1.1介绍

干冰清洁是一种对环境无害干燥清洗工艺。它原则上类似于喷砂，但范围和应用范围更广。使用干冰清洁系统代替砂砾或喷水或化学品清洁系统去除表面涂层。固体干冰的生产已经有许多的工业参与，因此不会增加二氧化碳气体导致全球变暖。此外，许多清洁应用会在清洁过程中遭受湿气的使用或引入。干冰清洗则通过仔细规定系统组件来执行，无需引入湿气。

使用可升华介质，喷砂系统将减少垃圾填埋场所需的空间并消除爆炸中潜在危险废物的昂贵分离和过滤。同样，清理或剥离化学品的补救也会增加时间和成本，成本与化学清洁系统相关的固有生物危害。严格和昂贵一些航空航天应用的遮蔽要求可能因为干冰颗粒快速放松而被放宽，在冲击后升华，这使干冰清洁成为一种有吸引力的选择。机身内部干冰的最终会升华，从而不会增加的重量。二氧化碳主要由石油化工和化肥生产过程产生，其次来自烟气净化过程。因此它在大多数工业场所都很容易获得。将二氧化碳转化为可用的固相用于干冰清洗的过程系统是一种从食品加工业借来的技术。用于非升华的可升华干冰颗粒的替换，喷砂介质需要特殊的颗粒挤出设备，能够生产出一种更小，更致密的颗粒比目前在食品加工中使用的颗粒更小。除了变化干冰造粒机，必要的喷砂设备改造，以利于使用这种近乎低温的设备，需要与用于喷砂的系统设计不同的系统设计。

干冰清洗过程就是这样：干燥。

干冰清洁过程中不使用水：

干冰温度-78.5度：会导致冰霜暂时冻结在基板上，不受控制的环境，这种副作用可以通过适当的大气指标来消除。小型清洁间提供干燥，惰性，正压大气中，与低温生产的氮气一起使用作为推进剂气体将会限制这种气体。将湿气引入可能在干冰颗粒表面冻结的物质生产。另外，通过“覆盖”干冰颗粒挤出机和绝热容器（将挤出头和容器封闭在帐篷内）并且再次提供正压惰性大气里面，大气中的水分引入到清洗过程中可能都不过分淘汰。

系统设备

典型的干冰清洁系统将由以下部件组成：

提供适当尺寸，形状和密度的干冰喷射颗粒。

合适的温度，压力和露点的推进剂气体源。

用于容纳介质并调节干冰和推进剂流向输送软管的装置。

一种将干冰颗粒运输并加速到高速的装置，并将它们引导至工作表面。

在此外，它们具有韧性并且不具有与其前人相同的分子结构。

不像他们在生产过程中可能会修改干冰的质量，以更好地配合清洁颗粒到应用。这种改变冰块生产过程中干冰物理特性的能力清洁步骤使磨料二氧化碳清洁过程能够在之前的应用中展开竞争化学溶剂清洁系统的唯一领域。由于干冰的亚稳性质，清洁颗粒运输到枪口的问题是CO2清洁的首要关注点。

最适合用于CO2：清洁系统的干冰颗粒的尺寸3mm直径。但是，除非在颗粒生产设备中包含特殊的设备，挤出颗粒的长度将与其密度成比例。目前，这个长度的范围可以从3mm至6mm。建议在干冰喷射设备中使用的颗粒长度约为3mm或更小。这里小一点肯定更好。最小尺寸应该取决于在应用时，关于基材损伤的可能性以及涂层的性质除去。正常的颗粒生产，储存和处理将使颗粒长度降至此值。此外，机械插入推进剂流，随后的运输，（和伴随升华）和加速过程将会使颗粒长度降至最大目标表面0.1mm。

干砂的密度范围为90-105 Lbm / P。干冰密度较低清洁颗粒的重要性在于干冰清洁系统将显示较少的整体清洁能量对于相同的颗粒和推进剂速度，工作表面的密度比使用较小的颗粒和推进剂的速度高，更尖锐，喷砂的媒体。干冰的断裂力学也不同。目前使用最多喷砂介质是基于二氧化硅的，其具有尖锐的四面体分子结构。这些微小的，非常坚硬的物质（E = 45×106 PSI）总是会变成尖锐的边缘原始粮食的复制品。较软的干冰颗粒不会产生相同的锐边结晶结构作为他们不可升华的对应物时被打破。在与目标表面接触后，干冰颗粒会塑性变形并分裂。碰撞中遗留的任何粒子残余物将被来自推进剂和升华干燥的气体力从工作表面排斥冰。因此，干冰清洗不具有与次表层侵蚀（基材蚀刻）相同的潜力替代，喷砂系统。这使CO：清洁可用于敏感基材应用。突驰公司正在准备研究干冰清洁颗粒大小的影响，形状，密度和质量流量对清洁速度和效率的影响。使这些数据相关（并扩大这种清洁技术的应用基础）这些比率必须参考表面涂层和基板。这需要有兴趣从CO清洁中获得进展的行业的帮助技术。预计某些应用中的爆破时间可能会缩短，这是合理的使用分散在给定喷嘴出口区域的更小，更致密的颗粒。这是由于更小颗粒优异的渗透涂层晶界的能力。更小，不规则形状的颗粒应该还具有比其较大对应物更清晰的结晶点，进一步提高了清洁速度。

