BR102014016948A2 - Sampling device for thermal analysis of solidification material - Google Patents

Abstract

dispositivo de amostragem para análise térmica de material de solidificação é descrito um dispositivo de amostragem que compreende um recipiente tendo uma parte cilíndrica essencial e uma parte do fundo. o recipiente ainda compreende um membro da parede interna e um membro da parede externa. o membro da parede interna e o membro da parede externa são essencialmente coaxialmente arranjados na parte cilíndrica do recipiente e unidos na parte do topo do recipiente, e os membros da parede interna e externa definem um espaço de isolamento fechado entre a superfície externa do membro da parede interna e a superfície interna do membro da parede externa. o dispositivo de amostragem ainda compreende meios responsivos à temperatura adaptados para se estender na quantidade da amostra durante análise térmica. o meio espaçador é arranjado no espaço de isolamento na parte do fundo do recipiente e/ou na parte cilíndrica do recipiente na vizinhança da parte do fundo. o dispositivo de amostragem pode ser facilmente fabricado de uma maneira de custo efetivo e garante que resultados confiáveis durante análise térmica sejam alcançados.

Description

“DISPOSITIVO DE AMOSTRAGEM PARA ANÁLISE TÉRMICA DE MATERIAL DE SOLIDIFICAÇÃO” Campo Da Invenção [0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de amostragem para análise térmica de material de solidificação, especialmente para análise térmica na produção de fundições.

Fundamentos Da Invenção [0002] Análise térmica é uma técnica que monitora variações na mudança dc temperatura de certas substâncias fundidas durante solidificação para ser capaz de determinar a microestrutura e assim as propriedades das substâncias na forma sólida. Isto é realizado tomando uma amostra da massa em fusão, transferindo-a em um vaso de amostra e registrando e avaliando uma mudança de temperatura dependente do tempo na amostra durante solidificação, por meio de meios responsivos à temperatura, tais como termopares ou outros dispositivos conhecidos na tecnologia.

[0003] Usando análise térmica para controlar processos de solidificação nos materiais fundidos, tais como ferro fundido ou ligas de alumínio, um problema mais crítico é levar o vaso de amostra e a quantidade da amostra o mais próximo do equilíbrio térmico possível, e fornecer uma taxa controlada, uniforme e reprodutível de remoção térmica da amostra. A razão para isto é tomar possível medir a mudança de temperaturas durante transformações de fase, cujo conhecimento é essencial para controlar certos processos de solidificação.

[0004] WO 86/01755 descreve um método para produzir ferro fundido de grafite compactado usando análise térmica. Uma amostra é retirada de um banho de ferro fundido, c é permitido que esta amostra solidifique durante 0,5 a 10 minutos. A temperatura é registrada simultaneamente por dois meios responsivos à temperatura, um dos quais é arranjado no centro da amostra e o outro na vizinhança imediata da parede do vaso. As então chamadas curvas de resfriamento que representam temperatura da amostra de ferro como uma função do tempo são registradas para cada um dos dois meios responsivos à temperatura. De acordo com este documento é então possível determinar a quantidade necessária dos agentes que modificam a estrutura que devem ser adicionados à massa em fusão de maneira a obter a microcstrutura desejada.

[0005] Um exemplo de um dispositivo de amostragem é descrito em WO 96/23206. O dispositivo compreende um recipiente destinado a conter uma quantidade da amostra de metal líquido durante análise, e um sensor para análise térmica. O recipiente compreende uma parede interna com uma superfície interior destinada a enfrentar a quantidade da amostra durante análise, e uma parede externa com uma superfície exterior destinada a enfrentas a atmosfera ambiente. As paredes interna e externa são unidas na boca do recipiente, de maneira tal que um espaço essencialmente fechado seja formado entre as paredes.

[0006] Um outro exemplo de um dispositivo de amostragem é descrito em EP 1 034 419. O recipiente do dispositivo de amostragem compreende uma parte do fundo substancialmentc scmiesférica tendo uma parte achatada. A distância entre as paredes na parte achatada é menor que a distância entre as paredes na parte cilíndrica do recipiente. Assim, o dispositivo de amostragem simula uma solidificação esférica da massa cm fusão de metal dentro do recipiente, que é a forma mais confiável e exata para anáiise térmica, mas não c de forma esférica.

[0007] Análise térmica é um equilíbrio térmico. A última forma, e assim a resolução, da curva de resfriamento é determinada pelo equilíbrio entre o calor liberado durante solidificação e o calor perdido para o dispositivo de amostragem c a atmosfera. E evidente que a quantidade de calor liberado pela solidificação de uma amostra de 200 gramas de, por exemplo, ferro fundido seja fixa. Se a amostra de 200 gramas estiver contida em um vaso que resffia rapidamente, o calor liberado pela solidificação será menos capaz de prevalecer sobre a perda de calor que pode ser em um vaso que resfiia mais lentamente. O resultado c que o resfriamento mais rápido do vaso fornecerá menos resolução nas curvas de resfriamento. Resfriamento rápido causado pelo vaso também pode alterar o verdadeiro comportamento de solidificação do ferro induzindo resfriamento ou influenciando o sub-resfriamento. De maneira a extrair o máximo de informação possível do calor liberado pela solidificação, é necessário projetar um dispositivo de análise térmica de amostragem, de maneira tal que nem mascare nem dilua a informação fornecida pela solidificação. A outra exigência principal de um dispositivo de análise térmica de amostragem é que dele deve garantir condições de amostragem consistentes. Em virtude das diferenças no calor liberado entre uma boa microestrutura e uma microestrutura fora da especificação pode ser muito pequena, é crítico que todas as variações medidas sejam devido a diferenças no ferro e não devido a diferenças na técnica de amostragem.

