CN103752780B - 采用重量传感器实现真空炉浇铸重量实时测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种采用重量传感器实现真空炉浇铸重量实时测量装置及方法，属于电子仪器与测量技术领域，将传感器安装于真空炉内壁，利用设备的冷却水带走热量降低传感器的温度；并可防止外泄的高温钢水直接向传感器传热；热源与传感器间设计多重隔热挡板、垫板，大大降低了热源向传感器传递的热量；采用耐温250℃的称重传感器，经过隔热保护结构应用到450℃真空高频熔化炉体内部，组成熔铸模具、熔料的称重结构；使设备进行熔料注入过程中，精确检测到重量的变化，并将检测到的重量变化过程参数传输到炉体外部的无纸记录仪，进行数据记录；实现浇注过程全面监控，实现全面、精确的工艺质量控制及提高。

Description

采用重量传感器实现真空炉浇铸重量实时测量装置及方法

技术领域

本发明属于电子仪器与测量技术领域，具体涉及一种采用重量传感器实现真空炉浇铸重量实时测量装置及方法。

背景技术

真空感应熔化炉是发动机零部件生产的重要设备，目前，各种不同型号的老式真空炉，设备自身没有自动在线浇铸过程检测（监测）系统，尤其不能进行浇铸时间过程精确的在线检测。而浇铸过程，包括浇铸时间、浇铸速度、浇铸状况，是决定浇铸件质量的关键参数，需要真实的进行测量和控制。

国内现今采用的浇铸过程测量大多采用坩埚翻转角度测量法、时间计时法、经验法，测量误差和人为误差大。只有大吨位模件的浇铸过程测量采用炉体、坩埚外部整体称重测量，即对被浇铸件与炉体或坩埚同时称重测量，间接检测整个过程中熔液重量的变化。对于小型部件的浇铸过程不能采用整体称重测量。小型浇铸件重量（熔液重量）相对炉体或坩埚重量十分小，测量数据误差很大，不能准确地反映实际浇铸熔液的变化。尤其在真空、高频、450℃高温环境下，国内目前没有直接采用称重传感器进行真空浇铸测量的技术及设备。国内及国外的称重传感器耐高温值最高是250℃，没有将此类传感器直接应用于真空、高频、450℃高温内部环境下的技术及应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种采用重量传感器实现真空炉浇铸重量实时测量装置及方法，以达到耐高温、精确检测到重量的变化和实现浇注过程全面监控的目的。

一种采用重量传感器实现真空炉浇铸重量实时测量装置，该装置包括L型支架、支板、支座、密封插座、传感器座、防护罩、重量传感器、传力销和温度传感器，其中，用于放置真空炉坩埚的L型支架的侧壁上端连接支板，L型支架的侧壁下端设置有传力销，支板的下端固定连接支座，支座的侧壁下端设置有与传力销相对应的通孔，传力销通过通孔接触重量传感器，支座上设置有防护罩和传感器座，在防护罩与传感器座之间设置有重量传感器和温度传感器，重量传感器的输出端和温度传感器的输出端分别连接设置于真空炉侧壁上的密封插座。

