CN109500012B - 一种管路清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管路清洗装置，属于航天领域管路清洗技术领域，解决了现有管路清洗装置清洗效率低、清洗效果差且不能实现全流程自动化清洗的问题。该管路清洗装置，包括供液管路、监测管路、控制系统、监测单元及动力单元，供液管路、监测管路以及待清洗管路构成清洗链路，供液管路将清洗介质供入待清洗管路并对待清洗管路进行清洗，监测管路监测清洗后的清洗介质并获得清洗结果；动力单元用于驱动清洗链路中的清洗介质流动；监测单元用于清洗链路的信息采集并将采集的信息反馈给控制系统，控制系统能够自动判读清洗效果和自动控制清洗过程。本发明实现了管路清洗装置的管路清洗效果在线自动判读及反馈的全流程自动化。

Description

一种管路清洗装置

技术领域

本发明涉及航天领域管路清洗技术领域，尤其涉及一种管路清洗装置。

背景技术

载人航天产品采用大量的管路进行液体的传输，为确保产品的洁净度，在产品总装前需要对使管路进行清洗，同时由于管路内介质对电导率、TOC等指标要求相对比较严格，在清洗的过程中一般需要使用超纯水进行清洗，并对清洗后管路内的电导率、TOC指标进行测试，确保清洗后管路的指标符合要求。

目前，现有的管路清洗装置往往只是集成动力装置、控制模块、清洗液、流量计及压力传感器等部件实现管路清洗液的压力、速度可控，从而实现管路的电气化冲洗，但管路清洗后的效果仍然通过人为参与的离线检测方式进行判定，未能实现管路清洗及判定全流程的全自动化。载人航天产品实际操作过程中往往通过使用工装连接待清洗管路、泵、阀、水箱等部件自组冲洗平台的方式进行管路的清洗。待管路冲洗完成后，再对管路的清洗溶液进行采样，并通过离线的电导率仪及TOC测试仪对清洗液样品进行测试与分析，再依据测试和分析的结果判断管路清洗是否合格，整个清洗过程步骤繁琐，且效率低下。

针对上述缺陷，本发明提出一种能够实现管路清洗效果在线自动判读反馈的全流程自动化管路清洗装置。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种管路清洗装置，用以解决现有管路清洗装置清洗效率低、清洗效果差且不能实现全流程自动化清洗的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种管路清洗装置，包括供液管路、监测管路、控制系统、监测单元及动力单元，供液管路、监测管路以及待清洗管路构成清洗链路，供液管路将清洗介质供入待清洗管路并对待清洗管路进行清洗，监测管路监测清洗后的清洗介质并获得清洗结果；动力单元用于驱动清洗链路中的清洗介质流动；监测单元用于清洗链路的信息采集并将采集的信息反馈给控制系统，控制系统能够自动判读清洗效果和自动控制清洗过程。

进一步地，监测管路沿液体流动方向依次设有回水口接头、电导率测试仪和废水箱。

进一步地，监测管路上还设有用于调节监测管路压力的监测管路调节阀和用于防止液体倒流的监测管路止回阀。

进一步地，监测管路还设有TOC测试仪，TOC测试仪的进液口设有电磁阀，TOC测试仪的出液口连接至废水箱。

进一步地，供液管路包括一条主支路和三条子支路，第一子支路设有内置的清洗液箱、齿轮泵，第二子支路设有能够与洁净高压气源连接的外接洁净气源接头，第三子支路设有能够与超纯水设备连接的外接超纯水接头；三条子支路各自通过一个电磁阀与主支路连接。