[0008] Mesmo se os dispositivos de amostragem mencionados anteriormente funcionarem muito bem para análise térmica, eles são algumas vezes difíceis de produzir em virtude da distância entre as paredes do recipiente tem que ser suficientemente regulada de maneira a garantir a transferência térmica apropriada durante análise térmica, de maneira tal que a quantidade da amostra da massa em fusão no dispositivo de amostragem solidifique da maneira pretendida. Se a distância entre as paredes interna e externa do recipiente não for cuidadosameníe controiada, a transferência térmica, e assim a solidificação da quantidade da amostra, será afetada, de maneira tal que uma medição confiável seja arriscado. Assim, ainda há campo para um melhor dispositivo de amostragem que supera ou pelo menos reduz os problemas mencionados anteriormente.

Sumário Da Invenção [0009] O objetivo da invenção é um dispositivo de amostragem para análise térmica que pode ser facilmente fabricado de uma maneira de custo efetivo e que garante que resultados confiáveis durante análise térmica sejam alcançados.

[00010] O objetivo é alcançado por um dispositivo de amostragem de acordo com reivindicação independente 1. Modalidades são definidas nas reivindicações em anexo.

[00011] O dispositivo de amostragem de acordo com a presente invenção garante que a distância entre os membros da parede interna e externa do recipiente pode ser prontamente controlada durante montagem do recipiente do dispositivo de amostragem, bem como durante operação deste durante análise térmica. Desta forma, a perda de calor controlada do recipiente é garantida durante análise térmica e medições mais confiáveis por meio do dispositivo de amostragem são possibilitadas. Mais especificamente, o dispositivo de amostragem simula uma solidificação esférica da massa em fusão de metal dentro do recipiente, que é uma forma mais confiável e exata de solidificação para análise térmica. O projeto do recipiente também influencia o padrão de fluxo convectivo do metal no recipiente para produzir uma região separada do fluxo no fundo do recipiente. Este padrão de fluxo e separação pode ser usado para analisar ferro segregado no fundo do recipiente.

[00012] O dispositivo de amostragem de acordo com a invenção compreende um recipiente adaptado para ser submerso para um massa em fusão uc metal e preenchido com uma quantidade ua aniüsua da dita massa em fusão de metal. O recipiente compreende uma parte do topo aberta na extremidade do topo desta, uma parte do fundo adaptada para ser a primeira parte do recipiente submersa na massa em fusão tomando uma quantidade da amostra, e uma parte cssencialmente cilíndrica arranjada entre a parte do topo e a parte do fundo. O recipiente ainda compreende um membro da parede interna e um membro da parede externa. O membro da parede interna tem uma superfície interna destinada a entrar em contato com uma quantidade da amostra da massa em fusão de metal durante análise térmica, e uma superfície externa. O membro da parede externa tem uma superfície interna, e uma superfície externa adaptada para ser exposta ao ar ambiente durante análise térmica. O membro da parede interna e o membro da parede externa são essencialmente coaxialmente arranjados na parte essencialmente cilíndrica do recipiente e unidos na parte do topo do recipiente, e o membros da parede interna e externa definem um espaço de isolamento fechado entre a superfície externa do membro da parede interna e a superfície interna do membro da parede externa. O dispositivo de amostragem ainda compreende meios responsivos à temperatura adaptados para se estender na quantidade da amostra durante análise térmica. Meio espaçador é arranjado no espaço de isolamento na parte do fundo do recipiente e/ou na parte essencial mente cilíndrica do recipiente na vizinhança da parte do fundo.

[00013] De acordo com uma modalidade, o meio espaçador constitui lã condutora de calor, preferivelmente lã metálica, tais como lã de aço.

[00014] De acordo com uma outra modalidade, o meio espaçador constitui pelo menos uma protuberância, preferivelmente pelo menos três protuberâncias, a dita protuberância(s) se projetando no espaço fechado de isolamento da superfície interna do membro da parede externa ou da superfície externa do membro da parede interna. No caso de uma pluralidade de protuberâncias, pelo menos uma protuberância pode se projetar da superfície interna do membro da parede externa e peio menos uma ouira protuberância pode se projetar da superfície externa do membro da parede interna.

[00015] O meio espaçador preferivelmente fornece um curto-circuito térmico entre o membro da parede interna e o membro da parede externa do recipiente. Assim, a perda de calor do recipiente é ainda regulada por melhor remoção de calor da porção inferior do recipiente e assim, melhora adicional da solidificação esférica simulada é alcançada.

[00016] O meio espaçador é/são preferivelmente arranjados a uma distância do eixo geométrico central do recipiente, isto é, eles não estão presentes na extremidade muito do fundo do espaço fechado. Assim, ainda garante-se que a distância entre os membros da parede interna e externa, e assim as dimensões do espaço fechado, podem ser garantidas em uma posição maior do recipiente (comparado a um caso onde uma protuberância, por exemplo, somente está presente no eixo geométrico central do recipiente) e assim resultando em resultados mais confiáveis durante análise térmica.

[00017] A parte do fundo do recipiente é preferivelmente essencialmente semiesférica de maneira a fornecer a simulação pretendida de uma solidificação esférica.

[00018] De acordo com uma modalidade, a parte do fundo do recipiente é essencialmente semiesférica e compreende uma parte achatada arranjada na extremidade do fundo do mesmo e essencialmente perpendicular a um eixo geométrico central do recipiente. A distância entre a superfície externa do membro da parede interna e a superfície interna do membro da parede externa na parte achatada pode adequadamente ser menor que a distância entre a superfície externa do membro da parede interna e a superfície interna do membro da parede externa na parte essencialmente cilíndrica do recipiente. Isto ainda melhora a perda de calor e solidificação esférica simulada equilibrando a perda de calor por radiação da superfície aberta no topo do recipiente.

