УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДИФФУЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ В ЦИРКУЛИРУЮЩЕЙ ГАЗОВОЙ СРЕДЕ

Полезная модель относится к химико-термической обработке деталей в циркулирующей газовой среде, в частности к установкам для получения диффузионных покрытий на металлах и сплавах в циркулирующей газовой среде, и может найти применение в машиностроении, в авиационной промышленности и в других областях техники.
Известна установка для получения диффузионных покрытий в циркулирующей газовой среде, содержащая шахтную электропечь с герметичным муфелем, насыщаемые детали и емкости с насыщающими элементами, подвешенными на решетке в муфеле, откачную систему, испаритель и вентилятор с приводом от реверсивного двигателя постоянного тока, при этом лопатки вентилятора расположены в полости кольцевого направляющего аппарата, а к холодильнику откачной системы присоединен кольцевой трубопровод с циркуляционным насосом и сосуд-утилизатор (см. авторское свидетельство СССР №413216, Кл. С 23 С 11/02, опубл. 03.06.1974).
Недостатками известной установки являются неудобство и, соответственно, сложность при контроле на наличие дефектов муфеля и электропечи при их ремонте, низкая производительность из-за значительного времени охлаждения муфеля и садки и неудовлетворительные санитарные условия для обслуживающего персонала, в частности, при загрузке и выгрузке садки.
Технический результат заявленной полезной модели - повышение производительности установки, упрощение контроля состояния муфеля и нагревательного элемента и улучшение санитарных условий для обслуживающего персонала.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке для получения диффузионных покрытий в циркулирующей газовой среде, содержащей нагревательный элемент, герметичный муфель, испаритель и систему откачки, при этом в муфеле размещены емкости с насыщающими элементами, насыщаемые детали, вентилятор, имеющий привод, и устройство для обеспечения заданного направления газового потока, согласно полезной модели, муфель и нагревательный элемент выполнены съемными, муфель герметизирован футерованной подставкой, а устройство для обеспечения заданного направления газового потока содержит диффузор.
Устройство для обеспечения заданного направления газового потока может дополнительно содержать поворотный аппарат, прикрепленный к диффузору и к футерованной подставке муфеля, что дополнительно позволяет направлять газовый поток в нужном направлении.
Для улучшения компоновки и использования тепла нагревательного элемента испаритель может быть размещен в футерованной подставке и имеет автономный нагреватель.
Установка может дополнительно содержать рамы-основания для размещения на них нагревательного элемента и муфеля после их съема, при этом рама-основание для нагревательного элемента содержит футерованную подставку, а рама-основание для муфеля содержит раструб, соединенный с вытяжной вентиляцией, что позволяет сохранять аккумулированное тепло при переносе (после съема) горячего нагревательного элемента и улучшить санитарные условия при съеме, переносе и очистки муфеля от конденсата отработанной газовой среды.
Установка может дополнительно содержать экранирующий кожух, надеваемый на муфель после съема нагревательного элемента, что позволяет защитить обслуживающий персонал от теплового излучения.
На чертеже схематично изображена предложенная установка.
Установка для получения диффузионных покрытий в циркулирующей газовой среде содержит съемный нагревательный элемент, представляющий собой электропечь 1, съемный муфель 2, футерованную подставку 3, например, имеющую форму купола. В футеровке подставки 3 размещен испаритель 4 с химическими реактивами (источник рабочей газовой среды), имеющий, например, автономный нагреватель 5. В муфеле 2 расположены емкости 6 с насыщающими элементами и насыщаемые детали 7, например, лопатки авиационного газотурбинного двигателя. Система откачки выполнена стандартной (содержит вакуумный насос, фильтр, датчики контроля вакуума и датчики давления рабочей газовой среды; клапаны и вентили на чертеже не показаны). Муфель 2 имеет фланец 8, футерованная подставка 3 выполнена с фланцем 9. Между фланцем 8 муфеля 2 и фланцем 9 футерованной подставки 3 установлено уплотнение 10, например, в виде резинового кольца, а поверхности, контактирующие с уплотнением 10 имеют принудительное охлаждение, например, водоохлаждение. В муфеле 2 также расположены устройство для обеспечения заданного направления газового потока, содержащее диффузор 11 и поворотный аппарат 12 в виде колеса с лопатками, и вентилятор 13 с частотно-регулируемым электроприводом 14. Муфель 2, футерованная подставка 3, вентилятор 13 и устройство для обеспечения заданного направления газового потока представляют реактор, в котором протекают химические реакции насыщения поверхностей деталей в циркулирующей газовой среде. Нагревательный элемент 1 (электропечь) и муфель 2 выполнены съемными при помощи подъемного устройства 15, например, консольного крана. Установка дополнительно содержит рамы-основания 16, 17, соответственно, для размещения нагревательного элемента 1 и муфеля 2 по окончании технологического процесса и раму-основание 18 для футерованной подставки 3. Рама-основание 16 содержит футерованную подставку 19. Рама-основание 17 содержит раструб 20, соединенный с вытяжной вентиляцией 21. После съема нагревательного
элемента 1 на муфель 2 надевают защитный кожух 22. Откачка муфеля производится стандартной системой откачки 23.
