一种装配式超声波清洗装置及用于多孔材料体的清洗方法
阅读说明：本技术 一种装配式超声波清洗装置及用于多孔材料体的清洗方法 (Assembled ultrasonic cleaning device and cleaning method for porous material body ) 是由 肖育军 肖聪 王春卉 于 2021-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种装配式超声波清洗装置及用于多孔材料体的清洗方法,包括具有内腔的清洗槽,所述清洗槽的底部设有超声波发生器；内腔的底部设有管路机构,管路机构包括射流管网、排污管网、与射流管网连通的进水管以及与排污管网连通的排污管,射流管网上设有若干射流孔,所述射流孔朝上设置,所述排污管网上设有若干排污缝,所述排污缝朝下设置,所述射流孔所在位置的高度大于排污缝所在位置的高度；还包括泵、外排管和设置于清洗槽的顶侧且与内腔连通的排水管,所述排污管和排水管并联于泵的进口,所述进水管和外排管并联于泵的出口。本发明的装配式超声波清洗装置的清洗效果好,且运输、收纳方便。(The invention relates to an assembled ultrasonic cleaning device and a cleaning method for a porous material body, wherein the assembled ultrasonic cleaning device comprises a cleaning tank with an inner cavity, and an ultrasonic generator is arranged at the bottom of the cleaning tank; the bottom of the inner cavity is provided with a pipeline mechanism, the pipeline mechanism comprises a jet pipe network, a sewage pipe network, a water inlet pipe communicated with the jet pipe network and a sewage pipe communicated with the sewage pipe network, a plurality of jet holes are formed in the jet pipe network, the jet holes are arranged upwards, a plurality of sewage discharging seams are formed in the sewage pipe network, the sewage discharging seams are arranged downwards, and the height of the positions of the jet holes is greater than that of the positions of the sewage discharging seams; the sewage draining device is characterized by further comprising a pump, an outer discharging pipe and a water draining pipe, wherein the water draining pipe is arranged on the top side of the cleaning tank and communicated with the inner cavity, the sewage draining pipe and the water draining pipe are connected in parallel to the inlet of the pump, and the water inlet pipe and the outer discharging pipe are connected in parallel to the outlet of the pump. The assembled ultrasonic cleaning device has good cleaning effect and is convenient to transport and store.)
