SU1578510A1 - Устройство дл изготовлени и ремонта микропроволочных термодатчиков - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  измерени  параметров турбулентных потоков. Цель - повышение точности изготовлени  и ремонта микропроволочных термодатчиков. Это достигаетс  за счет введени  в устройство системы регулировани  и измерени  параметров изготовл емых термодатчиков. Игольчатые опоры-токоподводы изготовл емого термодатчика фиксируютс  относительно друг друга в устройстве фиксации, например помещаютс  в сменную емкость и заливаютс  легкоплавким веществом - сплавом Вуда, парафином, сургучом и т.п. Затем изготовл емый термодатчик помещаетс  в рабочий участок устройства таким образом, чтобы чувствительный элемент /ЧЭ/ находилс  в непосредственной близости и параллельно ЧЭ эталонного термодатчика, и подключаетс  посредством кабел  к управл емому коммутатору. Далее при наблюдении через стереомикроскоп на игольчатые опоры-токоподводы изготовл емого термодатчика накладываетс  сматываемый с катушки микропровод, величина нат жени  которого определ етс  задатчиком нат жени , и например, к левой опоре-токоподводу микроманипул тором подводитс  сварочный электрод игольчатой формы из тугоплавкого материала, например вольфрама. После этого запускаетс  источник инертного газа, из которого газ проходит через его задатчик температуры и сопло и обдувает рабочий участок с ЧЭ изотермической струей инертного газа. При этом температура струи задаетс  в устройстве управлени . Сигнал на выходе блока регулировани  температуры в зависимости от его знака и величины управл ет задатчиком температуры. Контроль температуры осуществл етс  с помощью блока контрол  и управлени . После установлени  в блоке отображени  посто нной температуры переключатель фиксируетс  оператором в положение, соответствующее опоре, к которой подведен сварочный электрод, и затем посредством устройства управлени  переводитс  в режим сварки. Происходит приваривание микропровода к опоре. 1 ил.

Description

Изобретение касаетс  измерени  параметров турбулентных потоков и может быть использовано дл  получени  микропроволочных термодатчиков, ха- рактеристики которых обеспечиваютс  с высокой точностью.

Цель изобретени  - повышение точности изготовлени  и ремонта микропроволочных термодатчиков за счет ; уменьшени  диапазона разброса контролируемых характеристик с одновременным повышением стабильности их воспризводимости .

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит чувствительны элемент (ЧЭ) RX 1 изготовл емого (восстанавливаемого или ремонтируемого ) термодатчика, выполненный из микропровода (например, из вольфрама (W) или платины (Pt)) идентичный (эталонный) по физическим свойствам конструкции ЧЭ RK 1 изготавливаемого термодатчика 43 R эт 2, игольча- тые опоры-токоподводы 3 упом нутых термодатчиков, сварочный электрод 4 дл  контактной импульсной электросварки (например, вольфрама, из (W)) заточенный на конце (с диаметром не более 5010 м), стереоскопический микроскоп 5, микроманипул тор 6 дл  перемещени  электрода 4 в трех . ортогональных плоскост х, источник 7 инертного газа с задатчиком 8 температуры и соплом 9, блоки 10 и 11 измерени  сопротивлени  ЧЭ R 1 и ЧЭ RgT2 изготовл емого (восстанавливаемого или ремонтируемого) и эталонного термодатчиков соответствен- но, устройство 12 фиксации игольчатых опор-токоподводов 3 термодатчиков , задатчик 13 нат жени  микропровода , (например, из вольфрама W, платины (Pt) и т.п.), из которого и состоит; собственно ЧЭ R 1 и RgT 2, управл емый коммутатор 14, переключатель 15, устройство 16 управлени , блок 17 контрол -управлени , блок 18 отображени  информации, импульсный генератор 19 сварочного тока, блок 20 регулировани  температуры, катушка 21 с микропроводом, укрепленную р дом с изготавливаемым термодатчиком , аналогичные по конструкции за- жимные (с помощью винтов 25) блоки 2 и 24 дл  креплени  и ориентировани  43 R9T 2 и ЧЭ 1Ц 1 соответственно, при этом игольчатые опоры-токопод

