CN113118102A - 一种微液滴集群载气混合清洗系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微液滴集群载气混合清洗系统，包括形成单一蒸汽气流或蒸汽与微液滴混合气流的蒸汽发生器，与所述蒸汽发生器出口耦合的超声发生装置，清洗发射腔，安装在所述清洗发射腔前部的清洗喷嘴，混合微液滴发生装置；所述超声发生装置包括超声换能器和将超声波作用在所述清洗发射腔内的气流上的振动部件，所述超声发生装置联结所述清洗发射腔，所述清洗发射腔前部具有发射喷嘴，所述混合微液滴发生装置出口安装在所述清洗发射腔或所述清洁喷嘴处；本发明通过微液滴和蒸汽混合气流，并通过超声振动作用，可以形成具有超声振动的载气流及微触点以一定射流速度射向待处理表面，柔性解决上述问题，且清洗效果非常显著。

Description

一种微液滴集群载气混合清洗系统

技术领域

本发明涉及一种表面处理领域，具体的涉及一种微液滴集群载气混合清洗系统。

背景技术

对于精密表面的清洗，既需要以很高的效率清洗掉脏污，又不能对表面造成破坏，因此“刷子”的选择非常关键。而这里所谓的“刷子”，就是一个作用于被处理表面的触点系统。

以下是可供选择的一些方法，

（1）无尘布等软介质：这是目前很多工厂采用的方法，依靠无尘布与表面的机械触点实现清理，配套设施要求最低。它的缺点是清洗剂无组织排放危害环境和健康、劳动力消耗大，而且当表面有一些微细沟槽时，里面的脏污无法清理干净。

（2）静态超声液体浸泡：将清理表面浸泡在超声水槽中，通过液体和固体在界面处的触点实现清洗。这种方法应用非常广泛，成本低。但是一方面这种方法废水排放量较大，另一方面它是离线集中清洗而难以集成到高速智能化生产线中，与现在的绿色和智能发展方向有偏差。

（3）高速水或蒸汽射流：也是常用的一种方法，通过射流和表面的触点实现清洗。配套设置要求低，成本不高。不足是清洗效果不足，而且造成飞溅等情况在自动化生产线上不易处理。

（4）干冰射流：通过高速气流载带几毫米的干冰颗粒冲击表面，利用干冰冲击触点和冷冻效应实现清洗。这种方法对于大型部件清洗效果很好，但是对于具有表面微细结构的表面则存在损害的风险，而且本身配套要求和成本也比较高。

（5）激光：采用合适能量的激光束扫描表面，通过激光与表面的热触点，将脏污汽化掉。它的不足是系统复杂程度高，成本也很高，另外会对基底造成一定破坏。

除了表面清洗，杀菌消毒、皮肤病变施药等等这些大量广泛的应用，都需要在相应的被处理表面上有一个智能柔性可调节的触点系统，但目前所采用的方式和方法，都难以以一种低成本方式，实现强力无死角清洗待处理表面，强力传递能量，并且具有适应不同类型形状的表面，清洗能量灵活可调，不破坏表面等效果，因此需要寻找一种能够同时解决或解决一部分上述问题的系统。

发明内容

有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个，本发明提供的一种微液滴集群载气混合清洗系统，包括形成单一蒸汽气流或蒸汽与微液滴混合气流的蒸汽发生器，与所述蒸汽发生器出口耦合的超声发生装置，清洗发射腔，安装在所述清洗发射腔前部的清洗喷嘴，混合微液滴发生装置；所述超声发生装置包括超声换能器和将超声波作用在所述清洗发射腔内的气流上的振动部件，所述超声发生装置联结所述清洗发射腔，所述清洗发射腔前部具有发射喷嘴，所述混合微液滴发生装置出口安装在所述清洗发射腔或所述清洁喷嘴处。

本案申请的技术方案在于通过制备一种微液滴集群载气混合清洗系统，首先由特定液体，如去离子水、纯净水等，经蒸汽发生器产生单一蒸汽气流或蒸汽和该液体的微液滴混合气流，进入超声发生装置，经过超声振动部件作用，与混合微液滴发生装置产生的具有清洁能力的混合微液滴经调节阀在清洗发射腔内部混合，或在清洁喷嘴处混合，之后一起喷出，形成射流以一定射流速度射向待处理表面并在待处理表面形成微触点，使得射到待处理表面的微触点在冲击力作用下及伴随超声振动长大的情况下，能够强力无死角的柔性清洗待处理表面，同时通过多种参数的配合调节，如调节所述载气流的温度、所述超声部件的超声频率或功率、所述微液滴的体积或上述三种参数的任意组合，以适应所述待处理表面，其中超声可以作用于腔室内的气流，也可以作用于喷嘴处的气流以及能够作用于已射向工件及在工件上形成触点的液滴。

