CN1699626A - 酸洗旋转体形中空部件的方法及实施该方法的装置 - Google Patents

Abstract

一种酸洗形状为旋转体例如尤其是钛合金制成的涡轮机叶轮的中空体的内部和外部的方法和装置。部件(19)的旋转轴线水平布置，其局部浸入到装有酸洗剂的容器(59)中，同时绕其旋转轴线(x′x)旋转。

Description

酸洗旋转体形中空部件的方法及实施该方法的装置

技术领域

本发明涉及一种酸洗旋转体形状的中空部的方法，尤其是酸洗大尺寸的中空部，例如具有被焊接起来的盘片分隔开的环形腔的涡轮机叶轮。本发明的优选应用领域是在热处理过程中用化学方法分解在由钛合金制成的这种部件上形成的富氧污染层，其通常被称为“α-case层”。

背景技术

众所周知，假定在构成叶轮的多个焊接在一起的盘片之间限定多个相邻环形腔，则很难进入上述类型的钛合金涡轮机叶轮的内部。制备所述部件所需的热处理过程会在其表面(外部和内部)产生污染层，其厚度是几十毫米，是富氧层，并且被称为“α-case层”。目前，由于酸洗该部件的内部具有较大的风险，因此只有该部件的外部进行酸洗处理。

遗憾的是，这种污染层的出现是在形成裂纹之后产生的，这些裂纹会缩短部件寿命。

发明内容

本发明提供一种酸洗方法，其能同时去除内部和外部的污染层，使该化学去除均匀。

更具体地，本发明提供一种酸洗旋转体形状的中空部的方法，其特征在于，其包括：使所述部件在水平方位绕其旋转轴线旋转，将所述部件局部浸入装有酸洗剂的容器中，使所述酸洗剂进入所述部件的内部，在酸洗过程中使所述部件旋转，并且通过泵连续地从所述部件的内部泵抽酸洗剂，使酸洗剂的高度相对于所述部件保持基本恒定。

将所述部件局部浸入并同时使其旋转能够使所述部件内部和外部的整个表面酸洗深度均匀。特别地，本方法优选将所述部件完全浸入酸洗剂池中，但在实际中由于聚集在所述部件内部的气泡，使得这是不可能的。

例如，所述部件可以浸入到大致到达其旋转轴线的位置。

有利地是以这种方式泵出的酸洗剂重新进入容器中所述部件的外部。假定所述腔的体积不同，泵抽操作是将酸洗剂从所述腔内抽出，同时相对于彼此调节流速使其大致与所述腔各自的体积成比例。

这样，腔内部的酸洗剂被有规律的更新，并且所有腔中的酸洗剂在任何时刻保持同样的有效度(换言之，相同的消耗程度)。例如，分别插入到各个腔中的多个泵抽管的流速可以由不同孔径流体收缩部调节。

在所述酸洗结束时，所述部件被从装有酸洗剂的池中抽出，同时连续地从所述部件内部泵抽酸洗剂。在所述部件被抽出的同时优选同时旋转。所述部件在相对短的时间内被抽出，大约为30秒。之后，所述部件被输送并放入到装有中性剂的池中。在该漂洗过程中所述部件优选连续地旋转。中性剂可以由例如水构成。污染层被利用由硝酸和氢氟酸的混合物构成的酸洗剂去除。

本发明还提供一种酸洗形状为旋转体的中空部的设备，其特征在于包括：支承件，其装配有用于保持所述部件并驱动其旋转的装置，所述装置布置成在水平方位保持所述部件并使其绕其旋转轴线旋转；装有酸洗剂的容器；使所述部件下降进入所述容器并使其局部浸入所述酸洗剂的装置；泵装置，用于连续地将酸洗剂从所述部件内部抽出；以及用于使酸洗剂相对于所述部件保持大致恒定高度的装置。

所述泵装置的排出口被布置成将酸洗剂循环到容器中，所述部件的外部。

当所述部件是由多个焊接起来的盘片制成的转子叶轮时，所述泵装置可以包括多个分别浸入到各个所述腔中的抽吸管。

为了更容易将抽吸系统放置于合适位置，所述抽吸管是一个柔性管，其与单泵相连的连接器歧管相通。这些抽吸管可以设置有经校准的流体收缩部。这样，每个收缩部的截面被设计为内部浸有相应抽吸管的腔的体积的函数。