Установка работает следующим образом.
Исходное состояние. Нагревательный элемент 1 (электропечь) находится на раме -основании 16, муфель 2 на раме-основании 17. На раме-основании 18 закреплены футерованная подставка 3, центробежный вентилятор 13 с приводом 14. К футерованной подставке 3 подведена система откачки. Испаритель 4 расположен в футеровке подставки 3. Остальные элементы - диффузор 11 и поворотный аппарат 12 находятся на стеллажах. Насыщаемые детали 7, емкости 6 и насыщающие элементы, а также химические реактивы - источник рабочей газовой среды находятся в шкафах или на рабочих столах, при этом защитный кожух 22 стоит на полу или любой подставке. На чертеже защитный кожух 22 показан надетым на муфель.
При работе. На футерованную подставку 3 устанавливают последовательно поворотный аппарат 12, диффузор 11, насыщаемые детали (лопатки) 7, емкости 6 с насыщающими элементами, например, с алюминием. В испаритель 4 засыпают химические реактивы - источник рабочей газовой среды, например, хлористый алюминий. С помощью крана 15 снимают муфель 2 с рамы - основания 18, устанавливают на футерованную подставку 3 и уплотняют фланцами 8, 9 через уплотнение 10. Перед включением электропечи 1, при помощи откачной системы добиваются в муфеле 2 заданного значениям вакуума. Датчиками контроля вакуума (на чертеже не показаны) контролируют значение вакуума в муфеле 2, и при достижении заданного значения на муфель 1 тем же краном 15 устанавливают нагревательный элемент 1, предварительно сняв его с рамы-основания 16, и включают нагрев печи 1. При нагреве печи 1 до температуры, например, 500-1000°С отключают систему откачки 23. В случае, если температура внутри испарителя 4 за счет аккумулированного футеровкой испарителя 4 при нагреве электропечи 1 ниже заданной
температуры для испарения химических реактивов, используемых в технологическом процессе, включают нагреватель 5 испарителя 4. После испарения химических реактивов, при заданном давлении рабочей газовой среды, включают привод 14 центробежного вентилятора 13. Насыщение деталей 7 осуществляется в циркулирующей центробежным вентилятором 13 газовой среде со скоростью, которая подбирается с помощью регулятора частоты вращения. При этом газовый поток поступает в диффузор 11 и на лопатки поворотного аппарата 12, которые направляют газовый поток на детали 7 (лопатки). Процесс повторяется до полного насыщения наружной и внутренней поверхностей деталей 6 (лопаток) при выдержке деталей (лопаток) 6 в циркулирующей газовой среде при заданной температуре, например, от 800 до 1000°С в течение от 3 до 10 часов. После завершения технологического процесса отключают нагрев электропечи 1, испарителя 4, если он был включен, при работающем вентиляторе 13 откачивают отработанную газовую среду. После охлаждения реактора, например, до температуры 900-600°С, нагревательный элемент 1 (печь) снимают при помощи крана 15 и устанавливают на раму-основание 16 с футерованной подставкой 19. На горячий муфель 2 надевают экранирующий кожух 22, который защищает обслуживающий персонал от теплового излучения. После охлаждения муфеля до температуры, например, 100-150°С, снимают кожух 22, затем снимают муфель 2 и устанавливают его на раму-основание 17 с раструбом 20, предварительно включив вентиляцию и выключив вентилятор 13 и систему откачки 23, выгружают детали 7 (лопатки) и емкости 6 с насыщающими элементами, затем узлы установки очищают.