CN106017993B - 金属熔体取样设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种金属熔体取样设备。包括设于承载车上的控制计算机、真空计、真空泵以及电机和转向电机，其在于所述的承载车的适配位置上纵向设有导轨；转向电机与导轨相连，升降臂的一端与竖直设置在导轨上的丝杠相连接，丝杠的下端与电机连接，升降臂的另一端上设有固定器，该固定器下端插接取样杆。本发明提供的金属熔体取样设备，自动化程度高，取样快捷，同时节省人力，设备运行更安全、更实用、更环保、更稳定，且工艺简单、造价低廉，具有较好经济效益和社会效益。

Description

金属熔体取样设备

技术领域

本发明涉及一种取样设备，特别是涉及一种金属熔体取样设备。属于冶金行业领域。

背景技术

随着时代的发展科技的进步，现代化的国防装备和民用交通工具对轻量化都有着较高的要求，促使陶瓷颗粒或晶须增强金属基复合材料的制备成为当前冶金行业研究的热点。

在陶瓷颗粒或晶须增强金属基复合材料的制备方法中，其中搅拌法制备金属基复合材料由于其相对于粉末冶金等制备工艺简单、成本低廉，成为目前制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料的主要工艺。

在采用搅拌法制备金属基复合材料过程中，要保证金属基复合材料具备稳定的性能，需要保证金属基体中复合材料的分布均匀性，因此在金属基复合材料制备的过程中，对金属熔体中复合材料分布的均匀性的检测十分重要。现有技术中，对金属熔体中复合材料分布的均匀性的检测，是通过工作人员对坩埚中金属熔体的竖直深度方向进行多点的取样，取样效率低，对工作人员的技术要求高，需要工作人员具有较长时间的实践经验，同时，工作人员处于高温环境工作，对工作人员的身体有伤害，且金属熔体温度很高，人工操作具有一定的危险性，给安全生产带来极大隐患。

发明内容

本发明就是针对上述存在的技术问题，提供了一种既能顺利取出不同深度金属熔体样品，又能减少对工作人员身体的伤害，自动化程度高，取样快捷，有效地提高了工作效率，且节省人力，本发明的设备成本低，它是一种运行安全、环保的金属熔体取样设备。

为了实现上述目的本发明解决技术问题的技术方案是：

金属熔体取样设备，包括设于承载车上的控制计算机、真空计、真空泵以及电机和转向电机，其在于所述的承载车的适配位置上纵向设有导轨；转向电机与导轨相连，升降臂的一端与竖直设置在导轨上的丝杠相连接，丝杠的下端与电机连接，升降臂的另一端上设有固定器，该固定器下端插接取样杆。

所述的固定器由中空的壳体上的适配位置分别设有压力传感器和电磁阀，以及下端的中部设有锥形导向通孔，该锥形导向通孔内至上而下分别设有密封紧固件、紧固卡簧和密封胶圈制成。

所述的丝杠的下端与电机连接采用键连接方式。

所述的取样杆为内径在8-15mm，外径在10-18 mm的石英管、碳化硅管或耐高温陶瓷管中的任意一种制成。

所述的控制计算机分别与转向电机、电机、真空泵、真空计以及压力传感器和电磁阀相连接。

所述的电机为步进电机或伺服电机之一。

所述的真空泵为变频真空泵。

由于采用上述结构，使得本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

本发明由于采用了上述结构于目前都是人工对金属溶体进行取样并且需要对一份金属溶体的竖直深度方向进行多点取样，才能准确的检测金属熔体中复合材料分布的均匀性相比，本发明提供的金属熔体取样设备，自动化程度高，取样快捷，同时节省人力，设备运行更安全，更实用、更环保、更稳定，且工艺简单、造价低廉，具有较好经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明金属熔体取样设备的整体结构示意图；

