10以及回流管13，所述上玻璃缸6与下玻璃缸3相互连通，吸液管17的一端设置于下玻璃缸3内，另一端与液压隔膜式计量泵8的输入端相连，液压隔膜式计量泵8的输出端与出液管9的输入端相连，多头装夹工装10的一端与出液管9的输出端相连，另一端与回流管13的输入端相连，回流管13的输出端设置于上玻璃缸6内。
所述上玻璃缸6与下玻璃缸3由清洗溶液槽分隔而成，清洗溶液槽为上粗、下细的玻璃缸，上粗下细的形状形成漏斗，便于液体从上玻璃缸流入下玻璃缸，同时由于上玻璃缸顶部要安装相应的零部件，直径基本是固定的，下玻璃缸设计直径较细可以节省材料和安装面积，清洗溶液槽内设置有用于分隔清洗溶液槽形成上、下玻璃缸的陶瓷隔板14，陶瓷隔板14上分布有用于连通上玻璃缸6与下玻璃缸3的小孔，小孔便于上、下玻璃缸之间清洗溶液的流动，由于使用的清洗溶液比如NaOH溶液为强碱性，具有腐蚀性，陶瓷和玻璃材料耐腐蚀，且价格便宜，容易获得；所述上玻璃缸6内设置有陶瓷最高液面隔板5，陶瓷最高液面隔板5上分布有小孔，便于清洗溶液回流至上玻璃缸内；所述下玻璃缸3的底部设置有底座1，底座1上设置有与下玻璃缸3相连通的排液管2；所述上玻璃缸6的开口上设置有盖板7；所述吸液管17的输入端设置有用于过滤清洗溶液的过滤网4。
所述液压隔膜式计量泵8与电控箱16相连，该液压隔膜式计量泵具有无动密封，无泄漏，安全泄放，维护简单、压力范围宽、计量精度高等特点，用于精确定时定量加注清洗溶液，电控箱16内设置有用于控制液压隔膜式计量泵8工作时间的时间继电器，电控箱用于对液压循环系统的控制，其核心控制元件为时间继电器，时间继电器是执行简单程序控制的一种器件，当它接受了启动信号后开始计时，计时结束后它的工作触头进行开或合的动作，从而推动后续的电路工作，时间继电器的延时性能在设计的范围内是可以调节的，电控箱包括电源开关TA、保险丝FU、时间继电器、绿色信号灯H1、红色信号灯H2五个部件，时间继电器通电延时线圈TR并联绿色信号灯H1并通过保险丝与外接电源相连，第一时间继电器触头TR1与液压隔膜式计量泵相连、第二时间继电器触头TR2连接红色信号灯H2，电源开关用于接通或切断电源；保险丝用于过电保护；时间继电器用于控制液压隔膜式计量泵运行时间(即清洗时间，一般为0-99分钟)；绿色信号灯表示液压隔膜式计量泵正在工作、红色信号灯表示液压隔膜式计量泵停止工作。
所述多头装夹工装10包括上装夹体18和下装夹体19两部分，上装夹体18的上端设置有与出液管9相连的进液口，下端设置有多个出液口；下装夹体19的上端设置有多个进液口，下端设置有与回流管13相连的出液口，上、下装夹体的内部设置有与进液口以及出液口相通的中空结构，多头装夹工装可同时连接多根待清洗毛细不锈钢管，待清洗毛细不锈钢管的一端与上装夹体的出液口连接，另一端与下装夹体的进液口连接，通过多头装夹工装将液压隔膜式计量泵输出的一路液体分成多路，同时清洗多根毛细管，下装夹体19设置于上玻璃缸6上，下装夹体19上设置有手柄11，提起手柄，可以将下装夹体连同毛细不锈钢管、上装夹体一起提出，便于毛细不锈钢管零件的拆装。
所述下玻璃缸3内设置有液体加热器15，用于给清洗溶液加热。
上述一种毛细不锈钢管内壁清洗设备的毛细不锈钢管内壁清洗方法，包括以下步骤：
1)某不锈钢毛细管，内径为0.7mm，壁厚一般为0.15mm，长度为1000mm，准备4根要清洗的毛细不锈钢管，用锉刀将要清洗的毛细不锈钢管12的两端头锉平、倒圆角后安装到多头装夹工装10上；准备足量的氢氧化钠、汽油、无水乙醇、脱脂棉等化学物品；检查化学物品是否按危险物品规范进行存放；
2)配制50～70g/L的氢氧化钠溶液，当氢氧化钠浓度太低，pH＜10.5时，油脂发生水解，除油效果降低；浓度太高，会使油脂和表面活性剂的溶解度降低，使水洗性变差，除油后不易洗净，故氢氧化钠溶液的浓度一般不超过100g/L，氢氧化钠是强腐蚀剂，使用时要穿戴好防护用品，充分注意安全，除油废水经过中和处理达标后才能排放；
3)将氢氧化钠溶液由上玻璃缸6倒入，溶液高度淹没过滤网4且不超过陶瓷最高液面隔板5；
4)用液体加热器15将氢氧化钠溶液加热至80～90℃；
