本發(fā)明屬于渦輪葉片制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種面向空心渦輪葉片的高效清潔脫芯設(shè)備，適用于具有復(fù)雜細(xì)小形狀冷卻流道的空心渦輪葉片氧化鋁基陶瓷型芯的快速脫除。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)均采用空心渦輪葉片，渦輪葉片工作環(huán)境極其惡劣，溫度極高，單純靠提高金屬的耐溫性已經(jīng)不能滿足其使用要求，必須靠優(yōu)化葉片內(nèi)部冷卻流道來滿足工作要求，所以空心渦輪葉片內(nèi)部的冷卻流道結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。為適應(yīng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)冷卻流道的制作要求，需要制造和使用具有對應(yīng)結(jié)構(gòu)的陶瓷型芯。目前，陶瓷型芯材料主要為氧化鋁和氧化硅，與氧化硅基型芯相比，氧化鋁基陶瓷型芯具有更高的抗高溫蠕變性及化學(xué)穩(wěn)定性，因此在新一代高溫合金葉片鑄造過程中得到廣泛應(yīng)用。

目前，針對氧化鋁基陶瓷型芯的主流脫除方法為常壓堿煮脫芯法。該方法安全，堿液對金屬葉片的腐蝕程度小，并且堿液的沸騰作用能及時沖刷帶走型芯表面的脫芯反應(yīng)產(chǎn)物，保證脫芯反應(yīng)的持續(xù)性。但在常壓脫芯的中后期，細(xì)小冷卻流道深處的堿液與外界的沸騰堿液對流交換緩慢，因此冷卻流道深處脫芯反應(yīng)產(chǎn)物的脫除速率較低。此外，在堿液沸騰過程中由于水分揮發(fā)導(dǎo)致堿液濃度升高，因此需要定期補(bǔ)水將堿液濃度控制在較為穩(wěn)定范圍內(nèi)。同時，堿煮過程中揮發(fā)出來的少量堿蒸汽及加水過程中揮發(fā)出來的大量堿蒸汽還會污染脫芯室環(huán)境。因此，研究能保持高效脫芯的安全環(huán)保的脫芯設(shè)備具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供了一種面向空心渦輪葉片的高效清潔脫芯設(shè)備。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種面向空心渦輪葉片的高效清潔脫芯設(shè)備，包括脫芯反應(yīng)裝置、自動加水裝置、堿液抽射裝置和堿蒸汽收集裝置；其中，

自動加水裝置、堿液抽射裝置、堿蒸汽收集裝置通過管道連接到脫芯反應(yīng)裝置，脫芯反應(yīng)裝置中的反應(yīng)腔內(nèi)含脫芯液，用于對型芯進(jìn)行脫除處理；自動加水裝置用于維持反應(yīng)腔內(nèi)脫芯液濃度在指定范圍內(nèi)，保證脫芯反應(yīng)能長時間自動連續(xù)運(yùn)行；堿液抽射裝置用于實(shí)現(xiàn)對金屬葉片冷卻流道深處型芯表面附近堿液的自動抽吸和噴射，加速型芯表面反應(yīng)產(chǎn)物的剝離；堿蒸汽收集裝置，用于消除堿蒸汽揮發(fā)污染脫芯室環(huán)境的問題。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，脫芯反應(yīng)裝置包括反應(yīng)腔，其底部設(shè)置有加熱爐，內(nèi)部用于盛放脫芯液，且脫芯液為高溫高濃度堿液。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，自動加水裝置包括自動加水用清水容器、水泵、進(jìn)水管及定時延時控制器，水泵通過進(jìn)水管與反應(yīng)腔相連通，并通過設(shè)置定時延時控制器的工作及關(guān)閉時間來定時定量的控制水泵的加水量。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，堿液抽射裝置包括抽射泵體以及設(shè)置在抽射泵體內(nèi)的注射器，注射器通過聚四氟乙烯細(xì)軟管與反應(yīng)腔相連通，并通過抽射泵體上注射器的活塞運(yùn)動，對冷卻流道深處的堿液進(jìn)行抽吸和噴射的動作，以此來加強(qiáng)冷卻流道深處堿液的對流交換，加速脫芯產(chǎn)物的脫落。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，堿蒸汽收集裝置包括堿蒸汽收集用清水容器及排氣管，堿蒸汽收集用清水容器內(nèi)設(shè)置有堿蒸汽收集用清水，反應(yīng)腔內(nèi)的堿蒸汽將通過排氣管流入堿蒸汽收集用清水中溶解掉。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，金屬葉片的型芯為氧化鋁基陶瓷型芯，且金屬葉片的尺寸范圍為50mm～250mm。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，反應(yīng)腔采用耐堿液腐蝕的蒙耐爾合金制成，以保證在高溫高濃度堿液工況下的工作壽命。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，高溫高濃度堿液的質(zhì)量濃度范圍為50％～70％，由koh溶于水配制而成。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，加熱爐選用包括溫度自動控制功能的電加熱爐，對反應(yīng)腔內(nèi)脫芯液的加熱溫度范圍為120℃～250℃。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，反應(yīng)腔的頂部設(shè)置有密封蓋，密封蓋包括密封槽、密封墊和管道連接口；其中，密封墊由聚四氟乙烯材料制成，其厚度范圍為0.1mm-0.5mm。