图2是本发明金属熔体取样设备的固定器部分结构示意图。

图中主要零件：转向电机1，承载车2，真空泵3，控制计算机4，真空计5，气压传感器6，电磁阀7，固定器8，取样杆9，升降臂10，导轨11，丝杠12，电机13，固定器壳体14，密封紧固件15，紧固卡簧16，密封胶圈17，锥形导向通孔18。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明的保护范围不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。

实施例1

如图1、2所示，金属熔体取样设备，包括：设于承载车上的控制计算机、真空计、变频真空泵以及步进电机和转向电机，所述的承载车2的适配位置上纵向设有导轨11；转向电机1通过皮带和齿轮与导轨11相连，升降臂10的一端与竖直设置在导轨上的丝杠12相连接，丝杠12与水平升降臂10通过支撑座连接，丝杠12的下端与电机13连接，并采用键槽和键直接连接方式，升降臂10的另一端上设有固定器8，所述的固定器8由中空的固定器壳体14上的适配位置分别设有压力传感器6和电磁阀7，以及下端的中部设有锥形导向通孔18，该锥形导向通孔18内至上而下分别设有密封紧固件15、紧固卡簧16和密封胶圈17制成。该固定器8下端的锥形导向通孔18内插接有取样杆9。所述的取样杆9为内径在8mm，外径在10mm的石英管制成。所述的控制计算机4分别与转向电机1、步进电机13、变频真空泵3、真空计5以及压力传感器6和电磁阀7相连接。

实施例2

如图1、2所示，金属熔体取样设备，包括：设于承载车上的控制计算机、真空计、变频真空泵以及伺服电机和转向电机，升降臂10的一端与所述导轨11滑动连接，链条沿所述导轨的竖直方向布置在导轨上，电机设置在导轨的底部，电机与所述链条连接，链条与升降臂一端的链轮连接；丝杠的结构可由链条、链轮结构替代，从而实现升降臂10上下移动。所述的取样杆9为内径在15mm，外径在18 mm的耐高温陶瓷管制成，其它同实施例1，不再赘述。

实施例3

所述的取样杆9为内径在12mm，外径在16 mm的碳化硅管制成，其它同实施例1，不再赘述。

本发明的工作原理：

用户推动承载车将金属熔体取样设备推到预定位置，通过控制计算机控制使安装有取样杆9的升降臂在导轨上运动预定距离，使取样杆9正对盛放金属熔体的坩埚，使取样杆9伸入金属熔体中的预定深度，此深度为取样深度，此时安装在固定器8上的电磁阀7处于关闭状态，取样杆9中装有金属熔体，固定器8与取样杆9构成密封空间，通过压力传感器6检测到密封空间的压力变化，并将压力变化的数值传送给真空计5，真空计5再将压力数值转换成数字信号传输给控制计算机4，作为后续操作的压力变化依据，此步操作只为获得金属熔体在预定深度处对应的压力数据；之后通过控制计算机4的控制将升降臂10提升预订距离，同时转动承载车，使取样杆9离开坩埚的正上方，取下取样杆9，并换上新的取样杆9，重复上述的取样动作，再取取样杆9伸入金属熔体的过程中，安装在固定器8上的电磁阀7处于打开状态，当取样器杆9伸入金属熔体的预定取样深度时关闭电磁阀7，随后在控制计算机4的控制下升降臂10提升，在升降臂10提升的过程中，控制计算机4根据预先输入的金属熔体的密度，以及之前测得的取样杆9与固定器8在此取样深度时的密封空间的压力变化数值，设定真空泵的工作频率，确保在升降臂10提升的过程中取样杆9中的气体压力加上金属熔体的压力与外部大气压力相平衡，使升降臂10提升的过程中取样杆9中的金属熔体不会漏出，同时转动承载车2，是取样杆9到达预定位置，将取样杆9放入快速冷去的容器中，完成此次取样。