[00019] De acordo com uma modalidade adicional, a protuberância ou protuberâncias está/estão em contato direto com o membro da parede em direção ao qual ele/eles se projeta/projetam. Isto é, se as protuberâncias se projetarem da superfície interna do membro da parede externa, elas estão em contato direto com a superfície externa do membro da parede interna; e se as protuberâncias se projetarem da superfície externa do membro da parede interna, elas estão em contato direto com a superfície interna do membro da parede externa. Assim, a distância entre os elementos de parede interna e externa são ainda garantidos tanto durante montagem do recipiente quanto e durante uso deste durante análise térmica. Além disso, dependendo do material da protuberância(s), curto-circuito térmico entre os membros da parede interna e externa pode ser possibilitado.

[00020] De acordo ainda com uma outra modalidade, a protuberância ou protuberâncias constitui entalhes no membro da parede externa da superfície externa deste. Assim, o recipiente pode ser facilmente fabricado, por exemplo, estampando as protuberâncias na mesma etapa de processo que do membro da parede externa.

[00021] De acordo ainda com uma outra modalidade, o membro da parede interna compreende uma coroa circular arranjada na extremidade do topo da parte do topo do recipiente, a coroa circular que se estende essencialmente na direção axial do recipiente. A coroa circular inter alia garante que qualquer excesso de massa em fusão durante a retirada de uma quantidade da amostra da massa em fusão não afete as medições de análise térmica. Além disto, a coroa circular ainda equilibra a perda de calor entre o topo e fundo do recipiente reduzindo a perda de calor por radiação para a atmosfera no topo aberto do recipiente.

[00022] Preferivelmente, os meios responsivos à temperatura compreendem pelo menos um sensor responsivo à temperatura arranjado em um tubo protetor arranjado essenciaimente coaxiaimcnte com a pane cilíndrica do recipiente ao longo de um eixo geométrico central do mesmo. Breve Descrição Dos Desenhos [00023] Figura 1 ilustra uma seção transversal esquemática através de um dispositivo de amostragem de acordo com uma primeira modalidade.

[00024] Figura 2 ilustra um alargamento de uma parte da parte do fundo de um recipiente do dispositivo de amostragem mostrado na figura 1 na seção transversal.

[00025] Figura 3 ilustra uma seção transversal esquemática através de um recipiente de um dispositivo de amostragem de acordo com uma segunda modalidade.

[00026] Figura 4 ilustra uma seção transversal esquemática através de um recipiente de um dispositivo de amostragem dc acordo com uma terceira modalidade.

[00027] Figura 5a ilustra uma vista do fundo esquemática de um dispositivo de amostragem dc acordo com uma quarta modalidade.

[00028] Figura 5b ilustra uma seção transversal esquemática através de um dispositivo de amostragem as mostrado na figura 5a.

[00029] Figura 6a ilustra uma vista do findo esquemática de um dispositivo de amostragem de acordo com uma quinta modalidade.

[00030] Figura 6b ilustra uma seção transversal esquemática através de um dispositivo de amostragem as mostrado na figura 6a.

[00031] Figura 7a ilustra uma vista do fundo esquemática de um dispositivo de amostragem de acordo com uma sexta modalidade.

[00032] Figura 7b ilustra uma seção transversal esquemática através de um dispositivo de amostragem as mostrado na figura 7a.

[000331 Figura 8 ilustra uma seção transversal esquemática através de um recipiente de um dispositivo de amostragem de acordo com uma sétima modalidade.

Descrição Detalhada [00034] A invenção será descrita a seguir com referência aos desenhos em anexo. A invenção não é limitada às modalidades mostradas, mas pode ser variada no escopo das reivindicações em anexo. Além disso, os desenhos não devem ser considerados desenhos em escala, uma vez que algumas características podem ser exageradas de maneira a ilustrar mais claramente as características do dispositivo de amostragem ou o recipiente deste.

[00035] Figura 1 ilustra uma seção transversal esquemática de um dispositivo de amostragem 1 de acordo com uma modalidade da invenção. O dispositivo de amostragem 1 compreende um recipiente 2. O recipiente é destinado para ser submerso para uma massa em fusão, de maneira tal que uma quantidade da amostra da massa em fusão escoe naturalmente e preencha o recipiente. O recipiente, compreendendo a quantidade da amostra, é então retirado da massa em fusão e análise térmica é realizada. Durante a análise térmica, a quantidade da amostra solidifica naturalmente e a variação de temperatura com o tempo é medida usando meios responsivos à temperatura 10. Os meios responsivos à temperatura são adequadamente posicionados por meio de um membro de suporte 14. O membro de suporte 14 pode vantajosamente ser localizado acima da extremidade do topo do recipiente, preferivelmente concentricamente com o eixo geométrico central A do recipiente 2.

[00036] O recipiente 2 compreende uma parte do topo 3 aberta na boca, isto é, aberta na extremidade do topo do recipiente, uma parte do fundo 4 adaptada para ser a primeira parte do recipiente submersa na massa em fusão retirando uma quantidade da amostra da massa em fusão, e uma parte essencialmente cilíndrica 5 arranjado entre a parte do topo e a parte do fundo do recipiente. O recipiente 2 compreende um membro da parede interna 6 tendo uma superfície interna 6a destinada a estar em contato com a quantidade da amostra, e uma superfície externa 6b oposta à superfície interna 6a. O recipiente ainda compreende um membro da parede externa 7 tendo uma superfície interna 7a e uma superfície externa oposta 7b, em que a superfície externa 7b é adaptada para ser exposta a atmosfera ambiente durante análise térmica.

