Термоэлектрическое устройство для определения содержания примесей в металле Советский патент 1983 года по МПК G01N25/32 

Изобретение относится к контролю состава сплавов и может быть использовано в черной и цветной металлургии для целей экспрессного определения примесей или структурно-фазового состава металла. Известно устройство для определения содержания примесей в металле по величине термоэлектродвижущей силы, состоящее из двух металлических электродов, нагретых до разных темпе ратур, уровни которых стабилизируютс с помощью электронных регуляторов, а термоэлектрический сигнал, характеризующий содержание примеси, регистрируется измерительным приборомС Недостатком данного устройства являются инерционность измерительной ,и регулирующей аппаратуры, которая приводит к значительной динамической погрешности регулирования температур электродов, а, следовательно, к ошибке в контроле состава. Для снижения погрешности контроля в этом случае приходится применять дорогостоящую, прецизионную автоматическую аппаратуру контроля и регулирования температуры. Наиболее близким к предлагаемому является термоэлектрическое устройство определения содержания примесей в металле, содержащее измерительный прибор и два электрода с источника ми тепла в виде двух блоков, контактирующих с исследуемым образом, каждый из которых представляет собой камеру, заполненную кристаллическим веществом, меняющим удельный объем при фазовом переходе, причем одна из стенок камеры выполнена подвижной и связана с электрическим выключателем тепла соответствующего блока, а вещества, заполнягадие каме ры, имеют разные точки плавления 2 Недостатками данного устройства являются малая чувствительность (небольшие изменения удельного объема при кристаллизации , ограниченный выбор веществ, которые могут быть применены в качестве рабочих, необходимость герметизации устройства с подвижной стенкой, ограниченная возможность изменения температур в широком интервале (определяется температурой кристаллизации ), трудность плавной настройки температурного диапазона измерения. Цель изобретения - повышение точности определения содержания примесей., Поставленная цель достигается тем что в термзэлектрическом устройстве для определения содержания примесей в металле, содержащем два электрода с источниками тепла и измерительг ный прибор, каждый электрод выполнен f виде блока, внутренняя полость которого представляет собой закрытую камеруПОСТОЯННОГО рбъема, частично заполненную неэлектропроводным жидким теплоносителем с большими коэффициентами объемного расширения и теплоотдачи и внутри которого дополнительно установлены источник тепла и V-образная трубка, сообщакяцаяся своими открытыми концами с атмосферой и одним из колен - с верхней частью камеры через отверстие в стенке трубки, нижняя часть трубки заполнена жидкоподвижным электропроводным веществом, не смешивающимся с теплоносителем, и имеет контактное устройство, расположенное ниже отверстия в стенке тpyбkи и соединенное с одним из источников тепла, причем соотношение внутренних объемов камеры и трубки не менее 25:1. Источником тепла для Нс1грева теплоносителя служат два электронагрева- теля, 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 теплоизолированный корпус 3, образующий камеру большого объема, и нагреватели основной 4 и регулирующий 5. В крышке 6 камеры .закреплена V-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 V-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 элемент13, 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- I рующий нагреватели разогревают теплоноситель, который, расширяясь, заполняет полость камеры и трубки. Поднимаясь по трубке, теплоноситель оказывает давление на электропроводное вещество, которое перемещаемся под действием этого давления в йротйвопо-. ложное колено трубки и разрывает цепь дгитания регулирующего нагревателя. Температура теплоносителя понижается,происходит уменьшение его объема, уровень теплоносителя в колене с отверстием понижается,поднимается уровень электропроводного вещества и вновь включается цепь регулирую- . щего нагревателя. Процесс повторяется и температура.теплоносителя стабилизируется на определенном уровне, определяемом количеством теплоносителя в камере. Точность регулирования зависит от соотношения объем6|В камеры и трубки. При изменении температуры теплоносителя йа величину -at его объем увеличится на величину - dV. V 4t:Д1 где V - объем камеры, м ;

ft - коэффициент объемного расширения теплоносителя 1/К; At - изменение температуры до -заданного уровня К. Этот объем перемещаерся в полость трубки, следовательно, вариация температуры в электроде .при регулировании : i-. ... (21

4Vpp

где d - диаметр трубки, м;

h - высота подъема электропроводного вещества при срабатывании контактной группы, м; р и «S - плотности электропроводного вещества и теплоносителя; „ кг/м.

Например, в случае применения в качестве теплоносителя трансформатор,10 ного масла, а электропроводного ве: щества - ртути и соотношении объемов камеры и трубки более 25, диаметре ;трубки 3 мм, h 0,5 мм и V 250 мм сЛ составит 0,31 К. Высокая 15 точность поддержания температуры ; электродов повышает; точность контроля содержания примеси, например, в приведенном примере ошибка в опреi делении кремния в чугуне не превысит 2Q 0,006%. Проба во время измерения прижимается к электродам, а по величине измеренного сигнала термо-ЭДС и пр§д варительной градуировке су- , дят о. содержании примеси в 25пробе.:

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙ- . ,СТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ПРИМЕСЕЙ В МЕТАЛЛЕ, содержащее два электро,да с источниками тепла и измеритель- ный прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения, каждый электрод выполнен в виде блока, внутренняя полость которого представляет собой закрытую камеру постоянного объема, частично заполненную неэлектропроводным жидким теплоносителем с большими коэффициентами объемного расширения -и теплоотдачи и .внутри которой дополнительно установлены источник тепла и V-образная трубка, сообщающаяся своими открытыми концами с атмосферой , а одним из колен - с верхней I частью камеры через отверстие в стенке трубки, нижняя часть трубки заполнена жидкопрдвижным электропроводным веществом, не смешивающимся с теплоносителем, и имеет контактио1Э устройство, расположенное ниже от|,верстия в стенке трубки и соединен. ное с одним из источников тeплia, причем соотношение внутренних объемов .камеры и трубки - не менее 25:1. Од ю