Устройство для определения скорости твердения связующих материалов Советский патент 1977 года по МПК G01N27/02 B22C1/16 

1

Изобретение оиносится к области измериteльнoй техники для литейного производства, а именно к устройствам для определения свойств связующих материалов, используемых в составах литейных формовочных смесей.

Известно устройство для определения скорости твердения связующих материалов путем контроля изменения электрической проводимости цилиндрического образца стержневой смеси в процессе ее твердения, состоящее из двух плоских измерительных электродов, источника переменного тока и регистрирующего прибора.

Известное устройство не может быть использовано для Э1кспресс-анализа скорости твердения связующих материалов, так как требует изготовления стержневой смеси и изготовления из нее образца. Кроме этого, образец твердеет в течение длительного времени (до 30-60 мин) в связи с низкой теплопроводностью KiBa.pueiBoro иеска.

Точность измерения, производимого этим устройством, низка, ;как на величину электрической проводимости и, следовательно, на показания регистрирующего прибора существенное влияние оказывают степень распределения связующего вещества по поверхности зерен наполнителя, усилие, с .которым электроды прижаты к образцу, и другие факторы.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения скорости твердения связующих материалов путем непрерывного измерения их электропроводности. Устройство содержит электрическую печь, емкость с исследуемым связующим, два медных цилиндрических электрода, самопишущий миллиамперметр, источник переменного напряжения и потенциометр с термопарой.

Однако такое устройство не обеспечивает достаточно высокой точности измерения, так как даже незначите.чьное изменение глубины

погружения электродов или расстояния между ними приводит к значительному изменению показаний регистрирующего прибора. Кроме этого, температура и величина электропроводности начинают записываться сразу же после

погружения термопары в емкость со связующим. Отсутствие.м измерения температуры в щахте печи требует предварительной тарировки печи. Целью изобретения является повыщение

точности измерения, упрощение обслуживания и повыщение надежности работы.

