SE537282C2 - En provtagningsanordning för termisk analys - Google Patents

Abstract

537 282 analys sa att provmangden av smaltan i provtagningsanordningen stelnar pa det avsedda sattet. Om avstandet mellan inner- och yttervaggarna i provtagningsanordningen inte kontrolleras noggrant kommer varmeoverforingen, och saledes stelningen av provmangden, paverkas sa att en tillfOrlitlig matning aventyras. Saledes finns det fortfarande utrymme for en forbattrad provtagningsanordning som overvinner eller atminstone reducerar de ovanstaende namnda problemen. Sammanfattning Syftet med foreliggande uppfinning är en provtagningsanordning for termisk analys som enkelt kan framstallas pa ett kostnadseffektivt satt och som sakerstaller att tillforlitliga resultat under termisk analys erhalls.

Description

537 282 EN PROVTAGNINGSANORDNING FOR TERMISK ANALYS Uppfinningens omrade Foreliggande uppfinning hanfor till en provtagningsanordning for termisk analys av stelnande metall, speciellt for termisk analys vid framstallning av got.

Bakgrund Termisk analys är en teknik for att overvaka variationer i temperaturforandring av vissa smalta substanser under stelning for att kunna faststalla mikrostrukturen och saledes egenskaperna av substanserna i fast form. Detta astadkommes genom att ta ett prov fran smaltan, overfora det till ett provkarl och registrera och utvardera en tidsberoende temperaturforandring i provet under stelning, medelst temperaturkannande medel, sá som termoelement eller andra anordningar som är tidigare kanda inom omradet.

Vid anvandning av termisk analys kir att kontrollera stelningsforfaranden i smalta material, sa som gjutjarn, eller aluminiumlegeringar, är en ytterst kritiskt fraga att fora provkarlet och provmangden sa nara termisk jamnvikt som nnojligt, och att tillhandahalla for en kontrollerad, jamn och reproducerbar hastighet av varmebortforsel fran provet. Anledningen till detta är for att mojliggora matning av temperaturforandringar under fasomvandlingar, vars kunskap om är nodvandig far att kontrollera vissa stelningsforfaranden.

WO 86/01755 beskriver ett forfarande for att framstalla kompakt gjutjarn genom att anvanda termisk analys. Ett prov tas fran ett bad av smalt gjutjarn, och detta prov tillats stelna under 0,5 till 10 minuter. Temperaturen registreras samtidigt av tva temperaturkannande medel, varav ett är anordnat i centrum av provet och det andra i den omedelbara narheten av karlvaggen. Sa kallade kylningskurvor som representerar temperaturen av jarnprovet som en funktion av tid registreras for vane av de tva temperaturkannande medlen. Enligt detta dokument är det da mojligt att faststalla den nadvandiga mangden av strukturmodifierande medel som maste tillsattas till smaltan kir att erhalla den onskade strukturen. 1 537 282 Ett exempel pa en provtagningsanordning ar beskriven i WO 96/23206. Anordningen innefattar en behallare avsedd att innehalla en provmangd av flytande metall under analys, och en sensor for termisk analys. Behallaren innefattar en innervagg med en inneryta avsedd att vara vand mot provmangden under analys, och en yttervagg med en ytteryta avsedd att vara vand mot den omgivande atmosfaren. Inner- och yttervaggama är forbundna vid munnen av behallaren sa att ett vasentligen slutet utrymme bildas mellan vaggarna.

Ett annat exempel pa en provtagningsanordning är beskriven i EP 1 034 419. Behallaren hos provtagningsanordningen innefattar en vasentligen halv-sfarisk bottendel som har en tillplattad del. Avstaendet mellan vaggarna i den tillplattade delen är mindre an avstaendet mellan vaggarna i den cylindriska delen av behallaren. Darigenom simulerar provtagningsanordningen ett sfariskt stelnande av smalt metall inuti behallaren, vilket är den mest tillforlitliga och exakta formen far termisk analys, men är inte sfarisk i formen.

Termisk analys är en varmebalans. Den ultimata formen, och saledes upplosningen, av kylningskurvan bestams av balansen mellan varme som frigors under stelningen och varmen som forloras till provtagningsanordningen och atmosfaren. Det är uppenbart att mangden varme som frigOrs genom stelning av ett 200 gram prov av exempelvis gjutjarn är fast. Om 200 gram provet aterfinns i ett karl som kyls ner snabbt kommer varmen som frigors av stelningen vara mindre kapabel att segra over varmeforlusten an den skulle i ett karl som kyls langsammare. Resultatet är att den snabbare kylningen av karlet tillhandahaller samre upplosning i kylningskurvorna. Snabb kylning orsakad av karlet kan ocksa andra det verkliga stelningsbeteendet av jarnet genom att framkalla kylsprickor eller genom att paverka underkylningen. For att extrahera sá mycket information som mojligt fran varmen som frigors av stelningen är det nodvandigt att utforma en provtagningsanordning for termisk analys sa att den varken maskerar eller spader ut informationen som tillhandhalls av stelningen. Det andra viktiga kravet hos en provtagningsanordning far termisk analys är att den maste sakerstalla konsekventa provtagningsbetingelser. Pa grund av skillnaderna i den frigjorda varmen mellan en bra mikrostruktur och en mikrostuktur utanfOr spektrum kan vara mycket snn5 ar det kritiskt att alla forandringar som mats ar pa grund av skillnader i jarnet och inte pa grund av skillnader i provtagningsteknik.

