專利名稱：一種基于高壓靜電的無接觸式清洗裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于清洗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于高壓靜電的無接觸式清洗方法與裝置。
背景技術(shù)：
在各種工業(yè)應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)研究中，需要使用到各種油液、溶液、試劑等，因此會(huì)產(chǎn)生各種油污、殘液和表面浮層污染等。這些污染以及殘余物對(duì)于裝置都會(huì)產(chǎn)生影響，如引起物質(zhì)變性、工藝破壞等，并最終影響產(chǎn)品質(zhì)量或研究效果。因此，需要對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行適時(shí)清洗?，F(xiàn)有的清洗方法包括機(jī)械摩擦清洗、化學(xué)腐蝕清洗、液體固體強(qiáng)力沖擊清洗、高頻超聲清洗、激光清洗、紫外光清洗等。其中機(jī)械摩擦清洗、化學(xué)腐蝕清洗、液體固體強(qiáng)力沖擊清洗、高頻超聲清洗(CN200710123603. 0，CN201010624388. 4)屬于接觸式清洗， 清洗效果顯著并是現(xiàn)在最主要的清洗手段；激光清洗(CN200810134880. 6)、紫外光清洗 (CN200610126514. 7)為無接觸式清洗，利用污染物對(duì)光能的吸收從而達(dá)到清洗的目的。對(duì)于接觸清洗，其成本低，但對(duì)精密儀器和軟性表面清洗時(shí)，會(huì)損壞物體表面；對(duì)于分接觸式清洗，其成本高，對(duì)被清洗污物有特殊要求，適用范圍有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于，提供一種基于高壓靜電的無接觸式清洗裝置，能夠?qū)饘俦砻嫔系囊簯B(tài)或半液態(tài)污染物，或者濕潤后的雜質(zhì)、塵埃等進(jìn)行無接觸清洗。為實(shí)現(xiàn)該發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案如下一種基于高壓靜電的無接觸式清洗裝置，用于對(duì)待清洗的金屬板表面的污染液進(jìn)行清洗，其包括高壓電源，用以產(chǎn)生脈沖電壓；電極板，與所述待清洗的金屬板分別連接到高壓電源的兩極，以形成電場(chǎng)，且該電極板面對(duì)污染液的一面上設(shè)置有陣列布置的尖端凸起；收集板，緊貼著電極板尖端設(shè)置在電極板與所述待清潔的金屬板之間，用以收集污染液；金屬板表面的污染液在所述電場(chǎng)作用下形成射流，并通過所述尖端凸起導(dǎo)引，射到所述收集板上，完成污染液的收集。本發(fā)明所述的收集板為介電常數(shù)較小的絕緣體。高壓電源發(fā)生器可以產(chǎn)生脈沖電壓，電壓范圍值在l-40kV。電極板上附有若干陣列的尖端凸起，可使電場(chǎng)在該處集中，成為液體污染物射流時(shí)的導(dǎo)引。收集板為介電常數(shù)較小的絕緣體，緊貼在電極板尖端上方，并可方便拆卸以便及時(shí)清洗。當(dāng)金屬表面上的污染物為非液態(tài)時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)濕潤處理，使其形成液態(tài)層。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種金屬板表面清洗的方法，通過收集金屬板表面的污染液，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬板表面的清洗，具體包括如下步驟(1)將金屬板和一電極板分別連接到高壓電源的負(fù)極和正極，使兩板之間形成電場(chǎng)，其中，該金屬板待清洗表面面向所述電極板，該電極板在面向金屬板的表面上設(shè)置有陣列布置的多個(gè)尖端凸起；(2)在金屬板和電極板之間設(shè)置收集板，且該收集板緊貼于電極板尖端凸起；(3)開啟電源，在金屬板和電極板之間施加脈沖電壓，金屬板表面的污染液在所述電場(chǎng)作用下形成射流，并通過所述尖端凸起導(dǎo)引射到所述收集板上，完成污染液的收集。當(dāng)金屬表面上的污染物為非液態(tài)時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)濕潤處理，使其形成液態(tài)薄層。兩電極板間施加脈沖電壓，在脈沖電壓的峰值處將觸發(fā)射流，在脈沖電壓的最小值處將維持射流，從而將污染物吸入收集板。本方法中可以多次重復(fù)上述清洗步驟，直至清洗干凈。與現(xiàn)有的接觸式清洗方法相比，該清洗方法可對(duì)污染表面進(jìn)行無接觸清洗。與激光清洗、紫外光清洗等無接觸式清洗方法相比，該方法成本低，設(shè)備簡(jiǎn)單，不會(huì)對(duì)物體表面產(chǎn)生損傷。此外，該清洗方法還具有以下優(yōu)點(diǎn)可對(duì)大型不易拆裝設(shè)備進(jìn)行局部清洗；可對(duì)微小結(jié)構(gòu)進(jìn)行清洗。


