RU178676U1 - A device for studying the physical properties of drop-like samples of metal melts - Google Patents

A device for studying the physical properties of drop-like samples of metal melts Download PDF

Info

Publication number
RU178676U1
RU178676U1 RU2017128028U RU2017128028U RU178676U1 RU 178676 U1 RU178676 U1 RU 178676U1 RU 2017128028 U RU2017128028 U RU 2017128028U RU 2017128028 U RU2017128028 U RU 2017128028U RU 178676 U1 RU178676 U1 RU 178676U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
smoke
electric furnace
samples
heating zone
communication channel
Prior art date
Application number
RU2017128028U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Викторович Вьюхин
Аркадий Моисеевич Поводатор
Владимир Степанович Цепелев
Виктор Васильевич Конашков
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority to RU2017128028U priority Critical patent/RU178676U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU178676U1 publication Critical patent/RU178676U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/02—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating changes of state or changes of phase; by investigating sintering
    • G01N25/12—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating changes of state or changes of phase; by investigating sintering of critical point; of other phase change

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к определению параметров металлических расплавов путем фотометрии силуэта лежащей на подложке эллипсовидной капли образца расплава и может быть использована в лабораторных исследованиях, на металлургических предприятиях, в вузах. Устройство для изучения физических свойств каплеобразных образцов металлических расплавов, выполненное с возможностью фотометрии и сигнализации, содержит электропечь горизонтального типа, заполненную инертным газом, с зоной нагрева исследуемых образцов, шток для перемещения этих образцов в зону нагрева, смотровое окно. Кроме того, в него введены сигнализатор, датчик задымления, канал связи, при этом сигнализатор размещен преимущественно снаружи вышеуказанной электропечи, датчик задымления размещен в этой электропечи вне вышеуказанной зоны нагрева, выход датчика задымления выполнен с возможностью сигнализации, например посредством соединения с входом канала связи, выход которого соединен с входом сигнализатора. Полезная модель обеспечивает возможность увеличения объективности оценки оптических и физико-химических характеристик задымления при изучении образца, т.к. позволяет выбрать начало процедуры уменьшения задымления внутри электропечи до заданного уровня, в том числе нулевого. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to determining the parameters of metal melts by photometry of the silhouette of an ellipsoidal drop of a melt sample lying on a substrate and can be used in laboratory research, at metallurgical enterprises, and in universities. A device for studying the physical properties of droplet-like samples of metal melts, made with the possibility of photometry and signaling, contains a horizontal type electric furnace filled with an inert gas, with a heating zone for the samples under study, a rod for moving these samples into the heating zone, an observation window. In addition, a signaling device, a smoke detector, a communication channel are introduced into it, while the signaling device is located mainly outside the above electric furnace, a smoke sensor is placed in this electric furnace outside the above heating zone, the output of the smoke sensor is configured to signal, for example, by connecting to the input of the communication channel, the output of which is connected to the input of the detector. The utility model provides the opportunity to increase the objectivity of evaluating the optical and physico-chemical characteristics of smoke during the study of the sample, because allows you to choose the beginning of the procedure for reducing smoke inside the electric furnace to a predetermined level, including zero. 10 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к технической физике, а именно к устройствам для фотометрии физических параметров веществ, и предназначена для бесконтактного определения методом геометрии профиля «большой лежащей капли», преимущественно плотности и/или поверхностного натяжения образцов металлических расплавов, путем измерения параметров силуэта лежащей в заполненной инертным газом горизонтальной электропечи на подложке эллипсовидной капли расплава образца посредством ее фотометрии. Предлагаемая полезная модель может быть использована в лабораторных исследованиях, на металлургических предприятиях, в вузах.The utility model relates to technical physics, namely, devices for photometry of the physical parameters of substances, and is intended for contactless determination by the geometry of the profile of a "large lying drop", mainly the density and / or surface tension of samples of metal melts, by measuring the parameters of the silhouette lying in a filled inert gas of a horizontal electric furnace on a substrate of an ellipsoidal drop of a sample melt by means of its photometry. The proposed utility model can be used in laboratory research, at metallurgical enterprises, in universities.

