專利名稱：一種改進(jìn)的氣相控制蒸氣去油/去焊藥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的溶劑蒸氣控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以使去油/去焊藥裝置中的溶劑散發(fā)達(dá)到最小。更具體地說，本發(fā)明涉及在蒸氣去油裝置的緣部采用多級(jí)冷凝/熱交換，降低蒸氣擴(kuò)散損失的方法。
眾所周知，工業(yè)上在各種蒸氣去油/去焊藥裝置中用有機(jī)溶劑/清洗劑來清洗制件，去除電子線路板上的焊藥等。人們還知道，工業(yè)上常用各種揮發(fā)性有機(jī)溶劑，尤其是含氯氟烴(CFC)。但是，人們現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，泄漏到大氣中的有機(jī)溶劑特別是某些CFC是造成平流臭氧層消耗和地球溫室效應(yīng)的潛在原因。根據(jù)上述觀點(diǎn)，人們正在考慮用某些氫化氯氟烴(HCFC)和氫化含氟烴來替代消耗臭氧的CFC溶劑。這些替代物與常用的化合物比較通常價(jià)格較貴，并且生理活性也較高，在一些情況下，推薦的替代化合物也是極易揮發(fā)的，其沸點(diǎn)為室溫或接近室溫。從而，因價(jià)格和安全方面的考慮而減少蒸氣散失的傳統(tǒng)需要，在使用低沸點(diǎn)的HFC或HCFC作溶劑時(shí)更為突出，并且更具決定性。
為減少蒸氣去油裝置向大氣中的蒸氣散失，而提出的幾種傳統(tǒng)方法各有所長，但是，先有技術(shù)中似乎并沒有專門涉及與蒸氣去油裝置緣部蒸氣濃度梯度有關(guān)的以及由此而引起的擴(kuò)散損失。例如，美國專利2，090，192在一個(gè)基本全封閉的設(shè)備中采用單一冷卻冷管冷凝蒸氣，將大氣與蒸氣隔離以減少向大氣中的蒸氣散失。在美國專利2，816，065中公開了一種雙貯液槽敞頂去油裝置，它采用單一冷凍冷凝蛇管達(dá)到比標(biāo)準(zhǔn)溫度低得多的溫度以使蒸氣散失達(dá)到最小。但仍然未提出用控制緣高部分的蒸氣濃度梯度以減少擴(kuò)散損失的方法。
同樣，好幾個(gè)先有技術(shù)都基于不同的原因提出了采用多個(gè)冷卻蛇管或熱交換器的方法，但同樣仍然未指明減少去油裝置緣部蒸氣濃度梯度的方法。但如，美國專利2，000，335提出在蒸氣去油裝置中順序安裝兩個(gè)熱交換器。第一個(gè)熱交換器浸入熱溶劑液體中，來加熱冷卻水，使第二個(gè)冷凝熱交換器在露點(diǎn)以上工作，以免水在回收溶劑的同時(shí)冷凝。美國專利2，650，085建議在蒸餾過程中使用兩個(gè)不同溫度的冷卻蛇管，但是，該方法并非在蒸氣去油裝置中使用的，而是在蒸餾回收鈣合金和堿金屬過程中使用的。在美國專利3，106，928中，提及了擴(kuò)散損失的問題，并提出用一個(gè)小風(fēng)扇使冷凝蛇管上方的蒸氣/空氣混合物循環(huán)到一個(gè)第二級(jí)外部冷凝器，進(jìn)一步冷凝蒸氣。在美國專利3，242，057和3，242，933中，在一個(gè)帶有轉(zhuǎn)鼓和傳動(dòng)帶的自動(dòng)蒸氣去油裝置系統(tǒng)里采用一對(duì)各自在基本相同溫度下工作的冷凝/熱交換器，其中第二個(gè)水冷冷凝器裝在自動(dòng)系統(tǒng)的出口處。
在美國專利3，375，177中公開了一種敞頂蒸氣去油裝置，其中用一個(gè)水冷初級(jí)冷凝器/熱交換器冷凝沸騰貯液槽上方的蒸氣，還在初級(jí)冷凝器上方附加了一個(gè)冷凍冷凝器/熱交換器除濕和進(jìn)一步減少蒸氣損失。這篇參考文獻(xiàn)也沒提出任何控制整個(gè)緣部溫度分布的建議和償試(例如，減小蒸氣濃度梯度)。結(jié)果，甚至連這項(xiàng)先有技術(shù)的蒸氣去油裝置也因蒸氣擴(kuò)散而損失大量的蒸氣。