长距离运输干冰清洁颗粒倾向于沉降和压缩颗粒成大块。 任何块状或结块的小球必须分解成自由流动的小球在使用之前，这种分离过程产生“罚款”。 （罚款是1-2毫米大小的干冰颗粒。）这些微型颗粒将在输送软管内完全升华。 因此，他们的质量是不可能的指望清洗。 较小的颗粒由于沉降和分离而遭受更多的劣化。 出于这个原因，tooice认为更希望在喷砂设备中包括一个装置以减少压力如果所需尺寸小于0.125英寸，则颗粒尺寸与特定清洁应用中所需的尺寸相同直径。 CurrenUy正在测试几种低成本，原型颗粒尺寸设计。

推进剂系统

二氧化碳清洁系统利用加压气流，受控扩张到当地周围的环境压力，加速升华介质颗粒清洁速度。主要用于干冰爆破器的两种推进剂是压缩空气和氮气。 （标准压缩空气和氮气推进剂供应系统在附录B图1和2中进行了说明本报告结束。包含推进剂系统的设备在很大程度上取决于应用，其位置以及在该应用程序中执行所需的攻击性级别。）通常，加压气流必须超过当地的夯压至少100PSIG。该任何CO：清洁系统所使用的推进剂的体积将与喷嘴配置有关（请参阅加速喷嘴），喷嘴限制处的载气的分子量和密度。当然，颗粒出口速度（以及因此清洁能力）是可用的函数推进剂能量以及粒子弹道学包括：尺寸，比重和任何平移或三轴旋转。使用弹道计时码表，DI-250冲击波产生的干冰颗粒速度在175 PSIG，75°F和40°压力露点的压缩空气下进行测量。因为颗粒的不均匀颗粒大小，三维平移和三轴旋转的组合效应在输送软管和喷嘴内，颗粒速度范围从350至550英尺每秒。粘土目标浸渍测试证实了200英尺所建议的宽干冰穗能量范围每秒测量速度的波动。压缩空气和氮气在整个工作压力范围内的密度最大目前可用的二氧化碳清洁系统相差约3.5％。因此，一直如此通过测试证实，两种气体之间的体积流量的相似差异将是在给定相同温度，压力和喷嘴孔径的情况下遇到。推进剂属性对清洁颗粒速度影响最大的是其压力和温度。 TOOICE公司制作了氮气与空气推进剂报告。在这份报告中，研究了这些性能对推进剂消耗的变化，以及为读者提供替代系统组件配置，规格和一般CO：清洁信息。在大多数干冰清洗系统中，干冰之间存在温差通常在大气压下制造和运输，以及推进剂气体。干冰温度将为-109.33°F，推进剂气体通常接近环境温度。该推进剂压力和温度对单管内干冰颗粒升华率的影响爆破设备已被调查。正如所料，更高的推进剂气体温度和更长的时间输送软管会增加失去升华软管内的干冰质量。 100％的损失是在某些情况下可能。只要推进剂的温度大于-109.33°F，a干冰量会在输送软管中升华。

在DI-250上的测试结果显示了推进剂和干冰混合物在加速度喷嘴处测得的温度随着压力降低而变得更冷。 这个随着压力下降，输送软管内的颗粒升华增加。 因为输送软管直径不变，这种增加归因于粒料进入的时间越长输送软管处于较低的压力下。

通过降低推进剂气体，颗粒升华的问题可能完全消除温度升至干冰温度以消除推进剂气体传递给的热量清洁颗粒。这可以通过将低温气态氮注入推进剂供应来完成在插入清洁丸之前进行。但是，在这种低温下操作将会花费更多，因为需要更大量的气体来保持气体和颗粒速度。在此外，使用硅橡胶，必须更换颗粒输送软管由于温度较低，使用（较少）柔性不锈钢软管。爆破设备爆破设备本身必须能够储存一定量的干冰颗粒允许在一段时间内操作而不会过度处理干冰介质。持续时间颗粒再填充之间的爆破将取决于位置，环境条件和清洁操作本身。相信从长远来看，这将有利于清洁行业分离颗粒生产和爆破设备。通过允许小型或偶尔的用户进行这种分离，最初的资金成本很低只购买爆破装置，不需要加入沉重，笨重的颗粒挤出装置需要高压电输入，这使得它们非常笨重。偶尔用户可能会购买根据需要从清洁位置附近的制造商处清洁颗粒。除了颗粒储存能力之外，喷砂设备还必须包括一个计量装置并将干冰流输送到工作表面。二氧化碳清洗机通常包含一个用于操作员控制入口推进剂压力或干冰颗粒流或两者的装置。容量调节干冰流量和推进剂压力，可实现各种各样的经济清洁来自敏感基材和轻微污染物的应用，以及极其坚韧的粉末涂料涂层用同一件设备。

