Способ поверхностной очистки изделий

 

Сущность изобретения: изделия погружают в ванну с жидким криогеном с возможностью их расположения над дном ванны. При этом создают режим кипения жидкого криогена за счет выбора температуры изделия до их погружения и скорости их погружения таким образом, чтобы обеспечить на начальной стадии на поверхностях всех изделий режим пленочного нанесе4ния и на последующей стадии режим пузырькового кипения для удаления частиц загрязнений на этой стадии с поверхности изделий. После достижения теплового равновесия между изделиями и жидким криогеном изделия извлекают из ванны. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение касается способа поверхностной очистки изделий путем удаления частиц с поверхности изделий, в частности оно относится к такому способу, по которому частицы с поверхностей изделий удаляют жидким криогеном.

Нежелательные частицы на поверхности изделий появляются либо в процессе, либо после изготовления, во время упаковки, транспортировки и использования, влекущих загрязнение поверхности. Например, известный катализатор состоит из гранулированного материала, приготовленного из никеля и двуокиси кремния. После приготовления такого катализатора на поверхностях частиц обнаруживаются мелкие частицы никеля и двуокиси кремния. Другим примером являются гранулированные адсорбенты, полученные из углеродистого молекулярного сита, цеолитового материала и т.д. Часто такой гранулированный адсорбент получают с небольшими частицами адсорбента, прилипшими к поверхностям частиц. Такие небольшие механические детали, например, для часовых механизмов и т.п. собирают загрязняющие примеси на своих поверхностях во время применения.

Частицы на поверхностях являются нежелательными, например, на катализаторах и адсорбентах, поскольку во время применения адсорбента или катализатора поверхностные частицы могут, в конце концов, забивать клапаны, фильтры и т.д. Частицы на поверхностях деталей механизмов следует удалить для обеспечения непрерывной работы механизмов.

Известен способ очистки изделий в жидкости, имеющей различную с погружаемой в нее деталью температуру, при обеспечении кипения жидкости вокруг изделий [1] Недостатком известного способа является то, что в нем используют растворитель, который не всегда может быть применен для очистки.

Известен также способ очистки изделий, согласно которому обеспечивают поддержку изделий в ванне с моющей жидкостью выше днища ванны для обеспечения падения частиц с поверхностей изделий и последующее извлечение изделий из ванны [2] К недостаткам этого способа следует также отнести использование растворителя.

В отличие от известных технических решений способ согласно изобретению для удаления частиц с поверхности изделий менее дорогостоящий, в нем не используют растворитель.

Изобретение относится к способу очистки поверхностей изделий посредством удаления частиц с поверхностей изделий. Согласно изобретению используют ванну жидкого криогена. Жидкий криоген имеет точку кипения ниже температуры изделий, при контакте с изделиями он сначала подвергается пленочному, а затем пузырьковому кипению на поверхностях изделий. Изделия загружают в ванну жидкого криогена так, чтобы они были погружены.

Во время погружения следует обеспечить погружение изделий с достаточной скоростью, чтобы пленочное кипение жидкого криогена происходило на поверхности всех изделий до начала пузырькового кипения жидкого криогена на поверхности любого из изделий. Изделия погружают так, чтобы пузырьковое кипение жидкого криогена происходило на поверхностях всех изделий. Во время пузырькового кипения частицы уносятся с поверхностей изделий в ванну жидкого криогена. Во время погружения изделий в жидкий криоген передающие средства поддерживают их так, чтобы изделия были расположены на расстоянии над днищем ванны, чтобы частицы, уносимые с поверхностей изделий, падали на дно ванны. Затем изделия удаляют из жидкого криогена после того, как они достигнут термического равновесия с жидким криогеном.

Если этот способ проводят в атмосфере, то после удаления изделий из жидкого криогена атмосферная влага конденсируется на наружной поверхности изделий, когда изделия нагреваются до комнатной температуры. Это нежелательно для изделий, которые чувствительны к влаге, а также для изделий, которые трудно сушить, например гранулированные катализаторы и цеолитовые материалы. Для исключения такой конденсации влаги обеспечивают такую атмосферу, которая практически свободна от влаги, и изделиям позволяют нагреваться в такой атмосфере, чтобы предупредить конденсацию влаги на них.

На фиг. 1 показаны транспортирующая корзинка и ванна жидкого криогена, применяемая для осуществления способа в соответствии с изобретением, в разрезе; на фиг.2 транспортирующая корзинка и контейнер с атмосферой, свободной от влаги, для осуществления способа в соответствии с изобретением, в разрезе.

