PL179795B1

PL179795B1 - Sonda zanurzeniowa do zbierania próbki roztopionego metalu i okreslania temperatury likwidusu roztopionego metalu w cza sie krzepniecia PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL179795B1
Application number: PL96316680A
Authority: PL
Inventors: Christopher Wall
Original assignee: Heraeus Electro Nite Int; Heraeus Electronite International Nv
Priority date: 1995-02-06
Filing date: 1996-01-29
Publication date: 2000-10-31
Also published as: US5577841A; ES2194976T3; WO1996024829A1; RU2155948C2; KR100390598B1; DE69627764D1; MX9604613A; AU690823B2; ZA96843B; TW360568B; EP0754296A1; EP0754296B1; PL316680A1; AU4841696A; CN1146809A; BR9605113A; CN1100255C; TR199600800T1; DE69627764T2; UA48949C2

Abstract

1. Sonda zanurzeniow a do zbierania próbki roztopione- go m etalu i okreslania tem peratury likw idusu roztopionego m etalu w czasie krzepniecia, m ajaca ksztalt ogólnie podluzny, zaw ierajaca pierw szy korpus ogniotrw aly, posia- dajacy zanurzana podstawe sk iero w an a zasadniczo w strone pierw szego konca sondy, w ew netrzna kom ore próbki ogra- niczona przez w iele scian w ew netrznych, w tym pierw sza sciane w ew netrzna najblizsza zanurzanej podstaw y, oraz w czujnik tem peratury likwidusu, um ieszczony w ew natrz ko- m ory próbki, i przew ód przebiegajacy pom iedzy otw orem w zanurzanej podstaw ie, a wlotem w pierw szej scianie konco- wej, znam ienna tym , ze jest zaopatrzona w radiator term i- czny (46), um ieszczony w ew natrz kom ory próbki (26) w sasiedztw ie pierwszej sciany koncow ej (28), przy czym ra- diator term iczny (46) posiada otw ór przelotow y (48), odpo- w iadajacy w lotow i (34) w pierw szej scianie koncow ej (28), oraz w ekran izolujacy (50) w ew natrz kom ory próbki (26), w sasiedztw ie radiatora term icznego (46), przy czym ekran izolujacy (50) posiada otwór przelotow y, odpow iadajacy otworowi (48) radiatorze term icznym (46) i w lotow i w pier- wszej scianie koncowej (28), a czujnik tem peratury likw idu- su je st um ieszczony z dala od ekranu izolujacego (50) FIG. 1 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sonda zanurzeniowa do zbierania próbki roztopionego metalu i określania temperatury likwidusu roztopionego metalu w czasie krzepnięcia. Sonda zanurzeniowa do roztopionego metalu według wynalazku pobiera próbkę roztopionego metalu i powoduje krzepnięcie tej próbki w szczególny sposób dla bardziej wiarygodnego pomiaru informacji o temperaturze likwidusu.

Znane sondy posiadają wewnętrzną komorę oraz czujnik temperatury umieszczony wewnątrz tej komory. Sondę zanurza się w kąpieli z roztopionego metalu, a roztopiony metal wchodzi do komory przez wlot. Komora wypełnia się pod wpływem ciśnienia ferrostatycznego. W typowych rozwiązaniach, znanych z opisów US A 4 361 053 i US A 3 877 309, próbka roztopionego metalu krzepnie wzdłuż czoła krzepnięcia, które postępuje od ścian komory w kierunku termicznego i geometrycznego środka komory.

Jak wiadomo, w czasie krzepnięcia gazy w roztopionym metalu podlegają segregacji wzdłuż czoła krzepnięcia i mogą się zbierać, tworząc puste przestrzenie gazowe w metalu, który krzepnie jako ostatni, to jest w pobliżu termicznego środka komory. W znanych sondach czujnik temperatury jest na ogół umiejscowiony w pobliżu środka albo w środku wypełnionej komory, a sąsiadujące puste przestrzenie gazowe przeszkadzają w przenoszeniu ciepła od krzepnącego metalu do elementu czujnikowego. Utrudnione przenoszenie ciepła powoduje niedokładne i niejednorodne pomiary temperatury.

Wiarygodność znanych urządzeń zależy od zdolności komory do wypełnienia się w całości, gdy urządzenie jest zanurzane w kąpieli z roztopionego metalu oraz do pozostania wypełnioną, gdy urządzenie jest wyjmowane z kąpieli z roztopionego metalu. Jak można rozumieć, tworzenie się pustych przestrzeni w pobliżu elementu wykrywającego temperaturę może się również zdarzyć, gdy część próbki roztopionego metalu wewnątrz komory wycieknie i/lub gdy komora nie wypełni się w całości roztopionym metalem.