根据本发明背景技术中对现有技术所述，使用传统的清洗过程中总是存在各种各样的问题；本案申请的系统通过控制蒸汽发生器产生单一蒸汽气流或单一蒸汽液滴混合气流，并通过超声振动作用和与清洁气流二次混合，可以形成具有超声振动的载气流及微触点以一定射流速度射向待处理表面，柔性解决上述问题，且清洗效果非常显著。

另外，根据本发明公开的一种微液滴集群载气混合清洗系统还具有如下附加技术特征：

进一步地，所述蒸汽发生器联结液体供给装置。

所述液体供给装置包括蠕动泵，蠕动泵将单一液体，如去离子水、纯净水等液体供给所述蒸汽发生器，在一定温度下，如140摄氏度，采用ALS-CEMC型号蒸汽发生器可以产生微液滴和蒸汽的混合气流，或产生蒸汽单一气流，此混合气流或单一蒸汽气流输入到清洗发射腔内或喷嘴处与清洁液滴气流混合并以一定的流速由清洗喷嘴射出，形成清洁液滴气流和载气气流的混合喷射气流，此气流流速大于等于10m/s。由于蒸汽为单一物质，更优的适于成为清洗剂的溶剂物质，因此能够给后期所述微液滴形成的微触点单元在待处理表面上的长大及清洗带来明显的融合补给好处。

进一步地，所述发射喷嘴与所述清洗发射腔之间具有渐缩部件，所述渐缩部件联结所述清洗发射腔处口径大于所述渐缩部件联结所述发射喷嘴处口径且由所述清洗发射腔至所述发射喷嘴逐渐缩小，所述混合微液滴发生装置出口联结在所述渐缩部件。

更进一步地，所述混合微液滴发生装置出口联结在所述渐缩部件收缩口处。

进一步地，所述发射喷嘴为柔性发射喷嘴。喷嘴为柔性喷嘴，即采用弹性材料形成的结构，能够更加贴合待处理表面，不亦带来其他损伤。

进一步地，所述混合微液滴发生装置经调节阀联结所述渐缩部件或所述发射喷嘴。

进一步地，所述发射喷嘴为扁平状喷嘴或圆形喷嘴或方形喷嘴或渐开型喷嘴。

进一步地，所述微液滴载气混合发生模组为形成微液滴粒径小于等于300um的微液滴载气混合发生模组，所述微液滴粒径小于等于300um。当微液滴粒径在此范围内，效果尤为明显。

进一步地，所述微液滴集群载气混合清洗系统为在所述清洗喷嘴处产生的气流射流流速为大于等于10m/s的微液滴集群载气混合清洗系统。

进一步地，所述超声发生装置为产生纵波的超声发生装置。

进一步地，所述超声发生装置为产生纵波的超声发生装置，所述超声发生装置产生超声波频率为大于等于20kHZ小于等于100kHz的所述超声发生装置。

进一步地，所述振动部件安装在所述超声换能器前部，所述超声换能器安装在所述清洁发射腔上，所述振动部件深入到所述清洗发射腔内，所述混合微液滴发生装置为多个，所述混合微液滴发生装置出口安装在所述清洗发射腔或所述清洁喷嘴处。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例示意图；图2为本发明原理性示意图；图3为微触点单元在待处理表面输送到长大示意图；图4为蒸汽射流与超声微液雾触点对玻璃表面指印的清洗对比。（上）蒸汽射流；（下）超声微液雾；图5为机加工油污清洗效果对比；

其中， 11蒸汽发生器，12蠕动泵，21超声发生器，22振针，3清洗发射腔，4渐缩部件，5清洗喷嘴，6聚集在工件表面的微触点/微触点群，7调节阀，A去离子水运行方向，B射流，C工件，D微液滴输送到被处理表面，E在超声场作用下，液滴边振动边长大变形，连成一片，全面覆盖被处理表面F，水性清洗溶液。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的标识物件或具有相同或类似功能的标识物件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

