PL179107B1 - Przyrzad do pomiaru temperatury stopionych substancji PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Przyrzad do pomiaru temperatury stopio- nych substancji, zawierajacy uklad pomiarowy do pomiaru temperatury stopionych substancji ze zbior- niczkiem, który ma przynajmniej jeden wspornik w ksztalcie paska lub drutu i na swej górnej powierzch- ni otwór, oraz z umieszczonym w zbiorniczku ter- moelementem, przy czym zbiorniczek jest wykonany z metalu, znamienny tym, ze co najmniej jeden wspornik (3) zbiorniczka (1) zawierajacego umiesz- czony w nim termoelement (2) jest po stronie odwrot- nej wzgledem zbiorniczka (1) osadzony w tulei (6), która to tuleja (6) jest polaczona z uchwytem (8), przy czym uchwyt (8) jest polaczony sztywno z wibrato- rem (10). PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazkujest przyrząd do pomiaru temperatury stopionych substancji.

Znane sąsposoby pomiaru temperatury likwidusu stopionych substancji, polegające na tym, że wyznacza się krzywą chłodzenia znajdującej się w zbiorniczku stopionej substancji. Na podstawie temperatury likwidusu można uzyskać informację na temat składu stopionej substancji.

Stosowane do wykonywania tych pomiarów, znane układy pomiarowe zawierają zbiorniczek, który ma przynajmniej jeden wspornik w kształcie paska lub drutu i na swej górnej powierzchni otwór. W zbiorniczku umieszczony jest termoelement, przy czym zbiorniczek może być wykonany z metalu.

179 107

Znany jest ponadto przyrząd do pomiaru temperatury likwidusu stopionego kriolitu, który zawiera tygiel grafitowy do pobierania próbek, w których to tyglu umieszczony jest termoelement. Tygiel grafitowy jest zamocowany na uchwycie przy pomocy metalowego pręta. Tygiel grafitowy jest, w celu pobrania próbki, zanurzany w stopionym kriolicie i po osiągnięciu stanu równowagi termicznej wyciągany zeń z próbką o objętości ok. 3 cm³. Następnie rejestruje się krzywą chłodzenia i na jej podstawie wyznacza temperaturę likwidusu. Uzyskane przy pomocy tego przyrządu pomiarowego wartości temperatury likwidusu wykazuj ą wahania rzędu kilku stopni, są zatem bardzo niedokładne, w związku z czym wyniki pomiarów w zasadzie nie nadają się do praktycznego wykorzystania.

Znanyjest z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 3,643,509 inny przyrząd do pomiaru temperatury, który umożliwia dokonywanie pomiarów temperatury likwidusu w stali. Termoelement jest tu umieszczony w rurce kwarcowej w kształcie litery U znajdującej się wewnątrz zbiorniczka. Zbiorniczek jest osadzony w typowy sposób na wierzchołku głowicy pomiarowej i ma kilka bocznych otworów wlewowych dla stopionej stali. Przyrząd ten jest stosowany po zanurzeniu w stopionej stali do pomiaru temperatury kąpieli, a po wyciągnięciu ze stopionej stali do pomiaru temperatury likwidusu. Tego rodzaju układy nie nadają się jednak do substancji o niskim cieple topnienia i złej przewodności cieplnej, takiej jak np. stopiony kriolit.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji przyrządu do pomiaru temperatury likwidusu stopionego kriolitu, który to przyrząd pozwoli uzyskać wysoką dokładność pomiarów przy zachowaniu ich powtarzalności.

Przyrząd do pomiaru temperatury zawierający układ pomiarowy do pomiaru temperatury stopionych substancji ze zbiorniczkiem, który ma przynajmniej jeden wspornik w kształcie paska lub drutu i na swej górnej powierzchni otwór, oraz z umieszczonym w zbiorniczku termoelementem, przy czym zbiorniczek jest wykonany z metalu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że co najmniej jeden wspornik zbiorniczka zawierającego umieszczony w nim termoelement jest po stronie odwrotnej względem zbiorniczka osadzony w tulei, która to tuleja jest połączona z uchwytem, przy czym uchwyt jest połączony sztywno z wibratorem.

Korzystnie, zbiorniczek ma ścianki o grubości mniejszej niż 0,5 mm.

Korzystnie, grubość ścianek jest mniejsza niż 0,2 mm.

Korzystnie, zbiorniczek jest wykonany z miedzi.

Korzystnie, zbiorniczek ma falistą powierzchnię.

Korzystnie termoelement jest umieszczony w rurce kwarcowej, która jest pokryta nie podlegającą utlenianiu warstwą ochronną.

Korzystnie, termoelementjest umieszczony w rurce kwarcowej zamkniętej zjednej strony.

Korzystnie, warstwa ochronna jest wykonana z materiału odpornego na temperaturę.

Korzystnie, warstwa ochronna jest wykonana z nie podlegającej utlenianiu ceramiki.

Korzystnie, termoelement jest umieszczony w środku zbiorniczka.

Korzystnie, wsporniki są wykonane z drutów metalowych.

