Способ очистки полостей изделия

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам очистки внутренних полостей изделий. Способ предусматривает удаление из полостей изделия атмосферного воздуха путем вакуумирования, обработку летучим растворителем в жидкой или паровой фазах. По окончании процесса очистки и слива растворителя изделие без напуска атмосферного воздуха подключают к предварительно отвакуумированной системе, снабженной охлаждаемым конденсатором паров растворителя, и подогревают. Образующийся в конденсаторе конденсат паров растворителя отводят в специальную емкость до прекращения процесса конденсации. Удаление паров растворителя из изделия осуществляют при температуре изделия T_o, конденсацию паров - при температуре T_к. Значение T_o, T_к определяют по соотношению где -коэффициент снижения потерь растворителя в процессе очистки (n>1); Т - температура растворителя в процессе очистки, К; ρ_ж(T), ρ_п(T) - плотность жидкой и паровой фазы растворителя при температуре Т, кг/м³; ρ_п(T_к) - плотность паров растворителя при температуре конденсации, кг/м³; γ_v - доля объема полости изделия, занимаемая несливаемым остатком растворителя. Способ обеспечивает экономию растворителя. 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области технологических методов очистки деталей и сборочных единиц изделий от масел, жиров и механических частиц с помощью летучих растворителей и может найти применение в общем машиностроении, самолетостроении, ракетостроении, приборостроении, электронной и других отраслях техники.

Для очистки внутренних полостей изделий применяются летучие растворители. Полости изделий заполняются растворителем и процесс очистки осуществляется либо прокачкой растворителя, либо путем ополаскивания внутренних поверхностей. После окончания процесса очистки растворитель из полостей сливается, а его остатки удаляются каким-либо из следующих методов: продувкой холодным или горячим воздухом, нагревом в вакуумной-термической печи, откачкой полости вакуумным насосом и т.п. [1], [2].

Недостатком такого способа очистки являются большие потери растворителя: в особенности для изделий с большим объемом внутренней полости, а также со сложной конфигурацией этой полости.

Предлагаемый способ позволяет собрать и утилизировать большую часть оставшегося в полостях изделия после окончания процесса очистки растворителя.

Наиболее близким к предлагаемому решению [3], является способ, предусматривающий заполнение камеры моющей жидкостью с образованием над ее поверхностью свободного пространства, перемешивание слоев жидкости путем ее вращения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества мойки, обеспечения лучшего перемешивания слоев моющей жидкости в камере в образованном над моющей жидкостью пространстве создают вакуум. Недостатком данного способа являются потери растворителя в процессе мойки и при извлечении изделий из моющей камеры.

Целью изобретения является разработка способа экономного использования растворителя при выполнении технологических операций по очистке-обезжириванию полостей изделий. Поставленная цель достигается тем, что процесс очистки выполняется после герметизации полости изделия и удаления из нее воздуха, а с целью исключения потерь растворителя с паровой фазой и несливаемыми остатками по окончании процесса очистки и слива растворителя изделие без напуска атмосферного воздуха в его полости подключается к предварительно отвакуумированной системе, имеющей холодный конденсатор, изделие нагревается до определенной температуры T_о, а образующиеся пары конденсируются на холодных поверхностях в конденсаторе (температура T_к) и конденсат собирается в специальном сборнике, причем, процесс конденсации продолжают до прекращения конденсации паров, после этого изделие отключается от системы с конденсатором и полости его заполняют сухим, нейтральным газом до атмосферного давления.

Температуру нагрева изделия T_о для выпаривания остатков растворителя и температуру охлаждающих поверхностей конденсатора T_к определяют из соотношения: где - коэффициент снижения потерь растворителя, ед.; m₁, m₂ - соответственно потери растворителя в каждом цикле очистки при использовании традиционных и предлагаемого способов очистки, кг; ρ_ж(T), ρ_п(T) - соответственно плотность жидкой и паровой фаз растворителя при температуре технологического процесса обезжиривания-очистки, T, K, кг/м³;
ρ_п(T_к) - плотность паровой фазы растворителя при температуре охлаждаемых поверхностей конденсатора, T, K, кг/м³;
T_о - температура изделия при выпаривании остатков растворителя K;
γ_v - доля объема полости изделия, занимаемая удаляемым несливаемым остатком растворителя, ед.

В таблице 1 приведены оценки значения n в зависимости от значений T_к и T_о для случая использования в качестве растворителя хладона 113, процесс очистки-обезжиривания выполняется при температуре T = 293 K, значение γ_v = 0,01.