Устройство 1 применяют для поверхностной очистки изделий 2 посредством удаления частиц с их поверхностей. Устройство 1 содержит жидкий криоген 3 в ванне 4. Жидким криогеном может быть любой жидкий криоген, который является химически не реактивным с очищаемыми изделиями 2. Предпочтительно жидкий криоген включает в себя азот, поскольку он является химически инертным и недорогостоящим в сравнении с другими криогенами, а именно аргоном. Можно применять жидкий кислород, однако его применение опасно из-за его химически реактивной природы.

Изделия передаются и удаляются из ванны 4 посредством проволочной корзины 5. Следует выбирать такую проволочную сетку, чтобы изделия 2 не могли выпадать через отверстия 6, образованные между ячейками проволочной сетки корзины 5, но в то же время чтобы криоген 3 мог проходить внутрь корзины 5 с боков и снизу и окружать изделия. Корзину 5 для транспортировки изделий 2 можно изготовить из перфорированного металлического листа. Кроме того, вместо транспортирующей корзины 5 и ванны 4 можно применять перфорированную конвейерную ленту, движущуюся через изолированный желоб, для осуществления способа согласно изобретению непрерывно.

В соответствии с изобретением транспортирующая корзина 5 и, следовательно, изделия 2 погружают в жидкий криоген 3. Способ можно осуществлять в условиях окружающей атмосферы. Изделия имеют начальную температуру примерно комнатную, обычно около 294 К. Когда изделия 2 погружают в жидкий криоген 3, например жидкий азот, имеющий температуру примерно 77 К, то сначала начинается пленочное кипение жидкого криогена на наружных поверхностях изделий и затем пузырьковое кипение на поверхностях изделий. Во время пузырькового кипения поверхностные частицы 7 уносятся с изделий через отверстия 6 в транспортирующей корзине 5 в жидкий криоген 3. Затем поверхностные частицы 7 падают на дно ванны 4. Для этого транспортирующая корзина 5 снабжена тремя или больше ножками 8. В конкретном исполнении корзина 5 снабжена четырьмя ножками (из которых видны только две на фигурах) для опоры корзины, таким образом, изделия 2 расположены на расстоянии от днища ванны 4. Такое расположение корзины 5 позволяет жидкому криогену 3 контактировать с нижней поверхностью самого нижнего ряда изделий 2 и собирать поверхностные частицы 7 на дне ванны 4 и, следовательно, на расстоянии от изделий 2. Способ согласно изобретению особенно эффективен для очистки катализаторов из благородного металла, например платины, поскольку поверхностные частицы 7 можно извлекать со дна ванны 4 позже. После прекращения пузырькового кипения, т.е. изделия 2 находятся в термическом равновесии с криогеном 3, корзину 5 и, следовательно, изделия удаляют из ванны 4 при помощи рукоятки 9 корзины.

В соответствии со способом согласно изобретению важно, чтобы пленочное кипение происходило на наружных поверхностях всех изделий 2 до пузырькового кипения на наружных поверхностях любого одного из изделий. Например, если пузырьковое кипение начинается на изделиях в нижней части транспортирующей корзины 5 до возникновения пленочного кипения на изделиях, расположенных наверху корзины 5, стремительное движение газа внутри транспортирующей корзины может привести к движению поверхностных частиц вверх, таким образом, изделия 2, расположенные в центре в корзине 5, не очищаются или покрываются осажденными поверхностными частицами больше, чем покрытие их поверхностей до осуществления способа. Такое может быть при погружении корзины 5 и, следовательно, изделий 2 в жидкий криоген 3 при очень низкой скорости.

Пленочное кипение с последующим пузырьковым кипением не осуществляется в том случае, если изделия 2 находятся при очень низкой начальной температуре до погружения в ванну 4 жидкого криогена 3. Способ согласно изобретению обычно проводят при комнатной температуре с изделиями 2, имеющими вначале комнатную температуру. Таким образом, при осуществлении изобретения достаточно различие между начальной температурой изделий и температурой жидкого криогена 3, например азота, для обеспечения пленочного кипения жидкого криогена на поверхностях всех изделий 2 до пузырькового кипения жидкого криогена на поверхности изделий, если изделия быстро погружают. Однако можно осуществлять способ при более низких температурах, но не ниже чем примерно 200 К. Можно также осуществлять способ как дополнение к другому способу, по которому изделия имеют начальную температуру ниже 200 К, для гарантии того, что начальная температура изделий достаточна для обеспечения пленочного кипения с последующим пузырьковым кипением.

