Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / 14926
.txt 684865-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .
. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB684865A
[]
'0 ''() Улучшения в определении содержания газа в жидких металлах Мы, (0M- , компания, зарегистрированная в соответствии с законодательством Великобритании, Норфолк-Хаус, Сент-Джеймс-сквер). , Лондон, .M7.1 (ранее , ', , ..2), настоящим заявляем об изобретении, на которое мы молимся, чтобы нам был выдан патент, и о методе, с помощью которого оно реализовано. , которое будет конкретно описано в следующем заявлении: Настоящее изобретение относится к определению газосодержания жидких металлов и, в частности, касается измерения концентрации растворенного водорода в расплавленном металле, таком как алюминий или алюминиевый сплав, который может содержать значительное количество газа. '0 ''() , ( 0M- , , , . ' , , .M7.1, ( , ', , ..2), , : - , , . Известные способы измерения газосодержания жидких металлов имеют тот недостаток, что требуемую информацию невозможно получить до тех пор, пока не пройдет значительный период времени с момента отбора пробы металла. - . Таким образом, их нельзя использовать для контроля производства соответствующего металла, который уже будет отлит к моменту определения содержания газа. - . Основной целью настоящего изобретения является создание улучшенного способа и средств для непосредственного определения проникновения растворенного водорода в расплавленный металл, которые позволят, например, обрабатывать каждую партию металла по ее достоинствам и продолжать дегазацию до тех пор, пока содержание газа не снизится до заданного уровня перед разливкой. ' , , - . Согласно одному признаку изобретения способ измерения содержания растворенного водорода в расплавленном металле включает этапы формирования свободной поверхности металла в определенном месте внутри тела металла и определения величину равновесного давления молекулярного водорода, развивающегося на этой свободной поверхности. - , ] . вкратце особо изложено) способ согласно изобретению включает погружение в расплавленный металл сосуда, по меньшей мере часть стенок которого состоит из материала, проницаемого для водорода, но непроницаемого для расплавленного металла, измерение изменений давления, возникающих внутри сосуда, и тем самым определить равновесное давление молекулярного водорода, которое могло бы образоваться на свободной поверхности металла. Другой особенностью данного изобретения является средство измерения содержания растворенного водорода в расплавленном металле, включающее устройство для создания свободной поверхности металла. металл внутри его тела и средства для измерения равновесного давления молекулярного водорода, который образуется на этой поверхности. ) , , . - . Предпочтительно устройство содержит сосуд, стенки которого или, по крайней мере, часть одной из стенок, состоят из материала, проницаемого для водорода, но непроницаемого для расплавленного металла. Очень подходящим материалом является металлический палладий, но могут использоваться и другие материалы. используется, хотя время, необходимое для создания условий равновесного давления внутри сосуда, может быть больше при использовании материалов, отличных от палладия. Поскольку некоторые материалы, особенно палладий, растворяются в расплавленных металлах, таких как алюминий, необходимо защитить их от воздействия расплавленного металла, когда их нужно погружать в металл такого характера. Подходящим защитным средством является пористая диафрагма, изготовленная из огнеупорного или керамического материала. , , , , . , , , . . . Выгодно обеспечить достижение равновесного давления в вакуумированной камере, а не в камере, уже заполненной инертным газом, хотя можно использовать и последнюю процедуру, и важно, чтобы водородопроницаемая стенка сосуда, когда погруженные в расплавленный металл, должны быть изолированы от атмосферы над металлом. Вообще говоря, внутренний объем сосуда и любых подключенных к нему средств, чувствительных к давлению, должен быть как можно меньшим, и желательно предусмотреть меры, обеспечивающие возможность эвакуации из этих внутренних пространств, когда это необходимо, в случае выделения каких-либо газов, кроме водорода, из материалы, использованные при изготовлении деталей. - , , , , . , - . В некоторых случаях может оказаться предпочтительным первоначально заполнить внутренние пространства водородом под давлением, несколько превышающим то давление, которое будет развиваться при погружении устройства в расплавленный металл, при этом некоторая часть этого водорода диффундирует в металл для установления равновесия. условия. Таким образом, время реакции может быть сокращено. Изобретение станет понятным из следующего более подробного описания, которое для краткости будет направлено на соображения, применимые при определении содержания водорода в расплавленном алюминии. , . , , , - . Как будет понятно, применение изобретения для определения содержания водорода в алюминиевых сплавах и других расплавленных металлах будет осуществляться аналогичным образом. - , . Водород — это важный маслянистый газ, растворенный в расплавленном алюминии и растворенный в форме атомов водорода. . Следовательно, на любой свободной поверхности металла газ будет стремиться выйти, чтобы установить равновесие в соответствии с уравнением: - 2 (1I растворен в < ="img00020001." ="0001" ="006" ="00020001" -="" ="0002" ="031"/> , : - 2 (1I < ="img00020001." ="0001" ="006" ="00020001" -="" ="0002" ="031"/> Концентрация С растворенного водорода (Н) связана с равновесным давлением Р молекулярного водорода (112), развивающимся на свободной поверхности, следующим образом: С=1/Р, где 3Е - константа. Следовательно, если растворимость водорода в алюминии при давлении в 1 атмосферу равна : данное содержание газа в алюминии приведет к равновесному давлению в мм. ртути, которая такая, что < ="img00020002." ="0002" ="010" ="00020002" -="" ="0002" ="024"/> () (112) : =/, 3E . .. , 1 ,: - . < ="img00020002." ="0002" ="010" ="00020002" -="" ="0002" ="024"/> Поскольку растворимость водорода увеличивается с повышением температуры, то значение , соответствующее данному газосодержанию, будет тем меньше, чем выше температура, при которой проводится определение, и необходимо отметить температуру, при которой равновесное давление измеряется для того, чтобы можно было внести соответствующую поправку. Например, в случае алюминия очень высокой чистоты величина выражается в см/100 г. связано с температурой Т в :К. по уравнению: 2760 log1O = = - +2,796 Т. Из этого краткого обзора видно, что содержание водорода в расплавленном алюминии можно очень просто вычислить, зная значение при данной температуре. , - - . , , /100 . :. : 2760 = = - +2.796 - . В практических испытаниях равновесные давления, измеренные при температурах порядка 700°С, изменялись в диапазоне от ~10 до 200 мм. ртути и соответствовало газосодержанию примерно от 0,1 до 0,5 см3/100 г. 700 ., . 200 . - 0.1 0.5 ./100 . Применение способа согласно данному изобретению требует создания внутри тела расплавленного алюминия свободной поверхности или границы раздела между металлом и металлом. пространство, в котором может возникнуть равновесное давление, и это лучше всего достигается путем погружения в металл вакуумированного сосуда, имеющего водородопроницаемую стенку. , interfàee . , - . Эту стенку предпочтительно изготавливают из палладилла, хотя в некоторых случаях альтернативно можно использовать железо, никель или даже пористый огнеупорный материал, и она защищена от прямого контакта с расплавленным алюминием оболочкой или покрытием из пористого керамического материала. Давление, создающееся внутри тюлевого сосуда, измеряется любым удобным средством, которое вместе с сосудом должно иметь как можно меньшую объемную емкость. Примеры измерительных приборов, с помощью которых способ настоящего изобретения может быть реализован на практике, будут теперь описаны со ссылкой на сопровождающие несколько схематические чертежи, на которых: На фиг. 1 показан вид в разрезе системы, включающей в себя простая конструкция устройства согласно изобретению, на фиг. 2 показана модифицированная форма диффузионной головки устройства, показанного на фиг. 1, на фиг. 3 показан вид в разрезе альтернативной конструкции диффузионной головки, на фиг. 4 показан способ в котором на практике используется диффузионная головка, показанная на рис. 3, а рис. 6 представляет собой еще одну конструкцию диффузионного шарика. , , - , . , , - - . , : . 