CN203630118U

CN203630118U - 动态测氢系统用真空室变容装置

Info

Publication number: CN203630118U
Application number: CN201320881367.XU
Authority: CN
Inventors: 李大勇; 范聪泽; 王利华; 马旭梁
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2023-12-30

Abstract

动态测氢系统用真空室变容装置。现有动态呼吸法测氢装置中，真空室变容是通过链传动，由电机带动丝杠的升降来实现的。移动不便且变容稳定性不佳。本实用新型的组成包括：箱体（25），所述的箱体内安装有真空室变容装置，所述的真空室变容装置通过管路分别与真空泵（15）、氢气瓶（11）、和浸入坩埚（18）内铝合金熔体的探头（16）连接，所述真空室变容装置包括变容真空室、驱动装置，所述的变容真空室与所述的驱动装置、控制检测装置（9）连接，所述的控制检测装置分别与温度传感器（17）、位移传感器（5）、微压差传感器（1）连接，所述的温度传感器浸入所述的铝合金熔体内。本实用新型用于动态呼吸法测定铝合金熔体氢含量。

Description

动态测氢系统用真空室变容装置

技术领域：

本实用新型涉及一种动态测氢系统用真空室变容装置。

背景技术：

目前，铝合金在航空航天和汽车制造等领域得到广泛应用，因此对铝合金质量的控制也越加严格。众所周知，氢含量是衡量铝合金质量的重要因素，因为氢在液态铝合金中的溶解度是固态中的16.5倍，在铸件凝固过程中会大量析出，使铝合金铸件中产生气孔、疏松等缺陷，从而影响其物理性能、力学性能以及使用性能。为了准确测量铝合金熔体中氢含量，控制除氢工艺，

预测铸件质量，国内外科研工作者提出多种测氢方法。

现有动态呼吸法测氢装置中，真空室变容是通过链传动，由电机带动丝杠的升降来实现的。整个装置体积大、移动不便且变容稳定性不佳。

发明内容：

本实用新型的目的是针对改进原有动态呼吸法测氢系统结构复杂和变容稳定性不足的问题，提供一种结构简单、体积小、运行平稳的动态测氢系统用真空室变容装置。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种动态测氢系统用真空室变容装置，其组成包括：箱体，所述的箱体内安装有真空室变容装置，所述的真空室变容装置通过管路分别与真空泵、氢气瓶、和浸入坩埚内铝合金熔体的探头连接，所述真空室变容装置包括变容真空室、驱动装置，所述的变容真空室与所述的驱动装置、控制检测装置连接，所述的控制检测装置分别与温度传感器、位移传感器、微压差传感器连接，所述的温度传感器浸入所述的铝合金熔体内。

所述的动态测氢系统用真空室变容装置，所述的变容真空室包括气缸A、气缸B，所述的气缸A、所述的气缸B与所述的真空泵通过管路连接，所述的气缸A、所述的气缸B分别通过连接件与所述的驱动装置的电动推杆连接，所述的连接件与所述的位移传感器连接，所述的微压差传感器分别与所述的气缸A、所述的气缸B连接。

所述的动态测氢系统用真空室变容装置，所述的驱动装置包括所述的电动推杆、限位开关，所述的电动推杆与一组继电器连接，所述的限位开关安装在所述的箱体的上箱盖的内表面。

所述的动态测氢系统用真空室变容装置，所述的控制检测装置包括串口转换器，所述的串口转换器分别与模拟量信号输入模块、数字量输入输出模块连接，所述的数字量输入输出模块与所述的继电器连接，所述的继电器连接电路分别与真空泵、电磁阀、电动推杆连接，所述的模拟量信号输入模块分别与所述的位移传感器、所述的微压差传感器、所述的温度传感器连接。

所述的动态测氢系统用真空室变容装置，所述的串口转换器与计算机连接。

所述的动态测氢系统用真空室变容装置，所述的变容真空室与所述的氢气瓶之间具有电磁阀A，所述的变容真空室与所述的铝合金熔体之间具有熔体隔离装置、电磁阀B，所述的变容真空室与所述的真空泵之间具有电磁阀C。

所述的动态测氢系统用真空室变容装置，所述的氢气瓶与减压稳压阀连接。

所述的动态测氢系统用真空室变容装置，所述的箱体的底部安装有滚轮。

有益效果：

1. 本实用新型通过改变真空气室的容积，快速增加气室内压强，使氢扩散迅速达到平衡，根据平衡时刻铝合金熔体表面氢分压，计算得到铝合金熔体中的氢含量。该测量装置中，氢扩散从被动等待变为主动接近，从而大大缩短了测量时间。

