HU216038B - Érzékelőelrendezés olvadékok hőmérsékletének méréséhez, hőmérsékletmérő készülék az érzékelőelrendezéssel, valamint eljárás kriolitolvadékok hőmérsékletének mérésére - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya érzékelőelrendezés őlvadékők hőmérsékleténekméréséhez egy tartállyal (1), amely legalább egy, szalag vagy hűzalfőrmájú tartóval (3) és a felső felületén egy nyílással, v lamint atartályban (1) elrendezett termőelemmel (2) rendelkezik. A találmányszerinti elrendezés fő ismérve, hőgy a tartály (1) fémből vankialakítva. A találmány tárgya még a találmány szerinti elr ndezésthasználó hőmérsékletmérő készülék. Ennek a különlegessége, hőgy alegalább egy tartó (3) a tartály (1) felé főrdítőtt őldalán egyhüvelyben (6) van megfőgva, és hőgy a hüvely (6) egy főglalat al vanösszekötve. A találmány tárgya tővábbá eljárás kriőlitőlvadékőkőlvadási hőmérsékletének mérésére egy tartályban, ahől akriőlitőlvadék lehűlési görbéjét mérik. Az eljárás fő ismérve, hőgy at rtályt (1) a kriőlitőlvadék kihűlése közben rezgetik. ŕ

Description

A találmány érzékelőelrendezésre vonatkozik, olvadékok hőmérsékletének méréséhez egy tartállyal, amely legalább egy, szalag vagy huzal formájú tartóval, és a felső felületén egy nyílással rendelkezik, valamint a tartályban elrendezett termoelemmel. A találmány egy hőmérsékletmérő készülékre és kriolitolvadékok olvadási hőmérsékletének mérésére szolgáló eljárásra ugyancsak vonatkozik.

Ilyenfajta érzékelőelrendezések használatosak például olvadékok olvadási hőmérsékletének meghatározásához, ahol a tartályba betöltött olvadék hűlési görbéjét határozzák meg. Az olvadási hőmérsékletből információk nyerhetők az olvadék összetételére vonatkozóan.

Kriolitolvadékok olvadási hőmérsékletének méréséhez a bevezetőben megnevezett módszer ismert készüléke a mintavételhez grafittégellyel rendelkezik. A grafittégely egy fémpálca segítségével egy tartóhoz van erősítve. A grafittégely a mintavételezéshez a kriolitolvadékba merül, és körülbelül 3 köbcenti olvadékmennyiséggel a termikus egyensúly elérése után az olvadékból ki lesz húzva. Ezután regisztrálásra kerül a kihűlési görbe, és ebből meghatározható az olvadási hőmérséklet. Az ezzel a mérőeszközzel az olvadási hőmérsékletre vonatkozóan nyert értékek több fokos ingadozást mutatnak, tehát nagyon pontatlanok, úgyhogy a mérési eredmények a gyakorlatban nem használhatók megbízhatóan.

A hőmérsékletméréshez egy másik módszer az US 3,643,509 szabadalmi leírásból ismert. Az itt leírt készülékkel lehetséges olvadási hőmérséklet mérése acélban. Ennél egy termoelem egy U formájú kvarccsövecskében egy kvarctartályon belül van elrendezve. A tartály a szokásos módon egy mérőfej csúcsán van elrendezve, és néhány oldalsó bemeneti nyílással rendelkezik az acélolvadék számára. Ez a készülék az acélolvadékba történt bemerítés után a fürdő hőmérsékletének a mérésére, az acélolvadékból történt kihúzás után az olvadási hőmérséklet mérésére használatos. Ilyenfajta elrendezések természetesen nem alkalmazhatók például alacsony olvadék hőmérsékletű és rosszabb hővezető-képességű olvadékok esetén, mint amilyen egy kriolitolvadék.

A szóban forgó találmány feladata a bevezetőben megnevezett módszer szerinti érzékelőelrendezés kidolgozása, amivel kriolitolvadékok olvadási hőmérsékletének egzakt mérése lehetséges, és amely egyidejűleg kedvező költséggel állítható elő. A találmány további feladata, hogy létrehozzon egy hőmérsékletmérő készüléket és egy eljárást kriolitolvadékok olvadási hőmérsékletének méréséhez, amivel mérési eredmények magas megbízhatósággal reprodukálhatóan érhetők el.