5)通过电控箱16开启电源，加热后的氢氧化钠溶液从过滤网4经吸液管17进入液压隔膜式计量泵8进行加压，加压后经出液管9进入多头装夹工装10，经多头装夹工装10导入待清洗的毛细不锈钢管12后对钢管内壁清洗，然后经多头装夹工装10导入回流管13，经回流管13回流到上玻璃缸6，完成清洗循环，循环液面不得低于过滤网，清洗完毛细不锈钢管后，清洗溶液进入上玻璃缸，然后经陶瓷隔板缓冲回流至下玻璃缸，溶液中的污染物缓慢沉积于底部达到循环净化的目的，污染物沉积高度妨碍过滤网时，需要及时清理沉积物；
6)用氢氧化钠溶液清洗毛细不锈钢管10-20分钟后，切断电源，将氢氧化钠溶液从排液管2排出，排出的氢氧化钠溶液存入备用玻璃缸内，以备后续反复利用，停机后待无出液时方可进行后续操作；
7)氢氧化钠溶液排出后及时将自来水由上玻璃缸6注入清洗设备，通过电控箱16开启电源，循环清洗5-10分钟后，切断电源，将自来水从排液管2排净；
8)自来水排净后将汽油或乙醇由上玻璃缸6注入清洗设备，通过电控箱16开启电源，循环清洗5-10分钟后，切断电源，将汽油或乙醇从排液管2排净，汽油或乙醇清洗的目的是除掉毛细不锈钢管内部的一些有机物杂质。
本发明的清洗原理如下：
二硫化钼分子结构为S-Mo-S，具有稳定的键对称性，二硫化钼微粒用于润滑可在摩擦副间形成一层单分子模层，其摩擦系数仅为0.04，能有效防止摩擦副接触和运动摩擦粘结。二硫化钼是一种非常优良的润滑材料，广泛应用于矿山、航空、航天、航海等领域。二硫化钼的密度为4.8g/cm2，在315℃开始氧化，540℃氧化加剧，熔点为1185℃，1370℃开始水解，1600℃完全分解，不会受到热水、蒸汽、以及大部分酸和碱的影响。二硫化钼具有极好的防水性，不溶于有机溶剂，PH值为中性，只溶于王水和沸腾的浓硫酸、浓硝酸。
如果用王水和沸腾的浓硫酸、浓硝酸清洗或者用1600℃高温分解黑色薄片状多余物，毛细不锈钢管也会随之破坏。因此，我们从黑色多余物中的拌溶剂-低黏度油脂下手，将多余物固体中的低黏度油脂通过按一定比例配制的氢氧化钠溶液(NaOH)逐步去除，这便使凝结固体中的二硫化钼失去了粘结剂，瓦解为二硫化钼粉末，加以冲洗即可去除。
低黏度油脂的主要成份为油酸、软脂酸、硬脂酸。用氢氧化钠溶液(NaOH)去除，主要利用了氢氧化钠与油脂发生皂化反应，生成水溶性的硬脂酸钠和丙三醇。化学反应方程如下(条件：加热)：CH2OCOR-CHOCOR-CH2OCOR+3NaOH-＞3R-COONa+CH2OH-CHOH-CH2OH
R基可能不同，但都可发生皂化反应。常见的R-有：
C17H33-：8-十七碳烯基。R-COOH为油酸。
C15H31-：正十五烷基。R-COOH为软脂酸。
C17H35-：正十七烷基。R-COOH为硬脂酸。
实施例
一种毛细不锈钢管内壁清洗设备，包括以下几个部分：
1)一个上粗、下细的两体玻璃缸，该玻璃缸包括下玻璃缸和上玻璃缸，两个玻璃缸之间有一层陶瓷隔板，隔板上布满了小孔，便于玻璃缸两体之间液体的流动；玻璃缸底为玻璃安装底座，底座上安装有排液管；上玻璃缸内设陶瓷最高液面隔板，陶瓷最高液面隔板上布满了小孔，便于液体回流至玻璃缸内；玻璃缸顶为玻璃盖板。
2)陶瓷隔板上装有200目双层尼龙丝网过滤网，用于过滤液体中的杂质。
3)可电动调节的液压隔膜式计量泵，用于精确定时定量加注流动液体。
4)电控箱，用于对液压循环系统的控制，其核心控制元件为时间继电器。
5)多头装夹工装，可同时装夹多根毛细管进行清洗。该工装带手柄，便于毛细管的拆卸。
6)液压管路系统。包括吸液管、出液管、回流管。
7)液体加热器，用于给溶液加热。
整套清洗设备按高性能防腐标准设计，适用于各种酸性溶液、碱性溶液、盐类溶液和无颗粒状胶体溶液循环。系统溶液循环最高耐压≤1Mpa，正常工作循环压力≤0.4Mpa。
参见图3，电控箱工作时，接通电源开关TA，时间继电器通电延时线圈TR通电，第一时间继电器触头TR1闭合、第二时间继电器触头TR2断开，液压隔膜式计量泵8开始工作，绿色信号灯H1亮。达到设定延时后，时间继电器通电延时线圈断电，第二时间继电器触头TR2闭合、第一时间继电器触头TR1断开，液压隔膜式计量泵停止工作，红色信号灯H2亮。
