Устройство для автоматического контроля степени уплотнения углеродных масс

 

Изобретение относится к средствам контроля степени уплотнения углеродной массы, используемой для набивки швов подины алюминиевых электролизеров . Цель изобретения состоит в повьшении точности контроля. В устройство для автоматического контроля степени уплотнения углеродных масс введены усилитель, узел выборки-хранения , делитель напряжения, компаратор , инвертор, генератор импульсов, элемент ЗИ, счетчик импульсов, узел сброса, элемент сравнения кодов, узел задания уставки контрольного времени, элемент ИЛИ, два элемента 2И, сигнальные лампы Норма и. Брак , реле времени и блок цифровой индикации . Количество поступивших на вход счетчика импульсов и последнее логическое состояние выходов счетчика соответствуют интервалу времени от момента внедрения в массу термопары до момента равенства сигнала дифференциальной термопары с пороговым напряжением. По измеренному интервалу времени судят о степени уплотнения массы. В узле задания уставки контрольного времени фиксируется время , соответствующее контрольной плотности массы. В зависимости от времени , зафиксированном счетчиком, элемент сравнения кодов выдает сигнал на загорании контрольных ламп если время больше контрольного, или Норма - если время меньше контрольного . 4 ил. сл ю оо N3 а ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УЬЛИК.„Я0„„2 2162

А1 (бц 4 С 06 F 15/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3925033/24-24 (22) 08.07.85 (46) 07.01.87. Бюл. № (72) В.А. Жбанов, Е.M. Губер и Э.С. Варыпаев (53) 621.503.55(088.8) (56) Потылицын Г.А., Вербенко В.В. и Сысоев А.В. Контроль плотности набойки подовой массы в подине алюминиевого электролизера. Цветные металлы, 1980, № 4, с.45-47.

Авторское свидетельство СССР

¹ 272567, кл, С 25 С 3/10, 1968. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

КОНТРОЛЯ СТЕПЕНИ УПЛОТНЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ МАСС (57) Изобретение относится к средствам контроля степени уплотнения углеродной массы, используемой для набивки швов подины алюминиевых электролизеров, Цель изобретения состоит в повышении точности контроля. В устройство для автоматического контроля степени уплотнения углеродных масс введены усилитель, узел выборки-хранения, делитель напряжения, компаратор, инвертор, генератор импульсов, элемент ЗИ, счетчик импульсов, узел сброса, элемент сравнения кодов, узел задания уставки контрольного времени, элемент ИЛИ, два элемента

2И, сигнальные лампы "Норма" и "Брак", реле времени и блок цифровой индикации. Количество поступивших на вход счетчика импульсов и последнее логическое состояние выходов счетчика соответствуют интервалу времени от момента внедрения в массу термопары до момента равенства сигнала дифференциальной термопары с пороговым . напряжением. По измеренному интервалу времени судят о степени уплотнения массы. В узле задания уставки контрольного времени фиксируется время соответствующее контрольной плот- 1

У ! ности массы. В зависимости от времени, зафиксированном счетчиком, эле- Я мент сравнения кодов выдает сигнал на загорании контрольных ламп "Брак"- р р если время больше контрольного, или р

"Норма" — если время меньше контроль- ного. 4 ил.

1 28

Изобретение относится к средствам контроля, применяемым при использовании углеродных масс, представляющих композицию углеродистых наполнителей (кокса, антрацита и др.) с углеродистым связующим (пеки каменноугольные, нефтяные и др,), в частности для контроля степени уплотнения набитой в шов подины алюминиевого электролизера подовой массы, и может быть использовано в алюминиевой промышленности.

Цель изобретения — увеличение точности контроля.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, на фиг.2 — преобразователь температуры, общий вид; ча фиг.3 — разрез А-A на фиг,2; на

«>иг.4 — узел Х на фиг. 2.