技术领域
本发明涉及一种装配式超声波清洗装置及用于多孔材料体的清洗方法，属于超声清洗设备领域。
背景技术
火电厂空气预热器堵塞发生后，采取的运行措施包括：增加空气预热器冷端蒸汽吹灰次数、投用在线高压水冲洗，以及采用空气预热器高温熔盐措施。当堵塞较为严重时，运行措施不足以产生明显的清堵效果，更多的是被迫停炉进行人工高压水冲洗。人工高压水冲洗包括：在线冲洗，即人进入空气预热器装置密闭空间利用高压水对空气预热器模块进行冲洗，如此虽然可实现快速清洗，且所需人力较少，但其冲洗效果难以保证，且干燥费时；离线冲洗，即将空气预热器模块运出来后，将空气预热器模块拆开对其换热模块进行逐一水冲洗，该种清洗方式容易冲洗干净彻底，不影响烟道环境，但是费时，费人力、干燥费时。布袋除尘器的布袋被烟尘“糊袋”后，基于布袋材料过滤性能完好，可以继续使用的情况下，需要对“糊袋”后的布袋进行清洗，普通清洗工艺洗净难度大、费时、费力。
超声波清洗技术是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物产生直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。因为超声波清洗过程中可以对工件施加非常巨大的能量，因此，近年来超声波清洗技术被应用在不同的工作场合下，其中许多是别的清洗手段不能很好发挥作用的场合，尤其适用于清除牢固地附着在基底上的污垢。清洗时清洗液的化学以及物理特性是影响其清洗效果的重要因素之一。但，一般超声波清洗装置为纯粹的超声清洗，清洗效果还有进一步提升空间，且超声波清洗装置内产生的污物需要依靠人工定期清理，费时费力；另外，还存在不方便进行远距离、多地域的频繁运输的问题，无法达到现场对需要清洗的大型物件进行清洗，尤其是数量比较多的情况。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种清洗效果好且使用方便的装配式超声波清洗装置；本发明的目的之二在于提供一种用于多孔材料体的清洗方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种装配式超声波清洗装置，包括具有内腔的清洗槽，所述清洗槽的底部设有超声波发生器；所述内腔的底部设有管路机构，所述管路机构包括射流管网、排污管网、与射流管网连通的进水管以及与排污管网连通的排污管，射流管网上设有若干射流孔，所述射流孔朝上设置，所述排污管网上设有若干排污缝，所述排污缝朝下设置，所述射流孔所在位置的高度大于排污缝所在位置的高度；还包括泵、外排管和设置于清洗槽的顶侧且与内腔连通的排水管，所述排污管和排水管并联于泵的进口，所述进水管和外排管并联于泵的出口，所述排污管、排水管、进水管和外排管上分别设有阀门。
如此，可在进行超声清洗的同时，通过射流孔喷射出清洗液进行冲洗、搅动，提升超声清洗效果；待清洗槽内清洗液服役一段时间后，在泵的驱动下，污浊清洗液及沉积物可依次经排污缝、排污管、泵和外排管排出，随后，加注新鲜的清洗液，即可重新投入使用；此外，也可在超声清洗的同时，将清洗槽、排污管、泵、进水管、清洗槽构成一回路，一边冲洗，一边将清洗液及污浊物抽出过滤，保持清洗槽内清洗液处于高洁净程度，进一步提升清洗效果。可见，本发明的装配式超声波清洗装置具有至少2种清洗模式，且通过阀门的切换和一套动力设施即可完成，结构简单紧凑，无需设置额外的动力设施，操作简单、方便。
进一步地，所述排污管和泵之间连通有储水槽，所述储水槽内设有滤网，所述滤网将储水槽分隔为2个腔室，其中1个腔室与排污管连通，另1个腔室与泵连通，以对清洗液进行过滤，及时清理清洗液中的污浊物，获得的清洗液可直接泵送入进水管，用于冲洗、搅动。
作为本发明的第一种实施方式，所述射流管网位于排污管网的上方，且相互平行设置。
作为本发明的第二种实施方式，所述射流管网、排污管网按左右或前后分区域并排设置，且两者所处高度相同。
进一步地，所述管路机构包括横纵交错设置的若干横管和若干纵管，横管和纵管于交错处相互连通；所述若干横管和/或若干纵管内分别设有隔断挡片，将管路机构分隔为互不连通的射流管网和排污管网。如此，射流管网和排污管网呈左右分布或前后分布关系，配合射流孔、排污缝的朝向及相对位置关系，清洗槽内形成循环搅动，有助于防止污浊物沉积。