Измерение физических параметров образцов металлических расплавов, например на основе Fe, Со, Ni в объеме долей или единиц см3, позволяет проводить анализ материалов и давать рекомендации для получения сплавов с заданными характеристиками. При этом применяют, в частности, устройства для изучения физических свойств каплеобразных образцов металлических расплавов известной массы, которые помещают на подложке в высокотемпературной зоне нагрева электропечи горизонтального типа, преимущественно заполненной инертным газом. В этом случае сквозь смотровое окно получают посредством расположенного вне электропечи фотоприемника, изображение силуэта эллипсовидной капли. Измеряют его геометрические параметры, связанные с физическими параметрами изучаемого образца и его температурой, вводят их в известные формулы и определяют объем, плотность и/или поверхностное натяжение капли - см. пат. РФ №2459194 - аналог. Изображение силуэта образца, полученное в фотоприемнике, отображают на дисплее компьютера.The measurement of the physical parameters of samples of metal melts, for example, based on Fe, Co, Ni in the volume of fractions or units cm 3 , allows us to analyze materials and give recommendations for obtaining alloys with desired characteristics. In this case, in particular, devices are used to study the physical properties of drop-like samples of metal melts of known mass, which are placed on a substrate in a high-temperature heating zone of a horizontal type electric furnace, mainly filled with an inert gas. In this case, through the viewing window, by means of a photodetector located outside the electric furnace, an image of the silhouette of an ellipsoidal drop is obtained. Measure its geometric parameters associated with the physical parameters of the studied sample and its temperature, introduce them into known formulas and determine the volume, density and / or surface tension of the droplet - see US Pat. RF №2459194 - analogue. The image of the silhouette of the sample obtained in the photodetector is displayed on a computer display.

Известно устройство бесконтактного измерения вязкости высокотемпературных металлических расплавов, в котором уменьшение влияния задымления внутри вертикальной электропечи осуществляют увеличением яркости источника света, освещающего отражающее зеркало, подвешенное внутри электропечи на упругой вращающейся нити, а также применением синхронного детектора в фотоприемном устройстве - см. пат. РФ №2349898.A device for non-contact viscosity measurement of high-temperature metal melts is known, in which the influence of smoke inside a vertical electric furnace is reduced by increasing the brightness of a light source illuminating a reflecting mirror suspended inside an electric furnace on an elastic rotating filament, as well as by using a synchronous detector in a photodetector - see US Pat. RF №2349898.

Известна установка для определения плотности и вязкости жидких металлов, которая использует электромагнитное устройство со шторками для предохранения смотровых окон от запыления и нагрева - см. В.И. Ниженко, Н.Ф. Данько «Установка для определения свободной поверхностной энергии, плотности и вязкости жидких металлов», в кн. «Методы исследования и свойства границ раздела контактирующих фаз». Киев, Наукова думка, 1977, с. 46, 47 - аналог.A known installation for determining the density and viscosity of liquid metals, which uses an electromagnetic device with curtains to protect the viewing windows from dusting and heating - see V.I. Nizhenko, N.F. Danko "Installation for determining the free surface energy, density and viscosity of liquid metals", in the book. "Research methods and properties of the interfaces of the contacting phases." Kiev, Naukova Dumka, 1977, p. 46, 47 - analogue.

Прототипом предлагаемой полезной модели является устройство для изучения физических свойств каплеобразных образцов металлических расплавов, содержащее электропечь горизонтального типа, заполненную инертным газом, с зоной нагрева исследуемых образцов, вакуумный насос, шток для перемещения исследуемых образцов в зону нагрева, расположенный вне электропечи фотоприемник, смотровое окно - см. пат. РФ №2554287.The prototype of the proposed utility model is a device for studying the physical properties of droplet-like samples of metal melts, containing a horizontal type electric furnace filled with an inert gas, with a heating zone for the samples under study, a vacuum pump, a rod for moving the samples under study in the heating zone, located outside the furnace, a photodetector, an observation window - see Pat. RF №2554287.