Znane jest również zastosowanie dwóch oddzielnych czujników temperatury, jednego do mierzenia temperatury likwidusu, w której roztopiony metal krzepnie, oraz drugiego do mierzenia temperatury otaczającej kąpieli roztopionego metalu. W przypadku, gdy czujnikami temperatury są termopary, konieczne jest utrzymanie stałej temperatury dla połączeń termopar i ich odpowiednich kompensacyjnych przewodów doprowadzających. Ciepło utajone oddawane przez krzepnący metal w komorze wewnętrznej może wpłynąć na połączenia i kompensacyjne przewody doprowadzające i może spowodować niedokładne odczyty temperatury.

179 795

Sonda zanurzeniowa do zbierania próbki roztopionego metalu i określania temperatury likwidusu roztopionego metalu w czasie krzepnięcia, mająca kształt ogólnie podłużny, zawierająca pierwszy korpus ogniotrwały, posiadający zanurzaną podstawę skierowaną zasadniczo w stronę pierwszego końca sondy, wewnętrzną komorę próbki ograniczoną przez wiele ścian wewnętrznych, w tym pierwszą ścianę wewnętrznąnajbliższązanurzanej podstawy, oraz w czujnik temperatury likwidusu, umieszczony wewnątrz komory próbki, i przewód przebiegający pomiędzy otworem w zanurzonej podstawie, a wlotem w pierwszej ścianie końcowej, według wynalazku wyróżnia się tym, że jest zaopatrzona w radiator termiczny, umieszczony wewnątrz komory próbki w sąsiedztwie pierwszej ściany końcowej. Radiator termiczny posiada otwór przelotowy, odpowiadaj ący wlotowi w pierwszej ścianie końcowej, oraz w ekran izolujący wewnątrz komory próbki, w sąsiedztwie radiatora termicznego. Ekran izolujący posiada otwór przelotowy, odpowiadający otworowi w radiatorze termicznym i wlotowi w pierwszej ścianie końcowej, a czujnik temperatury likwidusu jest umieszczony z dala od ekranu izolującego.

Sonda jest korzystnie zaopatrzona w wykładzinę odtleniającą wewnątrz przynajmniej części przewodu.

Ponadto sonda jest korzystnie zaopatrzona w urządzenie wykrywające temperaturę kąpieli, przechodzące przez zasadniczo podłużny kanał, przebiegający przez pierwszy korpus i poza zanurzoną podstawę do czujnika temperatury kąpieli, umieszczonego poza zanurzaną podstawą.

Podłużny kanał korzystnie zawiera izolacyjny materiał wypełnieniowy dokoła urządzenia wykrywającego temperaturę kąpieli, mocujący urządzenie wykrywające temperaturę kąpieli w pierwszym korpusie.

Czujnik temperatury kąpieli jest korzystnie przykryty metalowąprzykry wką, umieszczoną na pierwszym końcu.

Pierwszy korpus korzystnie posiada pierwszą powierzchnię przylegania, skierowaną zasadniczo w stronę pierwszego końca sondy, zaś sonda zawiera ponadto drugi korpus ogniotrwały, posiadający drugą powierzchnię przylegania, przylegającą do pierwszej powierzchni przylegania pierwszego korpusu oraz powierzchnię łącznikową, zasadniczo naprzeciwko drugiej powierzchni przylegania. Pierwszy i drugi korpus są korzystnie połączone ze sobą przy pierwszej i drugiej powierzchni przylegania, zaś część drugiej powierzchni przylegania korzystnie stanowi drugą ścianę końcową komory próbki.

Od powierzchni łącznikowej do drugiego korpusu korzystnie rozciąga się łącznik elektryczny, przy czym urządzenie wykrywające temperaturę likwidusu jest elektrycznie połączone z łącznikiem elektrycznym i rozciąga się od niego przez pierwszą drugąpowierzchnię przylegania do czujnika temperatury likwidusu. Urządzenie wykrywające temperaturę kąpieli korzystnie jest elektrycznie połączone z łącznikiem elektrycznym i rozciąga się od niego przez pierwszą i drugą powierzchnię przylegania do czujnika temperatury kąpieli.

Urządzenie wykrywające temperaturę likwidusu, urządzenie wykrywające temperaturę kąpieli oraz łącznik elektryczny korzystnie są zamocowane do drugiego korpusu za pomocą cementu ogniotrwałego.

Pierwsza i druga powierzchnia przylegania korzystnie posiadają konfigurację promieniowo-stopniową, przy czym pierwsza powierzchnia przylegania jest dopełniająco dopasowana do drugiej powierzchni przylegania.

Jedna z powierzchni przylegania, pierwszej i drugiej, korzystnie zawiera ponadto występ ustalający skierowany w stronę pozostałej z tych powierzchni przylegania, pierwszej i drugiej, przy czym pozostała powierzchnia przylegania zawiera ponadto rowek, mieszczący występ ustalający.

Sonda ponadto jest korzystnie zaopatrzona w rurę wlotową, przechodzącąprzez przewód i poza zanurzaną podstawę zasadniczo w kierunku zanurzania do zewnętrznego końca. Zewnętrzny koniec rury wlotowej jest korzystnie przykryty metalową przykrywką.

Wzdłuż przynajmniej części rury wlotowej korzystnie przebiega wykładzina odtleniająca.