[00037] Os membros da parede interna e externa 6, 7 são essencialmente coaxialmente arranjados pelo menos na pane essencialmente cilíndrica 5 do recipiente em torno do eixo geométrico central A do recipiente 2. Os membros da parede interna e externa 6, 7 são arranjados a uma distância um do outro exceto na parte do topo do recipiente onde eles são unidos, por exemplo, por soldagem, crimpagem ou similares. Assim, um espaço fechado 8 é formado entre os membros da parede interna e externa 6, 7. Assim, o recipiente é um recipiente de parede dupla.

[00038] Os membros da parede interna e externa adequadamente podem cada um comprimir uma flange que se estende radialmente 16 arranjada na parte do topo 3 do recipiente 2, as flanges que se estendem radialmente dos membros da parede interna e externa sendo unidas. Assim, os membros da parede interna e externa são unidas na extremidade do topo do recipiente, isto é, na boca deste. As flanges que se estendem radialmente 16 dos membros da parede interna e externa se estendem da respectiva superfície interna do membro da paredes para fora em uma direção do eixo geométrico central do recipiente de maneira tal que não perturbarão o preenchimento do recipiente durante a retirada da amostra.

[00039] A distância entre os membros da parede interna e externa 6, 7 e assim as dimensões do espaço fechado 8 é um parâmetro importante na regulamentação da perda de calor devido à radiação, convecção e condução térmica. Selecionando e completa ou parcialmente preenchendo o espaço fechado 8 com uma meio adequado, e/ou alterando as dimensões do espaço, é possível adaptar a geometria e a taxa de remoção de calor do dispositivo de amostragem aos valores requeridos para análise térmica. O espaço fechado 8 pode, por exemplo, ser evacuado ou preenchido com gás. Também é plausível preencher o espaço fechado 8 com materiais isolantes, por exemplo, areia ou várias cerâmicas, se desejado. Entretanto, quando o espaço fechado é evacuado ou preenchido com gás, tais como ar, radiação será um importante mecanismo de transferência de calor. A medida em que a temperatura da quantidade da amostra de solidificação aumenta, radiação será de crescente importância uma vez que o efeito deste aumenta com o quarto poder da temperatura absoluta.

[00040] De acordo com uma modalidade preferida, o espaço fechado 8 é preenchido com ar graças à simplicidade e custo.

[00041] A parte do fundo 4 do recipiente 2 é preferivelmente essencialmente de forma semiesférica. Assim, um ângulo α entre um plano P perpendicular a o eixo geométrico central A do recipiente e interseção do eixo geométrico central A na extremidade muito da fundo do recipiente 2, e uma linha imaginária L que se estende da interseção do dito plano P e o eixo geométrico central A à superfície externa 7b do membro da parede externa 7 no ponto onde a parte do fundo 4 e o parte essencialmente cilíndrica 5 do recipiente se encontram, é aproximadamente 45° (ver figura 8).

[00042] Adequadamente, tanto o membro da parede interna 6 quanto o membro da parede externa 7 do recipiente 2 são essencialmente semiesféricos na parte do fundo 4 do recipiente 2.

[00043] Conforme mostrado na figura 1, o recipiente 2 ainda pode compreender uma parte achatada 11 na parte do fundo 4 deste. A parte achatada 11 é adequadamente arranjada essencialmente perpendicular ao eixo geométrico central A do recipiente e tem uma forma concêntrica essencialmente circular com o eixo geométrico central do recipiente. Assim, um ângulo α entre um plano P perpendicular ao eixo geométrico central A do recipiente 2 e interseção o eixo geométrico central na extremidade muito da fundo do recipiente, e uma linha imaginária L que se estende da interseção do dito plano P e o eixo geométrico centrai A à superfície externa 7b do membro da parede externa 7 no ponto onde a parte do fundo 4 e o parte essencialmente cilíndrica 5 do recipiente se encontram, é menor que aproximadamente 45°.

[00044] Adequadamente, tanto o membro da parede interna quanto o membro da parede externa cada compreendem uma porção do fundo achatada conforme mostrado, por exemplo, a figura 1.

[00045] Além disso, prefere-se que a distância entre os membros da parede interna e externa 6, 7 na parte achatada 11 seja menor que a distância entre os membros da parede interna e externa na parte essencialmente cilíndrica 5 do recipiente 2. Um dispositivo de amostragem compreendendo um fundo achatado como esta e as vantagens deste, por exemplo, foram descritos em EP 1 034 419, que está aqui incorporado pela referência.

[00046] Os meios responsivos à temperatura 10 utilizados para análise térmica da quantidade da amostra podem, por exemplo, ser um ou mais sensores responsivos à temperatura. Preferivelmente, pelo menos dois sensores responsivos à temperatura são usados, conforme mostrado na figura 1. O primeiro sensor responsivo à temperatura é arranjado na vizinhança fechada do membro da parede interna 6 do recipiente de maneira tal que seja capaz de medir a curva de temperatura da parte da quantidade da amostra que solidifica precocemente no processo de solidificação da quantidade da amostra. O segundo sensor responsivo à temperatura é preferivelmente arranjado essencialmente no centro da quantidade da amostra, isto é, essencialmente no centro do recipiente 2 do dispositivo de amostragem, de maneira tal que medirá a curva de temperatura da parte da quantidade da amostra que solidifica em um estágio tardio do processo de solidificação da quantidade da amostra.