Недостатком вышеуказанных устройств является субъективность оценки изображения капли и, следовательно, физических свойств каплеобразных образцов металлических расплавов из-за возможного задымления внутри электропечи, преимущественно заполненной инертным газом. Задымление, в том числе в области смотрового окна, влияет на динамику эксперимента, уменьшает достоверность и помехозащищенность измерений. Задымление различной интенсивности непредсказуемо и практически неизбежно. При этом в электропечи образуются непрозрачные взвеси, аэрозоли, пары, вследствие испарения абсорбированных газов, термоугара компонентов расплава и их испарения и проч. Молибденовый нагреватель электропечи и защитные экраны также окисляются с образованием окисла МоО, который интенсивно испаряется при температурах выше 900°С. Они частично оседают на смотровом стекле - см. вышеуказанный аналог В.И. Ниженко, Н.Ф. Данько …, но в основном обусловливают ухудшение определения силуэта изучаемого каплевидного образца за счет распространения по всему внутреннему объему электропечи и затенения изображения. Поэтому приходится, в соответствии с субъективным опытом и квалификацией исследователя, произвольно и с опозданием неоднократно прерывать эксперимент, чтобы устранить задымление внутри электропечи. Это осуществляют, в соответствии с уровнем квалификации исследователя, посредством периодического включения вакуумного насоса на 1-2 минуты и последующей дополнительной подкачки инертного газа. Иногда длительность эксперимента всего около 10 минут, за это время удается получить всего несколько термозависимых фотоизображений капли. В конечном итоге качество изображений уменьшается, вследствие чего объем полезной информации также уменьшается и может появиться недостоверная и необъективная трактовка результатов.The disadvantage of the above devices is the subjectivity of the image evaluation of the droplet and, therefore, the physical properties of the droplet-like samples of metal melts due to possible smoke inside an electric furnace, mainly filled with an inert gas. Smoke, including in the area of the viewing window, affects the dynamics of the experiment, reduces the reliability and noise immunity of the measurements. Smoke of varying intensity is unpredictable and almost inevitable. At the same time, opaque suspensions, aerosols, and vapors are formed in the electric furnace due to the evaporation of absorbed gases, the thermo-burn of the components of the melt and their evaporation, etc. The molybdenum electric furnace heater and protective shields are also oxidized with the formation of MoO oxide, which intensively evaporates at temperatures above 900 ° C. They partially settle on the sight glass - see V.I. Nizhenko, N.F. Danko ..., but mainly cause a deterioration in the definition of the silhouette of the studied teardrop-shaped sample due to the distribution throughout the internal volume of the electric furnace and image shading. Therefore, in accordance with the subjective experience and qualifications of the researcher, it is necessary to interrupt the experiment arbitrarily and with delay several times in order to eliminate the smoke inside the electric furnace. This is carried out, in accordance with the level of qualification of the researcher, by periodically turning on the vacuum pump for 1-2 minutes and subsequent additional pumping of inert gas. Sometimes the duration of an experiment is only about 10 minutes, during which time it is possible to obtain only a few thermally dependent photo images of a drop. Ultimately, the quality of the images decreases, as a result of which the amount of useful information also decreases and an unreliable and biased interpretation of the results may appear.

Полезная модель направлена на решение технической проблемы уменьшения субъективности оценки влияния задымления при его появлении внутри электропечи, преимущественно заполненной инертным газом, на эксперимент.The utility model is aimed at solving the technical problem of reducing the subjectivity of assessing the influence of smoke when it appears inside an electric furnace, mainly filled with an inert gas, on the experiment.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемой полезной модели устройства, заключается в объективизации оценки оптических и физико-химических характеристик задымления при изучении образца путем оптимизация начала процедур устранения задымления и автоматизации этого процесса.The technical result achieved by the implementation of the inventive utility model of the device is to objectify the assessment of the optical and physico-chemical characteristics of smoke during the study of the sample by optimizing the start of procedures to eliminate smoke and automate this process.

При осуществлении заявляемой полезной модели устройства решается проблема отсутствия устройств данного назначения и соответственно достигается технический результат, который заключается в реализации назначении устройства.When implementing the inventive utility model of the device, the problem of the absence of devices of this purpose is solved and, accordingly, a technical result is achieved, which consists in realizing the purpose of the device.

Указанная проблема решается с помощью заявляемой полезной модели устройства для изучения физических свойств каплеобразных образцов металлических расплавов.This problem is solved using the claimed utility model of the device for studying the physical properties of drop-like samples of metal melts.

Заявляется полезная модель устройства для изучения физических свойств каплеобразных образцов металлических расплавов, которое содержит электропечь горизонтального типа, заполненную инертным газом, с зоной нагрева исследуемых образцов, вакуумный насос, шток для перемещения этих образцов в зону нагрева, расположенный вне электропечи фотоприемник, смотровое окно.A useful model of the device for studying the physical properties of droplet-like samples of metal melts is disclosed, which contains a horizontal type electric furnace filled with an inert gas with a heating zone for the samples under study, a vacuum pump, a rod for moving these samples to the heating zone, located outside the electric furnace, a photodetector, and an observation window.

От прототипа заявляемая полезная модель устройства отличается тем, что в него введены сигнализатор, по меньшей мере один датчик задымления, канал связи, при этом сигнализатор размещен преимущественно снаружи вышеуказанной электропечи, датчик задымления размещен в этой электропечи вне вышеуказанной зоны нагрева, выход датчика задымления соединен со входом канала связи, выход которого соединен с входом сигнализатора.The inventive utility model of the device differs from the prototype in that a signaling device, at least one smoke detector, a communication channel are introduced into it, while the signaling device is located mainly outside the above electric furnace, the smoke sensor is located in this electric furnace outside the above heating zone, the output of the smoke sensor is connected to the input of the communication channel, the output of which is connected to the input of the signaling device.

