Устройство для определения скорости распыленных частиц расплава Советский патент 1983 года по МПК B22F9/08 

. 1 - ,

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к устройствам для контроля -параметров процесса получения порошков распылением расплавов.

Известно устройство, использующее для определения скорости движения металлических частиц в газовом потоке, включающее неоново-гелиевый ла- зер, полупрозрачное зеркало, зеркало, линзу, блок фотоприемника, состоящий из о бъектива, диафрагмы и фотоумножителя, широкополосного усилителя, анализатора спектра частот, высокочастотного генератбра и частотомера . Указанное устройство позволяет определять скорцсть частиц, используя эффект Допплера,

Недостатками этого устройства являются сложность его конструкции и самого процесса измерения скорости металлических частиц, высокая его стоимость, а также невозможность определ ения скорости отдельных или редКолетнимх частиц при распылении расплава.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства и обеспечение возможности измерения скорости отдельных и редколетящих частиц.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения ско,Q рости распыленных частиц расплава, содержащее объектив, отражательный эле- мент и экран, согласно изобретению выполнено в виде Г-образнйй трубц,.с расположенными в ее вертикальном коле,5 не объективом, в горизонтальном экраном, а на стыке его коленьев отражательным элементом в виде правильного многогра ника с зеркальными гранями, соединенного с двигателем, ось враще20 ния которого направлена по оси симметрии многогранника.

На фиг. представлен общий вид предложенного устройства; на фиг. 2 представлена измерительная часть уст ройства с показом хода световых лучей. Устройство включает Г-образную тр бу 1, расположенный на стыке ее коленьев зеркальный многогранник 2, уКреппенный на оси 3, с которой жест ко связан двигатель k с регулируемым числом оборотов Ось симметрии многогранника 2 совпадает с осью вра щениЯо В вертикальном колене Г-образ ной трубы 1 установлен объектив 5 имеющий возможность вертикального пе ремещения с целью фокусировки изобра жения движущихся частиц на экране 6, Устройство для перемещения объектива в целях упрощения схемы на фигурах не показано. Экран 6, расположенный в горизонтальном колене трубы выполнен из матового стекла и имеет сетку направлений- параллельно оси 3 и под углом 5° к ней С осью 3 жестко связан тахогенератор 7, соединенный с измерителем 8 тока со шкалой, отградуированной в. единицах измерения скорости Ось 3 снабжена рычагом 9. Устройство установлено на поворотном станке 10 с фиксатором 11,обеспечивающими его поворот вокруг оси NN и фиксацию в положении, при котором траектория полета частиц параллельна оси 3« Поворотный столик прикреплен к фланцу смотрового окна 12 камеры 13 распыления Устройство работает следующим образом. Рычагом 9, перпендикулярным оси 3 и жестко связанным к ней, поворачивают многогранник 2, обеспечивая попада ние изображения траекторий движения частиц на экране 6 Далее перемещением объектива 5 получают четкие изоб ражения траекторий, которые имеют на экране произвольную ориентацию Устройство поворачивают относительно оси MN на -поворотном столике 10 и фиксиру ют в положении, при котором изображения траекторий частиц на экране б будут параллельными горизонтальной сетке . После этого двигателем k приводят во вращение многогранник 2 до частоты, при которой изображения траекторий частиц А Вл занимают попараллельное угловой сетке ложение, 5 на экране 6 При этом определяют значение скорости частиц по шкале измерителя 8 тока. Его шкала от|-рас использованием зависимосдуированати: .4i Hfctgo где К - коэффициент,зависящий от геометрических размеров устройства и характеристики объектива; коэффициент, учитывающий тот факт, что ось вращения зеркального многогранника не лежит в плоскости отражающих граней; расстояние траектории частицы;частота вращения многогранника;угол поворота. Коэффициенты К и К определяются предварительной градуировкой измерителя. Градуировку осуществляют перемещением точечного источника света в поле зрения объектива параллельно оси зеркального многогранника и сравнением с соответствующим перемещением светящейся точки на экране, причем перемещение точечного исгдеточника; перемещение светящейся точки на экране, а также вращением зеркального многогранника вокруг оси его симметрии при неподвижном точечном источнике света и сравнением угла поворота c(.i с соответствующим перемещением светящейся точки по экрану: tf.H При проведении процесса измерения скорости частиц предварительно нанесенная на поверхность экрана 6 сетка направлений под углом 5 к оси вращения 3 позволяет повысить точность измерения скорости. В процессе измерения частоту вращения зеркального многогранника 2 подбирают так, чтобы угол развертки совпадал с сеткой направлений Скорость частиц расплава определяют по формуле: На фиг. 2 вектором АВ условно показано положение частиц относительно устройства после его ориентации в процессе измерения Расстояние MIHW ду вектором АВ и объективом 5 опреде ляется габаритами камеры распыления, положением смотрового окна в камеру, геометрическими размерами устройства и фокусным расстоянием объектива 5 и может составлять 0,,О метра В момент времени i частица расположена в точке А, через промежуток времени it частица перемещается со скоростью г в положение точки В, То ка А лучами Q отображается на экране 6 в точку А . За время ut многогранник 2 поворачивается на угол в направлении, указанном стрелкой, и с OTBeTCTBiBHHO углу поворота точка В отображается лучами 5 в точку В, С помощью предложенного устройства была измерена Скорость распыленны частиц при цетробежном распылении сплава на никелевой основе дискйм 1A см при частоте его вращения 50 об/с и подаче расплава 0,5 кг/с Она составляла 2k,S м/с. Возможность измерения скоростей редколетящих и отдельных частиц пред ложенным устройством определяется во можностью спроецировать на экран све тящийся объект и инерционностью глаза человека, как измерительного прибора. Частицы должныобеспечить непрерывное восприятие глазом их изобр жения на экране, т.е. частота их про хождения через зону измерения должна быть не менее 20 частиц в секунду. Измерение скорости отдельно летящей частицы возможно при заранее известном направлении ее полета, при этом операции ориентации устройства И включения двигателя следует произвести заблаговременно. Точность измерений в предложенном устройстве определяется нестабильностью частоты вращения двиготеля Ц, погрешностью ориентации устройс г а на поворотном столике 10, погрешност Ln в оценке углового совпадения штрихов изображений частиц с угловой сеткой С учетом сказанного погрешность измерений скорости частиц не превьшает 2%, Данное устройство может быть использовано для контроля скорости распыленных частиц расплава в процессе распыления. Формула изобретения Устройство для определения бкорости распыленных частиц расплава, содержащее объектив, отражательный элемент, экран, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и обеспечения возможности измерения скорости отдельных и редколетящих частиц, оно выполнено в виде Г-об разной трубы с расположенными в её вертикальном колене объективом, в горизонтальном экраном, а на стыке его коленьев отражательным элементом в виде правильного многогранника с зеркальными гранями, соединенного с двигателем, ось вращения которого направлена по оси симметрии многогранг-ника. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Журнал Порошковая металлургия, 1980 № i, стр. 1-4.