本实用新型根据动态呼吸法测氢原理要求，在冲洗、检测等过程中，微型计算机发出不同的控制信号，控制电磁继电器的开闭，从而改变驱动电路的通断，进而设定电动推杆的运行状态。气缸通过连接件与电动推杆连接，由于活塞随推杆运动，真空气室内容积发生改变。检测单元采集压力位移和温度信号，通过模块收集到微型计算机中进行数据处理。

本实用新型减小整个装置的体积，操作更加简单。使用电磁继电器来控制驱动电路，电动推杆可以更精确实现上行、下行、停止等命令，并实现匀速运动。

本实用新型自动化程度高，便于生产现场操作。经试验验证，应用本实用新型的动态测氢装置测试结果更加准确，可以满足在线测量，与其它测氢方法相比测试速度快，成本较低，对高品质铝合金铸件生产具有重要意义。

本实用新型中所用元件价寿命长，稳定性好，易于更换，成本较低，适合广泛推广。

本实用新型的驱动单元中选用输入电压为24V ，最大速度为10mm/s，最大负载为6000N的电动推杆，在实验过程中，其运行平稳，负载的变化对其速度影响较小，能够实现测氢装置要求精度。

本实用新型由于动态呼吸法对测量系统的真空度要求很高，所以真空气室必须有良好的气密性，且容积可在短时间内匀速改变。当气缸容积过大时，可能会导致装置的灵敏度和测量精确度降低，因此本实用新型中选用40*200的活塞式气缸作为可变容真空室。

本实用新型限位开关用来保护气缸，在电动推杆运动到可变容真空室体积最大位置时，切断电动推杆供电电路，防止电动推杆对气缸产生破坏。

本实用新型选择拉杆式直线位移传感器，其精度可达到0.05%。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图2是本实用新型的真空室变容装置的结构示意图。

附图3是本实用新型的驱动装置的结构示意图。

附图4是本实用新型的控制检测装置的结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种基于动态测氢系统用真空室变容装置，其组成包括：箱体25，所述的箱体内安装有真空室变容装置，所述的真空室变容装置通过管路分别与真空泵15、氢气瓶11、和浸入坩埚18内铝合金熔体的探头16连接，所述真空室变容装置包括变容真空室、驱动装置，所述的变容真空室与所述的驱动装置、控制检测装置9连接，所述的控制检测装置分别与温度传感器17、位移传感器5、微压差传感器1连接，所述的温度传感器浸入所述的铝合金熔体内。

实施例2：

根据实施例1所述的动态测氢系统用真空室变容装置，所述的变容真空室包括气缸A3、气缸B4，所述的气缸A、所述的气缸B与所述的真空泵通过管路连接，所述的气缸A、所述的气缸B分别通过连接件6与所述的驱动装置的电动推杆2连接，所述的连接件与所述的位移传感器连接，所述的微压差传感器分别与所述的气缸A、所述的气缸B连接。

实施例3：

根据实施例1或2所述的动态测氢系统用真空室变容装置，所述的驱动装置包括所述的电动推杆、限位开关7，所述的电动推杆与一组继电器20连接，所述的限位开关安装在所述的箱体的上箱盖的内表面。

实施例4：

根据实施例1或2所述的动态测氢系统用真空室变容装置，所述的控制检测装置包括串口转换器21，所述的串口转换器分别与模拟量信号输入模块22、数字量输入输出模块23连接，所述的数字量输入输出模块与所述的继电器连接，所述的继电器连接电路分别与真空泵、电磁阀、电动推杆连接，所述的模拟量信号输入模块分别与所述的位移传感器、所述的微压差传感器、所述的温度传感器连接。

实施例5：

根据实施例1或2所述的动态测氢系统用真空室变容装置，所述的串口转换器与计算机24连接。

实施例6：

根据实施例1或2所述的动态测氢系统用真空室变容装置，所述的变容真空室与所述的氢气瓶之间具有电磁阀A8，所述的变容真空室与所述的铝合金熔体之间具有熔体隔离装置12、电磁阀B13，所述的变容真空室与所述的真空泵之间具有电磁阀C14。

实施例7：

根据实施例1或2所述的动态测氢系统用真空室变容装置，所述的氢气瓶与减压稳压阀10连接。

实施例8：

根据实施例1或2所述的动态测氢系统用真空室变容装置，所述的箱体的底部安装有滚轮19。

实施例9：

上述的动态测氢系统用真空室变容装置，其核心为气缸A、气缸B，电动推杆和连接件。两个气缸对称固定在电动推杆两侧，使用连接件将气缸活塞的拉杆和电动推杆固定，使电动推杆上行或下行时，带动气缸内真空室的容积发生改变。