Czujnik temperatury likwidusu i czujnik temperatury kąpieli korzystnie stanowią termopary, których wyprowadzenia sąpodłączone do łącznik elektrycznego przez wiele złącz kompensacyj

Π9 795 nych, z których każde jest umieszczone w tym samym ogólnym podłużnym położeniu wewnątrz sondy.

W rozwiązaniu według wynalazku radiator termiczny jest izolowany od energii cieplnej wewnątrz komory próbki, a ekran izolujący posiada otwór, przez który roztopiony metal przepływa po przejściu przez otwór radiatora termicznego. Co ważne, ekran izolujący pochłania energię cieplną z sąsiadującego roztopionego metalu z drugą prędkością R₂, mniejszą od pierwszej prędkości R_k Czujnik temperatury likwidusu umieszczony jest wewnątrz komory próbki, z dala od ekranu izolującego.

Sonda zanurzeniowa do roztopionego metalu według wynalazku zapobiega tworzeniu się pustych gazowych przestrzeni w komorze próbki w sąsiedztwie czujnika likwidusu, dzięki czemu komora próbki napełnia się całkowicie i pozostaje napełniona nawet w czasie usuwania z kąpieli roztopionego metalu, i zapobiega niejednorodnemu ogrzewaniu łączników kompensacyjnych dla urządzeń wykrywających temperaturę likwidusu i kąpieli.

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania, jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia sondę według wynalazku w przekroju podłużnym, a fig. 2 przedstawia widok perspektywiczny termopar i elektrycznego łącznika sondy przedstawionej na fig. 1.

Na figurze 1 przedstawiono sondę zanurzeniową do roztopionego metalu 10 służącą do zbierania próbki roztopionego metalu i do określania temperatury likwidusu tego metalu w czasie krzepnięcia, według niniejszego wynalazku. Sonda 10 jest ukształtowana zasadniczo podłużnie i jest zanurzana w roztopionym metalu (nie pokazanym) w kierunku zanurzenia I. Sonda 10 styka się początkowo z roztopionym metalem przy pierwszym końcu 12. Sonda 10 posiada porowate korpusy ogniotrwałe 14,16, pierwszy i drugi, połączone ze sobąpowierzchniami przylegania 18, 20, odpowiednio pierwszą i drugą i jest umieszczona w jednym z końców zużywalnej, tekturowej rury 22. Rura 22 może być przymocowana do sondy 10 przy drugim korpusie 16, na wcisk, jak widać na fig. 1, a spoiwo 23 może być również zastosowane dla zamocowania rury 22 na drugim korpusie 16.

Pierwszy korpus 14 posiada zanurzaną podstawę 24, skierowaną zasadniczo w kierunku pierwszego końca 12 sondy 10 i naprzeciwko pierwszej powierzchni przylegania 18. Wewnątrz pierwszego korpusu 14 znajduje się wewnętrzna komora próbki 26, ograniczona przez wiele ścian wewnętrznych 27, obejmujących pierwszą ścianę końcową 28, najbliższą i zasadniczo równoległą w stosunku do zanurzanej podstawy 24. Materiał otaczający komorę próbki 26 i stanowiący ściany wewnętrzne 27 pochłania energię cieplnąz wnętrza komory próbki 26 z pierwszą prędkości R] i powoduje krzepnięcie próbki roztopionego metalu (nie przedstawionej) w komorze próbki 26 z pożądaną prędkością dla analizy termicznej.

Zaleca się, by wymiary i geometria komory próbki 26 umożliwiały zbieranie wystarczająco dużej próbki roztopionego metalu dla prawidłowego określenia temperatury likwidusu. Zaleca się również, by jedna ze ścian zewnętrznych 27 komory próbki 26 miała duże, płaskie pole powierzchni, dla wytworzenia podobnego płaskiego pola powierzchni na próbce zestalonego roztopionego metalu. Jak można sądzić, takie płaskie pole powierzchni pomoże przygotować zestaloną próbkę do analizy spektrometrycznej.

Zaleca się, by pierwszy i drugi korpus 14, 16 były wytworzone z porowatego ogniotrwałego materiału, takiego jak spiekany piasek żywiczny, dla umożliwienia wypływu powietrza z komory próbki 26, gdy komora 26 wypełnia się próbką roztopionego metalu. Zaleca się również, by materiał otaczający komorę próbki 26 był wystarczająco gruby, by zapewnić konieczną wytrzymałość mechaniczną i termicznie osłonić albo izolować krzepnącą próbkę wewnątrz komory próbki 26 przed energią cieplną z kąpieli roztopionego metalu (nie pokazanego).