Многие материалы, из которых изготовлены изделия 2, трудно поддаются сушке или чувствительны к влаге. Когда корзину 5 и, следовательно, изделия 2 удаляют из жидкого криогена 3 и ванны 4, атмосферная влага стремится конденсироваться на наружных поверхностях изделий 2. Для исключения этого после удаления транспортирующей корзины 5 из ванны 4 корзину помещают внутрь контейнера 10, имеющего крышку 11 со свободной посадкой. В случае пористых материалов, например цеолита и углеродистого материала молекулярного сита, когда изделия 2 повторно нагревают до комнатной температуры, газообразная форма криогена 3 десорбируется из изделий, заполняет контейнер 10 и просачивается из контейнера из-под крышки 11 (показано стрелкой). Внутри контейнера 10 образуется сухая атмосфера, свободная от воздуха и, следовательно, влаги, содержащейся в воздухе. В результате изделия 2 нагреваются до комнатной температуры, на поверхностях изделий нет конденсации. Если изделия 2 имеют зеркальные поверхности, которые не являются пористыми и нелегко смачиваются, в днище контейнера 10 можно предусмотреть впускную трубу 12 для ввода сухих газообразных материалов, например азота или сухого воздуха, под давлением выше атмосферного после открывания впускного клапана 13. Подобно десорбированному азоту, образующему атмосферу без влаги, газообразный азот или сухой воздух вытесняет атмосферный воздух посредством просачивания из контейнера 10 из-под крышки 11 для образования атмосферы, свободной от влаги, в которой изделия 2 могут нагреваться без конденсации атмосферной влаги.

Целесообразно транспортирующую корзину 5 удалять из изолированного приемника с достаточно небольшой скоростью, чтобы жидкий криоген 3 мог вытекать из корзины и возвращаться в нее для исключения потерь жидкого криогена. Однако, если способ проводят в условиях атмосферы, такая небольшая скорость удаления может вызывать конденсацию атмосферной влаги на изделиях 2. Для исключения этого ванна 4 должна быть достаточно высокой, чтобы, когда корзину 5 полностью удаляют из жидкого криогена 3, корзина находилась ниже уровня края ванны. Пространство между краем ванны 4 и уровнем жидкого криогена 3 образует другую окружающую среду, свободную от влаги, в которой жидкий криоген может стекать из транспортирующей корзины 5 из-за кипения криогена, заполняя и, следовательно, вытесняя воздух из такого пространства.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОЧИСТКИ ИЗДЕЛИЙ, заключающийся в том, что изделия погружают в ванну с рабочей жидкостью с возможностью расположения их над дном ванны для оседания и сбора чатиц загрязнений на дне ванны, осуществляют очистку изделий в рабочей жидкости, после чего изделия извлекают из жидкости, отличающийся тем, что в качестве рабочей жидкости используют жидкий криоген, а в процессе очистки создают режим кипения жидкого криогена за счет выбора температуры изделия до их погружения и скорости их погружения таким образом, чтобы обеспечить на начальной стадии на поверхностях всех изделий режим пленочного кипения и на последующей стадии - режим пузырькового кипения для удаления частиц загрязнений на этой стадии с поверхности изделий, а извлечение изделий из криогена осуществляют после достижения теплового равновесия между изделиями и жидким криогеном.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после извлечения из жидкого криогена изделия помещают в не содержащую влагу среду с нагревом их в этой среде, после чего изделия помещают в атмосферные условия.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при очистке изделий из пористого гранулированного материала, способного поглощать жидкий криоген, не содержащую влагу среду создают посредством размещения указанных изделий в контейнер с крышкой со свободной посадкой для обеспечения нагрева изделий за счет сообщения объема контейнера с атмосферой, десорбции при этом газообразного криогена из гранулированного материала и просачивания этого газообразного криогена из-под крышки.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при очистке изделий, имеющих зеркальные поверхности, непористые и не смачиваемые криогеном, среду, не содержащую влагу, создают посредством размещения указанных изделий в контейнере с крышкой со свободной посадкой и подачи сухого газа в нижнюю часть контейнера для заполнения этим газом объема контейнера и просачивания его из-под крышки.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что ванна изолирована от атмосферы и имеет над зеркалом жидкости объем, достаточный для размещения изделий, при этом изделия при извлечении из жидкости располагают над зеркалом жидкости для обеспечения стекания криогена в ванну без конденсации на них влаги.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2