Устройство для термоэлектрического контроля металлов и сплавов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 07.07.77 (2 2 509039/18 25 с присоединением заявки УЙФ Гвсудерствееы 9 еатет СССР во делам кзебретеккй в еткрите(72) Авторы изобретения О. М. Блинов, А, М. Беленький и В. Ф, Бердышев Московский ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ щих при регулировании высоких температур в узком интервале,Наиболее близким техническим решением является устройство для термоэлект 1рического контроля металлов и сплавов,содержащее холодный и подвижный горячий электроды и измерительную систему,включающую регулятор перепада температур и потенциометр, Холодный электроднагревается до температуры 35-55 С 2,Однако в существующих установкахне стабилизировано усилие, с которым анализируемый образец зажимается междуэлектродами (процесс осуществляетсявручную сталеваром). Это приводит кзначительным погрешностям в измерении,так как условия теплообмена в основноМопределяются контактом между электродами и образцом, Вследствие теплопередачи между образцом и электродами происходит их охлаждение и поэтому процессизмерения имеет существенную динамическую погрешность, так как оператор незнает в момент измерения, каковы факИзобретение относится к устройствам физико-химического анализа металлов и сплавов и может быть применено для экспесс-анализа в металлургии и машиностроении.Известно устройство для анализа сос 5 тава методом термоэдс, включающее холодный и горячий электроды, измерительную цепь, регуляторы температуры горя:чего и холодного электродов и вторичные.1 О регистрирующие приборы, Горячий электрод нагревается с помощью электропечи, а холодный электрод имеет комнатную .температуру И 15Даля увеличения чувствительности метода и точцости измерения необходимо увеличивать перепад температур между элект- родами. В указанном устройсве это производится за счет увеличеци температу-ры горячего электрода. Одиако зцачительно повысить эту температуру и возможновследствие окисления образца, изменения его структуры, трулиос:1 ей, воэникаю3 6932тические значения температур электродов,а момент отсчета показаний случайнымобразом изменяется от образца к образцу, от одного оператора к другому.Целью изобретения является повышениеточности и надежности измерений,Для этого оно снабжено механизмомперемещения горячего электрода, состоящим из электродвигателя, редуктора ичервячной пары, а холодный электрод выполнен подвижным и снабжен микровыключателем.и пружиной, навитой на корпусэлектрода, и в измерительную системувведены цифровой вольтметр, устройствоотключения механизма перемещения, вход 15которого соединен с микровыключателемхолодного электрода, блок актоматического отведения горячего электрода и фиксации измеренного значения и блок разрешения перемещения горячего электрода, Овыходы которых соединены с механизмомперемещения, входы обоих блоков - с регулируюшим потенциометром, а дополнительный выход с блока автоматическогоотведения горячего электрода и фиксации25измеренного значения соединен с входомцифрового вольтметра. Для увеличениятемпературного перепада холодный электрод снабжен термоэлектрическим холодиль 30ником.На чертеже приведена схема предлагаемого устройства для термоэлектрического контроласостава металлов и сплавов,Оно включает холодный 1 и горячий 2электроды с установленными в них термо- З 5парами 3-5, измерительные приборы 6 потенциометр 7, преобразователь 8, цифровойвольтметр 9, блоки питания 1 О и 11, механизм 12 перемещения горячего элект 40рода, устройство 13 отключения механизма перемещения, блок 14 разрешения перемещения горячего электрода, блок 15автоматического отведения горячего электрода и фиксации измеренного значения тер 45моэдс,Устройство работает следующим образом.После включения питания и установления задания значений температуры хо 50лодного электрода и перепада температурМежду горячим и холодным электродамисоответствующие регулирующие приборы6 и 7 через блоки питания 10 и 11 обеспечивают автоматическое поддержание заданных параметров, Для охлаждения холодного электрода используется термоэлектрический холодильник, отвод теплао 1 которого производится проточной водой,01Термопард 5 и прибор 6 в комплекте об.спечивают измерение и позиционное регулирование температуры хололного электрода. Термопары 3 и 4, соответст венно установленные в холодном и горячем электролах, включены дифференциально и разность их термоэдс (перепад температур между электродами) подается на позиционно регулирующий потенциометр 7. Одноименные электроды термопар 3 и 4 включены на вход преобразователя 8, работающего в комплекте с цифровым вольтметром 9.