1 . , . 2 . 1, . 3 , . 4 . 3, , . 6 . В одном примере измерительного прибора простой формы, показанном на фиг. 1, диффузионная головка, обозначенная общей позицией 1, изготовлена из палладиновой трубки 2, например, диаметром около 0,15 мм. толщиной стенки и около 1 мм. внутреннего диаметра, который с одного конца закрыт, а с другого конца впаян в отверстие 3 стального воротника 4. Медная трубка 5 с тонким отверстием припаяна одним концом к другому концу отверстия 3 манжеты 4 и ведет к ртутному измерительному прибору 6, в который она герметично герметизирована своим другим концом. Часть трубки 5, расположенная рядом с диффузионной головкой 1, защищена от окисления окружающей ее трубкой большего размера из жаропрочной стали, которая прикреплена к стальному воротнику 4 головки 1 и может использоваться для поддержки последней. Аналогичным образом, палладиевая трубка 2 защищена от прилипания расплавленного алюминия трубчатой пористой оболочкой 8 из а. материал, такой как спеченный оксид алюминия, который герметизирован на своем открытом конце пробкой 9 из алюминий-силикатной пасты и герметизирован со стальным воротником 4 на другом конце с помощью того же состава. . 1, 1, 2, , 0.15 . 1 . , 3 4. 5 3 4 . 6 - . 5 1 - 4 1 . , 2 8 . 9 4 . Паяные соединения трубки 2 с воротником 4 и воротником 4 с трубкой 5 предпочтительно выполнять с помощью тугоплавкого серебряного припоя, например, путем нагревания в печи в атмосфере водорода. . 2 4 4 5 - , , ,, . В верхней части той ножки трубки манометра предусмотрен патрубок 10, к которому прикреплена медная трубка 5 с тонким отверстием, так что внутренняя часть как этой медной трубки 5, так и палладиевой трубки 2 может быть вакуумирована, патрубок 10 снабжен краном 11, который ведет к откачивающему насосу или тому подобному (не показан). 10 5 , 5 2 , 10 11 ( ). Перед использованием инструмент вакуумируют до конечного давления 1-2 мм. ртути, а диффузионная головка 1. дегазируется внутри путем нагревания примерно до 700°С. , 1-2 . 1. 700 . с постоянной эвакуацией. . При определении содержания газа в партии алюминия диффузионную головку 1 погружают в партию расплавленного алюминия 12 примерно до половины стального воротника 4, который смачивается алюминием, чтобы не было воздушного пути. помещают в оболочку из оксида алюминия 8 и оставляют там до тех пор, пока давление, указываемое манометром 6, не достигнет устойчивого значения. По этому давлению считывают и температуру расплавленного алюминия. 12, после чего содержание газа можно рассчитать, как указано выше. - , 1 12 4, ' 8, 6 . . 12 - . В качестве материала трубки 5 с тонким отверстием предпочтительна медь, поскольку водород диффундирует через медь очень медленно, а выделение других газов из металла очень незначительно. 5 . Другая форма диффузионной головки измерительного прибора показана на рис. 2, и в этом случае газопроницаемая диафрагма выполнена в виде тонкого палладиевого диска 2а толщиной около 0,1 мм. толстый, закрывающий устье неглубокой круглой впадины или выемки 13, образованной на одной круглой грани стального диска 14. . 2 , 2a, 0.1 . , 13 14. На открытой поверхности палладиевого диска 2e закреплен пористый керамический диск 15, который можно зацементировать в нужном положении с помощью пасты из оксида алюминия и силиката натрия. Медная трубка 16 с тонким отверстием в этой конструкции закреплена в центре задней поверхности стального диска 14 и открывается в основание углубления или углубления 13 в нем, причем стенки этого углубления предпочтительно облицованы медью, как показано на рисунке 17. . 2e 15 / . 16, , , 14 13 , 17. Защита медной трубки 16 и ее усиление осуществляются путем помещения трубки в стальную трубку 18, прикрепленную к стальной воронке 14 диффузионной головки. 16 18 14 . Сборка спаяна внутри серебром. . Этот прибор используется таким же образом, как описанный вначале, но из-за большей площади поверхности газопроницаемой диафрагмы 2а имеет гораздо более короткое время срабатывания. , - 2a, . Следует понимать, что прибор также может быть сконструирован с двумя газопроницаемыми диафрагмами только что указанного типа, расположенными лицом к лицу на небольшом расстоянии друг от друга в стальных кольцах, причем медная трубка открывается радиально через стенку кольца. в пространство между ними. - , -- , . Для вытеснения воздуха из пор оболочки (рис. 1) или керамического диска (рис. 2) перед погружением в расплавленный металл диффузионную головку можно окунуть в четыреххлористый углерод. Эта процедура имеет несколько недостатки, поскольку поры оболочки имеют тенденцию засоряться углеродистыми отложениями, и предпочтительно барботировать инертный газ, такой как аргон, через оболочку из оксида алюминия во время первого погружения прибора в испытуемый расплавленный алюминий. . Это влечет за собой модификацию прибора, например, включенного в устройство, которое будет описано со ссылкой на фиг. 3 и 4. (. 1) (. 2) . , , . . 3 4. Возможны многие другие конструкции диффузионной головки, а используемое чувствительное к давлению устройство может иметь иную форму, чем манометр, например трубку Бурдона небольшой объемной емкости и высокой чувствительности. - , , . В некоторых случаях можно использовать в качестве диффузионной головки капсулу очень малого объема, имеющую проницаемую для водорода стенку и гибкую стенку, которая сама представляет собой чувствительный к давлению элемент, при этом капсулу вакуумируют перед погружением в расплавленный металл и перемещение гибкой стены передается в удаленную точку с помощью подходящих средств. для отображения там значения давления, преобладающего внутри капсулы. - - , , . . Обратимся теперь к рис. 3 и 1L, основным расплавом диффузионной головки, обычно обозначенной цифрой 19, которая должна быть введена в испытуемый расплавленный металл, является непроницаемая керамическая трубка 20, изготовленная из такого материала, как оксид алюминия, который устойчив к действию расплавленный металл, а также обладает хорошей устойчивостью к тепловому удару. Небольшой колпак 21 из того же материала приклеен к одному концу трубки 20 с помощью подходящей керамической пасты. Полость 22 внутри колпака 21 закупорена вставным блоком 23 из пористого керамического материала, обеспечивающим свободный доступ газа к отверстию 24 керамической трубки 20. Внутри нижнего конца отверстия 24 с зазором расположена палладиевая трубка 25 с торцевым концом, которая в точке 26 прикасается золотом к платиновой трубке 27 примерно того же диаметра. Верхний конец платиновой трубки 27 припаян серебром в точке 2S к трубке 29 с тонким диаметром, которая может быть изготовлена из меди, стали или другого подходящего материала. . 3 , ) 19, 20, , . 21 20 . 22 21 23 24 20. 24 - 25 26 27 . 27 - 2S - 29 , . Верхний конец отверстия 24 керамической трубки 20 расширен в позиции 30 для размещения конца трубки 31 из любого подходящего металла, например меди, и постоянно герметизирован на месте посредством соединения 32 из расплавленного хлорида серебра. Это вещество образует пластиковое газонепроницаемое уплотнение, которое прочно прилегает как к керамической трубке 20, так и к металлической трубке 31. Преимущество также заключается в том, что он выдерживает умеренно высокие температуры без ухудшения качества. 24 20 30 31 , , 32. - 20 31. . Общее расположение диффузионной головки 19 и вспомогательного устройства измерения давления схематически показано на рис. 4. Металлическая трубка 31 продолжается от диффузионной головки 19 так, что получается разумный пролет около 12 дюймов, что позволяет вставить головку 19 в тигель 33 или другой резервуар, содержащий испытуемый расплавленный металл 34. Трубка 29 с мелким диаметром продолжается вдоль канала этой трубки 31 с кольцевым зазором 35, через который поток газа может течь к керамическому колпаку 21. В этом пространстве 35 выполнено Т-образное соединение 36, так что поток аргона или другого инертного газа может быть введен в систему из источника 37, при этом скорость потока газа регулируется с помощью подходящего регулирующего клапана 38. 