Устройство для термоэлектрического контроля металлов и сплавов Советский патент 1979 года по МПК G01N25/30 

Изобретение от госи1ся к устройствам физико-химического анализа металлов и сплавов и может быть применено для экспесс-анализа в металлурт-ии и машиностроении. Известно устройство для анализа состава методом термоэдс, включающее холодный и горячий электроды, измерительную цепь, регуляторы температуры горя:чего и холодного электродов и вторичные регистрирующие приборы. Горячий электрод нагревается с помощью электропечи, а холодный электрод имеет комнатную температуру ij|. Для увеличения чувствительности мето да и точности измерения необходимо увеличивать перепад температур между элект родами. В указанном устройсчве это производится за счет увеличения температу.. ры горячего электрода. Однако значительно повысить эту температуру ш возможно вследствие окисления образи-i, изменения его структуры, трущихпей, возникак щих при регулировании высоких температур в узком интервале. Наиболее близким техническим решением является устройство для термоэлект-j рического контроля металлов и сплавов, содержащее холодный и подйижный горячий электроды и измерительную систему, |Включающую регулятор перепада температур и потенциометр. Холодный электрод нагревается до температуры 35-55С f2j. . Однако в существующих установках не стабилизировано усилие, с которым ана лиз1фуек«ый образец зажимается между. . электродами (процесс осуществляетсявручную .сталеваром). Это приводит к значительным погрешностям Ъ измерении, так как условия теплообмена в основной определяются контактом между электродами и образцом. Вследствие теплопередачи между образцом и электродами происходит их охлаждение и поэтому процесс измерения имеет существенную динамическую погрешность, так как оператор не знает в момент измерения, каковы фактичёские Значения температур электродов а момент oi cneTa покгззаний случайным образом изменяется от образца к образцу, от одного оператора к другому. Целью изобретения является повышени точности и надежности измерений. Для этого оно снабжено механизмом перемещения горячего электрода, COCTOSJщим из электродвигателя, редуктора в червячной пары, а холодный электрод выполней подвижным и снабжен микровыключателем, и пружиной, навитой на корпус электрода, и в измерительную систему введены цифровой вольтметр, устройство отключения механизма перемещения, вход Jtotdpord соединен с микровыключателем холодного электрода, блок актоматического отведения горячего электрода и фиксации измеренного значения и блок разрешения перемещения горячет-о электрода, Выходы которых соединены с механизмом перемещения, входы обоих блоков - с регулирующим потенциометром, а дополнительный вых5д с блока автоматического отведения горячего электрода и фиксации измеренного значения соединен с входом цифрового- вольтметра. Для увеличения температурного.перепада холодный электрод снабжен термоэлектрическим холодиль ником. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства для термоэлектрического контроля состава металлов и сплавов, Оно включает холодный 1 и горячий 2 электроды с установленными в них термо парами 3-Si измерительные приборы 6, потенциометр 7, преобразователь 8, цифровой вольтметр 9, блоки питания 10 и 11, ме ханизм 12 перемещения горячего элект рода, устройство 13 отключения механиэ ма перемещения, блок 14 разрешения перемещения горячего электрода, блок 15 автоматического отведения горячего элек рода и фиксации измеренного значения те моэдс. Устройство работает следующим образом. ., После включения питания и установления задания значений температуры холодного электрода и перепада температур Между горячим и холодным электродами соответствующие регулирующие приборы 6 и 7 через блоки питания 1О и 11 обес ;печивают автоматическое поддержание за данных параметров. Для охлажде шя холодного электрода используется термоэлектрический холодильник, отвод тепла ОТ которого производится проточной водой Термопара 5 и прибор tJ в комплекте о& спочивают измерение и позиционное рогулироваЕше токтературы холодного электрода. Термопары 3 и 4, соответс-рвенно установленные в холодном и горючем электродах, включены дифференциально и разность их термоэдс {перепад температур между электродами) подаетсп на позиционно регулирующий потенциометр 7. Одноименные электроды термопар 3 и 4 включены на вход преобразователя 8, работающего в комплекте с цифровым вольтметром 9, Блок 14 оценивает состояние системы: при установлении заданного перепада темпера тур и при отключенном питании печи горячего электрода он разрешает переме- щение горячего электрода к образцу 6 (загорается сигнальная лампа 17;. Оператор устанавливает образец 16 на холодный электрод и включает привод механизма перемещения горячего электрода 12. Электрический двигатеш через редуктор и червячную пару приводит в движение этот электрод до соприкосновения с образцом 16 Приложенная сила давит через образец на холодный электрод и, толкая его, заставляет несколько переместиться (коГда данное усилие превысит упругую силу пружины) и при этом движении ра- зомкнутхэ -микровыключателЬа который остановит электродвигатель.