进一步地，主支路还设有热交换器、涡轮流量计，主支路的出水口设有压力传感器和温度传感器。

进一步地，第二子支路还设有用于调节气体流量的气体调节阀和用于防止气液倒流的单向阀。

进一步地，供液管路和监测管路均采用聚氨酯软管连接；供液管路和监测管路设置的电磁阀、调节阀、止回阀及单向阀的表面均设有聚四氟材料涂层。

进一步地，清洗液箱能够提供无水乙醇及超纯水两种清洗介质。

进一步地，管路清洗装置集成于可移动框架上。

本发明有益效果如下：

a)本发明提供的管路清洗装置，设置的控制系统用于控制管路清洗装置的运行，监测管路上设置的监测单元对清洗链路的信息采集并将采集的信息反馈给控制系统，控制系统能够自动判读清洗效果和自动控制清洗过程，可以实现空间产品超纯水环境管路清洗的自动化，实现电导率测试、TOC测试的在线实时化，有效提高管路清洗的效率及效果。

b)本发明提供的管路清洗装置，供液管路包括一条主支路和三条子支路，第一子支路设有内置的清洗液箱、齿轮泵，第二子支路设有能够与洁净高压气源连接的外接洁净气源接头，第三子支路设有能够与超纯水设备连接的外接超纯水接头；三条子支路各自通过一个电磁阀与主支路连接。采用此结构的管路清洗装置，可根据需要通过切换子支路上的电磁阀选择合适的清洁模式，多种清洗模式并行作用，可大幅提高清洗效率，应用范围更加广泛，显著降低了运行成本。

c)本发明提供的管路清洗装置，集成于可移动框架上，实现对待清洗管路进行清洗的供液、冲洗过程的自动化，此结构的管路清洗装置便于移动，能够适应不同工作环境的管路清洗工作，提高了清洗效率。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的管路清洗装置的结构示意图。

附图标记：

1、齿轮泵；2、监测管路调节阀；3、清洗液箱；4、涡轮流量计；5、加热器；6、第一电磁阀；7、第三电磁阀；8、外接超纯水接头；9、第二电磁阀；10、第二单向阀；11、气体调节阀；12、外接洁净气源接头；13、温度传感器；14、出水口压力传感器；15、出水口接头；16、第一单向阀；17、电导率测试仪；18、回水口接头；19、回水口压力传感器；20、第四电磁阀；21、TOC测试仪；22、控制系统；23、止回阀；24、废水箱；25、待清洗管路。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，如图1所示，公开了一种管路清洗装置，包括供液管路、监测管路、控制系统22、监测单元及动力单元，供液管路、监测管路以及待清洗管路25构成清洗链路，供液管路将清洗介质供入待清洗管路25并对待清洗管路25进行清洗，监测管路监测清洗后的清洗介质并获得清洗结果；其中，动力单元用于驱动清洗链路中的清洗介质流动；监测单元用于清洗链路的信息采集并将采集的信息反馈给控制系统22，控制系统22能够自动判读清洗效果和自动控制清洗过程。本实施例中，清洗链路中的待清洗管路25(也即航天领域待清洗管路产品)可简称为清洗管路。

本实施例中，控制系统22是管路清洗装置的指挥控制中心，通过各种电信号实现对管路清洗装置清洗链路的控制，控制系统22主要由测控系统(含控制软件)，显示系统、各类阀门(电磁阀、调节阀、单向阀、止回阀)等执行部件组成，其中，测控系统主要由显示器、工控机、模拟量采集卡、开关量采集卡、模拟量输出控制卡、开关量输出控制卡、直流电源、电缆及各类电器元件组成，测控系统为管路清洗装置本身提供所需的电源，采集、处理、记录模块内与管路清洗装置所有传感器等实时参数，并对供液泵及阀门等按设定程序进行控制，对测试结果进行分析和输出。监测单元包括TOC测试仪21、电导率测试仪17、流量计、温度传感器13、压力传感器及液位传感器，其中，电导率测试仪17对管路清洗后溶液的电导率进行测试和监控，TOC测试仪17对管路清洗后溶液的TOC指标进行测试和分析；流量计优选涡轮流量计4，能够对管路内液体的流量进行精确测量；液位传感器采用上下液位判定液位高、低功能，用于控制供液泵及电磁阀的开启和关闭，实现水位监测自动控制功能。本实施例中，清洗介质为超纯水、无水乙醇或加入洁净气体的上述液态清洗介质。