本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明中的高效清潔脫芯設(shè)備包括自動加水裝置、堿液抽射裝置、脫芯反應(yīng)裝置和堿蒸汽收集裝置等部分，屬于常壓脫芯范疇。該設(shè)備因?yàn)榫哂凶詣蛹铀δ?，因此可長時間將堿液濃度維持在指定范圍內(nèi)，保證該設(shè)備可長時間自動連續(xù)工作。該設(shè)備可以避免對脫芯室內(nèi)的空氣環(huán)境污染，這是因?yàn)槊撔具^程中的揮發(fā)出來的堿蒸汽及加水過程中揮發(fā)出來的大量堿蒸汽均流入堿蒸汽收集裝置中。該設(shè)備可解決常壓堿煮脫芯工作中后期冷卻流道深處堿液沸騰力不足的問題，可保證常壓堿煮脫芯工作的持續(xù)高效性，這是因?yàn)樵诿撔竞笃?，堿液抽射裝置將對冷卻流道深處的堿液進(jìn)行抽吸和噴射的交替動作，可加強(qiáng)此處堿液的對流交換作用并及時清除覆蓋在型芯表面的反應(yīng)產(chǎn)物，提高脫芯后期的脫芯反應(yīng)效率。

進(jìn)一步，本發(fā)明的脫芯液采用高溫高濃度的堿液，能實(shí)現(xiàn)堿液與型芯快速反應(yīng)，這是因?yàn)楦邷馗邼舛惹闆r下堿液與型芯反應(yīng)速度較快。

進(jìn)一步，本發(fā)明中的自動加水裝置，能將堿液濃度長時間控制在指定范圍內(nèi)，保證脫芯過程的自動連續(xù)運(yùn)行。這是因?yàn)樽詣蛹铀b置是通過定時延時開關(guān)實(shí)現(xiàn)定時定量的自動加水，解決了堿煮過程中水分揮發(fā)后脫芯液濃度持續(xù)升高的問題，同時相對于人工加水，由于采用自動加水，保證了脫芯過程的自動連續(xù)運(yùn)行。

進(jìn)一步，本發(fā)明可以保證脫芯反應(yīng)持續(xù)高效的進(jìn)行。這是因?yàn)閴A液抽射裝置中的抽射泵體可以通過通入冷卻流道深處的若干聚四氟乙烯細(xì)軟管對該處的堿液進(jìn)行抽吸、噴射的動作，在脫芯工作的中后期增強(qiáng)冷卻流道深處堿液的對流交換，加速冷卻流道深處型芯表面脫芯反應(yīng)產(chǎn)物的脫落。

進(jìn)一步，本發(fā)明可以使脫芯室內(nèi)的環(huán)境保持清潔，這是因?yàn)閴A蒸汽收集裝置可以保證脫芯過程中揮發(fā)出來的堿蒸汽被有效收集，而不會污染脫芯室環(huán)境。

綜上所述，本發(fā)明主要解決氧化鋁基陶瓷型芯的脫除問題，這是因?yàn)檠趸X型芯化學(xué)穩(wěn)定性高，脫除困難。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、加熱爐；2、型芯；3、金屬葉片；4、冷卻流道；5、脫芯液；6、反應(yīng)腔；7、聚四氟乙烯細(xì)軟管；8、抽射泵體；9、注射器；10、排氣管；11、堿蒸汽收集用清水容器；12、堿蒸汽收集用清水；13、進(jìn)水管；14、導(dǎo)線；15、定時延時控制器；16、自動加水用清水容器；17、水泵。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做出進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明提出的一種面向空心渦輪葉片的高效清潔脫芯設(shè)備，主要包括脫芯反應(yīng)裝置、自動加水裝置、堿液抽射裝置和堿蒸汽收集裝置，具體結(jié)構(gòu)如下：