19 . 4. 31 19 12 , 19 33 34 . - 29 31 35 21. - 36 35 37, 38. Трубка 29 с тонким диаметром проходит за Т-образное соединение 36 к следующему Т-образному соединению 39, которое соединяется с устройством измерения давления 40, показанным в виде манометра, и с клапаном 41, через который проходит вся внутренняя система, состоящая из трубка с тонким диаметром 29, платиновая трубка 27 и палладиевая трубка 25 могут быть вакуумированы до необходимого уровня. В портативном приборе (как показано) удобно использовать бутыль 4*', предварительно откачанную откачивающим насосом (не показан) через клапан 43, как средство снижения давления во внутренней системе. - 29 - 36 - 39, - 40 , 41 29, 27 25 . ( ) - 4*', - ( ) 43, . Понятно, что весь аппарат сконструирован таким образом, что объем пространства, в которое может диффундировать водород, сведен к минимуму. - , . Например, объем всей внутренней системы обычно делается менее 1 куб.см, так что если бутыль 42 изготовлена объемом 300-400 куб.см. Его мощность можно использовать для многократной продувки аппарата, прежде чем его потребуется повторно исчерпать. , 1 ., 42 300-400 . - -. А; При использовании этого аппарата струйке аргона сначала дают течь из источника 37 через кольцевое пространство 35 и выходить из пористой керамической пробки 23 в головке 19, прежде чем головку вставить в расплавленный металл. После введения диффузионной головки 19 в испытуемый расплавленный металл 34 подачу аргона продолжают в течение короткого периода времени, при этом пузырьки выходят через керамическую пробку 23 через расплавленный металл 34 и вытесняют любые оксидные пленки, образовавшиеся на пористом расплавленном металле. керамический интерфейс. Затем подача поджога прекращается с помощью клапана 38, и водород из расплавленного металла диффундирует через пористую керамическую пробку 28 в кольцевое пространство, окружающее палладиевую трубку. Далее водород 4 диффундирует через палладиевую трубку 25 в предварительно вакуумированную внутреннюю систему, и этому процессу позволяют продолжаться до тех пор, пока манометром 40 не будет зарегистрировано равновесное давление. После снятия показаний через кольцевые отверстия 35 пропускают дополнительный поток аргона, в то время как головка 19 вытягивается из расплавленного металла 34. ; , 37 35 23 19. . 19 34 , , 23 34 - . 38 . 28 . 4 25 - 40. , 35 19 34. Это предотвращает прилипание и затвердевание металла. поверхность пористой керамической пробки 23. , . 23. Преимущественная конструкция диффузионной головки показана на рис. 5. . 5. Этот прибор позволяет электрически на расстоянии измерять равновесное давление газа, который накапливается в самой диффузионной головке 44, так что общий объем пространства, в котором должен собираться водород, может быть значительно меньшим, чем в меры, описанные выше. Устройство содержит керамическую оболочку 45, через которую проходят два отверстия 46 и 47, причем в отверстие 46 входит плотно прилегающий цельный медный вывод 48, а в отверстие 47 вмещается медная трубка 49 с мелкими отверстиями. Медный вывод 48 имеет один конец, прикрепленный к платиновой проволоке 50, которая другим концом соединена с одним концом платиновой нити 51. Другой конец флюента 51 соединен с платиновой шпилькой 52, которая блокирует конец короткой платиновой трубки 53, прикрепленной к одному концу трубки с тонким диаметром 49, так что она фактически соединена между медным выводом 48 и тонкостенная медная трубка 49. , 44 , . 45 46 47 , 46 48 47 - 49. 48 50 51. 51 52 53 - 49 48 - 49. Нить 51 имеет небольшой диаметр, такой как, например, 0,001-0,002 дюйма, и хотя описана как сделанная из платины, она может быть изготовлена из любого другого металла, такого как вольфрам, имеющего высокий температурный коэффициент электрического сопротивления. Небольшое отверстие 54 образовано в стенке трубки 53 рядом с закрытым концом последней. 51 , , , 0.001"--0.002", , , - . 54 53 . Пористая керамическая трубчатая оболочка 55 прикреплена к одному концу керамической оболочки 45, закрывая узел нити. Он крепится к керамической оболочке 45 с помощью твердой пасты, как показано позицией 56. 55 45 . 45 - 56. Медный вывод 48 и тонкопрофильная медная трубка 49 закреплены в верхнем конце оболочки 45 с помощью отверждаемой пасты 57, а верхний конец мелкопрофильной медной трубки 49 заканчивается клапаном 68 любой подходящей конструкции. через который можно подавать инертный газ, такой как аргон, через подающую трубку 59. Трубка 49 и вывод 48 соединены посредством проводов низкого сопротивления с электрической мостовой схемой (такой как мост Уитстона), которая не показана. Схема устроена таким образом, что на нить накала 51 можно подать желаемый ток и можно точно определить ее сопротивление. 48 - 49 45 57 - 49 68 , , 59. 49 48 ( ), . 51 . Работа прибора заключается в следующем: аргон через клапан 58 подается в тонкопрофильную медную трубку 49 и проходит через нее к пористой керамической оболочке 55, через которую он выходит. Пористую керамическую крышку 55 погружают в ванну с испытуемым расплавленным металлом, и в течение короткого периода времени поддерживают слабый поток аргона для вытеснения любой оксидной пленки, образовавшейся на границе раздела расплавленный металл-пористая керамика. : 58 - 49 55 . 55 - . Через нить накала 51 пропускают ток порядка 10 миллиампер и затем измеряют ее сопротивление обычным мостовым методом. Это измерение дает меру температуры расплавленного металла. Теперь поток аргона отключается, и через нить накала 51 пропускают ток порядка 100 миллиампер и поднимают ее до температуры примерно на 200°С выше, чем температура расплавленного металла. Сопротивление нити 51 непрерывно измеряется; Поскольку водород накапливается внутри пористой керамической оболочки 55, сопротивление нити 51 снижается из-за повышенной теплопроводности окружающего ее газа. 10 51 .. . 100 51 200 . . 51 ; 55, 51 , . Показания продолжаются до тех пор, пока сопротивление нити 51 не станет стабильным, и, предварительно откалибровав прибор, можно будет точно определить давление водорода, смешанного с аргоном, внутри пористой керамической оболочки 55, чтобы дать прямое измерение газового давления. содержание испытуемого расплавленного металла. 51 , , 55 - . Следует понимать, что те части инструментов, которые могут контактировать с расплавленным металлом или иным образом подвергаться воздействию, окислению или другим вредным воздействиям, предпочтительно будут снабжены защитным покрытием, если они не могут быть изготовлены из материалов, которые сами по себе являются прочными. против таких влияний. Подходящей обработкой стальных деталей является напыление расплавленного алюминия с последующим нагревом на воздухе до температуры около 800-850°С, в результате чего на поверхности стали образуется прочно прилипающее покрытие из оксида алюминия, устойчивое к воздействие расплавленного алюминия. , , , . 800"--850'" ., . Мы утверждаем следующее: 1. Способ измерения содержания водорода, растворенного в расплавленном металле, включающий этапы формирования свободной поверхности металла в определенном месте внутри тела металла и определения величины равновесного давления образующегося молекулярного водорода. на этой свободной поверхности. :- 1. . 2.
Способ по п.1, который включает погружение в расплавленный металл а. сосуд, по крайней мере часть стенок которого состоит из материала, проницаемого для водорода, но непроницаемого для расплавленного металла, измерения изменений давления, возникающих внутри сосуда, и тем самым определения равновесного давления молекулярного водорода, которое могло бы возникнуть на свободной поверхности сосуда. металл. 1 . , . 3.
Способ по п.1 или 2, в котором металл представляет собой алюминий. 1 2 . 4.
