(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210859773.X (22)申请日 2022.07.22 (71)申请人 中国船舶重 工集团公司第七0七研 究所 地址 300131 天津市红桥区丁字沽一 号路 268号 (72)发明人 韦路锋　赵坤　韩鹏宇　冯小波　 王妍妍　崔云涛　赵丙权　田纪遨　 李世杨　 (74)专利代理 机构 天津盛理知识产权代理有限 公司 12209 专利代理师 刘英梅 (51)Int.Cl. B08B 7/00(2006.01) B08B 3/02(2006.01)B08B 3/12(2006.01) (54)发明名称 陀螺仪用半球谐振子干式清洗系统及干式 清洗方法 (57)摘要 本发明涉及陀螺仪用半球谐振子干式清洗 系统及干式清洗方法， 方法为： 1： 将工件固定在 清洗腔内工件夹持驱动机构的工件安装位上； 2： 开启液体CO2储罐上出液口处阀门后， 清洗介质 通过介质输入 管路向清洗腔输送过程中， 经过高 压和加热变成超临界CO2流体， 流入到清洗腔中， 对工件进行冲洗； 3： 启动驱动电机带动工件在清 洗介质中旋转并自转， 增强超临界CO2流体清洗 效果； 4： 待清洗腔内充满超临界CO2流体时， 关闭 进液阀门， 启动兆声波发生器； 5： 清洗设定时间 后， 打开排液阀门使携带污垢的超临界CO2流体 从清洗腔流入到分离腔内， CO2流体气化， 经排气 口排出， 并液化回流至液体CO2储罐内， 污垢经排 污口排出； 6： 对清洗容器泄压， 取出工件。 本发明 清洗效果 好。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115069685 A 2022.09.20 CN 115069685 A 1.一种陀螺仪用半球谐振子干式清洗系统， 其特征在于： 包括清洗容器、 分离容器、 冷 凝器、 液体CO2储罐、 工件夹持 驱动机构、 CO2超临界发生装置； 所述清洗容器 内设置有清洗腔， 在清洗腔所对应的顶部设置有清洗介质输入接口和泄 压口， 并在泄压口处安装阀门， 在清洗容器的底部设置有排液输出口； 所述分离容器的一侧设置有输入口， 分离容器的顶部和底部分别设置有排气口和排污 口； 所述液体CO2储罐的一端设置有回液口， 另一端设置有出 液口； 所述工件夹持驱动机构采用行星齿轮机构和弹性夹持头的组合结构； 行星齿轮机构中 的太阳轮与驱动轴固定， 驱动轴从清洗容器的底部密封穿出， 并与外 设的驱动电机连接， 行 星齿轮机构的内齿圈为固定件， 内齿圈通过连接架或多个连接臂与 清洗容器的清洗腔内壁 固定连接， 在行星齿轮机构 中的每个行星轮的上端同心固定一弹性夹持头； 在每个行星轮 处形成一工件安装位； 液体CO2储罐的出液口通过介质输入管路与清洗容器的清 洗介质输入接口连接， 在介质 输入管路上安装有进液 阀门； 所述CO2超临界发生装置安装在介质输入管路上并位于进液 阀门安装位置的前端， 包括先后安装的高压泵和加热器； 分离容器的输入口通过介质输出 管路与清洗容器的排液输出 口连接， 在介质输出管路上先后安装有排液阀门和减压阀； 液 体CO2储罐的回液口通过介质回收管路与分离容器 的排气口连接， 在介质回收管路上安装 有冷凝器。 2.根据权利要求1所述的陀螺仪用半球谐振子干 式清洗系统， 其特征在于： 所述清洗容 器为双层夹腔结构， 内层内部形成所述清洗腔， 在清洗容器的夹腔 内设置有加热模块和兆 声波发生器， 所述加热模块采用加热 带， 加热带缠绕在清洗容器内层的外壁 面上。 3.