Термоэлектрическое устройство для определения содержания примесей в металле

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЫЮС 01 И 2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ НИЯ сЕТЕПЬСТ ВТОРСНОМУ С определения, каждый электрод выполнен в виде блока, внутренняя полостькоторого представляет собой закрытуюкамеру постоянного объема, частичнозаполненную неэлектропроводным жидким теплоносителем с большими коэффициентами объемного расширения .итеплоотдачи и .внутри которой дополнительно установлены источник теплаи Ч-образная трубка, сообщающаясясвоими открытыми концами с атмосферой, а одним нз колен - с верхнейчастью камеры через отверстие встенке трубки, нижняя часть трубкизаполнена жидкоподвижным электропроводным веществом, не смешивающимсяс теплоносителем, и имеет контактноеустройство, расположенное ниже от- , верстия в стенке трубки и соединенное с одним из источников тепла, причем соотношение внутренних объемокамеры и трубки - не менее 25:193/18(21 34812 25(71)Московский ордена Октябрьской революции и ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов (53)539,219.1(088.8)(56)1. Тулуевский Ю.Н., Нечаев Е.А. Информационные проблемы интенсификации сталеплавильных процессов", М "Металлургияф, 1978. с. 159..2. Авторское свидетельство СССР ;Р 392386, кл. С 01 М 25/32, 1973,. (54)(57) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ПРИМЕ СЕЙ В МЕТАЛЛЕ, содержащее два электро да с источниками тепла и измерительный прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности в СУД АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙИ з обре тени е относится к контролюсостава сплавов и может быть использовано в черной и цветной металлур-:гии для целей экспрессного определения примесей или структурно-фазовогосостава металла.5Известно устройство для определения содержания примесей в металле повеличине термоэлектродвижущей силы,состоящее из двух металлическихэлектродов, нагретых до разных температур, уровни которых стабилизируютсяс помощью электронных регуляторов,а термоэлектрический сигнал, характеризующий содержание примеси, регистрируется измерительным прибором 1Недостатком данного устройстваявляются инерционность измерительнойи регулирующей аппаратуры, котораяприводит к значительной динамической погрешнОсти регулирования температур электродов, а, следовательно,к ошибке в контроле состава. Дляснижения погрешности контроля в этомслучае приходится применять дорогостоящую, прецизионную автоматическуюаппаратуру контроля и регулированиятемпературы.Наиболее близким к предлагаемомуявляется термоэлектрическое устройство определения содержания примесейв металле, содержащее измерительныйприбор и два электрода с источниками тепла в виде двух блоков, контактирующих с исследуемым образом, каждый из которых представляет собойкамеру, заполненную кристаллическим . 35веществом, меняющим удельный объем.при фазовом переходе, причем однаиз стенок камеры выполнена подвижной и связана с электрическим выключателем тепла соответствующего 40блока, а вещества, заполняющие камеры, имеют разные точки плавления Г 2 3.Недостатками данного устройстваявляются малая чувствительность (небольшие изменения удельного объема 45при кристаллизации , ограниченныйвыбор веществ, которые могут бытьприменены в качестве рабочих, необходимость герметизации устройствас подвижной стенкой, ограниченнаявозможность изменения температурв широком интервале (Определяетсятемпературой кристаллизации ), трудность плавной настройки температурного диапазона измерения,Цель изобретения - повышение точности определения содержания примесей.Поставленная цель достигается тем,что в термоэлектрическом устройстведля определения содержания примесей . 60в металле, содержащем два электрода.