CN216998949U - 一种干式超流体清洗系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种干式超流体清洗系统，包括超流体储罐、加热器和清洗筒体；其中，所述超流体储罐内存储有作为清洗溶剂的超临界二氧化碳流体；所述加热器设置于所述超流体储罐内，以将所述超流体储罐内的超临界二氧化碳流体加热至设定温度；所述清洗筒体内分布有若干组连通所述超流体储罐的喷嘴。本实用新型采用超临界二氧化碳流体可实现对非极性或弱极性物料的溶解清洗，并利用超临界流体压力变化引起的相变，实现溶剂与被清洗物的物理分离，具有清洁效果好、清洗时间短、对清洗件无磨损以及对环境无污染等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及清洗技术领域，尤其涉及一种干式超流体清洗系统。
背景技术
现有清洗技术分干法清洗和湿式清洗。湿法清洗由于水的使用及添加的清洗溶剂无法分离而随着水同时排放造成污染。工业干法清洗及民用干洗衣随着环保及人们生活的要求的提高而越来越普及。传统型干法清洗采用有一定毒性的四氯乙烯为溶剂进行清洗，已逐渐被认识其危害性。石油干洗是一种利用同质相溶原理，使非极性或弱极性类的被清洗物(主要是分子量比清洗溶剂大的油脂类)溶解于清洗溶剂中，从而使清使物品脱脂，石油干洗后溶剂与溶解于其中的液态被清洗物需进行分离后方可重复使用，此过程中需耗费大量能源。
因此，针对上述现有技术中所存在的技术缺陷，有必要开发一种节能、环保、清洗效率高、溶剂为自然工质同时可重复循环使用的干式清洗装置及方法。
实用新型内容
本实用新型为解决现有技术中的上述问题，提出一种节能、环保、清洗效率高、溶剂为自然工质同时可重复循环使用的干式清洗装置。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型提供一种干式超流体清洗系统，包括超流体储罐、加热器和清洗筒体；其中，所述超流体储罐内存储有作为清洗溶剂的超临界二氧化碳流体；所述加热器设置于所述超流体储罐内，以将所述超流体储罐内的超临界二氧化碳流体加热至设定温度；所述清洗筒体内分布有若干组连通所述超流体储罐的喷嘴。
进一步地，在所述的干式超流体清洗系统上，所述清洗筒体采用耐高压的筒体，且其一端设有快开门。
进一步地，在所述的干式超流体清洗系统上，若干组所述喷嘴在所述清洗筒体内的喷射方向呈交叉布置，以在所述清洗筒体内形成涡旋状的气流。
进一步地，在所述的干式超流体清洗系统上，还包括：
风冷器，所述风冷器设置于所述超流体储罐与所述清洗筒体之间的管道上；
其中，用于将所述超流体储罐输出的超临界二氧化碳流体降温至设定温度并输送至所述清洗筒体。
进一步地，在所述的干式超流体清洗系统上，还包括：
气液分离罐，所述气液分离罐通过管道连接所述清洗筒体，用于接收所述清洗筒体排出的溶解有被清洗物的超临界二氧化碳流体；
其中，所述溶解有被清洗物的超临界二氧化碳流体在所述气液分离罐内降压转换为气态二氧化碳，实现被清洗物与清洗溶剂的分离。
进一步地，在所述的干式超流体清洗系统上，还包括：
二氧化碳增压机，所述二氧化碳增压机通过管道连接所述气液分离罐；
其中，用于将降压分离后的气态二氧化碳增压输送至所述超流体储罐进行循环利用。
进一步优选地，在所述的干式超流体清洗系统上，所述二氧化碳增压机采用全无油润滑增压机，其进气压力在0.1-6.5mpa间，排气压力在7-18mpa，全无油润滑。
进一步地，在所述的干式超流体清洗系统上，还包括：
助剂罐，所述助剂罐通过管道连接所述清洗筒体，用于在清洗作业前向所述清洗筒体内添加过桥剂。
本实用新型的第二个方面是提供一种如所装置述的干式超临界二氧化碳流体清洗方法，包括如下步骤：
(1)向清洗筒体内装入待清洗件，并关闭快开门；
(2)测量超流体储罐内超临界二氧化碳流体的温度，低于31.1℃时，自动启动加热器进行加热；
(3)超流体储罐排出的超临界二氧化碳流体通过风冷器送入清洗筒体，当清洗筒体内的流体温度大于设定值时，自动启动风冷器将流经的超临界二氧化碳流体强制降温至设定温度；
