RU208199U1 - Установка для выщелачивания керамики из металлургических отливок - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области литейного производства и может быть использована для удаления керамических стержней из внутренних полостей отливок, в частности лопаток газотурбинных двигателей. Установка для выщелачивания керамики из металлургических отливок включает емкость для щелочного раствора с крышкой, оснащенную нагревателями, трубчатый реактор с перфорированным днищем, размещенный внутри емкости, мешалку с диффузором и поворотную пластину, установленные на входе в реактор, трубчатый элемент со сквозными боковыми отверстиями, который жестко соединен одним концом с нижней частью крышки емкости, а другим - с верхней частью реактора. При этом жесткое соединение трубчатого элемента с крышкой выполнено неразъемным, а с реактором - разъемным. Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является повышение эффективности работы установки за счет экономичности, простоты и надежности конструкции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Полезная модель относится к области литейного производства и может быть использована для удаления керамических стержней из внутренних полостей отливок, в частности лопаток газотурбинных двигателей (ГТД).

Известна установка для удаления керамики из металлургических отливок (RU 132745, 27.09.2013). Установка включает оснащенную нагревателями емкость для подготовки раствора, реактор с вращающимся барабаном для размещения отливок, циркуляционный насос, индуктор и гидроциклон, при этом емкость для подготовки раствора последовательно соединена трубопроводами с циркуляционным насосом, индуктором нагрева раствора, гидроциклоном и реактором, причем реактор обратным трубопроводом соединен с трубопроводом между емкостью для подготовки раствора и насосом.

Недостатком известной конструкции является наличие деталей и узлов, таких как трубопроводы, сальниковые набивки барабана, защитная втулка и сальник циркуляционного насоса, часто выходящие из строя, устранение которых занимает много времени и достаточно затратно. Данная конструкция требует неотрывного присутствия оператора для контроля работы установки и контроля протечек уплотнителей циркуляционного насоса и вала барабана. К недостаткам также относится применение ручного труда при загрузке-выгрузке лопаток, которые вставляются в барабан поштучно, при этом на процесс выгрузки лопаток из барабана (горячих и в остатках раствора) требуется много времени, а персонал подвергается опасности термического и химического ожога. Из-за высокой температуры раствора кипящей щелочи возникает кавитация в циркуляционном насосе и трубопроводах, что приводит к быстрому изнашиванию рабочего колеса циркуляционного насоса, трубопроводов и щелевой форсунки.

Известна установка для удаления керамики из металлургических отливок (RU 133442, 20.10.2013). Установка включает емкость для подготовки раствора, реактор со сменяемой оснасткой загрузки и фиксацией отливок (лопаток ГТД), циркуляционный насос, индуктор и гидроциклон, при этом емкость для подготовки раствора последовательно соединена трубопроводами с циркуляционным насосом, индуктором нагрева раствора, гидроциклоном и реактором, причем реактор обратным трубопроводом соединен с трубопроводом между емкостью для подготовки раствора и насосом.

Известной установке присущ тот же недостаток, что и предыдущей, плюс наличие в установке еще большего числа дополнительных сложных узлов и, как следствие, дополнительных расходных запчастей и материалов. Помимо этого, производительность установки очень низкая, поскольку объем одновременно загружаемых лопаток составляет примерно 35/125 кг/шт., к тому же требуется дополнительная оснастка для крепления лопаток в камере-реакторе, причем на каждый вид лопаток необходима отдельная оснастка крепления с очень точной центровкой под каждую форсунку. Все это делает работу установки неэффективной.

Кроме того, установка (RU 132745) предназначена только для удаления керамических стержней из выбракованных газотурбинных лопаток, предназначенных для последующего переплава, а другая (RU 133442) - только для товарных лопаток, идущих впоследствии для производства турбин. Использование одновременно двух установок неэффективно, поскольку ведет к удорожанию процесса.

Известна установка для удаления керамики из металлургических отливок (RU 2693664, 03.07.2019).

Установка включает бак приготовления раствора, циркуляционный насос, индуктор нагрева раствора, реактор с аппаратом вихревого слоя, гидроциклон с циркуляционным насосом и конденсатор паров раствора.

Как и в предыдущих двух установках, недостатком данной установки является наличие сложных трубопроводов, запорной арматуры, сальниковых уплотнений насосов, защитных втулок насосов, сетчатых фильтров. Все это требует постоянного присутствия оператора с непрерывным контролем и регулировкой всех деталей и узлов от начала до конца цикла выщелачивания. В случае кристаллизации раствора щелочи при отсутствии электроэнергии необходимо разбирать все узлы и промывать струей воды затрачивая много времени на эту операцию. Замена сальников и защитных втулок циркуляционных насосов производится после каждых одного-двух циклов, что уменьшает производительность установки и приводит к удорожанию и увеличению времени процесса выщелачивания.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является повышение эффективности работы установки, за счет экономичности, простоты и надежности конструкции.

Технический результат достигается за счет того, что заявленная установка для выщелачивания керамики из металлургических отливок включает емкость для щелочного раствора с крышкой, оснащенную нагревателями, трубчатый реактор с перфорированным днищем, размещенный внутри емкости, мешалку с диффузором и поворотную пластину, установленные на входе в реактор.