所述的L型支架底部设置有用于隔热的模具垫板，L型支架侧壁设置有用于个人的挡板。

所述的密封插座四周设置有用于隔热的密封套。

采用采用重量传感器实现真空炉浇铸重量实时测量装置进行测量的方法，包括以下步骤：

步骤1、安装装置；

步骤2、在L型支架上放置坩埚，并记录此时重量传感器检测到的重量值；

步骤3、启动真空炉开始实施浇铸，采用重量传感器和温度传感器实时采集数据，并将数据通过密封插座发送至外界记录装置中；

步骤4、记录装置对浇注过程中重量数据和温度数据进行实时记录和显示。

本发明优点：

本发明一种采用重量传感器实现真空炉浇铸重量实时测量装置及方法，将传感器安装于真空炉内壁，利用设备的冷却水带走热量降低传感器的温度；并可防止外泄的高温钢水直接向传感器传热；热源与传感器间设计多重隔热挡板、垫板，大大降低了热源向传感器传递的热量；采用耐温250℃的称重传感器，经过隔热保护结构应用到450℃真空高频熔化炉体内部，组成熔铸模具、熔料的称重结构；使设备进行熔料注入过程中，精确检测到重量的变化，并将检测到的重量变化过程参数传输到炉体外部的无纸记录仪，进行数据记录；实现浇注过程全面监控，将使精铸整体质量得到可靠的数据分析研究，并进行精确的熔铸工艺过程课题试验以及生产，最终实现全面、精确的工艺质量控制及提高；本发明不仅精确反映浇铸时间、浇铸速度，也可以反映浇铸均匀度，以进行浇铸控制，提高发动机部件浇铸质量；本发明可以将同类真空熔铸设备全部采用此类方法进行设计、改造应用。

附图说明

图1为本发明一种实施例的整体结构框图，其中，1-L型支架，2-模具垫板，3-挡板，4-支板，5-支座，6-密封套，7-密封插座，8-传感器座，9-防护罩，10-重量传感器，11-传力销，12-温度传感器，13-真空炉体；

图2为本发明一种实施例的装置连接图；

图3为本发明一种实施例的机箱内PX部电路图；

图4为本发明一种实施例的采用重量传感器实现真空炉浇铸重量实时测量方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。

如图1所示，一种采用重量传感器实现真空炉浇铸重量实时测量装置，该装置包括L型支架1、支板4、支座5、密封插座7、传感器座8、防护罩9、重量传感器10、传力销11和温度传感器12，其中，用于放置真空炉坩埚的L型支架1的侧壁上端连接支板4，L型支架1的侧壁下端设置有传力销11，支板4的下端固定连接支座5，支座5的侧壁下端设置有与传力销11相对应的通孔，传力销11通过通孔接触重量传感器10，支座5上设置有防护罩9和传感器座8，在防护罩9与传感器座8之间设置有重量传感器10，重量传感器10的输出端连接设置于真空炉侧壁上的密封插座7，在防护罩9与传感器座8之间还设置有温度传感器12，温度传感器12的输出端连接设置于真空炉侧壁上的密封插座7。所述的L型支架1底部设置有用于隔热的模具垫板2，L型支架1侧壁设置有用于个人的挡板3。所述的密封插座7四周设置有用于隔热的密封套6。

本发明实施例中，模具支架设计成L型，将模具的重力改变为水平方向，将重量传感器10安装于真空炉内壁，延长热量传递路径，防止外泄的高温钢水直接向重量传感器传热；热源与重量传感器间设计多重挡板3，降低热源对重量传感器10的辐射传热。L型支架1两侧各有一根L型梁，两梁中间用横梁加固，使L型支架呈网格结构，减小受热面积。

本发明实施例中，L型支架1、杠杆选择传热性能差的材料，垫板2选择隔热性好的材料，降低热量的传导。重量传感器10与炉壁间的安装座选择导热性好的材料，通过冷却水迅速带走热量降低传感器的温度。

本发明实施例中，利用设备现有的出线孔，重新设计密封套6，采用密封插座7，保证机械、电气元件联接件与真空炉炉体的密封。

本发明实施例中，将重量传感器安装于真空炉内壁，利用设备的冷却水带走热量降低传感器的温度，并可防止外泄的高温钢水直接向传感器传热。热源与传感器间设计多重隔热挡板3、垫板2，大大降低了热源向传感器传递的热量。

如图2所示，本发明实施例中，浇注测量系统的机箱PX通过电缆与密封插座7连接；如图3所示，机箱PX内部电路连接关系：交流220V电源通过保险丝FU1、开关K1、电源指示灯HL1与静噪滤波器FIL1连接，静噪滤波器FIL1输出端OUT与24V直流电源POW1的输入端L、N连接；静噪滤波器FIL1输出端OUT与无纸记录仪WG1的输入端L、N连接；无纸记录仪WG1的输出端A1、C1分别与变送器U1的输入端Iout、GND连接；无纸记录仪WG1的输出端B2、C2连接热电偶Rt1（温度传感器），无纸记录仪WG1的输出端AL1连接超温报警指示灯HL0；变送器U1与重量传感器WT1通过炉体密封插座7连接。