该设备能精确定时定量加注流动液体，可推广应用于采用化学腐蚀法清洗零件的相关产品上，也可用于微细零部件内相贯孔内壁毛刺的去除。
Claims (10)
1.一种毛细不锈钢管内壁清洗设备，其特征在于：包括上玻璃缸(6)、下玻璃缸(3)、吸液管(17)、液压隔膜式计量泵(8)、出液管(9)、多头装夹工装(10)以及回流管(13)，所述上玻璃缸(6)与下玻璃缸(3)相互连通，吸液管(17)的一端设置于下玻璃缸(3)内，另一端与液压隔膜式计量泵(8)的输入端相连，液压隔膜式计量泵(8)的输出端与出液管(9)的输入端相连，多头装夹工装(10)的一端与出液管(9)的输出端相连，另一端与回流管(13)的输入端相连，回流管(13)的输出端设置于上玻璃缸(6)内。
2.根据权利要求1所述一种毛细不锈钢管内壁清洗设备，其特征在于：所述上玻璃缸(6)与下玻璃缸(3)由清洗溶液槽分隔而成，清洗溶液槽为上粗、下细的玻璃缸，清洗溶液槽内设置有用于分隔清洗溶液槽形成上、下玻璃缸的陶瓷隔板(14)，陶瓷隔板(14)上分布有用于连通上玻璃缸(6)与下玻璃缸(3)的小孔。
3.根据权利要求1所述一种毛细不锈钢管内壁清洗设备，其特征在于：所述上玻璃缸(6)内设置有陶瓷最高液面隔板(5)，陶瓷最高液面隔板(5)上分布有小孔。
4.根据权利要求1所述一种毛细不锈钢管内壁清洗设备，其特征在于：所述下玻璃缸(3)的底部设置有底座(1)，底座(1)上设置有与下玻璃缸(3)相连通的排液管(2)。
5.根据权利要求1所述一种毛细不锈钢管内壁清洗设备，其特征在于：所述上玻璃缸(6)的开口上设置有盖板(7)。
6.根据权利要求1所述一种毛细不锈钢管内壁清洗设备，其特征在于：所述吸液管(17)的输入端设置有用于过滤清洗溶液的过滤网(4)。
7.根据权利要求1所述一种毛细不锈钢管内壁清洗设备，其特征在于：所述液压隔膜式计量泵(8)与电控箱(16)相连，电控箱(16)内设置有用于控制液压隔膜式计量泵(8)工作时间的时间继电器。
8.根据权利要求1所述一种毛细不锈钢管内壁清洗设备，其特征在于：所述多头装夹工装(10)包括上装夹体(18)和下装夹体(19)两部分，上装夹体(18)的上端设置有与出液管(9)相连的进液口，下端设置有多个出液口；下装夹体(19)的上端设置有多个进液口，下端设置有与回流管(13)相连的出液口，上、下装夹体的内部设置有与进液口以及出液口相通的中空结构，下装夹体(19)设置于上玻璃缸(6)上，下装夹体(19)上设置有手柄(11)。
9.根据权利要求1所述一种毛细不锈钢管内壁清洗设备，其特征在于：所述下玻璃缸(3)内设置有液体加热器(15)。
10.根据权利要求1所述一种毛细不锈钢管内壁清洗设备的毛细不锈钢管内壁清洗方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将毛细不锈钢管(12)安装到多头装夹工装(10)上；
2)配制50～70g/L的氢氧化钠溶液；
3)将氢氧化钠溶液由上玻璃缸(6)倒入，溶液高度淹没过滤网(4)且不超过陶瓷最高液面隔板(5)；
4)用液体加热器(15)将氢氧化钠溶液加热至80～90℃；
5)通过电控箱(16)开启电源，加热后的氢氧化钠溶液经吸液管(17)进入液压隔膜式计量泵(8)进行加压，加压后经出液管(9)进入多头装夹工装(10)，经多头装夹工装(10)导入毛细不锈钢管(12)后对钢管内壁清洗，然后经多头装夹工装(10)导入回流管(13)，经回流管(13)回流到上玻璃缸(6)，完成清洗循环；
6)用氢氧化钠溶液清洗毛细不锈钢管10-20分钟后，切断电源，将氢氧化钠溶液排出；
7)氢氧化钠溶液排出后将自来水由上玻璃缸(6)注入，循环清洗5-10分钟后，切断电源，将自来水排净；
8)自来水排净后将汽油或乙醇由上玻璃缸(6)注入，循环清洗5-10分钟后，切断电源，将汽油或乙醇排净。
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