CS219375B1

CS219375B1 - A method of intensifying mechanical or chemical treatment of the inner surface of the tubes

Info

Publication number: CS219375B1
Application number: CS198379A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Hermanek; Jaromir Plesek; Frantisek Mares; Emil Janda; Josef Pospisil
Original assignee: Stanislav Hermanek; Jaromir Plesek; Frantisek Mares; Emil Janda; Josef Pospisil
Priority date: 1979-03-26
Filing date: 1979-03-26
Publication date: 1983-03-25

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.The invention falls within the field of mechanical engineering and addresses a method of intensifying mechanical or chemical treatment, especially of the inner surface of pipes. The essence of the invention lies in the process in which an inert gas is introduced into the lower mouth of pipes or capillaries placed in a vertical or inclined position in a liquid processing medium. The invention can be used in mechanical processes, such as degreasing and removing adhering dirt or fine processing by the effect of an abrasive suspension, in chemical processes, such as dissolving surface layers, creating protective surface layers and chemical plating, and finally in rinsing and decontamination of pipe surfaces.

Description

Vynalez -se týká způsobu intenzifikace mechanické nebo chemické úpravy vnitřního povrchu trubek nebo kapilár.The invention relates to a method for intensifying the mechanical or chemical treatment of the inner surface of tubes or capillaries.

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.The repair of the inner surface of the tubes used to transport or store the material greatly affects the value of the final product, and its quality requirements continue to increase. However, each type of internal treatment becomes more difficult the longer the tube to be worked and the diameter smaller, i.e. the greatest difficulty arises in the internal treatment of the capillaries. Operations include both mechanical treatments (degreasing, grinding) and chemical treatments (metering, oxalate, plating), which always requires intensive contact between the pipe surface and the fast-changing processing fluid medium. from the inner surface by dipping the tubes into a liquid medium and flushing them by tilting or pulling, swirling water vapor or organic vapors, heating in an autoclave or blasting the tubes in vertical or angled apparatus, and finally by mechanically stretching or pressurizing the tubes with a swab. In all these cases, the operation efficiency decreases rapidly _r optionally difficulty increases significantly with increasing length and with decreasing diameter of the tubes.

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.This. The disadvantage is eliminated by the method according to the invention, characterized in that an inert gas is introduced into the lower orifice of the tubes or capillaries placed in a vertical or inclined position in the liquid treatment medium. The liquid medium may be water, an aqueous solution, an organic liquid, or a solids suspension in these media. Further intensification is achieved by vibrating the liquid medium or the tubes or capillaries to be treated.

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.The driving force of the liquid inside the tubes is a stream of inert gas bubbles that rise straight through the inside of the tube towards the surface with increasing velocity, as the size of the bubbles decreases with decreasing distance from the surface (and thus the weight of the liquid column). is still growing. Therefore, as the height difference between the lower and upper edge of the tubes increases, the flow velocity and thus the efficiency of the operation increases. In addition to this factor, the velocity of the gas stream, the mass of the liquid column, its viscosity and the surface tension influence the bubble velocity in the tube. When the bubbles are larger than the inner diameter of the pipe, they act as pistons that rapidly rise to the surface, ie, displace the liquid above the bubbles and suck a new one below the bubbles. Depending on the sequence of bubbles, either laminar flow inside the tubes (at speeds above 0.3 m / s) occurs, more commonly turbulent flow (at speeds below 0.2 m / s, see T. Hobler, Absorption, p. 345, SNTL) Praha, 1967), which ensures intensive contact of the used media with the pipe surface.

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.This implies that the most efficient flow inside the tubes can be achieved by vertically placing the tubes in a reactor where it is sufficient to bring the gas below the lower level of the tubes. The gas rises both inside the tubes (sum of the inlet surfaces = Pt) and around the tubes (inlet surface P2), roughly in proportion to the ratio of the inlet surfaces Pi: P2, and entrains the liquid medium. a wall thickness equal to 1/10 of the outer diameter of the tube, at least 3/4 of the volume of gas passes through the interior of the tubes, with increasing tube spacing increasing the number of bubbles passing around the outer walls and contacting the liquid medium all over the surface.

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,In the case of a long reactor body which cannot be tilted to a vertical position, it is necessary to operate in a less advantageous - oblique position and to ensure the flow of liquid through the tubes it is necessary to introduce gas through a hollow needle system introduced sufficiently deep into each tube.

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.Thus, the overall device consists of a tilt cylindrical reactor of virtually any length with a reactive idle and a device for introducing bubbles into the tubes (needle system, bubble disperser, etc.), with inlet and outlet for the liquid medium or suspension, with a side tube for returning the liquid medium to the bottom of the reactor below the lower edge of the tubes, optionally with a device for returning entrained vapors. Various modifications of this principle are set forth in Examples 1-4.

