Устройство для питания вакуумного аппарата жидким металлом

 

Союз Советскин

Социалнстичстскик

Республик

О П И С А Н И Е (899694

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3a s eH0 08. 01. 80 (21) 2866133/22-02 (53)M. Кл. с присоединением заявки J4

С 22 В 9/04

Гасударственный комитет (23) Приоритет (53) Уд К669. 643:

:669.042 (088,8) ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 23 01 82 Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 23 .0 1,82 (72) Автор . изобретения

Р. Р. Голике (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ВАКУУМНОГО АППАРАТА

ЖИДКИМ МЕТАЛЛОМ

Изобретение относится к отрасли цветной металлургии и может быть использовано для стабильного во времени питания вакуумных аппаратов жидким металлом.

Известно устройство для заливки расплавленного металла в вакуумную камеру, состоящее из стационарноустановленной емкости — питателя, иэ которой расплавленный металл поступает в вакуумный аппарат через металлопровод с регулирующим расход дросселирующим устройством (1), Наиболее близким к изобретению является загрузочное устройство, состоящее из стационарно установленной питающей емкости и металлопровода и неполным барометрическим столбом и дросселирующим устройством, регулирующим проток сужением, и тем самым воздействующим на расход металла(2).

Недостатком устройства является то, что использование стационарно установленной питающей емкости в качестве миксера при периодической дозаправке металлом, вызывающей колебания уровня, затрудняют процесс выкуумирования.

Цель изобретения — обеспечение строго стабильного во времени расхода поступающего из питающей емкости в вакуумный аппарат жидкого металла.

|0, Указанная цель достигается тем, что устройство для питания вакуумных аппаратов жидким металлом дополнительно содержит измеритель уровня жидкого металла в емкости, импульс15 ный генератор и электропривод металла в емкости, импульсный генератор и электропривод вертикального перемещения емкости, причем выход измерителя уровня соединен со схемой управления электропривода, а скважность генератора импульсов проградуирована в единицах расхода металла.

На фиг. 1 изображено предлагаемэе устройство с электрическим испол899694 нительным механизмом и электрическим обогревом питающей емкости, общий вид; на фиг. 2 - схема генератора управляющих импульсов. устройство для дозированного питания вакуумных аппаоатов жидким металлом содержит емкость:питатель 1 с обогревающими ее проводниками 2 и теплоизоляцией 3. Емкость подвешена на паре втулочно-роликовых цепей 4, идущих через закрепленные на валу

5 звездочки 6 к противовесу 7. Движение емкости вдоль вертикальных направляющих 8 на не допускающих ее наклонения колесах 9 осуществляется от редуктора исполнительного механизма 10, выходно" вал которого связан с валом 5 через охватывающие звездочки 11 и 12 и втулочно-роликовую цепь 13.

На вакуумном аппарате 14 неподвижно закреплен питающий его металло- . провод 15 с теплоизоляцией, который обогревается пропусканием через него и заполняющий его металл электрическим током, вводимым через охватывающие его конечные части концентрические трубы от понижающего трансформатора 16. При этом разделение обогревающих цепей на две параллельные ветви позволяет устранить перепад напряжения между гальванически связанными с металлопроводом питающей емкостью и вакуумным аппаратом.

Снабженная резьбой подвесная штанга 17 поплавка 18 при помощи гайки 19 и фиксируемой контр-гайки

20 свободно завешивается на воспринимающей часть веса поплавка плоской пружине 21, кинематически связанной с. микропереключателем 22.

Пйтаемая от трехфазной сети 23 электрическая схема исполнительного механизма содержит реверсивный пускатель с электромагнитом 24 подымающего и электромагнитом 25 опускающего движения при возможности ручного управления кнопками 26 и 27 соответственно.

Контакт 28 является выходным органом электронного генератора импульсов, замыкаемым на фиксированное и размыкаемым на регулируемое через скважность время периодически повторяемого цикла. Регулятор скважности генератора проградуирован в единицах расхода.

Электронный генератор управляющих импульсов, скважность которых может регулироваться в широком диапазоне при помощи высокоомного потенциометра 29, собран в виде несимметричного мультивибратора на полевом транзисторе 30 с р -проводимостью канала и сдвоенных транзисторах 31 и -проводимости, в коллекторную цепь которых включена обмотка реле, нормально разомкнутый контакт 28 которого показан на фиг. 1.

Генератор работает следующим образом.

При включении питания (+,-) поле,вой транзистор 30 оказывается открытым и в свою очередь открывает сдвоенные транзисторы 31, коллекторный ток которых .приводит реле в притянутое состояние (выдача управляющего импульса на поднимание питающей емкости).

Часть коллекторного тока, протекая через диод 32, быстро заряжает конденсатор 33, через который осуществляется положительная обратная связь на затвор полевого транзистора

30, обеспечивая ключевой режим спаренных транзисторов 31.