Pierwszy korpus 14 posiada przewód 30, przebiegający pomiędzy otworem 32 w zanurzanej podstawie 24 a wlotem 34 w pierwszej ścianie końcowej 28. W niniejszym przykładowym wykonaniu, rura wlotowa 36 przebiega przez przewód 30 i za zanurzanąpodstawę 24 zasadniczo w kierunku zanurzenia I do końca zewnętrznego 3 8. Zaleca się, by rura wlotowa 3 6 była wykonana z kwarcu i zamocowana cementem ogniotrwałym 40. Jednakże rura wlotowa 36 może być również wykonana z innego materiału, takiego jak ceramika albo metal i może być zamocowana

179 795 innymi środkami mocującymi bez wykraczania poza zakres i ideę niniejszego wynalazku. Alternatywnie rura 36 może być wyeliminowana tak, iż roztopiony metal wpływa bezpośrednio przez przewód 30.

Wewnątrz rury wlotowej 36 znajduje się odtleniacz, w niniejszym przykładowym wykonaniu wykładzina odtleniająca 42, która przebiega wzdłuż przynajmniej części rury wlotowej 36, a korzystnie wzdłuż całej długości rury 36. Jak należy rozumieć, wykładzina odtleniająca 42 odtlenia próbkę roztopionego metalu w trakcie jej wchodzenia do komory próbki 26 przez rurę wlotową 36. Zaleca się, by wykładzina odtleniająca była wykładziną z glinu, chociaż nie jest to j edyne rozwiązanie. Można zastosować inne materiały i geometrie odtleniające (na przykład druty, sieci, paski i temu podobne), bez wykraczania poza zakres i ideę niniejszego wynalazku.

Sonda 10, w niniejszym przykładowym wykonaniu, posiada pierwszą przykrywkę metalową44, przykrywającązewnętrzny koniec 38 rury wlotowej 36 dla zapobieżenia przedwczesnego wchodzenia materiałów do komory próbki 26. Jak należy rozumieć następnie, pierwsza przykrywka 44 wykonana jest z materiału metalowego, który rozpuszcza się po zetknięciu z roztopionym metalem przez wstępnie określony okres czasu. Jeżeli jest to pożądane, pierwsza przykrywka metalowa 44 może być wyeliminowana dla pewnych zastosowań.

Wewnątrz komory próbki 26 i w sąsiedztwie pierwszej ściany końcowej 28 znajduje się radiator termiczny 46, posiadający otwór 48, odpowiadający rozmiarem i ogólnie ustawiony w linii z wlotem 34 w pierwszej ścianie końcowej 28, przez którą roztopiony metal przechodzi z rury wlotowej 36 i do komory próbki 26. Radiator termiczny 46 stanowi korzystnie okrągła podkładka stalowa. Jednakże można zastosować metal o wysokiej pojemności cieplnej taki jak miedź, albo materiał ceramiczny taki jak azotan tlenku glinowego, bez wykraczania poza zakres i ideę niniejszego wynalazku.

Radiator termiczny 46 wewnątrz komory próbki 26 jest pokryty przez sąsiadujący ekran izolujący 50. Ekran 50 posiada otwór 52, odpowiadający rozmiarami i zasadniczo umieszczony w jednej linii z otworem 48 w radiatorze termicznym 46 oraz wlotem 34 w pierwszej ścianie końcowej 28. Co ważne, ekran izolujący 50 pochłania energię cieplnąz wnętrza komory próbki 26 z drugą prędkością R₂, która jest mniejsza od pierwszej prędkości Rj ścian wewnętrznych 27. Zgodnie z tym, zaleca się, by ekran izolujący 50 był wykonany z wysoce izolującego włóknistego materiału ogniotrwałego. Zaleca się, by ekran izolujący 50 był dopasowany przez wtłoczenie wewnątrz komory próbki 26 i mocował radiator termiczny 46.

Dzięki ekranowi izolującemu 50, pokrywającemu radiator termiczny 46, masa roztopionego metalu wewnątrz komory próbki 26 jest termicznie odseparowana od radiatora termicznego 46. Radiator termiczny 46 jest tym samym chroniony przed energiącieplnąroztopionego metalu w komorze próbki 26. Zgodnie z powyższym, radiator termiczny 46 może jedynie rozpraszać energię cieplnąz roztopionego metalu w otworze 48 przezeń przebiegającym i w jego pobliżu. W rezultacie, gdy sonda 10 zanurzana jest w kąpieli roztopionego metalu, a komora próbki 26 zostaje napełniona roztopionąpróbkąmetalu, przepływ roztopionego metalu do komory zatrzymuje się, a część roztopionego metalu stykająca się z radiatorem termicznym 46 przy otworze 48 szybko krzepnie, zatrzymując i uszczelniając próbkę roztopionego metalu wewnątrz komory próbki 26.

Jako, iż ekran izolujący 50 pochłania energię cieplnąz wnętrza komory próbki 26 z drugą prędkością R₂ mniejszą od pierwszej prędkości R_t ścian wewnętrznych 27 komory próbki, środek termiczny komory próbki 26 odsuwa się od środka geometrycznego komory próbki 26 i w kierunku zanurzanej podstawy 24 pierwszego korpusu 14, a próbka roztopionego metalu, uszczelniona wewnątrz komory próbki 26 krzepnie wzdłuż czoła krzepnięcia, które postępuje w kierunku ekranu izolującego 50. Dzięki temu, ostatni metal który zacznie krzepnąć oraz metal, który ma największe prawdopodobieństwo utworzenia pustych przestrzeni gazowych tworzy się w sąsiedztwie ekranu izolującego 50.