本發(fā)明提供一種在常規(guī)蒸氣去油裝置中的改進(jìn)的多級(jí)冷凝器/熱交換器結(jié)構(gòu)，和操作該結(jié)構(gòu)的新方法，該方法可以使得在冷卻費(fèi)用最小化的同時(shí)，蒸氣散失也最小。根據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)以緣深為特征(即，緣高度與寬度比為1.0～2.3)的蒸氣去油裝置中不同深度位置裝上至少三個(gè)專門的熱交換器，這些熱交換器保持兩個(gè)不同的溫度使蒸氣冷凝和冷卻過程處于最佳狀態(tài)。裝在下面的水冷初級(jí)交換器在32°F(0℃)以上工作，使得在冷卻費(fèi)用最低的情況下讓沸騰的貯液槽產(chǎn)生的蒸氣大部分冷凝。第二個(gè)中間交換器裝在初級(jí)交換器的上方(但最好與初級(jí)交換器有所重迭)，在32°F以下(常用+10～30°F)使得處于緣部的蒸氣/空氣去溶劑化，蒸氣/空氣處于初級(jí)交換器的中間到第二中間交換器頂面之間。第三高位交換器在前兩個(gè)交換器的上方，接近去油裝置緣頂部而在頂蓋下邊，其工作溫度最好與中間交換器工作溫度差不超過約5℃，它可以在去油裝置緣頂部提供水蒸氣含量很低的去濕氣氛。中間的相對(duì)較冷的交換器與上面的去濕交換器結(jié)合起來可使蒸氣濃度梯度預(yù)想不到地大幅度減小，該蒸氣濃度梯度控制整個(gè)緣部蒸氣擴(kuò)散速率。因此，使用本發(fā)明改進(jìn)的多級(jí)冷凝器/熱交換器系統(tǒng)對(duì)于減少使用低溫溶劑的擴(kuò)散損失特別有效。
這樣，本發(fā)明提供一種蒸氣去油裝置，其中，用處于回流狀態(tài)下的清洗劑使物件去油/去焊藥。該裝置包含一個(gè)用來浸泡被清洗物件的沸騰貯液槽，處于貯液槽上方的蒸氣段和緣部以及用來冷凝沸騰貯液槽產(chǎn)生的蒸氣的第一熱交換器，還有一個(gè)收集冷凝蒸氣的清洗溶劑漂洗槽，可用來漂洗清洗過的物件并往沸騰貯液槽中補(bǔ)充溶劑。本發(fā)明的特別改進(jìn)之處包括(a)一個(gè)第一冷凝器/熱交換器裝置，其溫度調(diào)節(jié)到溶劑蒸氣露點(diǎn)之下，約32°F(0℃)之上工作，以冷凝沸騰貯液槽產(chǎn)生的蒸氣;
(b)一個(gè)第二冷凝器/熱交換器裝置，其工作溫度調(diào)節(jié)至32°F(0℃)以下，安裝在第一冷凝器/熱交換器的最低部分的上方，以進(jìn)一步冷凝沸騰貯液槽產(chǎn)生的蒸氣;
(c)一個(gè)第三冷凝器/熱交換器裝置，其工作溫度調(diào)節(jié)至第二冷凝器/熱交換器裝置的工作溫度，溫差不超過約5℃，安裝在第一與第二冷凝器/熱交換器的上方接近緣頂處，以冷凝水蒸氣，和(d)一個(gè)與第三冷凝器/熱交換器裝置相關(guān)的裝置，用來分離冷凝水或霜。
根據(jù)本發(fā)明，回收蒸氣去油裝置中溶劑蒸氣的新方法包括以下幾步(a)使沸騰溶劑上方的蒸氣在溶劑蒸氣露點(diǎn)以下、32°F(0℃)以上經(jīng)第一熱交換器冷凝。
(b)使第一熱交換器上方的蒸氣經(jīng)過工作溫度在32°F(0°F)以下的第二熱交換器。
(c)使第二熱交換器上方的蒸氣經(jīng)過第三熱交換器，該熱交換器的工作溫度與第二熱交換器的工作溫度相差不超過約5℃。
(d)分離所有回收的由第三熱交換器產(chǎn)生的冷凝液，經(jīng)干燥后與第一和第二熱交換器產(chǎn)生的冷凝液合并。
本發(fā)明的目的之一是提供一種改進(jìn)的蒸氣去油裝置，在使用低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑特別是低沸點(diǎn)含囟烴時(shí)，由擴(kuò)散而引起的溶劑損失大大降低。本發(fā)明的目的之二是在去油裝置的緣部采用多個(gè)嚴(yán)格定位的冷凝器/熱交換器來完成上述目的。這樣一套裝置可以用水冷的第一熱交換器經(jīng)濟(jì)地冷凝由沸騰貯液槽產(chǎn)生的蒸氣同時(shí)用一對(duì)冷凍冷凝熱交換器減小通過緣部擴(kuò)散而引起的蒸氣濃度梯度。本發(fā)明的目的之三是降低進(jìn)入緣部的水蒸氣濃度，這樣可以用裝在去油裝置頂蓋以下緣頂部的冷凍冷卻交換器進(jìn)一步降低蒸氣擴(kuò)散損失。在結(jié)合附圖看完本發(fā)明的說明書和權(quán)項(xiàng)之后，顯而易見可以達(dá)到這些目的以及其它目的。