Канал связи может быть выполнен в виде радиоканала или проводным.The communication channel can be made in the form of a radio channel or wired.

Датчик задымления содержит, по меньшей мере, один фотосенсор или химический сенсор. При этом он предпочтительно работает в инфракрасном оптическом диапазоне и имеет автономный источник питания.The smoke sensor contains at least one photosensor or chemical sensor. Moreover, it preferably operates in the infrared optical range and has a self-contained power source.

Сигнализатор, датчик задымления и канал связи могут быть выполнены в виде одного блока, например, функциональной интегральной схемы.The signaling device, the smoke detector and the communication channel can be made in the form of a single unit, for example, a functional integrated circuit.

Предложенное техническое решение при появлении задымления внутри электропечи обеспечивает возможность увеличения объективности оценки оптических и физико-химических характеристик задымления при изучении образцов, поскольку позволяет выбрать начало процедуры уменьшения задымления внутри электропечи до заданного уровня, в частности нулевого. Это позволяет сохранить качество изображения капельного образца, уменьшить требования к уровню квалификации персонала, расширяет функциональные возможности устройства, обеспечивает возможность продления исследования и получения дополнительных результатов, например сравнительных данных о начале задымления и динамике устранения его влияния для различных образцов. Таким образом, возрастает помехозащищенность фотометрии капли, а в конечном итоге достоверность и точность определения оптических и физико-химических характеристик задымления при изучении образцов металлических расплавов.The proposed technical solution when smoke appears inside an electric furnace provides an opportunity to increase the objectivity of evaluating the optical and physico-chemical characteristics of smoke during the study of samples, since it allows you to choose the beginning of the procedure for reducing smoke inside an electric furnace to a predetermined level, in particular zero. This allows you to maintain the quality of the image of a droplet sample, reduce the requirements for the level of qualification of personnel, expand the functionality of the device, provide the possibility of extending the study and obtaining additional results, for example, comparative data on the beginning of smoke and the dynamics of eliminating its effect for different samples. Thus, the noise immunity of droplet photometry increases, and ultimately the reliability and accuracy of determining the optical and physico-chemical characteristics of smoke in the study of samples of metal melts.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами:The proposed utility model is illustrated by drawings:

Фиг. 1. Блок-схема устройства для изучения физических свойств образцов.FIG. 1. A block diagram of a device for studying the physical properties of samples.

Фиг. 2. Осциллограммы в основных блоках устройства.FIG. 2. Oscillograms in the main units of the device.

Предлагаемая полезная модель содержит, см. фиг. 1, датчик задымления 1, сигнализатор 2, фотоприемник 3, соосный с электропечью 4 с зоной нагрева 5, создаваемой цилиндрическим электронагревателем (на схеме не показан), размещенный в зоне нагрева 5 электропечи 4 образец фиксированной массы 6, который расположен на срезе цилиндрической подложки 7, закрепленной на одном из концов регулируемого штока 8, вакуумный насос 9, смотровое окно 10, компьютер 11, на дисплей 12 которого выводят изображение образца фиксированной массы 6 на подложке 7, канал связи 13, включенный между датчиком задымления 1 и сигнализатором 2.The proposed utility model contains, see FIG. 1, smoke sensor 1, detector 2, photodetector 3, coaxial with an electric furnace 4 with a heating zone 5 created by a cylindrical electric heater (not shown in the diagram), a sample of a fixed mass 6, which is located on a section of a cylindrical substrate 7, placed in the heating zone 5 of the electric furnace 4 fixed at one end of the adjustable rod 8, a vacuum pump 9, a viewing window 10, a computer 11, the display 12 of which displays an image of a sample of a fixed mass 6 on a substrate 7, a communication channel 13 connected between the smoke sensor 1 and the alarm Ator 2.