Korzystnie, chropowatość wewnętrznej powierzchni zbiorniczkajest większa niż 1,25 pm.

Korzystnie, chropowatość wewnętrznej powierzchni zbiorniczka wynosi od 2,5 do 15 pm.

Korzystnie, tuleja jest wykonana z materiału żaroodpornego.

Korzystnie, termoelement jest osadzony w tulei i połączony w sposób przewodzący z elementem łączeniowym tulei, przy czym element łączeniowy jest połączony z przewodami sygnałowymi uchwytu.

Dzięki temu, że w przyrządzie do pomiaru temperatury według wynalazku przynajmniej jeden wspornik jest po stronie odwrotnej względem zbiorniczka osadzony w tulei i że tuleja jest połączona z uchwytem w sposób rozłączny, a ponadto tuleja połączonajest z uchwytem w sposób nierozłączny, zapewniono układ gwarantujący wysoką stabilność i prostą obsługę przyrządu w trakcie prowadzenia pomiarów. Wykonanie tulei z żaroodpornego materiału pozwala zmniejszyć długość wsporników bez obawy uszkodzenia tulei w czasie zanurzenia zbiorniczka w stopionej substancji w wyniku oddziaływania ciepła, pochodzącego z kąpieli. Uchwyt można wykonać w postaci znanej w metalurgii lancy lub rurki tekturowej.

179 107

Dzięki sztywnemu połączeniu uchwytu z wibratorem zbiorniczek podlega wibracji w trakcie pomiaru krzywej chłodzenia stopionego kriolitu, co zapewnia homogeniczne krzepnięcie stopionego kriolitu, począwszy od powierzchni zbiorniczka. Wibracja stopionego kriolitu w trakcie chłodzenia zapobiega wystąpieniu zjawiska przechładzania stopionej substancji.

Zbiorniczek wykonany z metalu ma stosunkowo niewielką pojemność cieplną i wysoką przewodność cieplną, dzięki czemu pobiera ze stopionego kriolitujedynie niewielkąilość ciepła.

Przy zanurzaniu zimnego układu w stopiony kriolit krzepnie on natychmiast na elementach o niższej temperaturze, jednak po osiągnięciu stanu równowagi zestalony kriolit ulega ponownemu stopieniu. Najszybciej to ponowne topnienie następuje w cienkościennym zbiorniczku o wysokiej przewodności cieplnej, ponieważ po pierwsze zbiorniczek może pochłaniać bardzo małe ilości ciepła, a po drugie ulega on, na skutek wysokiej przewodności cieplnej, bardzo szybkiemu nagrzaniu.

Falista powierzchnia zbiorniczka zapewnia większą dokładność pomiaru, gdyż większa jest wówczas powierzchnia krzepnięcia stopionego kriolitu. Po wyciągnięciu układu pomiarowego z kąpieli krzepnięcie zachodzi najpierw na tej powierzchni, po czym postępuje równomiernie w głąb kąpieli.

Termoelement umieszczony w rurce kwarcowej, zwłaszcza w jednostronnie zamkniętej rurce kwarcowej, która pokryta jest nie podlegającą utlenieniu warstwą ochronną, jest odporny na działanie stopionego kriolitu i może mieć małą pojemność, ponieważ odprowadzanie ciepła przez termoelement jest nieznaczne. Warstwa ochronna wykonana z materiału żaroodpornego lub nie podlegającej utlenianiu ceramiki zapewnia zwiększenie odporności na działanie stopionego kriolitu. Umieszczenie termoelementu w środku zbiorniczka umożliwia dokładniejsze wyznaczanie krzywej chłodzenia.

Wykonanie wsporników z drutów metalowych zapewnia stabilną obsługę przyrządu według wynalazku, ponieważ charakteryzują się one wysoką odpornością na działanie stopionego kriolitu.

Jeżeli termoelement jest utrzymywany w uchwycie i połączony w sposób przewodzący z elementem łączeniowym tulei, a element łączeniowyjest połączony z przewodami sygnałowymi uchwytu, wówczas zbiorniczek do pobierania próbek stopionego materiału i termoelement stanowią jeden podzespół, który można wyjąć z uchwytu i po dokonaniu pomiaru wymienić na nowy. Przewody sygnałowe, które przekazują sygnał elektryczny termoelementu do jednostki przetwarzającej, mogą przebiegać wewnątrz uchwytu, co chroni je przed uszkodzeniem.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ pomiarowy do pomiaru temperatury stopionych substancji, w widoku schematycznym, fig. 2a - korzystną postać wykonania zbiorniczka, w widoku z boku, fig. 2b zbiorniczek według fig. 2a, w widoku z góry, a fig. 3 - przyrząd do pomiaru temperatury stopionych substancji z układem pomiarowym według wynalazku i z uchwytem, w widoku schematycznym.