Устройство для автоматического онтроля степени уплотнения углеродных масс содержит преобразователь 1 температуры и блок 2 контроля и индикации. Преобразователь 1 температуры содержит термопары 3 и 4, соединенные по дифференциальной схеме, и защищенные наконечниками 5 и 6, неподвижный шток 7 и подвижный шток 8, оканчивающийся ручками, путевой переключатель

9 с механизмом воздействия, состоящим из пружины 10 и упора 11,штепсельный разъем 12,механизм фиксации подвижного штока Я,содержащий шарик 13 и пружину 14. Наконечники 5 и 6 внедряются в подовую массу до упора в изолятор 15.

Блок 2 контроля и,индикации содержит усилитель 16, узел 17 выборки-: .хранения, компаратор 18 и реле 19 времени, делитель 20 напряжения. На выходе реле 19 времени включена сигнальная лампа 21 "Готовность". Блок

2 контроля и индикации также содержит генератор 22 импульсов стабильной частоты, счетчик 23 импульсов, элемент ЗИ 24, элемент 25 сравнения кодов, узел 26 задания уставки контрольного времени, блок 27 цифровой индикации, элемент HJK 28, элемент

2И 29 и 30, инвертор 31, сигнальные лампы 32 "Норма" и 33 "Брак". Источ-. ник 34 питания, узел 35 сброса.

Подвижный шток 8 может перемещаться вдоль, относительно штока 7, в крайнем верхнем положении шток 8 имеет упругую фиксацию. Перемещение штока 8 с наконечниками 6 в крайнее нижнее положение (на один уровень с на2162 2 конечником 5) вызывает срабатывание переключателя 9.

Узел 17 выборки-хранения управляется переключателем 9, сигнал на выходе узла 17 выборки-хранения сохраняется постоянным в нажатом состоянии переключателя 9, т.е. когда наконечник 6 с термопарой 4 погружен в массу и через делитель 20 задает порог срабатывания компаратора 18.

Питание цепей блока 2 контроля и индикации осуществляется от источника 34 питания. В исходном состоянии переключателя 9 на второй вход элемента ЗИ 24 подается нулевой потенциал, что запрещает прохождение импульсов с генератора 22 на счетчик

23 импульсов,. При включении источника

34 питания узел 35 сброса автоматически устачавливает счетчик 23 импульсов с начальное состояние.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В уплотненную нагретую массу шва подины внедряется наконечник с термопарой 3. Сигнал дифференциальной термопары преобразователя 1 температуры начинает изменяться от нуля до

30 максимального значения, определяемого температурой массы. С появлением сигнала на выходе усилителя 16 запускается реле 19 времени.,которое через некоторое время дает сигнал на загорание лампы 21 "Готовность". Ин35 тервал времени до загорания лампы

21 "Готовность" задается эксперимен. тально и выбирается достаточным для нагрева термопары 3 до температуры массы. Во время нагрева термопары

3 узел 17 выборки-хранения работает в режиме выборки, уровень напряжения на выходе узла выборки-хранения в этом случае повторяет уровень сигнала с выхода усилителя 16.

После загорания лампы 21 "Готовность" внедряется в массу наконечник с термопарой 4, при этом переключатель 9 срабатывает и подает запрещающий сигнал на управляющий вход узла

50 17 выборки-хранения, что переводит последнее в режим хранения усиленного максимального значения напряжения дифференциальной термопары. Одновременно подается разрешающий потен55 циал на элемент ЗИ 24 и начинается счет импульсов счетчиком 23 импульсов, поступающих с генератора 22, При нагреве термопары 4 напряжение

162

3 1282 дифференциальной термопары, а также на выходе усилителя 16 начинает уменьшаться, стремясь к нулю. Сраба тывание компаратора 18 происходит в момент равенства напряжений на выходе усилителя 16 с пороговым. Выходной сигнал компаратора 18 через инвертор 31 поступает на элемент ЗИ 24 и запрещает прохождение импульсов с !, генератора 22 на счетчик 23 импуль- 10 сов °