圖1 是典型的雙貯液槽、敞頂去油裝置的剖面示意圖。該裝置是公知的現(xiàn)有技術(shù)并已商品化。
圖2 是典型的雙貯液槽、敞頂去油裝置的剖面示意圖，該裝置裝有本發(fā)明的加蓋工作傳送裝置。
圖3 是緣部CCl3F，CFC-11的體積百分?jǐn)?shù)與從去油裝置頂蓋往下深度(英寸)的函數(shù)關(guān)系曲線，圖中畫出了含有不同數(shù)目冷凝器的三種不同的冷凝器/熱交換器結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的各條曲線。
圖4 是緣部CCl3F，CFC-11的體積百分?jǐn)?shù)與從去油裝置頂蓋往下深度(英寸)的函數(shù)關(guān)系，圖中畫出了含有一個(gè)初級(jí)冷凝器和一個(gè)第二冷凝器的三種不同冷凝器/熱交換器結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的各條曲線。其中第二冷凝器在每條曲線中安裝位置是不同的。
圖5 是緣部CCl3F，CFC-11的體積百分?jǐn)?shù)與從去油裝置頂蓋往下深度(英寸)的函數(shù)關(guān)系。圖中畫出了第三級(jí)去濕熱交換器安裝位置變化而形式的三種不同的冷凝器/熱交換器結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的各曲線。
至于本發(fā)明的改進(jìn)裝置以及使蒸氣去油/去焊藥設(shè)備中的擴(kuò)散損失趨于最小的方法;這些改進(jìn)是如何結(jié)合進(jìn)先有技術(shù)的去油裝置中去的;本發(fā)明與先有技術(shù)有何不同，以及本發(fā)明使用中的優(yōu)點(diǎn)，這些問題也許參照附圖就能得到解釋和理解。通常，在各種去油去焊藥裝置中都使用囟化的有機(jī)溶劑/清洗劑，所有這些各種結(jié)構(gòu)的裝置都在很大程度上基于先有技術(shù)設(shè)備的基本原理，即一般稱作常規(guī)雙貯液槽敞頂去油裝置的設(shè)備。這種先有技術(shù)的去油裝置見附圖1所示。
典型的去油裝置包括一個(gè)敞頂罐10，可任選的蓋于其上的蓋子12，里面有至少一個(gè)加熱貯液槽14產(chǎn)生溶劑蒸氣(從而有“蒸氣發(fā)生器”和“沸騰貯液槽”二詞);以及一個(gè)或多個(gè)以階式溢流(如箭頭所示)的形式與加熱貯液槽14相聯(lián)的漂洗槽16。從廣義上說，本發(fā)明論及先有技術(shù)時(shí)，如前所述的漂洗槽16是可有可無的。但是，目前的蒸氣去油裝置/去焊藥裝置通常都采用至少一個(gè)漂洗槽或等效物，其原因只要一解釋設(shè)備的用法便顯而易見。先有技術(shù)的設(shè)備中，罐12具有一個(gè)安裝在槽14中沸騰溶劑上面適當(dāng)位置的冷凝蛇管(熱交換器18)，使溶劑蒸氣冷卻并冷凝回液體狀態(tài)。一個(gè)位于冷凝器/熱交換器18下邊的槽20用來收集冷凝液。一個(gè)水分離器或脫水干燥器22用來從冷凝液中除去水份，然后將無水冷凝液再返回漂洗槽(或清洗槽)16中去。冷凝液是由槽20經(jīng)過管24進(jìn)入干燥器22的。
使用過程中，加熱器26向沸騰貯液槽14中的溶劑/清洗劑液體28供給能量，這樣便在各個(gè)貯液槽的液體表面與冷凝蛇管18縱向大約中點(diǎn)之間形成了一個(gè)富集溶劑蒸氣的蒸氣區(qū)域30，換句話說，這樣的設(shè)備在規(guī)范的設(shè)計(jì)和操作狀態(tài)下蒸氣/空氣界面大約在蒸氣冷凝蛇管的一半處。蒸氣/空氣界面以上的區(qū)域或空間稱為緣部32，習(xí)慣上根據(jù)冷凝器18的中點(diǎn)(即蒸氣區(qū)域頂面)到罐口頂邊之間的垂直距離來定量描述。緣高度(即回流蒸氣相以上的高度)與罐在水平方向的最小尺寸之比(所謂“緣高度/寬度比”)影響擴(kuò)散損失這點(diǎn)在本領(lǐng)域通常已為人們所接受并已公知，在先有技術(shù)的設(shè)備中緣高度/寬度比至少為0.75～1.0。
