CS219375B1 - Způsob intenzifikace mechanické nebo chemické úpravy vnitřního povrchu trubek - Google Patents

Abstract

Vynález spadá do oboru strojírenství a řeší způsob intenzifikace mechanické nebo chemické úpravy .zvláště vnitřního povrchu trubek. Podstata vynálezu spočívá v procesu, při kterém se do spodního ústí trubek nebo kapilár uložených ve svislé .nebo šikmé poloze v kapalném opracovávajícím mé­ diu zavádí inertní plyn. Vynález může být využit při mechanických procesech, jako jsou odmašťování a odstraňování ulpělých nečistot nebo jemné opracování účinkem brusné suspenze, při chemických procesech, jako jsou rozpouště­ ní povrchových vrstev, vytváření ochranných povrchových vrstev a chemické pokovování, a konečně při oplachování a dekontaminaci povrchů trubek.

Description

Vynalez -se týká způsobu intenzifikace mechanické nebo chemické úpravy vnitřního povrchu trubek nebo kapilár.

Oprava vnitřního povrchu trubek, určených k transportu nebo přechovávání materiálu, výrazně ovlivňuje hodnotu finálního výrobku, -a požadavky na její kvalitu stále rostou. Každý typ vnitřní úpravy je však tím obtížnější, čím je opracovávaná trubka delší a průměr menší, tj. největší potíže vznikají při vnitřní úpravě kapilár. Mezi prováděné úkony patří jak mechanické úpravy (odmašťování, broušení), tak i chemické úpravy (odměřování, oxalátování, pokovování), při nichž je vždy třeba zajistit intenzívní styk mezi povrchem trubky a rychle se vyměňujícím opracovávajícím kapalným médiem, Hlavní pozornost byla věnována odstraňování nečistot z vnitřního· povrchu, které je prováděno ponořením trubek do kapalného média a jejich proplachováním sklápěním nebo vytahováním, proháněním vodní páry nebo organických par, zahříváním v autoklávu nebo provařováním trubek ve svislých nebo šikmých aparaturách, a konečně také mechanickým protahováním nebo tlakovým prostřelováním trubek tampónem. Ve všech těchto případech účinnost operace rychle klesá_r případně obtížnost výrazně stoupá se zvětšující se délkou a zmenšujícím se průměrem trubek.

Tato. nevýhoda je odstraněna způsobem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se do spodního ústí trubek nebo kapilár, uložených ve svislé nebo šikmé poloze v kapalném opracovávajícím médiu zavádí inertní plyn. Kapalným médiem může být voda, vodný roztok, organická kapalina nebo suspense pevných látek v těchto prostředích. Další intenzifikace se docílí tím, že se kapalné médium nebo opracovávané trubky či kapiláry uvedou do vibrací.

Hnací silou kapaliny uvnitř trubek je proud bublin inertního plynu, které stoupají přímočaře vnitřkem trubky směrem k hladině s rostoucí rychlostí, neboť s klesající vzdáleností od hladiny (a tím i klesající hmotností kapalinového sloupce) velikost bublin, a tím i síla, která je nadnáší, stále roste. Proto se stoupajícím výškovým rozdílem mezi spodním a horním okrajem trubek rychlost proudění a tedy i účinnost operace stoupá. Vedle tohoto faktoru mají na rychlost bublin v trubce vliv i rychlost proudu uváděného plynu, hmotnost sloupce kapaliny, její viskozita a povrchové napětí. V případě, že bubliny jsou větší, než je vnitřní průměr trubky, pak působí jako písty, které rychle stoupají k hladině, tj. vytlačují kapalinu nad bublinami a nasávají novou pod bublinami. Podle sekvence bublin dochází buď k laminárnímu proudění uvnitř trubek (při rychlosti nad 0,3 m/s), něho běžněji k turbulentnímu proudění (při rychlostech pod 0,2 m/s, viz T. Hobler, Absorpce, str. 345, SNTL Praha, 1967), které zajišťuje intenzívní styk užitého -média s povrchem trubky.