本发明的设备还包括装有中性剂的容器和将所述部件从装有酸洗剂的容器输送到装有中性剂的容器的装置。

附图说明

通过下面参照附图对根据本发明的酸洗设备的示例性说明，将很容易理解本发明及其优点。

图1是根据本发明的设备的正视图，其局部为剖视图；

图2是与图1类似的设备，更具体地示出如何将该部件放在酸洗设备中的正确位置；

图3是沿图2中的箭头III观察时的视图；

图4-7是以较小比例示出酸洗过程中各操作步骤的视图。

具体实施方式

设备11包括支承件13，所述支承件装配有保持和旋转驱动装置17，该保持和旋转驱动装置17用于保持和旋转将被酸洗的形状为旋转体的中空部件19。可以看到，该部件构成喷气式涡轮发动机的叶轮或中心部。其是一由在公共轴线上的多个焊接在一起盘片21制成的形状复杂的部件，这些盘片21形成多个内腔23，这些内腔23彼此轴向相邻并且很难触及。已知对由钛合金制成的部件进行热处理会导致在其表面上产生污染层，该层通常被称为“α-case层”并希望被去除。到目前为止，酸洗所述部件的内表面仍然被认为是不可能的。

支承件13包括一种台架25，在其顶部，在平台27上承载有保持和旋转部件19所需要的全部装置(电机和机电零件)。更精确的，电机29使水平轴线的支承件31旋转，支承件31由在平台27下方延伸的下降部32承载。支承件31由一组齿轮33驱动。该支承件的形状和尺寸使其适配于所述部件的一端部36。所述支承件31具有多个孔以避免阻碍所述部件内的液体的流动，尤其是避免阻碍酸洗剂或中性剂，或者漂洗剂的流动。非机动旋转元件37承载三个臂38，它们适配于所述部件的另一端39。该旋转部件由安装在平台27下方的竖直下降部41承载。所述组件轴向运动从而将所述部件置于合适的位置。所述支承件31和所述旋转元件37具有相同的水平轴线。当置于正确位置时，所述部件保持在它们之间，并且由两个圆形端部36和39对中。因此，所述部件可以绕处于水平位置的自身的旋转轴线旋转。在进行酸洗之前，所述部件通过被承载在升降机46(图2和3)上而运动到台架25下方，并且被置于支承件31和臂38之间。然后，其在电机29的驱动下开始旋转。

平台27还具有泵50，其入口51连接到一个管，该管的一端53轴向布置(在轴线x′x上)，并且连接到一个适于轴向安装在所述部件内部的刚性的可分离连接器54上，如图所示。柔性抽吸管55连接到连接器54。当连接器54和部件19置于支承件13上的正确位置时，每个管55插入相应的腔23中，如图1所示。管的长度取决于其连接到的相应腔，因此其底端浸入在很深的部分，即所述相应腔的底部，处于所述部件的底壁附近。因此，泵装置50，54，55适于连续从所述部件内部以及从各个腔的底部抽出酸洗剂，并且所述部件被局部浸入具有酸洗剂的容器59中。如果酸洗的部件是其它类型的，尤其是没有多个腔的，则用于在部件内部提供泵抽装置的系统可以简化，例如其可以包括浸入最深部的单个柔性管。另外，在台架上安置一高度检测器60，隔离器包括用于调节支承件13的位置(高度)的装置，使得所述部件部分地浸入到预定深度处，例如如图所示，到达其旋转轴线xx′。在所示示例中，是整个支承件13，即台架25本身浸入到该容器中。为此，其被安装在现场的升降装置61承载并运输，该升降装置61可以是例如移动吊车等的构成部件。所述升降装置能使支承件13的位置在容器中可被调节，从而使部件19的位置可被调节。所述装置由高度检测器60控制，高度检测器60安装在该支承件的一个位置处，在该位置处，当所述部件浸入大致到达轴线x′x时，便于高度检测器60检测酸洗剂池的表面。升降装置可以通过伺服控制到检测高度，从而将高度检测器60保持在酸洗剂池的表面。

所述设备优选包括用于使酸洗剂相对于所述部件保持大致恒定高度的装置。由于所述泵装置从所述部件的底部将酸洗剂抽出，泵50用于连续地使酸洗剂在所述部件19的外侧循环进入所述容器内。与泵的排出口52相连接的管56伸入容器中。在实际中，这种循环的作用是：当支承件13已经伸入容器中到达由高度检测器60确定的一深度时，保持容器中的酸洗剂的高度恒定。由于酸洗剂被从腔23的底部连续泵出，然后循环入容器内部件的外部，因此在容器内各个部分的酸洗剂的有效度保持均匀。为了在考虑酸洗剂的有效度(假定其逐渐被消耗)的情况下确定所需的处理时间，通过酸洗一个经过与所述部件相同的热处理过程的测试件来推导出酸洗所述部件所需的时间是完全可以的。

另外，至少一些抽吸管55具有经校准的流体收缩部65(连接器54的上游)，每个收缩部的截面积是相应抽吸管伸入其中的腔的体积的函数。这能够保持所述部件本身内部的酸洗剂的高度恒定，尤其是在酸洗结束将所述部件从容器中抽出并连续地排空时。

在热处理本身过程中，对多个腔之间的泵送进行平衡，从而使它们内部的酸洗更加均匀。

所述设备还包括装有中性剂的容器62，其位置靠近容器59，并且还包括将部件19从容器59输送到容器62的装置(在此实例中，被输送的组件包括所述部件和台架25)。这些装置由上述升降装置61构成。

