CN114130762A - 一种超临界二氧化碳清洗装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超临界二氧化碳清洗装置，清洗釜包括上端盖、筒体、设置在上端盖上的磁力驱动机构和超声波换能器，以及位于筒体中的料框；还包括：两个卡箍半环，卡箍半环的两端均设有耳板，耳板上开有限位孔；驱动机构，包括两个推拉杆、两个限位杆和一个升降杆；控制系统，分别与推拉杆动力源、限位杆动力源、升降杆动力源和清洗釜相连接。本发明还提供了一种前述的超临界二氧化碳清洗装置的使用方法。本发明通过设置驱动机构和控制系统来控制卡箍半环，实现了对超临界二氧化碳清洗装置的自动化控制，可自动完成限位杆插拔、卡箍开关、上端盖的提升与下降、超声波频率调节、温度调解、压力调节、磁力驱动装置转速调节等功能。

Description

一种超临界二氧化碳清洗装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及压力容器技术领域，尤其涉及一种超临界二氧化碳清洗装置及其使用方法。

背景技术

随着制造业的快速发展，机械零部件的精密化程度越来越高，相应地对机械零部件的洁净度要求也越来越高。超临界二氧化碳清洗装置利用处于临界点(温度31.3℃，压力为7.38MPa)以上的二氧化碳在压力容器(清洗釜或高压釜)内完成清洗工作，由于处于临界点以上的CO₂具有扩散系数高、密度大、溶解能力强的优点，其可以深入盲孔及狭窄缝隙进行清洗，能够避免浪费大量高纯水和有机溶剂，减少污水排放，节能环保。

对于需要频繁装卸的高压釜，通常采用快开快关结构。目前高压釜的快开快关结构主要有楔齿旋转式、活节螺栓式和卡箍式三种。楔齿旋转式快开盖结构复杂、加工难度大、成本高、且多数是用在中、低压容器上；活节螺栓式可用于高、中、低压力容器，其松开的活节螺栓通常挂在固定于容器法兰和筒体的盘钢或销轴上，拆卸维修困难；卡箍式连接相对以上两种连接方法结构简单，易于实现自动化。

中国实用新型专利(授权公告号为CN2893382 Y)公开了一种上开式快开压力容器罐门开闭装置，其采用卡箍连接并在筒体两侧安装轨道槽，但是需要人工手动操作，耗时耗力。中国实用新型专利(授权公告号为CN205663870U)公开了一种压力容器快开装置，其包括一种呈Y字型的控制杆，改变了锁紧机构的锁紧方式，但除了采用气缸驱动控制杆，其他开启步骤仍采用手动方式。中国发明专利(申请公布号为CN106224545A)公开了一种旋转压力容器的快开门装置，能够驱动旋转压力容器的端盖快速地与旋转压力容器的筒体结合并锁定，但由于其导轨机构安装于地面，只能装卸卧式压力容器。中国实用新型专利(授权公开号为CN209540015U)公开了一种压力容器快开门结构，其通过旋转手柄进行开闭并采用了双合页结构，但是该结构复杂且需手动操作。以上4种装置，自动化程度较低且开启方式较复杂，不利于工业自动化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开启方式简单、自动化程度高的超临界二氧化碳清洗装置，以解决上述问题。

本发明提供了一种超临界二氧化碳清洗装置，清洗釜包括上端盖、筒体、设置在所述上端盖上的磁力驱动机构和超声波换能器，以及位于所述筒体中的料框，所述磁力驱动机构的磁力驱动轴贯穿所述上端盖与料框相连接；还包括：两个卡箍半环，用于将所述上端盖压紧在所述筒体上，所述卡箍半环的两端均设有耳板，所述耳板上开有限位孔；驱动机构，包括两个推拉杆、两个限位杆和一个升降杆，所述推拉杆与卡箍半环相连接，在推拉杆动力源的驱动下带动所述卡箍半环靠近或远离所述上端盖；所述限位杆在限位杆动力源的驱动下插入或离开相邻的两个所述耳板上的限位孔；所述升降杆与磁力驱动机构相连接，在升降杆动力源的驱动下带动所述上端盖靠近或远离所述筒体；控制系统，分别与所述推拉杆动力源、限位杆动力源、升降杆动力源和清洗釜相连接。

优选地，所述筒体外侧还设有加热夹套。

优选地，所述推拉杆动力源、限位杆动力源和升降杆动力源为直线液压缸、直线气缸或直线电机。

优选地，所述推拉杆、限位杆和升降杆上各设有一个位置传感器，所述位置传感器与控制系统相连接。

本发明还提供了一种前述的超临界二氧化碳清洗装置的使用方法，包括以下步骤：

开启上端盖时，先由控制系统控制限位杆动力源驱动限位杆离开限位孔，两个卡箍半环处于开锁状态，接着由控制系统控制推拉杆动力源驱动推拉杆向远离上端盖的方向运动，两个卡箍半环处于分离状态，最后由控制系统控制升降杆动力源驱动升降杆向上移动，带动上端盖与筒体分离；