Z uvedeného vyplývá, že nejefektivnější proudění vnitřkem trubek je možno· docílit při vertikálním uložení trubek v reaktoru, kde stačí uvádět plyn pod spodní úroveň trubek. Plyn stoupá jednak vnitřkem trubek (součet vstupních ploch = Pt], jednak kolem trubek (vstupní plocha P2), a to zhruba v poměru, daném poměrem vstupních ploch Pi : P2, a strhává s sebou kapalné médium. Při těsném uložení trubek v reaktoru a tloušťce stěny rovné 1/10 vnějšího· průměru trubky, prochází^éípěř 3/4 objemu plynu vnitřkem trubek; sé zvětšujícím se rozestupem trubek přibývá množství bublin, procházejících kolem vnějších stěn a dochází ke styku s kapalným médiem po celém povrchu.

V případě dlouhého reaktorového tělesa, které nemůže být sklopeno do vertikální polohy, je nutno pracovat v méně výhodné — šikmé poloze a k zajištění proudění kapaliny trubkami je nutno uvádět plyn systémem .dutých jehel, zavedených-dostatečně 'hluboko do každé trubky,

Celkové zařízení se tedy skládá ze sklopného válcovitého reaktoru prakticky libovolné délky s jalovým idňem a zařízením pro uvádění bublin do trubek (systém jehel, rozptylovač bublin apod.), s přívodem a výpustí pro kapalinné médium nebo suspenzi, s postranní trubicí pro vracení kapalného média do spodní části reaktoru pod spodní okraj trubek, případně se zařízením pro vracení stržených par. Různé modifikace tohoto principu jsou uvedeny v příkladech 1- až 4.

Výhodou uvedeného postupu je přednostní úprava vnitřních stěn, zvyšující se účinnost procesu se zvětšující se délkou trubek, možnost současné úpravy povrchu velkého množství trubek, dokonalá výměna kapalin ve všech současně opracovávaných trubkách, a to po celé délce vnitřního povrchu (nezbytná podmínka pro. řadu operací, napr. oxalátování, pokovování atd.), velmi příznivý poměr mezi velikostí upravovaného povrchu a objemem použitého média, intenzívní styk tohoto média s celým povrchem trubek, možnost opracování trubek libovolné délky a i malého průměru (kapilár), možnost rychlého měnění různých typů média (vodné, bezvodé, tj. organické rozpouštědlo, roztoky, oplachové prostředky, suspense). Regulací proudu plynu (periodický, pomalý, rychlý) je možno dosáhnout žádané změny, od pomalé výměny kapaliny až po prudký proud, strhávající mechanicky přichycené částice nebo unášející brusný materiál. Stejný princip je možno použít i pro chemické úpravy vnitřních povrchů, jako jsou odmořování, vytváření 0chranných vrstev (oxalátování, pokovování), včetně oplachů, tj. všude, kde je třeba zajistit dokonalý a intenzívní styk mezi opracovávajícím médiem a povrchem trubky.

Popsaný vynález zvyšuje účinnost při mechanických procesech, jako jsou odmašťování a odstraňování ulpělých nečistot nebo jemné opracování účinkem brusné suspense, při chemických procesech, jako jsou rozpouštění povrchových vrstev, vytváření ochranných povrchových vrstev a chemické pokovování, a konečně při oplachování a dekontaminaci povrchů trubek, nutných po všech předchozích operacích.

Vynález je blíže osvětlen pomocí následujících příkladů:

Příklad 1

Odmašťování za současného odstraňování mechanicky vázaných nečistot, případně obrušování vnitřního povrchu trubek, zvláště kapilár