典型的先有技術(shù)設(shè)備還裝有一個(gè)或多個(gè)超聲波換能器34使得浸在貯液槽(該例是清洗劑漂洗槽16)液相中的物件易于清洗。漂洗槽16還裝有一個(gè)外部液體循環(huán)回路，該回路包括一個(gè)粗濾器36，泵38和過濾器40，用來除去被清洗/去焊藥物件在超聲波液體沉浸過程中游離出的粒子。一個(gè)液位過低和溶劑溫度過高安全控制器42裝有沸騰貯液槽14中，而將蒸氣面過高的安全恒溫器44裝在處于緣部中的冷凝蛇管18的頂部。貯液槽16還裝有一個(gè)冷卻蛇管46用來降低液體溫度，從而減少蒸發(fā)損失，其當(dāng)設(shè)備處于非使用狀態(tài)時(shí)更是如此。
與圖1描述的先有技術(shù)設(shè)備對(duì)照，圖2是本發(fā)明的裝有附加冷凝器/熱交換器的雙貯液槽去油裝置。為了辨認(rèn)相同的或相等的部件，在描述本特定實(shí)例時(shí)，圖2的標(biāo)號(hào)盡可能與圖1的相同。這樣，圖2的實(shí)例包括罐10，沸騰貯液槽14，階式漂洗槽16和冷凝蒸氣30的初級(jí)冷凝蛇管18，這樣便確定了蒸氣與空氣的界面約在冷凝蛇管18高度的一半處，它又確定了緣部32。與其它的本領(lǐng)域公知的敞頂去油裝置上加蓋不同，它有一個(gè)頂蓋48和可程控的工作傳送機(jī)50。人們知道，使用這樣的工作傳送機(jī)可消除人為因素，使帶出液/工件運(yùn)動(dòng)損失減至最小。與圖1的方式類似，圖2的實(shí)例也包含一個(gè)處于沸騰貯液槽14中的加熱器26，一個(gè)在漂洗槽16上的超聲波換能器34，安裝在漂洗槽16內(nèi)的冷卻蛇管46和一個(gè)由處于漂洗槽16外部的粗濾器36，泵38和過濾器40組成的冷凝液循環(huán)回路。同樣，也有處于沸騰貯液槽14中用來監(jiān)控過低液位和過高溶劑溫度的安全控制器42和處于緣部32的用來監(jiān)控蒸氣界面高度的安全恒溫器44。
除水冷初級(jí)冷凝蛇管18之外，還有一個(gè)處于初級(jí)冷凝蛇管18正上方的中間冷凍冷卻蛇管52，該蛇管在垂直方向與初級(jí)冷凝器18頂部重迭數(shù)圈?？拷壊?2的頂端也是一個(gè)冷凍操作的第三冷凝器/熱交換器54(冷凝裝置未畫出)。換句話說，在緣部32，除一個(gè)通常在約40～50°F(4.4～10℃)工作的初級(jí)冷凝器18之外，較低處還有一個(gè)在32°F(0℃)以下工作的第二熱交換器52。正是這個(gè)特定的熱交換器的溫度才在緣部32的下部建立起揮發(fā)性溶劑的平衡蒸氣壓。這確實(shí)與水冷初級(jí)冷凝蛇管18及其相應(yīng)較高的溫度主要確定了蒸氣/空氣界面，而且還負(fù)責(zé)冷凝大部分揮發(fā)性溶劑的事實(shí)無關(guān)，與第三冷凝器/熱交換器54相連的是一個(gè)冷凝液槽56。由于熱交換器54是冷凍操作的(即在32°F以下操作)，由空氣侵入而產(chǎn)生的任何濕氣或水蒸氣都將趨于優(yōu)先在該冷卻蛇管54上冷凝，而不在冷凝器52或18上冷凝。因此，從槽56中流出的任何霜和液態(tài)水的冷凝液將通過管路58引向水分離器或脫水干燥器22，然后再返回清洗劑漂洗槽16。同樣，處于初級(jí)冷凝器18下方的槽20中形成的冷凝液應(yīng)當(dāng)是相對(duì)不含水的，可通過管路24直接返回槽16。必要時(shí)也可將槽20中流出的冷凝液經(jīng)過一步干燥過程(未畫出)。
將圖1與圖2比較可進(jìn)一步看出，本發(fā)明的改進(jìn)的蒸氣去油裝置中，緣部要比常規(guī)的深。具體地說，本發(fā)明的適宜的緣高度/寬度比優(yōu)選1.0以上，甚至可高達(dá)約2.3。還可看出，相應(yīng)的三個(gè)熱交換器的相對(duì)位置是冷凝和冷卻蒸氣進(jìn)而控制和使蒸氣散發(fā)極小化的關(guān)鍵因素。本發(fā)明的三個(gè)熱交換器至少在兩個(gè)不同溫度下工作。