关闭上端盖时，先由控制系统控制升降杆动力源驱动升降杆向下，移动，带动上端盖盖合在筒体上，接着由控制系统控制推拉杆动力源驱动推拉杆向靠近上端盖的方向运动，两个卡箍半环处于闭合状态，最后由控制系统控制限位杆动力源驱动限位杆插入限位孔中，两个卡箍半环处于锁紧状态。

优选地，还包括：清洗釜工作时，控制系统可调节超声波换能器的频率和磁力驱动机构的磁力驱动轴转速。

本发明通过设置驱动机构和控制系统来控制卡箍半环，实现了对超临界二氧化碳清洗装置的自动化控制，可自动完成限位杆插拔、卡箍开关、上端盖的提升与下降、超声波频率调节、温度调解、压力调节、磁力驱动装置转速调节等功能。在此过程中可实时反馈和显示工作状态，能够有效提高工作效率和操作的安全可靠性。

附图说明

图1是本发明超临界二氧化碳清洗装置和控制系统的结构示意图；

图2是本发明超临界二氧化碳清洗装置的正面示意图；

图3是本发明超临界二氧化碳清洗装置的侧面示意图。

元件标号说明：

1控制系统

2机架

3清洗釜

31磁力驱动机构

32超声波换能器

33上端盖

34筒体

35下端盖

36料框

37加热夹套

4卡箍半环

41耳板

51推拉杆

52限位杆

53升降杆

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-3所示，本发明提供了一种超临界二氧化碳清洗装置，该装置的清洗釜3包括磁力驱动机构31、超声波换能器32、上端盖33、筒体34、卡箍、下端盖35、料框36和加热夹套37，其中，上端盖33与筒体34之间通过卡箍可拆卸连接，下端盖35焊接在筒体34的底部，加热夹套37套设在筒体34的外侧，磁力驱动机构31和超声波换能器32设置在上端盖33上，料框36位于筒体34中，磁力驱动机构31的磁力驱动轴贯穿上端盖33与料框36相连接。

清洗釜3工作时，需要先将上端盖33压紧在筒体34上，使筒体34内形成一个密封空间，接着二氧化碳从储存罐中经过加压加热装置(未示出)进入筒体34中，待超临界二氧化碳形成一段时间后，启动磁力驱动机构31，料框36随着磁力驱动轴旋转，同时超声波换能器32通过超临界二氧化碳产生声波震荡，清洗料框36中的零部件。清洗完成后，打开上端盖33，将料框36从筒体34中取出，卸下清洗好的零部件即可。

为确保上端盖33与筒体34之间的密封效果，卡箍包括两个卡箍半环4，每个卡箍半环4内侧设有卡接凹槽，卡接凹槽可以容纳上端盖33和筒体34的边沿，将两者压紧。在卡箍半环4的两端均设有耳板43，耳板43上开有限位孔。当两个卡箍半环4中相邻的两个耳板43(即位于同一侧的两个耳板43)上的限位孔对正时，两个卡箍半环4之间形成环形空腔，可以将上端盖33牢牢地压紧在筒体34上。

为实现自动化控制和操作，本发明的超临界二氧化碳清洗装置还包括驱动机构和控制系统1。其中，驱动机构包括两个推拉杆51、两个限位杆52和一个升降杆53。每个卡箍半环4上均连接有一个推拉杆51，在推拉杆动力源的驱动下带动卡箍半环4靠近或远离上端盖33。限位杆52在限位杆动力源的驱动下插入或离开相邻的两个耳板43上的限位孔，调节两个卡箍半环4之间的开锁或锁紧状态。升降杆53与磁力驱动机构31相连接，在升降杆动力源的驱动下带动上端盖33靠近或远离筒体34。优选地，还包括机架2，推拉杆动力源、限位杆动力源、降杆动力源和清洗釜3均固定在机架2中。推拉杆动力源、限位杆动力源和升降杆动力源的形式并不局限，可以为直线液压缸、直线气缸或直线电机。控制系统1分别与推拉杆动力源、限位杆动力源、升降杆动力源和清洗釜3中的各机构相连接，通过接收和发送相应的信号，控制系统1可以控制推拉杆动力源、限位杆动力源和升降杆动力源依序工作，顺利、安全地利用清洗釜3完成清洗作业。

