Устройство для контроля процессов химико-термической обработки металлов

Устройство для контроля процессов химико-термической обработки металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ркпублик

6466

«1 с,„ «1 «" ; ) „, «1 (61) Дополнительное к ает. сеид-ву (22) Заявлено280778 (21) 2650369/22-02 (л 2 с присоединением заявки № (23) Приоритет

С 11/14

I осулерстьоннме еоиитют

СССР ео юмам еэобретеенй к открытее

Онубликовано301279. Бюллетень ¹ 48

Дата опубликование описание 30-1279

621,785. (088,8) (72) Авторы изобретения

В.В. Дембовский, Е.А. Лепорская и И,И, Морштейн

Северо-Западный эаочный политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССОВ ХИМИКОтеРмйческОЙ ОБРАБОтки METAJIJIQB

Изобретение относится к области химико-термической обработки метаЛлов газами с переменным содержанием водорода (аэотирование в аммиаке, цементация природным газом в смеси. с азотом, нитроцементация в« среде аммиака и пропана, борирование треххлористым бором, разбавленным водородом, и др.), Йэобретение может быть использовано в других технологических процессах, где требуется ,контролировать содержание водорода в газах при высоких температурах. .1 E"

Известно устройство для контроля процессов химико-термической обработки металла (1), Это устройство выполнено в виде двух электродов, вводимых в раб<>чее пространство печи и находящихся под стабилизирозанным напряжением постоянного тока, Устройство реагирует на измененйе содержания аммиака, при диссоциации которого образуются заряженные частицы. Перемещение последних между электродами создает ток, величина" которого измеряется с помощью элейт-рометрического усилителя и элейтронного потенциометра, К недостаткам этого устройства следует отнести устройство схемы, не" обходимость применения стабилизатора напряжения и элактрометрического усилителя, влияние погрешности этих элементов н дрейфа нуля усилителя на общую точность измерения, ограниченность области применения процес- . сами обработки металлов аммиаком,,выделяющем при диссоциации только газообразные продукты, Известны аномальные по отношению к водороду свойства палладия (и его . (5 сплавов с серебром и другими металлами). Эта аномальность проявляется в высокой растворимости водорода в палладин, быстрой диффузии водорода,. в значительном изменении элект2р рического -сопротивления и парамаг- " - . нитных свойств в зависимости от концентрации растворенного палладием водорода, а концентрация растворенного водорода, в свою очередь, опре2$ деляется парцнальным давлением водорода в ойружИбщей газовой среде, Датчик содержания водорода может быть выполнен в виде палладиевой проволоки, установлеййой в рабочем пространстве печи. В этом случае при

706466 постоянной температуре процесса (обычно поддерживаемой автоматическим регулятором) датчик мог бы работать аналогично электрическому термометру сопротивления, но с сопротивлением, изменяющимся в функции содержания водорода в печной атмосфере.

Однако при высоких температурах иэза возгонки палладия будет иметь место постепенное неконтролируемое уменьшение диаметра. проволоки во 10 времени, Кроме того, на показания вторичного прибора (например, типа уравновешенного моста) будет сказываться изменение сопротивления подводящих проводников, изменяющееся в зависимости от температуры.

Целью изобретения являетея упрощение конструкции, повышение точности и эксплуатационной надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство выполнено в форме двух электродов из металлов или сплавов с различной растворимостью водорода .(например, один электрод из палладия, другой иэ платины), концы этих электродов соединены, образуя дифференциальную термопару, а к находящемуся вне печи разрыву одного из электродов подключен вторичный электроизмерительный прибор, напри,мер электронный потенциометр.

Принципиальная схема устройства представлена на чертеже, .

В устройство входят электроды 1 (палладий) и 2 (платина), соединен- 35 ные в дифференциальную термопару и установленные в рабочем пространстве печи 3 для химико-термической обра- . ботки металлов, К разрыву одного из электродов с помощью проводов 4 40 (медных или компенсационных) подключен электронный потенциометр 5, Нерабочие поверхности электродов покрыты газойепроницаемым слоем 6, например, из стекла. 45

Палладий электроположителен. по отношению к платине. На воздухе при температуре горячего спая 500 С и. температуре холодного спая 46 С электродвижущая сила РЙ -Pt термо« () пары составляет 4,64 мВ. С насыщением открытого конца палладиевого электрода водородом электродвижущая сила этой термопары линейно снижается до

4,00 мВ при 32% Н>, Укаэанный эффект у полностью обратим. Постоянная времени процесса установления электрического сигнала термопары при толщине проволоки 0,1 мм составляет 0,44 мин,,Цифференциальная термопара принята вместо обычной для получения нулевого сигнала при отсутствии водорода в контролируемой среде.

Целесообразно для подключения вторичного прибора испольэовать компенсационные провода для исключения вли- <5 яния температуры холодного спая на показания .устройства.

Назначением газонепроницаемого покрытия на нерабочей поверхности электродов термопары является следующее: скорость диффузии водорода в электроде из материала с низкой растBQpHMocTblo (например, платине), как правило, также является пониженной по сравнению с той, которая имеет место в палладии. Поэтому без газонепроницаемого покрытия реакции электродов на изменение содержания водорода в газовой среде замедлялась бы, Таким образом, газоиепроницаемсе покрытие, изолируя нерабочие участки электродов, способствует сохранению

s них постоянной концентрации водорода (в частности, нулевой), и время реакции устройства на изменение состава контролируемой среды определяется всецело временем насыщения водородом открытого рабочего участка палладиевого электрода, В процессах газового азонирования заявляемое устройство является источником информации о степени диссоциации аммиака. В других процессах химико-термической обработки металлов газами, сопровождающихся изменением содержания водорода, это устройство выявляет текущее значение потенциала газовой среды, являющегося важнейшим технологическим пара- метром процессов, Применение предлагаемого датчика в промышленности позволяет упростить устройства автоматического контроля эа ходом процессов химико-термической обработки металлов, повысить точность измерения за счет исключения погрешности стабилизатора напряже- . ния и электрометрического усилителя, а также за счет устранзния влияния электрического поля на диссоциирую- щйй газ,Простота устройства обеспечивает высокую надежность в эксплуатации и облегчает обслуживание.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля процессов химико-термической обработки металлов, содержащее датчик в виде двух электродов, введенных в рабочее пространство печи, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения точности и эксплуатационной надежности, электроды датчика выполнены иэ металлов или сплавов с.различной растворимостью водорода, концы этих электродов соединены, образуя дифференциальную термопару, а к находящемуся вне печи разрыву одного из электродов подключен вторичный электроиэмерйтельный прибор, например электронный потенциометр, 706466

Составитель Ю, Романов

Редакто T Пилипенко Техред, И.Асталош Ко екто В Б тяга

Заказ 8168/23 Тираж 1130 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб 4 5

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

2 ° Устройство по и, 1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что для повышения его быстродействия нерабочие поверхности всего электрода иэ материала с малой растворимостью водорода и половина электрода нэ материала с высокой растворимостью водорода, покрыты гаэонепроницаемым слоем.

Источники ин4ормаЦни, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 538057 кл, С 23 С 11/14 1975 °