Универсальное устройство для определения длительности твердения стержневых смесей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»1 004848 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 090680 (21) 2927851/22-02 (31) М. Кп.з с присоединением заявки ¹G 01 N 27/02

В 22 С 9/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 1503.83. Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 150383 ($3) УДК620.16, .1г621.742.

° 4(088.8) Ю.П.Ледян, Д.М.Кукуй, И.А.Матлин, В.Г.Басс и Т.A.Ìàéàðoâà

1,",.

Белорусский ордена Трудового Красного Зн ени политехнический институт ,«ь

l (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ДЛИТЕЛЬНОСТИ ТВЕРДЕНИЯ СТЕРЖНЕВЫХ СМЕСЕЙ

Изобретение относится к литейному производству и может быть испольэова но в литейных цехах и лабораториях для экспресс-анализа длительности

I .твердых стержневых смесей и стержней, изготовленных из этих смесей, содержащих электропроводные связующие материалы.

Известно устройство для определения скорости твердения стержневых смесей по изменению их электропроводности, состоящее из двух плоских электродов, между которыми помещают уплотненный в виде таблетки образец смеси, источника тока и регистрирующего прибора(1).

Данное устройство не позволяет on. ределять длительность твердения связующих материалов, а также стержневых смесей, отверждаемых газообразным катализатором.

Известно также устройство для определения скорости твердения связующих материалов, состоящее из нагревательной печи, в шахте которой помещается подвижный столик с установленным на нем тиглем с испытуемым свяЪ зующим материалом и измерительными электродами, измерительной схемы и регистрирующего прибора 2) .

Однако это устройство не обеспечивает регистрации длительности твердения стержневых смесей холодного и горячего отверждения, а также смесей, отверждаемых газообразными катализаторами.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения длительности твердения стержневых смесей, содержащее герметичную камеру со штуцером и крышкой, которая закреплена на вертикальном штативе и имеет возможность перемещения вдоль его оси и на нижнем торце которой закреплен столик для установки гильзы с исследуемым образцом смеси, коаксиально расположенные электроды, которые соединены между собой диэлектрической пробкой, имеют возможность вертикального осевого перемещения относительно крышки и снабжены штуцером для подачи газообразного катализатора в меж25 электродное пространство, схему измерения электрофизических параметров смеси и регистрирующий прибор P3).

Указанное устройство предназначено для определения длительности тьерде30 ния стержневых смесей, отверждаемых

1004848 газообразным катализатором. В силу своих конструктивных особенностей оно не позволяет исследовать процесс твердения смесей теплового отверждения,обычных холоднотвердеющих смесей жидких самотвердеющих смесей и т.п., а также самих стержней в оснастке.

Кроме того, желательно улучшение некоторых эксплуатационных характеристик данного устройства. В частности, при погружении электродов в смесь, он разрыхляет ее, что приводит к некоторому искажению снимаемых характеристик электропроводности смеси по сравнению с ее нормально уплотненным состоянием. 15

Целью изобретения является определение влияния температуры на длительность твердения смесей, повышение надежности, достоверности и воспроизводимости результатов измерения длительности .твердения смесей и улучшение условий эксплуатации электродов, а также обеспечение возможности изменения глубины погружения электродов в исследуемый образец смеси.

Поставленная цель достигается тем, чro универсальное устройство для определения длительности твердения стержневых смесей, отверждаемых при комнатной температуре в присутствии газообразных или жидких, или твердых катализаторов, или под действием тепла, содержащее герметичную камеру со штуцером и крышкой, которая закреплена на ведтикальном штативе и име. ет возможность перемещения вдоль его З5 оси и на нижнем торце которой закреплен столик для установки гильзы с исследуемым образцом смеси, коаксиаль-. но расположенные, один относительно другого наружный и внутренний цилинд-4О рические электроды, которые соедине° ° ны между собой диэлектрической пробкой. имеют возможность вертикального осевого перемещения относительно крышки и снабжены штуцером для по- 45 дачи газообразного катализатора в межэлектродное пространство, схему измерения электрофизических параметров смеси и регистрирующий прибор, снабжено нагревательным элементом, расположенным снаружи герметичной камеры и размещенным в защитном кожухе, вертикальный штатив выполнен пустотелым и снабжен неподвижно закрепленным на .нем концевым выключателем, гнездом для штеккера электродов и штуцером для приема газообразного катализатора и подачи его в межэлектродное пространство, а между электродами размещен диэлектрический стержень, зафиксированный от осевого перемеще- 60 ния относительно электродов, причем на поверхности стержня выполнены продольные канавки, соединенные между собой кольцевой проточкой, которая сообщена со штуцером, ввинченным у сквозь цилиндрический электрод в кольцевую проточку.

