Электрическая печь сопротивления к устройству для определения содержания газообразующих примесей

(23) Приоритет 6 01 М 7/16 1 Ъеударстванв 6 коиитет СССР ио делам изобретений и открытий .(72) Авторы изобретения А.С,Беневольский, В,В.Павлюков, О.П.Ильин и А.Д.Муратов Всесоюзный научно-исследовательский институт автоматизациичерной металлургии Научно-производственного объединения(5 Й) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПЕЧЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ К УСТРОЙСТВУ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГАЗООБРАЗУЮЩИХ ПРИМЕСЕЙ1Изобретение относится к анализу материалов путем измерения давления или объема газа или паров путем создания условий для выделения из материала газа или пара и измерения разности давления или объема с по мощью нагрева материала и может быть использовано приборостроительными организациями и предприятиями, разрабатывающими средства для определения содержания пазообразующих примесей в неорганических материалах, например для определения содержания кислорода в металлах.Преимущественная область использования - электричеСкая печь сопротивления для восстановительного плавления в атмосфере газа-носителя и определения содержания кислорода в металле.20Известна электрическая печь сопротивления к устройству для определения содержания газовоздушных примесей в неорганических материалах,2включающая корпус, неподвижный и подвижный токоподводы, установленные на корпусе, нагреватель с полостью для установки образца, зажимаемый между токоподводами и средства герметизации, содержащие кольца из упругого диэлектрика, установленные на подвижном токоподводе. Неподвижный токоподвод имеет внутреннюю цилиндрическую ступенчатую полость и цилиндрическую нижнюю часть, в которой рас" положена внутренняя полость большого диаметра. В боковой нижней части выполнен газопровод с выходом в торец или подачи газа-носителя. Снаружи нижней части установлены в пазах два кольца иэ упругого диэлектрика. Подвижной токоподвод содержит кольцевое углубление для нижней части неподвижного токоподвода, выполненное между бортом и центральным стержнем. Когда нагреватель зажат между токоподводами, кольца из упругого диэлектрика герметизируют кольцевую полость меж 3 911888В боковой стенке верхней части имеется отверстие для вывода газа-носите"ля и выделившихся газов, Подвижныйтокоподвод выполнен ступенчатым.Центральная ступенька самого малогодиаметра служит для установки нагревательного элемента (тигля) с полостью для установки анализируемогообразца материала. На боковой цилиндрической части средней ступенькиврезана прямоугольная канавка дляустановки в ней кольца из упругогодиэлектрика, герметизирующего кольцевую полость между внутренней поверх 55 ду нижней частью неподвижного токо- подвода и внутренней поверхностью борта, а неподвижный токоподвод не касается поДвижного, так как остается зазор между ними внизу кольцевой полости 1,Недостаток этой печи - быстрый выход иэ строя колец иэ упругого диэлектрика, истирающихся о внутреннюю поверхность борта. При этом возможначастая смена колец, исключающая потерю герметизации, что приводит к понижению производительности устройства иэ-за увеличения времени через не- плотности вместе с газом-носителем и выделившегося газа и ухудшение воспроизводимости и точности показаний устройства для определения содержания гаэообразующих примесейв неорганических материалах. Другимнедостатком является контакт смеси ана-, лизируемого газа и газа-носителя с кольцом из упругого диэлектрика, обладающим значительно большей адсорбционной способностью, чем металл токопод-водов.Известна электрическая печь сопротивления к устройству для определе-, ния содержания газообразующих примезо сей в неорганических материалах,включающая корпус, неподвижный и подвижный токоподводы, установленные на корпусе, нагреватель с полостью для установки образца, зажимаемый между токоподводами, и средства герметизации, содержащие кольцо иэ упругого диэлектрика, установленное на подвижном токоподводе, и средство силового воздействия на кольцо, соединенное с неподвижным токоподводом. Неподвижный токоподвод имеет внутреннюю цилиндрическую ступенчатую полость с плечиками, причем в нижней части расположена полость большого диаметра,ностью полости в нижней части неподвижного токоподвода и наружной поверхностью средней ступеньки подвижного токоподвода, Нижняя часть неподвижного токоподвода и подвижный токоподвод имеет водяное охлаждение, чтоспособствует сохранности кольца изупругого диэлектрика. Для предупреждения короткого замыкания токоподводов служит и другое кольцо иэ упругого диэлектрика, установленное наступеньке подвижного токоподвода. Средством силового воздействия на негоявляется кольцевой торец нижней части неподвижного токоподвода.