- Таким образом, устройство отключения механизма перемещения горячего электрода 12 обеспечит создание постоянного давления электродов на образец 16. После приведения йонтакт образца; и электродов в этой цепи возниКс ет термоэдс, которая непрерывно рех-истрирует ся цифровым милливольтметром 9. Так Как при соприкосновении с злек родами температура в точках контакта уста}швли- вается не сразу, то и сигнал термоадс изменяется во времени, В процессе измерения горячий электрод постепенно охглаждается, а холодный электрод несколько нагревается. Наступает момент, когц.а перепад термператур становится раЕигым заданному, т„ е. стрелка прибора 7 находился против задания на Л1кале, и замь.1кяется контакт, включающий питание печи т орячего электрода, так как в следующий момент времени температура горячего элоктрода понизится еще больще, Одноврекюнио с этим блок 15 производит автомптячрское отключение нифрового вoльтмf;If)a 9 от измерительной цепи с фиксацией пигледнего измеренного значения и овгомлтичсское отведение горячего электрода от образца, который сювобождается. Одноврейе но включается блок 14, который запреща ет новое перемещение (новое измерение) горячего электрода к новому образцу вплоть до того момента, когда температурный перепад не будет восстановлен, т. е, до тех пор, пока стрелка на щкале прибора 7 не уйдет вправо от задания (электропечь горячего электрода отключе на). После этого операция измерения термоэдс может быть повторена, Преимушества предлагаемого устройства перед существующими устройствами термоэлектрического контроля состава состоят в том, что оно позволяет повысить точность измерения содержания примесей (например) кремния в чугуне и ста ли, углерода в стали и т. п.) за счет увеличения перепада температур - холодный электрод имеет температуру от (-20 до (-30Cj, что позволяет при температуре горячего электрода 220 С увеличит перепад до 250 и повысить чувствитель ность; .создания одинакового усилия, удер живающего образец между горячим и холодным электродами, стабилизирующего условия и повышающего воспроизводимость измерений; создания стабильных температурных условий измерения, что достигается фиксацией значения термо эдс, соответствующего всегда одному и тому же перепаду температур - моменту совпадения реального значения перепада заданному; исключения субъективной ощи& ки при считывании показания стрелки са- мопищущего потенциометра относительно шкалы. Повыщение точности и надёжности иэмерений приводит к сокращению длительности экспресс-анализа, так как в отсуществуквдих приборов, которые установлены на заводах черной металлургии и дают результаты по усреднению 5-6 измерений одной пробы, для определения содержания требуется провести 1-3 измерения. Формула изобретения 1.Устройство для термоэлектрического контроля металлов и сплавов, содержащее холодный и подвижный горячий элбкт роды и измерительную систему, включающую регулятор перепада температур между электродами и потенциометр, о т л ич а ю щ.е е с я тем, что, с целью повьш1ения точности и надежности измерений, оно снабжено механизмом перемещения горячего электрода, состоящим из электродвигателя, редуктора и червячной пары, а холодный электрод выполнен подвижным и снабжен микровыключателем я пружиной, навитой на корпус электрода, и в измерительную систему введены ци(} ровой вольтметр, устройство отключения механизма перемещения, вход которого соединен с. микровыключателем холодного электрода, блок автоматического отведения горячего электрода и фиксации измеренного значения и блок разрещения перемещения горячего электрода, выходы которых соединены с механизмом nejf)eM©щения1 Еходь блоков - с регулирующим потенциометром, а дополнительный выход с блока автоматического отведения горячего электрода и фиксации измеренного значения соединен с входом цифрового вольтметра. 2.Устройство по п, 1, отличающееся тем, что холодный элекРрод снабжен термоэлектрическим холодильником. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Щадрунова А, П„ Гиниятуллин И. Н., Иванов Л. А, Металлург, 1971, М 12, с. 17-19. 2.Нечаев Е, А, и др. Приборы и системыуправления, 1975, N9 3, с. 28-30, (прототип).