Установка может быть снабжена трубчатым элементом со сквозными боковыми отверстиями, который жестко соединен одним концом с нижней частью крышки емкости, а другим - с верхней частью реактора. Причем жесткое соединение трубчатого элемента с крышкой выполнено неразъемным, а с реактором - разъемным.

Устройство, охарактеризованное заявленной совокупностью существенных признаков, выполнено с использованием минимально необходимого набора конструктивных элементов, рационально скомпонованных и достаточных для достижения вышеуказанного технического результата.

При использовании заявленной конструкции для обеспечения эффективной ее работы не требуется сложной системы трубопроводов с запорной арматурой, циркуляционных насосов с сальниковыми уплотнениями и защитными втулками, контактирующими с щелочным раствором. Обеспечивается быстрая и удобна выгрузка и загрузка отливок в реактор и обратно. Исключается ручная работа при нейтрализации остатков раствора щелочи в каналах, как это требуется в известных установках, а также промывки лопаток водой и их сушки. Обеспечивается возможность работы установки на автоматике без постоянного присутствия оператора, а также возможность выщелачивания как товарных лопаток, идущих на установку турбины, так и выбракованных, идущих на дальнейший переплав, без всякой оснастки для крепления и размещения их в реакторе. Длительная кристаллизация раствора щелочи при аварийном прекращении подачи электроэнергии не приводит к поломкам или выходу из строя узлов установки.

Заявленное техническое решение проиллюстрировано графическими материалами.

На Фиг. 1 представлена схема установки для выщелачивания отливок.

Установка для выщелачивания керамики из отливок включает замкнутую емкость 1 для щелочного раствора, в которой установлены нагревательные элементы (ТЭНы) 2. В верхней части емкости 1 имеется крышка 3, предназначенная для обеспечения доступа внутрь емкости 1, в частности для загрузки-выгрузки очищаемых отливок. Внутри емкости 1 расположен трубчатый реактор 4, представляющий собой цилиндрическую обечайку 5 с перфорированным днищем 6. На входе в реактор 4 установлена лопастная мешалка 7 с диффузором 8, предназначенная для обеспечения циркуляции раствора щелочи в установке. Внутри реактора 4 непосредственно за диффузором размещена поворотная пластина 9, служащая для изменения направления циркулирующего потока раствора щелочи и как следствие, для улучшения вымывания керамики из отливок. Мешалка работает от привода 10, находящегося вне емкости 1. В процессе работы установки уровень 11 раствора щелочи должен быть таким, чтобы трубчатый реактор 4 с очищаемыми отливками был полностью погружен в раствор. Реактор 4 устанавливается внутри емкости 1 на специальные дистанцирующие подставки (ножки) 12, позволяющие раствору щелочи свободно обтекать реактор 4 со всех сторон. Патрубок 13 дистиллята предназначен для возврата сконденсированного пара обратно в емкость 1, что позволяет сохранить уровень и концентрацию раствора. В крышке 3 емкости 1 имеется лючок 14 для контроля выщелачивания. Снаружи емкости 1 находятся дистиллятор 15 паров раствора и химический фильтр 16, предназначенный для нейтрализации остатков несконденсированных паров раствора щелочи.

Установка дополнительно может быть оснащена трубчатым элементом 17 со сквозными боковыми отверстиями-окнами (на чертеже не показано). Трубчатый элемент 17 одним концом жестко связан с нижней частью крышки 3. Соединение осуществляется, как правило, путем сварки 18. А другой конец трубчатого элемента 17 связан с входной, в данном случае верхней, частью реактора 4 путем разъемного соединения 19, в частности, болтового.

Загрузка отливок 20 осуществляется непосредственно в полость реактора 4, который с помощью специального приспособления через крышку 3 загружается в емкость 1. По окончании процесса выщелачивания реактор извлекается из емкости 1 и переносится на стадию промывки. Реактор может быть дополнен трубчатым элементом 17, жестко связанным с крышкой 3. В этом случае он извлекается из емкости 1 совместно с элементом 17 и крышкой 3 при ее поднятии. Т.е. трубчатый элемент 17 несет двойную функциональную нагрузку - облегчает процесс извлечения реактора из емкости 1 и, за счет наличия окон на боковой поверхности, обеспечивает циркуляцию потока щелочного раствора внутри реактора.

Щелочной раствор подогревается электрическими тэнами 2. Мешалка 7, за счет пропеллера, через диффузор 8, создает осевой поток щелочного раствора, который омывает лопатки (отливки 20) в трубчатом реакторе 4. Для более эффективного выщелачивания керамического стержня из лопаток раствором, поворотная пластина 9 с приводом постоянно меняет направление потока щелочного раствора, создавая его завихрения, в результате чего достигается равномерность обработки (выщелачивания) всего объема лопаток. Контроль выщелачивания ведется через лючок 14. Установка оснащена патрубком 21 для закачивания и выкачивания щелочного раствора.

Claims (2)

1. Установка для выщелачивания керамики из металлургических отливок, включающая емкость для щелочного раствора с крышкой, оснащенную нагревателями, трубчатый реактор с перфорированным днищем, размещенный внутри емкости, мешалку с диффузором и поворотную пластину, установленные на входе в реактор, а также трубчатый элемент со сквозными боковыми отверстиями, который жестко соединен одним концом с нижней частью крышки емкости, а другим - с верхней частью реактора.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что жесткое соединение трубчатого элемента с крышкой выполнено неразъемным, а с реактором - разъемным.

Images