Датчик задымления 1 выполнен преимущественно в виде точечного дымового извещателя на основе интегрального фотосенсора - оптрона или дискретной пары фототранзистор/светодиод - см. «Википедия», статья «Пожарный извещатель», в виде активного пожарного датчика, например, производства компании «АСК Эгида» (г. Санкт-Петербург), который производит сигнал и в то же время реагирует на изменение задымленности. Он может быть выполнен с автономным источником питания, например, в виде элементов АА. При уменьшении задымленности он отключает выходной сигнал. Кроме того, датчиков задымления 1 может быть несколько, при этом их выходы включены параллельно. Датчик задымления 1 может быть выполнен как датчик дыма, например, серого или черного, синхронно реагирующий на некоторые газы - см. «MQ2 Gas sensor», http://www.hwsensor.com. Он расположен вне зоны нагрева 5, внутри электропечи 4 мощностью 20 кВА, выполненной в виде оригинальной цилиндрической конструкции с водяным охлаждением. Фотоприемник 3 выполнен в виде телекамеры, например, 3372Р Sanyo, или цифрового фотоаппарата с разрешением более 1 Мпиксел и соединен с компьютером 11 посредством USB-кабеля. Цилиндрический электронагреватель (на схеме не показан) выполнен из тугоплавкого немагнитного металла, например Мо. Он обеспечивает изотермическую зону нагрева 5. Каждая подложка 7 выполнена в виде цилиндрического тела из высокотемпературной керамики, например бериллиевой. Регулируемый шток 8 выполнен из молибдена. Вакуумный насос 9 состоит из комбинации форвакуумного насоса ВН-1М и вакуумного агрегата ВА-05-4. Круглое смотровое стекло 10 сделано из кварца. Сигнализатор 2 может быть размещен, в частности, на краю смотрового стекла 10, но с условием неперекрывания изображения капельного образца. Сигнализатор 2, выполненный, например, в виде коммутатора на основе транзисторных ключей или реле, подключен к одному из портов компьютера 11. Он дополнительно содержит типовую схему пороговой сигнализации, например звуковой, в виде автоколебательного мультивибратора частотой 1 кГц на транзисторах КТ315 с нагрузкой в виде динамической маломощной - 0,1 Вт головки, и визуальной на основе светодиода АЛ307. Сигнализатор 2 может быть виртуальным в виде одного из компьютерных гаджетов. Канал связи 13 включен между выходом датчика задымления 1 и входом сигнализатора 2. Он может быть проводным или беспроводным, например в виде WiFi-канала. Кроме того, сигнализатор 2, датчик задымления 1 и канал связи 13 могут быть выполнены в виде одного микроконтроллерного блока или функциональной интегральной схемы. Регулировку порога срабатывания 14 сигнализатора 2 задают перед исследованием автоматически либо вручную от отдельного блока (на схеме не показано), соединенного своим выходом с одним из входов сигнализатора 2, или от компьютера 11, на основе предварительного анализа накопленных данных о задымлении предыдущих экспериментов. Величина порога срабатывания 14 сигнализатора 2 обеспечивает определение геометрических параметров силуэта измеряемого капельного образца 6 и подложки 7 с заданной стандартной типовой погрешностью, характерной для начала исследования, например 5%. Вакуумный насос 9 обеспечивает откачивание газов 15 вплоть до давления Р≤10-2 мм Hg внутри электропечи 4, с контролем значений вакуума системой «Мерадат» (на схеме не показаны). Инертный газ 16, преимущественно гелий, подают под давлением из баллона при манометрическом контроле (на схеме не показано).Smoke sensor 1 is made mainly in the form of a point smoke detector based on an integrated photosensor - an optocoupler or a discrete pair of phototransistor / LED - see Wikipedia, article “Fire detector”, in the form of an active fire sensor, for example, manufactured by ASK Aegis ( St. Petersburg), which produces a signal and at the same time reacts to a change in smoke. It can be made with an autonomous power source, for example, in the form of AA elements. When smoke is reduced, it turns off the output signal. In addition, there may be several smoke sensors 1, while their outputs are connected in parallel. Smoke sensor 1 can be implemented as a smoke sensor, for example, gray or black, synchronously reacting to some gases - see "MQ2 Gas sensor", http://www.hwsensor.com. It is located outside the heating zone 5, inside the electric furnace 4 with a capacity of 20 kVA, made in the form of an original cylindrical structure with water cooling. The photodetector 3 is made in the form of a camera, for example, 3372P Sanyo, or a digital camera with a resolution of more than 1 megapixel and is connected to the computer 11 via a USB cable. A cylindrical electric heater (not shown in the diagram) is made of a refractory non-magnetic metal, such as Mo. It provides an isothermal heating zone 5. Each substrate 7 is made in the form of a cylindrical body of high-temperature ceramics, such as beryllium. The adjustable rod 8 is made of molybdenum. The vacuum pump 9 consists of a combination of the fore-vacuum pump VN-1M and the vacuum unit VA-05-4. Round sight glass 10 is made of quartz. The signaling device 2 can be placed, in particular, on the edge of the sight glass 10, but with the condition that the image of the droplet sample does not overlap. The signaling device 2, made, for example, in the form of a switch based on transistor switches or relays, is connected to one of the ports of the computer 11. It additionally contains a typical threshold alarm system, for example, an audio one, in the form of a self-oscillating multivibrator with a frequency of 1 kHz on KT315 transistors with a load in the form dynamic low-power - 0.1 W of the head, and visual based on the AL307 LED. Signaling device 2 can be virtual in the form of one of the computer gadgets. The communication channel 13 is connected between the output of the smoke detector 1 and the input of the detector 2. It can be wired or wireless, for example in the form of a WiFi channel. In addition, the detector 2, the smoke sensor 1 and the communication channel 13 can be made in the form of a single microcontroller unit or a functional integrated circuit. The threshold of operation 14 of the detector 2 is set before the study automatically or manually from a separate unit (not shown in the diagram) connected to its output with one of the inputs of the detector 2, or from the computer 11, based on a preliminary analysis of the accumulated data on the smoke of previous experiments. The threshold value 14 of the signaling device 2 provides a determination of the geometric parameters of the silhouette of the measured droplet sample 6 and the substrate 7 with a given standard standard error characteristic of the start of the study, for example 5%. The vacuum pump 9 provides the evacuation of gases 15 up to a pressure of P≤10 -2 mm Hg inside the electric furnace 4, with the vacuum values controlled by the Meradat system (not shown in the diagram). Inert gas 16, mainly helium, is supplied under pressure from a cylinder under pressure control (not shown in the diagram).

