Устройство для контроля состава сплавов методом термоэдс Советский патент 1974 года по МПК G01N25/30 

1

Изобретение относится к устройствам для физико-химического аиализа металлов и силавов и может быть применено для проведения экспресс-анализа примесей в различных сталях.

Известные устройства для анализа состава сплава методом термо-э. д. с. не позволяют увеличить чувствительность и точность измерений за счет увеличения перепада температур между горячим и холодным электродами путем повышения температуры горячего электрода. При увеличении температуры образец окисляется, его структура изменяется, в результате вносятся значительиые погрешности в результаты измерения.

Кроме того, для создания значительных перепадов температур между электродами необходимо анализируемые образцы выполнять больших размеров, что требует значительного количества материала. Это или приводит к большим потерям металла, например, в лабораторной практике, или невыполнимо.

Предложенное устройство отличается тем, что измерительный узел составлен из нескольких электрических изолированных разъемных ячеек (камер), образованных неподвижной матрицей, в которой установлены горячие электроды, и подвижным пуансоном, в котором установлены холодные электроды. Это позволяет увеличить в п раз сигнал (где п -

число ячеек) без увеличения перепада температур при последовательном соединении электрических измерительных цепей ячеек.

На фиг. 1 показана схема предложенного устройства; на фиг. 2 - одна измерительная ячейка, вид сбоку.

Устройство состоит из трех основных узлов; измерительного узла, узла регистрации п узла переключения, имеющего три фиксп|юванных положения I, II, III.

Рабочие измерительные ячейки 1 образованы неподвижной матрицей 2 и подвижным пуансоном 3, выполненными нз электроизоляционного материала. Матрица крепится к

корпусу устройства 4 с помощью скоб 5. В матрице закреплены горячие электроды 6, в пуансоне 3 - холодные электроды 7. Один конец горячего электрода 6 расположен в ячейке, а другой - в электрической нагревательной печи 8, помещенной в асбоцементную подставку 9, которая скобой 10 закреплена на боковых стенках устройства. Последовательно обмоткам нагревателей включены регулировочные сопротивления 11, обеспечивающие установку рабочего тока и заданной температуры электродов 6.

Узел регистрации содержит термопары 12 контролирующие температуру горячих электродов, соединительные провода 13, служащие

для съема измеренной термо-э. д. с., н два потенциометра 14 (регистрация температуры) и 15 (регистрация термо-э. д. с.).

Для перемещения пуансона 3 вместе с малой 16 и большой 17 скобами вдоль направляющих 18 в большой скобе пуансона закреплены втулки 19 с помощью гаек 20 и шайб 21. Направляющие 18 установлены неподвижно в скобах матрицы и в скобах 22, фиксированных в стенке корпуса устройства. Перемещение пуансона производят с помощью узла переключения, в который входят валы 23 для поддержания тросов 24 и 25 в горизонтальном положении вблизи скоб пуансона, закрепленные неподвижно в корпусе скобами 26; переключатель 27, вал 28 с укрепленным на его противоположном конце кулачком 29, груз 30. Тросы 24 и 25 имеют однаковую длину, каждый конец троса закреплен независимо от другого.

Устройство работает следующим образом. Переключатель устанавливают в положение II. Груз опускается и одинаково действует на. оба троса 24 и 25, сохраняя пуансон в определенном положении. В образующиеся три ячейки засыпают измельченный материал. Затем переключатель 27 переводят в положение П1. В результате поворота кулачка 29 груз поднимается, и вся нагрузка действует на трос 24, а через него и на большую скобу 17. Следовательно, в этом ноложении пуансон оказывает давление на измельченную пробу в горизонтальном направлении с силой, приблизительно равной весу груза, -причем давление распределено равномерно, точка приложения силы соответствует центру тяжести боковой поверхности скоб пуансона, где укреплепы тросы.

После приложения нагрузки к измельченной пробе возникает сигнал термо-э. д. с. в каждой ячейке. За счет последовательного соединения отдельных цепей всех п ячеек сигнал усиливается в п раз. Сигнал иоступает на потенциометр 15, шкала которого проградуирована в процентах анализируемого элемента. Процесс измерения длится 10-15 сек, иосле чего переключатель ставится в положение I. Груз еще более поднимается (по сравнению с положением П) за счет поворота кулачка. В результате вся нагрузка приходится на трос

25. Через трос усилие передается малой скобе 16 пуансона, пуансон отодвигается вправо, проба высыпается вниз и удаляется из устройства.

Общее время анализа составляет около 1 мин. Изменением длины тросов и величины груза можно при необходимости регулировать размер ячеек и, следовательно, количество вещества для анализа. Размер частиц измельченной пробы и температура горячего электрода выбираются в соответствии с предварительными исследованиями.

Описанное устройство позволяет значительно сократить количество материала, отбираемого на анализ (до нескольких гра.ммов), так как при порошкообразной пробе создается такой же ие)епад температур между электродами, как и при монолитной пробе, на значительно меньщем расстоянии вследствие малой

теплонроводности порошка. Измельчением пробы достигается усреднение состава и, следовательно, уменьшение ошибок при определении содержания анализируемого компонента. В случае малого сигнала последовательное

соединение измерительных цепей ячеек позволяет усилить сигнал (число ячеек может быть и более трех), повысить чувствительность и точность анализа. В случае большого сигнала измерительные цепи ячеек можно

включить параллельно, что приведет к уменьшению случайной погрешности измерения и также увеличит точность анализа. Применение груза для создание усилия обеспечивает практически постоянную нагрузку, т. е. стабнльность условий измерения.Предмет и з о б р е т е н и я

Устройство для контроля состава сплавов методом термо-э. д. с., содержащее измерительный узел, состояпяий из горячего и холодного электродов, измерительный прибор и прижимное устройство, отличаюшееся тем, что, с целью повышения точности анализа, измерительный узел выполнен в виде разъемных ячеек, образованных неподвижной матрицей, в которой установлены горячие электроды, и подвижным пуансоном, в котором установлены холодные электроды. / / / / / I I J .no w. I/ /, У /