Ez a feladat a bevezetőben leírt érzékelőelrendezés számára azáltal oldható meg, hogy a tartály fémből van kiképezve. Egy ilyen tartálynak viszonylag kicsi a hőkapacitása és magas a hővezető képessége, úgyhogy a tartály a kriolitolvadékból igen csekély hőmennyiséget tud felvenni. Ennél célszerű, hogy a tartály kevesebb, mint 0,5 mm, különösen kevesebb, mint 0,2 mm faivastagsággal rendelkezzék, és hogy anyagként a tartály számára előnyösen réz legyen alkalmazva.

Egy hideg elrendezés kriolitolvadékba történő bemerítésekor ez azonnal megdermed az alacsonyabb hőmérsékletű alkatrészeken, egyensúlyi állapot elérésekor ez a megdermedt kriolit mégis ismét olvadék lesz. Ez az újraolvadás a leggyorsabban egy vékony falú, nagy hővezető képességű tartályban következik be, mivel egyrészt a tartály csak nagyon csekély hőmennyiséget képes felvenni, másrészt a tartály a magas hővezető képessége következtében nagyon gyorsan felfütődik.

Egy egzakt mérés számára előnyös, hogy a tartály hullámos felülettel rendelkezzék. Ez megnöveli a megdermedt kriolitolvadék felületét, ez a dermedés az érzékelőelrendezés olvadékból történő kihúzása után először ennek a felületnek a környezetében történik meg, és az után egyidejűleg folytatódik az olvadék belseje felé.

Célszerű, hogy a termoelem egy kvarccsőben, különösen egy egy oldalon zárt kvarccsőben legyen elrendezve, amely nem oxidos védőréteggel rendelkezik. Egy ilyen termoelem ellenálló a kriolitolvadékkal szemben, és kis térfogattal valósítható meg úgy, hogy a termoelemen keresztül csak jelentéktelen hőmérséklet-elvezetés következik be. Célszerű, hogy a védőréteg hőálló fémből, vagy nem oxidos kerámiából legyen kiképezve, a kriolitolvadékkal szembeni ellenállás növelése céljából. A kihűlési görbe egzakt felvétele céljából előnyös, hogy termoelem a tartálynak lényegében a közepén legyen elrendezve.

Az érzékelőelrendezés stabil kezelésének biztosítása érdekében célszerű, hogy a tartó fémhuzalból legyen kiképezve, mivel az a kriolitolvadékkal szemben magas ellenállással rendelkezik. Ezen túlmenően előnyösnek bizonyult, ha legalább egy tartó egy vibrátorral mereven össze van kötve.

Ezenkívül célszerű lehet, hogy a tartály belső felülete nagyobb, mint 1,25 pm, különösen 2,5 pm és 15 pm közötti érdességgel rendelkezik.

A fent leírt módszer szerinti érzékelőelrendezéssel rendelkező hőmérsékletmérő készülék kialakítását úgy oldottuk meg, hogy a legalább egy tartó a tartály felé fordított oldalán egy hüvelyben van megfogva, és hogy a hüvely egy foglalattal oldhatóan össze van kötve. Azonban az is lehetséges, hogy a hüvely a foglalattal oldhatatlanul legyen összekötve. Egy ilyen elrendezés nagy stabilitást biztosít, és a mérés végrehajtása alatt a készülék egyszerű kezelését teszi lehetővé. Célszerű a hüvelyt lényegében tűzálló anyagból kiképezni, mivel akkor a tartó hossza lerövidíthető, anélkül, hogy a hüvely a tartály olvadékba mártása közben az olvadékból fellépő meleg következtében eltörne. A foglalat lehet például a kohászatban szokásos lancettaként, vagy mintavételi csőként megvalósítva.