Figura 1 przedstawia układ pomiarowy do pomiaru temperatury stopionych substancji, zawierający zbiorniczek 1, w którym umieszczonyjest termoelement 2. Zbiorniczek ljest wykonany z miedzi, a grubość jego ścianek wynosi 0,1 mm. Druty termoelementu 2 są umieszczone wewnątrz rurki kwarcowej, która jest zamknięta na końcu znajdującym się w zbiorniczku 1. Rurka kwarcowa ma powłokę z metalu lub nie podlegającej utlenianiu ceramiki, np. TiB₂, TiN lub BN. Warstwa ta może być nakładana metodą ogniową, plazmową lub metodą naparowywania. Można również stosować powlekanie zanurzeniowe lub inne podobne metody nakładania powłok.

Obrotowo-symetryczny zbiorniczek 1 jest zamocowany na trzech, wykonanych z metalowego drutu, wspornikach 3. Wsporniki 3 można np. przyspawać do zbiorniczka 1. Jako materiał na wsporniki 3 stosowany jest drut stalowy o średnicy 1 mm. Zbiorniczek 1 został szczegółowo przedstawiony na fig. 2. Fig 2 ukazuje przy tym zbiorniczek 1 w widoku bocznym z otworem 4, w którym jest zamocowany wspornik 3. Fig. 2b przedstawia zbiorniczek 1 w widoku z góry, na któ179 107 rym jest dobrze widoczna falista powierzchnia płaszcza. Chropowatość wewnętrznej powierzchni zbiorniczka 1 wynosi od ok. 2,5 do 15 pm.

Wsporniki 31 termoelement 2 są obsadzone pry pomocy cementu 5 w tulei 6 z materiału żaroodpornego. W tulei 6 druty termoelementu 2 sąpołączone ze stykami elementu łączeniowego 7. Tuleja 6 jest, jak pokazano na fig. 3, umieszczona w końcu uchwytu 8. Tam styki elementu łączeniowego 7 sąpołączone w sposób przewodzący z przewodami sygnałowymi, które przechodząprzez uchwyt 8 i za pośrednictwem lancy 9 są dołączone do umieszczonego dalej elektronicznego układu przetwarzającego. Z uchwytem 81 lancą9 jesi potł-kc^^c^^y sztywno wibrator 10i który w trakcie wyznaczaraa krzywej chłodzenia wprawia w drgania zbiorniczek 1 wraz z będącym przedmiotem pomiaru stopionym kriolitem.

Częstotliwość drgań można dobierać z bardzo szerokiego zakresu, jednak zwykle wynosi ona między 150 i 400 Hz, co zapobiega występowaniu zjawiska przechładzania chłodzonej substancji. Amplituda drgań wynosi około 0,08 do 0,15 mm.

179 107

Fig. 2 b

179 107

179 107

Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (15)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Przyrząd do pomiaru temperatury stopionych substancji, zawierający układ pomiarowy do pomiaru temperatury stopionych substancji ze zbiorniczkiem, który ma przynajmniej jeden wspornik w kształcie paska łub dńitu i na swej górnej powierzchni otwór, oraz z umieszczonym w zbiorniczku termoelementem, przy czym zbiorniczek jest wykonany z metalu, znamienny tym, że co najmniej jeden wspornik (3) zbiorniczka (1) zawierającego umieszczony w nim termoelement (2) jest po stronie odwrotnej względem zbiorniczka (1) osadzony w tulei (6), która to tuleja (6) jest połączona z uchwytem (8), przy czym uchwyt (8) jest połączony sztywno z wibratorem (10).
2. 2. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że zbiorniczek (1) ma ścianki o grubości mniejszej niż 0,5 mm.
3. 3. Przyrząd według zastrz. 2, znamienny tym, że grubość ścianek jest mniejsza niż 0,2 mm.
4. 4. Przyrząd według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zbiorniczek (1) jest wykonany z miedzi.
5. 5. Przyrząd według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zbiorniczek (1) ma falistą powierzchnię.
6. 6. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że termoelement (2) jest umieszczony w rurce kwarcowej, którajest pokryta nie podlegającą utlenianiu warstwą ochronną.
7. 7. Przyrząd według zastrz. 6, znamienny tym, że termoelement (2) jest umieszczony w rurce kwarcowej zamkniętej zjednej strony.
8. 8. Przyrząd według zastrz. 6, znamienny tym, że warstwa ochronna jest wykonana z materiału odpornego na temperaturę.
9. 9. Przyrząd według zastrz. 6, znamienny tym, że warstwa ochronna jest wykonana z nie podlegającej utlenianiu ceramiki.
10. 10. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że termoelement (2) jest umieszczony w środku zbiorniczka (1).
11. 11. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że wsporniki (3) są wykonane z drutów metalowych.
12. 12. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że chropowatość wewnętrznej powierzchni zbiorniczka (1) jest większa niż 1,25 gm.
13. 13. Przyrząd według zastrz. 12, znamienny tym, że chropowatość wewnętrznej powierzchni zbiorniczka (1) wynosi od 2,5 do 15 gm.
14. 14. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że tuleja (6) jest wykonana z materiału żaroodpornego.
15. 15. Przyrząd według zastrz. 1, znamienny tym, że termoelement (2) jest osadzony w tulei (6) i połączony w sposób przewodzący z elementem łączeniowym (7) tulei (6), przy czym element łączeniowy (7) jest połączony z przewodami sygnałowymi uchwytu (8).

    k k k