Устройство для использования в способе по любому из пп. 1, 2 или 3, содержащее устройство для создания свободной поверхности металла внутри его тела и средство для измерения равновесного давления молекулярного водорода, который развивается на этой поверхности. 1, 2 3 . а.. .. Устройство по п. 4, в котором устройство содержит сосуд, приспособленный для по меньшей мере частичного погружения в расплавленный металл и имеющий стенки или по меньшей мере часть одной из стенок, состоящих из материала, проницаемого для водорода, но непроницаемого для расплавленного металла. металл. 4 . 6.
Устройство по п.2. 5 ' 5 **ВНИМАНИЕ** конец поля может перекрывать начало **. **** **.
, ."> . . .
: 506
: 2024-04-14 06:33:20
: GB684865A-">
: :
684866-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .
. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB684866A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ 684 Дата подачи заявки и подачи полной спецификации: 6 июня 1950 г. 684 : 6, 1950. Я № 14158150. . 14158150. Заявление подано в Германии в октябре. Я, 1948 год. . , 1948. \\,3 / Полная спецификация Опубликовано: декабрь. 24, 1952. \\,3 / : . 24, 1952. 866 Индекс при приемке: -Класс 122(), B7a6d(:2:3). 866 : - 122(), B7a6d(: 2: 3). ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ Усовершенствования поршней для двигателей внутреннего сгорания или относящиеся к ним Мы, ... ., юридическое лицо, учрежденное в соответствии с законодательством Германии, Неккарзульм, Вайрттемиберг, Германия, настоящим заявляет об изобретении, на которое мы молимся о выдаче нам патента, и о методе, с помощью которого оно должно быть реализовано, Данное изобретение относится к поршню из легкого металла для двигателей внутреннего сгорания, упругая юбка которого имеет овальную форму поперечного сечения. , ... ., , , , , , , : , . Как известно, головка поршня и его кольцевая часть нагреваются в большей степени, чем юбка. Гнезда для поршневых пальцев участвуют в последующем большем тепловом расширении верхней части поршня, так что юбка поршня также в определенной степени деформируется и имеет тенденцию принимать более или менее (круглую) форму. Если юбка отделена от кольцевой части одной или несколькими поперечными прорезями, юбка сможет деформироваться без существенных напряжений. Две части поршня соединены между собой посредством подходящих поперечных усилений, таких как ребра, посредством гнезд для поршневых пальцев. , . , (. . , . - , , . Как известно, овальная форма поперечного сечения должна быть спроектирована так, чтобы поршень работал максимально бесшумно в холодном состоянии и не заклинивал в горячем. , - . Для решения этой проблемы были предложены различные методы, большинство из которых направлены на то, чтобы с помощью структурных средств контролировать деформации, вызываемые различными тепловыми расширениями в разных частях поршня. , . Другой способ включает использование элементов управления в виде колец, стержней, полос, лент и подобных вставок из материала, коэффициент расширения которого меньше, чем у материала поршня. Так, например, рекомендуется и уже упоминалось в литературе, что следует избегать слишком большой деформации юбки, пришлифованной до овальной формы, путем использования соединительных ремней, идущих параллельно поршневому пальцу 50, в чтобы добиться того, чтобы при охлаждении поршня не было остаточной деформации юбки, так что первоначальная овальная форма восстанавливалась и тем самым обеспечивался зазор поршня. , , , , . , , , 50 , , , 55 . Настоящее изобретение касается решения проблемы использования большего увеличения тепла головки поршня и прилегающих к нему гнезд 60 поршневого пальца, которое происходит во время работы, в направлении оси поршневого пальца, с целью управления верхняя часть юбки поршня. , 60 , , . Известно, что современные поршни 65 проектируются таким образом, что чрезмерное тепловое расширение ограничивается только на стороне давления и противодавления. Затем поршням предоставляется возможность расшириться в большей степени в направлении оси 70 поршневого пальца. Однако этот эффект не достигается за счет использования соединительных ремней в соответствии с вышеупомянутой конструкцией; наоборот, тепловое расширение смещается именно в нежелательном направлении. - 65 - . 70 . ; , . Также известно управление тепловым расширением с помощью ленточных или кольцевых опорных элементов таким образом, что увеличение расширения юбки, превышающее 80 нормального теплового расширения, происходит в направлении оси штифта. - ' , 80 , . При такой конструкции поршня существует опасность возникновения слишком большой остаточной деформации. 85 Кроме того, уже не является новым использование для решения вышеупомянутой проблемы биметаллического эффекта между материалом поршня и металлом, имеющим более низкий коэффициент расширения, чем указанный материал. Это достигается путем вставки в стену. поршень с прорезями, - ___I .) - кольцо с прорезями или множество кольцевых частей, подобных вставкам, или путем размещения их на внутренней стенке. В этой конструкции поршни имеют круглую конструкцию и имеют различную толщину стенок на стороне давления и противодавления, или, когда они имеют овальную форму поперечного сечения, они снабжены продольной прорезью и имеют разные размеры поперечного сечения на стороне давления. и противодавления с одной стороны, и в направлении оси поршневого пальца с другой стороны. . 85 , , , . . , - ___I .) - - , - . - , - - - , . При использовании кольцевых деталей рекомендуется фиксация посредством боковых выступов, зацепляющихся за наружную стенку поршня. Под действием тепла вставка изгибается и изменяет форму стенки таким образом, что стенка юбки сжимается со стороны давления и противодавления и одновременно выпучивается в точках, расположенных в направлении оси поршневой штифт. , . - . Однако использование биметаллического эффекта не всегда находили удовлетворительным, поскольку последующие деформации внешней стенки поршня трудно предвидеть и невозможно контролировать. Напротив, потребовалась бы длинная серия экспериментов, в соответствии с которыми поршни должны были бы быть тщательно отрегулированы, если бы имелось какое-либо предварительное основание для суждения с некоторой степенью точности о том, как поршень будет изменять форму. во время операции. - - . , , , . Чтобы иметь возможность обойтись без такой предварительной работы, которая потребует относительно больших затрат времени и денег, и чтобы иметь возможность обеспечить ожидаемую деформируемость стенок поршня, намеренно отказываются от биметаллического эффекта и согласно настоящему изобретению используют выполнен из полностью закрытого круглого металлического управляющего элемента в виде одного или нескольких колец, металлический материал которого имеет меньший коэффициент расширения, чем материал поршня. , , , , , . Кольца предпочтительно изготовлены из железа или железного сплава. В результате воздействия тепла во время работы и вызванного этим увеличения нагрева головки поршня и гнезд поршневых пальцев в радиальном направлении круглое кольцо деформируется до овальной формы, так что его больший диаметр лежит в направлении поршневого пальца, при этом уменьшение диаметра происходит в направлении, перпендикулярном ему, т.е. на стороне давления и противодавления. . , , -, , - , .., . Ранее предлагалось вставить замкнутое кольцо в верхнюю часть юбки обычного круглого поршня, чтобы предотвратить искажение круглой формы из-за теплового расширения. . 66 Также были предложены поршни, в которых стальное кольцо расположено на конце верхней юбки. Однако эти поршни имеют продольную прорезь, так что юбка при нагревании может расширяться и в тангенциальном направлении. Кроме того, стальное кольцо 70, имеющее круглое поперечное сечение, вставлено в поршневое кольцо таким образом, что не происходит прочного соединения с материалом поршня. Таким образом, в случае любого повышения температуры стальное кольцо не расширяется в такой же степени, как корпус поршня, изготовленного из алюминия или алюминиевого сплава, вследствие его меньшего теплового расширения, в то время как тело поршня способен расширяться за счет закрытия 80-й продольной прорези, как уже говорилось. Таким образом, кольцо, свободно вставленное в верхний конец юбки поршня, существенно не влияет на изменение формы поршня в результате увеличения тепла. 