Определение поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов осуществляют посредством предлагаемой полезной модели следующим образом. Подготавливают изучаемый образец 6, определяют его массу, после чего помещают его на подложку 7, ее размещают на одном из концов штока 8 в центре зоны нагрева 5 электропечи 4. Датчик задымления 1 помещают внутри электропечи 4 в области температуры ≤+70°С, например около системы водяного охлаждения (на схеме не показано), преимущественно вне зоны наблюдения фотоприемника 3, соединяют этот датчик посредством канала связи 13, например проводного, с входом сигнализатора 2, который размещают, например, около компьютера 11. Задают требуемый уровень электрического сигнала порога срабатывания 14 сигнализатора 2, адекватный заданному значению возможного задымления в ходе исследований внутри электропечи 4, включают электропитание датчика задымления 1, после электропечь 4 закрывают. Включают вакуумный насос 9 и электропечь 4, осуществляют начальную стадию эксперимента, при которой регулируют горизонтальность подложки 7, после чего начинают основную стадию эксперимента и наблюдают все его этапы на дисплее 12. На выходе датчика задымления 1 первоначально появляется сигнал 17, имеющий величину меньше порога срабатывания 14 сигнализатора 2. При задымлении в электропечи 4 на выходе датчика задымления 1 и входе сигнализатора 2 появляется нарастающий сигнал 17, вплоть до эквивалентного порогу срабатывания 14 сигнализатора 2. Выходной сигнал 18 сигнализатора 2 становится больше нуля. Он поступает в компьютер 11, который вырабатывает сигнал 19 остановки изменения нагрева электропечи 4 и сигнал 20 включения вакуумного насоса 9, после чего уменьшается уровень задымления внутри электропечи 4. После того как сигнал 17 с выхода датчика задымления 1 уменьшается до уровня ниже сигнала порога срабатывания 14 сигнализатора 2, сигнал 20 включения вакуумного насоса 9 становится нулевым, а компьютер 11 вырабатывает сигнал 21 запуска системы подкачки инертного газа 16. При достижении величины давления 22 первоначального уровня сигнал 21 запуска системы подкачки инертного газа 16 становится равным нулю и отключает систему подкачки инертного газа 16. Уровень задымления может меняться для разных температур и/или материала образцов 6, что будет отражено в изменении момента начала 23 процедуры снижения уровня задымления. После завершения процедуры снижения уровня задымления продолжают эксперимент.The determination of surface tension and / or density of metal melts is carried out using the proposed utility model as follows. The test sample 6 is prepared, its mass is determined, then it is placed on the substrate 7, it is placed on one of the ends of the rod 8 in the center of the heating zone 5 of the electric furnace 4. The smoke sensor 1 is placed inside the electric furnace 4 in the temperature range ≤ + 70 ° С, for example near the water cooling system (not shown in the diagram), mainly outside the surveillance zone of the photodetector 3, this sensor is connected via a communication channel 13, for example, wired, to the input of the signaling device 2, which is placed, for example, near the computer 11. Set the required level of electric signal-parameter threshold triggering annunciator 14 2, an adequate target value possible smoke in the course of research in the electric furnace 4 include smoke sensor power supply 1, after the electric furnace 4 is closed. Turn on the vacuum pump 9 and electric furnace 4, carry out the initial stage of the experiment, in which the horizontalness of the substrate 7 is adjusted, after which the main stage of the experiment is started and all its stages are observed on the display 12. At the output of the smoke sensor 1, signal 17 initially appears, having a value less than the threshold 14 of signaling device 2. When smoke is generated in an electric furnace 4, an increasing signal 17 appears at the output of smoke sensor 1 and input of signaling device 2, up to the equivalent threshold of operation 14 of signaling device 2. Exit hydrochloric signal 18 signaling device 2 becomes greater than zero. It enters a computer 11, which generates a stop signal 19 for changing the heating of the electric furnace 4 and a signal 20 for turning on the vacuum pump 9, after which the level of smoke inside the electric furnace 4 decreases. After the signal 17 from the output of the smoke sensor 1 decreases to a level below the threshold signal 14 signaling device 2, the signal 20 for switching on the vacuum pump 9 becomes zero, and the computer 11 generates a signal 21 for starting the inert gas pumping system 16. When pressure 22 reaches the initial level, signal 21 starts and the inert gas pumping system 16 becomes zero and disables the inert gas pumping system 16. The level of smoke can vary for different temperatures and / or material of samples 6, which will be reflected in the change in the moment of beginning 23 of the procedure for reducing the level of smoke. After completion of the procedure to reduce the level of smoke continue the experiment.

