AT244641B - Vorrichtung zur Bestimmung des Gasgehaltes von Metallproben - Google Patents

Description

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  Vorrichtung zur Bestimmung des Gasgehaltes von Metallproben 
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 diesem bekannten Vorschlag sollten auch durch die langsame Drehbewegung geringe   Fliehkräfte   auf die auf der   Oberfläche   der Schmelze schwimmenden Schlackenteile ausgeübt werden, um sie allmählich an den Rand des Behälters zu treiben und von dort   abschöpfen   zu können. In Wirklichkeit funktioniert diese
Methode nicht : die Schlacken sammeln sich nicht am Rand, sondern gerade in der Mitte des sich drehenden Tiegels, weil sie ein geringeres spezifisches Gewicht als die Schmelze besitzen. 



   Das Entfernen einer Schmelze aus der Mulde eines Trägers   durch Fliehkräftei9t bisher nicht bekannt..   geworden. Dass es vorteilhaft wäre, bei einem Analysen-Schmelzofen die Entfernung der   schmelzflüssigen     Probenrilckstände   statt durch Kippen auf diese Weise zu bewerkstelligen, konnte aus den bekannten An- wendungen eines rotierenden Schmelztiegels nicht geschlossen werden. 



   Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung wird an Hand anliegender Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch die Gesamtanordnung ; Fig. 2 zeigt ein konstruktives   Ausfuh-   rungsbeispiel des Ofenteils. 



   In Fig. 1 bedeutet 1 das Gehäuse eines Vakuumofens, 2 den eine Mulde aufweisenden Proben- träger, 3 einen diesen umgebenden elektrischen Widerstandsheizkörper mit den dazugehörigen Strom- zuführungen 4 und 5.6 bedeutet eine drehbare Welle, die vakuumdicht durch den Boden 7 des   Ofengehäuses hindurchgefilhrt   ist und durch den Motor 8 von aussen angetrieben werden kann. Statt einer vakuumdichten Durchführung könnten auch Antriebsmittel im Innern des Ofengehäuses vorgesehen werden, doch sind Motoren in Vakuumräumen wegen ihrer Gasabgabe unerwünscht. Die Aufgabe, einen
Körper in einem Hochvakuum in schnelle Rotation zu versetzen, ist bei den bekannten Drehanoden-Rönt- genröhren bereits technisch gelöst und alle diesbezüglichen Erfahrungen können hier benutzt werden. 



   Das Ofengehäuse ist über eine Rohrleitung 9 an einen Hochvakuumpumpstand, der üblicherweise aus einer Diffusionspumpe 10 und einer Vorpumpe 11 besteht, angeschlossen. Über eine weitere
Leitung 12 können mittels des Schleusenventils 13 und Trichters 14 Proben in den Ofen einge- führt werden, während dieser unter Vakuum steht. Die Analysengeräte zur Untersuchung der extrahierten
Gase können beliebiger Art sein und sind in der Fig. 1 summarisch mit 15 bezeichnet. Gewöhnlich wird eine der Evakuierungspumpen gleichzeitig als Sammelpumpe zum Auffangen des Analysengases be- nutzt, an deren Ausgang die Analysengerät angeschlossen werden. 



   Eine Analyse wird auf übliche Weise durchgeführt, indem eine Probe in die Mulde des Trägers gege- ben, und dieser auf eine entsprechende Temperatur eine bestimmte Zeit lang erhitzt wird und das dabei abgegebene Gas durch die Pumpe gesammelt und dem Analysator zugeführt wird. Zur Durchführung der   nächstenAnalyse   wird der von der vorhergehenden Analyse im Träger verbleibende noch   zähflüssige Rück-   stand durch schnelle Rotation aus der Mulde herausgeschleudert, so dass er bei der nachfolgenden Analyse nicht mehr stört. Eine vollständige Entfernung des Probenrückstandes ist nicht nötig, vielmehr kanneine kleine Menge der entgasten Schmelze der vorhergehenden Probe in an sich bekannter Weise als Vor- schmelze für die folgende Probe dienen. 



     Rotationsgeschwindigkeiten,   die so gross sind, dass das auf dem Träger befindliche Material eine Be- schleunigung von etwa 10-facher Grösse der Erdbeschleunigung erfährt, sind leicht zu verwirklichen : Die auf einen in einer Kreisbahn bewegten Körper wirkende Fliehkraft ist bekanntlich gleich   mr   (wobei m die Masse, r den Mittelpunktabstand, w die Winkelgeschwindigkeit des betreffenden Körpers bedeutet). Die Beschleunigung b ist also gleich   ru 2.   Bei einem Mittelpunktabstand eines Massenelementes von nur 0, 1 cm und einer Drehzahl f = 50 pro sec beträgt die Beschleunigung bereits 0, 1   (2 ir. 50) = 10. 000 cm/seC2,   das entspricht ungefähr 10 g   (Tr     = 3, 14 ;   g = 981 cm/sec2).