Одновременно выходной сигнал компаратора 18 дает разрешение на первые входы элементов 2И 29 и 30. Количество поступивших на вход счетчика 23 импульсов и последнее логическое состояние выходов счетчика 23 соответствует интервалу времени от момента внедрения в массу наконечника с термопарой 4 до момента дости- 20 жения равенства уменьшающегося сигнала дифференциальной термопары (на выходе усилителя 16) с порогом сравнения. По измеренному интервалу вре.,I .мени судят о степени уплотнения массы. Это объясняется тем, что при уплотнении массы теплообмен между наконечником 6 термопары 4 и массой резко увеличивается эа счет замещения нетеплопроводного воздуха высокотеплопроводным веществом массы, что вызывает увеличение скорости нагрева термопары, и, следовательно, уменьшение измеряемого интервала времени. Величина измеряемого интервала времени зависит З5 также от величины напряжения срабатывания компаратора. Пороговое напряжение срабатывания компаратора 18 выбирается в пределах, vàïðèìåð, для углеродной массы 0,24-0,26 от максимального значения напряжения дифференциальной термопары на выходе усилителя 16. Такое соотношение устраняет влияние на скорость нагрева термопары материалы подовых блоков, . 4 образующих затвор в подине алюминиевого электролизера, которые- располагаются на расстоянии один от другого

40 мм и теплопроводность которых значительно отличается от теплопровод-, 50 ности массы,и позволяет уменьшитввлияние неоднородности подовой массы, частицы наполнителя которой достигают размера 5 мм и IIJIQTHocTb которого отличается от средней плотности массы.

Пороговое напряжение устанавливается выбором соответствующего коэффициента деления делителя 20 напряжения. При изменении температуры массы, например увеличении, уровень порогового напряжения срабатывания компаратора растет пропорционально увеличению максимального значения напряжения дифференциальной термопары, благодаря чему при одинаковой плотности массы величина измеренного интервала времени остается неизменной °

В узле 26 задания уставки контрольного времени в цифровом коде (аналогичном цифровому коду выхода счетчика

23) записывается заранее время, соответствующее контрольной плотности массы. Бсли отсчет времени, зафиксированный счетчиком 23,больше задаваемого контрольного времени, то элемент

25 сравнения кодов через элемент

2И 29 выдает сигнал на загорание сигнальной лампы 33 "Брак". Если отсчет времени, зафиксированный счетчиком

23, меньше или равен контролируемому времени, то элемент 25 сравнения кодов через элемент ИЛИ 28 и элемент

2И 30 выдает сигнал на загорание сигнальной лампы 32 "Норма". Лампы загораются только при наличии на первом входе элементов 2И 29 и 30 разрешающего сигнала с компаратора 18 после

его срабатывания. Блок 27 цифровой индикации отображает величину измеренного интервала времени в цифровом десятичном коде. Величина уставки контрольного времени определяется путем выполнения контрольных измерений для каждого вида массы непосредственно перед набойкой и рассчитывается как среднеарифметическое показаний блока 27 цифровой индикации. Требуемая степень уплотнения массы при проведении контрольных измерений задается при набивке массы в контрольную матрицу измерением линейного размера по высоте матрицы либо определяется весовым способом.

Устройство позволяет исключить или автоматизировать ряд операций, выполняемых контролером при применении известного устройства вручную в условиях воздействия неблагоприятных факторов производственной среды.

Исключены операции отсчитывания и фиксации количественных показаний с измерительных приборов, а также вычисления величины плотности. Автоматизировано выполнение операций выбора поправок в зависимости от температуры массы и формирования реше1282162 6 колебаний структурного состава для

|е каждого вида массы в пределах рецеп. та, при использовании устройства по сравнению с известными также снижает5 сЯ °

Использование устройства для автоматического контроля степени уплотнения углеродных масс позволяет повысить точность контроля, а также ав10 томатизировать большую часть выполняемых контролером операций и облегчить труд контролеров. Срок службы ванн алюминиевых электролизеров в значительной степени определяется стойкость1о межблочных швов подины. Повышение точности контроля способствует уменьшению колебаний плотности набитой подовой массы в швах подины и позволяет стабилизировать стойкость межблочных швов.