圖1是該清洗裝置的總結(jié)構(gòu)圖。圖2是該清洗裝置的清洗原理示意圖。圖3是該清洗裝置的施加電壓示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明。本發(fā)明的裝置主要由高壓電源、金屬電極板11、絕緣收集板13等組成，金屬電極板11與污染金屬表面2間通過導(dǎo)線連接到高壓電源兩極上，在兩極板之間形成電場(chǎng)。金屬電極板11上附有多個(gè)尖端12，兩金屬板被連接在高壓電源兩極上，其中一金屬板上有尖端，可視為清洗裝置的電極板11 ；另一金屬板上有液體薄層22，可視為污染金屬表面2。在兩金屬板間施加了高壓后，所形成的強(qiáng)電場(chǎng)將使得液體污染物薄層產(chǎn)生感應(yīng)， 薄層外表面將聚集自由電子，同時(shí)薄層也將被極化。最終在電場(chǎng)力的作用下，形成錐形向外凸出，形成泰勒錐(Taylor-Cone)，繼而產(chǎn)生射流(jet)，射向正電極的尖端。位于兩電極板間的污染物收集板13將收集到液體污染物。正極金屬電極板上的尖端12將使局部電場(chǎng)增強(qiáng)，以增強(qiáng)清洗效果。本實(shí)施例中的清洗方法可分為如下幾步1、器件金屬(如不銹鋼)表面上粘有溶液(實(shí)驗(yàn)中采用PEO溶液)，使之形成液體薄層；并使不銹鋼基板與高壓電源的負(fù)極相連。2、高壓電源的正極連接上另一金屬板，其上帶有類似針頭的尖端，使之靠近液體薄層。3、接通高壓電源，在尖端與液體薄層之間將產(chǎn)生電場(chǎng)，使液體薄層收電場(chǎng)力的作用，產(chǎn)生射流，射向尖端。若在尖端前方另附加一絕緣且易吸附液體的收集板，則可使液體薄層被清洗干凈。基于高壓靜電的無接觸式清洗方法的實(shí)現(xiàn)原理(如圖2所示)為將液體污染物 22視為漏電介質(zhì)(leaky-dielectric)或半絕緣體(semi-insulator)薄層(film)；在液體污染物薄層之上覆蓋清洗裝置后，清洗裝置的金屬電極板11與污染金屬表面21可以視為一個(gè)平板電容器。當(dāng)液體污染物22與收集板13之間施加一個(gè)高壓靜電場(chǎng)時(shí)，由于液體污染物可視為半導(dǎo)電性物質(zhì)，將在電場(chǎng)中產(chǎn)生極化并受到電場(chǎng)力的作用而從原表面脫離，射向收集板， 并最終滴落在收集板上。
權(quán)利要求
1.一種基于高壓靜電的無接觸式清洗裝置，用于對(duì)待清洗的金屬板表面的污染液進(jìn)行清洗，其包括高壓電源，用以產(chǎn)生脈沖電壓；電極板(11)，與所述待清洗的金屬板⑵分別連接到高壓電源的兩極，以形成電場(chǎng)，且該電極板(11)面對(duì)污染液的表面上設(shè)置有陣列布置的尖端凸起(12)；收集板(13)，緊貼所述尖端凸起(1 設(shè)置在電極板(11)與所述待清潔的金屬板(2) 之間，用以收集污染液；金屬板( 表面的污染液在所述電場(chǎng)作用下形成射流，并通過所述尖端凸起(12)導(dǎo)引，射到所述收集板(1 上，完成污染液的收集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無接觸式清洗裝置，其特征在于，當(dāng)金屬板00)表面上的污染物為非液態(tài)時(shí)，對(duì)其進(jìn)行預(yù)濕潤處理，使其形成液態(tài)層或半液態(tài)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無接觸式清洗裝置，其特征在于，所述收集板(1 為絕緣板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的無接觸式清洗裝置，其特征在于，所述高壓電源的電壓范圍值在l_40kV。
5.一種清洗金屬板表面的方法，通過收集金屬板表面的污染液，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬板表面的清洗，具體包括如下步驟(1)將金屬板和一電極板分別連接到高壓電源的負(fù)極和正極，使兩板之間形成電場(chǎng)，其中，該金屬板的待清洗表面面對(duì)所述電極板，該電極板在面向金屬板的表面上設(shè)置有陣列布置的多個(gè)尖端凸起；(2)在金屬板和電極板之間設(shè)置收集板，且該收集板緊貼于電極板尖端凸起；(3)開啟電源，在金屬板和電極板之間施加脈沖電壓，金屬板表面的污染液在所述電場(chǎng)作用下形成射流，并通過所述尖端凸起導(dǎo)引射到所述收集板上，完成污染液的收集。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，當(dāng)金屬表面上的污染物為非液態(tài)時(shí)，對(duì)其進(jìn)行預(yù)濕潤處理，使其形成液態(tài)薄層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述收集板為絕緣板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于高壓靜電的無接觸式清洗裝置，包括高壓電源，用以產(chǎn)生脈沖電壓；電極板(11)，與所述待清洗的金屬板(2)分別連接到高壓電源的兩極，以形成電場(chǎng)，且該電極板(11)面對(duì)污染液的表面上設(shè)置有陣列布置的尖端凸起(12)；收集板(13)，緊貼所述尖端凸起(12)設(shè)置在電極板(11)與所述待清潔的金屬板(2)之間，用以收集污染液；金屬板(2)表面的污染液在所述電場(chǎng)作用下形成射流，并通過所述尖端凸起(12)導(dǎo)引，射到所述收集板(13)上，完成污染液的收集。本發(fā)明還公開了一種清洗金屬板表面的方法。本發(fā)明可以進(jìn)行無接觸的清洗，不會(huì)對(duì)物體表面產(chǎn)生損傷。
文檔編號(hào)B08B6/00GK102527672SQ20121001067
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者劉慧敏, 尹周平, 布寧斌, 鄧輝旭, 黃永安 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)