При этом потенциал на их коллекторах близок к минусу, и через резистор 34 протекает ток, совместно с током истока полевого транзистора 30 заряжающий конденсатор 35. С обусловленной этим конденсатором задержкой исток полевого транзистора 30 становится все более отрицательным по отношению к затвору вплоть до возникновения второго релаксационного процесса, при котором все транзисторы закрываются. Перепад напряжения на обмотке реле исчезает, отрицательный полюс конденсатора 33 оказывается на полном положительном потенциале источника питания, а положительный полюс и вместе с ним затвор полевого транзистора 30 - на потенциале, приблизительно вдвое большем.

Ввиду весьма высоких входных сопротивлений запертых диода 32, полевого транзистора 30 и пренебрежимых утечек,танталового конденсатора 33 это состояние, соответствующее паузе исполнительного механизма, может долго сохраняться, а следова55 тельно, и его длительность может регулироваться до больших значений при помощи разряжающих переменных сопротивлений. Диапазон регули899694

5 рования расширяется, если одновременно менять значение разряжающего сопротивления и возникающего на нем перепадя напряжения.

Длительность рабочего импульса, в течение которого реле возбуждено и

его контякт 28 замкнут, определяется конденсаторами 33 и 35, резистором

34 и выходным сопротивлением коллекторной цепи транзисторов 31, к которому для ограничения тока может быть добавлен резистор (не показан).

Длительность выбирается в зависимости от передаточного числа и инерционности исполнительного механизма, нап- 5 ример в интервале от О,1 до 1 с.

Продолжительность паузы определяется емкостью конденсатора 33 и сопротивлениями комбинации потенциометра 29 с резистором 36. Она выбирается в зависимости от предполагаемых расходов установки, например на диапазон от 5 с до 5 мин.

Устройство работает следующим образом. 25

В обогреваемую емкость-питатель 1 загружается вакуумируемый металл и нагревается до жидкотекучего состояния. Питающая емкость поднимается на полной скорости привода нажимани- 30 ем кнопки 26 ручного управления, которая приводит в действие электрический двигатель исполнительного механизма 10. Через систему передачи, состоящую из звездочек- tl и 12, цепи

13, вала 5, звездочек 6 и несущих цепей 4, приводится в движение питающая емкость 1, перемещающаяся на ко лесах 9 вдоль направляющих 8, и опускается противовес 7.

Кнопку подьема отпускают после незначительного погружения под зеркало жидкого металла в емкости нижнего конца металлопровода 15, заранее залитого пробкой из одинакового

45 металла с уплотнением смолой для обеспечения герметичности вакуумного аппарата.

В этом положении емкость оставляют до расплавления пробки теплом ок50 ружающего металла, которое сопровождается всасыванием в разогретый металлопровод барометрического столба жидкого металла, почти доходящего до порогового места.

После включения генератора импульсов с соответствующей требуемому расходу настройкой скважности емкость поднимается малыми скачками

6 (например порядка 1 мм) ври периоди" чески повторяемых коротковременных (например длительности порядка 0,3 с) замыканиях контакта 28, развивая та ким образом небольшую по отношению к скорости при управлении зт руки или сигнализатором уровня, на стабильную и поддающуюся настройке в ши роких пределах среднею скорость подьема. Такая настройка может вестись и дистанционно.

При этом разность по высоте между зеркалом расплавленного металла в емкости и пороговым местом металло-и провода становится сперва равной ба рометрическому столбу(металл достигает порога), а потом меньше барометрического столба, пока перетекающий через порог в вакуумный аппарат металл на начинает расходоваться в

I количестве, вызывающем падение его зеркала в питающей емкости по отношению к этой емкости с той же скоростью, с которой ведется подъем емкости по отношению к неподвижному металлопроводу. Длительность это, го переходного процесса при запуске стабилизированного режима незначительна, поскольку поднимающаяся питающая емкость быстро преодолевает небольшую высоту, соответствующую гидродинамическому перепаду в металлопроводе при заданном расходе. В установившемся режиме этот перапад, а тем самым и эффект засорения металлопровода (маловероятного ввиду большого сечения) не оказывает влияния на расход перетекающего в вакуумный аппарат металла.

В установившемся режиме стабилизированного расхода сохраняется постоянная разность по высоте между зеркалом металла в движущейся питающей емкости и порогом металлопровода, вследствие чего расход становится строго пропорциональным произведению площади зеркала на разность подьема питающей емкости, Независимая от степени заполнения емкости площадь зеркала обеспечивается цилиндрической или призматической формой ее боковых стенок.

Режим стабилизированного питания нарушается существенно при. дозаправке питающей емкости вбрасываемым в компактном виде или вливаемым металлом, вызывающим подъем уровня металла в самой емкости, или если ем-. кость остается неподвижной по отно"..