本实施例中，监测管路沿液体流动方向依次设有回水口接头18、电导率测试仪17和用于收集清洗后的废液的废水箱24，监测管路的回水口设有回水口压力传感器19，回水口压力传感器19可设置于回水口接头18上，监测管路上还设有用于调节监测管路压力的监测管路调节阀2和用于防止液体倒流的止回阀23，能够调整监测管路压力，防止管路内液体倒流污染已清洗的待清洗管路25，从而提高了装置运行的可靠性。监测管路还设置有TOC测试仪21，TOC测试仪21的进液口设有第四电磁阀20，TOC测试仪21的出液口连接至废水箱24。当清洗液介质为无水乙醇时，关闭第四电磁阀20，因为TOC不能检查无水乙醇，保证了管路清洗装置的工作安全性，提高了清洗装置的使用寿命。

考虑到管路清洗包括模式，供液管路包括一条主支路和至少一条子支路，优选包括三条子支路，第一子支路设有内置的清洗液箱3、齿轮泵1，第二子支路设有能够与洁净高压气源连接的外接洁净气源接头12，第三子支路设有能够与超纯水设备连接的外接超纯水接头8，三条子支路各自通过一个电磁阀与主支路连接，三个电磁阀的结构可以相同也可以不同，具体的，第一子支路通过第一电磁阀6与主支路连接，第二子支路通过第二电磁阀9与主支路连接，第三子支路通过第三电磁阀7与主支路连接。利用本实施例的管路清洗装置，可根据需要通过切换子支路上的电磁阀选择合适的清洁模式，多种清洗模式可以独立运行也可并行运行，可大幅提高清洗效率，应用范围更加广泛，并且大大降低了运行成本。优选的，第二子支路还设有用于调节气体流量的气体调节阀11和用于防止气液倒流的第二单向阀10，能够防止气液倒流，提高了装置的运行可靠性。

为了提升清洗效果，主支路还设有热交换器5、涡轮流量计4，热交换器能够对清洗介质加温，从而更好的冲洗管路使其更高效的达到目标洁净度；为了实现实时监控并调整管路内清洗介质的压力和温度，主支路的出水口设有出水口压力传感器14和温度传感器13，出水口压力传感器14和温度传感器13可设置于出水口接头15上，用于监测主支路内清洗溶液的压力和温度，能够实时监控清洗链路内清洗介质的温度和压力，控制系统22根据所监测的温度和压力结果反馈控制管路内的温度和压力。为了进一步提高了装置运行可靠性，主支路的出水口设置有第一单向阀16，能够防止液体倒流。

为了实时监控供液管路中水位，主支路上设有液位传感器，液位传感器能够实时监测供液管路内液面高度，并将液面高度信息反馈给控制系统22，控制系统22根据供液管路内液面高度信息控制供液泵及电磁阀的开启和关闭，实现水位监测及自动调控功能。

考虑到航天领域管路产品的尺寸多样化，供液管路的出水口接头15与监测管路的回水口接头18均为可拆卸结构，并且出水口接头15与回水口接头18之间的距离可调整，能够满足不同型号的航天领域管路产品的清洗，提高了清洗装置的应用性。

为了提升清洗效率，管路清洗装置设有多组出水口接头15和回水口接头18，监测管路的出水口并列设置多个回水口接头18，供液管路的出水口相应的设置多个出水口接头15，此结构的清洗装置能够同时对多条航天领域管路产品进行清洗，大大提高了清洗效率。

由于航天产品对清洗效果的要求非常高，清洗介质主要是超纯水，同时需要监测电导率、TOC等指标判断清洗效果，供液管路和监测管路均采用聚氨酯软管连接，供液管路和监测管路设置的电磁阀、调节阀、止回阀23及单向阀的表面均设有聚四氟材料涂层或者其他对超纯水影响小的材料涂层，避免由于连接用的管件或各种阀与清洗介质接触造成清洗介质的污染，进而导致监测管路内清洗介质的检测不能达标，提高了检测结果的准确性。