Claims (11)

1. Устройство для изучения физических свойств каплеобразных образцов металлических расплавов, выполненное с возможностью фотометрии и сигнализации, содержащее электропечь горизонтального типа, заполненную инертным газом, с зоной нагрева исследуемых образцов, шток для перемещения этих образцов в зону нагрева, смотровое окно, отличающееся тем, что в него введены сигнализатор, по меньшей мере один датчик задымления, канал связи, при этом сигнализатор размещен преимущественно снаружи вышеуказанной электропечи, датчик задымления размещен в этой электропечи вне вышеуказанной зоны нагрева, выход датчика задымления выполнен с возможностью сигнализации, например посредством соединения с входом канала связи, выход которого соединен с входом сигнализатора.1. A device for studying the physical properties of droplet-like samples of metal melts, made with the possibility of photometry and signaling, containing a horizontal type electric furnace filled with an inert gas, with a heating zone for the samples under study, a rod for moving these samples into the heating zone, a viewing window, characterized in that a signaling device, at least one smoke detector, a communication channel are introduced into it, while the signaling device is located mainly outside the above electric furnace, the smoke sensor is placed in this electric furnace outside the aforementioned heating zone, the output of the smoke detector is configured to signal, for example, by connecting to the input of the communication channel, the output of which is connected to the input of the signaling device. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сигнализатор обладает функцией регулировки порога.2. The device according to claim 1, characterized in that the signaling device has a threshold adjustment function. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик задымления содержит по меньшей мере один фотосенсор.3. The device according to p. 1, characterized in that the smoke sensor contains at least one photosensor. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик задымления содержит по меньшей мере один химический сенсор.4. The device according to p. 1, characterized in that the smoke detector contains at least one chemical sensor. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик задымления размещен вне зоны фотометрии.5. The device according to claim 1, characterized in that the smoke sensor is located outside the photometry zone. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик задымления работает преимущественно в инфракрасном оптическом диапазоне.6. The device according to p. 1, characterized in that the smoke detector operates mainly in the infrared optical range. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик задымления имеет автономный источник питания.7. The device according to claim 1, characterized in that the smoke detector has an autonomous power source. 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что канал связи выполнен в виде радиоканала.8. The device according to p. 1, characterized in that the communication channel is made in the form of a radio channel. 9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что канал связи выполнен проводным.9. The device according to p. 1, characterized in that the communication channel is wired. 10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сигнализатор расположен на краю смотрового окна.10. The device according to p. 1, characterized in that the detector is located on the edge of the viewing window. 11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сигнализатор обладает функциями аудио- и видеосигналов.11. The device according to claim 1, characterized in that the signaling device has the functions of audio and video signals.
RU2017128028U 2017-08-04 2017-08-04 A device for studying the physical properties of drop-like samples of metal melts RU178676U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017128028U RU178676U1 (en) 2017-08-04 2017-08-04 A device for studying the physical properties of drop-like samples of metal melts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017128028U RU178676U1 (en) 2017-08-04 2017-08-04 A device for studying the physical properties of drop-like samples of metal melts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU178676U1 true RU178676U1 (en) 2018-04-17