Aven om de ovan namnda provtagningsanordningarna fungerar mycket bra for termisk analys ar de ibland svara att framstalla eftersom avstandet mellan vaggarna has behallaren maste regleras tillrackligt for att sakerstalla den korrekta varmeoverforingen under termisk 2 537 282 analys sa att provmangden av smaltan i provtagningsanordningen stelnar pa det avsedda sattet. Om avstandet mellan inner- och yttervaggarna i provtagningsanordningen inte kontrolleras noggrant kommer varmeoverforingen, och saledes stelningen av provmangden, paverkas sa att en tillfOrlitlig matning aventyras. Saledes finns det fortfarande utrymme for en forbattrad provtagningsanordning som overvinner eller atminstone reducerar de ovanstaende namnda problemen.

Sammanfattning Syftet med foreliggande uppfinning är en provtagningsanordning for termisk analys som enkelt kan framstallas pa ett kostnadseffektivt satt och som sakerstaller att tillforlitliga resultat under termisk analys erhalls.

Syftet astadkommes genom en provtagningsanordning enligt det sjalvstandiga patentkravet 1. Utforingsformer definieras av de osjalvstandiga patentkraven.

Provtagningsanordningen enligt foreliggande uppfinning sakerstaller av avstandet mellan inner- och yttervaggelementen hos behallaren kan kontrolleras tillforlitligt under montering av behallaren av provtagningsanordningen likval som under anvandning darav under termisk analys. Darigenom sakerstalls den kontrollerade varmeforlusten fran behallaren under termisk analys och mer tillforlitliga matningar medelst provtagningsanordningen mojliggors. Mer specifikt, provtagningsanordningen simulerar eft sfariskt stelnande av den smalta metallen inuti behallaren, vilket är den mest tillforlitliga, likformiga och korrekta stelningsformen for termisk analys. Konstruktionen av behallaren paverkar ocksa konvektionsflodesmonstret av metallen inom behallaren for att framstalla ett flodesseparerat omrade vid botten av behallaren. Detta flodesmonster och separering kan anvandas for aft analysera segregerat jam n vid botten av behallaren.

Provtagningsanordningen enligt uppfinningen innefattar en behallare avsedd aft sankas ner i en metallsmalta och fyllas med en provmangd av namnda metallsmalta. Behallaren innefattar en ovre del oppen vid den ovre anden darav, en bottendel anpassad att vara den forsta delen av behallaren som sanks ner i smaltan nar en provmangd tas, och en vasentligen cylindrisk del anordnad mellan den ovre delen och bottendelen. Behallaren innefattar vidare ett innervaggelement och ett yttervaggelement. lnnervaggelementet har en inneryta avsedd aft kontaktera en provmangd av metallsmaltan under termisk analys, och en ytteryta. Yttervaggelementet har en inneryta, och en ytteryta anpassad aft 3 537 282 exponeras for den omgivande luften under termisk analys. Innervaggelementet och yttervaggelementet är vasentligen koaxiellt anordnade i den vasentligen cylindriska delen av beh5llaren och forbunda vid den ovre delen av beh5llaren, och inner- och yttervaggelementen definierar ett slutet isolerande utrymme mellan ytterytan av innervaggelementet och innerytan av yttervaggelementet. Provtagningsanordningen innefattar vidare temperaturkannande medel anpassat att stracka sig in i provmangden under termisk analys. Distansorgan är anordnat i det isolerande utrymmet i bottendelen av behallaren och/eller i den cylindriska delen av beh5llaren i narheten av bottendelen.

Enligt en utforingsform utgor distansorganet varmeledande ull, foretradesvis metallisk ull, sa som stalull.

Enligt en annan utforingsform utgor distansorganet 5tminstone en utskjutande del, foretradesvis atminstone tre utskjutande delar, namnda utskjutande del(ar) utskjutande in i det isolerande slutna utrymmet fran innerytan av yttervaggelementet eller fran ytterytan av innervaggelementet. I fallet med ett flertal utskjutande delar kan atminstone en utskjutande del skjuta ut fran innerytan av yttervaggelementet och atminstone en annan utskjutande del kan skjuta ut fr5n ytterytan av innervaggelementet.

Distansorganet tillhandahaller foretradesvis en termisk kortslutning mellan innervaggelementet och yttervaggelementet hos behallaren. Darigenonn regleras ytterligare varmeforlusten has behallaren genom forbattrad varmebortforsel from den nedre delen av behallaren och s5ledes 5stadkommes en vidare forbattring av den simulerade sfariska stelningen.

Distansorgan(en) är foretradesvis anordnat/anordnade pa ett avstand fran centrumaxeln has behallaren, i.e. de är inte narvarande vid den absoluta bottenanden av det slutna utrymmet. Darigenom är det ytterligare sakerstallt att avst5ndet mellan inner- och yttervaggelementen, och saledes dimensionerna av det slutna utrymmet, kan sakerstallas i en storre del av behallaren (jamfort med ett fall dar en utskjutande del exempelvis endast är narvarande vid centrumaxeln hos behallaren) och darigenom resulterar i mer tillforlitliga resultat under termisk analys.

Bottendelen has behallaren är foretradesvis vasentligen halv-sfarisk far att tillhandahalla den avsedda simuleringen av ett sfariskt stelnande. 4 537 282 Enligt en utforingsform är bottendelen av behallaren vasentligen halv-sfarisk och innefattar en tillplattad del anordnad vid bottenanden darav och vasentligen vinkelrat till en centrumaxel hos behallaren. Avstandet mellan ytterytan av innervaggelementet och innerytan av yttervaggelementet vid den tillplattade delen kan lampligen vara mindre an avstandet mellan ytterytan av innervaggelementet och innerytan av yttervaggelementet i den vasentligen cylindriska delen av behallaren. Detta forbattrar ytterligare varmeforlusten och simulerat sfariskt stelnande genom att balansera stalningsvarmeforlusten fran den oppna ytan vid den ovre delen hos behallaren.