В таблице 2 приведены оценки значения n для случаев T = 323 K, γ = 0,01
В таблице 3 приведены оценки значения n для случая T = 293 K, γ = 0
Как это видно, даже при незначительном объеме несливаемых остатков предлагаемый способ позволяет достигать существенного сокращения потерь хладона 113. Из соотношения (1) следует, что выгода от его реализации будет еще большей, если технологический процесс обезжиривания-очистки выполняется при повышенной температуре (см. таблицу 2) растворителя, если доля несливаемых остатков растворителя выше 0,01.

Существенного сокращения потерь можно добиться даже в случае отсутствия в полости несливаемых остатков, γ = 0 (см. таблицу 3).

Способ осуществляют следующим образом. Из соотношения (1) оценивают значение показателей режима выпаривания и конденсации паров растворителя, удовлетворяющие значению желаемой его экономии в каждом цикле очистки изделия - n.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где показана принципиальная схема установки.

Полость изделия 1 откачивается вакуумным насосом 2. Насосом 3 из отвакуумированной емкости 4 чистый растворитель подается в полость изделия 1 для выполнения процесса очистки. Процесс очистки-обезжиривания выполняют при температуре T. По окончании процесса очистки загрязненный растворитель сливается в предварительно отвакуумированную емкость 5, из которой забирается на регенерацию с целью очистки. Удаление несливаемых остатков растворителя и его паров из полости изделия осуществляется путем нагрева изделия с помощью нагревателя 7 до температуры T_о и конденсации их на охлаждаемом конденсаторе 6, имеющем температуру T_к, сконденсированные пары собираются в емкости 4. Процесс удаления паров растворителя при данных температурах T_о и T_к ведут до полного прекращения процесса конденсации. После завершения процесса загрязненный растворитель передается в регенерационный блок (на схеме не показан) и после очистки-регенерации подается в емкость 4.

Эксперименты по отработке предлагаемого способа очистки выполняли с использованием макета изделия с объемами внутренней полости ≈ 100 л. В качестве растворителя использовался хладон 113. Вакуумная система, снабженная конденсатором паров растворителя, предварительно откачивалась вакуумным механическим насосом до остаточного давления 10^-1 мм рт. ст. Охлаждение конденсатора выполнялось с помощью промышленного холодильного агрегата, хладагент - фреон 22. Температура холодных поверхностей конденсатора поддерживалась в пределах -10...-20^oC. Температура нагрева изделия при выпаривании паров поднималась до 50-100^oC. В полость макета после вакуумирования вводились контрольные дозы растворителя, в количествах, обеспечивающих образование паровой и жидкой фазы растворителя. Контроль эффективности улавливания конденсатором выпариваемых из полости макета паров растворителя производился при сравнении количества конденсата, образующегося в объеме конденсатора - М_к, с количеством растворителя, введенного в полость изделия - M_p, . Экспериментально показано, что при изменении температуры изделия в пределах 50-100^oC, температуры конденсатора в пределах -10...-20^oC достигаемые значения η изменяются в пределах η = 0,96...0,98. Таким образом показано, что предлагаемый способ очистки позволяет использовать растворитель в достаточной мере эффективно.

Использованная информация
1. П.Н. Белянин и др. "Промышленная чистота машин". М., Маш., 1982 г.

2. В.Ф.Томановская и др. "Фреоны", "Химия", Ленинград, 1970 г.

3. Патент РФ N 977374, B 67 C 1/00 БИ N 44-82, стр. 82и

Формула изобретения

Способ очистки полостей изделия, предусматривающий удаление из них атмосферного воздуха путем вакуумирования, обработку внутренних поверхностей летучим растворителем в жидкой или паровой фазах, отличающийся тем, что после окончания процесса очистки и слива растворителя изделие без напуска атмосферного воздуха подключают к предварительно отвакуумированной системе, снабженной охлаждаемым конденсатором паров растворителя, изделие подогревают, а образующийся в охлаждаемом конденсаторе конденсат паров растворителя отводят в специальную емкость до прекращения процесса конденсации, причем удаление паров растворителя из полостей изделия осуществляют при температуре изделия Т_о, а конденсацию паров - при температуре конденсатора Т_к, а значение Т_о, Т_к определяют по соотношению

где - коэффициент снижения потерь растворителя в процессе очистки, (n > 1);
m₁ - потери растворителя в каждом цикле очистки изделия при использовании традиционных способов очистки, кг;
m₂ - потери растворителя в каждом цикле очистки изделия при использовании предлагаемого способа очистки, кг;
Т - температура растворителя в процессе очистки-обезжиривания, К;
ρ_ж(T), ρ_п(T) - плотность жидкой и паровой фазы растворителя при температуре Т, кг/м³;
ρ_п(T_к) - плотность паров растворителя при температуре конденсации, кг/м³;
γ_v - доля объема полости изделия, занимаемая несливаемым остатком растворителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3