較低位置的初級(jí)熱交換器在水的凝固溫度以上(即32°F以上)工作，使設(shè)備中大部分蒸氣冷凝。由于溫度高于32°F(最好40-50°F)，已冷卻的水是最好的冷卻液。從而，冷卻液的操作費(fèi)用以及冷凝大部分蒸氣的投資費(fèi)被(或能夠被)降至最低，特別與讓冷凍熱交換器去完成大部分冷卻任務(wù)比較就更低了。
第二中間冷凝器/熱交換器在水的冰點(diǎn)以下工作，它的位置在初級(jí)交換器上方但最好讓它的冷卻面底部與初級(jí)交換器的冷卻面頂部有所重迭中間熱交換器最好在約+10～35°F(-23至-34℃)工作。因?yàn)闇囟缺葮?biāo)準(zhǔn)溫度低，所以必須使用冷凍劑對(duì)蒸氣/空氣進(jìn)行去溶劑化。這個(gè)在緣下部的蒸氣與空氣界面附近的低于標(biāo)準(zhǔn)溫度的溫度被認(rèn)為是非常重要的，因?yàn)檫@個(gè)溫度決定溶劑的蒸氣壓，從而決定了最終降低緣部的蒸氣濃度梯度。采用初級(jí)水冷交換器完成大部分冷凝進(jìn)一步節(jié)省了與中間熱交換器操作相關(guān)的操作費(fèi)和投資費(fèi)。
第三高位熱交換器也是冷凍操作的，最好與中間交換器的溫度相差不超過約5℃，其位置在上述的兩個(gè)交換器之上，接近去油裝置緣部的最高處，其冷卻頂面位于去油裝置頂蓋下方1～12英寸處。這樣，第三熱交換器優(yōu)先地起去濕面的作用，在緣頂部選擇性地除去水分。當(dāng)然，緣頂部冷凍冷卻面和底部冷凍冷卻面(即中間交換器)的存在也保證了整個(gè)緣部始終處于低溫分布狀態(tài)。這個(gè)低溫分布狀態(tài)又導(dǎo)致了蒸氣濃度梯度的顯著和預(yù)想不到的減小，該梯度控制著通過緣部的蒸氣擴(kuò)散速率。高位的熱交換器控制侵入緣部的濕氣這一事實(shí)，使中間交換器不會(huì)結(jié)霜從而強(qiáng)化了第二交換器的效率。同樣地，霜和水冷凝液凝結(jié)在高位的熱交換器上意味著只要對(duì)高位的交換器定期除霜，并且所有的夾帶水汽自然出現(xiàn)在與有機(jī)蒸氣大量回流和冷凝的區(qū)域相隔離的地方。這樣，由低位的兩個(gè)冷卻蛇管產(chǎn)生的冷凝液被收集在一個(gè)位于初級(jí)熱交換器底面以下的槽式受液盤中。該相對(duì)不含濕氣的冷凝液可以直接返回去油裝置的清洗劑貯液槽中。
下述例子用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。完成這些實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)觀察和相關(guān)數(shù)據(jù)所用的裝置是一個(gè)雙貯液槽敞頂蒸氣去油裝置，如圖2所示，頂端開口36英寸長12英寸寬。實(shí)施例中使用的特定去油裝置裝有通常用冷卻水(即45-50°F)冷卻的水冷管式冷凝器，該冷卻水是由中央冷卻水循環(huán)系統(tǒng)供給的。去油裝置還鑲有一些定位裝置，以便在去油裝置的頂部裝上不銹鋼環(huán)來改變緣深度，并且使得在緣部容易再裝附加的熱交換器。還裝有一個(gè)自備微型致冷器向附加的熱交換器提供-20°F～20°F的冷卻劑。
三氯氟甲烷(CCl3F(CFC-11)被用作去油裝置的工作流體(即揮發(fā)性溶劑/清洗劑)。由于三氯氟甲烷是一種低沸點(diǎn)(74.9°F;23.8℃)含氯氟烴，實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)于其它類似相對(duì)揮發(fā)度的囟化烴溶劑如HCFC-23(沸點(diǎn)82.2°F)和HCFC-141b混合物(推薦作為去焊藥和清洗金屬的溶劑)所得的試驗(yàn)結(jié)果是一致的。