Кроме того, с целью обеспечения возможности изменения глубины погружения электродов в исследуемый образец смеси, наружный электрод снабжен ограничителем глубины погружения, который имеет возможность перемещения относительно внешней поверхности наружного электрода и выполнен в виде охватывающей наружный электрод втулки с опорным фланцем и фиксатором.

На фиг.1 представлен прибор, внешний вид; на фиг.2 — конструкция измерительных электродов. .Прибор состоит из корпуса 1, на котором сверху смонтирована нагревательная печь, состоящая из корпуса 2, внутри кОторого установлен нагревательный элемент 3 со спиралью сопротивления 4. Между нагревательным элементом 3 и корпусом 2 находится гермоизоляция 5.

Шахта печи 6 выполнена в виде герметичной камеры, на верхнем торце которой выполнено углубение для резиновой прокладки 7, в днище камеры установлен штуцер для отсоса газа, соединенный с вытяжным вентилятором, расположенным внутри корпуса 1 (не показаны).

Нагревательная печь закрыта защитным кожухом 8, сквозь отверстие в котором проходит закрепленный на корпусе 1 пустотелый направляющий штатив 9.

К направляющему штативу 9 под защитным кожухом 8 прикреплен конечный выключатель 10, над которым в кожухе выполнено отверстие.

В стенке направляющего штатива 9 выполнен П-образный паз, вдоль которого перемещается фиксатор 11, расположенный на рукоятке 12. Снизу к рукоятке 12 прикреплен шток 13,расположенный над находящимся над кожухом 8 конечным выключателем 10. В нижней части паза, выполненного в стенке штатива 9, имеется углубление, за счет которого защелка фиксатора 11 фиксирует рукоятку 12 в крайнем нижнем положении.

К торцу рукоятки 12 прикреплена крышка 14, закрывающая сверху шахту печи 6. Снизу к крышке 14 крепится столик 15, представляющий собой кронштейн с кольцом, в котором выполнен паз для установки цилиндрической гильзы 16. В гильзе расположено вставное днище 17 с отверстиями. Гильза 16 заполняется исследуемой смесью 18 и сверху закрывается крышкой 19.

В крышке 14 выполнено сквозное от верстие, сквозь которое проходят измерительные электроды, а сверху над отверстием выполнено гнездо для закрепления эластичной резиновой прокладки 20. Измерительные электроды (см.фиг.2) состоят из держателя 21, 1004848 на котором сверху закреплена диэлектрическая рукоятка 22. Снизу в держатель ввинчен наружный цилиндрический электрод 23. внутри которого концентрически расположен внутренний электрод 24, ко-. 5 торый крепится к держателю 21 при помощи диэлектрической пробки 25.

В межэлектродном пространстве расположена резиновая прокладка 26,. .которая прижимается к пробке 25 цилиндрическим стержнем 27. Стержень изготавливается из.диэлектрического материала и в верхней его части выполнена кольцевая проточка, которая соединена с продольными каналами, 15 расположенными вдоль образующей стержня. Фиксация стержня от осевого перемещения осуществляется при помощи штуцера 28, который ввинчивается в наружный цилиндрический . 20 электрод 23.таким образом, что его хвостовая часть входит в кольцевую проточку стержня 27. На наружной поверхности электрода 23 расположена подвижная втулка с опорным фланцем . 25

29, которая стопорится винтом 30.

К электроду 24 и держателю 21 прикреплены соединительные провода 31 присоединенные к штеккеру 32,.который устанавливается в гнездо 33 штек-30 кера, расположенное в торце направляющего штатива 9 (cM.фиг.1). В верх" ней части штатива имеется также штуцер 34, соединенный резиновым шлангом 35 со штуцером 28, расположенным на измерительных электродах. gpo-35 вода от гнезда штеккера и трубка для подачи газообразного катализатора к-штуцеру 34 расположены внутри штатива 9.