一种基于权利要求2所述的陀螺仪用半球谐振子干 式清洗系统 的半球谐振子干式清 洗方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1： 安装工件： 将半球谐振子固定在清洗腔内的工件夹持驱动机构的工件安装位 上； 步骤2： 开启液体CO2储罐上出液口处的阀门后， 在 清洗介质通过介质输入管路向清洗腔 输送的过程中， 先通过高压泵进行加 压， 使清洗介质压力增加到7.38MPa以上， 然后通过加 热器进行加 热， 使清洗介质的温度达到31.1℃以上， 使清洗介质变成超临界CO2流体， 流入 到清洗腔中， 先对工件进行冲洗； 步骤3： 启动工件夹持驱动机构的驱动电机带动工件在清洗介质中绕驱动轴中心旋转 并自转， 增强超临界CO2流体清洗效果； 步骤4： 待清洗腔内充满超临界CO2流体时， 关闭进液阀门， 启动 兆声波发生器， 实现兆声 清洗； 步骤5： 清洗设定时间后， 打开排液阀门使携带清洗污垢的超临界CO2流体从清洗腔流 出， 在流体通 过减压阀后， 超临界CO2流体气化， 形成CO2气体， 并通 过分离容器上的输入口进 入到分离容器内， 溶解的污垢留在分离腔中经排污口排出， 而经分离腔分离的CO2气体经过 滤芯过滤通过排气口排出， 在CO2气体通过介质回收管路上的冷凝器时， 由气态转换为液 体， 最后通过 液体CO2储罐上的回液口回流到液体CO2储罐内； 步骤6： 对清洗容器进行泄压， 取 出清洗后的半球谐振子 工件。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115069685 A 2陀螺仪用半球谐振 子干式清洗系统及 干式清洗方 法 技术领域 [0001]本发明属于半球谐振子超精密清洗技术领域， 特别涉及 一种陀螺仪用半球谐振子 干式清洗系统及干式清洗方法。 背景技术 [0002]半球谐振子是半球谐振陀螺敏感角度信息的核心部件， 一般由熔融石英玻璃超精 密磨削加工而成。 谐振子品质因数和频率裂解是评价半球谐振子性能的核心指标， 却极易 受谐振子表面洁净度影响。 通常熔融石英玻璃经磨抛后形成的半球谐振子表面会存在磨削 碎屑颗粒、 抛光颗粒及有机污染物等， 如不能及时有效地去除， 将引起谐振子品质因数降 低、 阻尼不均、 品质因数不稳定、 频率裂解增大等问题， 导致谐振子报废无法满足使用要求。 此外， 为实现半球谐振子的激励和检测， 需在谐振子内表面镀一层纳米级导电薄膜， 镀膜前 谐振子表面的洁净度同样 影响着薄膜结合力和镀膜谐振子的品质因数。 谐振子表面洁净度 差易导致纳米级薄膜脱落、 镀膜谐振子品质因数较低等问题， 使得谐振子难以满足工程使 用要求。 湿法清洗是提高谐振子表面洁净度的常规方法， 但是湿法清洗往往离不开水， 水极 易于与谐振表面羟基发生化学吸附， 难以彻底去除， 导致谐振子品质因数缓慢下降， 纳米级 薄膜氧化， 成为制约谐振子品质因数稳定性技术瓶颈。 其次， 由熔融石英玻璃加工的半球谐 振子的表面并非绝对光滑， 在微观上属于微纳网格结构， 由于表面张力大等原因， 常规的湿 法清洗难以彻底 清除这种微纳网格结构内的污染物， 难以获得高洁净度的半球谐振子 。 发明内容 [0003]本发明的目的是在于克服现有技术的不足之处， 提供一种高效、 环保、 低成本、 清 洗效果好的陀螺仪用半球谐振子 干式清洗系统及干式清洗方法。 [0004]本发明的上述目的之一 通过如下技 术方案来实现： 一种陀螺仪用半球谐振子干式清洗系统， 其特征在于： 包括清洗容器、 分离容器、 冷凝器、 液体CO2储罐、 工件夹持 驱动机构、 CO2超临界发生装置； 所述清洗容器内设置有清洗腔， 在清洗腔所对应的顶部设置有清洗介质输入接口 和泄压口， 并在泄压口处安装阀门， 在清洗容器的底部设置有排液输出口； 所述分离容器的一侧设置有输入口， 分离容器的顶部和底部分别设置有排气口和 排污口； 所述液体CO2储罐的一端设置有回液口， 另一端设置有出 液口； 所述工件夹持驱动机构采用行星齿轮机构和弹性夹持头的组合结构； 行星齿轮机 构中的太阳轮与驱动轴固定， 驱动轴从清洗容器的底部密封穿出， 并与外设的驱动电机连 接， 行星齿轮机构的内齿圈为固定件， 内齿圈通过连接架或多个连接臂与清洗容器的清洗 腔内壁固定连接， 在行星齿轮机构 中的每个行星轮的上端同心固定一弹性夹持头； 在每个 行星轮处形成一工件安装位； 液体CO2储罐的出液口通过介质输入管路与清洗容器的清洗介质输入接口连接，说　明　书 1/4 页 3 CN 115069685 A 3