Enligt en vidare utforingsform är den utskjutande delen eller de utskjutande delarna i direkt kontakt med vaggelementet mot vilket de skjuter ut. Det vill saga, om de utskjutande delarna skjuter ut fran innerytan av yttervaggelementet är de i direkt kontakt med ytterytan av innervaggelementet, och om de utskjutande delarna skjuter ut fran ytterytan av innervaggelementet är de i direkt kontakt med innerytan av yttervaggelementet. Darigenom sakerstalls ytterligare avstandet mellan inner- och yttervaggarna bade under montering av behallaren och under anvandning darav under termisk analys. Vidare, beroende pa materialet av den eller de utskjutande delarna kan en termisk kortslutning mellan inner- och yttervaggelementen mojliggoras.

Enligt ytterligare en annan utforingsform utgor den utskjutande delen eller de utskjutande delarna inbuktningar i yttervaggelementet fran ytterytan darav. Darigenom kan behallaren enkelt tillverkas exempelvis genom att stansa de utskjutande delarna i samma forfarandesteg som stansning av yttervaggelementet.

Enligt ytterligare en annan utforingsform innefattar innervaggelementet en ringformad del anordnad vid den ovre anden av den byre delen av behallaren, den ringformade delen stackande sig vasentligen i den axiella riktningen av behallaren. Den ringformade delen sakerstaller bland annat att eventuell overskottsmetall under tagning av en provmangd av smaltan inte paverkar matningarna under termisk analys. Dessutom balanserar den ringformade delen vidare varmeforlusten mellan toppen och botten pa behallaren genom att reducera stralningsvarmeforlusten till atmosfaren vid den oppna anden av behallaren.

Foretradesvis innefattar det temperaturkannande medlet atminstone en temperaturkannande sensor anordnad i ett skyddande rot- anordnat vasentligen koaxiellt med den cylindriska delen av behallaren langs en centrumaxel darav. 537 282 Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 illustrerar ett schematiskt tvarsnitt genom en provtagningsanordning enligt en forsta utforingsform.

Fig. 2 illustrerar en forstoring av en del av bottendelen av en behallare hos provtagningsanordningen visad i Fig.1 i tvarsnitt.

Fig. 3 illustrerar ett schematiskt tvarsnitt genom en behallare hos en provtagningsanordning enligt en andra utforingsform.

Fig. 4 illustrerar ett schematiskt tvarsnitt genom en behallare hos en provtagningsanordning enligt en tredje utfOringsform.

Fig. 5a illustrerar en schematisk bottenvy av en provtagningsanordning enligt en fjarde utforingsform.

Fig. 5b illustrerar ett schematiskt tvarsnitt genom en provtagningsanordning som visas i Fig. 5a.

Fig. 6a illustrerar en schematisk bottenvy av en provtagningsanordning enligt en femte utforingsform.

Fig. 6b illustrerar ett schematiskt tvarsnitt genom en provtagningsanordning som visas i Fig. 6a.

Fig. 7a illustrerar en schematisk bottenvy av en provtagningsanordning enligt en sjatte utforingsform.

Fig. 7b illustrerar ett schematiskt tvarsnitt genom en provtagningsanordning som visas i Fig. 7a.

Fig. 8 illustrerar ett schematiskt tvarsnitt genom en behallare hos en provtagningsanordning enligt en sjunde utforingsform. 6 537 282 Detaljerad beskrivning Uppfinningen kommer beskrivas nedan med referens till de bifogade ritningarna.

Uppfinningen är inte begransad till de utforingsformer som visas utan kan varieras inom ramen for de bifogade kraven. Vidare ska inte ritningarna anses skalenligt ritade da vissa sardrag kan vara overdrivna for att tydligare illustrera sardragen hos provtagningsanordningen eller behallaren darav.

Figur 1 illustrerar ett schematiskt tvarsnitt av en provtagningsanordning 1 i enlighet med en utforingsform av uppfinningen. Provtagningsanordningen 1 innefattar en behallare 2. Behallaren är avsedd att sankas ner i en smalta sa att en provmangd av smaltan tillats floda in i och fylla behallaren. BehaHare, som innehaller provmangden, tas sen ut ur smaltan och termisk analys utfors. Under den termiska analysen finals provmangden stelna och temperaturforandringen aver tid mats medelst ett temperaturkannande medel 10. Det temperaturkannande medlet är foretradesvis positionerat medelst ett stodelement 14. Stodelementet 14 kan lampligen vara anordnat over den ovre anden av behallaren, foretradesvis koncentriskt med centrumaxeln A hos behallaren 2.

Behallaren 2 innefattar en ovre del 3 Oppen vid munnen, i.e. Open vid den ovre anden av behallaren, en bottendel 4 anpassad att vara den forsta delen av behallaren som sanks ner i smaltan nar en provmangd tas av smaltan, och en vasentligen cylindrisk del 5 anordnad mellan den ovre delen och bottendelen av behallaren. Behallaren 2 innefattar ett innervaggelement 6 som har en inneryta 6a avsedd att vara i kontakt med provmangden, och en ytteryta 6b motsatt innerytan 6a. Behallaren innefattar vidare ett yttervaggelement 7 som har en inneryta 7a och en motsatt ytteryta 7b, varvid ytterytan 7b är anpassad att exponeras for den omgivande atmosfaren under termisk analys.