考虑到不同航天产品对清洗介质的要求不同，清洗液箱3能够提供无水乙醇及超纯水两种清洗介质，根据待清洗产品的需要，通过电磁阀切换选择利用无水乙醇或超纯水进行清洗，不需要更换清洗液箱3即可实现不同清洗介质的切换，提高了清洗效率。

为了提升清洗效率以及适应不同工作环境，管路清洗装置集成于可移动框架上，便于移动，不仅能够实现待清洗管路25清洗的供液、冲洗过程的自动化，还能够适应不同工作环境的管路清洗工作，提高了清洗效率。

实施时，首先进行清洗前准备工作，接通电源，开启测控软件，检查各传感器初始值是否正常，确认设定参数如压力、电导等是否正确，将待清洗管路25通过管路清洗装置的出水口接头15和回水口接头18与供液管路和监测管路连接，形成清洗链路。本实施例中，管路清洗装置具有三种清洗模式，其中，采用超纯水作为清洗介质具备两种清洗模式，分为外接超纯水设备模式及自供超纯水模式，还可以采用超纯水和洁净气体混合作为清洗介质的清洗模式，三种模式清洗流程分别为：

模式一、自供超纯水模式下的清洗流程。

将需待清洗管路25接入管路清洗装置的出水口接头15与回水口接头18之间，形成清洗链路。打开第一电磁阀6和齿轮泵1，超纯水经过换热器进行热量的交换，进入清洗管路进行管路清洗，在超纯水进入清洗管路前有涡轮流量计4、温度传感器13、出水口压力传感器14检测供液管路内超纯水的流量、温度和压力。超纯水进入清洗管路清洗后，流出的水由电导率测试仪17、TOC测试仪21进行水质的检测并反馈给控制系统22，当检测数据不能满足指标要求时，证明清洗管路没有达到指标要求的洁净度，控制系统22控制清洗装置连续冲洗待清洗管路25。当检测到的数据满足指标要求时，证明清洗管路达到要求洁净度，控制系统22控制清洗系统停止运转，同时关闭第一电磁阀6，清洗管路所产生的废水都排放到废水箱24。当一个循环流程运行完后，可以更换清洗管路，再次按照步骤进行下一循环的清洗。

当清洗液介质为无水乙醇时，关闭第四电磁阀20，因为TOC不能检查无水乙醇，保证了管路清洗装置的工作安全性，提高了清洗装置的使用寿命。

模式二、外接超纯水设备模式下的清洗流程。

将待清洗管路25接入管路清洗装置的出水口接头15与回水口接头18之间，形成清洗链路。外接超纯水接头8连接超纯水设备，打开第三电磁阀7，超纯水经过换热器交换热能量，进入清洗管路进行管路清洗，在超纯水进入清洗管路前有涡轮流量计4、温度传感器13、出水口压力传感器14检测供液管路内超纯水的流量、温度和压力。超纯水进入清洗管路清洗后，流出的水由电导率测试仪17、TOC测试仪21进行水质的检测并反馈给控制系统22，当检测数据不能满足指标要求时，证明清洗管路没有达到指标要求的洁净度，控制系统22控制清洗装置连续冲洗待清洗管路25。当检测到的数据满足指标要求时，证明清洗管路达到要求洁净度，控制系统22控制清洗系统停止运转，同时关闭第一电磁阀6，清洗管路所产生的废水都排放到废水箱24。当一个循环流程运行完后，可以更换清洗管路，再次按照上述步骤进行下一循环的清洗。