Family

ID=61974696

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017128028U RU178676U1 (en) 2017-08-04 2017-08-04 A device for studying the physical properties of drop-like samples of metal melts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU178676U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU220210U1 (en) * 2023-03-31 2023-09-01 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" INSTALLATION SUPPORT FOR DETERMINING THE RATES AND KINETICS OF SPREADING AND/OR WETTING OF A DROP SAMPLE OF METAL MELT PLACED IN THE HEATING ZONE OF A HORIZONTAL ELECTRIC FURNACE

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1591016A (en) * 2003-03-21 2005-03-09 中国科学院过程工程研究所 Device for on line measuring high temperatare fused body surface temsion, contact angle and density
JP3182252U (en) * 2012-12-28 2013-03-14 独立行政法人産業技術総合研究所 Mechanical property measurement test equipment
RU131180U1 (en) * 2012-09-10 2013-08-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" DEVICE FOR DETERMINING DENSITY OF METAL MELTS
RU149156U1 (en) * 2014-04-29 2014-12-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" DEVICE FOR DETERMINING SURFACE TENSION AND / OR DENSITY OF METAL MELTS
RU150382U1 (en) * 2014-07-25 2015-02-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" DEVICE FOR DETERMINING SURFACE TENSION AND / OR DENSITY OF LIGHT-MELTING METAL MELTS

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1591016A (en) * 2003-03-21 2005-03-09 中国科学院过程工程研究所 Device for on line measuring high temperatare fused body surface temsion, contact angle and density
RU131180U1 (en) * 2012-09-10 2013-08-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" DEVICE FOR DETERMINING DENSITY OF METAL MELTS
JP3182252U (en) * 2012-12-28 2013-03-14 独立行政法人産業技術総合研究所 Mechanical property measurement test equipment
RU149156U1 (en) * 2014-04-29 2014-12-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" DEVICE FOR DETERMINING SURFACE TENSION AND / OR DENSITY OF METAL MELTS
RU150382U1 (en) * 2014-07-25 2015-02-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" DEVICE FOR DETERMINING SURFACE TENSION AND / OR DENSITY OF LIGHT-MELTING METAL MELTS

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU220210U1 (en) * 2023-03-31 2023-09-01 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" INSTALLATION SUPPORT FOR DETERMINING THE RATES AND KINETICS OF SPREADING AND/OR WETTING OF A DROP SAMPLE OF METAL MELT PLACED IN THE HEATING ZONE OF A HORIZONTAL ELECTRIC FURNACE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2663321C1 (en) Method and device for determining surface tension and/or density of molten metals
You et al. High temperature Raman spectra of sodium disilicate crystal, glass and its liquid
US9255846B1 (en) Digital temperature determination using a radiometrically calibrated and a non-calibrated digital thermal imager
Carbone et al. Simultaneous experimental evaluation of solubility, diffusivity, interfacial tension and specific volume of polymer/gas solutions
RU178676U1 (en) A device for studying the physical properties of drop-like samples of metal melts
RU2517770C1 (en) Method to distribute density of metal melts
JP2015203637A (en) infrared imaging device
Richardson et al. Single-laser-shot femtosecond coherent anti-Stokes Raman scattering thermometry at 1000 Hz in unsteady flames
RU127924U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING DENSITY OF METAL MELTS
RU101192U1 (en) DEVICE FOR MEASURING KINEMATIC MELT VISCOSITY
RU150382U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING SURFACE TENSION AND / OR DENSITY OF LIGHT-MELTING METAL MELTS
RU149156U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING SURFACE TENSION AND / OR DENSITY OF METAL MELTS
RU2709436C1 (en) Device for determining smoke formation in a laboratory electric furnace
JP2017187434A (en) Infrared imaging device
RU129651U1 (en) GLASS PURITY SENSOR
JPWO2012073625A1 (en) Inspection equipment for molten glass
CN201917543U (en) CCD (charge coupled device) visual spontaneous ignition temperature tester
KR100997305B1 (en) Dropping temperature measuring instrument for iron ore and method thereof
CN205580708U (en) Detection apparatus for be used for burnt drift volume behind camera lens
RU131180U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING DENSITY OF METAL MELTS
JP2021047195A (en) Infrared imaging device, infrared imaging system and infrared imaging method
RU66054U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE TIME OF THERMAL RELAXATION OF ISOTROPIC MATERIALS AT HIGH TEMPERATURES
RU2692399C1 (en) Method for determination of metal powder self-ignition temperature
RU167476U1 (en) Device for determining the density and surface tension of metal melts
CN202599881U (en) Medicine melting point detection apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180319