899694

15

25

35

50

55 шению к неподвижному металлопроводу, но сигналиэатор уровня парирует быст рым опусканием емкости такой выброс абсолютного уровня жидкого металла в пределах максимально допустимого рас хода, располагаемого путем соответст вующей настройки длины подвеса поплавка (штанга 17, гайка 19, контргайка 20) близко над заданным расходом или, для всего диапазона задаваемых расходов, над наибольшим из охватываемых задатчиком значений ста билизированных расходов.

Благодаря сигнализатору уровня возможен и другой, грубый, в основном аварийный режим автоматического поднимания емкости с малой средней скоростью, при котором импульсный генератор отсутствует, а цепь кнопки 26 поднимания постоянно замкнута.

При этом исполнительный механизм управляется только поплавком в режиме автоколебаний, поднимая и опуская емкость на малое расстояние с частотой колебаний, обеспечивающей при инерционности потока металла в металлопроводе практически постоянный расход, величина которого подается регулированию при помощи подстроечных звеньев поплавка (17,19 и 20).

Свободное подвешивание поплавка и покатая коническая форма его верх ней части предусмотрены для обезвреживания возмущающих воздействий вбрасываемых при заправке в его близости кусков нерасплавленного металла или восстанавливающего металл зер кала порошка. Временно посторонившись, поплавок возвращается на свое место в зеркале уже расплавленного металла благодаря воспринимающей части его веса пружине 21, позволяющей ему и на плаву действовать как маятник.

Гидравлический вариант исполнительного механизма устройства в принципе значительно проще. При непосредственном воздействии на питающую емкость исполнительного механизма прямого хода с цилиндром и длинным штоком можно обойтись без противовеса 7 и связывающих цепей 4.

В то время как медленное поднимание емкости ведется нагнетанием малого потока рабочей жидкости в несущий вес питающей емкости цилиндра одностороннего действия, опускание произ водится беэ прерывания этого малого потока путем сбрасывания стоящей под

I давлением жидкости из цилиндра в резервуар большим потоком через определяющий скорость опускания дроссель и вентиль, открываемый или закрываемый сигнализатором уровня, когда абсолютный уровень достигает максимальное, определяющее максимально допустимый расход значение, или, соответственно, находится ниже этого предела. Пропорциональный скорости подъема емкости, малый поток рабочей жидкости регулируется в импульсном режиме дросселем, определяющим его расход и заменяющим контакт 28 импульсного генератора электромагнитным вентилем, управляющим импульсным гидравлическим режимом стабилизированного питания с сохранением присущих электронному генератору импульсов широкого диапазона настроек расхода по шкале и доступности дистанционного управления.

Возможен и простой но уже не грубый режим с автоколебаниями, при котором соответствующей установкой дросселей импульсно не прерываемый малый поток поднимания регулируется на приблизительно вдвое меньший расход, чем поток, опускания и автоколебания ведутся с приблизительно одинаковыми скоростями поднимания и опускания емкости. В этом случае необходим открываемый дозаправкой накопительной емкости байпасс к дросселю опускания, обеспечивающий полноценную ликвидацию выбросов питающего потока.

Ввиду отсутствия быстро движущихся механических настей при таком режиме износ незначительный.

Отсутствие внешних движущихся частей является также преимуществом барботирующего сигнализатора уровня с настраиваемым по давлени в барботирующей трубе пневмоэлектрическим микропереключателем 22 у электрического, или пневмогидравлическим вентилем у гидравлического варианта установки.В качестве барботирующего газа целесообразно использовать защитный гаэ для расплавленного в питающей емкости металла.

Использование предполагаемого устройства для дозированного питания вакуумных аппаратов жидким металлом значительно повышает технико899694.9 экономические показатели процесса вакуумирования за счет стабилиза" ции питания.

Автоматический режим питания в течение длительных периодов между дозировками позволяет обойтись без обслуживающего персонала и постоянного надзора, а длительность и трудоемкость дозапровочных операций снижается благодаря удобствам, которые дает автоматика опускания питающей емкости. Таким образом, экономический эффект от использования предлагаемого изобретения бу дет обеспечен за счет улучшения тех» нологических показателей процесса вакуумирования и сокращения эксплуатационных расходов при обслуживании всей вакуумной установки.

Формула изобретения

Устройство для питания вакуумного аппарата жидким металлом, содер10. жащее обогреваемые питающую емкость и металлопровод, о т л и ч а ющ е е с:я тем, что, с целью обеспечения стабильной подачи жидкого металла в вакуумный аппарат, оно дополнительно содержит измеритель уровня жидкого металла в емкости, импульсный генератор и привод вер" тикального перемещения емкости, пря» о чем выход измерителя уровня соединен со схемой управления, а скважность генератора импульсов програ" дуирована в единицах расхода металла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР щ и 393338, кл. С 22 8 9/04, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

И 378468, кл. С 22 8 9/04, 1976.

899694 фиг. Я

Составитель Г. Демин

Техред Л. Пекарь Корректор Л. Иеньо

Редактор B. Данко

Подписное

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 12092/37 Тираж 656

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1(3035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5