Előnyös, ha a termoelem a hüvelyben van megfogva, és a hüvely egy csatlakozódarabjával vezetőként össze van kötve, és a csatlakozódarab a foglalat jelvezetékeivel érintkezésben áll. Ezáltal az olvadékminta kivételére szolgáló tartály és a termoelem egy egységgé van összefoglalva, amely a foglalatból eltávolítható, és a mérés után egy új egységre kicserélhető. A jelvezetékek, amelyek a termoelem villamos jeleit egy kiértékelő

HU 216 038 Β egységbe vezetik, a foglalaton belül vezethetők és így sérülésektől megvédhetők.

Az olvadék homogén megszilárdulása érdekében előnyös, hogy a foglalat egy vibrátorral mereven össze legyen kötve.

Kriolitolvadékok olvadási hőmérsékletének méréséhez az eljárás kidolgozása találmány szinten úgy lett megoldva, hogy a kriolitolvadék kihűlési görbéjének egy tartályban történő mérése alatt ez a tartály rezeg. Ezáltal bekövetkezik a kriolitolvadék homogén szilárdulása, a tartályfelületen kezdődően. A kriolitolvadék rezgése következtében a kihűlés alatt az olvadékban túlhűlési effektusok kiküszöbölődnek. A rezgési frekvencia körülbelül 20 és 1000 Hz közötti, különösen 150 és 400 Hz közötti érték, a rezgési amplitúdó körülbelül 0,01 és 0,05 mm, különösen 0,08 és 0,15 mm közötti.

A következőkben a találmányt egy kiviteli példán a rajzok segítségével közelebbről is bemutatjuk, ahol az

1. ábra: Az érzékelőelrendezés vázlatos bemutatása

2. ábra: A tartály előnyös kiviteli formája

3. ábra: A hőmérsékletmérő készülék és foglalatának vázlatos bemutatása.

Az 1. ábra a találmány szerinti érzékelőelrendezést ábrázolja, amelynél egy 1 tartályban egy 2 termoelem van elrendezve. Az 1 tartály rézből van és 0,1 mm falvastagsággal rendelkezik. A 2 termoelem vezetékei egy kvarccsövecske belsejében vannak elrendezve, amely cső kinyúló végén az 1 tartályba van bezárva. A kvarccsövecske fém, vagy nem oxidos kerámiaréteggel rendelkezik, például TiB2, TiN, vagy BN réteggel. Ez a réteg lángszórás, plazmaszórás, vagy gőzölés útján vihető fel. Lehetséges mártó-, vagy hasonló rétegfelviteli eljárás is.

A forgásszimmetrikus 1 tartály három fémhuzalból kiképzett 3 tartón van rögzítve. A 3 tartók az 1 tartállyal például össze lehetnek hegesztve. A 3 tartók anyagaként 1 mm átmérőjű acélhuzal használható. Az 1 tartály részletesen a 2a és 2b ábrán látható. A 2a ábra az 1 tartály oldalnézetét mutatja egy 4 nyílással, amelyen a 3 tartó van rögzítve. A 2b ábra az 1 tartály felülnézetét mutatja, itt a hullámos kerületi felület világosan felismerhető. Az 1 tartály belsejében a felületi érdesség körülbelül 2,5-15 pm méretű.

A 3 tartók és a 2 termoelem 5 cement segítségével egy hőálló anyagból, például kordieritből készült 6 hüvelybe vannak rögzítve. A 6 hüvelyben a 2 termoelem vezetékei a 7 csatlakozódarab érintkezőivel össze vannak kötve. A 6 hüvely, mint a 3. ábra mutatja, a 8 foglalat végén van elrendezve. Ott vannak a 7 csatlakozódarab érintkezői a jelvezetékekkel vezetően összekötve, amelyek keresztül vannak vezetve a 8 foglalaton, és a 9 lancettán keresztül egy utána kapcsolt mérő- és kiértékelő elektronikához csatolhatók. A 8 foglalattal és a 9 lancettával mereven össze van kötve egy 10 vibrátor, amely az 1 tartályt a mérendő kriolitoldattal együtt a lehűlési görbe felvétele alatt rezgésbe hozza.

A rezgés frekvenciája igen széles határok között választható meg, mégis a túlhűlési effektusok kiküszöbölése céljából előnyös a 150 és 400 Hz közötti érték. A rezgés amplitúdója 0,08 és 0,15 mm körüli.

