УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ И ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ

Предлагаемая полезная модель относится к технической физике и металлургии, а именно, к устройствам, используемым в исследовательских и лабораторных работах, и применяется для измерения физических параметров расплавов. Она предназначена для бесконтактного измерения кинематической вязкости и электросопротивления металлических расплавов, в частности, высокотемпературных, фотометрическим методом на основе измерения затухания крутильных колебаний цилиндрического тигля с расплавом в вертикальной электропечи.
Известно устройство для бесконтактного измерения вязкости высокотемпературных металлических расплавов - см. патент на полезную модель РФ №69249 G01/N 11/16, публ. 10.12.2007, бюлл. №34 - аналог, содержащее электропечь, вискозиметрический модуль в вакуумируемой и водоохлаждаемой цилиндрической камере, вдоль оси которой в зоне нагрева цилиндрического электронагревателя, размещена подвесная система с цилиндрическим тиглем. Недостатком устройства является сложность и трудоемкость смены электронагревателя, которую осуществляют через нижнюю часть электропечи посредством снятия вручную нижнего съемного фланца электропечи, с винтовым креплением и вакуумным кольцевым резиновым уплотнителем, массой 10-15 кг, при этом процесс перезагрузки электронагревателя требует большой психофизиологической нагрузки человека, выполняющего эту перезагрузку, и не гарантирует отсутствие повреждения этого электронагревателя, Практически эту работу осуществляют два человека, что не позволяет упростить перезагрузку.
Известно устройство, содержащее электропечь, верхний фланец электропечи, закрепленный на кронштейне, который закреплен в фундаменте, нижний съемный фланец электропечи с винтовым креплением, электронагреватель, токоподводы. Конструктивно электропечь в своей нижней части - вакуумируемой и водоохлаждаемой цилиндрической камере, внутри цилиндрического электронагревателя (диаметром 50 мм и длиной 200 мм) содержит тигель с металлическим расплавом - см. С.И.Филиппов и др. «Физико -химические методы исследования металлургических процессов», М., Металлургия, 1968, с.250-251, рис.105 - прототип.. Периодически, вплоть до 1 раза в неделю, особенно при высокотемпературных экспериментах, осуществляют замену вышеуказанного электронагревателя через нижнюю часть электропечи - нижний съемный фланец с вакуумным резиновым уплотнителем в форме кольца, с винтовым креплением, массой 10-15 кг, что требует разборки и сборки электропечи. Эта процедура является прецизионной, трудоемкой и требует большой психофизиологической нагрузки у человека, выполняющего эту перезагрузку, при этом нередки случаи повреждения нового электронагревателя. Практически всегда эту работу осуществляют квалифицированные экспериментаторы вручную вдвоем, поскольку очень сложно осуществлять ее одним человеком. Это не позволяет упростить перезагрузку электронагревателя, точную установку вакуумного резинового уплотнителя, а также ограничивает самостоятельное проведение экспериментов персоналом невысокой квалификации, например, студентами.
Таким образом, недостатком этого устройства, как и вышеуказанного, является то, что, не обеспечены малая трудоемкость при замене электронагревателя одним человеком и простота перезагрузки электронагревателя, нет гарантии отсутствия повреждения этого электронагревателя, а также ограничено самостоятельное проведение экспериментов персоналом невысокой квалификации, например, студентами.
Задачей предлагаемой полезной модели - устройства является сокращение трудоемкости при замене электронагревателя одним человеком и упрощение перезагрузки электронагревателя, обеспечение отсутствия повреждения этого электронагревателя, а также возможность осуществления этой замены персоналом невысокой квалификации, например, студентами.
Для решения поставленной задачи предлагается полезная модель устройства для определения вязкости и электросопротивления металлических расплавов, содержащая угловой кронштейн, закрепленный в фундаменте, электропечь, верхний фланец электропечи, закрепленный на кронштейне, нижний съемный фланец электропечи, электронагреватель, токоподводы, по меньшей мере два шкива и трос с противовесом в точке соединения концов троса, причем шкивы закреплены на угловом кронштейне, а трос закреплен на нижнем съемном фланце, по меньшей мере, в одной точке.
В прототипе нижний съемный фланец электропечи весом 10-15 кг при ремонте (замене нагревателя печи) снимается вручную.
В предложенной полезной модели указанный фланец с помощью гибкого троса и двух шкивов соединен с противовесом так, что осуществляется механическое перемещение фланца при ремонте для замены нагревателя.
Техническим результатом полезной модели является осуществление возможности вертикального механического перемещения для съема и установки фланца при ремонте.
Это позволяет упростить ремонт электропечи (замену нагревателя) и сократить время ремонта.