實(shí)施例1用一個(gè)上述的雙貯液槽敞頂蒸氣去油裝置進(jìn)行了一系列對(duì)比試驗(yàn)。裝置要點(diǎn)如圖2所示。第一次試驗(yàn)僅用一個(gè)在平均溫度47.5°F操作的初級(jí)冷凝和平均溫度1.0°F操作的中間冷凝器。第三次試驗(yàn)中，初級(jí)冷凝器保持在46.3°F，中間冷凝器操作溫度0.5°F，第三去濕蛇管操作溫度-0.1°F。各次試驗(yàn)中保持穩(wěn)定回流條件，用毛細(xì)采樣管采集緣部不同高度處氣相樣品盛入抽空的金屬筒內(nèi)。然后用氣相色譜分析其空氣和溶劑蒸氣含量。所得數(shù)據(jù)繪制成附圖中的圖3。其中A代表初級(jí)冷凝器的情況(47.5°F)，B代表初級(jí)冷凝器(47.6°F)與第二冷凝器(1°F)重迭的情況;C代表初級(jí)冷凝器(46.3°F)與第二冷凝器(-0.5°F)重迭及去濕蛇管(-0.1°F)的情況。
根據(jù)菲克分子擴(kuò)散定律，可以得知從去油裝置中擴(kuò)散出來的去油劑蒸氣的擴(kuò)散速率與沿?cái)U(kuò)散途徑(緣部深度)的成分梯度成正比。因而，A、B、C曲線下的面積便是三種操作狀態(tài)下的相對(duì)散失速率。在曲線下面積最小的C曲線狀態(tài)下操作散失速率最小。曲線A與曲線B之間的面積代表用重迭的第二冷凝與45-55°F操作的初級(jí)冷凝器組合后的改善情況，曲線C與曲線B之間的面積代表再在去油裝置頂蓋附近加上一個(gè)第三冷凝器之后進(jìn)一步改善的情況。
由上述數(shù)據(jù)可以得出如下結(jié)論首先將一個(gè)低溫重迭交換器與一個(gè)常規(guī)的在45-50°F操作的初級(jí)冷凝器組合有助于降低蒸氣擴(kuò)散，然后再在去油裝置頂蓋附近加上第三個(gè)低溫去濕熱交換器便更有助于降低蒸氣擴(kuò)散。
實(shí)施例2按照與實(shí)施例1類似的方法進(jìn)行兩次系列試驗(yàn)。所得數(shù)據(jù)與實(shí)施例1所得數(shù)據(jù)繪制在同一張圖上，如附圖中圖4所示。曲線A包括在47.6°F操作的初級(jí)冷凝器和與初級(jí)冷凝器有所重迭的中間冷凝器，其操作溫度為1.0°F。圖4中的曲線A與圖3中的曲線B相同。圖4中的曲線B包括在45.5°F操作的初級(jí)冷凝器和-0.8°F操作的中間冷凝器，熱交換器之間無任何重迭(即中間熱交換器位于初級(jí)熱交換器的緊上方)。圖4中的曲線C包括46.3°F操作的初級(jí)冷凝器和第二(中間)熱交換器，第二熱交換器位于去油裝置頂蓋下方2.5～3英寸處，操作溫度1.5°F。
由以上數(shù)據(jù)可以看出，第二中間冷凝器相對(duì)初級(jí)冷凝器的具體位置對(duì)于擴(kuò)散損失的控制非常重要，最好有所重迭。
實(shí)施例3用上述兩實(shí)施例的同一設(shè)備按上述兩實(shí)施例類似的方法進(jìn)行一次試驗(yàn)，這次在去油裝置的頂蓋下8-1/4英寸處裝一個(gè)去濕熱交換器。本試驗(yàn)中，初級(jí)冷凝器操作溫度49.2°F，與之有所重迭的中間冷凝器操作溫度0.8°F。第三去濕冷凝器保持在1.2°F，試驗(yàn)結(jié)果作圖，得圖5中曲線B。圖5中曲線A即為圖4中的曲線A(也就是圖1中曲線B)，代表相互有重迭的初級(jí)和中間冷凝器，不包括去濕冷凝器。圖5中曲線C即為圖3中的曲線C，它代表處于最佳相對(duì)位置的所有三個(gè)冷凝器。由圖5可知，上位去濕交換器相對(duì)重迭的初級(jí)和第二熱交換器的適當(dāng)?shù)木唧w位置對(duì)于控制擴(kuò)散損失起一定作用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是多方面的和顯著的。首先，完成本發(fā)明的改進(jìn)方法所必須的裝置實(shí)際上可以很容易安裝在本領(lǐng)域公知任何一種常規(guī)蒸氣去油裝置中，一旦裝上之后，可使低沸點(diǎn)溶劑的散發(fā)達(dá)到最小。這樣，本發(fā)明在用消耗臭氧的CFC作蒸氣去油溶劑和推薦的替代溶劑體系HCFC和HFC時(shí)便特別有用。適當(dāng)?shù)剡x擇相應(yīng)冷凝器/熱交換器的尺寸和位置，使大部分由沸騰貯液槽產(chǎn)生的有機(jī)蒸氣被第一冷水冷凝器冷卻，總體投資費(fèi)和動(dòng)力費(fèi)就會(huì)因?yàn)榈蜏乩淠鞯氖褂枚抵磷畹鸵蚨景l(fā)明的改進(jìn)方法被認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)的。