Для этого в устройстве для определения скорости твердения связующих материалов по изменению их электропроводности, содержащем электропечь сопротивления, установленпую на основании, емкость для связующего измерительные электроды и термопары, размещенные в емкости для связующего, источник переменного тока и релистрирующий многоканальный прибор, емкость для связующего установлена на неподвижном столе, который жестко связан со стойкой, имеющей возможность перемещения с помощью привода в вертикальном направлении, н снабжен штоком, имеющим возможность взаимодействия с контактной группой, размещенной на основании и с которой электрически соединены электроды и термопары, а один из электродов выполнен нолым. Верхний торец этого электрода заглущен крышкой с отверстием для выхода воздуха, в нижнем торце выполнены прорези для перетекания связующего, а в полости его коакоиально по отношению к нему размещен второй электрод. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - измерительные электроды, продольный разрез. Устройство содержит электрическую печь 1 сопротивления, измерительные электроды 2 и 3, источник переменного тока и регистрирующий многоканальный прибор (на чертеже не показаны), термопары 4 (вторая термопара, служащая для измерения температуры в печи 1, на чертеже не показана), емкость 5 для связующего, подвижной стол 6, кронштейн 7, направляющий штатив 8, фиксатор 9, подвижный шток 10, контактную группу 11, электричеокие иепн термопар и измерительных электродов (на чертеже не ноказаны), пружинные держатели-токосъемники 12 и 13 и основание 14. На основании 14 при помощи опор 15 крепится электропечь 1 сонротивления, внутри которой имеется нагревательный элемент 16 сопротнвления. Сквозь днище печп 1 пропущен подвижный шток 10, на котором находится пружина 17, выталкивающая шток вверх. Непосредственно под толкателем на основанпи 14 установлена контактная группа 11. На основании 14 установлен направляющий щтатие 8, по которому перемещается подвижный кронштейн 7 с фиксатором 9. К кронштейну 7 прикреплена стойка 18, закрепленная в столе 6, на котором в цилиндрическом углублении установлена емкость 5 для связующего, фиксируемая кольцевой пружиной 19. Внутрь емкости 5 помеЩ|ен цилиндрический измерительный электрод 2. Электропечь 1 сверху закрыта крыщкой 20 нз асбоцемента, которая прикреплена к кронщтейну 7. Внутри цилиндрического электрода 2 концентрически установлен второй измерительный электрод 3, а также термопара 4. Электроды 2 и 3 крепятся при помощи держателей-токосъемников 12 и 13 к пластине 21 из иеэлектропроводного материала, укрепленной на стойке 16. На осповани 14 укреплен п:тырьевой разъем 22, к которому подключены провода от держателей-токосъемников 12, 13, термопары 4, контактной группы 11, электронагревательного элемента 16 и термопары, измеряющей температуру в шахте печи 1. К съемной колодке разъема 22 подключены провода от реглстркруюп;его прибора и потенциометра (на чертеже не показаны). В качестве рсг 1стратора температуры и проводимостн может быть иснользован трехканальный регистрирующий прибор Н327-3, который позволяет одновремеино подключить термопару 4, термопару для измерения температуры в шахте печи 1 н измерительные электроды 2 и 3. Измерительный электрод 3 неподвижно закреплен в крышке 23, изготовленной из неэлектропроводного материала (см. фиг. 3), которая по скользящей посадке вставлена во внутреннюю полость электрода 2, на наружной поверхности которого выполнен бортик 24. Термопара 4 установлена внутри фарфоровой или кварцевой трубки 25, неподвижно закрепленной в крышке 23, в которой имеется сквозное отверстие 26. Термопара 4 установлена таким образом, что ее торцы па 4-5мм вьпие торцов электродов 2 н 3. В ннжней части электрода 2 выполнены прорези 27 треугольной нли прямоугольной формы. Последовательно с измерительнымн электродами и регистрирующим прибором включен стабилизированный источник переменного напряжения 6 2,5 в (на чертеже не показан). Измерительные электроды 2 и 3, а также термопара 4 подключены к регистрирующему нрибору через нормально открытые контакты контактной группы 11. Работает устройство следующим образом. Кронштейн 7 вместе с крышкой 20, стойкой 18« столо.