Отличительные признаки предложенной полезной модели обеспечивают уменьшение механической силы, необходимой для перемещения экспериментаторами нижнего съемного фланца электропечи, примерно в 10 раз, что обеспечивает (сокращение) уменьшение трудоемкости, упрощение и (ускорение) сокращение, примерно, на 1 час времени всего эксперимента и на 30% времени перезагрузки электронагревателя одним человеком, гарантируют отсутствие повреждения этого электронагревателя, а также обеспечивают возможность осуществления этой замены персоналом невысокой квалификации, например, студентами.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом устройства.
Полезная модель устройства для определения вязкости и электросопротивления металлических расплавов содержит угловой кронштейн 1, закрепленный в фундаменте, электропечь 2, электронагреватель 3, верхний фланец 4 электропечи 2, закрепленный на кронштейне 1, нижний съемный фланец 5 электропечи 2 с винтовым креплением 6, токоподводы 7, по меньшей мере, два шкива 8 и трос 9 с противовесом 10 в точке соединения концов троса 9, шкивы 8 закреплены на угловом кронштейне 1, трос 9 закреплен на нижнем съемном фланце 5, верхний фланец 4 имеет винтовое крепление 11 к кронштейну 1.
Устройство выполнено на следующих элементах:
Угловой кронштейн 1, закрепленный в фундаменте, выполнен из уголкового железа 50×50 мм; вакуумная электропечь 2 имеет цилиндрическую сварную конструкцию и выполнена из нержавеющей стали; электронагреватель 3 выполнен из листового молибдена, с толщиной стенок около 0,5 мм; верхний фланец 4 и нижний съемный фланец 5, выполнены из нержавеющей стали с винтовым креплением 6 (винты М10); токоподводы 7 - медные шины, рассчитанные на ток около 1 кА; шкивы 8 диаметром около 20-30 мм и выполнены, например, из стали Ст3; трос 9 - стальной многожильный, диаметром 2 мм; противовес 10 имеет массу 10-15 кг, примерно, на 10% больше массы нижнего съемного фланца 5 и выполнен, например, из стали Ст3; трос 9 закреплен в двух точках симметрично относительно центральной оси электропечи 2 на нижнем съемном фланце 5, например, расклепыванием или посредством винтов; верхний фланец электропечи 4 имеет винтовое крепление 11 - например, три винта М10, к кронштейну 1.
Полезная модель устройства работает следующим образом. Прежде всего, отсоединяют токоподводы 7 от подводящих электроток шин (на схеме не показано). Затем, замену электронагревателя 3 осуществляют посредством снятия нижнего съемного фланца 5, путем откручивания винтов 6, после чего поддерживают нижний съемный фланец 5 руками и опускают его вниз до полного выхода из электропечи 2 электронагревателя 3 с защитными тепловыми экранами (на схеме не показаны)..
Одновременно, при этом противовес 10 поднимается вверх и зависает движущиеся вниз вдоль оси электропечи 2 нижний съемный фланец 5 с вакуумным резиновым уплотнителем в форме кольца (на схеме не показан), токоподводами 7 и электронагревателем 3 также зависают, после чего экспериментатор проводит замену электронагревателя 3. Кроме того, использование противовеса обеспечивает упрощение замены измерительной термопары и теплозащитных экранов (на схеме не показаны). После этого нижний съемный фланец 5 с вакуумным резиновым уплотнителем, токоподводами 7 и электронагреватель 3 вдвигают вверх в электропечь 2 и закручивают винты 6, причем противовес 10 позволяет это сделать с максимально возможной точностью и при минимальных физических усилиях одного экспериментатора. С этого момента устройство готово к работе.
В прототипе нижний съемный фланец электропечи весом 10-15 кг при ремонте (замене нагревателя печи) снимается вручную.
В предложенной полезной модели указанный фланец с помощью гибкого троса и двух шкивов соединен с противовесом так, что осуществляется механическое перемещение фланца при ремонте для замены нагревателя.
Техническим результатом полезной модели является осуществление возможности вертикального механического перемещения для съема и установки фланца при ремонте.
Это позволяет упростить ремонт электропечи (замену нагревателя) и сократить время ремонта.
Таким образом, предлагаемая полезная модель обеспечивает уменьшение механической силы, необходимой для перемещения экспериментаторами нижнего съемного фланца электропечи, примерно в 10 раз, что обеспечивает (сокращение) уменьшение трудоемкости, упрощение и (ускорение) сокращение, примерно, на 1 час времени всего эксперимента и на 30% времени перезагрузки электронагревателя одним человеком. Это позволяет сократить трудоемкость, уменьшить психофизиологическую нагрузку экспериментатора, упростить и ускорить перезагрузку электронагревателя одним человеком, гарантирует точность установки вакуумного резинового уплотнителя, отсутствие повреждения электронагревателя, а также обеспечивает возможность осуществления этой замены персоналом невысокой квалификации, например, студентами.
Предложенное техническое решение, содержащее вышеуказанные совокупности ограничительных и отличительных признаков, при достижении вышеописанного технического результата, позволяет считать предложенное техническое решение имеющим уровень полезной модели.