本發(fā)明的方法不用對(duì)常規(guī)過程中的設(shè)備和操作進(jìn)行大量改動(dòng)便可在已有的系統(tǒng)和方法中采用，因而被認(rèn)為是安全的。最后，通過適當(dāng)選擇相應(yīng)三個(gè)熱交換器的相對(duì)位置和溫度，特別是適當(dāng)?shù)厥褂萌窭淠鳎袡C(jī)溶劑的擴(kuò)散損失可大大降低。
可以理解，不超出本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)，本發(fā)明的用于蒸氣冷凝的多級(jí)熱交換器概念可以很容易地用在本領(lǐng)域公知的圖示去油裝置之外的其它蒸氣去油裝置中。此外，可以予料不超出本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)，還可以在所述的諸實(shí)施例中很容易加進(jìn)一些其它的器件和步驟。僅舉一例而并非對(duì)本發(fā)明的限制圖2所示的簡單雙貯液槽敞頂去油裝置可以是與本領(lǐng)域公知的三貯液槽或多貯液槽去油裝置等同的，其中，在初級(jí)清洗劑沸騰貯液槽(即蒸氣發(fā)生器)與清洗劑漂洗槽(即冷凝液蓄池)之間裝有一列或多列階式中間漂洗槽，這樣便使得多級(jí)清洗/漂洗過程中液體溶劑純度依次升高。同樣地，也可以預(yù)料，可以按本領(lǐng)域公知的方法將過熱干燥段/室裝在最后一級(jí)，便于被清洗部件干燥和進(jìn)一步消除蒸氣散失。
本發(fā)明的多級(jí)熱交換器概念還可用于連續(xù)蒸氣去油裝置，這就是說本發(fā)明并不限于附圖中所示的間歇式裝置。這樣，本發(fā)明的改進(jìn)的三級(jí)冷凝器/熱交換器可以很容易地用在單軌傳送系統(tǒng)、織帶傳送系統(tǒng)或十字桿傳送系統(tǒng)中，上述系統(tǒng)已在蒸氣清洗設(shè)備和清洗方法中大量使用。對(duì)于出口通道和入口通道有一角度的帶式去焊藥裝置，擴(kuò)散是沿傾斜的而不是嚴(yán)格垂直的路徑進(jìn)行的，最好將去濕冷凝器安裝在緣頂以下約12英寸的地方，在這樣一個(gè)具體情況下，去濕冷凝器的操作溫度最好比中間冷凝器的操作溫度高出約2～5℃。正如前面所提及和說明的，本發(fā)明的改進(jìn)也可以有效地用于程控垂直升降系統(tǒng)、并行升降分度系統(tǒng)，以及敞頂人工間歇系統(tǒng)中。仍如前文所述，本發(fā)明的改進(jìn)還可有效地與其它輔助步驟結(jié)合使用，所述輔助步驟包括(但不限于)超聲波的運(yùn)用，輔助性的溶劑干燥和/或蒸餾回收以及溶劑萃取等。
在對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了相當(dāng)具體地描述和例證之后，應(yīng)該理解，下列權(quán)利要求并不局限于此，而是提供一個(gè)與權(quán)項(xiàng)中所有重要措詞或其等價(jià)描述相當(dāng)?shù)姆秶?br> 圖3中，A 僅初級(jí)冷凝器 47.5°FB 初級(jí)冷凝器 49.2°F和重迭的第二冷凝器 -0.5°FC 初級(jí)冷凝器 46.3°F和重迭的第二冷凝器 -0.5°F以及去濕蛇管 -0.1°F圖4中，A 初級(jí)冷凝器 47.6°F和重迭的第二冷凝器 1.0°FB 初級(jí)冷凝器 45.5°F和無重迭的第二冷凝器 -0.8°FC 初級(jí)冷凝器 46.3°F和位于緣頂下方2.5-3″的第二冷凝器 1.5°F圖5中，A 初級(jí)冷凝器 47.6°F和重迭的第二冷凝器 1.0°FB 初級(jí)冷凝器 49.2°F和重迭的第二冷凝器 0.8°F以及位于緣頂下方8-1/4″的去濕冷凝器 1.2°C 初級(jí)冷凝器 46.3°F和重迭的第二冷凝器 -0.5°F以及位于緣頂下方2-1/1-3″的去濕蛇管 -0.1°F