运输和加速装置

运输方法

通常，将颗粒输送到工作表面是通过单个或一个完成的双软管系统。目前，相信单一输送软管是选择的配置更积极的应用要求，如油漆和硬涂层去除工艺。通过可互换部件和/或设备改型的适配，单管装置将能够在更高度敏感的基底应用中执行。大多数是单一的爆破设备颗粒插入和调制装置获得专利和/或专有权。单一交付软管方法将干冰清洁丸粒插入高压推进剂流中爆破柜。这必须在推进剂节流阀的下游进行以消除腐蚀节流阀。另外，单一的软管装置为加入提供了理想的平台升华还原成分。另一方面，双软管系统专用一根软管用于推进剂气体输送加速喷嘴，而第二根软管将干冰粒送入同一喷嘴。在喷嘴处，小球被吸入膨胀的推进剂流后面形成的较低压力区域。第二，或颗粒输送，软管可以通过正压或真空感应将颗粒输送到喷嘴。双软管颗粒运输的真空方法必然会将大气中的水分引入爆破过程，这在某些应用中是不受欢迎的。除了单一的软管设备更具侵略性外，它还有助于近乎选择消除了在加速路径上的输送软管内清洁颗粒的升华喷嘴。正如“推进剂系统”部分所述，升华损失取决于输送软管的长度，推进剂气体的速度以及推进剂气体之间的温差￠'3'和气。任何辅助升华减少组件或系统将需要更换不太灵活的不锈钢软管的标准高柔性硅胶输送软管。虽然对于操作员人体工程学不幸，但出于安全原因，这是必要的。

加速喷嘴

一旦传递冰球和高压气体的可控和可靠的手段，实际的工作表面是完成的，最后一个必要的项目是提供这种固体气体的手段混合物到足够宽的区域，并有足够的能量去除污染物或工作表面涂料。这需要有足够长度的加速喷嘴来允许清洁速度介质接近膨胀载气的速度。大多数这些喷嘴是可互换的使操作员能够根据具体应用调整颗粒的动能。通常，这些喷嘴采用符合人体工程学原理的弯头，可提高操作员和清洁系统的性能。喷嘴设计是高度专有的。通常，不同的应用程序需要妥协颗粒速度以提供方便的，符合人体工程学的喷嘴出口角度，长度或宽度。设计一个喷嘴在一个压力范围内以最佳方式工作，温度或干冰流动条件可能几乎没有在其他人中足够。因此，随着二氧化碳清洁应用范围的扩大，喷嘴设计将会实现成为增长和发展最重要的领域之一。喷嘴研究的一个重要领域是将声衰减技术应用于喷嘴爆破过程。目前，在距离小于6英尺的地方，运行声级超过112分贝。美国职业安全与健康管理局（OSHA）的法规要求持续不断地对工人进行加热分析噪音水平，除了200英尺内的所有工作人员穿着暖气保护装置。 （这假设6小时8小时连续爆破。）

结论

目前干冰清洗系统的应用范围正在迅速增长。去除油漆，包括环氧树脂，搪瓷，丙烯酸树脂和富含铅的涂料，是CO2清洁正在成为一个领域极具成本竞争力。电子工业正开始将干冰喷射作为一种手段从电路板上去除焊剂。汽车（和配套）行业正在使用干冰清洗的应用范围从发动机缸体脱脂到橡胶清除热胎模具，一般工厂维护清理。核工业正在使用干冰清洗工具和设备的净化。这些应用大多产生环保局认为的危险废物。随着废物处置法律变得更加严格，可靠的经济的替代产品会产生更多的废弃物必要。

目前研究和开发的领域包括：开发加速喷嘴涵盖了广泛的应用领域;研究干冰颗粒的形状，大小和密度对其影响清洁效率;噪声衰减装置的开发;并研究其作用升华率和清洁效率上的推进剂温度。二氧化碳的应用范围预计清洁工作将大幅增长，TOOICE及其潜力之间形成战略联盟客户和工程研究公司。

TOOICE干冰清洁系统非常灵活。凭借可互换的喷嘴功能，（可能专门为某些涂料，基材和推进剂流量范围而设计压力）介质密度和流速可调，工作压力范围从100到

350 PSIG，危险的化学品和化学品的理想替代品研磨清洁系统。

TOOICE

烟台突驰机电科技

www.tooice.net

400-996-0535