Устройство для определения концентрации компонента в расплаве Советский патент 1982 года по МПК G01N25/06 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КОМПОНЕНТА В РАСПЛАВЕ

- . 1

Изобретение относится к физикохимическому анализу материалов.

Известно устройство (пирометр Кур накова) для определения температуры кристаллизации расплава, в котором медленному охлаждению подвергается вйсь объем исследуемого расплава.

Получаемые данные при известных свойствах расплава могут быть использованы для определения концентрации одного из компонентов .

Недостатком указанного устройства является необходимость отбора пробы.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для определения концентрации компонента в расплаве, состоящее из пробницы, Теплоотводящего элемента, датчика температуры с .eталлическим чехлом и вторичного измерительного прибора f2}.

Использование данного устройства не может внести принципиальных изменений в процесс определения концентрации компонента в расплаве, так как тоже снабжено с необходимостью отбора пробы и последующим его анализом, но с помощью физического способа (по температуре плавления) , а не аналитического.

Цель изобретения - обеспечение непрерывности измерения концентрации компонента непосредственно в расплаве путем создания на поверхности Теплоотводящего элемента локальной зоны кристаллизации, температура которой измеряется.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения концентрации компонента в расплаве по температуре начала кристаллизации, содержащее датчик темпера-, туры с металлическим чехлом, теплоотводящий элемент и вторичный измерительный прибор, снабжено электродом и источником тока, образующими электрическую цепь, и регулятором подачи охлаждающего агента. в качестве теплоотводящего элемента использован металлический чехол датчика температуры, электроиэо лированный от расплава на всех учас ках, за исключением зоны кристаллизации, где расположена тепловоспринимающая часть датчика. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для определения концентрации компонента в расплаве. Датчик температуры (термопара 1/ плотно прижат или зачеканен в торцевую стенку защитного металлического чехла 2. Чехол может быть выполнен прямым с горизонтальной торцевой позёрхностью или Г-образным с торцевойловерхностью расположенной вертикально. Снаружи металличес кий чехол (за исключением его торцевой части) изолирован от расплава слоем электроизоляции 3 которая мо жет выступать за торец чехла на 0,1 1,0 диаметра чехла или быть вровень с торцевой поверхностью. Термопара подсоединена к измерительному прибору 4 (потенциометру или милливоль метру) . Внутрь защитного чехла термопары введена трубка 5 по которой подается охлаждающий агент (воздух, инертный газ или вода). Подача охлаждающего агента может прекрашаться или возобновляться, например, с помои ью электромагнитного клапана 6. Электрод 7 выполнен из электропроводного материала (стали, меди, гра фита и т.п.) . Защитный металлический чехол термопары 2 и электрод 7 пключены в электрическую цепь с источником переменного тока 8 и ампер метром 9 управляющим электромагнит ным клапаном. Принцип работы устройства основан на том, что сопротивление засты 1шего распл-эва во много раз превышаетсопротивление расплава. При погружении электродов в расплав в электрической цепи возникает ток. При отсутствии на торцевой поверхности защитного чехла слоя застывшего электролита сопротивление расплава между электродами (чехлом и электродом) невелико. При этом величина тока превышает заданную, замыкается контакт амперметра,который открывает электромагнитный клапан, и охлаждающий агент поступает наг торцевую поверхность защитного чехла. При охлаждении торцевой поверхности до температуры плавления расплава на ней образуется слой застывшего расплава. Это приводит к резкому увеличению сопротивления расплава между электродами и соответствующему снижению силы тока в цепи амперметра. При этом замыкается контакт амперметра, закрывается электромагнитный клапан и охлаждение чехла термопары прекращается. Поскольку в объеме температура расплава выше температуры его кристаллизации, засытвший расплав на поверхности чехла начинает расплавляться. При разрушении слоя застывшего расплава сопротивление расплава между электродами опять падает и весь цикл повторяется. Таким образом, на торцевой поверхности защитного чехла расправ все время будет находиться в состоянии плавления, а следовательно, термопара, измеряющая температуру этой поверхности, будет определять температуру плав- леИия расплава, которая связана с концентрацией, и по шкале измерительного прибора можно определить концентрацию компонента в данном расплаве. Исследуют режимы работы устройства в раплавйх с содержанием хлористого магния 5 и ZQ% по массе (остальное хлориды калия и натрия 3 соотношении 1:1). В первом случае температура, измеряемая термопарой, составляет 637 , во втором случае 582f 2°С. Таким образом, точность измерения концентрации хлористого магния с помощью разработанного устройства на основании лабораторных данных составляет ±0,% по массе. Формула изобретения 1. Устройство для определения концентрации компонента в расплаве по температуре начала кристаллизации, содержащее датчик температуры с металлическим чехлом, теплоотводящий элемент и вторичный измерительный прибор, отличающеес я тем, что, с целью обеспечения непрерывности измерения концентрации непосредственно в расплаве путем создания на поверхности теплоотво