1)脫芯反應(yīng)裝置包括反應(yīng)腔6，其底部設(shè)置有加熱爐1，反應(yīng)腔6的蓋子與進(jìn)水管13、排氣管10及若干聚四氟乙烯細(xì)軟管7進(jìn)行固連。

2)自動加水裝置包括自動加水用清水容器16、水泵17、進(jìn)水管13及定時延時控制器15，通過設(shè)置定時延時控制器15的工作及關(guān)閉時間來定時定量的控制加水量。

3)堿液抽射裝置包括抽射泵體8、注射器9及若干聚四氟乙烯細(xì)軟管7。通過抽射泵體8上注射器9的活塞運(yùn)動，對冷卻流道4深處的堿液進(jìn)行抽吸和噴射的動作，以此來加強(qiáng)冷卻流道4深處堿液的對流交換，加速脫芯產(chǎn)物的脫落。

4)堿蒸汽收集裝置包括排氣管10及堿蒸汽收集用清水容器11，堿蒸汽將通過排氣管10流入堿蒸汽收集用清水12中溶解掉，而不會污染脫芯室內(nèi)空氣環(huán)境。

在脫芯初期，通過定時延時控制器15將自動加水裝置設(shè)置為定時定量的自動加水模式；在脫芯中后期，將反應(yīng)腔蓋上的聚四氟乙烯細(xì)軟管7插入冷卻流道4內(nèi)，由堿液抽射裝置中的注射器9通過聚四氟乙烯細(xì)軟管7對冷卻流道4深處型芯表面附近的堿液進(jìn)行抽吸和噴射的交替動作，以此加強(qiáng)冷卻流道4深處堿液的對流交換作用，加速脫芯反應(yīng)。

自動加水過程中，由于清水與堿液溫差大，清水加入堿液中后劇烈沸騰導(dǎo)致大量堿蒸汽生成。堿蒸汽通過排氣管排入堿蒸汽收集用清水中，防止堿蒸汽對脫芯室內(nèi)環(huán)境造成污染。

實(shí)施例

首先在反應(yīng)腔6中配制適當(dāng)濃度的脫芯液5，脫芯液5的量以能將金屬葉片3淹沒為宜。然后將反應(yīng)腔6密封，將各管路連接密封好，在自動加水裝置中的自動加水用清水容器16及堿蒸汽回收裝置中的堿蒸汽收集用清水容器11中裝入足量的清水，然后開始升溫加熱至堿液沸騰，并開啟自動加水裝置，每隔一段時間由定時延時控制器15自動啟動水泵17加一定量的水。脫芯堿煮過程中揮發(fā)出來的少量堿蒸汽及加水過程中揮發(fā)出來的大量堿蒸汽將由堿蒸汽收集裝置收集并溶解在堿蒸汽收集用清水12中。此時堿液抽射裝置處于關(guān)閉狀態(tài)，因?yàn)樵诿撔境跗冢鋮s流道4中的型芯2表面覆蓋的脫芯反應(yīng)產(chǎn)物在脫芯液5的沸騰沖刷力作用下可以被及時清除掉。連續(xù)脫芯一段時間后，待冷卻流道4中的型芯2已腐蝕至深處，將堿液抽射裝置中的聚四氟乙烯細(xì)軟管7插入冷卻流道4內(nèi)，固定好并啟動堿液抽射裝置。此時，在抽射泵體8的抽射動作下，冷卻流道4內(nèi)的脫芯液5將先被抽吸到聚四氟乙烯細(xì)軟管7中，然后又被快速噴射到冷卻流道4深處型芯2的表面。此裝置既能加強(qiáng)冷卻流道4內(nèi)堿液的對流交換，又能及時沖刷冷卻流道4深處型芯2表面覆蓋的脫芯反應(yīng)產(chǎn)物。應(yīng)用此種方式，可快速將冷卻流道4深處的型芯2脫除干凈。