Устройство для контроля процессов химико-термической обработки металлов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ Сфеэ СоветскихСоциалистическихРкпублик 466(22) Заввлено 280778 (21) 2650369/22 л 2 присоединением заявки йо3) Рр итет Аерстаеииме комитетСССРАман иэобретеиийи открытий иорубликовано 301279 Бюллетень Йо 48 ата опубликование описание 30.1279 21,78 Е.А. Лепорская и И.Х, Морштейн) Авторыизобретен В В. Дембовски очный политехнический инсти еверо-Западны 71) Заявитель 4) УСТРОЙСТТЕРМИЧ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССОВ ХКОЙ ОБРАБОТКИ ИЕТЛЛЛОВ об ра эл на че р,выд Известны аномальные по отношениюк водороду свойства палладия (и его .15 сплавов с серебром и другими металлами). Эта аномальность проявляетсяв высокой растворимости водородав палладии, быстрой диффузии водорода,. в значительном изменении элект рического -сопротивления и-парамаг-"-". нитных свойств в зависимости от концентрации растворенного палладиемводорода, а концентрация растворенного водорода в свою очередь, опре деляется парциальным давлением водо"рода в ойружйбщей газовой среде,Датчик содержания водорода можетбыть выполнен в виде палладиевой проволоки, установлеййой в рабочем лро О странстве печи, В этом случае при Изобретение относится к областихимико-термической обработки металлов газами с переменным содержаниемводорода (аэотирование в аммиаке,цементация природным газом в смесис азотом, нитроцементация в средеаммиака и пропана, борирование треххлористым бором, разбавленным водородом, и др.), Йзобретение можетбыть использовано в других технологических процессах, где требуется,контролировать содержание водородав газах при высоких температурах;1Известно устройство для контроляпроцессов химико-термической обработки металла (1, Это устройствовыполнено в виде двух электродов,вводимых в рабочее пространство печи и находящихся под стабилизированным напряжением постоянного тока,Устройство реагирует на измененйесодержания аммиака, при диссоциациикоторого образуются заряженные частицы. Перемещение последних междуэлектродами создает ток,величина"которого измеряется с помощью элейт рометрического усилителяи элейтрон-ного потенциометра,К недостаткам этого устройствадует -отнести устройство схемы, неодимость применения стабилиэатонапряжения и элактрометрическоголителя, влияние погрешности этихментов и дрейфа нуля усилителяобщую точность измерения, ограниность области применения процесобработки металлов аммиаком,еляющем при диссоциации толькоообразные продукты,постоянной температуре процесса(обычно поддерживаемой автоматическим регулятором) датчик мог бы работать аналогично электрическому термометру сопротивления, но с сопротивлением, изменяющимся в функции содержания водорода в печной атмосфере,Однако при высоких температурах иэза возгонки палладия будет иметьместо постепенное неконтролируемоеуменьшение диаметра. проволоки во 10времени, Кроме того, на показаниявторичного прибора (например, типауравновешенного моста) будет сказываться изменение сопротивления подводящих проводников, изменяющееся взависимости от температуры,Целью изобретения являетея упрощение конструкции, повышение точности и эксплуатационной надежностиустройства,Поставленная цель достигаетсятем, что устройство выполнено в форме двух электродов из металлов илисплавов с различной растворимостьюводорода .(например, один электродиз палладия, другой иэ платины), концы этих электродов соединены, образуя дифференциальную термопару, а кнаходящемуся вне печи разрыву одногоиз электродов подключен вторичныйэлектроизмерительный прибор, напри,мер электронный потенциометр,Принципиальная схема устройствапредставлена на чертеже,В устройство входят электроды 1(палладий) и 2 (платина), соединенные в дифференциальную термопару иустановленные в рабочем пространствепечи 3 для химико-термической обра- .ботки металлов, К разрыву одного изэлектродов с помощью проводов 4 40(медных или компенсационных) подключен электронный потенциометр 5, Нерабочие поверхности электродов покрытЫгазойепроницаемым слоем 6, например,из стекла, 45Палладий электроположителен по отношению к платине, На воздухе притемпературе горячего спая 500 С итемпературе холодного спая 46 Сэлектродвижущая сила РЙ РС термо 50пары составляет 4,64 мВ, С насыщениемоткрытого конца палладиевого электрода водородом электродвижущая силаэтой термопары линейно снижается до4,00 мВ при 32 Н, Укаэанный эфФектполностью обратим. Постоянная времени процесса установления электрического сигнала термопары при толщинепроволоки 0,1 мм составляет 0,44 мин,Дифференциальная термопара принята вместо обычной для получения нулевого сигнала при отсутствии водорода в контролируемой среде.Целесообразно для подключения вторичного прибора испольэовать компенсационные провода для исключения вли яния температуры холодного спая напоказания. устройства,Назначением газонепроницаемогопокрытия на нерабочей поверхностиэлектродов термопары является следующее: скорость диффузии водорода вэлектроде из материала с низкой растворимостью (например, платине), какправило, также является пониженнойпо сравнению с той, которая имеетместо в палладии. Поэтому без газонепроницаемого покрытия реакции электродов на изменение содержания водорода в газовой среде замедлялась бы,Таким образом, газоиепроницаемсепокрытие, изолируя нерабочие участкиэлектродов, способствует сохранениюв них постоянной концентрации водорода (в частности, нулевой), и времяреакции устройства на изменение состава контролируемой среды определяется всецело временем насыщения водородом открытого рабочего участкапалладиевого электрода,В процессах газового азонирования заявляемое устройство являетсяисточником информации о степенидиссоциации аммиака. В других процессах химико-термической обработкиметаллов газами, сопровождающихсяизменением содержания водорода, этоустройство выявляет текущее значениепотенциала газовой среды, являющегося важнейшим технологическим пара-метром процессов,Применение предлагаемого датчикав промышленности позволяет упроститьустройства автоматического контроляэа ходом процессов химико-термической обработки металлов, повысить точность измерения за счет исключенияпогрешности стабилизатора напряже- .ния и электрометрического усилителя,а также за счет устранзния влиянияэлектрического поля на диссоциирую-щйй газ,Простота устройства обеспечивает высокую надежность в эксплуатации и облегчает обслуживание. Формула изобретения1. Устройство для контроля процессов химико-термической обработки металлов, содержащее датчик в виде двух электродов, введенных в рабочее пространство печи, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения точности и эксплуатационной надежности, электроды датчика выполнены иэ металлов или сплавов с.различной растворимостью водорода, концы этих электродов соединены, образуя дифференциальную термопару, а к находящемуся вне печи разрыву одного из электродов подключен вторичный электроиэмерйтельный прибор, напри. мер электронный потенциометр,706466 2Устройство по и, 1, о т л н ч а ю ш е е с я тем, что для повышения его быстродействия нерабочие поверхности всего электрода иэ материала с малой растворимостью водорода иполовина электрода нэ материала с высокой растворимостью водоСоставитель Ю, РоманоПилипенко Техред, И.Асталош тяг екто дакто аж 1130енного комитета СССР етений и открытий -35 Ра ская наб Филиал ППП ффПатентфф, г, Ужгород, ул. Проектная,аказ 8168/23 Ти ЦНИИПИ Государст по делам иэоб 113035 Москварода, покрыты гаэонепроницаемым слоем. Источники инормаМни,принятые во внимание при экспертиэе 1. Авторское свидетельство СССР 9 538057 кл, С 23 С 11/14 1975