Устройство для измерения скорости всплывания газового пузырька в жидких металлах

 

МЮК >562750

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

4 м (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.01.76 (21) 2319038/25 с присоединением заявки %в (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.06.77. Бюллетень М 23 (45) Дата опубликования описания 20.10.77 (51) М.Кл G 01 N 9/28

Государственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений н открытии (53) УДК 536.42 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. Н. Еловиков, В. А. Киракосян и Ф. Н. Лисин (71) Заявитель

Научно-производственное объединение

«Энергоцветмет» (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СКОРОСТИ ВСПЛЫВАНИЯ ГАЗОВОГО ПУЗЫРЪКА

В ЖИДКИХ МЕТАЛЛАХ

Изобретение относится к производству металлов в черной и цветной металлургии и получению органических веществ в разделительных колоннах и аппаратах барботажного типа в химической технологии.

При изучении процессов взаимодействля между газовыми пузырьками и жлдкостью в промышленных барботерах металлургии,и химии определение скорости пузырьков производится электрическими способами путем измерения времени прохождения пузырьками контрольных точек вертикальной камеры.

В лзвестном устройстве для измерения скорости движения газовых пузырьков в жидкость отсчет времени начинают поворотом опрокидывающейся чаши, предназначенной для выделения пузырька и расположенной в жидком металле, а заканчивают отсчет по показаниям давления датчика, установленного в верхней части камеры над расплавом (1). Установка герметична относительно окружающей среды, однако известное устройство не обеспечивает достаточной точности.

Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения скорости воплывания газового пузырька в жидких металлах, содержащее сосуд с исследуемой жидкой средой, сопло для формирования пузырька, измерительный блок и регистри рующий прибор (2). Внутри сопла установлен электрод измерительной цепи. Сосуд с исследуемой жидкостью сообщается с капиллярной трубкой, .в которой размещается другой электрод, включенный в цепь электросекундомера.

Пуск электросекучдомера осуществляется при отрыве пузырька от сопла, замыканием электрода на массу электропроводной жидкости.

Заканчивают отсчет времени размыканием измерительного контура (электрода капиллярной трубки) при понижении уровня жидкости после выхода пузырька на поверхность.

Однако такое устройство не исключает влияния стенок сосуда на динамику движения пузырька, а именно: в реальных барботажных процессах металлургии диаметр II) зырьков обычно составляет 1,0 — 1,5 см. Свободное движение пузырька возможно лишь при диаметре сосуда в 8 — 10 раз превышающем диаметр пузырька. При этом условии появление пузырька диаметром d = 1,0 см и сосуде д = 10 см вызывает повышение уровня жидкости в наклонной капиллярной трубке менее чем на 0,07 ям. Такое незначительное понижение уровня после выхода пузырька .на поверхность жидкости не обеспечивает размыкания электрической цепи как вследствие смачиваемости электрода, так и в результате «намораЖивания» металла íà его поверхности.

Наличие TQHKIIx стационарных электродов в сопле и наклонной трубке исключает воз562750 можность использования устройства для исследования высокотемпературных металлических расплавов, например никелевых руд или железоуглеродистых, вследствие неизбежного разрушения материала электродов. Кроме того, устройство применимо только в электропроводных жидких средах.

Целью изобретения явля тся повышение точности измерений и увеличение долговечности при работе в высокотемпературных расплавах.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что устройство снабжено датчиком дазления, например тензометрпческим, установленным в газопроводе перед соплом, и емкостным датчиком, пластины которого расположены у границы раздела,фаз расплав — атмосфера. Принципиальная схема устройства представлена на чертеже.

Устройство для измерения скорости всплывания газового пузырька в жидких металлах содержит жаропрочный сосуд 1 с жидким металлом, сопло 2 для формирования пузырька, газовый кра н 8, регулятор давления 4, мембранную коробку 5 с тензометрическим датчиком б, емкостный датчик 7,,измерительный блок В, регистрирующий приоор 9.

Работает устройство следующим образом.

В жаропрочный огнеупорный сосуд 1 через сопло 2 подается газ для формирования пузырька. Заданный режим истечения газа обеспечивается регулировочным краном 8 и регулятором давления 4. В момент отрыва пузырька от среза сопла давление в газопроводе,и в соединенной с ним мембранной коробке 5 резко падает. Изменение давления регистрируется прикрепленным на мембране тензодатчиком б, который составляет одно из плеч моста 10, Сигнал усиливается тензоусилителем 11 и записывается регистрирующим прибором 9. В качестве.регистрирующего прибора используется осциллограф с включенным отметчиком времени. Появление купола пузырька над поверхностью расплава воспринимается емкостным,датчиком 7, Изменение емкости измерительного конденсатора датчика 7,вызывает изменение собственной частоты колебания колебательного контура 12.

Сигналы из колебательного контура и генератора высоких частот 13 поступают в трансформатор 14, усиливаются усилителем 15 и поступают на детектор 1б. Выделенный низкочастотный импульс поступает на регистрирующий прибор (к шлейфу осциллографа). По известному врем=ни прохождения пузырьком фиксированного участка столба металла определяется скорость его всплывания.

Предлагаемое устройство может быть использовано для изучения барботаж ных процессов как в высокотемпературных агрессивных металлических расплавах, так и в любых

15 жидкостях, независимо от их электропроьодности. Основное преимущество устройства— отсутствие контакта каких-либо элементов или узлов измерительного устройства с расплавом, что дает возможность совершенство20 вать процессы в плавильных агрегатах черной и цветной металлургии с целью повышения их производительности, экономии дорогостоящих инертных газов при внепечной обработке металлов и ряда других процессов металлур25 гии и химической технологии.

Формула изобретен ия

Устройство,для измерения скорости воплы30 вания газового пузырька в жидких металлах, содержащее сосуд с исследуемой жидкой средой, сопло для формирования пузырька, измерительный блок и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повы35 шения точности .измерений и увеличения долговечности при работе B высокотемпературных расплавах, оно снабжено датчиком давления, например тензометрическим, установленным в газопроводе перед соплом, и емкостным дат40 чиком, пластины которого расположены у границы раздела фаз расплав — атмосфера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

4 1. Transactions of the Мetallurgical Society

of АТМЕ, vol. 245, № 10, 1969, р. 2285 — 2293.

2. Авторское свидетельство № 365685, кл. G 04 f 1/00, 1970.

562750

Составитель С. Беловодченко

Редактор О. Стенина Техред А. Камышникова Корректор В. Гутман

Заказ 532/1420 Изд. М 89 Тираж 1109 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»