0 о 5 Q

5

воды 3 изготавливаемого термодатчика, которые закреплены в устройстве 12 фиксации и на которые наложен микропровод ЧЭ RJ 1, нат нутый до заданного уровн  задатчиком 13 нат жени  от катушки 21, через управл емый коммутатор 14 подключены одновременно к блоку 10 измерени  сопротивлени  43 Rx 1 изготавливаемого термодатчика либо - в режиме сварки - поочередно через переключатель 5 к одному из входов генератора 19, к другому входу которого и к управл ющему входу коммутатора 14 подведен одновре- менно первый и второй выходы устройства 16 управлени , третий вход которого подключен к управл ющему входу переключател  15, а выход генератора 19 подключен к электроду 4, причем опоры-токоподводы 3 эталонного термодатчика с ЧЭ R эт 2 соединены с блоком 11 измерени , выход которого соединен с первыми входами блока 20 регулировани  температуры и блока 17 контреп -управлени , к второму входу которого подключен выход бдока 10 измерени  сопротивлени  ЧЭ Rx 1 изготавливаемого термодатчика, а к третьему входу - четвертый выход устройства 16 управлени , п тый выход которого подключен к другому входу бгока 20 регулировани  температуры, выходом соединенного с задатчиком 8 температуры потока, через сопло 9 которого обдуваютс  изотермической струей 22 инертного газа ЧЭ Rx 1 и ЧЭ 2, электрод 4 и опоры-токоподводы 3 от источника 7 инертного газа, причем выход блока 17 контрол -управлени  соединен с блоком 18 отображени , который подключен к устройству 16 управлени .

Устройство работает следующим образом .

Игольчатые опоры-токоподводы 3 изготавливаемого термодатчика фиксируют на заданном расссто нии 1 друг от друга в устройстве 12 фиксации, что контролируетс  при помощи микроскопа 50 В результате гарантируетс  требуема  жесткость и стабильность геометрических размеров термодатчика при прикладывании значительных усилий оператором к сварочному электроду 4 во врем  сварки ЧЭ Rj( 1, Затем изготавливаемый термодатчик ориентируетс  зажимным блоком 24 так, .чтобы опоры-токоподводы 3 обеспечи515

вали рассто ние h между ЧЭ R9r 2 и ЧЭ Rx 1 не более 1, т.е. ЧЭ RX 1 и ЧЭ 2 должны находитьс  в локально-изотропной области пространства по отношению к учитываемым градиентам температуры в струе 22 . инертного газа, которой при изготовлении (сварке) термодатчика обдуваютс  ЧЭ Rx 1 и ЧЭ Кэт 20 С этой же целью оба ЧЭ ориентируют примерно параллельно друг другу, Опоры-токо- подводы 3 ЧЭ Ry 1 иЧЭКэт2 подключают посредством специальных кабелей к управл емому коммутатору 14 и к блоку 11 измерени  сопротивлени  ЧЭ Rэт 2 соответственно„ Затем контролиру  эту операцию при помощи микроскопа 5 на опоры-токоподводы 3, наход щиес  в устройстве 12 фиксации, оператор вручную накладывает микропровод , сматываемый с катушки 21. Нат жение микропровода при установившейс  заданной температуре равной струи, 9С const (контроль осуществ- л ют при помощи блока 18) определ етс  задатчиком 13 нат жени  по величине прикладываемого нормированного усили  дл  заданного типа термодатчика. Затем, например, к левой (по чертежу) опоре - токоподводу 3 микроманипул тором 6 подводитс  электрод 4, а переключатель 15 устанавливаетс  оператором при помощи устройства 16 в положение , соответствующее опоре-токопод- воду 3, к которой подведен сварочный электрод 4. Далее оператор при помощи устройства 16 осуществл ет приваривание (это может осуществл тьс , в частности, специальным включателем

в виде обычно ножной педали, вход щей в состав устройства 16) микропровода к левой (по чертежу опоре-токо- подводу 3),