66 - , - . , , , . , , 70 -, - . , th1erefore 75 , , 80 , . 85 . Линг согласно настоящему изобретению ведет себя иначе. Оно выполнено в виде плоского кольца и поэтому имеет больший момент сопротивления в плоскости кольца 90, чем стальное кольцо круглого сечения известной конструкции. Кроме того, плоское кольцо, используемое согласно изобретению, лежит свободно, т.е. не расположено в литом корпусе поршня, а своими боковыми выступами образует прочное соединение с материалом поршня. поршень расширяется, что для поршня по настоящему изобретению возможно только в радиальном направлении, плоское стальное кольцо удерживает 100% материал поршня в точке, куда вставлено кольцо. Кроме того, стальной палец вытягивается до овальной формы за счет расширения поршня в направлении оси поршневого пальца. Конструкция поршня 105 допускает втягивание корпуса поршня таким образом, что на стороне давления и противодавления материал поршня сжимается или удерживается и не участвует в такой степени, как в направлении 110 оси поршневого пальца. . . , 90 . , , , , .. - , 95 , , - , 100 ' . , . 105 - ' 110 - . Таким образом можно контролировать тепловое расширение поршня в верхней части юбки. Управление может осуществляться до такой степени, что термическое расширение стенок поршня вообще не происходит перпендикулярно оси поршневого пальца. При этом общее тепловое расширение смещается в сторону последнего. 120 По соображениям техники литья предпочтительно располагать вставленное кольцо или кольца из стали или других сплавов железа внутри поршня так, чтобы их внутренние части лежали свободно. Кольцо или кольца 125 затем можно разместить на стержне, расположенном снаружи внешней формы, в канавках, предусмотренных в указанном сердечнике, и неподвижно вплавить в него во время отливки. . thermal1 115 . . 120 , - , . 125 , , . Чтобы облегчить понимание изобретения, делается ссылка на прилагаемые чертежи, которые схематически и в качестве примера иллюстрируют один вариант его осуществления с использованием одного кольца, и на которых: Фиг. 1 - осевой разрез; и фиг. 2 иллюстрирует частичный вид поршня снизу, частично в поперечном сечении через вставленное кольцо. 130 '684,8 , , , :. 1 -; . 2 , - . (0 Изображенный поршень двигателя внутреннего сгорания состоит из головки и юбки . Обе части отделены друг от друга прорезями . Соединение между ( и осуществляется ребрами на головке поршня. Они проходят вдоль оси поршневого пальца и продолжаются до гнезд для поршневого пальца . В верхней части юбки закреплено круглое замкнутое кольцо из железа или ферросплава постоянной толщины по периферии, служащее для регулирования изменения формы юбки при работе поршня. Предпочтительно снабдить кольцо боковыми выступами , с помощью которых оно фиксируется в стенке поршня. При желании может быть предусмотрено более одного кольца . (0 , . . ( . . , , . , . , .
, ."> . . .
: 506
: 2024-04-14 06:33:20
: GB684866A-">
: :
684867-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .
. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB684867A
[]
РЕЗЕРВт _OPY _OPY ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ 6S4.867 Дата подачи заявки и подачи полной спецификации: 26 июня 1950 г. 6S4.867 : 26, 1950. № 15840/50. . 15840/50. Заявление подано в Швеции 30 июня 1949 года. 30, 1949. Полная спецификация опубликована: декабрь. 24, 1952. : . 24, 1952. Индекс при приемке: - Классы 12(), A7x; и 80(), C2a(:4c). :- 12(), A7x; 80(), C2a(: 4c). ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ Усовершенствованные средства крепления подшипников качения. Я, РУДОЛЬФ ШПИТ, гражданин Германии, Эсслинген-Кенненбург, Германия, настоящим заявляю об изобретении, на которое я молюсь, чтобы мне был выдан патент, , а также о методе, с помощью которого оно должно быть реализовано. быть выполнено, что будет конкретно описано в следующем заявлении: , , , -, , , , , :- Изобретение касается средств крепления подшипников качения, снабженных цилиндрическими зажимными втулками для зажима внутренних колец подшипников на валу и наружных колец подшипников в корпусе. , . Для удовлетворительной работы такого подшипника его правильное положение при установке на валу и в отверстии корпуса так же важно, как и качество самой конструкции. При выборе правильного положения вала и отверстия корпуса необходимо учитывать различные факторы, такие как вид нагрузки, прочность дорожки качения, обрабатываемый материал и прочность стенок корпуса. корпуса подшипников, люфт подшипников, распределение температуры при приводе, требования к точности, желаемый ресурс подшипника, степень осевого смещения корпусов подшипников при приводе, описание корпуса. , . , , , , , , , , , , . Первостепенное значение при выборе положения подшипника имеет вид нагрузки. , . В связи с этим следует различать три различные формы нагрузки: 1. Вал вращается, а корпус неподвижен. , :1. . 2.
Вал неподвижен, а корпус вращается. . 3.
Вал и корпус вращаются взаимозаменяемо. . Если в первом случае внутреннее кольцо подшипника свободно сидит на валу, то оно под действием нагрузки будет вращаться на валу: аналогично во втором случае наружное кольцо будет перемещаться относительно корпуса, если оно свободно сидит в корпусе. , , , : , , . В обоих случаях посадочные поверхности подшипников повреждаются. . Мелкие частицы материала могут вдавливаться в подшипник и вызывать износ, в результате чего полезность и срок службы подшипника могут значительно снизиться. , 50 . Такое перемещение шариковой дорожки можно предотвратить только путем установки кольца подшипника на вал или в корпус таким образом, чтобы между поверхностями подшипника не существовало и не могло возникнуть зазора. Перемещение кольца нельзя предотвратить путем зажима кольца на боковых поверхностях, за исключением случаев, когда приложенная там сила превышает радиальную нагрузку подшипника более чем в десять раз 60 и может поддерживаться на этом уровне, что, как правило, составляет невозможный. , , 55 . , 60 , . С учетом изложенных требований допускаются многочисленные допуски по различным нагрузкам, 65 приспособлениям и оборудованию корпусов, а также по виду материала и прочности стенок корпусов подшипников; они были стандартизированы на международном уровне. , , , 65 , ; . Например, для корпуса подшипника из легкого металла установлена более сильная настройка 70, чем для корпусов подшипников из чугуна или стали. Настройка в тонкостенном корпусе также должна быть сильнее, чем в толстостенном корпусе. 75 Поскольку подшипник качения должен быть прочно посажен на валу и в отверстии корпуса, вставку и извлечение принадлежностей и оборудования корпуса можно осуществлять только путем прессования, штамповки или нагрева внутреннего кольца и с помощью специальных приспособлений. механизма, так что существует риск повреждения подшипника и опрокидывания корпуса. Для восприятия осевой нагрузки валы и отверстия в корпусе снабжены соответствующими ступеньками и с помощью промежуточных трубок дистанцируются и закрепляются матрицы, колпачки или крышки, винты и т.п. , 70 . . 