В процессе опускания подвижного токоподвода установленное на его средней ступеньке кольцо из упругого диэлектрика истирает внутреннюю поверхность нижней полости неподвижного токоподвода. При опущенном подвижном токоподводе на его цилиндрический стержень устанавливают нагреватель в ,виде тигля, например из графита, с образцом анализируемого материалавнутри его полости. Далее подвижной токоподвод поднимают до соприкосновения нагревателя (тигля) со ступень -кой неподвижного токоподвода. При этом кольцо из упругого диэлектрика истирает внутреннюю поверхность нижней полости неподвижного токоподвода игерметизирует полость, В конце движения подвижного токоподвода вверх нижний торец неподвижного токоподводакасается эластичного кольца, установленного на нижней ступеньке подвижного токоподвода, а его кольцо изупругого диэлектрика герметизируеткольцевую полость. В центральный канал верхней части неподвижного токо- подвода подают газ-носитель, который соприкасается с нагревателем, меняет направление и уходит .в отверстие в боковой стенке и далее в устройство для определения содержания газообразных примесей. Затем подают на токоподводы импульсы электрического тока и повышают температуру нагревателя до заданного значения. Газы,выделяющиеся при плавлении образца анализируемого материала, уходят вместе с газом-носителем. После этого, не выключая подачи газа-носителя, опускают подвижный токоподвод и заменяют нагреватель для проведения следующего анализа 2.Однако для получения герметичности при организации уплотнения плоскости - плоскость необходимо приложить большие усилия к уплотняющимэлементам, Это приводит к значительной деформации упругого материалакольцевого уплотнения, расположенного на подвижном токоподводе,При дегазации тигля вследствиевоздействия на него высокой темпераотуры " 2800 С и больших механическихосевых усилий м 70 кГ происходит егоусадка на величину 0,1-0,3 мм, чтоможет привести к потере контакта между тиглем и неподвижным токоподводом, 5так как упругий материал кольцевогоуплотнения сильно сжат и дальнейшеесжатие происходит на величину меньшую,цем максимально допустимая усадкатигля. ЮКроме того, упругий материал кольцевого уплотнения обладает газопроницаемостью и адсорбцонной способностью, так как практически невозможно создать материал, обладающий упругими свойствами и не обладающий газопроницаемостью и адсорбцией. Рассмотренные физицеские свойства упругогоматериала сказываются на точности определения содержания газов в неорганических материалах,Цель изобретения - повышение надежности работы устройства и увеличение точности определения содержания15газообразующих примесей в неорганических материалах,Цель достигается тем, что в электрической печи сопротивления к устройству для определения содержания40газообразующих примесей, включающейкорпус, неподвижный и подвижный токоподводы, установленные на корпусе,нагреватель с полостью для установкиобразца, зажимаемый между токоподво 45дами, и средство герметизации, содержащее уплотнение из упругого диэлектрика, установленное на подвижном токоподводе, и средство силового воздействия на уплотнение, соединенное50с неподвижным токоподводом,средствосилового воздействия на уплотнениевыполнено в виде упругого элементас кольцом, имеющим в сечении клиновидную форму с острой кромкой, направ 5ленной к уплотнению, а подвижный токоподвод снабжен эластичной кольцевой пленкой из диэлектрика, закрепленной над уплотнением; при этом упругий элемент может быть выполнен в виде кольцевой мембраны или сильфона, а также выполнен из металла.В предложенном устройстве нет истирающихся эластичных колец и контакта с ними газа-носителя и анализируемого газа. Изменения в размерах нагревателя компенсируются упругим элементом. На фиг. 1 схематично изображена печь в положении, когда подвижной токоподвод поднят, а между токоподводами помещен нагреватель при этом упругий элемент выполнен в виде мембраны, продольный разрез, на фиг.2- то же, с упругим элементом в виде сильфона.Печь содержит неподвижный 1 и подвижный 2 токоподводы, установленные на корпусе (не показан),; между токо- подводами установлен нагреватель 3 в виде тигля из графита с полостью 4 для установки образца. Печь имеет средство герметизации, содержащее кольцо 5 из упругого диэлектрика,установленное на ступеньке 6 подвижного токоподвода 2, и средство силового воздействия на него в виде кольца 7, имеющего в сечении клиновидную форму, с острой кромкой 8, направленной к кольцу 5. Кольцо 7 установлено нд упругом элементе в виде металлической мембраны 9, установленной на неподвижном токоподводе 1, Между острой кромкой 8 кольца 7 и кольцом 5 из упругого диэлектрика размещена эластичная кольцевая пленка 10 из поливинила иди полиэтилена, герметично закрепленная на ступеньке 11 подвижного токоподвода 2 с помощью кольца 12.