[00047] Mais especificamente, a forma do recipiente e o arranjo dos meios responsivos à temperatura influenciam no padrão de fluxo convectivo do metal no recipiente para produzir uma região separada do fluxo no fundo do recipiente. Este padrão de tluxo e separação pode ser usado para analisar metal segregado no fundo do recipiente pelo arranjo dos meios responsivos à temperatura. Por exemplo, de maneira a simular desaparecimento natural de magnésio (que influencia nas transformações de fase de uma massa em fusão à base de ferro) que ocorre tanto em uma concha quanto para uma massa em fusão, a superfície interna do recipiente pode ser revestida com um material reativo que consome magnésio ativo na massa em fusão. As correntes de convecção no recipiente lavam o ferro amostrado ao longo da superfície interna do membro da parede interna e assim fazem com que um ferro com pouco magnésio se acumule na região separada de fluxo estagnado na fundo do recipiente. Em um caso como este, os meios responsivos à temperatura arranjados essencialmente no centro podem avaliar o ferro em massa não reagido, assim determinando o comportamento de início dc fundição, enquanto que os meios responsivos à temperatura arranjados close à superfície interna do membro da parede interna preveem o comportamento de final de fundição que pode ocorrer na fundição do massa em fusão à base de ferro.

[00048] Os sensores responsivos à temperatura são preferivelmente arranjados em um ou mais tubos protetores 12. De acordo com uma modalidade, dois ou mais sensores responsivos à temperatura são arranjados em um tubo protetor que, por sua vez, é arranjado no dispositivo de amostragem ao longo do eixo geométrico central do recipiente e que se estende no recipiente, de maneira tal que seja submerso na quantidade da amostra durante análise térmica. Em um caso como este, os sensores responsivos à temperatura são arranjado dentro do tubo protetor nos diferentes locais essencialmente ao longo do eixo geométrico central do recipiente conforme mostrado na figura 1. Entretanto é possível arranjar sensor responsivo à temperatura(s) de outras maneiras, por exemplo, em diferentes tubos protetores e essencialmente na mesma distância paralela ao eixo geométrico centrai do topo do recipiente. Também em uma modalidade como esta, um primeiro sensor responsivo à temperatura adequadamente pode ser arranjado na vizinhança fechada da superfície interna do membro da parede interna enquanto que um segundo sensor responsivo à temperatura é arranjado essencialmente no centro da quantidade da amostra durante análise térmica.

[00049] Conforme mostrado na figura 1, o membro de suporte 14 adequadamente pode ser anexado por pernas 15 ao recipiente 2. O número de pernas não é limitante da invenção, por exemplo, duas, três, quatro ou mais pernas podem ser usadas conforme desejado. As pernas 15 possibilitam que uma quantidade da amostra de um massa em fusão facilmente escoe entre as pernas no recipiente quando o recipiente é submerso no massa em fusão do qual a quantidade da amostra deve ser retirada, possibilitando assim um processo fácil e confiável param preencher o recipiente com uma quantidade consistente da amostra. Além disso, o membro de suporte 14 preferivelmente pode agir como uma tampa para reduzir o calor perdido por radiação do topo da quantidade da amostra durante análise térmica. Isto ainda ajuda na construção do dispositivo de amostragem para simular uma solidificação esférica da quantidade da amostra durante análise térmica, em virtude de equilibrar menor perda de calor do fundo do recipiente devido à construção deste.

[00050] O recipiente 2 do dispositivo de amostragem de acordo com a presente invenção ainda compreende meio espaçador arranjado no espaço fechado 8 entre os membros da parede interna e externa 6, 7 do recipiente 2. O meio espaçador são localizados na parte do fundo 4 do recipiente 2 e/ou na parte cilíndrica 5 do recipiente 2 na vizinhança fechada da parte do fundo 4. Preferivelmente, o meio espaçador são localizados somente na parte do fundo 4 do recipiente. O propósito do meio espaçador é garantir que a distância apropriada entre os membros da parede interna e externa 6, 7 pode ser garantida durante montagem e união dos componentes do recipiente 2 durante fabricação do dispositivo de amostragem 1. O meio espaçador também garante que membros da parede interna e externa sejam mantidos a uma distância um do doutro durante análise térmica a despeito da expansão térmica dos membros da parede interna e externa.

[00051 ] Na modalidade mostrada a figura 1, o meio espaçador constitui protuberâncias 9. Figura 2 é um alargamento de uma parte da parte do fundo do recipiente mostrado na figura 1 em que as protuberâncias 9 podem ser mais claramente vistas.

[00052] As protuberâncias preferivelmente fornecem um curto-circuito térmico entre os membros da parede interna e externa 6, 7. Assim, o dito meio espaçador na forma de protuberâncias também influencia na perda de calor do recipiente durante análise térmica aumentando a perda de calor que pode ser obtido por meio da parte do fundo do recipiente. Isto ainda melhora a simulação de uma solidificação esférica processo da quantidade da amostra dentro do recipiente durante análise térmica equilibrando ainda a perda de calor por radiação da superfície aberta e assim possibilita medições mais confiáveis.

[00053] Conforme mostrado na figura 3, o meio espaçador não precisa ser necessariamente protuberâncias, mas ao contrário uma lã termicamente condutora W, tais como lã metálica, preferivelmente lã de aço. A lã termicamente condutora pode ser localizada intermitentemente ao longo de uma área circunferencial no espaço fechado ou ser localizada ao longo de toda a extensão circunferencial, mas é em ambos os casos limitado na extensão axial na parte do fundo 4 e/ou porção inferior da parte cilíndrica 5 do recipiente. A lã termicamente condutora W fornece um curto-circuito entre os membros da parede interna e externa 6, 7. Assim, a lã termicamente condutora tanto garante a distância entre os membros da parede interna e externa enquanto fornece um melhor perfil de perda de calor do recipiente, o perfil de perda de calor simulando uma solidificação esférica da quantidade da amostra durante anáíise térmica.