с источниками тепла и измеритель",ный прибор, каждый электрод выполненвиде блока, внутренняя полость ко-торого представляет собой закрытую65 камеру постоянного объема, частично заполненную неэлектропроводным жидким теплоносителем с большими коэф" фициентами объемного расширения и теплоотдачи и внутри которого дополнительно установлены источник тепла и Ч-образная трубка, сообщающаяся своими открытыми концами с атмосферой и одним из колен - с верхней частью камеры через отверстие в стенке трубки, нижняя часть трубки заполнена жидкоподвижным электро- проводным веществом, не смешивающимся с теплоносителем, и имеет контактное устройство, расположенное ниже отверстия в стенке трубки и соединенноес одним из источников тепла, причем соотношение внутренних объемов камеры итрубки .- не менее 25 г 1Источником тепла для нагрева теплоносителя служат два электронагревателя, один из которых служит для подачи постоянной мощности, а другой- регулирующий, установлен внутри полости камеры и коммутируется с цепью электропитания электропроводным веществом, находящимся в трубке.На чертеже представлено предлагаемое устройство.Оно имеет два электрода 1 и 2, каждый из которых содержит теплоизО- лированный корпус 3, образующий камеру большого объема, и нагреватели - основной 4 и регулирующий 5. В крышке 6 камеры .закреплена Ч-образная трубка 7, образующая полость малого объема. В одном из колен трубки имеется отверстие 8, соединяющее полость камеры с атмосферой через открытый конец трубки. На открытых концах Ч-образной трубки имеются запорные краны 9 и 10. Внутри трубки находится электропроводное вещество 11, с поверхностью которого контактирует элемент 12 контактной группы через электропроводное вещество 11.и контактный элемент 13, соединенный с регулирующим нагревателем и цепью электропитания. Основной нагреватель 4 включен в цепь питания непосредственно. Электроды 1 и 2 соединены с измерительным прибором 14. Проба 15 контактирует с электродами 1 и 2.Устройство работает следующим образом.Перед началом работы открывают запорные краны и включают электропитание установки. Основной и регули рующий нагреватели разогревают тепло- носитель, который, расширяясь, заполняет полость камеры и трубки, Поднимаясь по трубке, теплоноситель ока" зывает давление на электропроводное вещество, которое перемещается под действием этого давления в противоположное колено трубки и разрывает цепь ,питания регулирующего нагревателя, Температура теплоносителя понижается,1061021 1Составитель С. БеловодченкоТехред.И.Метелева Корректор В БутягаРедактор Л. Авраменко Заказ 10030/45 Тираж В 73 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж 35, Раушская наб д. 4/5 филиа,л ППП фПатент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 происходит уменьшение его объема, уровень теплоносителя в колене с 1 отверстием понижается, поднимается .уровень электропроводного вещества. и вновь включается цепь регулирующего нагревателя. Процесс повторя" ется и температура теплоносителя стабилизируется на определенном уровне, определяемом количеством теплоносителя в камере. Точность регулирования зависит от соотношения объемов камеры и трубки. При изменении температуры теплоносителя на величину д 1 егообъем увеличится на величинуЬЧ.= Чр Ю Т 1 где Ч - объем камеры, м ;ф - коэффициент объемного расширения теплоносителя 1/К;д 1изменение температуры до .заданного уровня К.Этот объем перемещаерся в полость трубки, следовательно, вариация температуры в электроде.при регулиро вании мФ ЬуК: (2)4 Чр рт где Й - диаметр трубки, мЬ - высота подъема электропроводного вещества при срабатыва"нии контактной группы, м 1р и р - плотности электропроводного5 вещества и теплоносителя;кг/м ". Например, в случае применения вкачестве теплоносителя трансформатор,10 нОго масла, а электропроводного вещества - ртути и соотношении объемовкамеры и трубки более 25, диаметре:трубки 3 мм, Ь = 0,5 мм и 7250 мм сИсоставит 0,31 К. Высокая1,5 точность поддержания температурыэлектродов повышает, точность контроля содержания примеси, например,в приведенном примере ошибка в опре,делении кремния в чугуне не превысит0,00 бЪ. Проба во время измерения прижимается к электродам, а по величинеизмеренного сигнала термо-ЭДС и пред, варительной градуировке судят о. содержании примеси в25 пробе,