根据本发明的实施例，如图1所示，包括形成单一蒸汽气流或蒸汽与微液滴混合气流的蒸汽发生器，与所述蒸汽发生器出口耦合的超声发生装置，清洗发射腔，安装在所述清洗发射腔前部的清洗喷嘴，混合微液滴发生装置；所述超声发生装置包括超声换能器和将超声波作用在所述清洗发射腔内的气流上的振动部件，所述超声发生装置联结所述清洗发射腔，所述清洗发射腔前部具有发射喷嘴，所述混合微液滴发生装置出口安装在所述清洗发射腔或所述清洁喷嘴处。

通过控制蒸汽发生器和混合微液滴发生装置，产生粒径在300um以下的微液滴和蒸汽混合气流，受到一定频率的超声振动，在预设流速从清洗喷嘴喷出，对工件进行清洗，可以获得一些以往无法达到的效果，如图4、5所示。

根据本发明的一些实施例，所述蒸汽发生器联结液体供给装置，所述蒸汽发生器出口耦合所述超声发生装置且联结所述清洗发射腔。通过控制ALS-CEMC型号蒸汽发生器温度，形成粒径在300um以下的微液滴和蒸汽混合气流，并进入后续清洗过程。

蒸汽采用清洗微液滴相同溶剂，能够给后期所述微液滴形成的微触点单元在待处理表面上的长大及清洗带来明显的融合补给好处。

根据本发明的一些实施例，所述发射喷嘴与所述清洗发射腔之间具有渐缩部件，所述渐缩部件联结所述清洗发射腔处口径大于所述渐缩部件联结所述发射喷嘴处口径且由所述清洗发射腔至所述发射喷嘴逐渐缩小，所述混合微液滴发生装置出口联结在所述渐缩部件。

进一步地，所述混合微液滴发生装置出口联结在所述渐缩部件收缩口处。

根据本发明的一些实施例，所述发射喷嘴为柔性发射喷嘴。喷嘴为柔性喷嘴，即采用弹性材料形成的结构，能够更加贴合待处理表面，不亦带来其他损伤。

根据本发明的一些实施例，所述混合微液滴发生装置经调节阀联结所述渐缩部件或所述发射喷嘴。

根据本发明的一些实施例，所述发射喷嘴为扁平状喷嘴或圆形喷嘴或方形喷嘴或渐开型喷嘴。

根据本发明的一些实施例，所述微液滴载气混合发生模组为形成微液滴粒径小于等于300um的微液滴载气混合发生模组，所述微液滴粒径小于等于300um。当微液滴粒径在此范围内，效果尤为明显。

根据本发明的一些实施例，所述微液滴集群载气混合清洗系统为在所述清洗喷嘴处产生的气流射流流速为大于等于10m/s的微液滴集群载气混合清洗系统。

根据本发明的一些实施例，所述微液滴为水，所述载气流为水蒸气/蒸汽；所述微液滴为HC化合物，所述载气流为HC蒸气/蒸汽；所述微液滴为包含清洗剂的溶液，所述载气流为所述溶液中主要溶剂的蒸气或蒸汽。载气流和微液滴成分相匹配，能够更加使得微触点集群长大，清洗效果更好。

根据本发明的一些实施例，所述微液滴集群载气混合清洗系统为在所述清洗喷嘴处产生的气流射流流速为大于等于10m/s的微液滴集群载气混合清洗系统。所述载气流射流流速为大于等于10m/s。

根据本发明的一些实施例，所述超声发生装置为产生纵波的超声发生装置。

根据本发明的一些实施例，所述超声发生装置产生超声波频率为大于等于20kHZ小于等于100kHz的所述超声发生装置。

根据本发明的一些实施例，所述振动部件安装在所述超声换能器前部，所述超声换能器安装在所述清洁发射腔上，所述振动部件深入到所述清洗发射腔内，所述混合微液滴发生装置为多个，所述混合微液滴发生装置出口安装在所述清洗发射腔或所述清洁喷嘴处。

实验比对

（1）玻璃上手指印的清除

在手机玻璃上按上指印，对比了纯水蒸气射流触点系统和微液滴集群载气混合清洗系统对于指印的清除效果差异。两个实验中蒸汽的质量流量均为4 g/min，射流速度为35 m/s，距离被处理表面60 mm，处理时间都是20 s。蒸汽射流实验中，蒸汽温度分别为95℃、150℃和230℃，而超声微液滴实验中，蒸汽温度为95℃，超声频率为28K,功率可从0-40W调节。