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.The advantage of this process is the preferential treatment of the inner walls, increasing the efficiency of the process with increasing tube length, the possibility of simultaneously treating the surface of a large number of tubes, perfect exchange of fluids in all simultaneously machined tubes over the entire length of the inner surface. (eg oxalate coating, metal plating, etc.), very favorable ratio between the size of the treated surface and the volume of the medium used, intensive contact of the medium with the entire tube surface, possibility of machining tubes of any length and small diameter (capillaries) aqueous, anhydrous (i.e., organic solvent, solutions, rinsing agents, suspensions). By regulating the gas stream (periodic, slow, fast) it is possible to achieve the desired change, from slow fluid exchange to a violent stream, entrainment of mechanically attached particles or entraining abrasive material. The same principle can also be used for chemical treatment of internal surfaces such as decontamination, formation of protective layers (oxalate coating, plating), including rinsing, ie wherever perfect and intensive contact between the processing medium and the pipe surface is to be ensured.

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.The present invention enhances efficiency in mechanical processes such as degreasing and removal of adhering impurities or fine grinding by abrasive suspension, chemical processes such as dissolving coatings, forming protective coatings and chemical plating, and finally in rinsing and decontamination of tube surfaces necessary after all previous operations.

Vynález je blíže osvětlen pomocí následujících příkladů:The invention is illustrated by the following examples:

Příklad 1Example 1

Odmašťování za současného odstraňování mechanicky vázaných nečistot, případně obrušování vnitřního povrchu trubek, zvláště kapilárDegreasing while removing mechanically bound impurities or abrading the inner surface of tubes, especially capillaries

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.Tubes (37 pieces, length 2 m, 0 8 mm, wall thickness 0.4 mm) after hot drawing and lubricated with rapeseed oil with ZnO, were inserted into the reactor, ie collapsible, cylindrical vessels with an inner diameter of 60 mm, provided at the bottom with a 0 25 mm side tube allowing continuous return of the liquid medium to the space below the bottom, supplying inert gas to the space below the bottom and discharging at the bottom of the cylindrical vessel. The reactor was then tilted to the vertical position, the lid was fitted with the supply of liquid medium or abrasive suspension (CCl4 + corundum dust) and solvent vapor removal. The reactor was then filled with an abrasive suspension just above the upper edge of the tubes and an inert gas was fed at a rate such that the liquid swirled vigorously. After 10 min. the bottom drain was opened, the gas inlet was closed and the abrasive suspension was drained. The reactor was refilled with pure solvent and the carrier gas was purged for a further 3 minutes, the reactor contents drained and, if the tubes still contained lubricant residues, the process was repeated once more. The tubes were then left for 5 min. the drain was closed and the reactor was purged with a gas stream to dry out the last residual solvent. After these operations, the inner and outer surfaces of the tubes were free of both solvent and mechanically attached particles and the inside of the tubes was completely smooth.

P ř í k 1 a d 2Example 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.Degreasing long tubes at the bottom with a system of hollow needles for introducing carrier gas. Each tube is mounted on a single hollow needle shaped to provide both the introduction of carrier gas into the tube and the entry of liquid or suspension through the lower opening into the tube. The basket is then inserted into a long, inclined cylindrical reactor, optionally equipped with a device for slow rotation of the entire reactor. The reactor is then sealed with a solvent vapor removal lid, filled with liquid medium (CCl4) up to 10 cm to the top of the tubes, and the carrier gas is introduced into the hollow needle system at a rate such that solvent sprays do not reach the top of the reactor. After 5 min. the contents of the reactor are drained, the tubes are left for 3 min. drip and the whole process is repeated two more times. ¹ P0 third operation, and draining the largest part of the solvent content of the reactor was purged with dry gas to the tubes, which can then be removed without the danger that the personnel carrying out the operation tuto- harmful health inhale solvent vapors.

Příklad 3Example 3

Chemické leštění povrchuChemical surface polishing

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.The glass reactor, consisting of the same parts as in Example 1, and composed of parts of the Kavalier technical folding kit into which the copper pipes were inserted, was filled with a polishing bath (eg 30 parts of phosphoric acid h = 1.7, 10 parts of HNCb) h = 1.42 and 60 parts of acetic acid (h = 1.05) and inert gas was fed to the reactor at 20 ° C in a slow stream for 15 minutes (t ° 40 to 55 ° C = 3 min). At the end of the operation, the polishing medium was drained, the reactor was soaked with water, inert gas was introduced for 1 minute and the rinse water was drained. The rinse with water was repeated three times until the acidic reaction of the rinse water was lost.

Příklad 4Example 4

Oxalátování povrchu trubekOxalizing of pipe surfaces

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.The same reactor as in Example 3 can also be used for other chemical surface treatments such as oxalate, electroless plating, etc. In such cases, a conventional bath is used for the operation and the gas stream is introduced into the tubes periodically with 10 to 30 seconds intervals. After the operation, a repeated rinse is performed, as in Example 3.

Soubor trubek se vloží do koše, opatře219375The tube set is placed in a basket, provided with 19375

Claims

Subject

Method for intensifying the mechanical or chemical treatment of the inner surface of tubes or capillaries, characterized in that an inert gas is introduced into the lower mouth of the tubes or capillaries disposed in a vertical or inclined position in the liquid treatment medium.

2. The process of claim 1 wherein the liquid medium comprises water, an aqueous solution, and an organic liquid suspension of solids in such media.

3. A method according to claim 1, characterized in that the liquid medium or the tubes or capillaries to be treated are vibrated.