45 ния на продолжение или окончание работы по уплотнению. Дополнительнь операции, нредусмотренные устройством — преобразование сигнала термопары, измерение и сравнение с контрольным интервала времени, выполняются также автоматически, Вручную контролером (не показан) выполняются операции по включению устройства внедрению в массу наконечников преобразователя температуры, а также наблюдение за загоранием сигнальных ламп "Hopxa" или "Брак", Таким образом, при использовании устройст ва полностью исключается систематические субъективные погрешности отсчитывания показаний интерполяции при отсчитывании погрешности от параллакса, погрешности выбора температурных поправок и вычисления плот ности.

В устройстве используется метод контроля с предварительной настройкой устройства по эталону-массе с требуемой степенью уплотнения (метод замещения), что позволяет исключить отдельные систематические погрешности в процессе измерения.

Настройка устройства (определение и задание уставки контрольного времени) осуществляется в производственных условиях для каждого вида массы непосредственно перед набойкой. Поэтому в процессе контроля исключается методическая погрешность, обусловленная различием структурного состава применяемых масс, и уменьшается влияние на результат контроля инструментальной погрешности, Кроме того, уменьшается влияние на результат измерения колебаний количественного и качественного состава для каждого вида массы в пределах рецепта. Это объясняется тем, что через контакты между частицами наполнителя передается незначительная часть тепла. Основной поток тепла проходит по телу частиц наполнителя и связующего обволакивающих их. Поэтому теплопередача от массы к наконечнику термопары (а значит и время нагрева термопары) не зависит от взаимного перемещения частиц наполнителя, степени их контактирования между собой и поверхностью наконечника при внедрении последнего в массу. Таким образом, методическая погрешность, возникающая изза влияния на результат измерения формула изобретения

Устройство для автоматического . контроля степени уплотнения углеродных масс, содержащее дифференциальную термопару, механически связанную с путевым переключателем, сигнальную лампу, источник питания, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, введены усилитель, узел выборки-хранения, делитель напряжения, комчаратор, инвертор, генератор импульсов, элемент ЗИ, с летчик импульсов, узел сброса, элемент сравнения кодов, узел задания уставки контрольного времени, элемент ИЛИ, два элемента 2И, сигнальные лампы "Норма" и "Брак", реле времени и блок цифровой индикации, причем дифференциальная термопара подключена к входу усилителя, выход которого соединен с входом узла выборки-хранения, с,первым входом компаратора и с запускающим входом реле времени, на выходе которого включена сигнальная лампа, управляющий вход узла выборкихранения соединен с первым контактом путевого . переключателя, а выход уз50 ла выборки-хранения через делитель напряжения подключен к второму входу компаратора, выход которого соединен с первыми входами элементов 2И и че рез инвертор — с первым входом эле55 мента ЗИ, второй вход которого соединен с генератором импульсов, а третий вход соединен с вторым контактом путевого переключателя, к выходу эле1 12821 мента ЗИ подключен первый вход счетчика импульсов, второй вход которого соединен с узлом сброса, выход счетчика соединен с блоком цифровой индикации и с первым входом элемента сравнения кодов, к второму входу которого подключен узел задания уставки контрольного времени, первый и второй выходы элемента сравнения ко62 8 дов подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента 2И, к выходу которого подключена сигнальная лампа "Норма", третий выход элемента сравнения кодов соединен с вторым входом второго элемента 2И, к выходу которого подключена сигнальная лампа "Брак".

1282162

Составитель А; Исправников

Редактор Н. Бобкова Техред N.Коданич Корректор Е. Сирохман

Заказ 7269/49 Тираж 670 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4