本发明实施例中，电源滤波器FIL1采用DL-3A1型号；直流电源POW1采用HF10W DC15V型号；智能无纸记录仪WG1采用DX-1002型号；重量变送器U1采用TE-T1C2C型号；高温称重传感器WT1采用JL-LS型号；热电偶Rt1采用E型，镍铬-康铜，-40℃～800℃。

本发明实施例中，热电偶（温度传感器）是用来对耐温250℃重量传感器进行实时温度监控，以保护传感器。因为，该传感器是置放于高温450℃的真空环境内，尽管拥有各种防护保温措施，也必须对其进行温度监控。

记录的浇注数据和温度数据，都显示在无纸记录仪的液晶屏之上。同时，并将测量的各种数据存储在存储器内，可供随时调用输出。

模具支架设计成L型，将模具的重力由垂直方向传递至水平方向。L型支架1通过销子与支板4相铰接，L型支架1可以销子为中心摆动。L型支架1上装有传力销11，传力销11可将模具的重力传递至传感器10。传感器座8与真空炉体固定联接，传感器10用螺钉与传感器座8联接，传感器10的外部装有保护罩9，保护罩9通过螺钉与传感器座8相联接。保护罩的外部装有支座5，支座5与真空炉体固定联接，支座5上装有支板4，通过调整支板4与支座5的相对位置可调整L型支架1在炉中的位置。测量数据的输出线缆通过密封套6、密封插座7传输至炉体外。L型支架1上装有模具垫板2及挡板3，用于隔绝模具及坩埚向传感器传递的热量。

采用采用重量传感器实现真空炉浇铸重量实时测量装置进行测量的方法，方法流程图如图4所示，包括以下步骤：

步骤1、安装装置；

步骤2、在L型支架上放置坩埚，并记录此时重量传感器检测到的重量值；

步骤3、启动真空炉开始实施浇铸，采用重量传感器和温度传感器实时采集数据，并将数据通过密封插座发送至外界记录装置中；

步骤4、记录装置对浇注过程中重量数据和温度数据进行实时记录和显示。

根据无纸记录仪记录的实时熔液注入到托架上面模具内的过程重量变化数据，根据浇铸重量的变化曲线，可以得出浇铸注入的精确时间长短，以及浇铸注入的连续性状况，可以判断出浇铸质量的好坏。即，时间过短或过长、连续性不佳是不符合工艺要求的，影响浇铸件的质量。

Claims (4)

1.一种采用重量传感器实现真空炉浇铸重量实时测量装置，其特征在于，该装置包括L型支架(1)、支板(4)、支座(5)、密封插座(7)、传感器座(8)、防护罩(9)、重量传感器(10)、传力销(11)和温度传感器(12)，其中，用于放置真空炉坩埚的L型支架(1)的侧壁上端连接支板(4)，L型支架(1)的侧壁下端设置有传力销(11)，支板(4)的下端固定连接支座(5)，支座(5)的侧壁下端设置有与传力销(11)相对应 的通孔，传力销(11)通过通孔接触重量传感器(10)，支座(5)上设置有防护罩(9)和传感器座(8)，在防护罩(9)与传感器座(8)之间设置有重量传感器(10)和温度传感器(12)，重量传感器(10)的输出端和温度传感器(12)的输出端分别连接设置于真空炉侧壁上的密封插座(7)。

2.根据权利要求1所述的采用重量传感器实现真空炉浇铸重量实时测量装置，其特征在于，所述的L型支架(1)底部上侧设置有用于隔热的模具垫板(2)，L型支架(1)侧壁设置有用于隔热的挡板(3)。

3.根据权利要求1所述的采用重量传感器实现真空炉浇铸重量实时测量装置，其特征在于，所述的密封插座(7)四周设置有用于隔热的密封套(6)。

4.采用权利要求1所述的采用重量传感器实现真空炉浇铸重量实时测量装置进行测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、安装装置；

步骤2、在L型支架上放置坩埚，并记录此时重量传感器检测到的重量值；

步骤3、启动真空炉开始实施浇铸，采用重量传感器和温度传感器实时采集数据，并将数据通过密封插座发送至外界记录装置中；

步骤4、记录装置对浇注过程中重量数据和温度数据进行实时记录和显示。