способ очистки изделий в жидкой среде

Формула изобретения

Способ очистки изделий в жидкой среде, заключающийся в размещении изделий в герметичном объеме и воздействии на них жидкостью, находящейся в состоянии кавитации, отличающийся тем, что кавитацию создают во всем объеме моющей жидкости и по всей поверхности обрабатываемых изделий независимо от их конфигурации путем дискретного изменения по меньшей мере одного из термодинамических параметров (P, V, T) и последующего возвращения этих параметров в исходное состояние.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению бытового обслуживания, а более точно к способу очистки изделий в жидкой среде, и может быть использовано также в пищевой и легкой промышленности, медицине и других областях, где в технологическом процессе требуются высокие качества очистки, мойки и стирки различных материалов изделий.

Известен эффективный способ ультразвуковой очистки различных изделий, в котором основную роль играет кавитация [1, 2]

Однако, наличие в моющем объеме зон, где кавитация отсутствует и экранирование одних изделий другими имеет место, а также ввиду разнообразия и сложности форм обрабатываемых изделий, все это приводит к неравномерной и некачественной очистке. Применение же дополнительных устройств для ориентирования обрабатываемых изделий относительно излучателей ультразвуковых колебаний приводит к усложнению и удорожанию процесса очистки, но полностью не устраняет указанные недостатки.

Известен также способ текстильных изделий за счет воздействия на них циркулирующей моющей жидкостью [3, 4]

Недостатками данного способа являются неполная отстирываемость и сильные механические воздействия на само обрабатываемое изделие, что влияет на его прочность и форму, большой расход воды и химических моющих веществ.

Наиболее близким к изобретению является способ мойки тары в герметичной камере [5]

Недостатком способа является то, что процесс мойки тары производится методом флотации в проточной воде за счет создания вакуума над поверхностью воды, что не всегда приводит к высокому качеству отмывания, особенно стойких загрязнений, и повышенному расходу воды.

Цель изобретения создание способа очистки изделий и материалов в жидкой среде посредством такого воздействия кавитацией, которое обеспечивает наиболее полную очистку обрабатываемых изделий и материалов, независимо от разнообразия их форм, а также снижение или полный отказ от применения химических моющих веществ и исключение испарения и выбросов из моющего объема в окружающее пространство.

Цель достигается тем, что в способе очистки изделий в жидкой среде, заключающемся в размещении изделий в герметичном объеме и воздействии на них жидкостью, находящейся в состоянии кавитации, согласно изобретению, кавитацию создают во всем объеме моющей жидкости и по всей поверхности обрабатываемых изделий и материалов, независимо от их конфигурации, путем дискретного изменения по меньшей мере одного из термодинамических параметров (Р, V, Т) и последующего возвращения этих параметров в исходное состояние.

Такое выполнение способа позволяет резко повысить качество и производительность очистки, снизить затраты воды и химических моющих веществ, исключить вредные испарения и выбросы из моющего объема в окружающую среду, что приближает его к экологически чистым технологиям.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Герметичный объем, заполненный моющей жидкостью с помещенными туда изделиями для очистки, можно рассматривать как закрытую термодинамическую систему, находящуюся в равновесном состоянии [6] В данном состоянии системы очистки не происходит.

При дискретном изменении по меньшей мере одного из термодинамических параметров (объема и температуры в сторону увеличения, а давления в сторону уменьшения) термодинамическая система переходит в неравновесное состояние. В ней под действием градиентов параметров возникают потоки теплоты и вещества, а в рассматриваемом случае еще и мгновенное образование парогазовых пузырьков по всему объему жидкости. При возвращении измененных параметров неравновесной термодинамической системы в исходное состояние сама система возвращается в равновесное состояние, а парогазовые пузырьки схлопываются. Таким образом в герметичном объеме развивается процесс паровой кавитации.

Величины, на которые необходимо изменять термодинамические параметры, чтобы в герметичном объеме протекал процесс кавитации, определяются условием получения давления внутри герметичного объема, равного или несколько меньшего нежели давление насыщенного пара жидкости, находящейся в этом объеме при данной ее температуре.

Так как кавитация идет во всем объеме жидкости, то помещенные в нее изделия независимо от своей конфигурации подвергаются полной обработке по всей поверхности. Учитывая, что различные загрязнения играют роль кавитационных зародышей, то наиболее загрязненные участки подвергаются более интенсивной обработке. Происходит активный процесс очистки, обусловленный самой природой кавитации. Большинство загрязнений диспергируется и эмульгируется кавитацией даже без присутствия химических моющих веществ до такой степени, что они не оседают на обрабатываемых изделиях и свободно выводятся из них.

Количество циклов кавитации (дискретного изменения термодинамических параметров) определяется степенью загрязненности изделий. При сильном загрязнении количество циклов кавитации увеличивается, а при необходимости производится замена моющей жидкости. Если химические моющие вещества не применяются, то не требуется полоскание и ополаскивание изделий, что приводит к значительной экономии воды.

Способ осуществляют следующим образом.

В емкость помещают изделия, например текстильный материал, и заполняют ее моющей жидкостью, имеющей определенную температуру, соответствующую виду обрабатываемых изделий, и герметично закрывают емкость. Затем дискретно изменяют объем емкости определенным общеизвестным образом, не нарушая ее герметичности, или в соответствии с заданным технологическим циклом изменяют давление внутри емкости и температуру парогазовой смеси над моющей жидкостью.

Указанные выше изменения осуществляют до тех пор, пока давление внутри моющей жидкости не будет соизмеримо с давлением насыщенного пара этой жидкости.

В результате этого процесса происходит образование парогазовых пузырьков, обволакивающих обрабатываемое изделие. При возвращении термодинамических параметров в исходное состояние происходит схлопывание пузырьков и гидродинамическое воздействие на изделия. В результате этого происходит отрыв частиц загрязнения от обрабатываемого материала, их измельчение и перевод в мелкодисперсную эмульсию.

Многократное воздействие описанным способом позволяет производить равномерную очистку всего материала или изделий, а снятое загрязнение в виде эмульсии удалять из емкости одним из известных способов.

В процессе очистки изделий осуществляется контроль степени очистки посредством анализа удаляемой эмульсии и в случае сильного загрязнения изделий цикл очистки может быть повторен несколько раз.

Предлагаемый способ очистки позволяет повысить качество очистки изделий независимо от их конфигурации. Заметно снижается вредное воздействие на окружающую среду за счет уменьшения или полного отказа от применения химических моющих веществ.

Предлагаемый способ также может быть эффективен тем, что при его использовании практически не происходит испарений и вредных выбросов из моющего объема в окружающую среду. Кроме того, в этом способе значительно снижено потребление воды.