进一步地，所述清洗槽的底部设有多个空心支撑柱，所述空心支撑柱向上伸入内腔并与管路机构连通；其中，至少1个空心支撑柱与射流管网连通，至少1个空心支撑柱与排污管网连通；所述进水管和排污管均设于清洗槽的下方；所述进水管固定于与射流管网连通的空心支撑柱上，且与相应空心支撑柱连通；所述排污管固定于与排污管网连通的空心支撑柱上，且与相应空心支撑柱连通。如此，空心支撑柱既可起到支撑的作用，又可起到连通管的作用。
可选地，空心支撑柱的外径为5-10cm，壁厚为5-10mm，材质为不锈钢。
进一步地，所述清洗槽包括1块底板、2块第一侧板和2块第二侧板，所述底板上设有环形密封槽，所述第一侧板的内侧壁上沿边设有2条竖向延伸的条状密封槽；所述第一侧板和第二侧板通过环形密封槽与底板插接固定，第一侧板和第二侧板通过条状密封槽插接固定，围成内腔。如此，形成装配式清洗槽，可方便运输、组装、收纳，提高便携性，便于运用与推广。
进一步地，所述清洗槽的内壁上设有加热元件和/或侵入式超声波震板。加热元件的设置可方便控制清洗液温度，进一步提升清洗效果；侵入式超声波震板可起到加强作用，进一步提升超声清洗效果。
本发明的超声波清洗装置尤其适用于大型材料整体的快速、清洁清洗，例如，尤其适用于严重堵塞后的空气预热器换热模块、布袋除尘器布袋的清洁清洗。
基于同一发明构思，本发明还提供用于多孔材料体的清洗方法，利用如上所述的超声波清洗装置进行，包括如下步骤：
S1、对待清洗多孔材料体内的堵块进行物理松动或疏通；
S2、将S1处理后的多孔材料体吊运至清洗槽内，通过方式(1)或方式(2)进行清洗：
方式(1)：向清洗槽内注入清洗液，使得清洗槽内液位的高度达到或超过排水管所在位置高度；通过控制各阀门的启闭，使得排水管、泵和进水管依次连通，启动泵和超声波发生器，清洗目标时间后，关闭泵和超声波发生器；然后，通过控制各阀门的启闭，使得排污管、泵和外排管依次连通，再启动泵，将已污浊的清洗液排出；
方式(2)：向清洗槽内注入清洗液，使得清洗液浸没多孔材料体；通过控制各阀门的启闭，使得排污管、泵和进水管依次连通，启动泵和超声波发生器，进行清洗；期间，对从排污管流入泵的清洗液进行过滤处理；
S3、将清洗后的多孔材料体吊运至清洗槽外，干燥，完成清洗。
进一步地，所述多孔材料体为空气预热器中的换热模块或布袋除尘器中的布袋。
本发明的超声波清洗装置既能实现对大型物件彻底清洗，同时又便于运输与操作，可降低由于材料、物件清洗不彻底而导致的循环堵塞故障，有助于缩短生产系统由于材料、物件清洗而停机的时间。
本发明的清洗槽可设置为可拆卸结构，可便于运输、携带，方便实现被清洗物件在原地进行清洗，尤其是对于大批量情况下的空气预热器换热模块与布袋除尘器布袋的清洗。
本发明的超声波清洗装置在进行超声清洗的同时，可对被清洗物体进行物理冲洗，两者协同联动，提升清洗效果，同时搅动清洗液，促进污渍掉落；同时能对洗下的污渍进行全区域针对性的快速置换，降低清洗液含污量的同时，节约了清洗液，提升清洗效果。
附图说明
图1为本发明的一种装配式超声波清洗装置的清洗槽未装配状态下的示意图。
图2为本发明的一种装配式超声波清洗装置的清洗槽装配状态下的正视图。
图3为本发明的一种装配式超声波清洗装置的清洗槽的各部件堆叠状态下的示意图。
图4为本发明的一种清洗篮未装配状态下的示意图。
图5为本发明的一种管路机构的射流状态下的模拟效果图。
图6为本发明的一种管路机构的吸污状态下的模拟效果图。
图7是本发明的又一种管路机构的吸污状态下的模拟效果图。
图8是本发明的一种管路机构的俯视图。
图9是本发明的一种管路机构的仰视图。
图10是本发明的一种管路机构的后视图。
图11是本发明的一种管路机构的正视图。
图12是本发明的一种管路机构的侧视图。
图13是本发明的另一种管路机构的俯视图。
图14是本发明的另一种管路机构的仰视图。
图15是本发明的另一种管路机构的侧视图。
图16是本发明的又一种管路机构的仰视图。
图17是本发明的又一种管路机构的俯视图。
图18是本发明的又一种管路机构的正视图。
图19是本发明的泵7、排污管5、排水管8、进水管6和外排管9之间的一种连接结构示意图。
图20是本发明的一种密封槽的剖视图。
