Патент на изобретение №2150121
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ФЕРРИТОМЕТР
(57) Реферат: Данное изобретение относится к приборам, предназначенным для автоматического контроля состава сплавов на основе железа, а именно содержания ферритной фазы в различных марках стали, и прежде всего в образцах сварных швов. Ферритометр состоит из датчика и вторичного прибора. Датчик состоит из поплавка, в который вставлен магнит в виде стержня, на периферии магнита расположено железное кольцо, при этом поплавок расположен в герметичном корпусе из немагнитного материала. Снаружи герметичного корпуса расположена катушка, которая, взаимодействуя с железным кольцом, создает силу, отрывающую магнит от образца. Оторвавшийся от образца магнит через корпус из немагнитного материала замыкает контакт, соединенный со вторичным прибором. Вторичный прибор фиксирует ток отрыва магнита от образца. Данное изобретение обеспечивает надежное автоматическое измерение содержания ферритной фазы в образце и позволяет существенно расширить область применения ферритометра в промышленных условиях. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Изобретение относится к области приборов для автоматического контроля состава сплавов на основе железа, а именно содержания ферритной фазы в различных марках стали, и прежде всего в образцах сварных швов. Известен прибор, альфа-фазометр, предназначенный для измерения содержания ферритной фазы в стали (Н.В.Химченко и В.А.Бобров. Неразрушающий контроль в химическом и нефтяном машиностроении. – М.: Машиностроение, 1978 г., стр. 145). Прибор состоит из датчика и вторичного прибора (см. фиг. 1). Датчик прибора состоит из постоянного магнита 1, укрепленного на стрелке 2, соединенной с рамкой 3, закрепленной на поворотной оси и расположенной в зазоре мощного магнита 4. Рамка датчика соединена со вторичным прибором 5. При проведении измерения измерительный магнит 1 приводят в соприкосновение с измеряемым образцом. Магнит притягивается и фиксируется. Плавным вращением рукоятки на вторичном приборе 5 увеличивают силу тока в рамке 3. При этом возрастает сила отрыва магнита 1 от металла образца, поскольку увеличивается вращающий момент, приложенный к рамке 3. Этот момент определяется силой тока в рамке. Увеличивая силу тока в рамке 3, следят за моментом отрыва магнита 1 от металла. После этого фиксируют показания тока через рамку 3, который можно увидеть на вторичном приборе 5. Затем на графиках для данного металла по току в рамке находят содержание в образце металла ферритной фазы в %. Известно также устройство вторичного прибора согласно заявке N 93027745/10, опубликованной 10.01.1996 г. (см. фиг. 2). Вторичный прибор состоит из генератора импульсов 1, выход которого соединен с первым входом счетчика импульсов 2, первый выход которого соединен с цифроаналоговым преобразователем 3, а второй выход – с цифровым индикатором 4 содержания ферритной фазы. Выход цифроаналогового преобразователя 3 соединен со входом усилителя 5, выход которого связан с рамкой 3 датчика на фиг. 1, создающей усилие отрыва магнита от поверхности образца. В момент поворота рамки при отрыве магнита от образца срабатывает контакт 7, соединенный со вторым входом счетчика импульсов 2. Имеется также кнопка сброса 8, соединенная с третьим входом счетчика импульсов 2. Прибор работает следующим образом. Постоянный магнит датчика прикладывается к поверхности металла измеряемого образца. Нажатием кнопки 8 запускается счетчик 2, считающий поступающие от генератора 1 импульсы. Результат счета индицируется на индикаторе 4 и поступает на цифроаналоговый преобразователь 3. Показания счетчика 2 плавно возрастают во времени. В соответствии с этим плавно возрастает напряжение на входе преобразователя 3 и соответственно ток на выходе усилителя 5. Этот плавно возрастающий ток увеличивает крутящий момент на рамке 6, связанной с постоянным магнитом датчика. Так продолжается до тех пор, пока магнит не оторвется от поверхности измеряемого образца. При этом срабатывает контакт 7 и останавливает счетчик 2. На индикаторе 4 прекращается нарастание цифровых показаний на уровне процентного содержания ферритной фазы в образце. Установление соответствий показаний прибора (тарировка) шкале процентного содержания феррита в данном классе сталей осуществляется путем подбора соответствующего коэффициента усиления усилителя 5. При этом ручка регулировки коэффициента усиления может быть иметь градуировку позиций, соответствующих измеряемым прибором классам сталей. При последующем нажатии кнопки 8 счетчик 2 сбрасывается на ноль и начинает снова считать импульсы от генератора 1. Приведенные материалы описывают ближайший аналог предлагаемого технического решения. Существенным недостатком известного технического решения является устройство датчика. Поворотная стрелка 2 с пружинкой 3 представляют из себя громозкую и не жесткую