Inner- och yttervaggelementen 6, 7 är vasentligen koaxiellt anordnade atminstone i den vasentligen cylindriska delen 5 av behallaren runt centrumaxeln A hos behallaren 2. Inner- och yttervaggelementen 6, 7 är anordnade pa ett avstand fran varandra utom vid den ovre delen av behallaren dar de ar forbundna, exempelvis genom svetsning, krimpning eller liknande. Darigenom bildas ett slutet utrymme 8 mellan inner- och yttervaggelementen 6, 7. Saledes är behallaren en dubbelvaggbehallare.

Inner- och yttervaggelementen kan lampligen var och en innefatta en radiellt utstrackt flans 16 anordnad vid den ovre delen 3 av behallaren 2, de radiellt utstracka flansarna av inneroch yttervaggarena forbundna med varandra. Saledes är inner- och yttervaggelementen 7 537 282 forbundna vid den ovre anden av behallaren, i.e. vid munnen darav. De radiellt utstrackta flansarna 16 hos inner- och yttervaggelementen stracker sig fran respektive inneryta av vaggelementen ut5t i en riktning fr5n centrumaxeln hos beh5liaren s5 att de inte kommer stOra fyllningen av behallaren under provtagning.

Avstandet mellan inner- och yttervaggelementen 6, 7 och saledes dimensionerna av det slutna utrymmet 8 är en viktig parameter for att reglera varmeforiusten orsakad av staining, konvektion och termisk ledning. Genom att valja och helt eller delvis fylla det slutna utrymmet 8 med ett iampligt medium, och/eller andra dimensionerna p5 utrymmet, är det mojligt att anpassa geometrin och varmeforiusthastigheten hos provtagningsanordningen till de varden som kravs for termisk analys. Det slutna utrymmet 8 kan exempelvis vara evakuerat eller fyllt med gas. Det är ocksa tankbart att fylla det slutna utrymmet 8 med isolerande material, exempelvis sand eller olika keramer, om s5 onskas. Nar det slutna utrymmet är evakuerat eller fyllt med gas, sa som luft, kommer dock straining att vara en viktig varmeoverforingsmekanism. Nar temperaturen hos den stelnande provmangden okar kommer straining bli viktigare eftersom effekten darav okar med fjarde potensen av absolut temperatur. Enligt en foredragen utforingsform är det slutna utrymmet 8 fyllt med luft for enkelhetens skull och kostnad.

Bottendelen 4 hos behallaren 2 är foretradesvis vasentligen halv-sfarisk i form. Saledes är en vinkel a mellan ett plan P vinkeiratt mot centrumaxeln A hos beh5liaren och som skar centrumaxeln A vid den nedersta bottenanden av behallaren 2, och en imaginar linje L som stracker sig fr5n skarningspunkten mellan namnda plan P och centrumaxeln A till ytterytan 7b av yttervaggelementet 7 vid den punkt dar bottendelen 4 och den vasentligen cylindriska delen 5 av behallaren mots ca 0 (se Figur 8).

Lampligen är bade innervaggelementet 6 och yttervaggelementet 7 av behallaren 2 vasentligen halv-sfariska i bottendelen 4 av beh5liaren 2.

Sa som visas i Figur 1 kan behallaren 2 vidare innefatta en tillplattad del 11 i bottendelen 4 darav. Den tillplattade delen 11 är lampligen anordnad vasentligen vinkeirat till centrumaxeln A has behallaren och har en vasentligen cirkular form koncentrisk med centrumaxeln has beh5liaren. S5ledes är en vinkel a mellan ett plan P vinkeiratt mot centrumaxeln A has behallaren och som skar centrumaxeln A vid den nedersta bottenanden av behallaren 2, och en imaginar linje L som stracker sig fr5n skarningspunkten mellan namnda plan P och centrumaxeln A till ytterytan 7b av 8 537 282 yttervaggelementet 7 vid den punkt dar bottendelen 4 och den vasentligen cylindriska delen 5 av behallaren mots mindre an ca 45°.

Lamp!igen innefattar var och en av innervaggelementet och yttervaggelementet en tillplattad bottendel sa som visas exempelvis i Figur 1.

Vidare är det foredraget att avstandet mellan inner- och yttervaggelementen 6, 7 i den tillplattade delen 11 är mindre an avstaendet mellan inner- och yttervaggelementen i den vasentligen cylindriska delen av behallaren 2. En provtagningsanordning innefattande en sadan tillplattad botten och fordelarna darav har exempelvis beskrivits i EP 1 034 419, som harmed inforlivas genom referens.

Det temperaturkannande medlet 10 anvant for termisk analys av provmangden kan exempelvis vara en eller flera temperaturkannande sensorer. Foretradesvis anvands atminstone tva temperaturkannande sensorer, sa som visas i Figur 1. Den forsta temperaturkannande sensorn är anordnad i narheten av innervaggelementet 6 av behallaren sa att den kan mata temperaturkurvan av delen av provmangden vilken stelnar tidigt i stelningsprocessen av provmangden. Den andra temperaturkannande sensorn är foretradesvis anordnad vasentligen i centrum av provmangden, i.e. vasentligen i centrum av behallaren 2 av provtagningsanordningen, sa att den kommer mata temperaturkurvan av delen av provmangden som stelnar vid ett sent skede av stelningsprocessen av provmangden.