Sonda 10 posiada urządzenie wykrywające temperaturę likwidusu 54, które przebiega przez otwór w pierwszej powierzchni przylegania 18 pierwszego korpusu 14 i do komory próbki 26 do czujnika 56 na końcu wykrywającym. Czujnik 56 jest umieszczony wewnątrz komory próbki 26

179 795 z dala od ekranu izolującego 50 i tym samym z dala od termicznego środka komory próbki 26. Zgodnie z tym, zapobiega się powstawaniu gazowych przestrzeni pustych w sąsiedztwie czujnika 56. W korzystnym rozwiązaniu czujnik 56 jest umieszczony w środku geometrycznym komory próbki 26, bądź w jego pobliżu, chociaż zauważyć należy iż czujnik 56 może być również umieszczony w innych położeniach z dala od ekranu izolującego 50.

Korzystnie, sonda 10 jest stosowana do równoczesnego określania temperatury kąpieli roztopionego metalu oraz temperatury likwidusu roztopionego metalu w czasie krzepnięcia. W konsekwencji, pierwszy korpus 14 posiada ogólnie podłużny kanał 58, przebiegający pomiędzy zanurzaną podstawą 24 a pierwszą powierzchnią przylegania 18, a urządzenie wykrywające temperaturę kąpieli 60 przebiega przez podłużny kanał 58 i za zanurzaną podstawę 24 do czujnika temperatury kąpieli 62 w końcu wykrywającym. Zaleca się, by pozostała przestrzeń w podłużnym kanale 5 8 wypełniona była izoluj ącym materiałem wypełnieniowym 64 dla przymocowania urządzenia wykrywającego temperaturę kąpieli 60 do pierwszego korpusu 14. Zaleca się, by materiałem wypełnieniowym 64 był materiał ogniotrwały, taki jak piasek pokryty żywicą albo cement ogniotrwały, aczkolwiek można zastosować inne podobne materiały bez wykraczania poza zakres i ideę niniejszego wynalazku. Jak należy rozumieć, materiał wypełnieniowy 64 zapewnia konieczną izolację od energii cieplnej uwalnianej z krzepnącej próbki roztopionego metalu w komorze próbki 26, jak również od otaczającej kąpieli roztopionego metalu.

W korzystnym rozwiązaniu pierwszy korpus 14 posiada również metalową przykrywkę 66 umieszczonąprzy pierwszym końcu 12 sondy 11 w celu ochrony pierwszej przykrywki 44 i czujnika 62 urządzenia wykrywającego temperaturę kąpieli 60 przed i w czasie zanurzania sondy 10 wewnątrz kąpieli roztopionego metalu. Dla dopasowania do drugiej przykrywki 66, zaleca się by zanurzana podstawa 24 pierwszego korpusu 14 była zaopatrzona w rowek 68, w którym mocowałoby się krawędź drugiej przykrywki 66. Druga przykrywka 66 może być przymocowana w rowku 68 cementem wiążącym albo innym spoiwem. Gdy sonda 10 jest zanurzana w kąpieli roztopionego metalu, druga przykrywka metalowa 66 rozpuszcza się w zetknięciu z roztopionym metalem przez wstępnie określony okres czasu, a czujnik 62 urządzenia wykrywającego temperaturę kąpieli 60 oraz pierwsza przykrywka metalowa 44 zostają wystawione na działanie roztopionego metalu w kąpieli.

W korzystnym rozwiązaniu, takjak widać na fig. 1, drugi korpus ogniotrwały 16 jest przymocowany do pierwszego korpusu ogniotrwałego 14 za pośrednictwem odpowiednich, powierzchni przylegania 18, 20, pierwszej i drugiej, tak że część drugiej powierzchni przylegania 20 tworzy jedną ze ścian wewnętrznych 27 komory próbki 26. Drugi korpus 16 korzystnie posiada powierzchnię łącznikową 70, zasadniczo naprzeciwko drugiej powierzchni przylegania 20, a łącznik elektryczny 69 przebiega do drugiego korpusu 16 z powierzchni łącznikowej 70. Jak widać na fig. 1, łącznik elektryczny 69 wspiera urządzenie wykrywające temperaturę likwidusu 54 oraz urządzenie wykrywające temperaturę kąpieli 60, a urządzenia wykrywające 54,60 są elektrycznie połączone z odpowiednimi czujnikami 56, 62 oraz z łącznikiem elektrycznym 69.