Claims (21)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Érzékelőelrendezés olvadékok hőmérsékletének méréséhez egy tartállyal, amely legalább egy, szalag vagy huzal formájú tartóval, és a felső felületén egy nyílással rendelkezik, valamint a tartályban elrendezett termoelemmel, azzal jellemezve, hogy a tartály (1) fémből van kialakítva.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti érzékelőelrendezés, azzal jellemezve, hogy a tartály (1) kevesebb, mint 0,5 mm falvastagsággal rendelkezik.
3. 3. A 2. igénypont szerinti érzékelőelrendezés, azzal jellemezve, hogy a falvastagság kevesebb, mint 0,2 mm.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti érzékelőelrendezés, azzal jellemezve, hogy a tartály (1) rézből van kialakítva.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti érzékelőelrendezés, azzal jellemezve, hogy a tartály (1) hullámos felülettel rendelkezik.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti érzékelőelrendezés, azzal jellemezve, hogy a termoelem (2) egy kvarcüveg csőben van elrendezve, amely nem oxidos védőréteggel rendelkezik.
7. 7. A 6. igénypont szerinti érzékelőelrendezés, azzal jellemezve, hogy a termoelem (2) egy oldalról zárt kvarcüveg csőben van elrendezve.
8. 8. A 6. vagy 7. igénypont szerinti érzékelőelrendezés, azzal jellemezve, hogy a védőréteg hőálló fémből van kiképezve.
9. 9. A 6. vagy 7. igénypont szerinti érzékelőelrendezés, azzal jellemezve, hogy a védőréteg nem oxidos kerámiából van kiképezve.
10. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti érzékelőelrendezés, azzal jellemezve, hogy a termoelem (2) körülbelül a tartály (1) közepén van elrendezve.
11. 11. Az 1 -10. igénypontok bármelyike szerinti érzékelőelrendezés, azzal jellemezve, hogy a tartók (3) fémhuzalból vannak kialakítva.
12. 12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti érzékelőelrendezés, azzal jellemezve, hogy legalább egy tartó (3) egy vibrátorral (10) mereven össze van kötve.
13. 13. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti érzékelőelrendezés, azzal jellemezve, hogy a tartály (1) belső felülete nagyobb, mint 1,25 pm érdességgel rendelkezik.
14. 14. A 13. igénypont szerinti érzékelőelrendezés, azzal jellemezve, hogy a tartály (1) belső felülete 2,5 pm és 15 pm közötti érdességgel rendelkezik.
15. 15. Hőmérsékletmérő készülék az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti érzékelőelrendezéssel, azzal jellemezve, hogy a legalább egy tartó (3) a tartály (1) felé fordított oldalán egy hüvelyben (6) van megfogva, és a hüvely (6) egy foglalattal (8) van összekötve.
16. 16. A 15. igénypont szerinti hőmérsékletmérő készülék, azzal jellemezve, hogy a hüvely (6) lényegében tűzálló anyagból van kiképezve.
17. 17. A 15. vagy 16. igénypont szerinti hőmérsékletmérő készülék, azzal jellemezve, hogy a termoelem (2) a hüvelyben (6) van megfogva, és a hüvely (6) egy csatlakozódarabjával (7) vezetőként össze van kötve, és

    HU 216 038 Β a csatlakozódarab (7) a foglalat (8) jelvezetékeivel érintkezésben áll.
18. 18. A 15-17. igénypontok bármelyike szerinti hőmérsékletmérő készülék, azzal jellemezve, hogy a foglalat (8) egy vibrátorral (10) mereven össze van kötve.
19. 19. Eljárás kriolitolvadékok olvadási hőmérsékletének mérésére, amely során egy tartályban a kriolitolvadék hűlési görbéjét mérjük, azzal jellemezve, hogy a tartályt (1) a kriolitolvadék kihűlése közben rezgetjük.
20. 20. A 19. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rezgési frekvencia 20 Hz-tői 1000 Hz-ig, kü5 lönösen 150 Hz-től 400 Hz-ig terjed.
21. 21. A 19. vagy 20. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rezgési amplitúdó körülbelül 0,01 mm-től 0,5 mm-ig, különösen 0,08 mm-től 0,15 mm-ig teljed.