Контур управления установкой удаления покрытий с деталей

Настоящее изобретение относится к области электрохимического удаления покрытий с деталей. Контур управления содержит высокоточный мощный транзистор для подачи тока на деталь, электрод сравнения, электрометр для измерения разности потенциалов между деталью и электродом сравнения и генерирования выходного сигнала разности потенциалов, операционный усилитель для сравнения выходного сигнала разности потенциалов с заданной величиной напряжения и вырабатывания выходного сигнала на уменьшение разницы между выходным сигналом разности потенциалов и заданной величиной напряжения. Изобретение позволяет обеспечить оптимальное значение потенциала на очищаемой детали. 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к схеме или контуру управления для использования в установке электрохимического удаления покрытий с деталей, в частности, в которой несколько деталей могут обрабатываться одновременно, причем для каждой из них используется отдельный контур управления.

Уровень техники

В последние годы были разработаны и внедрены различные установки (системы) для удаления покрытий с деталей. В одной из таких установок для управления потенциалом нескольких деталей используется устройство управления процессом. На практике в такой схеме управления многие из закладываемых на очистку деталей почти в течение всего процесса находились не под оптимальным потенциалом для очистки. В начале процесса очистки только несколько деталей из заложенных на очистку оказывались под нужным потенциалом, причем потенциалы остальных деталей были выше или ниже заданного потенциала. В любом случае эффективность процесса очистки при удалении (снятии) покрытий с подложек была невысока. Покрытия снимались медленно, а материалу подложки детали причинялись повреждения. Короче говоря, использование одного контура управления на несколько деталей приводит к повреждению деталей и неприемлемо по большой продолжительности очистки.

В патенте US 3900375 описывается установка удаления покрытий с деталей, включающая средство подачи тока на деталь, электрод сравнения и средство сравнения, на вход которого поступает фиксированное заданное напряжение и выходное напряжение от электрода сравнения. Подобная схема, однако, не позволяет обеспечить оптимальное значение потенциала на очищаемой детали.

Сущность изобретения

В соответствии с выше сказанным задача настоящего изобретения состоит в создании контура (замкнутой системы) управления для использования в установке удаления покрытий с деталей.

Другой задачей настоящего изобретения является создание контура управления в соответствии с упомянутым выше, который обеспечивает оптимальное значение потенциала на очищаемой детали.

Приведенные задачи достигаются использованием контура управления в соответствии с настоящим изобретением.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается контур управления установкой удаления покрытий с деталей, например лопаток турбины. В целом замкнутый контур управления содержит средство измерения разности потенциалов между деталью и электродом сравнения и генерирования выходного сигнала разности потенциалов, средство сравнения упомянутого выходного сигнала разности потенциалов с заданной величиной напряжения и вырабатывания выходного сигнала на уменьшение разницы между выходным сигналом разности потенциалов и заданной величиной напряжения и средство подачи тока на деталь.

В предпочтительных вариантах выполнения контур управления дополнительно снабжен средством обеспечения упомянутого средства сравнения заданной величиной напряжения, содержащим цифроаналоговый преобразователь, и микроконтроллером, установленным с возможностью передачи команды к упомянутому средству обеспечения заданной величиной напряжения на установку величины потенциала. Упомянутое средство измерения содержит электрометр, упомянутый электрод сравнения содержит электрод сравнения на основе Ag/AgCl или водородный электрод, упомянутое средство сравнения содержит операционный усилитель, а средство подачи тока содержит мощный сильноточный транзистор. Контур управления может также дополнительно содержать средство измерения выходного напряжения упомянутого электрометра и выдачи выходного напряжения на микроконтроллер.

В одном из вариантов выполнения контур управления может дополнительно содержать источник постоянного напряжения величиной около +5 В с силой тока более 10 А.

В другом варианте выполнения контур управления дополнительно содержит резистор измерения тока, средство измерения падения напряжения на резисторе измерения тока и микроконтроллер, установленный с возможностью получения сигнала, соответствующего измеренному падению напряжения.

В еще одном варианте выполнения контур управления дополнительно содержит микроконтроллер и интерфейс введения заданного значения в микроконтроллер.