具体实施方式
以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
参见图1至图4和图19，一种装配式超声波清洗装置，包括具有内腔的清洗槽1，所述清洗槽1的底部设有超声波发生器2；所述内腔的底部设有管路机构，所述管路机构包括射流管网3、排污管网4、与射流管网3连通的进水管6以及与排污管网4连通的排污管5，射流管网3上设有多个射流孔31，所述射流孔31朝上设置，所述排污管网4上设有多个排污缝41，所述排污缝41朝下设置，所述射流孔31所在位置的高度大于排污缝41所在位置的高度；还包括泵7、外排管9和设置于清洗槽1的顶侧且与内腔连通的排水管8，所述排污管5和排水管8并联于泵7的进口，所述进水管6和外排管9并联于泵7的出口，所述排污管5、排水管8、进水管6和外排管9上分别设有第一阀门22、第二阀门23、第三阀门24和第四阀门25。
所述排污管5和泵7之间连通有储水槽10，所述储水槽10内设有滤网1001，所述滤网1001将储水槽10分隔为2个腔室，其中1个腔室与排污管5连通，另1个腔室与泵7连通，所述储水槽10和泵之间设有第五阀门26。
所述射流管网3位于排污管网4的上方，且相互平行设置，射流管网、排污管网均由不锈钢材质制成；射流管网3和排污管网4由同一管网上、下分隔而成，例如，在相关管路的中间设置隔层。具体地，所述管路机构包括横纵交错设置的3根横管19和5根纵管20，横管19和纵管20于交错处相互连通；所述横管19和纵管20分别设有隔断挡片12，将管路机构分隔为上、下两部分，形成互不连通的射流管网3和排污管网4。所述多个射流孔分布于横管和纵管的顶部，所述多个排污缝分布于横管和纵管的底部。
所述清洗槽1的底部设有6个空心支撑柱13，所述空心支撑柱13向上伸入内腔并与管路机构连通；其中，3个空心支撑柱13与射流管网3连通，3个空心支撑柱13与排污管网4连通；所述进水管6和排污管5均设于清洗槽1的下方；所述进水管6固定于与射流管网3连通的空心支撑柱13上，且与相应空心支撑柱13连通；所述排污管5固定于与排污管网4连通的空心支撑柱13上，且与相应空心支撑柱13连通。空心支撑柱13由不锈钢制成。空心支撑柱13的下端封口且设置有缓冲垫板。通过ANSYS-Fluent数值仿真软件模拟的清洗过程中清洗液从射流孔中喷出情况如图5所示；同尺寸的排污缝的抽吸情况如图6所示。由图可知，当各排污缝的尺寸相同，且在排污管网上均匀分布时，越靠近排污管5的排污缝的抽吸能力越强，这可能导致部分区域的污渍物难以及时排出。
为了部分区域的污渍物难以及时排出的问题，申请人发现通过调控排污缝的面积S的大小，可减小不同位置的排污缝的抽吸能力差异，提升污渍物的排出效果，具体地，根据排污缝与空心支撑柱的距离划分排污缝所在区域，当排污缝与进水管6的水平距离比该排污缝与排污管5的水平距离小时，则该排污缝所在区域为常规区域，将常规区域的排污缝的面积设为S0。当排污缝与进水管6的水平距离比该排污缝与排污管5的水平距离大时，将与排污管5连通的3个空心支撑柱13按与排污管5的出口端距离大小，由近至远，依次记为支撑柱A、支撑柱B、支撑柱C，若排污缝与支撑柱A之间的距离最小，则该排污缝所在区域为A区域，将A区域的排污缝的面积设为SA＝0.125S0；若排污缝与支撑柱B之间的距离最小，则该排污缝所在区域为B区域，将B区域的排污缝的面积设为SB＝0.25S0；若排污缝与支撑柱C之间的距离最小，则该排污缝所在区域为C区域，将C区域的排污缝的面积设为SC＝0.5S0，管路结构的具体形态如图8至图12所示。按上述设计，所得的排污缝的抽吸模拟情况如图7所示，由图可知，上述设置能减小不同区域排污缝中的清洗液排放量的差异，实现对清洗槽的含泥清洗液的良好排出。
可选地，缓冲垫板为边长为10-20cm的正方形钢板，或半径为5-10cm的圆形钢板。