在所述示例中，所述部件由钛合金制成，所述酸洗剂是硝酸和氢氟酸的混合物。中性剂是水。

从上面的描述很容易知道如何实施该方法。首先，将所述部件放在支承件13上的适当位置，如图2和3所示。连接器54也被放在适当位置使得每个柔性管55伸入一个腔。然后该连接器被连接到泵50。该状态如图1所示。支承件13被升降装置61输送到容器59的上方，如图4所示。其一直下降，直到高度检测器60碰到容器59中的酸洗剂的表面。当该检测器被触发时，支承件13停止下降。在下降的同时，所述部件已经受到驱动而旋转。如图5所示，在外部和内部均进行酸洗处理，由腔内泵出的酸洗剂被连续地循环。如上所述，从各个腔抽出的酸洗剂的流速被相对彼此进行调节，使其与各个腔的体积大致成比例。流速的调节通过具有不同孔径的的流量收缩部65实现。在酸洗结束时，通过将支承件13提出而将所述部件从池中抽出，同时连续地从所述部件内部泵出酸洗剂，从而利用泵抽作用使保持在所述部件内部的酸洗剂的高度逐渐降低并使所有腔中的酸洗剂的高度保持大致相同。当所述部件已经被完全抽出并排空酸洗剂时(图6)，其被输送到含有中性剂的容器62处并浸入其中。有利的是，所述部件在整个漂洗过程中连续旋转，并且在该过程中同样地连续执行循环。

Claims (17)

1.一种酸洗旋转体形状的中空部的方法，其特征在于，其包括：使所述部件在水平方位绕其旋转轴线(x′x)旋转，将所述部件局部浸入装有酸洗剂的容器(59)中，使所述酸洗剂进入所述部件的内部，在酸洗过程中使所述部件旋转，并且通过泵(50)连续地从所述部件的内部泵抽酸洗剂，使酸洗剂的高度相对于所述部件保持基本恒定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述部件浸入到大致到达其旋转轴线(x′x)的深度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述酸洗剂在所述部件的外侧被再次引入所述容器中，从而再循环到所述容器中。

4.根据权利要求2或3所述的方法，被用于酸洗由焊接在一起的盘片制成并且包括多个同轴的相邻环形腔(23)的、绕所述轴线的转子叶轮，其中，所述泵抽操作是将酸洗剂从所述腔内抽出，同时相对于彼此调节流速使其大致与所述腔各自的体积成比例。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述酸洗剂经多个伸入各个所述腔的抽吸管(55)被泵抽，所述抽吸管中的流速通过不同孔径的流体收缩部(65)来调节。

6.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在所述酸洗结束时，所述部件被从装有酸洗剂的池中抽出，同时连续地从所述部件内部泵抽酸洗剂。

7.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在所述部件从装有酸洗剂的池中抽出后，使其浸入到装有中性剂的池中。

8.一种酸洗形状为旋转体的中空部的设备，其特征在于包括：

支承件(13)，其装配有用于保持所述部件并驱动其旋转的装置(17)，所述装置布置成在水平方位保持所述部件并使其绕其旋转轴线(x′x)旋转；

装有酸洗剂的容器(59)；

使所述部件下降进入所述容器并使其局部浸入所述酸洗剂的装置；

泵装置(50，54，55)，用于连续地将酸洗剂从所述部件内部抽出；以及

用于使酸洗剂相对于所述部件保持大致恒定高度的装置。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于包括：高度传感器(60)以及用于调节所述支承件(13)位置的装置，使所述部件局部浸入到预定深度，例如大致到达其旋转轴线的深度。

10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，所述泵装置包括至少一个抽吸管(55)，其一端在所述部件的最深浸入部分，位于所述部件内壁附近。

11.根据权利要求8-10中任一所述的设备，其特征在于，所述泵装置的排出口被布置成将酸洗剂在所述部件的外侧循环到容器中。

12.根据权利要求10或11所述的设备，其被用于酸洗由焊接在一起的盘片制成并且包括多个相邻环形腔(23)的、绕所述轴线的转子叶轮，其中，所述泵装置包括多个浸入各个所述腔中的所述抽吸管(55)。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述抽吸管是柔性软管，其与连接到一泵的连接器(54)相连通。

14.根据权利要求12或13所述的设备，其特征在于，至少一些所述抽吸管设置有经校准的流体收缩部(65)，每个收缩部的截面被作为内部浸有相应抽吸管的腔的体积的函数来确定。

15.根据权利要求8-14中任一所述的设备，其特征在于，其包括装有中性剂的容器(62)和将所述部件从装有酸洗剂的容器输送到装有中性剂的容器的装置(61)。

16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述酸洗剂是氢氟酸和硝酸的混合物。

17.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述中性剂是水。

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