本发明金属熔体取样设备还包括转向电机1，转向电机1设置在承载车2上，转向电机1与控制计算机4连接；导轨11竖直的设置在承载车2上并与承载车2旋转连接，转向电机1与导轨11连接；当控制计算机4发出第一控制指令，转向电机1驱动导轨11竖直旋转预定角度，当控制计算机4发出第二控制指令，转向电机1驱动导轨11竖直旋转回到原始位置。

本发明取样设备每次取样只要重复上述的操作步骤即可，并可对大多数金属熔体取样。

本发明控制计算机作为主要的控制部件，可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等需要控制各执行元件的工作，包括通过控制真空泵来控制固定器和取样杆所组成的密封空间的内部气压，控制电磁阀的开关，以及通过控制传动部件来控制升降臂的上下运动；同时控制计算机还要处理真空计传输过来的压力信号所携带的压力信息。

另外，本发明丝杠的传动相对稳定且容易定位，所以选用丝杠作为传动部件。如果考虑到成本也可以使用链条代替丝杠，来实现传动动作，进而驱动升降臂上下运动。

电机可以使用步进电机或伺服电机。由于步进电机和伺服电机容易控制，且能够精确地控制电机的转动距离，所以使用步进电机或者伺服电机来控制升降臂的运动，已达到精准控制的目的，使升降臂带动的取样部件能够准确的伸入金属熔体的预定深度，进而实现精准取样。

本发明的承载车上增设转向电机，能够控制导轨转动一定的角度。当取样时，可以不用人工转动承载车来转移取出的样品，而是使用转向电机驱动导轨转动，使升降臂转动带着取样杆转动一定角度来转移取出的样品，能够进一步减少人工的操作，更加进一步实现自动化，同时机械控制相比人工转动更加准确，能够实现精准控制。

由于本发明提供的金属熔体取样设备是针对不同的金属熔体进行取样，需要经常更换取样器，同时金属熔体取样设备在取样之前要先进行压力数据获取的步骤，所以取样杆要经常进行更换。所以将固定器的接口设计成能够快速接换的插口。且取样杆可以根据不同的金属熔体可以更换不同材质的取样杆。使用变频真空泵，变频真空泵在控制计算机的控制下能够实现非常精准的工作，在取样时，通过控制计算机控制变频真空泵，能够保取样器中的气体压力加上金属熔体的压力与外部大气压力相平衡，使金属熔体不从取样器中漏出来。

Claims (5)

1.金属熔体取样设备，包括：设于承载车上的控制计算机、真空计、真空泵以及电机和转向电机，其特征在于：所述的承载车（2）的适配位置上纵向设有导轨（11）；转向电机（1）与导轨（11）相连，升降臂（10）的一端与竖直设置在导轨（11）上的丝杠（12）相连接，丝杠（12）的下端与电机（13）连接，升降臂（10）的另一端上设有固定器（8），该固定器（8）下端插接取样杆（9），所述的固定器（8）由中空的固定器壳体（14）上的适配位置分别设有压力传感器（6）和电磁阀（7），以及下端的中部设有锥形导向通孔（18），该锥形导向通孔（18）内至上而下分别设有密封紧固件（15）、紧固卡簧（16）和密封胶圈（17）制成，所述的取样杆（9）为内径在8-15mm，外径在10-18 mm的石英管、碳化硅管或耐高温陶瓷管中的任意一种制成。

2.根据权利要求1所述的金属熔体取样设备，其特征在于所述的丝杠（12）的下端与电机（13）连接采用键连接方式。

3.根据权利要求1所述的金属熔体取样设备，其特征在于所述的控制计算机（4）分别与转向电机（1）、电机（13）、真空泵（3）、真空计（5）以及压力传感器（6）和电磁阀（7）相连接。

4.根据权利要求1所述的金属熔体取样设备，其特征在于所述的电机（13）为步进电机或伺服电机之一。

5.根据权利要求1所述的金属熔体取样设备，其特征在于所述的真空泵（3）为变频真空泵。