Устройство для автоматического контроля степени уплотнения углеродных масс

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК аи 2 2162 д) 4 С 06 Р 15/46 ЕНИ р импульсов,ульсов, узелия кодов трольного а элемента рма" и "Бровой индикших на вхо леднее лог ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ И Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Потылицын Г.А., Вербенко В.В. и Сысоев А.В. Контроль плотности набойки подовой массы в подине алю миниевого электролизера. Цветные металлы, 1980, У 4, с.45-47.Авторское свидетельство СССР У 272567, кл, С 25 С 3/10, 1968, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СТЕПЕНИ УПЛОТНЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ МАСС(57) Изобретение относится к средствам контроля степени уплотнения угле- родной массы, используемой для набивки швов подины алюминиевых электролизеров, Цель изобретения состоит в повышении точности контроля, В устройство для автоматического контроля степени уплотнения углеродных масс введены усилитель, узел выборки-хранения, делитель напряжения, компаратор, инвертор, генерат элемент ЗИ, счетчик им сброса, элемент сравне узел задания уставки к времени, элемент ИЛИ, 2 И, сигнальные лампы " реле времени и блок ци ции. Количество поступ счетчика импульсов и и ческое состояние выходов счетчика соответствуют интервалу времени от момента внедрения в массу термопары до момента равенства сигнала дифференциальной термопары с пороговым . напряжением. По измеренному интервалу времени судят о степени уплотнения массы. В узле задания уставки контрольного времени Фиксируется время соответствующее контрольной плот еффУности массы. В зависимости от времени, зафиксированном счетчиком, эле- Я мент сравнения кодов выдает сигнал на загорании контрольных ламп "Брак"-р если время больше контрольного, или р "Норма" - если время меньше контроль-ного. 4 ил,51015 128Изобретение относится к средствам контроля, применяемым при использовании углеродных масс, представляющих композицию углеродистых наполнителей (кокса, антрацита и др.) с углеродистым связующим (пеки каменноугольные, нефтяные и др,), в частности для контроля степени уплотнения набитой в шов подины алюминиевого электролизера подовой массы, и может Эбыть использовано в алюминиевой промышленности.Цель изобретения - увеличение точности контроля.На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, на фиг.2 - преобразователь температуры, общий вид; ча фиг.З - разрез А-А на фиг,2; на .иг,4 - узел 1 на фиг. 2.Устройство для автоматического онтроля степени уплотнения углеродных масс содержит преобразователь 1 гемпературы и блок 2 контроля и индикации. Преобразователь 1 температуры содержит термопары 3 и 4, соединенные по дифференциальной схеме, и защищенные наконечниками 5 и 6, неподвижный шток 7 и подвижный шток 8, оканчивающийся ручками, путевой переключатель 9 с механизмом воздействия, состоящим из пружины 10 и упора 11,штепсельный разъем 12,механизм фиксации подвижного штока Я,содержащий шарик 13 и пружину 14. Наконечники 5 и 6 внедряются в подовую массу до упора в изолятор 15.Блок 2 контроля и,индикации содержит усилитель 16, узел 17 выборки-: хранения, компаратор 18 и реле 19 времени, делитель 20 напряжения. На выходе реле 19 времени включена сигнальная лампа 21 "Готовность", Блок 2 контроля и индикации также содержит генератор 22 импульсов стабильной частоты, счетчик 23 импульсов, элемент ЗИ 24, элемент 25 сравнения кодов, узел 26 задания уставки контрольного времени, блок 27 цифровой индикации, элемент ИЛЕ 28, элемент 2 И 29 и 30, инвертор 31, сигнальные лампы 32 "Норма" и 33 "Брак". Источ-. ник 34 питания, узел 35 сброса,Подвижный шток 8 может перемещаться вдоль, относительно штока 7, в крайнем верхнем положении шток 8 имеет упругую фиксацию. Перемещение штока 8 с наконечниками 6 в крайнее нижнее положение (на один уровень с на 2162 2 конечником 5) вызывает срабатывание переключателя 9.Узел 17 выборки-хранения управляется переключателем 9, сигнал на выходе узла 17 выборки-хранения сохраняется постоянным в нажатом состоянии переключателя 9, т.е. когда наконечник 6 с термопарой 4 погружен в массу и через делитель 20 задает порог срабатывания компаратора 18.Питание цепей блока 2 контроля и индикации осуществляется от источника 34 питанияВ исходном состоянии переключателя 9 на второй вход элемента ЗИ 24 подается нулевой потенциал, что запрещает прохождение импульсов с генератора 22 на счетчик23 импульсов,. При включении источника34 питания узел 35 сброса автоматически устачавливает счетчик 23 импульсов с начальное состояние.