(4)设定温度的超临界二氧化碳流体送入清洗筒体至设定压力后，停止通入流体，静置一定时间进行浸泡；
(5)浸泡结束后，继续由风冷器向清洗筒体内通入超临界二氧化碳至喷嘴，利用压差使清洗筒体内的流体涡旋流动，以对其内清洗件上的被清洗物进行清洗；
(6)维持清洗筒体内的压力，由于筒内压力恒定，多余质量的已经溶解了被清洗物的超临界二氧化碳流体进入气液分离罐；
(7)进入气液分离罐后的超临界二氧化碳流体降压后转换为气态二氧化碳，而被清洗物及过桥剂恢复为液体或微细颗粒沉淀在气液分离罐的底部；
(8)经气液分离罐分离后的气态二氧化碳经二氧化碳增压机增压后进入超流体储罐进行循环利用；
(9)待步骤(4)循环清洗一定时间(漂洗)达到清洗要求后，停止向清洗筒体通入超临界二氧化碳流体，并继续运行二氧化碳增压机，执行步骤(5)-(7)回收二氧化碳至超流体储罐(10)，待下一清洗周期循环使用；
(10)清洗筒体的压力达到常压后，打开快开门，取出清洗件，完成清洗。
进一步地，在所述的干式超临界二氧化碳流体清洗方法中，所述步骤(1)中还包括：
向所述清洗筒体内加入过桥剂；
其中，所述过桥剂既可溶解于超临界二氧化碳流体，同时也亦可溶解极性被清洗物。
进一步地，在所述的干式超临界二氧化碳流体清洗方法中，所述步骤(3)中的所述设定温度为32-180℃。
进一步地，在所述的干式超临界二氧化碳流体清洗方法中，所述步骤(4)中所述设定压力为72-180bar。
本实用新型采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本实用新型采用超临界二氧化碳流体可实现对非极性或弱极性物料的溶解清洗，并利用超临界流体压力变化引起的相变，实现溶剂与被清洗物的物理分离；同时，可根据需要在清洗前向清洗机体内预添加溶解极性物料的过桥剂，实现对极性物料的溶解清洗；作为清洗溶剂的二氧化碳循环使用，是一种干式(无水)，无碳排放的清洗方法，且其具有清洁效果好、清洗时间短、对清洗件无磨损以及对环境无污染等优点。
附图说明
图1为本实用新型一种干式超流体清洗系统的结构原理图；
图2为本实用新型一种干式超流体清洗系统中清洗筒体内喷嘴的布置结构示意图；
图3为本实用新型一种干式超临界二氧化碳流体清洗方法的工艺流程图；
其中，各附图标记为：
10-超流体储罐；20-加热器；30-风冷器；40-清洗筒体，41-喷嘴，42快开门；50-气液分离器；60-二氧化碳增压机。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
如图1所示，提供一种节能、环保、清洗效率高、溶剂为自然工质同时可重复循环使用的干式超流体清洗系统，其主要包括超流体储罐10、加热器20、风冷器30和清洗筒体40。
具体地，所述超流体储罐10采用耐高压罐体，其内存储有由于温度和压力不同表现为液态、气态或超临界态的二氧化碳，用于在清洗初期通过压力和温度变化向清洗筒体提供超临界二氧化碳流体，以作为清洗筒体40内待清洗物的清洗溶剂。超临界二氧化碳流体对非极性和弱极性物质较强的溶解能力，能够将非极性和弱极性物质溶解于超临界二氧化碳流体中，具有清洁效果好、清洗时间短、对清洗件无磨损以及对环境无污染等优点。
所述加热器20根据需要可采用电加热器，所述加热器20设置于所述超流体储罐10内，用于在清洗前将所述超流体储罐10内的二氧化碳加热至设定温度，此处所述超临界二氧化碳流体的设定温度根据清洗物特性决定，其温度范围在32℃至180℃。此外，当所述超流体储罐10输出的二氧化碳温度不能满足清洗物特性，还可以采用风冷器30进行温度调节。
所述风冷器30根据需要可采用管式风冷器，所述风冷器30通过管道连接所述超流体储罐10，所述超流体储罐10排出的超临界二氧化流经所述管式风冷器的管道内腔，所述风冷器30吹出的冷风从管道外表面流经，与管道内腔的超临界二氧化碳换热，用于将所述超流体储罐10输出的超临界二氧化碳流体降温至设定温度。此处所述超临界二氧化碳流体的设定温度根据清洗物特性决定，其温度范围在32℃至180℃。