Łącznik elektryczny 69 jest wykonany z nie przewodzącego materiału takiego jak tworzywo sztuczne i jest przymocowany na wcisk do drugiego korpusu 16 przy otworze 72 w powierzchni łącznikowej 70. Zaleca się, by drugi korpus 16 był zaopatrzony w otwory 73 przy drugiej powierzchni przylegania 20, przez którąprzebiegająurządzema wykrywające 54,60, a drugi korpus 16 był ukształtowany tak, by pozwalał na jedną tylko możliwą orientację dla zamocowania łącznika elektrycznego 69 oraz urządzeń wykrywających 54,60 do drugiego korpusu 16. Zaleca się, by zastosować cement ogniotrwały 74 do przymocowania łącznika elektrycznego 69 oraz urządzeń wykrywających 54, 60 do drugiego korpusu 16.

Zaleca się, by i pierwsza i druga powierzchnia przylegania 18 i 20 odpowiednio pierwszego i drugiego korpusu 14, 16 miały konfigurację promieniowo stopniową 76 taką że pierwsza powierzchnia przylegania 18 pasuje do drugiej powierzchni przylegania 20. W konfiguracji promieniowo stopniowej 76, pole powierzchni wiązania pomiędzy pierwszym i drugim korpusem 14,16 jest maksymalne, co zapewnia silne związanie dzięki czynnikowi spoiwowemu 78. Zaleca

179 795 się, by czynnik spoiwowy 78 był cementem ogniotrwałym, aczkolwiek można zastosować inne materiały wiążące bez wykraczania poza zakres i ideę niniejszego wynalazku.

Zaleca się, by pierwsza i druga powierzchnia przylegania 18,20 miały również układ występ-rowek 80 dla zapobieżenia obracania się pierwszego i drugiego korpusu 14, 16 względem siebie. Jak widać na fig. 1, występ ustalający 80a przebiega od pierwszego korpusu 14 i wchodzi w rowek 80b w drugim korpusie 16. Oczywiście należy zauważyć, iż odpowiednie położenia występu i rowka 80,82 można odwrócić albo też można zastosować inne sposoby zapobiegania obracaniu się pierwszego i drugiego korpusu 14,16 bez wykraczania poza zakres i ideę niniejszego wynalazku.

Odnosząc się obecnie do fig. 2, urządzenia 54,60 zostanąprzedyskutowane bardziej szczegółowo. Zaleca się, by obydwa urządzenia wykrywające 54, 60 zawierały termopary, posiadające bimetaliczne termoelementy ze szlachetnych metali, takich jak platyna/platyna-rod (nie przedstawione). Jednakże osoba biegła w tej dziedzinie techniki dostrzeże, iż można zastosować inne rodzaje termoelementów i termopar nie wykraczając poza zakres i ideę niniejszego wynalazku.

Czujniki 56,62 odpowiednich urządzeń 54,60 są zabezpieczone cienkościennymi rurkami z kwarcu 84a, 84b, w znany sposób, a przewody 86a, 86b, 88a, 88b wybiegają odpowiednio z czujników 56, 62 do łącznika elektrycznego 69. Zaleca się, by przewody 86a, 86b, 88a, 88b połączone były z łącznikiem elektrycznym 69 w złączach kompensacyjnych 90a, 90b, 90c. Jak widać na fig. 2, przewód 86a połączony jest ze złączem 90a, przewody 86b i 88b sąpołączone ze złączem 90b, a przewód 88a jest połączony ze złączem 90c. Zaleca się by złącza kompensacyjne 90a, 90b, 90c umiejscowione były w tej samej ogólnej pozycji podłużnej wewnątrz cementu ogniotrwałego 74 drugiego korpusu 16. Zgodnie z tym, złącza kompensacyjne 90a, 90b, 90c są w równowadze termicznej i zapobiega się niepożądanym siłom termoelektrycznym. Zaleca się, by złącza kompensacyjne 90a, 90b, 90c były odpowiednio połączone elektrycznie z wtykami kompensacyjnymi 92a, 92b, 92c, a urządzenie rejestrujące temperaturę (nie przedstawione) było elektrycznie połączone z sondą 10 przy wtykach 92a, 92b, 92c, gdy sonda 10 działa.

Jak należy rozumieć, kąpiel roztopionego metalu posiada zwykle warstwę żużlową (nie przedstawioną) w górnej części kąpieli, gdzie roztopiony metal wystawiony jest na działanie powietrza i częściowo krzepnie. Zgodnie z tym, gdy wszystkie wspomniane powyżej elementy zostaną raz zestawione tak, by tworzyły sondę 10, zaleca się, by na sondzie 10 umieścić papierową przykrywkę 94 (jak widać na fig. 1) dla ochrony sondy 10, a zwłaszcza pierwszego końca 12 sondy 10, gdy początkowo wkłada się jąpoprzez warstwę żużlu w czasie zanurzania. Torebka papierowa 94 ulega zużyciu w czasie przechodzenia przez warstwę żużlu, ale zapobiega się przywieraniu żużlu do drugiej metalowej przykrywki 66 w czasie przechodzenia sondy 10 przez roztopiony metal poniżej warstwy żużlu.