Измерительная схема прибора рас- 40 положена внутри корпуса 1, а на его переднюю панель вынесены основные измерительные приборы и ручки управления. На панели расположен прибор

36 для-измерения и регулировки тем- 45 пературы в шахте печи. Измерительный прибор 37 служит .для регистрации вели,чины электрической проводимости. Тумб. лер 38 обеспечивает включение прибора, что подтверждается сигнальной лам 0 почкой 39. Тумблер 40 служит для включения и выключения нагревательной печи, а лампочка 41 сигнализирует о работе печи. Переключатель 42 служит для переключения прибора с измерения электрической проводимости на измерение электродвижущей силы.

Переключатель 43 служит для переключения либо на измерение смеси, отверждаемой газообразным катализатором, либо на измерение смесей холод- 60 ного и горячего твердения. Сигнальная лампочка 44 включается в зависи- мости от положения переключателя 43.

Гнездо 45 служит для подключения прибора, обеспечивающего регистрацию контролируемых параметров на бумаж- . ной ленте, а гнездо 46 обеспечивает подключение датчика, устанавливаемого в затвердевающий стержень.,Переключатель 47 обеспечивает установку нулевой точки, а переключатель 48диапазона измерения. Рукоятка 49 обеспечивает регулировку реле вре- мени, включающего клапаны подачи катализатора.

Универсальный прибор обеспечивает определение цлительности твердения смесей холодного и горячего твердения, смесей, отверждаемых газообразными катализаторами, а также стержней.

Прибор работает следующим образом.

Вначале тумблером 38 осуществляют включение сетевого напряжения.

При этом загорается сигнальная лампоч» ка 39. Переключатель 42 устанавливают в положение, соответствующее измерению электрической проводимости или величины электродвижущей силы, а положение переключателя 43 определяется исследуемой смесью, т.е. отверждается ли смесь продувкой газообразным катализатором, или нет.

При исследовании смесей, отверждаемых газообразным катализатором, переключатель 43 включается в соответствующее положение, так как этот процесс весьма быстротечный, возникает необходимость записать контролируемую величину (электропроводность или ЭДС), на диаграммной ленте. Для этого подключается регистрирующий прибор, например потенциометр КСП4, к гнезду 45. После этого рукояткой

12 перемещают вверх крышку 14 вмес-. те со столиком 15. Повернув рукоятку вокруг оси штатива 9 стол опускают на крышку корпуса 1 впереди печи, закрытой кожухом В. На столик

15 устанавливают гильзу 16, заполненную предварительно смесью 18,. которая уплотнена крышкой 19 до стандартных размеров (50-50 см), через отверстие в крышке 14 вдвигают измерительные электроды, закрепленные в держателе 21. Электроды перемещают за рукоятку 22 вниз до упора.

При этом стержень 27 осуществляет доуплотнение смеси, разрыхлившейся при погружении электродов. Кроме того стержень определяет глубину погружения электродов в смесь, что повышает воспроизводимость результатов измерения.

Резиновая прокладка 20 герметизирует соединение электрода 23 с крьпакой 14. Дополнительная герметизация происходит при опускании диска-фиксатора 29 на торец резиновой прокладки 20. Штеккер 32 вставляют.в гнездо 33, а штуцер 28 измерительных электродов соединяют со штуцером 34

1004848 расположенным на направляющем штативе 9,шлангом 35. Переключателем 47 устанавливают нулевую точку прибо,ра 37. Необходимость регулировки нулевой точки связана с тем, что исходная электрическая проводимость смесей определяется удельной электрической проводимостью связующего, величина которой колеблется в весьма широких пределах. После установки ну. левой точки прибор готов к работе.

Измерение осуществляют следующим образом.

Рукояткой 12 подвижную систему перемещают вверх, поворачивают и опускают до упора. При этом защел- 15 ка фиксатора 11 входит в углубление, выполненное в пазе направляющего штатива 9, и фиксирует крышку 14 в нижнем положении. За счет этого происходит герметизация внутренней 7п полости камеры 6. Одновременно с этим шток 13 включает конечный выключатель 10, который обеспечивает включение измерительной цепи прибора.

Происходит. включение реле времени, длительность отработки которого устанавливается рукояткой 49. Реле времени необходимо для обеспечения полной герметизации камеры и предотвращения утечек газообразного катализатора, что особенно важно в случае

Йрименения ядовитых катализаторов.