所述清洗筒体40作为清洗单元，用于容置待清洗的清洗件。所述清洗筒体40内分布有若干组连通所述风冷器30的喷嘴41，通过若干喷嘴41将所述风冷器30流出的超临界二氧化碳流体喷射出，以对清洗筒体40内的清洗件进行清洗，具体地是对清洗件上的待清洗物进行清洗，该待清洗物为附着在清洗件上的极性或非极性污渍或微细颗粒物。
作为本实施例的一个优选方案，如图1和图2所示，所述清洗筒体40采用耐高压的筒体，其一端设有快开门42，且快开门42通过密封圈可开合密封设置在清洗筒体40的一端开口处，保证了清洗筒体40清洗过程中的密闭性。若干组所述喷嘴41在所述清洗筒体40内的喷射方向呈交叉布置，以在所述清洗筒体40内形成涡旋状的气流。
作为本实施例的一个优选方案，如图1所示，为实现超临界二氧化碳流体的循环利用，降低了清洗设备的运行成本，该清洗设备还包括二氧化碳循环再利用系统，该循环再利用系统主要包括气液分离罐50和二氧化碳增压机60。
具体地，所述气液分离罐50通过管道连接所述清洗筒体40，用于接收所述清洗筒体40排出的溶解有被清洗物的超临界二氧化碳流体。其中，所述溶解有被清洗物的超临界二氧化碳流体在所述气液分离罐50内降压转换为气态二氧化碳，实现被清洗物与清洗溶剂的分离。
所述二氧化碳增压机60通过管道连接所述气液分离罐50，用于将降压分离后的气态二氧化碳增压输送至所述超流体储罐10进行循环利用。所述二氧化碳增压机60一方面用于实现二氧化碳清洗剂的循环再利用，另一方面用于也用于对超流体储罐10进行加压，以维持超流体储罐10内的压力平衡，使得超流体储罐10内的二氧化碳处于超临界压力条件下，同时配合加热器20维持二氧化碳处于超临界温度条件下。
作为本实施例的一个优选方案，如图1所示，所述二氧化碳增压机60采用全无油润滑增压机，其的标准如下：介质二氧化碳；进气压力6mpa；排气压力8.0mpa；电机功率1.1kw；气缸Φ36+Φ20；二级压缩；转速470r/min；进出气口尺寸Rc1/2；外形尺寸1050*700*1400；全无油润滑，风冷却。
此外，作为本实施例的一个优选方案，该干式超流体清洗系统还包括助剂罐，所述助剂罐通过管道连接所述清洗筒体40，用于在清洗作业前向所述清洗筒体40内添加过桥剂。所述过桥剂既可溶解于超临界二氧化碳流体，同时也亦可溶解极性被清洗物，用于对清洗件上的极性被清洗物质进行清洗。
该干式超流体清洗系统的工作原理如下：采用超临界二氧化碳流体为清洗溶剂，利用超临界二氧化碳流体对非极性和弱极性物质较强的溶解能力将被清洗物溶解于超临界二氧化碳流体中；在溶解过程利用流体压差形成超临界二氧化碳流体流动以增加溶解动能，提高溶解速度，以及利用流体的循环再使用，形成漂洗过程。溶解和漂洗结束后，溶解有被清洗物的超临界二氧化碳流体在气液分离罐中降压成为气体，实现清洗物与清洗溶剂的气液分离。气液分离罐流出的气态二氧化碳由增压机加压后流至超流体罐后循环使用，或贮存于超流体罐待下一清洗过程使用。
实施例二
如图3所示，基于上述实施例一的干式超流体清洗系统，本实施例提供了一种干式超临界二氧化碳流体清洗方法，其具体包括如下步骤：
(1)向清洗筒体40内装入待清洗件，同时根据待清洗物的特性加入过桥剂，并关闭快开门42，密封超流体储罐10；
(2)气动自动运行程序，通过内置的温度探头测量超流体储罐10内超临界二氧化碳流体的温度，低于31.1℃时，自动启动加热器20进行加热，以将超临界二氧化碳流体加热至31.1℃以上温度；
(3)超流体储罐10利用压力差向外排出的超临界二氧化碳流体通过风冷器30送入清洗筒体40，当清洗筒体40内的流体温度大于设定值时，自动启动风冷器30将流经的超临界二氧化碳流体强制降温至设定温度，此处流体设定的温度根据清洗物特性决定，其温度范围在32℃至180℃间；
(4)设定温度的超临界二氧化碳流体送入清洗筒体40至设定压力后，停止通入流体，静置一定时间进行浸泡，此处压力范围是72bar至180bar；
(5)浸泡结束后，继续由风冷器30向清洗筒体40内通入超临界二氧化碳至喷嘴41，利用压差使清洗筒体40内的流体涡旋流动，以对其内清洗件上的被清洗物进行清洗；
(6)维持清洗筒体40内的压力，由于筒内压力恒定，多余质量的已经溶解了被清洗物的超临界二氧化碳流体降压后进入气液分离罐50；