实施例10：

上述的动态测氢系统用真空室变容装置，驱动装置包括电动推杆、驱动电路和限位开关。电动推杆驱动电压为DC24V，通过改变驱动电路中电流流向可控制推杆的运行状态。如附图4所示，当电磁继电器1和3打开，2和4关闭时，电流正向流入电动推杆，使其上行，变容真空室内容积增大；当电磁继电器2和4打开，1和3关闭时，电流反向流入电动推杆，使其下行，变容真空室内容积减小；当电动推杆上行或下行到极限位置时，限位开关会自动断开驱动电路，保护气缸不被损坏。

实施例11：

上述的动态测氢系统用真空室变容装置，控制检测装置包括微压差传感器，位移传感器，温度传感器，数据采集模块，控制模块和电磁继电器。微型计算机发出控制信号，经串口转换器进入数字信号输入输出模块，发出开关信号，从DO0-DO3为4个输出端口，控制继电器驱动电路的通断，从而控制电动推杆运行状态。在真空室变容过程中，位移传感器，微压差传感器，温度传感器不断采集位移压力、温度信号，通过模拟信号输入模块采集进入微型计算机中，进行数据处理，如图3所示。

实施例12：

上述的动态测氢系统用真空室变容装置，该装置应用于动态测氢装置中，其结构示意图如图1所示。电动推杆、气缸和位移传感器固定于箱体上，并将其上端用连接件连接。使用铜管和三通将两个气缸与微压差传感器连接在一起，实时采集气室内压力信号。此外，气室通过电磁阀A、电磁阀B、电磁阀C分别与氢气瓶、铝合金熔体、真空泵连接。当电磁阀A开启时，对真空室进行充氢洗气；当电磁阀B开启时，铝合金熔体和真空气室连通，氢开始扩散；当电磁阀C开启时，真空泵对真空气室抽真空。

Claims

1.一种动态测氢系统用真空室变容装置，其组成包括：箱体，其特征是：所述的箱体内安装有真空室变容装置，所述的真空室变容装置通过管路分别与真空泵、氢气瓶、和浸入坩埚内铝合金熔体的探头连接，所述真空室变容装置包括变容真空室、驱动装置，所述的变容真空室与所述的驱动装置、控制检测装置连接，所述的控制检测装置分别与温度传感器、位移传感器、微压差传感器连接，所述的温度传感器浸入所述的铝合金熔体内。

2.根据权利要求1所述的动态测氢系统用真空室变容装置，其特征是：所述的变容真空室包括气缸A、气缸B，所述的气缸A、所述的气缸B与所述的真空泵通过管路连接，所述的气缸A、所述的气缸B分别通过连接件与所述的驱动装置的电动推杆连接，所述的连接件与所述的位移传感器连接，所述的微压差传感器分别与所述的气缸A、所述的气缸B连接。

3.根据权利要求1或2所述的动态测氢系统用真空室变容装置，其特征是：所述的驱动装置包括所述的电动推杆、限位开关，所述的电动推杆与一组继电器连接，所述的限位开关安装在所述的箱体的上箱盖的内表面。

4.根据权利要求1或2所述的动态测氢系统用真空室变容装置，其特征是：所述的控制检测装置包括串口转换器，所述的串口转换器分别与模拟量信号输入模块、数字量输入输出模块连接，所述的数字量输入输出模块与所述的继电器连接，所述的继电器连接电路分别与真空泵、电磁阀、电动推杆连接，所述的模拟量信号输入模块分别与所述的位移传感器、所述的微压差传感器、所述的温度传感器连接。

5.根据权利要求1或2所述的动态测氢系统用真空室变容装置，其特征是：所述的串口转换器与计算机连接。

6.根据权利要求1或2所述的动态测氢系统用真空室变容装置，其特征是：所述的变容真空室与所述的氢气瓶之间具有电磁阀A，所述的变容真空室与所述的铝合金熔体之间具有熔体隔离装置、电磁阀B，所述的变容真空室与所述的真空泵之间具有电磁阀C。

7.根据权利要求1或2所述的动态测氢系统用真空室变容装置，其特征是：所述的氢气瓶与减压稳压阀连接。

8.根据权利要求1或2所述的动态测氢系统用真空室变容装置，其特征是：所述的箱体的底部安装有滚轮。