Другие подробности, касающиеся электрохимической очистки, для которой используется замкнутая одноконтурная система автоматического управления в соответствии с настоящим изобретением, также как и его другие цели и преимущества, изложены в приведенном ниже подробном описании со ссылкой на приложенный чертеж.

На чертеже схематически представлен контур управления, предназначенный для использования в установке удаления покрытий в соответствии с настоящим изобретением.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На чертеже изображен контур 1 управления, предназначенный для использования в установке удаления покрытий с деталей 2, например, компонента реактивного двигателя. Контур 1 управления позволяет осуществить электрохимическое удаление покрытия с компонента в растворе для удаления покрытий, например 5%-ном растворе соляной кислоты. Контур 1 управления может быть объединен в блок, что позволяет свести к минимуму количество внешних соединений.

В одном из вариантов настоящего изобретения основные компоненты контура 1 управления включают электрометр 3, операционный усилитель 4, сильноточный полевой МОП-транзистор 5, аналого-цифровой преобразователь 7, цифроаналоговый преобразователь 8, высокоразрешающий аналого-цифровой преобразователь 9, резистор 10 измерения тока, сильноточный источник 11 питания и катод 12. Электрометр 3 измеряет разность потенциалов между деталью 2, которая присоединена к аноду, и электродом 6 сравнения, и выдает выходной сигнал разности потенциалов относительно "земли". Электрод 6 сравнения может быть электродом на основе Ag/AgCl либо водородным электродом. Подходящим для использования электрометром может быть измерительный усилитель со сверхнизким входным опорным током типа INA-116 фирмы "Бер Браун" (Burr Brown). Применение измерительного усилителя класса электрометра необходимо для того, чтобы предотвратить поляризацию электрода 6 сравнения.

Операционный усилитель 4 выполняет сравнение выходного сигнала разности потенциалов с заданной величиной напряжения и вырабатывает выходной сигнал, управляющий сильноточным транзистором 5, который уменьшит разницу между выходом электрометра и заданным значением. В качестве операционного усилителя может быть использован маломощный прецизионный операционный усилитель типа ОРА-234 фирмы "Бер Браун", для работы которого требуется однополярный источник питания.

Через сильноточный полевой МОП-транзистор 5 подается ток к детали 2. В качестве сильноточного полевого МОП-транзистора 5 может использоваться мощный полевой МОП-транзистор "IXFN 200N07 HiPerFET"™ фирмы "Иксис" (Ixis) или аналогичный прибор.

Контур 1 управления также содержит цифроаналоговый преобразователь 8, который выдает заданную величину напряжения на операционный усилитель 4. На цифроаналоговый преобразователь 8 поступает команда с микроконтроллера 13 для установки нужного потенциала. Контур 1 управления также включает аналого-цифровой преобразователь 7, который измеряет выходное напряжение электрометра 3. Оцифрованное значение по запросу микроконтроллера 13 подается на микроконтроллер 13. Контур 1 управления также содержит резистор 10 измерения тока, величина которого приблизительно равна 0,01 Ом. Падение напряжения на резисторе 10 измерения тока измеряется высокоточным аналого-цифровым преобразователем 9. Результат измерения по запросу направляется на микроконтроллер 13.

В дополнения к схеме или контуру 1 управления, описанному выше, может быть использован источник 11 питания типа НР-6680А для подачи постоянного напряжения величиной около +5 В током более 10 А. Потенциал раствора вблизи детали 2 и ток измеряются, и результат измерения через микроконтроллер 13 выдается на интерфейс 14 "человек-машина", например компьютер или программируемый микроконтроллер процесса. Заданное значение получается от интерфейса 14 "человек-машина" и вводится в микроконтроллер. Микроконтроллер связан с интерфейсом "человек-машина" коммуникационной шиной, например локальной сетью контроллера сети абонентского доступа.