(7)进入气液分离罐50后的超临界二氧化碳流体降压后转换为气态二氧化碳，而被清洗物及过桥剂恢复为液体或微细颗粒沉淀在气液分离罐50的低部；
(8)经气液分离罐50分离后的气态二氧化碳经二氧化碳增压机60增压后进入超流体储罐10进行循环利用；
(9)待步骤(4)循环清洗一定时间漂洗达到清洗要求后，停止向清洗筒体40通入超临界二氧化碳流体，并继续运行二氧化碳增压机60，执行步骤(6)-(8)回收二氧化碳至超流体罐10内，待下一清洗周期循环使用；
(10)待清洗筒体40的压力达到常压后，打开快开门42，取出清洗件，完成清洗；
(11)程序结束，或重复上述布置(1)-(10)执行下一个清洗过程。
该干式超临界二氧化碳流体清洗方法采用超临界二氧化碳流体可实现对非极性或弱极性物料的溶解清洗，并利用超临界流体压力变化引起的相变，实现溶剂与被清洗物的物理分离，具有节能、环保、清洗效率高、溶剂可重复循环使用的特征。此外，可根据需要在清洗前向清洗机体内预添加溶解极性物料的过桥剂，实现对极性物料的溶解清洗；作为清洗溶剂的二氧化碳循环使用，是一种干式(无水)，无碳排放的清洗方法，且其具有清洁效果好、清洗时间短、对清洗件无磨损以及对环境无污染等优点。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；术语中的二氧化碳超临界流体可更换为氮基超临界流体。
其次：本实用新型实施例附图中，只涉及到与本实用新型公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本实用新型同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种干式超流体清洗系统，其特征在于，包括超流体储罐(10)、加热器(20)和清洗筒体(40)；其中，所述超流体储罐(10)内存储有作为清洗溶剂的超临界二氧化碳流体；所述加热器(20)设置于所述超流体储罐(10)内，以将所述超流体储罐(10)内的超临界二氧化碳流体加热至设定温度；所述清洗筒体(40)内分布有若干组连通所述超流体储罐(10)的喷嘴(41)。
2.根据权利要求1所述的干式超流体清洗系统，其特征在于，所述清洗筒体(40)采用耐高压的筒体，且其一端设有快开门(42)。
3.根据权利要求1所述的干式超流体清洗系统，其特征在于，若干组所述喷嘴(41)在所述清洗筒体(40)内的喷射方向呈交叉布置，以在所述清洗筒体(40)内形成涡旋状的气流。
4.根据权利要求1所述的干式超流体清洗系统，其特征在于，还包括：
风冷器(30)，所述风冷器(30)设置于所述超流体储罐(10)与所述清洗筒体(40)之间的管道上；
其中，用于将所述超流体储罐(10)输出的超临界二氧化碳流体降温至设定温度并输送至所述清洗筒体(40)。
5.根据权利要求1所述的干式超流体清洗系统，其特征在于，还包括：
气液分离罐(50)，所述气液分离罐(50)通过管道连接所述清洗筒体(40)，用于接收所述清洗筒体(40)排出的溶解有被清洗物的超临界二氧化碳流体；
其中，所述溶解有被清洗物的超临界二氧化碳流体在所述气液分离罐(50)内降压转换为气态二氧化碳，实现被清洗物与清洗溶剂的分离。
6.根据权利要求5所述的干式超流体清洗系统，其特征在于，还包括：
二氧化碳增压机(60)，所述二氧化碳增压机(60)通过管道连接所述气液分离罐(50)；
其中，用于将降压分离后的气态二氧化碳增压输送至所述超流体储罐(10)进行循环利用。
7.根据权利要求6所述的干式超流体清洗系统，其特征在于，所述二氧化碳增压机(60)采用全无油润滑增压机，其进气压力在0.1-6.5mpa间，排气压力在7-18mpa间，全无油润滑。
8.根据权利要求1所述的干式超流体清洗系统，其特征在于，还包括：
助剂罐，所述助剂罐通过管道连接所述清洗筒体(40)，用于在清洗作业前向所述清洗筒体(40)内添加过桥剂。
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20220719 |