После отработки реле времени происходит одновременное включение цепи регистрирующего прибора, подсоединенного к гнезду 45, вытяжного вентилятора, обеспечивающего отсос газа из полости камеры 6 и открытие электромагнитного клапана подачи газообразного катализатора ° Катализатор из баллона через клапан, рас- 4О положенный внутри корпуса 1, поступает по трубопроводу в штуцер 34, а затем через резиновый шланг 35 и шту. цер 28 попадает в кольцевую протачку стержня 27. По продольным каналам, соединенным с проточкой, катализатор перемещается вдоль электрода 23, проходит сквозь находящуюся в межэлектродном пространстве стержневую смесь и сквозь отверстия в днище 17 поступает в камеру .6, откуда удаляется за пределы прибора вытяжным вентилятором.

При движении катализатора сквозь смесь она затвердевает и электрическая проводимость резко падает, достигая своего минимума при полном затвердевании сМеси. Изменение величины электрической проводимости фиксируется регистрирующим прибором 37 и прибором, подключенным 6Î к гнезду 45. После полного затвердевания смеси переключателем 43 осуществляют, отключение подачи катализатора и выключение измерительной схемы. Одновременно с этим отключа- 65 ется вытяжной вентилятор. Освобождают фиксатор 11 и за рукоятку 12 подвижную систему перемещают вверх.

Затем отсоединяют шланг 35 от штуцера 28 и держатель 21 за рукоятку 22 перемещают вверх, извлекая измерительные электроды из крышки 14. Наружный электрод 23 вывинчивается ( из держателя 21 и его заменяют другим, так как необходимо удалить из

его внутренней полости затвердевшую смесь. Гильзу 16 снимают со столика и заменяют другой, заполненной свежей смесью. Для обеспечения быстроты подготовки прибора к работе соединение электрода 23 с держателем 21 должно осуществляться быстроразборным соедИнением. После замены электрода 23 и гильзы 16 прибор вновь готов к работе. По результатам первого измерения корректируют переключателем 48 диапазон измерения и все последующие измерения осуществляют без каких-либо регулировок. После завершения измерения все гильзы и электроды очищают от затвердевшей смеси.

При определении длительности твердения холоднотвердеющих смесей переключатель 43 устанавливается в соответствующее положение, и повторяются все подготовительные операции, как и для смесей, отверждаемых газообразным катализатором. Отличие состоит в том, что шланг .35 не используется. В случае необходимости автоматической записи контролируемых параметров используют прибор, подсоединяемый к гнезду 45. При визуальной регистрации необходимо использовать секундомер и снимать показания а прибора 37.

В случае исследования смесей, отверждаемых тепловым нагревом, необходимо перед измерениями удалить резиновые прокладки 7,20 и 26, так как при нагреве печи происходит их разрушение. После удаления прокладок тумблером 40 включается нагрев печи и датчиком прибора 36 устанавливается необходимая температура.

К этому прибору подключена термопара, находящаяея в печи 6. После достижения заданной температуры осуществляется подготовка прибора к работе. Она проводится так же,как и для случая холоднотвердеющей смеси.

Сам процесс измерения для смесей холодного и горячего твердения отличается от измерения длительности твердения смесей, отверждаемых газообразным катализатором тем, что в этом случае не происходит включение вытяжного вентилятора и электромагнит. ного клапана, а измерение осуществляется сразу после срабатывания конечного выключателя 10.

Конструкция прибора позволяет определять длительность твердения не

1004848

10 только смесе, но и но и связующих мате- исследуемый образец осуществляет свориалов. Для этого ого необходимо на сто- ;им нижним торцом доуплотнение стержлик вместо г

15 сто гильзы 16 со смесью невой смеси, которая несколько разставить тигель, тигель заполненный связую- рыхляется при погружении в нее электщим материалом-. родов). Показатели электропроводносс

Универсальность прибора состоит . 5 ти уплотненной смеси более точно также в том, что он позволяет ре- отражают закономерности кинетики ее гистрировать длительность тверде- отверждения. и Для этого необходи- При этом обеспечивается возможния стержней. Для этого нео ходиность изменения глубины погружения а подвижный диск-фиксатор и -ф ксатор 29 уста- 10 электродов в исследуемый образец, а новить на таком расстоянии от ниж- следовательно, изменение толщины конт. него. торца электрода 23, которое рав ролируемого слоя. Появляется также возможность оценивать длителЬность стержня. Измерительные электроды отверждения самих стержней непосредза рукоятку погружают в