конструкцию, часто выходящую из строя в результате грубого обращения или случайного удара. С целью уменьшения влияния момента инерции указанные элементы вынуждены выполнять с минимальной прочностью. Ось стрелки 2 приборного типа закрепляется в подшипниках скольжения. Подвижность стрелки зависит от состояния смазки. Данный датчик может использоваться в лаборатории и отличается низкой надежностью в промышленных условиях. Предлагаемое техническое решение лишено этих недостатков и предназначено для промышленного использования и лабораторных исследований. Техническим результатом использования этого изобретения является существенное расширение области применения ферритометра в промышленных условиях, повышение его надежности и достоверности контроля. Сущность изобретения заключается в том, что в ферритометре, предназначенном для измерения содержания ферритной фазы в стальном образце иондермоторным методом, состоящим из датчика и связанного с ним вторичного прибора, состоящего из соединенных между собой генератора импульсов, счетчика импульсов, цифроаналогового преобразователя и цифрового индикатора содержания ферритной фазы, датчик состоит из поплавка, помещенного в герметичный корпус из немагнитного материала, заполненный жидкостью, при этом в поплавок вставлен магнит в виде стержня и на наружной стороне поплавка закреплено железное кольцо, а снаружи герметичного корпуса расположена катушка, связанная со вторичным прибором и путем взаимодействия с железным кольцом на поплавке создающая силу, отрывающую магнит от образца, причем с тыльной стороны корпуса закреплен с возможностью срабатывания при отрыве магнита от образца контакт, соединенный со вторичным прибором, контакт выполнен, например, в виде герметичного магнитного контакта (геркона). Измерение производится следующим образом. Оператор подносит датчик измерительным торцом плотно к поверхности образца. Магнит с поплавком притягивается к образцу. При этом геркон размыкается. Затем оператор нажимает на вторичном приборе кнопку “Измерение” и на его индикаторе побегут цифры нарастающего числа. При этом в катушку датчика от вторичного прибора подается плавно возрастающий ток. Ток возрастает до момента отрыва магнита датчика и срабатывания геркона. В этом момент на индикаторе вторичного прибора бег цифр останавливается и высвечивается число, соответствующее содержанию феррита в образце. Данный прибор имеет следующие преимущества перед известными: 1. Датчик выполнен в надежном исполнении, достаточно прочном для проведения промышленных измерений. 2. Датчик может работать с образцом, имеющим горизонтальную, вертикальную, наклонную поверхность, или с образцом, расположенным над оператором. Благодаря положению поплавка в безразличном равновесии это никак не скажется на результатах измерения. 3. Датчик можно расположить на штанге и замерять содержание феррита в точках, удаленных от оператора. 4. Момент притяжения магнита к образцу можно фиксировать по срабатыванию геркона. 5. Датчик может быть выполнен достаточно компактным. 6. Конструкция удобна в изготовлении. Для пояснения изобретения предназначены чертежи, где на фиг. 1, 2 изображено устройство прототипов, на фиг. 3 изображен ферритометр с датчиком согласно данному изобретению. Ферритометр согласно изобретению состоит из датчика 1 и вторичного прибора П. Датчик состоит из корпуса 1 из немагнитного материала, на котором расположена катушка 2; с тыльной стороны корпуса закреплен геркон 3, в корпусе, погруженный в жидкость, в состоянии безразличного равновесия расположен поплавок 4, на который надето железное кольцо 5; в поплавок вставлен магнит 6; катушка 2 и геркон 3 соединены электрически со вторичным прибором 7. Прибор работает следующим образом. Датчик 1 левым концом прикладывается к поверхности металла измеряемого образца. После этого запускается вторичный прибор, который плавно повышает ток через катушку датчика 2. Катушка 2 создает магнитное поле, воздействующее через корпус 1 из немагнитного материала на железное кольцо 5, закрепленное на поплавке 4. Когда сила взаимодействия катушки 2 и кольца 5 сравняется с силой притяжения магнита 6 к образцу, произойдет отрыв магнита. Поплавок 4 с магнитом 6 переместится вправо (см. фиг. 3). Магнит 6 своим вторым концом заставит сработать геркон 3. Геркон 3 выдает сигнал вторичному прибору 7, который остановит возрастание тока в катушке 2. По величине зафиксированного тока отрыва магнита на вторичном приборе можно определить содержание феррита в образце. Поскольку в конструкции прибора практически нет подвижных частей, корпус надежно защищает магнит от механических воздействий, жидкость, обеспечивающая безразлично-взвешенное положение поплавка, исключает действие силы тяжести, то данное изобретение обеспечивает надежное автоматическое измерение содержания ферритной фазы в образце. Формула изобретения
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