Для удаления покрытия с компонента, например лопатки турбины, компонент предварительно подвергается металлоструйной обработке. Затем лопатка обследуется на предмет обнаружения коррозии или раковин. Затем производится проверка электрода 6 сравнения сопоставлением его с неиспользуемым электродом сравнения. Затем в зависимости от типа лопатки, подлежащей очистке, устанавливается заданная величина рабочего значения потенциала. Например, для лопаток некоторых типов заданная величина может составлять 130 мВ. Затем выполняется электрическое подключение лопатки турбины и она погружается в раствор для удаления покрытия, например 5%-ный раствор соляной кислоты для удаления покрытия. Далее через лопатку пропускается ток в течение требуемого времени, которое также определяется типом очищаемой лопатки. Например, для лопаток определенного типа это время может на пять минут превышать время, проходящее до появления второго главного перегиба на кривой зависимости тока от времени, после чего ток выключается. Также, в зависимости от типа очищаемой лопатки, величина тока может быть менее 0,150 А. Затем лопатка отсоединяется и промывается в воде. После промывки лопатка может быть высушена сжатым очищенным воздухом, из которого удалено масло. Затем лопатка может быть подвергнута окраске и выдержке при температуре 565,6-704,4°С (1050-1300°F) на воздухе в течение 45 минут, после чего осуществляется ее проверка.

Контур 1 управления в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает создание оптимального потенциала на очищаемой детали. Таким образом, очистка детали может быть выполнена быстро, без повреждения подложки детали. Если требуется очистить несколько деталей, для каждой детали может быть использован свой собственный контур 1 управления.

Очевидно, что в соответствии с настоящим изобретением предложена установка электрохимической очистки, использующая одноконтурную замкнутую систему автоматического управления, которая полностью соответствует заявленным ранее задачам, средствам и преимуществам. Хотя настоящее изобретение описано применительно к конкретным вариантам его выполнения, для специалиста, ознакомившегося с приведенным выше описанием, будут очевидны и иные его варианты, модификации и изменения. Соответственно, предполагается, что изобретение охватывает все эти варианты, модификации и изменения, попадающие в область притязаний приложенной формулы изобретения.

1. Контур управления установкой удаления покрытий с деталей, содержащий средство подачи тока на деталь и электрод сравнения, отличающийся тем, что он содержит средство измерения разности потенциалов между деталью и электродом сравнения и генерирования выходного сигнала разности потенциалов, средство сравнения упомянутого выходного сигнала разности потенциалов с заданной величиной напряжения и вырабатывания выходного сигнала на уменьшение разницы между выходным сигналом разности потенциалов и заданной величиной напряжения.

2. Контур управления по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит средство обеспечения упомянутого средства сравнения заданной величиной напряжения.

3. Контур управления по п.2, отличающийся тем, что упомянутое средство обеспечения заданной величиной напряжения содержит цифроаналоговый преобразователь.

4. Контур управления по п.1, отличающийся тем, что упомянутое средство измерения содержит электрометр.

5. Контур управления по п.1, отличающийся тем, что упомянутый электрод сравнения содержит электрод сравнения на основе Ag/AgCl.

6. Контур управления по п.1, отличающийся тем, что упомянутый электрод сравнения содержит водородный электрод.

7. Контур управления по п.1, отличающийся тем, что упомянутое средство сравнения содержит операционный усилитель.

8. Контур управления по п.1, отличающийся тем, что упомянутое средство подачи тока содержит мощный сильноточный транзистор.

9. Контур управления по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит источник постоянного напряжения величиной около +5 В с силой тока более 10 А.

10. Контур управления по п.2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит микроконтроллер, установленный с возможностью передачи

команды к упомянутому средству обеспечения заданной величиной напряжения на установку величины потенциала.

11. Контур управления по п.4, отличающийся тем, что он дополнительно содержит микроконтроллер и средство измерения выходного напряжения упомянутого электрометра и выдачи выходного напряжения на микроконтроллер.

12. Контур управления по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит резистор измерения тока, средство измерения падения напряжения на резисторе измерения тока и микроконтроллер, установленный с возможностью получения сигнала, соответствующего измеренному падению напряжения.

13. Контур управления по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит микроконтроллер и интерфейс введения заданного значения в микроконтроллер.