Устройство для определения темпера-ТуРы плАВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01N25/04 

Л

изобретение относится к теплофизике, в частности к устройствам для из 1ерения температуры плaвлeниJt, и может- быть использовано для изучения различных металлургическ 1& материалов, основная масса которых при высоких температурах обладает электропроводностью.

Известно устройство для измерения температуры плавления твердых веществ. Это устройство содержит подложку, на которой помещают исследуемый образец, нагреватель и датчик температуры, расположенный в полости подложки. Фиксацию температуры плавления образца осуществля в момент сплавления острых выступов образца DIИзвестное устройство не обеспечивает достаточной точности измерений, так как визуальное определение сплавления носит субъективный характер и зависит от внимания экспериментатора. .

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является устройство для измерения температуры плавления твердых тел. Это.устройство содержит две осесимметрично расположенные подложки, между которыми помещают исследуемый образец, причем нижняя установлена неподвижно, а верхняя подложка закреплена с возможность вертикального перемещения. В устройстве имеется также система нагрева, датчик температуры и регистрирующий прибор, записывающий максимальное значение температуры. Подвижная подложка, неподвижная в условиях, когда образец находится в твердом состоянии, в верхней части сочленена с регулятором электрической цепи, вьшолнеиным в виде упругой пластины. Электрическая цепь состоит из источника питания, нагревателя, регистрирующего прибора и регулятора электрической цепи. При расплавлении об разца подвижная подложка перемещается вниз, при этом регулятор размыкает цепь и отключает нагреватель и регистрирующий прибор. Точка плавления определяется по результатам регистрации максимальной температуры Г2. Дпя получения равномерного нагрева всего образца и датчика температуры требуется создание значительной тепловой зоны, куда попадают и элементы, удерживакщие образец - обе подложки. В результате нагрева подложки испытывают термическое расширение и верхняя часть подвижной подложки перемещается вверх, сжимая упругую контактную пластину. Разрыв цепи в устройстве происходит начальный момент размягчения образца, а когда верхня часть подвижной подложки в результате дальнейшего размягчения образца опустится на величину термическо го расширения, составляющую при высоких температурах (1200 -1500 С) 4:5 мм. За это время произойдет возрастание температуры и тем самым показания будут завьшены. Кроме того, устройство не позволяет исследовать материалы, содержащие несколько компонентов с различными тем пературами плавления, так как будет фиксировать среднюю температуру пла ления , Цель изобретения - повышение то ности определения температуры начала и конца плавления многокомпонент ных сред. Поставленная Цель достигается тем, что в известном устройстве для определения температуры плавления, содержащем две установленные осесим метрично подложки, механизм для вер тикального перемещения одной из под ложек, систему нагрева, датчик тем пературы и регистрирующий прибор подложки выполнены из электропровод ного материала, а над верхней подложкой расположен подвижный контак Контакт снабжен системой крепления , выполненной в виде эксцентричных р ликов, регулирующих движение конта та в одном направлении. Кроме того, механизм крепления верхней подложки содержит ограничитель хода передвижения последней. Электрическая цепь содержит два параллельно подключенных сопротивлени 74 одно из которых включено через подвилсный контакт. На чертеже изображено устройство для определения температуры плавления, общиц вид. . Устройство содержит трубчатую печь с нагревателем I, в зоне нагрева которой помещают образец 2. Образец 2 расположен на подложке 3 выполненной из электропроводного материала и установленной на керамической трубке 4. Вывод нижней пЪдложки 3 осуществляется молибденовым прутком 5.. Горячий спай термопары 6 находится под образцом 2 в непосредственной близости от него. Нижняя подложка 3 с трубкой 4 установлены неподвижно на подставке 7. Верхняя подложка 8, закрепленная в керамической трубке 9, расположена над образцом 2 осесимметрично нижней подложке 3. С помощью прутка 10 верхняя подложка 8 электрически соединена с пластинкой 11. Трубка 9 закреплена в держателе 12 тем, что она может свободно перемещаться в вертикальном направлении. Кольцо 13, закрепленное на трубке 9, ограничивает величину передвижения трубки 9 при ее движеНИИ вниз. Кольцо 13 установлено так, что при максимальном опускании трубки 9, т.