75 , , 80 , , , . , , , , , , . Для длинных валов передачи мощности 90, где нет опорных поверхностей для внутренних колец подшипников качения, применяют конические бурты с прорезями, которые плотно зажимают подшипник на валу с помощью гаек. Для этого используются специальные подшипники качения, имеющие конические отверстия. Пазы в конических зажимных втулках или гнездах широкие, а сами втулки или гнезда очень упругие, так что при плотном стягивании отдельных их частей указанные втулки или гнезда можно ослабить только ударами. Более того, поскольку они шлицевые, они не дают высокой точности вращения. , 90 , , -684,867i . , . , , , . , , . Благодаря средствам крепления согласно изобретению все недостатки известных способов крепления устраняются или существенно уменьшаются очень простым и надежным способом. , . Задачей изобретения является создание средств крепления подшипников качения, в которых вместо ряда допусков необходим только один допуск, с помощью которого можно легко контролировать различные виды нагрузки и допускается простое монтаж и демонтаж с наименьшими потерями времени. , , , , . Нарушения работы подшипников исключены, и тип материала, обеспечивающего прочность стенок корпусов подшипников, больше не играет существенной роли. , . Новый корпусной механизм дает конструктору возможность ограничиться исключительно подшипниками качения с цилиндрическим отверстием. . Пользователю подшипника качения остается только обеспечить гладкие валы и гладкие отверстия корпуса, имеющие цилиндрический внешний или внутренний диаметр. . Согласно настоящему изобретению средство крепления подшипников качения имеет кольца подшипника, плотно зажатые на валу и в корпусе с помощью зажимных втулок, выполненных таким образом, чтобы расширяться радиально внутрь и/или наружу при приложении к ним приложенной осевой силы. например, с помощью одного или нескольких резьбовых элементов, при этом указанные зажимные втулки имеют форму, как правило, цилиндрических элементов, снабженных на своих внутренних и внешних поверхностях выемками, образующими соединительные части и опорные кольца, причем указанные соединительные части взаимно смещаются при приложении указанного осевого усилия. силу, в результате чего происходит заклинивание, приводящее к указанному расширению указанных зажимных втулок. Этот подшипник полностью свободен от люфта, поскольку одновременно происходит по существу взаимодополняющее растяжение внутрь и наружу. Он обеспечивает очень эффективное, но легко и плавно отключаемое прижимное посадочное место и обеспечивает высочайшую точность вращения. , , / , , , , . , . - , . Предпочтительно, чтобы зажимная втулка, которая служит для решения проблемы, имела расположенные в продольном направлении выемки на ее внутренней и внешней поверхностях, причем выемки, образованные на двух поверхностях, расположены напротив друг друга и образуют соединительные части, которые позволяют втулкам расширяться в наружу в радиальном направлении и/или сжиматься радиально внутрь, когда к ним прикладывается осевая сила. Отдельные части звеньев могут быть изготовлены одинаковой прочности и в этом случае расположены на равном расстоянии друг от друга. сужение или расширение, в зависимости от обстоятельств, приводит к тому, что все части звена оказываются равномерно и точно параллельно оси 75 отверстия. Альтернативно, соединительные части одновременно могут быть изготовлены так, чтобы обеспечивать различную устойчивость к деформации, а также могут быть расположены неравномерно. , , / , . 70 , , . , , , 75 . , - -. Таким образом, путем изменения их конструкции можно изготовить отдельные зажимные втулки 80, приспособленные для различных конкретных применений. 80 . Вместо использования отдельной зажимной втулки внутреннее или наружное кольцо подшипника качения может быть выполнено в виде зажимной втулки или выполнено за одно целое с ней. В этом случае под действием осевой нагрузки внутреннее кольцо подшипника будет расширяться только в радиальном направлении внутрь, а внешнее кольцо будет расширяться только в радиальном направлении наружу на 90°. , , 85 , . , , 90 . Благодаря новому расположению подшипника возможна регулировка люфта подшипника и регулировка в обе стороны без использования вставных дистанционных колец, а боковой вылет внутренних колец относительно наружных колец больше не имеет значения. влияние. Корпус может быть закрыт с одной стороны или открыт с обеих сторон. При расположении нескольких подшипников один за другим вал можно в кратчайшие сроки снять или заменить без нарушения плотности посадки подшипника в группе подшипников и без утечки смазки. 105 Далее изобретение будет описано на примерах со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны несколько вариантов осуществления изобретения и на которых во всех случаях используется шарикоподшипник. Очевидно, что изобретение может быть воплощено в других формах конструкции. , , 95 - . , - . 100 , , , , , . 105 , , . 110 . В конструкции по рис. 1 для плотного зажима внутреннего и наружного 115 колец подшипников качения 3, 7 используются две стяжные втулки 1 или 5 соответственно на валу 4 и в расточке корпуса 8. . 1, 1 5 115 3, 7 , 4 8. Обе зажимные втулки имеют цилиндрические отверстия и цилиндрические наружные поверхности. - Они выполнены с радиальными кольцевыми зазорами 10, 11, идущими радиально внутрь. , . - - - 10, 11, . Также предусмотрены проходящие радиально наружу зазоры 12, 13, через которые формируются соединительные части 14. Наружные краевые поверхности 15 этих зазоров, выполняющие роль опорных колец 125, также проходят радиально, а на внешней и внутренней окружностях расширены в осевом направлении кольцеобразными выступами или фланцами 16, так что получается широкая опорная поверхность, и соответственно 130 684,867i становится возможным низкое давление захвата. 12, 13, 14 . 15 , 125 , , - - 16, , 130 684,867i . Количество и форма этих зазоров могут варьироваться в широких пределах. . Если стяжную втулку 1 или 5 вставить между внутренним кольцом 3 подшипника качения и валом 4 или между наружным кольцом 7 и корпусом 8 соответственно и затянуть гайки 2 или резьбовое кольцо 6, то тяга, подаваемая через последний, передается на звенья 14. Поскольку эти части звеньев взаимно смещаются, возникает заклинивающее действие, которое приводит к разжатию зажимных втулок. Стяжные втулки при затяжке гаек или резьбового кольца удлиняются до тех пор, пока их внутренние или наружные поверхности в зонах звеньевых частей не соприкоснутся одновременно с валом и отверстием внутреннего кольца подшипника качения или с корпусом и наружным кольцом. поверхность наружного кольца подшипника качения, после чего оба кольца подшипника прочно удерживаются в зажатом положении. При ослаблении гаек или вращающегося резьбового кольца соответствующая зажимная втулка немедленно освобождается. 1 5 3 4, 7 8 , 2 6 , 14. , . - , , . , . Случайные изменения допусков между несколькими относительно движущимися поверхностями можно контролировать с помощью зажимных втулок. . На рис. 2 изображена аналогичная зажимная втулка 1 с конической наружной поверхностью 17. Этот вариант осуществления более дорог в производстве, чем вариант, показанный на рис. 1, и также требует подшипника качения, имеющего внутреннюю коническую форму. . 2 1 17. . 1, . Рис. 3 и 4 показаны зажимные втулки, в которых опорные кольца 15 не снабжены кольцеобразными выступами и фланцами. В примере на фиг.3 опорные кольца расположены радиально, а на фиг.4 - наклонно. Оба метода позволяют упростить конструкцию внутренних и наружных выемок зажимной втулки, однако они дают более высокое усилие захвата из-за меньшей рабочей площади, а точность вращения не такая высокая, как в варианте по рис. 1. . . 3 4 15 - . . 3 , . 4 . , , . 1. В то время как в примерах согласно фиг. 1-4, сила, создаваемая стяжной гайкой, действует вблизи вала 4. На рис. 5 показано такое же хорошее расположение, которое в некоторых случаях может быть предпочтительным, в этом случае сила прикладывается в области отверстие подшипника качения, при этом достигается тот же эффект зажима. . 1 4 4, . 5 , , , . В отличие от фиг. 1, на фиг. 6 показан корпус 8 подшипника, открытый только с одной стороны, в котором два шарикоподшипника установлены один непосредственно за другим. Внутренняя прижимная втулка 1, выполненная цельной, снабжена концевым буртиком 18, а для каждого внутреннего кольца подшипника 3а или 3б - двумя наружными выемками 10, внутренней выточкой 12 и канавкой 19 для удержания втулки при затяжке. гайка 2. Если гайку 2 затянуть, то результирующая сила в 70° передается через переднее внутреннее кольцо 3а и промежуточную трубку 20 на заднее внутреннее кольцо 3b до буртика 18 зажимной втулки 1. При дальнейшем затягивании гайки 2 зажимная втулка 1 растягивается на 75 до тех пор, пока два внутренних кольца 3а, 3b прочно не зафиксируются на валу 4. Каждое из двух наружных колец 7а, 7b находится под действием одной из двух независимых зажимных втулок 5а или 5b, причем втулки также снабжены 80 буртиком 21 и гайкой 22 для поддержки подшипников при затягивании резьбовых колец, когда указано втулки прочно фиксируются в корпусе 8. . 1, . 6 8 , . 1, , 18, 3a 3b 10, 12, 19 2. 2 , 70 3a 20 3b 18 1. 2 1 75 3a, 3b 4. 7a, 7b 5a 5b 80 21 22, , 8. Индивидуальный зажим двух наружных колец 7a, 7b 85 дает то преимущество, что зажимная втулка 5a, выступающая из корпуса 8, может фиксироваться последней и в то же время может смещаться в осевом направлении таким образом, чтобы исключить весь люфт шариков. на беговых местах 23, 90, 24, 25 и 26 полностью избегается. Таким образом, после приработки подшипников можно выполнить регулировку в обоих осевых направлениях. Известная потеря времени при регулировке дистанционных колец 95 устранена, и поперечные расстояния от внутреннего кольца до наружного больше не являются критическими. 7a, 7b 85 5a, 8, 23, 90 24, 25 26 . -. - 95 , . Вместо конструкции, показанной на фиг.6, может быть принята обратная конструкция, в которой внешние натяжные кольца 100 выполнены как одна деталь, а внутренняя натяжная манжета разделена на части. В конечном итоге внутреннее кольцо и внешнее кольцо могут состоять из одной детали. Эти возможности и способ компоновки впервые делают технически возможным, что вал 4 или корпус 8 могут быть заменены за несколько секунд или демонтированы без потери герметичности посадки групп подшипников. предвзятость или потеря смазки. . 6, , 100
. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB684865A
[]
'0 ''() Улучшения в определении содержания газа в жидких металлах Мы, (0M- , компания, зарегистрированная в соответствии с законодательством Великобритании, Норфолк-Хаус, Сент-Джеймс-сквер). , Лондон, .M7.1 (ранее , ', , ..2), настоящим заявляем об изобретении, на которое мы молимся, чтобы нам был выдан патент, и о методе, с помощью которого оно реализовано. , которое будет конкретно описано в следующем заявлении: Настоящее изобретение относится к определению газосодержания жидких металлов и, в частности, касается измерения концентрации растворенного водорода в расплавленном металле, таком как алюминий или алюминиевый сплав, который может содержать значительное количество газа. '0 ''() , ( 0M- , , , . ' , , .M7.1, ( , ', , ..2), , : - , , . Известные способы измерения газосодержания жидких металлов имеют тот недостаток, что требуемую информацию невозможно получить до тех пор, пока не пройдет значительный период времени с момента отбора пробы металла. - . Таким образом, их нельзя использовать для контроля производства соответствующего металла, который уже будет отлит к моменту определения содержания газа. - . Основной целью настоящего изобретения является создание улучшенного способа и средств для непосредственного определения проникновения растворенного водорода в расплавленный металл, которые позволят, например, обрабатывать каждую партию металла по ее достоинствам и продолжать дегазацию до тех пор, пока содержание газа не снизится до заданного уровня перед разливкой. ' , , - . Согласно одному признаку изобретения способ измерения содержания растворенного водорода в расплавленном металле включает этапы формирования свободной поверхности металла в определенном месте внутри тела металла и определения величину равновесного давления молекулярного водорода, развивающегося на этой свободной поверхности. - , ] . вкратце особо изложено) способ согласно изобретению включает погружение в расплавленный металл сосуда, по меньшей мере часть стенок которого состоит из материала, проницаемого для водорода, но непроницаемого для расплавленного металла, измерение изменений давления, возникающих внутри сосуда, и тем самым определить равновесное давление молекулярного водорода, которое могло бы образоваться на свободной поверхности металла. Другой особенностью данного изобретения является средство измерения содержания растворенного водорода в расплавленном металле, включающее устройство для создания свободной поверхности металла. металл внутри его тела и средства для измерения равновесного давления молекулярного водорода, который образуется на этой поверхности. ) , , . - . Предпочтительно устройство содержит сосуд, стенки которого или, по крайней мере, часть одной из стенок, состоят из материала, проницаемого для водорода, но непроницаемого для расплавленного металла. Очень подходящим материалом является металлический палладий, но могут использоваться и другие материалы. используется, хотя время, необходимое для создания условий равновесного давления внутри сосуда, может быть больше при использовании материалов, отличных от палладия. Поскольку некоторые материалы, особенно палладий, растворяются в расплавленных металлах, таких как алюминий, необходимо защитить их от воздействия расплавленного металла, когда их нужно погружать в металл такого характера. Подходящим защитным средством является пористая диафрагма, изготовленная из огнеупорного или керамического материала. , , , , . , , , . . . Выгодно обеспечить достижение равновесного давления в вакуумированной камере, а не в камере, уже заполненной инертным газом, хотя можно использовать и последнюю процедуру, и важно, чтобы водородопроницаемая стенка сосуда, когда погруженные в расплавленный металл, должны быть изолированы от атмосферы над металлом. Вообще говоря, внутренний объем сосуда и любых подключенных к нему средств, чувствительных к давлению, должен быть как можно меньшим, и желательно предусмотреть меры, обеспечивающие возможность эвакуации из этих внутренних пространств, когда это необходимо, в случае выделения каких-либо газов, кроме водорода, из материалы, использованные при изготовлении деталей. - , , , , . , - . В некоторых случаях может оказаться предпочтительным первоначально заполнить внутренние пространства водородом под давлением, несколько превышающим то давление, которое будет развиваться при погружении устройства в расплавленный металл, при этом некоторая часть этого водорода диффундирует в металл для установления равновесия. условия. Таким образом, время реакции может быть сокращено. Изобретение станет понятным из следующего более подробного описания, которое для краткости будет направлено на соображения, применимые при определении содержания водорода в расплавленном алюминии. , . , , , - . Как будет понятно, применение изобретения для определения содержания водорода в алюминиевых сплавах и других расплавленных металлах будет осуществляться аналогичным образом. - , . Водород — это важный маслянистый газ, растворенный в расплавленном алюминии и растворенный в форме атомов водорода. . Следовательно, на любой свободной поверхности металла газ будет стремиться выйти, чтобы установить равновесие в соответствии с уравнением: - 2 (1I растворен в < ="img00020001." ="0001" ="006" ="00020001" -="" ="0002" ="031"/> , : - 2 (1I < ="img00020001." ="0001" ="006" ="00020001" -="" ="0002" ="031"/> Концентрация С растворенного водорода (Н) связана с равновесным давлением Р молекулярного водорода (112), развивающимся на свободной поверхности, следующим образом: С=1/Р, где 3Е - константа. Следовательно, если растворимость водорода в алюминии при давлении в 1 атмосферу равна : данное содержание газа в алюминии приведет к равновесному давлению в мм. ртути, которая такая, что < ="img00020002." ="0002" ="010" ="00020002" -="" ="0002" ="024"/> () (112) : =/, 3E . .. , 1 ,: - . < ="img00020002." ="0002" ="010" ="00020002" -="" ="0002" ="024"/> Поскольку растворимость водорода увеличивается с повышением температуры, то значение , соответствующее данному газосодержанию, будет тем меньше, чем выше температура, при которой проводится определение, и необходимо отметить температуру, при которой равновесное давление измеряется для того, чтобы можно было внести соответствующую поправку. Например, в случае алюминия очень высокой чистоты величина выражается в см/100 г. связано с температурой Т в :К. по уравнению: 2760 log1O = = - +2,796 Т. Из этого краткого обзора видно, что содержание водорода в расплавленном алюминии можно очень просто вычислить, зная значение при данной температуре. , - - . , , /100 . :. : 2760 = = - +2.796 - . В практических испытаниях равновесные давления, измеренные при температурах порядка 700°С, изменялись в диапазоне от ~10 до 200 мм. ртути и соответствовало газосодержанию примерно от 0,1 до 0,5 см3/100 г. 700 ., . 