首先在两个实验中，冷的手机玻璃上形成了微液滴触点，明显地，随着时间增加，超声微液滴触点，更容易连接成膜展开。更重要的，由于射流速度较小，采用纯蒸汽射流触点后，指印仍然明显存在。而施加超声微液滴集群，指印则完全消失不见。在后者的液滴上观察到极其细小的油状物，表明该种触点能够把指印振荡成为类似微乳的状态，如图4所示。

（2）机加工油污的清除

为了进一步增加实验的难度，将待处理表面改为刚机加工完的工件，采用混合清洗系统。结果表明，这种触点不仅可以处理掉由污，当超声功率达到40W时，连工件表面的氧化皮都可以清除掉，而且清洗没有发现漏点，如图5所示。

实验实施例

采用ALS-CEMC型号蒸汽发生器，调节模块温度到140℃，采用蠕动泵给蒸汽发生器供给去离子水，流量为10 g/min。此时蒸汽发生器产生的是蒸汽和微液滴的混合物，将蒸汽发生器的出口与超声波发生器耦合在一起，超声波发生器功率40W，频率28K，通过一个不锈钢针尖在蒸汽流方向发生纵向超声波，发生器出口为1.6mm，混合微液滴发生装置产生的气流与蒸汽发生器产生的气流混合并进一步在出口产生的射流速度约为30m/s，工件在超声波发生器的出口30mm位置，清洗效果明显。

尽管参照本发明的多个示意性实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本发明原理的精神和范围之内。具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本发明的精神；除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种微液滴集群载气混合清洗系统，其特征在于，包括

形成单一蒸汽气流或蒸汽与微液滴混合气流的蒸汽发生器，与所述蒸汽发生器出口耦合的超声发生装置，清洗发射腔，安装在所述清洗发射腔前部的清洗喷嘴，混合微液滴发生装置；

所述超声发生装置包括超声换能器和将超声波作用在所述清洗发射腔内的气流上的振动部件，所述超声发生装置联结所述清洗发射腔，所述清洗发射腔前部具有发射喷嘴，所述混合微液滴发生装置出口安装在所述清洗发射腔或所述清洁喷嘴处。

2.根据权利要求1所述的一种微液滴集群载气混合清洗系统，其特征在于，所述蒸汽发生器联结液体供给装置。

3.根据权利要求1所述的一种微液滴集群载气混合清洗系统，其特征在于，所述发射喷嘴与所述清洗发射腔之间具有渐缩部件，所述渐缩部件联结所述清洗发射腔处口径大于所述渐缩部件联结所述发射喷嘴处口径且由所述清洗发射腔至所述发射喷嘴逐渐缩小，所述混合微液滴发生装置出口联结在所述渐缩部件。

4.根据权利要求3所述的一种微液滴集群载气混合清洗系统，其特征在于，所述混合微液滴发生装置出口联结在所述渐缩部件收缩口处。

5.根据权利要求1所述的一种微液滴集群载气混合清洗系统，其特征在于，所述发射喷嘴为柔性发射喷嘴。

6.根据权利要求1所述的一种微液滴集群载气混合清洗系统，其特征在于，所述混合微液滴发生装置经调节阀联结所述渐缩部件或所述发射喷嘴。

7.根据权利要求1所述的一种微液滴集群载气混合清洗系统，其特征在于，所述微液滴载气混合发生模组为形成微液滴粒径小于等于300um的微液滴载气混合发生模组。

8.根据权利要求1所述的一种微液滴集群载气混合清洗系统，其特征在于，所述微液滴集群载气混合清洗系统为在所述清洗喷嘴处产生的气流射流流速为大于等于10m/s的微液滴集群载气混合清洗系统。

9.根据权利要求1所述的一种微液滴集群载气混合清洗系统，其特征在于，所述超声发生装置为产生纵波的超声发生装置，所述超声发生装置产生超声波频率为大于等于20kHZ小于等于100kHz的所述超声发生装置。

10.根据权利要求1所述的一种微液滴集群载气混合清洗系统，其特征在于，所述振动部件安装在所述超声换能器前部，所述超声换能器安装在所述清洁发射腔上，所述振动部件深入到所述清洗发射腔内，所述混合微液滴发生装置为多个，所述混合微液滴发生装置出口安装在所述清洗发射腔或所述清洁喷嘴处。

Images