22 ужают в стержень 15 ственно в УсловиЯх пРоизводства. до упора диска 29 с его поверхнос- Выполнение направляющего штатива тью (из электродов предварительно пустотелым повышает удобства эксплуаизвлекаются стержень и его надежность, так как все шланги и п овода, которые в прототипе изменение его электропроводности 20 ги и провода висят непосредственно в зоне перемерегистрируется измерительной схемой щения подвижной системы, в предлагаемом устройстве расположены внутри. штатива. Кроме того, включатель схемы измерения электрофизических параэлектродов в стержень. В этом случае метров смеси вынесен из зоны нагрева необходимо отсчет времени вести от и одновременно с этим расположен таким об азом, что предотвращается ложмомента начала твердения стержня. . ким обра ом ч ред

К гнезду 46 может быть подключен ное срабатывание. также датчик электропроводности лю- Причем отпад

П ичем отпадает необходимость фиксации крышки герметичной камеры при бой дру гой конструкции. помо специальных защелок, как это

В случае необходимости регистра- помощи сп циа ции измерения величины ЭДС необхо- имеет место у прототипа. димо использовать измерительные электроды, изготовленные из различных металлов, например стали и ме- З s

Формула изобр а изоб етения. . Известное устройство для опреде-. 1. Универсальное устройство для ления длительности твердения при- определения длительности твердения менимо только для испытания смесей, стержневых смесей, отверждаемых при. отверждаемых газообразным катализа- 40 комнатной температуре в присутствии тором. В силу своих конструктивных газообразных или жидких, или твердых особенностей оно не позволяет иссле- катализаторов, или под действием довать процесс твердения !каких-либо тепла, содержащее герметичную камедругих смесей. ру со штуцером и крышкой, которая

Предлагаемое устройство может быть45 закреплена на вертикальном штативе использовано не только для исследова- и имеет возможность перемещения вдоль ния смесей, отверждаемых газообразным катализатором,но и смесей, от- закреплен столик для установки гильзы. верждаемых тепловой сушкой и холодно- с исследуемым образцом смеси, коаксиею х. смесей (ХТС), а также ально расположенные один относительжидких самотвердеющих смесей..Причем но другого наружный и в у р твердеющих. см

50 вн т енний ци- имеется возможность изучить влияние линдрически р ды, е элект о, которые соедитемпературного фактора на процесс нены между ..со ..собой диэлектрической пробтвердения смесей, отверждаемых газооб кой, имеют возможность вертикального

;осевого перемещения относительно криаэта возможность отсутствует. . 55 ки и снабжены штуцером для подачи

Кроме того, предлагаемое устройст- газообразного катализатора в меж-. во имеет более высокие эксплуатацион- электродное пространство, схему изменые характеристики. Измерительные рения электрофизических параметров ды не только более удобны в смеси и регистрирующий прибор, о т работе, но и повышают надежность, досс60 л и ч а ю щ е е с я тем, ч, ц что с елью тове ность и воспроизводимость ре- определения влияния температуры на зультатов измерения(что связано, в товерность и вос длительностЬ тверд ь тве ения смесей, повычастности, с тем, что имеющийся в них стержень из диэлектрического ма- воспроизводимости результатов изметериала при погружении электродов в 65 рения,длительности твердения смесей

1004848

М

1

1 и улучшения условий эксплуатации электродов, устройство снабжено нагревательным элементом, расположенным в защитном кожухе, вертикальный штатив выполнен пУстотелым и снабжен неподвижно закрепленным на нем кольцевым выключателем, гнездом для штеккера электродов и штуцером для приема газообразного катализатора и подачи его в межэлектродное пространство, а между электродами размещен диэлектрический стержень, зафиксированный от осевого перемещения относительно электродов, причем на поверхности стержня выполнены продольные канавки, соединенные между собой.!5 кольцевой проточкой, которая сообщена со штуцером, ввинченным сквозь цилиндрический электрод в кольцевую проточку.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения воэможности изменения глубины погружения электродов в исследуемый образец смеси, наружный электрод снабжен ограничителем глубины погружения, который имеет воэможность перемещения относительно внешней поверхности наружного элект- рода и выполнен в виде охватывающей наружный электрод втулки с опорным фланцем и фиксатором.

Источники информации, принятые,во внимание при экспертизе

1. Исследование скорости отверждения стержневых смесей электрическими методами. — Экспресс-информация.

Технология и оборудование литейного производства, 1971, 9 25, с.15.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 653609, кл. G 01 М 27/02, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2689712, кл.В 22 С 9/12, 1978.

1004848

J2 .

28

Составитель С. Тепляев

Редактор М.Бандура Техред M.Tenep Корректор Г. Огар

Эаказ 1872/54 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород. ул. Проектная, 4