Предлагаемое устройство работаетследующим образом,В уплотненную нагретую массу шваподины внедряется наконечник с термопарой 3. Сигнал дифференциальнойтермопары преобразователя 1 температуры начинает изменяться от нуля до30максимального значения, определяемого температурой массы, С появлениемсигнала на выходе усилителя 16 запускается реле 19 времени.,которое через некоторое время дает сигнал назагорание лампы 21 "Готовность". Ин 35 тервал времени до загорания лампы21 "Готовность" задается эксперимен. тально и выбирается достаточным длянагрева термопары 3 до температурымассы. Во время нагрева термопары3 узел 17 выборки-хранения работаетв режиме выборки, уровень напряженияна выходе узла выборки-хранения вэтом случае повторяет уровень сигнала с выхода усилителя 16,После загорания лампы 21 "Готовность" внедряется в массу наконечникс термопарой 4, при этом переключатель 9 срабатывает и подает запрещающий сигнал на управляющий вход узла50 17 выборки-хранения, что переводитпоследнее в режим хранения усиленного максимального значения напряжения дифференциальной термопары. Одновременно подается разрешающий потен 55 циал на элемент ЗИ 24 и начинаетсясчет импульсов счетчиком 23 импульсов, поступающих с генератора 22,При нагреве термопары 4 напряжение162 3 1282дифференциальной термопары, а такжена выходе усилителя 16 начинаетуменьшаться, стремясь к нулю. Срабатывание. компаратора 18 происходитв момент равенства напряжений на выходе усилителя 16 с пороговым. Выходной сигнал компаратора 18 через инвертор 31 поступает на элемент ЗИ 24и запрещает прохождение импульсов с,генератора 22 на счетчик 23 импульсовОдновременно выходной сигнал компаратора 18 дает разрешение на первые входы элементов 2 И 29 и 30. Ко"личество поступивших на вход счетчика 23 импульсов и последнее логическое состояние выходов счетчика 23соответствует интервалу времени отмомента внедрения в массу наконечника с термопарой 4 до момента достижения равенства уменьшающегося сигнала дифференциальной термопары (навыходе усилителя 16) с порогом сравнения. По измеренному интервалу вре.,;мени судят о степени уплотнения массы.Это объясняется тем, что при уплотнении массы теплообмен между наконечником 6 термопары 4 и массой резко увеличивается эа счет замещения нетеплопроводного воздуха высокотеплопроводным веществом массы, что вызываетувеличение скорости нагрева термопары, и, следовательно, уменьшение измеряемого интервала времени. Величинаизмеряемого интервала времени зависит З 5также от величины напряжения срабатывания компаратора. Пороговое напряжение срабатывания компаратора 18выбирается в пределах, например,для углеродной массы 0,24-0,26 отмаксимального значения напряжениядифференциальной термопары на выходеусилителя 16. Такое соотношение устраняет влияние на скорость нагреватермопары материалы подовых блоков,: 4образующих затвор в подине алюминиевого электролизера, которые располагаются на расстоянии один от другого40 мм и теплопроводность которых значительно отличается от теплопровод-, 50ности массы,и позволяет уменьшитьвлияние неоднородности подовой массы,частицы наполнителя которой достигаютразмера 5 мм и плотность которого отличается от средней плотности массы. 55,Пороговое напряжение устанавливаетсявыбором соответствующего коэффициентаделения делителя 20 напряжения. При изменении температуры массы, например увеличении, уровень порогового напряжения срабатывания компаратора растет пропорционально увеличению максимального значения напряжения дифференциальной термопары, благодаря чему при одинаковой плотности массы величина измеренного интервала времени остается неизменнойВ узле 26 задания уставки контрольного времени в цифровом коде (аналогичном цифровому коду выхода счетчика 23) записывается заранее время, соответствующее контрольной плотности массы. Бсли отсчет времени, зафиксированный счетчиком 23,больше задаваемого контрольного времени, то элемент 25 сравнения кодов через элемент 2 И 29 выдает сигнал на загорание сигнальной лампы 33 "Брак". Если отсчет времени, зафиксированный счетчиком 23, меньше или равен контролируемому времени, то элемент 25 сравнения кодов через элемент ИЛИ 28 и элемент 2 И 30 выдает сигнал на загорание сигнальной лампы 32 "Норма". Лампы загораются только при наличии на первом входе элементов 2 И 29 и 30 разрешающего сигнала с компаратора 18 после его срабатывания. Блок 27 цифровой индикации отображает величину измеренного интервала времени в цифровом десятичном коде. Величина уставки контрольного времени определяется путем выполнения контрольных измерений для каждого вида массы непосредственно перед набойкой и рассчитывается как среднеарифметическое показаний блока 27 цифровой индикации. Требуемая степень уплотнения массы при проведении контрольных измерений задается при набивке массы в контрольную матрицу измерением линейного размера по высоте матрицы либо определяется весовым способом,Устройство позволяет исключить или автоматизировать ряд операций, выполняемых контролером при применении известного устройства вручную в условиях воздействия неблагоприятных факторов производственной среды. Исключены операции отсчитывания и фиксации количественных показаний с измерительных приборов, а также вычисления величины плотности. Автоматизировано