м 6 поднимается вдоль штатива 8 и фиксируется фиксатором 9 таким образом, что стол 6 оказывается поднятым над верхним краем нечи 1 на 40-50 мм. В цнлиндрическое углубление стола 6 устанавливается емкость 5, которая заполнена на /2 своего объема исследуемым связующим. Емкость 5 фиксируется на столе 6 кольцевой пружиной 19и в нее через отверстие в крышке 20 погружаются электроды 2 н 3 с крышкой 23 и термопарой 4. Связуюи1ее вещество заполняет внутреннюю полость электрода 2. Уровень внутри электрода устанавливается одинакоБЫМ с уровнем в емкости благодаря тому, что оздух из полости выходит через отверстие 6, а связующее перетекает через прорези 27. Электроды 2 и 3 при установке их в емкость касаются ее дна и фиксируются в держатеях 12 и 13 благодаря бортику 24. Такая контрукция электродов и держателей позволяет станавливать их всегда на одном и том же ровне относительно дна емкости 5 и обеспеивает одинаковое заполнение связующим бъема электрода 2, а следовательно, и восроизводимость результатов измерения. После установки электродов 2 п 3 вместе с термопарой 4 не происходит включение реги стрирующей цепи измерительного прибора так как электрическая цепь электродов н тер монары 4 разомкнута контактной группой И которая после выдвижения вверх стола б была разомкнута пружиной 17, вытолкнувшей што:к 10 вверх. В это время регистрирующий нрибор ззписывает только тем пературу в шахте печн. После достижения заданной температуры в ита.хте печп можно осуществлять измеревие. Для этого фиксатор 9 освобождается п кронН1тейи 7 опускается до упора. При этом крыН1ка 20 закрывает плахту печи 1, а стол 6 нажимает на подвиж ный шток 10, кото-рый замыкает копта-кты 11, включая электрическую цепь пзмернтельт1ьтх электродов н термопары 4. Между электродами течет ток от источника неремеииого тока. Величина тока определяется из тенеиием нросодимости объема связующего вещества, заключенного между внутренней полОСТ)Ю электрода 2 и иоверхностью электпода 3. В связи с низким напряжением источника тока (,5 в) и высоким удельным сопротнг Л1 нием связуюннх веществ, величина тока составляет 5-15 миллиалшер н практнчеCKPI не вызывает разогрева связующего вещества В тнгле. то есть не вносит искажений в кяптину твердения связуюн1его. По мепе рязогпева связуюигего вещества до темиелатуры твепдения его электропроводность вначале возпастает в связи с увеличением гтоиени диссо шации. После начала ртррдения с-г5гпюи1,его электроироводность его начинает падать и достигает минимального значения п хтпмент полного затвердевания. Дальнейп1ая выдержка связующего н печн ч его до более высоких темпетэатур не вызывают из е«еиия величиНы остаточной пповолимпсти, которая определяется физикоеханическимп свойствами венхества. Кртвэя изменения элек ропроводност.н затвепдеваюит.его связуюгиего во впемеии запислвается регпстрнруюштп.т прибором. Продолжительность полного затвердевания свял юи1его определяется нутем фиксации на по.тр.ижно тиаграммной ленте отрезка от IOмeитa включет ия нз ерительиой и.,епн до мо -1ента выхода на прямую лннию, пяпаллрльндю п левой отметке и соответствуЮ1И ю .минимальной остаточной электропроводности затвердевншго связующего. Для определення скорости твердения необходимо отнести время, в течение которого произошло полное затвердеванне связующего, к его массе (размерность скорости твердения, г/мин). После завершения измерения стол б с емкостью и электродам.и выдвигается вверх, поеле чего емкость и электроды заменяются. После замены можно проводить последующие измерения. Использованные электроды разбираются. Для этого необходпмо электрод 3 вместе с термопарой 4 н крышкой 23 вынуть из электрода 2 и очистить от затвердевшего связуюHiero. После очистки электродов и термонары осуществляется их сборка и электроды вновь готовы к работе. Для удобства экснлуатацин прнбора в комплекте к нему необходимо иметь 10-15 электродов, при помощи которых производят измерения. После их использования осуществляют очистку сразу всех электродов. В случае определения скорости твердения связующих холодного твердення печь 1 отключается и в емкость 5 наливают слтесь связующего веи1ества с каталцзатором. Процесс измерения осуществляют таким же образом, как и при горячем тверденнн. В случае исследования холоднотвердеющих связующих на кривой изменения электропроводност пик будет отсутствовать, так как степень диссоциации связуюитего сразу же начнет убывать. Формула н 3 о б р е т е н н я Устройство для определения скорости твердения связующих материалов по изменению их электроироводностн. содержащее электроиечь сопротивления, установленную на основании, емкость для связующего, измерительные электроды н термопары, размещенные в емкости для связуюн его, нсточник переменного тока и регистрирующий многоканальный прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, упрощения обслуживания н повыиюиия надежности работы, емкость для связующего установлена на столе, который жестко связан со стойкой, имеющей возможность неремешения с помощью привода в вертикальном направлении, и снабжеи штоком, имеющим возможность взаимодействия е контактной группой, размешенной на основаннн н с которой электрически соединены электроды и термопары, а один из электродов выполнен полым, причем верхний торец его заглушен крьпнкой с отверстием для выхода воздуха, в нижнем торце выполнены прорези для перетекания связующего, а в полости его коаксиально но отнощению к нему размещен второй электрод. 13/

.B

19

21