Za pomocą sondy 10, jak opisano powyżej, można pobrać próbkę roztopionego metalu i określić na podstawie tej próbki temperaturę roztopionego metalu w czasie krzepnięcia, jak również równocześnie określić temperaturę kąpieli roztopionego metalu. Wstępnie, sondę 10 zawiesza się poprzez tekturową rurę 22 z żerdzi metalowej (nie pokazanej), która posiada koniec będący w styczności elektrycznej z łącznikiem elektrycznym 69. Sonda 10 jest następnie zanurzana do kąpieli roztopionego metalu, poprzez warstwę żużlu na szczycie roztopionego metalu, i do samego roztopionego metalu. Przykrywka papierowa 94 podlega zużyciu w czasie przekraczania przez sondę 10 warstwy żużla, ale druga przykrywka metalowa 66, czujnik kąpieli 62 oraz rura wlotowa 36 są przed żużlem zabezpieczone.

Gdy sonda 10 wejdzie już do roztopionego metalu, roztopiony metal styka się z drugąprzykrywką metalową 66 i rozpuszczają, wystawiając pierwszą przykrywkę 44 oraz urządzenie wykrywające temperaturę kąpieli 60 na działanie roztopionego metalu. Zgodnie z tym, czujnik kąpieli 62 zaczyna mierzyć temperaturę kąpieli roztopionego metalu niemal natychmiast, a roztopiony metal styka się z pierwsząprzykrywką44 i rozpuszczają, otwierając rurę wlotową36. W rezultacie, próbka roztopionego metalu wpływa do komory próbki 26 poprzez rurę wlotową 36 pod ciśnieniem ferrostatycznym, aż do napełnienia komory próbki 26. W czasie gdy próbka

179 795 roztopionego metalu wpływa przez rurę wlotową 3 6, próbka ulega odltenieniu przez wykładzinę odtleniającą42. Jak należy rozumieć, w trakcie operacji napełniania powietrze z komory próbki 26 uchodzi przez porowate korpusy ogniotrwałe 14, 16, odpowiednio pierwszy i drugi.

Gdy komora 26 zostanie w znacznym stopniu napełniona próbką roztopionego metalu, przepływ przez rurę wlotową 3 6 ustaj e, a radiator termiczny 46 pochłania energię cieplną z części roztopionego metalu, sąsiadującej z otworem 48 radiatora 46, powodując krzepnięcie tej części. Zgodnie z tym, zestalona część metalu najbliższa radiatorowi termicznemu 46 uszczelnia próbkę roztopionego metalu wewnątrz komory próbki 26, a czujnik likwidusu 56, umieszczony wewnątrz komory próbki 26 rozpoczyna pomiar temperatury roztopionego metalu, uszczelnionego wewnątrz komory próbki 26. Jako, iż ekran izolujący 50 pochłania energię cieplną z wnętrza komory próbki 26 z drugą prędkością R₂ mniejszą od pierwszej prędkości Rj ścian wewnętrznych 27 komory próbki 26, środek termiczny komory próbki 26 odsuwa się od czujnika likwidusu 56, a uszczelniona próbka krzepnie wzdłuż czoła krzepnięcia, które postępuje w kierunku ekranu izolującego 50, dzięki czemu zapobiega się powstawaniu gazowych pustych przestrzeni w sąsiedztwie czujnika likwidusu 56 w czasie krzepnięcia.

Po przejściu przez czoło krzepnięcia czujnika likwidusu 56, ciepło utajone, uwolnione w czasie krzepnięcia, równoważy usuwanie ciepła przez ścianki wewnętrzne 27 komory próbki, a charakterystyczna temperatura unieruchomienia może zostać zmierzona przez czujnik likwidusu 56. Zgodnie z tym, znając odczyty temperatury, pochodzące z czujnika likwidusu 56 w czasie krzepnięcia, można przeprowadzić analizę krzywej chłodzenia w czasie krzepnięcia w celu określenia analizy chemicznej roztopionego metalu. Następnie, sondę 10 można usunąć z kąpieli roztopionego metalu, a zestaloną próbkę wewnątrz komory próbki 26 można usunąć dla dalszej analizy.