   Unter dieser Beschleunigung erfährt die geschmolzene Probe eine genügende Fliehkraft, so dass sie trotz ihrer Zähigkeit mit Sicherheit aus der Mulde herausgeschleudert wird. 



   Die Fig. 2 zeigt eine praktisch erprobte Konstruktion. Darin bedeutet 21 das Ofengehäuse, 22 den Träger, der hier als zylindrischer Rotationskörper ausgebildet ist und an seinem oberen Ende die Mulde 23 zur Aufnahme der Proben aufweist. Der Rotationskörper 22 ist von einer flüssigkeitsge-   kühlten Welle   24 getragen.

   Das Kühlmedium tritt durch die Leitung 25 zuerst in die durch die beiden ringförmigen Lippendichtungen 27 und 28 und durch die Wand des   Kugellager-und Dichtungsge-   häuses 29 gebildete Kammer 30 ein, gelangt von dort durch Öffnungen 31 in das Innere der hohlen Welle, fliesst, wie durch einen Pfeil angedeutet, in dem Zwischenraum zwischen der Wand der hohlen Welle und dem in dieser angeordneten Rohr 32 nach oben, tritt am oberen Ende des Rohres 32 in dieses ein, fliesst wieder nach unten, gelangt durch die Öffnungen   33und   34 in die von den Dichtungen 27 und 35 gebildete Kammer 36 und strömt von dort durch die Leitung 26 ab. 



   Die Welle ist von den Kugellagern 37 und 38 getragen und durch weitere Dichtungen 39 und 40 abgedichtet. Sie ragt durch den Boden 41 des Ofengehäuses und kann bei 42 mittels eines Motors 

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   von aussen angetrieben werden. 



  Zum Zwecke der leichteren Demontierbarkeit ist das Ofengehäuse zweiteüig ausgefühlt ; der untere Teil, der die vorstehend beschriebene Einrichtung trägt, ist mit 21a bezeichnet. 



  Die Stromzuführungen 43 und 44 sind vakuumdicht durch den Boden 41 geführt, und sind bei 45 und 46 nochmals gedichtet und besitzen an ihren oberen Enden Anschlussklemmen für die Heizvorrichtung 47. Diese besteht im Ausführungsbeispiel aus einem zylindermantelförmigen, den Rotationskörper 22 umgebenden elektrischen Widerstandsheizkörperaus Graphit oder Kohle (um eine mäanderförmi- ge verlängerte Strombahn zu schaffen, ist ein solcher Heizkörper in bekannter Weise mit Einschnitten versehen). Der Heizkörper 47 erhitzt den Körper 22 durch Strahlung und ist zum Schutz gegen Strahlungsverluste nach aussen von einem Reflektor 48 umgeben. Dessen Wandteile 49 und 50 dienen auch zum Auffangen der aus der Mulde 23 herausgeschleuderten Probenrückstände. Die Teile 48,49 und 50 können z. B. aus einem hochschmelzenden Metall oder aus Graphit oder Kohle bestehen.

   Der obere Teil des   
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 ist ebenfalls kahlbar ausgebildet, mit den KühlmittelanschlUssen 51 und 52 und dem kühl-für eine Schleuse zum Einbringen der Proben oder einen Proben-Vorratsbehälter. Die trichterförmige   Öff-.   nung, durch welche die Proben eingeführt werden, ist mit 55 bezeichnet. 



   Da der Probenrückstand nach jeder einzelnen Analyse entfernt werden kann, ermöglicht die Erfindung die Verwendung von gesinterten Tiegeln als Probenträger auch für serienmässige Untersuchungen. Bisher wurden derartige Tiegel nur für die Untersuchung von Einzelproben verwendet, weil Sintertiegel grösseren
Durchmessers schwer herzustellen und teuer sind. Kohlenstofffreie Sintertiegel haben den Vorteil einer längeren Lebensdauer, weil der Abbau der Tiegelwände durch die Kohlenstoffaufnahme der Schmelze (wie sie im   Falle von Graphit- oder Kohletiegeln   stets stattfindet) vermieden werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Vorrichtung zur Bestimmung des Gasgehaltes von Metallproben durch Schmelzen derselben unter Vakuum und Analyse der dadurch freigesetzten Gase, welche ein evakuierbares Gehäuse, einen darin an- geordneten beheizbaren Träger mit einer Mulde zur Aufnahme der Proben, eine an das genannte Gehäuse anschliessbare Gassammelpumpe und ein an diese angeschlossenes Gasanalysengerät aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) im Innern des evakuierbaren Gehäuses (1) um eine vertikale Achse (6) drehbar angeordnet ist und Antriebsmittel (8) vorgesehen sind, welche nach Durchführung einer Analyse den Träger (2) in so rasche Rotation zu versetzen ermöglichen, dass die schmelzflüssigen Proben- rückstände durch Fliehkräfte aus der Mulde (23) herausgeschleudert werden.