е. при полном расплавлении исследуемого образца, верхняя подложка 9 не касалась бы нижней подложки 3 на образовавщейся капле расплавленного образца. Для минимального давления верхней подложки 8 на образец 2 предусмотрейа система противовеса (не показана), Контакт 14, острием касающийся пластинки 11, ввинчен в шток 15 из изолирующего материала. Шток 15 зажат эксцентричными роликами 16 ус тановленными так,чтобы шток 15 мог . двигаться только вверх. Ролики приаты к штоку пружинами. Образец 2, нижняя подложка 3, исочник питания, сопротивления 17 и 18 верхняя подложка 8 образуют замкутую электрическую цепь. Параллельые сопротивлению 17 включена цепь з сопротивления 19,.контакта 14 и. ластины 11. Напряжение, снимаемое сопротивления I8, поступает на один анал двухкоординатного потенциометра 0, ко второму каналу подключена теропара 6. Устройство работает следующим орразом. Исследуемый материал помещают меж ду подложками.3 и 8 и производят нагрев печи 1. При температурах вблизи точки- плавления для увеличения точно сти измерения скорость нагрева заМед ляют. Термическое расширение подложе 3 и 8 и керамических трубок 4 и 9 вы зывает пластинки 11 , которая . свободно перемещается вместе с контактом 14. На потенциометре 20 осуще ствляется функциональная запись сигн ла, снимаемого с сопротивления 18, в зависимости его от температуры образца. Величина этого сигнала пропорциональна силе тока, т.е. она зависит от электросопротивления цепи. До тех Пор, пока материал нахона диагра дится в твердом состоянии, ме вычерчивается горизонтальная прямая линия. При размягчении образца верхняя подложка 8 опускается, а контакт 14, удерживаемый роликами 16, остается неподвижным. Это вызывает разрыв цепи между пластинкой 11 и контактом 14 и отключение сопротивления 19. Электрический,.ток в измерительной системе уменьшается, так как он течет теперь только через сопротивление. 17. Уменьшение тока регистрируется потенциометром при соответствующей температуре (т) Температура (т) - температура начала плавления. При дальнейшем протекании процесса плавления вследствии увеличения температуры, верхняя подложка 8, касаясь образца 2, перемещается вниз до тех пор, пока кольцо 13 не достигнет держателя 12. Переход образца в жидкое состояние , соответствующее полному расплавлению при температуре Т , вызывает растекание расплава по нижней подложке 3. При этом происходит разрыв цепи между верхней и нижней подложками. Обесточивание сопротивления 18 регистрируется потенциометром в точке (Т). Участок между точками (Т и Т) показывает температурный интервал плавления образца, по которому можно судить о начале и конце плавления исследуемого материала. Высокая точность измерения, автоматизация эксперимента и запись показаний температуры начала и конца плавления обеспечивают объективность, документальность и облегчают обработку получаемых данных. Формула изобретения Устройство для определения температуры плавления, содержащее две расположенные осесимметрично подложки, одна из из которых неподвижна, а другая снабжена механизмом дпя ее вертикального перемещения, нагревательную печь, датчик температуры и регистрирующий прибор, подключеннь1Й к электрической цепи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры плавления многокомпонентных сред, подложки выполнены из электропроводного материала, причем подвижная подложка включена в электроцепь через подвижный контакт, а механизм перемещения ее снабжен ограничителем хода. Кроме того, электрическая.цепь содержит два параллельно подключенных сопротивления, одно из которых включено через подвижный контакт. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Лякишев Н.П. Высокотемпературная установка для определения температур плавления металла и шлака. Производство ферросплавов, сб. № 2, М,, Металлургия, 1973, с. 36. 2.Патент США № 3289460, кл. 73-17, 1966.