[00054] Figura 4 ilustra uma seção transversal esquemática de um recipiente 2 de um dispositivo de amostragem 1 de acordo com uma modalidade alternativa. Mesmo que não mostrado na figura, o dispositivo de amostragem compreende meios responsivos térmicos conforme descrito anteriormente, e adequadamente ainda compreende uma membro de suporte 14 e pernas 15 anexando o membro de suporte ao recipiente da mesma maneira descrita anteriormente com referência à figura 1. O recipiente conforme mostrado na figura 4 compreende meio espaçador na forma de protuberâncias 9 se projetando da superfície externa 6b do membro da parede interna 6 para a superfície interna 7a do membro da parede externa 7.

[00055] De acordo com uma modalidade, o meio espaçador compreende pelo menos duas protuberâncias 9 se projetando no espaço fechado 8 da superfície interna 7a do membro da parede externa 7, conforme mostrado, por exemplo, a figuras 1 e 2, ou da superfície externa 6b do membro da parede interna 6, conforme mostrado na figura 4. Além disso, as protuberâncias 9 são adequadamente arranjadas ao longo de uma circunferência dos membros da parede interna e/ou externa em distâncias substancialmente iguais um do outro.

[00056] Prefere-se que pelo menos três protuberâncias são arranjadas no recipiente para garantir que a distância pretendida entre os membros da parede interna e externa 6, 7 são mantidas ao longo de toda a circunferência deste. Uma modalidade como esta é mostrada nas figuras 5a e 5b, em que 5a constitui uma vista do fundo do dispositivo de amostragem mostrada na seção transversal a figura 5b. Conforme pode-se ver claramente na figura 5a, três protuberâncias (que são formadas por entalhes 17 no membro da parede externa do recipiente 2 que será descrito ainda a seguir) são arranjadas a uma distância, mas próxima, da parte achatada 11 da parte do fundo do recipiente. Assim, as protuberâncias 9 são arranjadas a uma distância radial do eixo geométrico central A do recipiente 2. As protuberâncias 9 são iguaimente espaçadas em tomo de uma circunferência do membro da parede externa 7 do recipiente 2.

[00057] As protuberâncias 9 podem ser mais que três, tais como quatro, cinco ou mais, se desejado. Figuras 6a e 6b ilustram uma modalidade em que o recipiente compreende quatro protuberâncias. Figura 6a constitui uma vista do fundo do dispositivo de amostragem mostrada na seção transversal a figura 6b. Conforme pode-se ver na figura 6a, quatro protuberâncias (formadas por entalhes 17 na superfície externa do membro da parede externa) são arranjadas na parte do fundo 4 do recipiente 2 a uma distância, mas próximo, da parte achatada 11. As protuberâncias são igualmente espaçadas em torno de uma circunferência do membro da parede externa 7 do recipiente 2.

[00058] Independente do número de protuberâncias e sua colocação, as protuberâncias podem ser feitas do mesmo material que os membros da parede interna e externa, mas também podem ser feitas de um material diferente se desejado.

[00059] De acordo com uma outra modalidade, o meio espaçador compreende uma protuberância simples 9 que se projeta/projetam da superfície interna 7a do membro da parede externa 7, ou da superfície externa 6b do membro da parede interna 6 ao longo de uma circunferência do dito membro da parede. Assim, uma protuberância como esta é uma protuberância circunferencial. Figuras 7a e 7b ilustram uma modalidade como esta, em que a protuberância 9 se projeta da superfície interna 7b do membro da parede externa 7 e tem uma extensão ao longo de toda a circunferência do membro da parede externa 7. Figura 7a é uma vista do fundo do dispositivo de amostragem mostrada na seção transversal a figura 7b.

[00060] A protuberância ou as protuberâncias é/são preferivelmente arranjada(s) na parte do fundo 4 do recipiente 2 a uma distância radial do eixo geométrico centrai A do recipiente 2 conforme mostrado na figuras 1-8. Em outras palavras, a protuberância ou as protuberâncias 9 é/são distanciada(s) da extremidade do fundo do recipiente.

[00061] Na modalidade de um recipiente compreendendo uma parte achatada 11 no fundo do mesmo, as protuberâncias são adequadamente arranjadas a uma distância de, entretanto preferivelmente próximo a, dita parte achatada, conforme mostrado, por exemplo, nas figuras 1 e 2.

[00062] Preferivelmente, a protuberância ou protuberâncias 9 fomece(m) curto-circuito entre os membros da parede interna e externa 6, 7 durante análise térmica de uma quantidade da amostra no recipiente 2. Isto é alcançado pela seleção de um material apropriado das protuberâncias, isto é, um material termicamente condutor, e garantindo que as protuberâncias entrem em contato com a superfície do membro da parede na direção em que cias se projetam. Isto significa que se eles se projetarem da superfície interna do membro da parede externa, eles entram em contato com a superfície externa do membro da parede interna e vice versa. Assim, é possível ainda controlar a perda de calor do recipiente durante análise térmica e simular uma solidificação esférica de uma quantidade da amostra.