Неподвижный токоподвод имеет внутреннюю цилиндрическую ступенчатую полость, причем в нижней части расположена полость большего диаметра. На ступеньке 13, в которую упирается нагреватель 3, выполнены радиальные пазы-каналы 14, служащие для прохода газа-носителя в центральную полость 15, соединенную с устройством для определения газообразующих примесей в неорганических материалах. На уровне второй ступеньки 16 в боковой стенке неподвижного электрода 1 выполнен канал 17 для ввода газа-носителя,Подвижный токоподвод 2 выполнен ступенчатым. Центральная ступенька 18 самого малого размера служит для установки нагревателя 3.10 Печь работает следующим образом.При опущенном подвижном токоподводе 2 на центральную ступеньку 18 ставится нагреватель 3 с образцом анализируемого материала внутри его полости ч. Подвижный токоподвод 2 поднимают до соприкосновения нагревателя 3 со ступенькой 13 неподвижного токоподвода 1. При этом острая кромка 8 кольца 7 нажимает на эластичную кольцевую пленку 1 О, прижимая ее ккольцу 5 из упругого диэлектрика, Даницаемостью и адсорбцией, расположенной сверху кольца из упругого диэлектрика и закрепленной на подвижном токоподводе, уменьшает величину холостойпоправки и разброс этой величины,что,в конечном итоге, увеличивает точность определения содержания газообразующих примесей в неорганическихматериалах, особенно при малых содержаниях последних.лее подают газ-носитель, которыи проходит по каналу 17, омывает снаружинагреватель 3 и через каналы 11 проходит в центральную полость 15, откуда поступает в устройство для определения содержания газов в неорганических материалах (не показано), Затем 20 электрического тока и повышают температуру нагревателя 3 до заданногозначения, Газы, выделяющиеся приплавлении образца анализируемого ма" териал, уходят вместе с газом-носителем. После окончания плавления выключают ток, опускают подвижный токоподиз упругого диэлектрика с прямоуголь 45 увеличивает надежность работы устройства для определения содержания газо-подают на токоподводы 1 и 2 импульсы вод 2 и снимают нагреватель 3. Цикл повторяют, но газ-носитель подают непрерывно.Упругий элемент может быть выполнен в виде сильфона 19 (фиг. 2),Упругий элемент (мембрана, сильфон) может быть выполнен не только из металла, но и из другого материала, например из фторопласта.Использование установленного на неподвижном такоподводе упругого элемента с кольцом, имеющим в сецении клиновидную форму. с острой кромкой, направленной в сторону кольца ной формой сечения, установленногона подвижном токоподводе,позволяеткомпенсировать усадку тигля до 0,50,7 мм без потери герметичности инарушения контакта между нагревателем и неподвижным токоподводом, что образующих примесей в неорганических материалах по сравнению с существенными пецами; применение эластичной пленки (толщиной около 0,1 мм) издиэлектрика, не обладающего газопро 303540 Формула изобретения Электрическая печь сопротивления к устройству для определения содержания газообразующих примесей,включающая корпус, неподвижный и подвижный токоподводы, установленныена корпусе, нагреватель с полостьюдля установки образца, зажимаемыймежду токоподводами, и средство герметизации, содержащее уплотнение,выполненное из упругого диэлектрика,установленное на подвижном токоподводе, и средство силового воздействия на уплотнение, соединенное с неподвижным токоподводом, о т л и ч аю щ а я с я тем что, с целью повышения надежности работы устройства иувеличения точности определения содержания газообразующих примесей,средство силового воздействия на уплотнение выполнено в виде упругогоэлемента с кольцом, имеющим в сеченииклиновидную форму с острой кромкой,направленной к уплотнению, а подвижный токоподвод снабжен эластичнойкольцевой пленкой из диэлектрика,закрепленной над уплотнением,2, Печь по и, 1, о т л и ц а ющ а я с я тем, цто упругий элементвыполнен в виде кольцевой мембраны.3, Печь по и. 1, о т л и ц а ющ а я с я тем, что упругий элементвыполнен в виде сильфона.Печь по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что упругий элементвыполнен из металла.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США М 3936587,кл. 13-23, 1911.2. Патент США У 4056677,кл. 13-23, 1976,9 ч 1888 1 РЮЮ Ю 4 АУ 7 Составитель О. Чернухадактор Н.Пушненкова Техред К, Иыцьо рректор И.Шарош илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,828/33 Тираж 887 ВНИИПИ Государственно по делам изобретени 113035, Иосква, Ж, Подписноо комитета СССРй и открытийРаушская наб., д. 1/5