179 795

ΥΊ^ 795

179 795

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sonda zanurzeniowa do zbierania próbki roztopionego metalu i określania temperatury likwidusu roztopionego metalu w czasie krzepnięcia, mająca kształt ogólnie podłużny, zawierająca pierwszy korpus ogniotrwały, posiadający zanurzaną podstawę skierowaną zasadniczo w stronę pierwszego końca sondy, wewnętrzną komorę próbki ograniczoną przez wiele ścian wewnętrznych, w tym pierwszą ścianę wewnętrzną najbliższą zanurzanej podstawy, oraz w czujnik temperatury likwidusu, umieszczony wewnątrz komory próbki, i przewód przebiegający pomiędzy otworem w zanurzanej podstawie, a wlotem w pierwszej ścianie końcowej, znamienna tym, że jest zaopatrzona w radiator termiczny (46), umieszczony wewnątrz komory próbki (26) w sąsiedztwie pierwszej ściany końcowej (28), przy czym radiator termiczny (46) posiada otwór przelotowy (48), odpowiadający wlotowi (34) w pierwszej ścianie końcowej (28), oraz w ekran izolujący (50) wewnątrz komory próbki (26), w sąsiedztwie radiatora termicznego (46), przy czym ekran izolujący (50) posiada otwór przelotowy, odpowiadający otworowi (48) w radiatorze termicznym (46) i wlotowi w pierwszej ścianie końcowej (28), a czujnik temperatury likwidusu jest umieszczony z dala od ekranu izolującego (50).
2. Sonda według zastrz. 1, znamienna tym, że jest zaopatrzona w wykładzinę odtleniającą (42) wewnątrz przynajmniej części przewodu.
3. Sonda według zastrz. 1, znamienna tym, że ponadto jest zaopatrzona w urządzenie wykrywające temperaturę kąpieli (60), przechodzące przez zasadniczo podłużny kanał (58), przebiegający przez pierwszy korpus (14) i poza zanurzaną podstawę (24) do czujnika temperatury kąpieli (62), umieszczonego poza zanurzaną podstawą (24).
4. Sonda według zastrz. 3, znamienna tym, że podłużny kanał (58) zawiera izolacyjny materiał wypełnieniowy (64) dokoła urządzenia wykrywającego temperaturę kąpieli, mocujący urządzenie wykrywające temperaturę kąpieli (60) w pierwszym korpusie (14).
5. Sonda według zastrz. 3, znamienna tym, że czujnik temperatury kąpieli (62) jest przykryty metalową przykrywką (66), umieszczoną na pierwszym końcu.
6. Sonda według zastrz. 3, znamienna tym, że pierwszy korpus (14) posiada pierwsząpowierzchnię przylegania (18), skierowaną zasadniczo w stronę pierwszego końca sondy, zaś sonda zawiera ponadto drugi korpus ogniotrwały (16), posiadający drugą powierzchnię przylegania (20), przylegającą do pierwszej powierzchni przylegania (18) pierwszego korpusu (14) oraz powierzchnię łącznikową (70) zasadniczo naprzeciwko drugiej powierzchni przylegania (20), przy czym pierwszy i drugi korpus są połączone ze sobą przy pierwszej i drugiej powierzchni przylegania (18,20), zaś część drugiej powierzchni przylegania (20) stanowi drugąścianę końcową komory próbki (26).
7. Sonda według zastrz. 6, znamienna tym, że od powierzchni łącznikowej (70) do drugiego korpusu (16) rozciąga się łącznik elektryczny (69), przy czym urządzenie wykrywające temperaturę likwidusu (54) jest elektrycznie połączone z łącznikiem elektrycznym (69) i rozciąga się od niego przez pierwszą i drugą powierzchnię przylegania (18,20) do czujnika temperatury likwidusu, aurządzenie wykrywające temperaturę kąpieli (60) jest elektrycznie połączone z łącznikiem elektrycznym (69) i rozciąga się od niego przez pierwszą i drugą powierzchnię przylegania (18, 20) do czujnika temperatury kąpieli (62).
8. Sonda według zastrz. 6, znamienna tym, że urządzenie wykrywające temperaturę likwidusu (54), urządzenie wykrywające temperaturę kąpieli (60) oraz łącznik elektryczny (69) są zamocowane do drugiego korpusu (16) za pomocą cementu ogniotrwałego (74).

179 795
9. Sonda według zastrz. 6, znamienna tym, że pierwsza i druga powierzchnia przylegania (18,20) posiadają konfigurację promieniowo-stopniową(76), przy czym pierwsza powierzchnia przylegania (18) jest dopełniające dopasowana do drugiej powierzchni przylegania (20).
10. Sonda według zastrz. 9, znamienna tym, że jedna z powierzchni przylegania, pierwszej i drugiej (18,20), zawiera ponadto występ ustalający (80a) skierowany w stronę pozostałej z tych powierzchni przylegania, pierwszej i drugiej (18,20), przy czym pozostała powierzchnia przylegania zawiera ponadto rowek (80b), mieszczący występ ustalający (80a).
11. Sonda według zastrz. 1, znamienna tym, że ponadto jest zaopatrzona w rurę wlotową (36), przechodzącą przez przewód (30) i poza zanurzaną podstawę (24) zasadniczo w kierunku zanurzania do zewnętrznego końca.
12. Sonda według zastrz. 11, znamienna tym, że zewnętrzny koniec (38) rury wlotowej (36) jest przykryty metalową przykrywką.
13. Sonda według zastrz. 11, znamienna tym, że wzdłuż przynajmniej części rury wlotowej (36) przebiega wykładzina odtleniająca.
14. Sonda według zastrz. 3, znamienna tym, że czujnik temperatury likwidusu i czujnik temperatury kąpieli stanowią termopary, których wyprowadzenia (86a, 86b, 88a, 88b) są podłączone do łącznika elektrycznego (69) przez wiele złącz kompensacyjnych (90a, 90b, 90c), z których każde jestumieszczone w tym samym ogólnym podłużnym położeniu wewnątrz sondy.

* * *