Mer specifikt, formen av behallaren och anordnandet av det temperaturkannande medlet paverkar konvektionsflodesmonstret av metallen inne i behallaren for att producera en flodesseparerad region vid botten av behallaren. Detta flodesmonster och separation kan anvandas for att analysera segregerad metall vid botten av behallaren genom anordnandet av det temperaturkannande medlet. Exempelvis, for att simulera naturlig forsvagning av magnesium (vilket paverkar fasomvandlingarna hos en jarn-baserad smalta) vilket sker bade i en skank och i ett got, kan innerytan av behallaren vara belagd med ett reaktivt material som konsumerar aktivt magnesium i smaltan. Konvektionsstrommarna i behallaren skoljer det provtagna jarnet langs innerytan av innervaggelementet och orsakar saledes ett lag-magnesium jam att ackumuleras i det stagnerade flodesseparerade omradet vid botten av behallaren. I ett sadant fall kan det temperaturkannande medlet anordnad vasentligen i centrum utvardera det icke-reagerade bulkjarnet, och saledes bestamma start-av-gjutningbeteendet, medan det temperaturkannande medlet anordnat nara innerytan av 9 537 282 innervaggelementet forutsp5r slut-av-gjutning-beteendet vilket skulle ske under gjutning av den jarnbaserade smaltan.

De temperaturkannande sensorerna är foretradesvis anordnade i en eller flera skyddande ror 12. Enligt en utforingsform är tva eller fler temperaturkannande sensorer anordnade i ett skyddande ror, vilket i sin tur är anordnat i provtagningsanordningen langs centrumaxeln av behallaren och stracker sig in i behallaren sa att det kommer att vara nedsankt i provmangden under termisk analys. I eft s5dant fall är de temperaturkannande sensorerna anordnade inne i det skyddande roret vid olika lagen vasentligen langs centrumaxeln av behallaren sa som visas i Figur 1. Det är dock mojligt att anordna temperaturkannande sensor(er) p5 andra satt, till exempel i olika skyddande ror och vid vasentligen samma avstand parallellt till centrumaxeln fran toppen av behallaren. Aven i en sadan utforingsform kan en forsta temperaturkannande sensor lampligen vara anordnad i narheten av innerytan av innervaggelementet medan en andra temperaturkannande sensor är anordnad vasentligen i centrum av provmangden under termisk analys.

Sa som visas i Figur 1 kan stodelementet 14 lampligen vara fastsatt medelst ben 15 till beh5llaren. Antalet ben är inte begransande for uppfinningen, exempelvis tv5, tre, fyra eller fler ben kan anvandas sa som Onskas. Benen 15 majliggiir en provmangd av en smalta att enkelt floda mellan benen in i behallaren nar behallaren sanks ner i smaltan fran vilken provmangden ska tas, och mojliggor darigenom ett enkelt och tillforlitligt forfarande for att fylla behallaren med en konsekvent provmangd. Vidare kan stodelementet 14 foretradesvis agera som ett lock for att reducera str5Iningsvarmeforlust fr5n toppen av provmangden under termisk analys. Detta hjalper ytterligare i konstruktionen av provtagningsanordningen for att simulera ett sfariskt stelnande av provmangden under termisk analys, eftersom det balanserar langsammare varmeforlust fr5n botten av behallaren p5 grund av konstruktionen darav.

Behallaren 2 av provtagningsanordningen enligt foreliggande uppfinning innefattar vidare distansorgan anordnade i det slutna utrymmet 8 mellan inner- och yttervaggelementen 6, 7 hos behallaren 2. Distansorganen ar anordnade i bottendelen 4 av behallaren och/eller i den cylindriska delen 5 av behallaren 2 i narheten av bottendelen 4. Foretradesvis är distansorganen anordnade endast i bottendelen 4 av beh5llaren. Syftet med distansorganden är att sakerstalla att det lampliga avstandet mellan inner- och yttervaggelementen kan garanteras under montering och forbindning av komponenterna av behallaren 2 under tillverkning av provtagningsanordningen 1. Distansorganen sakerstaller 537 282 ocks5 att inner- och yttervaggelementen halls p5 ett avstand fran varandra under termisk analys trots den termiska expansionen av inner- och yttervaggelementen.

I utfOringsformen som visas i Figur 1 utgor distansorganen utskjutande delar 9. Figur 2 är en forstoring av en del av bottendelen av behallaren visad i Figur 1 van i de utskjutande delarna 9 tydligare kan ses.

De utskjutande delarna tillhandah5lIer foretradesvis en termisk kortslutning mellan inner- och yttervaggelementen 6, 7. Darigenom paverkar namnda distansorgan i form av utskjutande delar ocksa varmeforlusten hos behallaren under termisk analys okande varmeforlusten som kan erhallas genom bottendelen av behallaren. Detta forbattrar ytterligare simuleringen av ett sfariskt stelningsforfarande av provmangden inuti behallaren under termisk analys genom att vidare balasera str5Iningsvarmeforlusten fr5n den oppna ytan och mojliggor saledes mer tillforlitliga matningar.

Sa som visas i Figur 3 behover inte distansorganet nadvandigtvis vara utskjutande delar utan kan istallet vara en termiskt ledande ull W, sa som metallisk ull, foretradesvis stalull. Den termiskt ledande ullen kan vara anordnad intermittent langs ett omkretsomr5de inom det slutna utrymmet eller vara anordnat langs med hela omkretsutstrackningen, men är i bada fallen begransad i axiell utstrackning inom bottendelen 4 och/eller nedre del av den cylindriska delen 5 av beh5llaren. Den termiskt ledande ullen W tillhandahaller en kortslutning mellan inner- och yttervaggelementen 6, 7. Den termisk ledande ullen saledes !Ade sakerstaller avst5ndet mellan inner- och yttervaggelementen och en forbattrad varmeforlustprofil hos behallaren, varmefOrlustprofilen simulerande ett sfariskt stelnande av provmangden under termisk analys.