为准确获知推拉杆51、限位杆52和升降杆53的位置，便于控制，推拉杆51、限位杆52和升降杆53上还各设有一个位置传感器，位置传感器与控制系统1相连接。

本发明还提供了一种前述超临界二氧化碳清洗装置的使用方法，包括以下步骤：

需要开启上端盖33时，先由控制系统1控制限位杆动力源驱动限位杆52离开限位孔，限位杆52上的位置传感器将限位杆52的位置信息发送给控制系统1，控制系统1确认两个卡箍半环4处于开锁状态；接着由控制系统1控制推拉杆动力源驱动推拉杆51向远离上端盖33的方向运动，带动卡箍半环4与上端盖33、筒体34分离，推拉杆51上的位置传感器将推拉杆的位置信息发送给控制系统1，控制系统1确认两个卡箍半环4处于分离状态；最后由控制系统1控制升降杆动力源驱动升降杆53向上移动，带动上端盖33与筒体34分离，升降杆53上的位置传感器将升降杆53的位置信息发送给控制系统1，控制系统1确认上端盖33处于提升状态。在执行每一步前，控制系统1都要检测上一步收到的位置传感器信号，若没有收到信号或移动位置不准确则不会启动下一步。

类似地，需要关闭上端盖33时，先由控制系统1控制升降杆动力源驱动升降杆53向下，移动，带动上端盖33盖合在筒体34上，升降杆53上的位置传感器将升降杆53的位置信息发送给控制系统1，控制系统1确认上端盖33处于盖合状态；接着由控制系统1控制推拉杆动力源驱动推拉杆51向靠近上端盖33的方向运动，带动卡箍半环4将上端盖33压紧在筒体34上，推拉杆51上的位置传感器将推拉杆的位置信息发送给控制系统1，控制系统1确认两个卡箍半环4处于闭合状态；最后由控制系统1控制限位杆动力源驱动限位杆52插入限位孔中，限位杆52上的位置传感器将限位杆52的位置信息发送给控制系统1，控制系统1确认两个卡箍半环4处于锁紧状态。

当清洗釜3工作时，控制系统1可调节超声波换能器32的频率、磁力驱动机构31的磁力驱动轴转速、加热夹套37的加热温度以及清洗釜3内的压力等参数，确保清洗釜3安全工作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种超临界二氧化碳清洗装置，清洗釜(3)包括上端盖(33)、筒体(34)、设置在所述上端盖(33)上的磁力驱动机构(31)和超声波换能器(32)，以及位于所述筒体(34)中的料框(36)，所述磁力驱动机构(31)的磁力驱动轴贯穿所述上端盖(33)与料框(36)相连接；其特征在于，还包括：

两个卡箍半环(4)，用于将所述上端盖(33)压紧在所述筒体(34)上，所述卡箍半环(4)的两端均设有耳板(43)，所述耳板(43)上开有限位孔；

驱动机构，包括两个推拉杆(51)、两个限位杆(52)和一个升降杆(53)，所述推拉杆(51)与卡箍半环(4)相连接，在推拉杆动力源的驱动下带动所述卡箍半环(4)靠近或远离所述上端盖(33)；所述限位杆(52)在限位杆动力源的驱动下插入或离开相邻的两个所述耳板(43)上的限位孔；所述升降杆(53)与磁力驱动机构(31)相连接，在升降杆动力源的驱动下带动所述上端盖(33)靠近或远离所述筒体(34)；

控制系统(1)，分别与所述推拉杆动力源、限位杆动力源、升降杆动力源和清洗釜(3)相连接。

2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳清洗装置，其特征在于，所述筒体(34)外侧还设有加热夹套(37)。

3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳清洗装置，其特征在于，所述推拉杆动力源、限位杆动力源和升降杆动力源为直线液压缸、直线气缸或直线电机。

4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳清洗装置，其特征在于，所述推拉杆(51)、限位杆(52)和升降杆(53)上各设有一个位置传感器，所述位置传感器与控制系统(1)相连接。

5.一种如权利要求1所述的超临界二氧化碳清洗装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

开启上端盖(33)时，先由控制系统(1)控制限位杆动力源驱动限位杆(52)离开限位孔，两个卡箍半环(4)处于开锁状态，接着由控制系统(1)控制推拉杆动力源驱动推拉杆(51)向远离上端盖(33)的方向运动，两个卡箍半环(4)处于分离状态，最后由控制系统(1)控制升降杆动力源驱动升降杆(53)向上移动，带动上端盖(33)与筒体(34)分离；

关闭上端盖(33)时，先由控制系统(1)控制升降杆动力源驱动升降杆(53)向下，移动，带动上端盖(33)盖合在筒体(34)上，接着由控制系统(1)控制推拉杆动力源驱动推拉杆(51)向靠近上端盖(33)的方向运动，两个卡箍半环(4)处于闭合状态，最后由控制系统(1)控制限位杆动力源驱动限位杆(52)插入限位孔中，两个卡箍半环(4)处于锁紧状态。

6.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于，还包括：清洗釜(3)工作时，控制系统(1)可调节超声波换能器(32)的频率和磁力驱动机构(31)的磁力驱动轴转速。

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