При этом (при срабатывании ножной педали) от встроенного в устройство 16 управлени  источника опорного напр жени  в управл емый коммутатор 14 поступает сигнал, который переключает электрическую цепь опоры-токопод- вода 3 (левой по чертежу) изготавливаемого термодатчика от блока 10, (если опора-токоподвод была к нему подключена) к цепи переключател  15 и в импульсный генератор 19 сварочно- го тока, в котором происходит подключение электрода 4, т,-е0 образуетс  сильноточна  цепь: один из выводов накопител  энергии генератора 19 10

сварочный электрод 4 - микропровод, наложенный на опору-токоподвод 3 (левую по чертежу),.ЧЭ Rx 1 - опора-токоподвод 3 изготавливаемого термодатчика - замкнутые контакты коммутатора

14- замкнутые контакты переключател  15 - другой вывод накопител  энергии генератора 19. Максимальна  плотность тока в этой цепи возникает в переходе: электрод - микропровод - опора-токоподвод, где и происходит локальный расплав материала опоры- токоподвода (например, нержавеющей стали), погружение вольфрамового провода ЧЭ Rx 1 под действием нагрузки от электрода 4 в тело опоры-то- коподвода 3 и закрепление его в опо- ре-токоподводе 3 после остывани  расплава ее тела, что, собственно, и называют сваркой. Оптимизаци  качества сварки при изменении толщины и/или материала опор-токоподводов 3 изготавливаемого термодатчика, толщины и/или материала микропровода достигаетс  регулированием и стабилизацией величины электрической энергии емкости накопител  в генераторе 19 сварочного тока.

Сильноточна  цепь возникает каждый раз при нажатии ножной педали устройства 16, если, конечно, имеетс  вышеописанна  цепь сварочного тока.

Затем сварочный электрод 4 подвод т к другой опоре-токоподводу 3 (правой по чертежу), переключатель

15переводитс  оператором посредством устройства 16 управлени  в соответствующее ей положение и вышеописан ным образом производ т сварку микропровода ЧЭ Rx 1 с опорой-токоподво- дом 3. Сразу же после этого оператор при помощи устройства 16 коммутатором

14 подключает опоры-токоподводы 3 полученного термодатчика к блоку 10, а результат посредством блоков 17 и 18 отображаетс  в удобной визуальной форме. Оператор при помощи устройства 16 переводит блоки 17 и 18 либо в режим сравнени  ЧЭ Ry 1 с ЧЭ RW2, которое определ етс  блоком 11 измерени , с индикацией ДК)с.эт Rx либо в режим определени  отклонени  Rx от RbT, т.е. индицируетс  величина , „

AR, % R т

При этом оператор по существу производит отбраковку изготовленного термодатчика по величине RX, если .эт и™ № превышает заданный пороговый уровень ARnQp0r ,т0е„ ЛКХЭТ

(или &R) Д Rnonor. В этом случае

оператор механически удал ет негодный ЧЭ Ry 1 с опор-токоподводов 3 и вновь повтор ет все операции по привариванию микропровода0 Если

Д R х Эт С111™ R) AR порог то оператор определ ет второй важный параметр ЧЭ термодатчика - его температурный коэффициент сопротивлени , характеризующий его чувствительность к $с , Дл  этого устанавливают одно или несколько последовательных значений температуры бс; струи 22 инертного газа,, Это достигаетс  установкой оператором в устройстве 16 1-го уров- ,н  .0c; , Uon}e uon m;rt U0nrnaK,

получаемым от встроенного в устройство 16 источника напр жени  о С уровнем Uort; в блоке 20 регулировани  температуру сравниваетс  напр жение UQ V- 0С , полученное на выходе блока С11. Сигнал 20 Up(Uon;- U$0) О на выходе блока в зависимости его знака и величины управл ет задатчи- ком 8 температуры таким образом, чтобы и стал равным нулю, т.е. температура струи 22 инертного газа станет при этом требуемой величины 9С cons to Контроль температуры струи инертного газа осуществл етс  блоком 17 контрол -управлени , на который поступают сигналы с блока 11 и блока отображени  18 при помощи которого оператор наблюдает результаты измерений.