Figur 4 illustrerar ett schematiskt tvarsnitt av en behallare 2 av en provtagningsanordning 1 enligt en alternativ utforingsform. Aven om det inte visas i figuren innefattar provtagningsanordningen temperaturkannande medel s6 som beskrivits ovan, och lampligen innefattar vidare ett stodelement 14 och ben 15 som satter fast stodelementet till behallaren p5 samma satt som beskrivits ovan med referens till Figur 1. Behallaren som visas i Figur 4 innefattar distansorgan i form av utskjutande delar 9 som skjuter ut fran ytterytan 6b av innervaggelementet 6 mot innerytan 7a av yttervaggelementet 7.

Enligt en utforingsform innefattar distansorganet atminstone tva utskjutande delar 9 som skjuter ut in i det slutna utrymmet 8 fran innerytan 7a av yttervaggelementet 7, sa som visas exempelvis i Figur 1 och 2, eller fran ytterytan 6b av innervaggelementet 6, sa som 11 537 282 visas i Figur 4. Vidare är de utskjutande delarna 9 lampligen anordnade langs en omkrets av inner- och/eller yttervaggelementet vid huvudsakligen lika avstand fran varandra. Det är foredraget att atminstone tre utskjutande delar är anordnade i behallaren for att sakerstalla att det avsedda avstandet mellan inner- och yttervaggelementen 6, 7 halls langs hela omkretsen darav. En sadan utforingsform är visad i Figur 5a och 5b, varvid Figur 5a utgor en bottenvy av provtagningsanordningen som visas i tvarsnitt i Figur 5b. Sa som tydligt kan ses i Figur 5a, är tre utskjutande delar (vilka är bildade av inbuktningar 17 i yttervaggelementet av behallaren 2 vilket kommer beskrivas vidare nedan) anordnade pa ett avstand fran, men nara, den tillplattade delen 11 av bottendelen av behallaren. Saledes är de utskjutande delarna 9 anordnade pa ett radiellt avstand fran centrumaxeln A av behallaren 2. De utskjutande delarna 9 al- jamnt fordelade runt en omkrets av yttervaggelementet 7 av behallaren 2.

De utskjutande delarna 9 kan vara fler är tre, sa som fyra, fern eller fler, om sa onskas.

Figur 6a och 6b illustrerar en utforingsform dar behallaren innefattar fyra utskjutande delar. Figur 6a utgör en bottenvy av provtagningsanordningen som visas i tvarsnitt i Figur 6b. Sa som tydligt kan ses i Figur 6a är fyra utskjutande delar (bildade av inbuktningar 17 i ytterytan av ytterväggelementet) anordnade i bottendelen 4 av behallaren 2 vid ett avstand fran, men nara, den tillplattade delen 11. De utskjutande delarna ärjämnt fOrdelade runt en omkrets av yttervaggelementet 7 av behallaren 2.

Oberoende av antalet utskjutande delar och deras placering kan de utskjutande delarna vara gjorda av samma material som inner- och yttervaggelementen, men kan ocksa vara gjorda av ett annat material om sa Onskas.

Enligt en annan utforingsform innefattar distansorganet en ensam utskjutande del 9 vilken skjuter ut fran innerytan 7a av yttervaggelementet 7, eller fran ytterytan 6b av innervaggelementet 6 langs en fullstandig omkrets av namnda vaggelement. Saledes är namnda utskjutande del en runtomgaende utskjutande del. Figur 7a och 7b illustrerar en sadan utforingsform varvid den utskjutande delen 9 skjuter ut fran innerytan 7b av yttervaggelementet 7 och har en utstrackning langs hela omkretsen av yttervaggelementet 7. Figur 7a är en bottenvy av provtagningsanordningen som visas i tvarsnitt i Figur 7b.

Den utskjutande delen eller delarna är foretradesvis anordnade i bottendelen 4 av behallaren 2 pa ett radiellt avstand fran centrumaxeln A av behallaren 2 sa som visas i Figur 1-8. Med andra ord är de utskjutande delarna 9 distanserade fran bottenanden av behallaren. 12 537 282 I utforingsformen av en behallaren innefattande en tillplattad del 11 i botten darav är de utskjutande delarna lampligen anordnade p ett avstand fran, dock foretradesvis nara, namnda tillplattade det, sa som visas exempelvis i Figurer 1 och 2.

Foretradesvis tillhandahaller den utskjutande delen eller delarna 9 kortslutning mellan inner- och yttervaggelementen 6, 7 under termisk analys av en provmangd i behallaren 2. Detta astadkommes genom val av ett lampligt material for de utskjutande delarna, i.e. ett termiskt ledande material, och att sakerstalla att de utskjutande delarna kontakterar ytan av vaggelementet mot vilket de skjuter ut. Detta innebar att om de skjuter ut fran innerytan av yttervaggelementet kontakterar de ytterytan av innervaggelementet och vice versa. Darigenom är det mojligt att ytterligare kontrollera varmeforlusten hos behallaren under termisk analys och simulera ett sfariskt stelnande av en provmangd.

Enligt en utforingsform är de skjutande delarna narvarande langs atminstone 5 %, foretradesvis atminstone 10 %, av en omkrets av innervaggelementet eller av yttervaggelementet fran vilket de skjuter ut. Enligt en annan utforingsform är de utskjutande delarna narvarande langs som mest 75 %, foretradesvis som mest 50 %, av en omkrets av innervaggelementet eller av yttervaggelementet fran vilket de skjuter ut. Den axiella utstrackningen av de utskjutande delarna är foretradesvis mindre an 50 %, foretradesvis inte mer är 30 %, hellre inte mer an 20 %, av den axiella utstrackningen av bottendelen av behallaren for att inte paverka varmeforlustprofilen av provtagningsanordningen negativt.

