Патент ссср 411323

 

Союз Советам

Социалистимеааа

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

М Е,-. G 0lk 7/16

Заявлено 19Х11.1971 (№ 1683628 18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 15.1.1974. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 20Л .!974

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий

УД К 5 36.5 (688.8) Автор изобретения

H. Д. Афанасьев

Заявитель

Ижевс . ий металлургkÿåñêHé завод

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРEHИЯ ФИЗИЧЕСКИХ HAPAMETPOB

Изобретение относится к измерениям физических величин и может быть использовано в различных отраслях промышленности (металлургический, химический и др.) для защиты сосудов, емкостей и nрочих устройств, подвергающихся воздействию агрессивной или высокотемпературной среды, с одновременным контролем и определением ее параметров.

Защитные покрытия, выполненные, например, из благородных и тугоплавких металлов, их окислов или нитридов, боридов имеют главное и основное назначение — защитить и изолировать поверхность от воздействия агрессивной среды, тем самым предотвратить илп уменьшить ее разрушение и продлить срок службы.

Известны устройства для измерения различных физических параметров расплавов и агрессивных жидкостей в сосудах с защитным покрытием, содержащие чувствительный элемент, токосъемники и вторичньш прибор.

Все материалы, металлы, их окислы и сплавы, из которых выполняются защитные покрытия, обладают различными физическими свойствами, например электрическими, магнитными и другими, вследствие чего они могут служить в качестве диэлектриков (например, окислы алюминия, титана, берилия, моноокись кремния, пятиокись тантала) или в качестве проводников и резисторов (например, титан, нихром, нитрид титана и пр.).

Целью изобретения является использование защитных покрытий поверхности емкостей, сосудов и других для измерения или определения физических параметров заключенной в нпх среды (например, уровней, температуры, электропроводности, магнитных и электрических полей и т. n.) путем придания защитному покрытию свойств чувствительных элементов, что упрощает схему измерения.

Описываемое устройство отличается тем, что чувстгительнь..й элемент выполнен в виде защитного покрытия из тонкопленочных слоев

15 материалов с различными электрическими свойствами, главным образом проводимостью, нанесенных на поверхность сосудов с последовательностью, образующей различные элементы электрически ой цепи (например элек20 троды, емкости, индуктивности и др.), которые соединены с токос-.:емниками, расположеш;ыми ь. с зоны воздействия определяемой среды.

На чертеже схемат:чески показан медный

25 водоохлаждаемый .:ристаллпзатор в установкс непрерывно i pa.".inâên стали и сплавов с защитнь;м покрь1Tnåì, посредством которого определяется уровень расплавленного жи.".,кого металла: а — с тонкопленочными

30 слоями окиси ал:оми ля и титана, легирован411323 ного алюминием; б — с тонкопленочными слоями окиси алюминия и деборида хрома.

Пример 1. Расположенные в указанной на чертеже последовательности тонкопленочные слои защитных материалов образуют элементы электрической цепи, так как слой титана 1, легированного алюминием, и жидкий расплавленный металл 2, разделенные диэлектриком 3 — окисью алюминия А1рО образуют обкладки конденсатора, в котором с изменением уровня жидкого металла изменяется электрическая емкость.

Тонкопленочный слой 1, соединенный с токосъемником 4 и составляет чувствительный элемент, изменения электрической емкости которого фиксируются индикатором 5, отградуированным в единицах уровня жидкого металла.

Пример 2. Тонкопленочные слои защитных материалов расположены в иной последовательности, но основаны на том же принципе, т. е. образовании элементов электрической цепи, соединенных с токосъемником.

В этом покрытии слой окиси алюминия

А120З является изолятором, а деборид хрома — проводником с удельным сопротивлением 84 мком/см . При этом слой деборида хрома 6 нанесен на поверхность в виде изолированных друг от друга вертикально расположенных различных по высоте отдельных полосок так, что каждой полоске соответствует своя отметка уровня жидкого металла.

Полоска диборида хрома в данном случае является элементом электрической цепи— электродом и в соединении с токосъемником приобретает свойство чувствительного элемента. жидкий расплавленный металл, изменяя свой уровень в кристаллизаторе 7, замыкает электрическую цепь электрод — металл, вследствие чего индикатор фиксирует уровень металла, соответствующий этому электроду.

Предлагаемое защитное . покрытие может служить также для определения температуры расплавленного металла, электропроводности среды, заключенной в емкость, магнитных электрических полей и т. п.

В этих случаях элементы электрической цепи будут в виде источников электродвижущей силы (термопары), индуктивности электрода и т. и.

Пленочные элементы электрической цепи в предлагаемом защитном покрытии являются безынерционными чувствительными элементами, не вносящими существенных изменений в определяемую среду, поэтому, предлагаемое защитное покрытие обеспечивает высокую точность замера всех определяемых параметров, 15 В условиях промышленной производственной практики предлагаемые защитные покрытия могут быть изготовлены различными известными способами, подробно описанными в литературе, например: способом термическо20 го испарения в вакууме чередуемым с плазменным анодированием или путем катодного распыления в среде аргона с добавлением кислорода, или методом ионоплазменного напыления и плазменного анодирования и др.

25 Толщина тонкопленочных слоев, наносимых на защищаемые поверхности может быть от десятых долей до нескольких миллиметров и определяется исключительно в зависимости от условий работы защитного покрытия.

Предмет изобретения

Устройство для измерения физических параметров, например температуры расплавов

35 и агрессивных жидкостей в сосудах с защитным покрытием, содержащее чувствительный элемент, токосъемники и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью упрощения схемы измерения, чувствительный

40 элемент выполнен в виде защитного покрытия из тонкопленочных слоев материалов с различной электрической проводимостью, на,несенных на поверхность сосуда с последовательностью, образующей элементы электриче45 ской пепи.

411323

А-А — b

6 оРен ь

Корректоры: А. Николаева и Л. Корогод

Редактор М. Андреева

Заказ 1119/6 Изд. № 1185 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

IA

Составитель В. Иванов

Техред Т. Ускова