Trubky (37 ks, délka 2 m, 0 8 mm, síla stěny 0,4 mm) po tažení za horka a mazané řepkovým olejem s ZnO, byly vloženy do reaktoru, tj. sklopné, válcovité nádoby o vnitřním průměru 60 mm, opatřené dole jalovým dnem (sítem, mřížkou), postranním tubusem o 0 25 mm, umožňujícím průběžné vracení se kapalného- média do prostoru pod jalovým dnem, přívodem inertního plynu do prostoru pod jalovým dnem a výpustí na dně válcové nádoby. Reaktor byl pak sklopen do vertikální polohy, nasazeno víko s přívodem kapalného média, případně brusné suspense (CCI4 + korundový prach) a odvodem par rozpouštědla. Reaktor byl pak naplněn brusnou suspensi těsně nad horní okraj trubek a přívodem uváděn inertní plyn takovou rychlostí, až kapalina prudce vířila. Po 10 min. byla otevřena výpusť na dně, přívod plynu uzavřen a brusná suspense vypuštěna. Reaktor byl znovu napuštěn čistým rozpouštědlem a nosný plyn proháněn další 3 min., obsah reaktoru vypuštěn a v případě, že trubky obsahovaly ještě zbytky mazadla, proces byl ještě jednou opakován. Pak byly trubky ponechány 5 min. odkapat, výpusť byla uzavřena a reaktor profo-uknut proudem plynu k vysušení posledních zbytků rozpouštědla. Po těchto operacích byl vnitrní i vnější povrch trubek prostý jak rozpouštědla, tak i mechanicky přichycených částic a vnitřek trubek byl zcela hladký.

P ř í k 1 a d 2

Odmašťování dlouhých trubek ného na spodní části systémem dutých jehel na uvádění nosného plynu. Každá trubka je nasazena na jednu dutou jehlu, tvarovanou tak, aby zajišťovala jak zavádění nosného plynu do· trubky, tak i vstup kapaliny nebo suspense spodrrm otvorem do trubky. Koš se pak vsune do dlouhého·, šikmo uloženého válcového reaktoru, případně opatřeného zařízením na pomalé otáčení celého reaktoru. Reaktor se pak uzavře víkem s odvodem par rozpouštědla, naplní se kapalným médiem (CCI4) do výše 10 cm na horní okraj trubek a do systému dutých jehel se začne uvádět nosný plyn takovou rychlostí, aby vystřikující kapky rozpouštědla nedosahovaly horního okraje reaktoru. Po 5 min. se obsah reaktoru vypustí, trubky se ponechají 3 min. okapat a celý proces se opakuje ještě dvakrát. P0¹ třetí operaci a odkapání největšího podílu rozpouštědla se obsah reaktoru profoukne plynem k vysušení trubek, které je pak možno vyjmout bez nebezpečí, že se pracovníci provádějící tuto- operaci nadýchají zdraví závadných par rozpouštědla.

Příklad 3

Chemické leštění povrchu

Skleněný reaktor, sestávající se ze stejných částí jako v příkladě 1, a sestavený z dílů technické skládací stavebnice Kavalier, do něhož byly vloženy měděné trubky, byl naplněn leštící lázní (např. 30 dílů kys. fosforečné h = 1,7, 10 dílů HNCb h = 1,42 a 60 dílů kys. octové h = 1,05) a do reaktoru byl při 20 °C uváděn inertní plyn pomalým proudem po dobu 15 minut (t° 40 až 55 °C = 3 min.). Po skončení operace bylo leštící médium vypuštěno, reaktor napuštěn vodou, po 1 minutu uváděn inertní plyn a oplachová voda vypuštěna. Oplach vodou byl opakován třikrát až do ztráty kyselé reakce oplachové vody.

Příklad 4

Oxalátování povrchu trubek

Týž reaktor jako v příkladu 3 je možno použít i pro další chemické úpravy povrchu, jako jsou oxalátování, bezproudové pokovování apod. V těchto případech se použije běžná lázeň pro příslušnou operaci a proud plynu se uvádí do trubek periodicky s 10 až 3'0s intervaly. Po skončení operace se provede opakovaný oplach, podobně jako v příkladu 3.

Soubor trubek se vloží do koše, opatře219375

Claims (3)

1. pRedmEt

   1. Způsob intenzifikace mechanické nebo chemické úpravy vnitřního povrchu trubek nebo kapilár, vyznačený tím, že se do spodního ústí trubek nebo< kapilár uložených ve svislé nebo šikmé poloze v kapalném opracovávajícím médiu zavádí inertní plyn.
2. 2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, vynalezu že se jako kapalné médium použije voda, vodný roztok, organická kapalina něho suspense pevných látek v těchto prostředích.
3. 3. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že se kapalné médium nebo opracovávané trubky nebo kapiláry uvedou do vibrací.