Aven om det är mojligt att anordna de utskjutande delarna antingen pa ytterytan av innervaggelementet eller pa innerytan av yttervaggelementet är det foredraget att de utskjutande delarna är anordnade pa innerytan 7a av yttervaggelementet 7 sa som visas exempelvis i Figur 2. Anledningen till detta är att en sadan losning underlattar hanteringen av de olika komponenterna av behallaren fore montering, huvudsakligen darfor att utskjutande delar som stracker sig utat kan skadas under hantering.

For att underlatta tillverkningen kan de utskjutande delarna lampligen utgora inbuktningar 17 i yttervaggelementet, sa som visas i Figurer 1, 2, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, och 7b. lnbuktningarna är gjorda fran ytterytan 7b av yttervaggelementet 7, lampligen i samma stansningsprocess som stansning av yttervaggelementet sjalvt. Detta kan g6ras genom att designa ett lampligt stansningsverktyg. 13 537 282 I fallet da de utskjutande delarna skjuter ut tan ytterytan 6b av innervaggelementet 6 sa som visas i Figur 4 är det inte lampligt for de utskjutande delarna att utgora inbuktningar i innervaggelementet 6. Detta är darfor att innerytan 6a av innervaggelementet är avsedd att vara i kontakt med provmangden och maste ha en vasentligen slat yta sa att inte flodesmonstret och saledes stelningsutvecklingen inuti behallaren 2 under termisk analys inte forandras.

Den geometriska formen av de utskjutande delarna 9 begransar inte uppfinningen. De utskjutande delarna kan exempelvis vara kupolformade, vasentligen kubiska eller rektangulara, ovala, eller njurformade. For enkelhetens skull under tillverkning, exempelvis vid pressning ut fr5 n yttervaggelementet, innefattar de dock rundade kanter for att inte aventyra hallhastheten has behallaren eller Oka risken for sprickbildning vid stansning.

Inner- och yttervaggelementen av behallaren has provtagningsanordningen kan exempelvis vara gjorda av stal eller annat lampligt tidigare kant material inom omradet. Behallaren kan valfritt belaggas med en lamplig belaggning sa som tidigare kant inom omradet. Exempel pa sadana belaggningar kan exempelvis aterfinnas i WO 92/06809 och WO 97/35184, harmed inforlivade genom referens.

Enligt en vidare utforingsform av provtagningsanordningen enligt uppfinningen innefattar innervaggelementet en ringformad del 13 anordnad vid den ovre anddelen 3 av behallaren 2 sa som visas i exempelvis Figur 1. Den ringformade delen stracker sig vasentligen i den axiella riktningen av behallaren, och är koaxiell med centrumaxeln av behallaren 2. Den ringformade delen är foretradesvis anordnad vid den radiellt strackande flansen 16 av innervaggelementet 6. Vidare utgor den ringformade delen 13 foretradesvis en bajd del av flansen 16 av innervaggelementet. Syftet med den ringformade delen är att sakerstalla att eventuell overskottsmetall enkelt flodar Over den ringformade delen nar ett pray tas for att sakerstalla att stelningen av provmangden inuti behallaren inte paverkas av mojlig kvarvarande metall pa flansen 16 under termisk analys. Vidare reducerar den ringformade delen 13 varmeforluster vid den ovre delen 3 av behallaren 2 till foljd av langre varmeledningstransport i innervaggelementet 6 innan kortslutning av inner- och yttervaggelementen 6, 7 vid forbindningen daremellan, och genom att reducera den termiska kommunikationen mellan den oppna ytan av provet och atmosfaren for att vidare reducera stralningsvarmeforluster.

Figur 8 illustrerar en ytterligare utforingsform van i ett flertal utskjutande delar 9 ar tillhandahallna pa innerytan 7a av yttervaggelementet 7 och skjuter ut mot ytterytan av 14 537 282 innervaggelementet. En forsta uppsattning av utskjutande delar ar anordnade vid ett forsta lage i den axiella riktningen av behallaren och vid ett forsta radiellt avstand fran centrumaxeln, och en andra uppsattning utskjutande delar är anordnade vid ett andra !age i den axiella riktningen och vid ett andra radiellt avstand fran centrumaxeln. Den forsta uppsattningen utskjutande delar kan vara tva, tre, fyra eller fler utskjutande delar. Pa samma satt kan den andra uppsattningen utskjutande delar innefatta tva, tre, fyra eller fler utskjutande delar. Alternativt är en utforingsform dar den forsta och/eller den andra uppsattningen utskjutande delar är ersatt med en runtomgaende utskjutande del sa som visas i Figurer 7a och 7b tankbar. Det är ocksa mojligt att en eller flera utskjutande delar skjuter ut fran ytterytan av innervaggelementet, exempelvis den forsta uppsattningen utskjutande delar kan skjuta ut fran innerytan av yttervaggelementet och den andra uppsattningen utskjutande delar kan skjuta ut fran ytterytan av innervaggelementet utan att franga uppfinningen.

Uppfinningen är inte begransad till de specifika utforingsformer som beskrivits ovan och som visas i figurerna. Aven om vissa sardrag endast kan ha beskrivits i kombination med andra sardrag av en specifik utforingsform, kan de olika sardraget beskrivna ovan och visade i figurerna kombineras i vilken som heist mojlig kombination inom ramen for de bifogade kraven.