[00063] De acordo com uma modalidade, as protuberâncias estão presentes ao longo de pelo menos 5 %, preferivelmente pelo menos 10% de uma circunferência do membro da parede interna ou do membro da parede externa da qual elas se projetam. De acordo com uma outra modalidade, as protuberâncias estão presentes ao longo de no máximo 75 %, preferivelmente no máximo 50 %, de uma circunferência do membro da parede interna ou do membro da parede externa da qual elas se projetam. A extensão axial das protuberâncias é adequadamente menor que 50 %, preferivelmente não maior que 30 %, mais preferivelmente não maior que 20%, da extensão axial da parte do fundo do recipiente de maneira a não influenciar no perfil de perda de calor do dispositivo de amostragem negativamente.

[00064] Mesmo que seja possível arranjar as protuberâncias tanto na superfície externa do membro da parede interna quanto na superfície interna do membro da parede externa, prefere-se que as protuberâncias sejam arranjadas na superfície interna 7a do membro da parede externa 7 conforme mostrado, por exemplo, a figura 2. A razão para isto é tal que uma solução facilita manipulação dos diferentes componentes do recipiente antes da montagem, principalmente em virtude de protuberâncias que se estendem para fora podem ser danificadas durante manipulação.

[00065] Para facilidade de fabricação, as protuberâncias adequadamente podem constituir entalhes 17 no membro da parede externa, tais como mostrada nas figuras 1, 2, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a e 7b. As entalhes são feitas da superfície externa 7b do membro da parede externa 7, adequadamente no mesmo processo de estampamento como o estampamento do membro da parede externa em si. Isto pode ser alcançado projetando uma ferramenta de estampamento apropriada.

[00066] Entretanto, no caso das protuberâncias se projetando da superfície externa 6b do membro da parede interna 6 conforme mostrado na figura 4, não é apropriado que as protuberâncias constituam entalhes no membro da parede interna 6. Isto é em virtude de a superfície interna 6a do membro da parede interna ser destinada a estar em contato com a quantidade da amostra e tem que estar em uma superfície essencialmente lisa, de maneira tal que o padrão de fluxo e assim o progresso da solidificação dentro do recipiente 2 durante análise térmica não seja alterado.

[00067] A forma geométrica das protuberâncias 9 não é limitante da invenção. As protuberâncias, por exemplo, podem ser na forma de domo, essencialmente cúbica ou retangular, oval ou forma de rim. Entretanto, graças à simplicidade durante fabricação, por exemplo, na estampagem do membro da parede externa, eles compreendem bordas arredondadas de maneira a reduzir a resistência do recipiente ou aumentar o risco de rachadura durante estampagem.

[00068] Os membros da parede interna e externa do recipiente do dispositivo de amostragem, por exemplo, podem ser feitos de aço ou outro material adequado conhecido na tecnologia. O recipiente opcionalmente pode ser revestido com um revestimento apropriado conforme previamente conhecido na tecnologia. Exemplos de tais revestimentos, por exemplo, podem ser encontrados em WO 92/06809 e WO 97/35184, aqui incorporado pela referência.

[00069] De acordo com uma modalidade adicional do dispositivo de amostragem da invenção, o membro da parede interna compreende uma coroa circular 13 arranjada na extremidade da parte do topo 3 do recipiente 2 conforme mostrado em por exemplo, Figura 1. Λ extensão axial da coroa circular 13 se estende essencialmente na direção axial do recipiente, e a coroa circular é coaxial com o eixo geométrico central A do recipiente 2. A coroa circular é preferivelmente arranjado na flange que se estende radialmente 16 do membro da parede interna 6. Alcm disso, a coroa circular 13 preferivelmente constitui uma parte curvada da flange 16 do membro da parede interna. O propósito da coroa circular é garantir que qualquer excesso de massa em fusão prontamente escoe sobre a coroa circular durante a retirada da amostra para garantir que a solidificação da quantidade da amostra dentro do recipiente não seja afetada pelo possível massa em fusão residual presente na flange 16 durante análise térmica. Além disso, a coroa circular 13 reduz a perda de calor na parte do topo 3 do recipiente 2 devido a um transporte de condução ténnica mais longo no membro da parede interna 6 antes do curto-circuito do membros da parede interna e externa 6, 7 na junta deste, e reduzindo a comunicação térmica entre a superfície aberta da amostra e a atmosfera para ainda reduzir calores por radiação.

[00070] Figura 8 ilustra uma modalidade adicional em que uma pluralidade de protuberâncias 9 é fornecida na superfície interna 7a do membro da parede externa 7 e se projetando para a superfície externa do membro da parede interna. Um primeiro conjunto de protuberâncias é arranjado em um primeiro local na direção axial do recipiente e em uma primeira distância radial do eixo geométrico central, e um segundo conjunto de protuberâncias é arranjado em um segundo local na direção axial e em uma segunda distância radial do eixo geométrico central. O primeiro conjunto de protuberâncias pode ser duas, três, quatro ou mais protuberâncias. Da mesma maneira, o segundo conjunto pode compreender duas, três, quatro ou mais protuberâncias. Altemativamente, uma modalidade em que o primeiro e/ou segundo conjunto de protuberâncias é substituído por uma protuberância circunferencial conforme descrito nas figuras 7a e 7b é plausível. Também é possível que uma ou mais protuberâncias se projetam da superfície externa do membro da parede interna, por exemplo, o primeiro conjunto de protuberâncias pode se projetar da superfície interna do membro da parede externa e o segundo conjunto de protuberâncias pode se estender da superfície externa do membro da parede interna sem fugir da invenção.

[00071] A invenção não é limitada às modalidades específicas descritas anteriormente e mostrada nas figuras. Mesmo que certas características possam somente ser descritas cm combinação com outras características de uma modalidade específica, as diferentes características descritas anteriormente e mostradas nas figuras podem ser combinadas de qualquer combinação possível no escopo das reivindicações em anexo.

