Контактный блок жезла спектрометрического устройства

В черной и цветной металлургии для измерения в жидком металле параметров расплава - температуры, содержания свободного кислорода и водорода - используются специальные зонды, которые погружаются в расплав с помощью ручных металлических жезлов или манипуляторов. Для подключения электрических и пневматических цепей таких зондов на конце жезла устанавливается специальные контактные блоки [1, 2, 3].
Контактный блок жезла для зонда измерения температуры жидкого металла («Positherm») содержит два электрических контакта коаксиальной конструкции. Контактный блок жезла для зонда измерения свободного кислорода в жидком металле («Celox») содержит четыре контакта для подключения электрохимической ячейки и датчика температуры. Контактный блок жезла для зонда измерения содержания водорода («Hydris») в расплаве металла содержит устройство подключения канала пневматической системы для продувки жидкого металла инертным газом [4].
Наиболее близким по техническому решению является контактный блок жезла для зонда системы «Hydris», обеспечивающий подключение ее пневматической системы к зонду [5]. Данный контактный блок выбран за прототип. В этом контактном блоке для герметичного соединения канала подачи инертного газа в погружной зонд в контактном блоке жезла имеется штуцер, в который при надевании зонда заходят его металлические трубки с уплотнительными резиновыми кольцами. Однако в этом контактном блоке не предусмотрены оптический канал и электрические контакты, что не позволяет его использовать для подключения спектрального зонда.
Целью создания полезной модели является техническое решение по конструкции контактного блока жезла спектрометрического устройства для подключения погружного спектрального зонда с оптическим и пневматическим каналами, а также с электрическими контактами.
На Фиг.1 показана в общем виде конструкция контактного блока, присоединенного к трубе жезла.
На Фиг.2 показаны чертежи контактного блока жезла в разрезе в двух проекциях.
В состав данного контактного блока входят:
1 - Труба жезла;
2 - Переходная муфта;
3 - Корпус контактного блока;
4 - Заглушка защитного стекла;
5 - Стыковочный штуцер;
6 - Оптическая головка;
7 - Фокусирующая линза;
8 - Оптоволоконный кабель;
9 - Защитное стекло;
10 - Канал подачи инертного газа;
11 - Контактные V-образные площадки;
12 - Провода от искрового генератора.
Корпус контактного блока 3 имеет цилиндрическую форму заданного диаметра и выполнен из твердого диэлектрического материала. В качестве такого материала может быть использован капролон.
В корпусе контактного блока 3 просверлено центральное отверстие, в которое установлена оптическая головка 6 с фокусирующей линзой 7. Данная линза обеспечивает передачу сфокусированного изображения плазмы, возникающей в аналитическом зазоре спектрального зонда, на торец подключенного к оптической головке оптоволоконного кабеля 8. Линза оптической головки со стороны погружного зонда защищена кварцевым стеклом 9, которое герметично установлено перед ней и закреплено заглушкой 4.
Подача инертного газа в спектральный зонд обеспечивается по газопроводной трубке. Данная трубка присоединяется к специальному отверстию канала подачи инертного газа 10, просверленному в корпусе контактного блока параллельно его оси. При этом, для исключения турбулентности газового потока, выходная часть канала подачи инертного газа расположена под некоторым углом (30…45°) к оси контактного блока и выходит в зону его центрального отверстия.
Для подключения контактных электродов спектрального зонда к искровому генератору на боковых стенках корпуса контактного блока вырезаны два диаметрально расположенные V-образных паза, в которые устанавливаются электропроводные (медные) контактные площадки 11. К этим площадкам присоединяются провода 12 от искрового генератора, расположенные в трубе жезла 1 и проложенные в специальные отверстия в корпусе контактного блока. V-образные вырезы контактных площадок направлены широким концом в сторону погружного зонда и являются своеобразными «ловушками» для штырей контактных электродов погружного зонда при его надевании на жезл.
Для герметичного соединения спектрального зонда с контактным блоком используется специальный стыковочный штуцер 5, который устанавливается герметично в наружный торец корпуса контактного блока 3. Штуцер имеет закругленное с внутренней стороны входное отверстие, куда заходит металлическая втулка спектрального зонда с резиновым уплотнительным кольцом. Таким образом, обеспечивается герметичность канала подачи инертного газа в искровую камеру спектрального зонда.
На конце корпуса контактного блока 3 нарезана резьба для присоединения его к металлической трубе жезла 1 с помощью переходной муфты 2.
Таким образом, данный контактный блок обеспечивает возможность быстрой установки на жезл и подключения к спектрометру одноразовых погружных зондов для спектрального анализа химического состава расплавленных металлов. При этом обеспечивается герметичность их соединения, центровка оптического канала спектрометра и надежность электрического соединения электродов погружного спектрального зонда с проводами искрового генератора.
Используемые источники
1. https://sidermag.ru/contact-block
2. http://knowkip.ucoz.ru/publ/teplotekhnicheskie_izmerenija/izmerenie_temperatury_zhidkoj_stali_v_metallurgicheskom_proizvodstve/1-1-0-4
3. https://www.szenergo.ru/izmeritelnye-pribory/termopary/positherm
4. https://www.heraeus.com/de/hen/products_and_solutions_hen/steel/hydrogen_control/hydrogen_control.html
5. https://www.ktopoverit.ru/prof/opisanie/24054-08.pdf