выполнение операций выбора поправок в зависимости от температуры массы и формирования реше1282 162 6колебаний структурного состава для е каждого вида массы в пределах рецепта, при использовании устройства посравнению с известными также снижается,Использование устройства для автоматического контроля степени уплотнения углеродных масс позволяет повысить точность контроля, а также ав 10 томатизировать большую часть выполняемых контролером операций и облегчитьтруд контролеров. Срок службы ванналюминиевых электролизеров в значительной степени определяется стойкостью межблочных швов подины. Повышениеточности контроля способствует уменьшению колебаний плотности набитой подовой массы в швах подины и позволяетстабилизировать стойкость межблочныхшвов. 25 30 35 40 45 ния на продолжение или окончаниеработы по уплотнению. Дополнительньоперации, нредусмотренные устройством - преобразование сигнала термопары, измерение и сравнение с конт.рольным интервала времени, выполняются также автоматически, Вручнуюконтролером (не показан) выполняются операции по включению устройствавнедрению в массу наконечников преобразователя температуры, а такженаблюдение за загоранием сигнальных ламп 1 Норма" или "Брак", Такимобразом, при использовании устройства полностью исключается систематические субъективные погрешности отсчитывания показаний интерполяции.при отсчитывании погрешности от параллакса, погрешности выбора температурных поправок и вычисления плотности,В устройстве используется методконтроля с предварительной настройкой устройства по эталону-массе стребуемой степенью уплотнения (методзамещения), что позволяет исключитьотдельные систематические погрешности в процессе измерения,Настройка устройства (определениеи задание уставки контрольноговремени) осуществляетсяв производственных-Фусловиях для каждого вида массы непосредственно перед набойкой. Поэтому в процессе контроля исключаетсяметодическая погрешность, обусловленная различием структурного составаприменяемых масс, и уменьшается влияние на результат контроля инструментальной погрешности, Кроме того,уменьшается влияние на результат измерения колебаний количественного икачественного состава для каждоговида массы в пределах рецепта. Этообъясняется тем, что через контактымежду частицами наполнителя передается незначительная часть тепла, Основной поток тепла проходит по телу частиц наполнителя и связующего обволакивающих их. Поэтому теплопередачаот массы к наконечнику термопары(а значит и время нагрева термопары)не зависит от взаимного перемещениячастиц наполнителя, степени их контактирования между собой и поверхностью наконечника при внедрении последнего в массу. Таким образом, методическая погрешность, возникающая изза влияния на результат измерения Формула изобретения Устройство для автоматического . контроля степени уплотнения углеродных масс, содержащее дифференциальную термопару, механически связанную с путевым переключателем, сигнальную лампу, источник питания, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, введены усилитель, узел выборки-хранения, делитель напряжения, комчаратор, инвертор, генератор импульсов, элемент ЗИ, счетчик импульсов, узел сброса, элемент сравнения кодов, узел задания уставки контрольного времени, элемент ИЛИ, два элемента 2 И, сигнальные лампы "Норма" и "Брак", реле времени и блок цифровой индикации, причем дифференциальная термопара подключена к входу усилителя, выход которого соединен с входом узла выборки-хранения, с,первым входом компаратора и с запускающим входом реле времени, на выходе которого включена сигнальная лампа, управляющий вход узла выборки- хранения соединен с первым контактом путевого переключателя, а выход уз ла выборки-хранения через делительнапряжения подключен к второму входу компаратора, выход которого соединен с первыми входами элементов 2 И и че,рез инвертор - с первым входом эле мента ЗИ, второй вход которого соединен с генератором импульсов, а третий вход соединен с вторым контактом путевого переключателя, к выходу эле1 12821 мента ЗИ подключен первый вход счетчика импульсов, второй вход которого соединен с узлом сброса, выход счетчика соединен с блоком цифровой индикации и с первым входом элемента сравнения кодов, к второму входу которого подключен узел задания уставки контрольного времени, первый и второй выходы элемента сравнения ко 62 8дов подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента 2 И, к выходу которого подключена сигнальная лампа "Норма", третий выход элемента сравнения кодов соединен с вторым входом второго элемента 2 И, к выходу которого подключена сигнальная лампа "Брак".128 г 16 г Составитель А; ИсправниковРедактор Н. Бобкова Техред К.Ходаиич Корректор Е. Сирохм дписно д. 4/5 но-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна Произ во 7269/49 Тираж ВИИИПИ Государственногпо делам изобретен 13035, Москва, Ж, Р 670 комитета ССий и открытий ушская наб.,