Блок 14 оценивает состояние системы: при установлении заданного перепада температур и прн отключенном питании печи горячего электрода он разрешает переме,щение горячего электрода к образцу 6 (загорается сигнальная лампа 17, Операторустанавливает образец 16 на хололныйэлектрод и включает привод механизмаперемещения горячего электрода 12,Электрический двигатель через редуктори червячную пару приводит в движениеэтот электрод до соприкосновения с образцом 16, Приложенная сила давит черезобразец на холодный электрод и, толкаяего, заставляет несколько переместиться(когда данное усилие превысит упругуюсилу пружины) и при этом движении разомкнуть .микровыключатель, который остановит электродвигатель, Таким образом,устройство отключения механизма перемещения горячего электрода 12 обеспечитсоздание постоянного давления электродов на образец 16.После приведения контакт образцаи электродов в этой цепи возникает термоэдс, которая непрерывно регистрируется цифровым милливольтметром 9. Таккак при соприкосновении с элек 1 роламитемпература в точках контакта устанавливается це сразу, то и сигнал термоэдсизменяется во времени. В пропесс измерения горячий электрод пжтепепно ох.- лаждается, а холодный электрол нескольконагревается, Наступает момент, кп.да перепад термператур становится равным заданному, т. е, стрелка прибора 7 находится против задания на шкале, и замыкаетсяконтакт, включающий питание печи горячего электрода, так как в следуюший моментвремени температура горячего эл ктролапонизится еше больше. Одновременно с1этим блок 15 производит автом гни некое отключение цифрового вольтметра 9 от измерительной цепи с фиксацией по леднего измеренного значения и втоматическое отведение горячего электрода от образца, который освобождается, Одновременно включается блок 14, который запрещает новое перемещение (новое измерение)горячего электрода к новому образцу 5вплоть до того момента, когда температурный перепад не будет восстановлен,т. е, до тех пор, пока стрелка на шкалеприбора 7 не уйдет вправо от задания(электропечь горячего электрода отключе Она). После этого операция измерениятермоэдс может быть повторена,Преимушества предлагаемого устройства перед существующими устройствами. 15термоэлектрического контроля составасостоят в том, что оно позволяет повысить точность измерения содержании примесей (например) кремния в чугуне и стали углерода в стали и т. п.) за счетЭ2 Оувеличения перепада температур - холодный электрод имеет температуру от (-20)до (-30 С), что позволяет при темпераОтуре горячего электрода 220 С увеличитьперепад до 250 и повысить чувствитель 25ность;,создания одинакового усилия, удерживающего образец между горя;им и хо-лодным электродамк, стабилизирующегоусловия и повышающего воспроизводимость измерений; создания стабильныхтемпературных условий измерения; чтодостигается фиксацией значения термо.эдс, соответствующего всегда одному итому же перепаду температур - моментусовпадения реального значения перепада35заданному; исключения субъективной ошибки при считывании показания стрелки самопишущего потенциометра относительношкалы,Повышение точности и надежности иэмерений приводит к сокрашению длительности экспресс-анализа, так как в отличие от существующих приборов, которыеустановлены на заводах черной металлур-:гии и дают результаты по усреднению5-6 измерений одной пробы, для определения содержания требуется провести1-3 измерения,Формула изобретения 1. Устройство для термоэлектрического контроля металлов и сплавов, содержащее холодный и подвижный горячий электроды и измерительную систему, включающую регулятор перепада температур между электродами и потенциометр, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений, оно снабжено механизмом перемещения горячего электрода, состоящим изэлектродвигателя, редуктора и червячнойпары, а холодный электрод выполнен подвижным и снабжен микровыключателеми пружиной, навитой на корпус электрода,и в измерительную систему введены цифровой вольтметр, устройство отключениямеханизма перемещения, вход которогосоединен с, микровыключателем холодногоэлектрода, блок автоматического отведения горячего электрода и фиксации измеренного значения и блок разрешенияперемещения горячего электрода, выходыкоторых соединены с механизмом перемещения, входы блоков - с регулирующимпотенциометром, а дополнительный выходс блока автоматического отведения горячего электрода и фиксации измеренногозначения соединен с входом цифровоговольтметра.2, Устройство по п. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что холодный электрод снабжен термоэлектрическим холодильником.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Вадрунова А. П., Гиниятуллин И. НИванов Л. А. Металлург", 1971, % 12,с. 17-19.2. Нечаев Е. А. и др, Приборы и системыуправления, 1975, М 3, с, 28-30,Составитель Н. Меньшенинаова 1 ехред Н. Еабурка Корректор М. По иал ППП Л лент, г, Ужгород, ул. Проектн 6/13 Ти ЦНИИПИ Гос по делам 113035, Коскваж 1090дарствеш зобрете и Подписноего комитета СССРи открытийРаудская наб д. 4(