[发明专利]用于分配低温流体射流的包括稳定室的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于分配低温流体射流的装置，以及使用所述射流、特别是处于高压下的液氮射流的设备和工作方法，特别是用于对诸如金属、混凝土、木材、聚合物、陶瓷和塑料或者任何其它类型材料的有涂层或无涂层材料进行表面处理、清理、清洗或剥离(去皮)的设备和方法。

背景技术

目前，主要通过喷砂清理、超高压(UHP)水喷射、沙磨机、除锈锤、凿石锤或者化学方法进行有涂层或无涂层材料的表面处理，特别是清洗、剥离或类似处理。

然而，例如由于苛刻的环境限制而不存在任何水时(例如在核环境或者化学产品中)，只能使用所谓的“干燥”工作方法。

然而，在一些情况下，由于例如添加了需要随后进行再处理的沙粒或沙子，因而难以实施这些“干燥”方法，这些“干燥”方法非常费力或者难以操作或者引起额外的污染。

如文献US-A-7,310,955和US-A-7,316,363中提出的，上述这些技术的一种替代方案使用非常高压力下的低温射流。在该情况下，使用一股或多股液氮射流，该射流处于300bar至4000bar的压力以及例如介于-100℃和-200℃之间、通常在大约-140℃和-160℃之间的低温温度下，通过一个或多个在转动运动中被驱动或不被驱动的喷嘴分配液氮射流。

通常，在3500bar左右的压力下，和300μm左右的喷嘴直径，低温流体射流、特别是液氮射流通常具有15至18cm左右的最大相干长度。相干长度指的是低温流体射流的长度，射流在该长度上保持足够集中以便在其通过喷嘴排出之后是可见的。

然而，低温流体射流的有效长度也是非常重要的特性，因为它响应于距射出喷嘴的最大距离，超过该最大距离时，射流不再足够集中以维持其在被处理的材料的表面处理、清理、清洗或剥离中的有效性。因此，有效长度小于或等于射流的相干长度，即可见射流长度。

换言之，对于喷嘴和被处理的基体之间相等的距离，射流的有效长度越大，工作方法越有效，并且该方法效率越高，所述效率例如在混凝土剥离方法的情况下对应每单位时间剥离的混凝土的体积。

因此，为了使低温流体射流有效并能够实施所需的工作方法，有必要将被处理的材料表面相对于射流分配喷嘴的出口定位在小于或等于所述射流的有效长度并因此小于相干长度的距离处。在一些情况下、即根据所考虑的工作方法，有效射流长度很小，即数厘米左右，并且对于在3500bar左右的压力下通过具有300μm左右的直径的喷嘴分配的低温流体射流来说，通常在5mm至15mm之间。那么，射流分配喷嘴相对于材料表面的定位公差是个问题。

这是因为无论手动或自动地使用该方法，当材料在其表面上具有平面度或表面状况或粗糙度上的缺陷时、即具有一系列凹陷和凸起(例如混凝土就是这种情况)时，在技术上难以维持射流分配喷嘴与被处理的材料表面之间的严格固定的距离。

因此，如果不平坦或凹陷的深度有过大的幅度，被处理的材料在这些缺陷或者凹陷的区域被定位在距喷嘴出口更大的距离处，射流在该处已经失去了全部或部分的有效性，这导致在这些区域效率较低的工作方法。那么该工作方法比较不可靠，这对于某些应用是危险的，例如清理核环境中的污染物，其中任何污染物的残留都是不能接受的。

此外，射流的有效长度不足使得工作方法在实施于特征为制成例如管道或轨道的物体上是非常困难甚至不可能的。那么所造成的问题甚至更严重，因为被处理的管道或轨道的底部可能定位成超出射流的有效长度，并且由于超出其范围，因而使得工作方法在该区域有效性低，或甚至无效。

此外，常规低温流体射流具有相干长度并因而有效长度通常小于20cm的事实为在例如发电站、烃脱硫处理厂、空气或水处理类型的工厂的设备中使用的热交换器(其中热交换器可具有大于40cm的直径)的处理、特别是清洗带来问题。在这种情况下，被处理的部件、即热交换器本身包括零件，其中一部分零件位于距所述热交换器的外周大于20cm处，并且必须能够清洗，但这不可能通过现有技术的低温流体射流实现。

因此，待解决的问题是提出一种改进的通过低温流体射流工作的方法，即通过该方法，不仅涉及射流的受限制的相干长度而且涉及受限制的有效长度的缺点不再存在或大大降低，从而使利用所述射流的工作方法更可靠和更高效。

换言之，本发明的目的是提出一种用于更有效地且效率更高地对有涂层或无涂层的材料例如金属、混凝土、木材、聚合物、陶瓷和塑料或者任何其它类型材料——特别是表面不平整或粗糙的材料或其中形成有特征结构的零件、或者本身包括难以接近的部分的零件——执行清理、清洗或剥离材料的表面处理的方法。

发明内容