Таким рбразом, фиксируетс  одна или несколько пар значений . ;

(H и Т-Д

По результатам измерений оператор вручную или автоматически (за счет некоторого аппаратурного усложнени  блока 17, например, микропроцессорными или аналоговыми вычислительными средствами) определ ет температурный коэффициент сопротивлени  (ТКС) R „ , равный

ТКС (RK- - Rx)/(0cj -9C)R

Затем оператор устанавливает соответствие найденного значени  ТКС заданному . Если оба параметра ЧЭ - R х

Q

5 0

5 п

5

0

5

и его ТКС лежат в заданных пределах, то микропровод механически обрывают у мест сварки его с опорами-токопод- водами 3 исключа , конечно, сам ЧЭ Rx 1 длиной 1) и термодатчик, извлекаемый из зажимного блока 24, готов к дальнейшему использованию При несоответствии ТКС заданному допустимому диапазону значений процесс изготовлени  повтор етс  (как и дл 

ARX д порог

При массовом производстве термодатчиков (даже если по абсолютным значени м RX и его ТКС выход т за заданные пределы) целесообразно (как показывает опыт) сгруппировать множество полученных термодатчиков по достаточно многочисленным группам с допустимыми разбросами

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет (по сравнению с известными), намного повысить качество и уменьшить разброс электрических параметров термодатчиков (как правило на 40-50% и более, особенно дл  НИ-1КООМНЫХ ЧЭ), а также совместить две основные операции в производстве тер одатчиков; их изготовление и контроль с определением основных электрических параметров, тсе. сократить в значительной мере (не менее, чем вдвое) сложный и трудоемкий процесс получени  термодатчиков в больших количествах и с заданными точност ми.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  изготовлени  и ремонта микропроволочных термодатчиков, содержащее микроманипул тор дл  перемещени  закрепленного в нем сварочного электрода, зажимной блок дл  креплени  суппорта термодатчика с опорами-токоподводами и импульсный генератор сварочного тока, соединенный со сварочным электродом, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности изготовлени  и ремонта микропроволочных термодатчиков за счет уменьшени  диапазона разброса контролируемых им характеристик с одновременным повышением стабильности их воспроизводимости, в него введены эталонный термодатчик с зажимным блоком, чувствительный элемент которого размещен над чувствительным элементом изготавливаемого термодатчика , устройство фиксации опор-токо- поДводов, задатчик напр жени  чувствительного микропроволочного элемента термодатчика, блоки измерени  сопро- тивлени  чувствительных элементов эталонного и изготавливаемого термодатчиков , управл емый коммутатор, переключатель , устройство управлени , блоки контрол  и управлени , отобра- жени  и регулировани  температуры потока , источник потока ипертного газа с задатчиком температуры потока и профилированным соплом, при этом onoры-токоподводы изготавливаемого тер- модатчика, закрепленные в устройстве фиксации, на которые наложен микропровод чувствительного элемента, подсоединенный к задатчику нат жени , подключены одновременно через управл в- мый коммутатор к блоку измерени  сопротивлени  изготавливаемого термодатчика в режиме сварки и поочередно через переключатель к одному из выходов генератора сварочного тока, к другому входу которого и к управл ющему входу

   управл емого коммутатора подсоединены одновременно первый и второй выходы устройства управлени , третий зы выход которого подключен к управл ющему входу переключател , а выхоД генератора подключен к сварочному электроду , причем опоры-токоподводы эталонного термодатчика соединены с блоком измерени  сопротивлени  эталонного термоДатчика, выход которого соединен с первыми входами блока регулировани  температуры и блока контрол  и управлени , к второму входу которого подключен выход блока измерени  сопротивлени  изготавливаемого термодатчика, а к третьему - четвертый выход устройства управлени , п тый выход которого подключен к другому входу блока регулировани  температуры , выходом соединенного с задатчиком температуры потока источника инертного газа, причем выход блока контрол  и управлени  соединен с блоком отображени , который подключен к устройству управлени  о