權(quán)利要求
1.一種蒸氣去油裝置，其中，用處于回流狀態(tài)下的清洗劑使物體去油/去焊藥，該裝置包括一個(gè)用來浸泡被清洗物件的沸騰貯液槽，位于貯液槽上方的蒸氣區(qū)和緣部以及用來冷凝沸騰貯液槽產(chǎn)生的蒸氣的第一熱交換器，還有一個(gè)收集冷凝蒸氣的清洗溶劑漂洗槽，漂洗清洗過的物件并往沸騰貯液槽中補(bǔ)充溶劑，特別改進(jìn)之處包括(a)一個(gè)第一冷凝器/熱交換器裝置，其溫度調(diào)節(jié)到溶劑蒸氣露點(diǎn)之下，32°F(0℃)之上工作，以冷凝沸騰貯液槽產(chǎn)生的蒸氣；(b)一個(gè)第二冷凝器/熱交換器裝置，其工作溫度調(diào)節(jié)至32°F(0℃)以下，安裝在第一冷凝器/熱交換器的最低部分的上方，以進(jìn)一步冷凝沸騰貯液槽產(chǎn)生的蒸氣；(c)一個(gè)第三冷凝器/熱交換器裝置，其工作溫度調(diào)節(jié)至第二冷凝器/熱交換器裝置的工作溫度，溫差不超過5℃，安裝在第一與第二冷凝器/熱交換器裝置的上方接近緣頂處，以冷凝水蒸氣；和(d)一個(gè)與第三冷凝器/熱交換器裝置相關(guān)的裝置，用來分離冷凝水或霜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的去油裝置，其中，所述第二冷凝器/熱交換器裝置與所述第一冷凝器/熱交換器裝置在垂直方向至少部分重迭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改進(jìn)的去油裝置，其中緣高度與寬度之比為1.0-2.3。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改進(jìn)的去油裝置，其中，所述第三冷凝器/熱交換器裝置位于蒸氣去油裝置頂蓋下方1.0～12英寸處。
5.一種回收蒸氣去油裝置中溶劑蒸氣的方法，包括以下幾步(a)使沸騰溶劑上方的蒸氣在溶劑蒸氣露點(diǎn)以下、32°F(0℃)以上經(jīng)第一熱交換器冷凝;(b)使第一熱交換器上方的蒸氣經(jīng)過工作溫度在32°F(0℃)以下的第二熱交換器;(c)使第二熱交換器上方的蒸氣經(jīng)過第三熱交換器，該熱交換器的工作溫度與第二熱交換器的工作溫度相差不超過5℃;(d)分離所有回收的由第三熱交換器產(chǎn)生的冷凝液，可使其經(jīng)干燥后與第一和第二熱交換器產(chǎn)生的冷凝液合并。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的回收溶劑蒸氣的方法，其中第二熱交換器冷凝蒸氣的場所有部分重迭。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的回收溶劑蒸氣的方法，其中蒸氣去油裝置的緣高度與寬度之比為1.0～2.3。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的回收溶劑蒸氣的方法，其中第三熱交換器冷凝蒸氣這一步驟在蒸氣去油裝置頂蓋下方1.0～12英寸處進(jìn)行。
全文摘要
一種以緣部深(緣高度與寬度之比為1.0到2.3)為特點(diǎn)的改進(jìn)的去油裝置，該裝置是由三級(jí)冷凝器(熱交器構(gòu)成的，其特征在于一個(gè)在32以上工作的水冷初級(jí)交換器使沸騰貯液槽產(chǎn)生的蒸氣大部分冷凝；一個(gè)由中間交換器和一個(gè)起去濕作用的第三交換器構(gòu)成的組合來降低蒸氣濃度梯度，該濃度梯度控制了蒸氣通過緣部的擴(kuò)散速率，當(dāng)使用低沸點(diǎn)溶劑時(shí)，本改進(jìn)的蒸氣去油裝置在減少蒸氣散失方面特別有效。
文檔編號(hào)B08B3/08GK1054103SQ9110107
公開日1991年8月28日 申請(qǐng)日期1991年2月13日 優(yōu)先權(quán)日1990年2月15日
發(fā)明者小羅伯特·伯索爾·拉姆齊 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司