Exempelvis behover inte behallaren som visas i vilken som heist av Figurerna 1, 5b, 6b och 7b ha den ringformade delen 13 utan kan ha formen av flansarna 16 sá som visas i Figur 3, 4, och 8. Pa samma satt kan var och en av behallarna visade i Figur 3, 4 och 8 vara forsedda med en ringformad del 13 sa som visas i Figur 1, 5b, 6b, 7b.

Vidare behover behallaren visad i vilken som heist av Figurerna 1, 5b, 6b, och 7b inte ha den tillplattade delen 11, utan kan vara vasentligen halv-sfarisk sa som visas i Figurer 3, 4 och 8. Sjalvfallet kan behallarna visade i Figurer 3, 4 och 8 aven vara tillhandahallna med en tillplattad del. I sa fall kan avstaendet mellan inner- och yttervaggelementet i den tillplattade delen lampligen vara mindre an avstandet mellan inner- och yttervaggelementen i den cylindriska delen av behallaren.

Claims (11)

537 282 PATENTKRAV

1. Provtagningsanordning (1) for termisk analys av stelnande metal!, innefattande: en behallare (2) anpassad att sankas ner i en metallsmalta och fyllas med en provmangd av namnda metallsmalta; behallaren (2) innefattande en ovre del (3) oppen vid den ovre anden darav, en bottendel (4) anpassad att vara den forsta delen av behallaren som sanks ner i smaltan nar en provmangd tas, och en vasentligen cylindrisk del (5) anordnad mellan den Ovre delen (3) och bottendelen (4); behallaren (2) vidare innefattande ett innervaggelement (6) och ett yttervaggelement (7); varvid innervaggelementet (6) har en inneryta (6a) avsedd att kontaktera en provmangd av metallsmalta under termisk analys, och en ytteryta (6b); varvid yttervaggelementet (7) har en inneryta (7a), och en ytteryta (7b) anpassad att exponeras for den omgivande luften under termisk analys; varvid innervaggelementet (6) och yttervaggelementet (7) är vasentligen koaxiellt anordnade i den vasentligen cylindriska delen (5) av behallaren (2) och fOrbundna vid den ovre delen (3) av behallaren (2), varvid inner- och ytterväggelementen (6, 7) definierar ett slutet isolerande utrymme (8) mellan ytterytan (6b) av innerväggelementet (6) och innerytan (7a) av yttervaggelementet (7); provtagningsanordningen vidare innefattande temperaturkannande medel (10) anpassat att sträcka sig in i provmangden under termisk analys; kannetecknad av att distansorgan är anordnat i det isolerande utrymmet (8) i bottendelen (4) av behãllaren (2) och/eller i den cylindriska delen (5) av behallaren (2) i narheten av bottendelen (9), varvid namnda distansorgan antingen är en varmeledande ull (W) eller en eller flera utskjutande delar (9), varvid namnda utskjutande del eller delar skjuter ut fran innerytan (7a) av yttervaggelementet (7) eller fran ytterytan (6b) av innerväggelementet (6).

2. Provtagningsanordning (1) enligt krav 1, kannetecknad av att namnda distansorgan är anordnat pa ett radiellt avstand fran en centrumaxel (A) hos behallaren (2).

3. Provtagningsanordning enligt krav 1 eller 2, kannetecknad av att namnda distansorgan tillhandahaller en termisk kortslutning mellan innervaggelementet (6) och yttervaggelementet (7). 16 537 282

4. Provtagningsanordning (1) enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad av att bottendelen (4) av behallaren (2) är vasentligen halv-sfarisk.

5. Provtagningsanordning (1) enligt nagot av fOregaende krav, kannetecknad av att bottendelen (4) av behallaren (2) är vasentligen halv-sfarisk och innefattar en tillplattad del (11) anordnad vid bottenanden darav och vasentligen vinkelrat till en centrumaxel (A) hos behallaren (2).

6. Provtagningsanordning (1) enligt krav 5, kannetecknad av att avstkdet mellan ytterytan (6b) av innervaggelementet (6) och innerytan (7a) av yttervaggelementet (7) vid den tillplattade delen (11) är mindre an avstaendet mellan ytterytan (6b) av innervaggelementet (6) och innerytan (7a) av yttervaggelementet (7) i den vasentligen cylindriska delen (5) av behallaren (2).

7. Provtagningsanordning (1) enligt n5got av foreg5ende krav, kannetecknad av att namnda utskjutande del eller delar (9) är i direkt kontakt med en yta av vaggelementet mot vilket de skjuter ut.

8. Provtagningsanordning (1) enligt n5got av foreg5ende krav, kannetecknad av att namnda distansorgan innefattar atminstone tre utskjutande delar (9), varvid namnda utskjutande delar skjuter ut fran innerytan (7a) av yttervaggelementet (7) och/eller frk ytterytan (6b) av innervaggelementet (6).

9. Provtagningsanordning (1) enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad av att namnda utskjutande del eller delar (9) utgor en inbuktning eller inbuktningar i yttervaggelementet anordnade i ytterytan (7b) darav.

10. Provtagningsanordning (1) enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad av att innervaggelementet innefattar en ringformad del (13) anordnad vid den ovre anden av den ovre delen (3) av behallaren, varvid den ringformade delen stacker sig vasentligen i den axiella riktningen av behallaren (2).

11. Provtagningsanordning (1) enligt nagot av foregaende krav, kannetecknad av att namnda temperaturkannande medel (10) innefattar atminstone en temperaturkannande sensor anordnad i ett skyddande ror (12) anordnat vasentligen koaxiellt med den vasentligen cylindriska delen (5) av behallaren (2) langs med en centrumaxel (A) darav. 17 537 282