所述清洗槽1由1块底板101、2块第一侧板102和2块第二侧板103装配围成，所述底板101沿边设有环形密封槽1011，所述第一侧板102的内侧壁沿边设有2条竖向延伸的条状密封槽1021；所述第一侧板102和第二侧板103通过环形密封槽与底板101插接固定，第一侧板102和第二侧板103通过条状密封槽1021插接固定，围成内腔。可选地，参见图20，密封槽包括槽体10111和设置于槽体10111内的密封条10112(橡胶材质)，所述密封条10112的截面呈U型，还包括设置于密封条10112内壁和相应板之间的橡胶遮片10113，以更好地保证密封性，橡胶遮片10113的厚度为1-4mm，所述槽体10111由焊接于相应板上的钢板围成；橡胶遮片10113由柔性橡胶片制成，以方便更好地实现密封条、板之间的紧配合。底板101的下方设有密封防护板104，空心支撑柱13向上依次穿过密封防护板104和底板101。密封防护板104将安装于清洗槽底部的超声波发生器5隔绝在密封防护板和底板101之间的密闭空间内，对其进行防护与降噪。可选地，底板与侧板、侧板与侧板之间通过卡扣17进行固定，以提升固定的牢靠性。可选地，侧板为4-8mm厚的铝板。
运输时，可将各底板、侧板叠合，板与板之间设置隔断海绵18进行间隔保护。
采用上述密封槽设计，可保证清洗槽的密封性，使各组件的组装非常迅速、便捷，配合卡扣可使清洗槽的稳固性得到保障。
超声波发生器2位于底板的中间区域，保持密封防护板方便拆卸。
排污管网4与底板101的距离为1-2cm；管路机构中，相关管道的直径为3-6cm，壁厚为3-5mm，材质为不锈钢。进水管6和排污管5为直径为5-10cm、壁厚为5-10mm的不锈钢钢管制成。
所述清洗槽1的内壁上设有加热元件11和侵入式超声波震板14，加热元件11可拆卸地安装于第二侧板上；侵入式超声波震板14可拆卸地固定于第一侧板上，第一侧板上侵入式超声波震板14的数量为1-3个，侵入式超声波震板14所在高度为第一侧板高度的1/2～2/3。加热元件11和侵入式超声波震板14可拆卸下来，单独进行运输或收纳。
可选地，还包括与内腔匹配的清洗篮15，可将待清洗物体放置于清洗篮15内，再吊入内腔进行清洗，清洗完成后，再吊出即可。所述清洗槽的内侧壁上设有限位栏16，限位栏16位于管路机构的上方，可用于搁置清洗篮15，防止清洗篮直接与管路机构接触。可选地，所述清洗篮15包括1块底网1501和4块侧网1502，底网、侧网的网孔大小为3-8cm*3-8cm，底网由直径为3-8mm的钢筋制成，侧网主要由直径为1-4mm的钢筋制成。
用于空气预热器中换热模块的清洗方法，利用如上所述的装配式超声波清洗装置进行，包括如下步骤：
S1、对待清洗空气预热器换热模块内的堵块进行物理松动或疏通；
S2、将S1处理后的换热模块吊运至清洗槽1内，通过方式1或方式2进行清洗：
方式1：向清洗槽1内注入清洗液，使得清洗槽1内液位21的高度达到或超过排水管8所在位置高度；通过控制各阀门的启闭，使得排水管8、泵7和进水管6依次连通，启动泵7、侵入式超声波震板14和超声波发生器2，将超声频率调至适宜区间(依据被清洗物件的不同进行差异性设置)，清洗目标时间后，关闭泵7、侵入式超声波震板14和超声波发生器2；然后，通过控制各阀门的启闭，使得排污管5、泵7和外排管9依次连通，再启动泵7，将已污浊的清洗液排出；随后，再次注入清洗液，进行清洗；如此，反复，可保证清洗槽1内清洗液始终处于较为洁净的水平；
方式2：向清洗槽1内注入清洗液，使得清洗液浸没换热模块；通过控制各阀门的启闭，使得排污管5、泵7和进水管6依次连通，启动泵7、侵入式超声波震板14和超声波发生器2，将超声频率调至适宜区间(依据被清洗物件的不同进行差异性设置)，进行清洗；期间，对从排污管5流入泵7的清洗液进行过滤处理；
S3、将清洗后的换热模块吊运至清洗槽1外，干燥，完成清洗；
可选地，清洗期间，通过加热元件11将清洗液加热至合适温度。
参见图13至图15，作为另一种实施方式，区别主要在于：所述射流管网3、排污管网4并排设置，且两者所处高度相同。各纵管内设有隔断挡片12，将各纵管隔断，隔断处位于最外侧的横管与中间位置的横管之间，形成互不连通的射流管网3和排污管网4。如此，可在清洗槽内形成环流，实现全区域搅拌流动；可通过调转被清洗物体的位置，以实现对被清洗物体的均匀性冲刷。可选地，排污管5的两端均与泵7连通，如此，可减小横管长度方向的排污缝的抽吸差异。另外，参见图16-18，作为再一种实施方式，可在各横管内设置隔断挡片，将各横管隔断，各隔断处处于某2根相邻的横管之间，从而形成左右分布的相互连通的射流管网3和排污管网4。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。
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