模式三、多种清洗模式并行运行。

当待清洗航天领域管路产品需要进行脉冲冲洗时，优选采用第一子支路与第二子支路并行运行的清洗模式，具体的，将洁净气源接入外接洁净气源接头12，气体调节阀11调节洁净气体进入量，打开第二电磁阀9与超纯水进行水气混合形成脉冲，对待清洗管路25进行脉冲冲洗，清洗效率高，清洁效果更好。当然，也可采用第三子支路与第二子支路并行运行的清洗模式，则需要打开第三电磁阀7与超纯水进行气水结合，同时关闭第二电磁阀9；或者，采用三条子支路同时并行运行的清洗模式，需要同时打开第一电磁阀6、第二电磁阀9和第三电磁阀7，气体调节阀11调节洁净气体进入量，洁净气体与超纯水进行水气混合形成脉冲，对待清洗管路25进行脉冲冲洗。

与现有技术相比，本实施例提供的管路清洗装置，设置的控制系统22用于控制管路清洗装置的运行，监测管路上设置的监测单元对清洗链路的信息采集并将采集的信息反馈给控制系统22，控制系统22能够自动判读清洗效果和自动控制清洗过程，可以实现空间产品超纯水环境管路清洗的自动化，实现电导率测试、TOC测试的在线实时化，有效提高管路清洗的效率及效果。供液管路包括一条主支路和三条子支路，可根据需要通过切换子支路上的电磁阀选择合适的清洁模式，多种清洗模式并行作用，可大幅提高清洗效率，应用范围更加广泛，显著降低了运行成本。本实施例的管路清洗装置，集成于可移动框架上，实现待清洗管路25清洗的供液、冲洗过程的自动化，此结构的管路清洗装置便于移动，能够适应不同工作环境的管路清洗工作，提高了清洗效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种管路清洗装置，其特征在于，由供液管路、监测管路、控制系统、监测单元及动力单元组成，所述供液管路、所述监测管路以及待清洗管路构成清洗链路，所述供液管路将清洗介质供入所述待清洗管路并对所述待清洗管路进行清洗，所述监测管路监测清洗后的清洗介质并获得清洗结果；

所述动力单元用于驱动所述清洗链路中的清洗介质流动；

所述监测单元用于所述清洗链路的信息采集并将采集的信息反馈给控制系统，所述控制系统能够自动判读清洗效果和自动控制清洗过程；

所述供液管路包括一条主支路和三条子支路，第一子支路设有内置的清洗液箱、齿轮泵，第二子支路设有能够与洁净高压气源连接的外接洁净气源接头，第三子支路设有能够与超纯水设备连接的外接超纯水接头；

所述三条子支路各自通过一个电磁阀与所述主支路连接；所述主支路还设有热交换器、涡轮流量计，主支路的出水口设置有第一单向阀，所述主支路的出水口设有压力传感器和温度传感器；所述第二子支路还设有用于调节气体流量的气体调节阀和用于防止气液倒流的第二单向阀；

管路清洗装置具有三种清洗模式，包括采用超纯水作为清洗介质具备两种清洗模式，分为外接超纯水设备模式及自供超纯水模式，还包括采用超纯水和洁净气体混合作为清洗介质的清洗模式，具体为第一子支路与第二子支路并行运行的清洗模式或采用第三子支路与第二子支路并行运行的清洗模式或采用三条子支路同时并行运行的清洗模式；

通过切换支路上的电磁阀，能够选择清洁模式，多种清洁模式独立运行或并行；

所述监测管路沿液体流动方向依次设有回水口接头、电导率测试仪和废水箱；

所述监测管路上还设有用于调节监测管路压力的监测管路调节阀和用于防止液体倒流的监测管路止回阀；

所述监测管路还设有TOC测试仪，所述TOC测试仪的进液口设有电磁阀，所述TOC测试仪的出液口连接至所述废水箱；

所述清洗液箱能够提供无水乙醇及超纯水两种清洗介质；

供液管路的出水口接头和监测管路的回水口接头之间的距离能够调整，管路清洗装置并列设有多组出水口接头和回水口接头；

所述供液管路和所述监测管路均采用聚氨酯软管连接；

所述供液管路和所述监测管路设置的电磁阀、调节阀、止回阀及单向阀的表面均设有聚四氟材料涂层；

所述管路清洗装置集成于可移动框架上。

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