[00072] Por exemplo, o recipiente mostrado em qualquer uma das figuras 1, 5b, 6b e 7b não precisam ter a coroa circular 13, mas podem ter a configuração das flanges 16 conforme mostrado na figuras 3, 4 e 8. Da mesma maneira, cada um dos recipientes mostrados nas figuras 3, 4 e 8 pode ser fornecido com uma coroa circular 13 conforme mostrada na figuras 1, 5b, 6b e 7b.

[00073] Além disso, o recipiente mostrado em qualquer uma das figuras i, 5b, 6b e 7b não precisa ter a parte achatada i í, mas pode ser essencialmente semiesférico conforme mostrado na figuras 3, 4 e 8. Naturalmente, os recipientes mostrados nas figuras 3, 4, e 8 também podem ser fornecidos com uma parte achatada. Se assim, a distância entre os membros da parede interna e externa na parte achatada adequadamente pode ser menor que a distância entre os membros da parede interna e externa na parte essencialmente cilíndrica do recipiente.

REIVINDICAÇÕES

Claims (11)

1. Dispositivo de amostragem (1) para análise térmica de material de solidificação, caracterizado pelo fato de que compreende: um recipiente (2) adaptado para ser submerso em uma massa em fusão de metal e preenchido com uma quantidade da amostra do dito massa cm fusão de metal; o recipiente (2) compreendendo uma parte do topo (3) aberta no topo do mesmo, uma parte do fundo (4) adaptada para ser a primeira parte do recipiente submersa na massa em fusão tomando uma quantidade da amostra, e uma parte essencialmente cilíndrica (5) arranjada entre a parte do topo (3) e a parte do fundo (4); o recipiente (2) ainda compreendendo um membro da parede interna (6) e um membro da parede externa (7); o membro da parede interna (6) tendo uma superfície interna (6a) destinada a entrar em contato com uma quantidade da amostra da massa em fusão de metal durante análise térmica, e uma superfície externa (6b); o membro da parede externa (7) tendo uma superfície interna (7a), e uma superfície externa (7b) adaptada para ser exposta ao ar ambiente durante análise térmica; em que o membro da parede interna (6) e o membro da parede externa (7) são essencialmente coaxialmente arranjados na parte essencialmente cilíndrica (5) do recipiente (2) e unidos na parte do topo (3) do recipiente (2), os membros da parede interna e externa (6, 7) definindo um espaço de isolamento fechado (8) entre a superfície externa (6b) do membro da parede interna (6) e a superfície interna (7a) do membro da parede externa (7); o dispositivo de amostragem ainda compreendendo meios responsívos à temperatura (10) adaptada para se estender na quantidade da amostra durante análise térmica; em que o meio espaçador é arranjado no espaço de isolamento (8) na parte do fundo (4) do recipiente (2) e/ou na parte essencialmente cilíndrica (5) do recipiente (2) na vizinhança da parte do fundo (9), o dito meio espaçador sendo tanto uma lã condutora de calor (W) quanto uma ou mais protuberâncias (9), a dita protuberância ou as ditas protuberâncias se projetando da superfície interna (7a) do membro da parede externa (7) ou da superfície externa (6b) do membro da parede interna (6).

2. Dispositivo de amostragem (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito meio espaçador é arranjado a uma distância radial de um eixo geométrico central (A) do recipiente (2).

3. Dispositivo de amostragem (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dito meio espaçador fornece um curto-circuito térmico entre o membro da parede interna (6) e o membro da parede externa (7).

4. Dispositivo de amostragem (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a parte do fundo (4) do recipiente (2) é essencialmente semiesférica.

5. Dispositivo de amostragem (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que parte do fundo (4) do recipiente (2) é essencialmentc semiesférica e compreende uma parte achatada (11) arranjado na extremidade do fundo do mesmo e csscncialmente perpendicular a um eixo geométrico centrai (A) do recipiente (2).

6. Dispositivo de amostragem (1) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a distância entre a superfície externa (6b) do membro da parede interna (6) e a superfície interna (7a) do membro da parede externa (7) na parte achatada (11) é menor que a distância entre a superfície externa (6b) do membro da parede interna (6) e a superfície interna (7a) do membro da parede externa (7) na parte essencialmente cilíndrica (5) do recipiente (2).

7. Dispositivo de amostragem (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita protuberância ou as ditas protuberâncias (9) está(estão) em contato direto com uma superfície do membro da parede em direção à qual elas se projetam.

8. Dispositivo de amostragem (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito meio espaçador compreende pelo menos três protuberâncias (9), as ditas protuberâncias se projetando da superfície interna (7a) do membro da parede externa (7) e/ou da superfície externa (6b) ou o membro da parede interna (6).

9. Dispositivo de amostragem (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita protuberância ou as ditas protuberâncias (9) constitui/constituem um entalhe ou entalhes no membro da parede externa arranjado na superfície externa (7b) do mesmo.

10. Dispositivo de amostragem (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o membro da parede interna compreende uma coroa circular (13) arranjada na extremidade do topo da parte do topo (3) do recipiente, a coroa circular que se estende essencialmente na direção axial do recipiente (2).

11. Dispositivo de amostragem (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os ditos meios responsivos à temperatura (10) compreendem pelo menos um sensor responsivo à temperatura arranjado em um tubo protetor (12) arranjado essencialmente coaxialmente com a parte essencialmente cilíndrica (5) do recipiente (2) ao longo de um eixo geométrico central (A) do mesmo.