200 . - 0.1 0.5 ./100 . Применение способа согласно данному изобретению требует создания внутри тела расплавленного алюминия свободной поверхности или границы раздела между металлом и металлом. пространство, в котором может возникнуть равновесное давление, и это лучше всего достигается путем погружения в металл вакуумированного сосуда, имеющего водородопроницаемую стенку. , interfàee . , - . Эту стенку предпочтительно изготавливают из палладилла, хотя в некоторых случаях альтернативно можно использовать железо, никель или даже пористый огнеупорный материал, и она защищена от прямого контакта с расплавленным алюминием оболочкой или покрытием из пористого керамического материала. Давление, создающееся внутри тюлевого сосуда, измеряется любым удобным средством, которое вместе с сосудом должно иметь как можно меньшую объемную емкость. Примеры измерительных приборов, с помощью которых способ настоящего изобретения может быть реализован на практике, будут теперь описаны со ссылкой на сопровождающие несколько схематические чертежи, на которых: На фиг. 1 показан вид в разрезе системы, включающей в себя простая конструкция устройства согласно изобретению, на фиг. 2 показана модифицированная форма диффузионной головки устройства, показанного на фиг. 1, на фиг. 3 показан вид в разрезе альтернативной конструкции диффузионной головки, на фиг. 4 показан способ в котором на практике используется диффузионная головка, показанная на рис. 3, а рис. 6 представляет собой еще одну конструкцию диффузионного шарика. , , - , . , , - - . , : . 1 . , . 2 . 1, . 3 , . 4 . 3, , . 6 . В одном примере измерительного прибора простой формы, показанном на фиг. 1, диффузионная головка, обозначенная общей позицией 1, изготовлена из палладиновой трубки 2, например, диаметром около 0,15 мм. толщиной стенки и около 1 мм. внутреннего диаметра, который с одного конца закрыт, а с другого конца впаян в отверстие 3 стального воротника 4. Медная трубка 5 с тонким отверстием припаяна одним концом к другому концу отверстия 3 манжеты 4 и ведет к ртутному измерительному прибору 6, в который она герметично герметизирована своим другим концом. Часть трубки 5, расположенная рядом с диффузионной головкой 1, защищена от окисления окружающей ее трубкой большего размера из жаропрочной стали, которая прикреплена к стальному воротнику 4 головки 1 и может использоваться для поддержки последней. Аналогичным образом, палладиевая трубка 2 защищена от прилипания расплавленного алюминия трубчатой пористой оболочкой 8 из а. материал, такой как спеченный оксид алюминия, который герметизирован на своем открытом конце пробкой 9 из алюминий-силикатной пасты и герметизирован со стальным воротником 4 на другом конце с помощью того же состава. . 1, 1, 2, , 0.15 . 1 . , 3 4. 5 3 4 . 6 - . 5 1 - 4 1 . , 2 8 . 9 4 . Паяные соединения трубки 2 с воротником 4 и воротником 4 с трубкой 5 предпочтительно выполнять с помощью тугоплавкого серебряного припоя, например, путем нагревания в печи в атмосфере водорода. . 2 4 4 5 - , , ,, . В верхней части той ножки трубки манометра предусмотрен патрубок 10, к которому прикреплена медная трубка 5 с тонким отверстием, так что внутренняя часть как этой медной трубки 5, так и палладиевой трубки 2 может быть вакуумирована, патрубок 10 снабжен краном 11, который ведет к откачивающему насосу или тому подобному (не показан). 10 5 , 5 2 , 10 11 ( ). Перед использованием инструмент вакуумируют до конечного давления 1-2 мм. ртути, а диффузионная головка 1. дегазируется внутри путем нагревания примерно до 700°С. , 1-2 . 1. 700 . с постоянной эвакуацией. . При определении содержания газа в партии алюминия диффузионную головку 1 погружают в партию расплавленного алюминия 12 примерно до половины стального воротника 4, который смачивается алюминием, чтобы не было воздушного пути. помещают в оболочку из оксида алюминия 8 и оставляют там до тех пор, пока давление, указываемое манометром 6, не достигнет устойчивого значения. По этому давлению считывают и температуру расплавленного алюминия. 12, после чего содержание газа можно рассчитать, как указано выше. - , 1 12 4, ' 8, 6 . . 12 - . В качестве материала трубки 5 с тонким отверстием предпочтительна медь, поскольку водород диффундирует через медь очень медленно, а выделение других газов из металла очень незначительно. 5 . Другая форма диффузионной головки измерительного прибора показана на рис. 2, и в этом случае газопроницаемая диафрагма выполнена в виде тонкого палладиевого диска 2а толщиной около 0,1 мм. толстый, закрывающий устье неглубокой круглой впадины или выемки 13, образованной на одной круглой грани стального диска 14. . 2 , 2a, 0.1 . , 13 14. На открытой поверхности палладиевого диска 2e закреплен пористый керамический диск 15, который можно зацементировать в нужном положении с помощью пасты из оксида алюминия и силиката натрия. Медная трубка 16 с тонким отверстием в этой конструкции закреплена в центре задней поверхности стального диска 14 и открывается в основание углубления или углубления 13 в нем, причем стенки этого углубления предпочтительно облицованы медью, как показано на рисунке 17. . 2e 15 / . 16, , , 14 13 , 17. Защита медной трубки 16 и ее усиление осуществляются путем помещения трубки в стальную трубку 18, прикрепленную к стальной воронке 14 диффузионной головки. 16 18 14 . Сборка спаяна внутри серебром. . Этот прибор используется таким же образом, как описанный вначале, но из-за большей площади поверхности газопроницаемой диафрагмы 2а имеет гораздо более короткое время срабатывания. , - 2a, . Следует понимать, что прибор также может быть сконструирован с двумя газопроницаемыми диафрагмами только что указанного типа, расположенными лицом к лицу на небольшом расстоянии друг от друга в стальных кольцах, причем медная трубка открывается радиально через стенку кольца. в пространство между ними. - , -- , . Для вытеснения воздуха из пор оболочки (рис. 1) или керамического диска (рис. 2) перед погружением в расплавленный металл диффузионную головку можно окунуть в четыреххлористый углерод. Эта процедура имеет несколько недостатки, поскольку поры оболочки имеют тенденцию засоряться углеродистыми отложениями, и предпочтительно барботировать инертный газ, такой как аргон, через оболочку из оксида алюминия во время первого погружения прибора в испытуемый расплавленный алюминий. . Это влечет за собой модификацию прибора, например, включенного в устройство, которое будет описано со ссылкой на фиг. 3 и 4. (. 1) (. 2) . , , . . 3 4. Возможны многие другие конструкции диффузионной головки, а используемое чувствительное к давлению устройство может иметь иную форму, чем манометр, например трубку Бурдона небольшой объемной емкости и высокой чувствительности. - , , . В некоторых случаях можно использовать в качестве диффузионной головки капсулу очень малого объема, имеющую проницаемую для водорода стенку и гибкую стенку, которая сама представляет собой чувствительный к давлению элемент, при этом капсулу вакуумируют перед погружением в расплавленный металл и перемещение гибкой стены передается в удаленную точку с помощью подходящих средств. для отображения там значения давления, преобладающего внутри капсулы. - - , , . . Обратимся теперь к рис. 3 и 1L, основным расплавом диффузионной головки, обычно обозначенной цифрой 19, которая должна быть введена в испытуемый расплавленный металл, является непроницаемая керамическая трубка 20, изготовленная из такого материала, как оксид алюминия, который устойчив к действию расплавленный металл, а также обладает хорошей устойчивостью к тепловому удару. Небольшой колпак 21 из того же материала приклеен к одному концу трубки 20 с помощью подходящей керамической пасты. Полость 22 внутри колпака 21 закупорена вставным блоком 23 из пористого керамического материала, обеспечивающим свободный доступ газа к отверстию 24 керамической трубки 20. Внутри нижнего конца отверстия 24 с зазором расположена палладиевая трубка 25 с торцевым концом, которая в точке 26 прикасается золотом к платиновой трубке 27 примерно того же диаметра. Верхний конец платиновой трубки 27 припаян серебром в точке 2S к трубке 29 с тонким диаметром, которая может быть изготовлена из меди, стали или другого подходящего материала. . 3 , ) 19, 20, , . 21 20 . 22 21 23 24 20. 24 - 25 26 27 . 27 - 2S - 29 , . Верхний конец отверстия 24 керамической трубки 20 расширен в позиции 30 для размещения конца трубки 31 из любого подходящего металла, например меди, и постоянно герметизирован на месте посредством соединения 32 из расплавленного хлорида серебра. Это вещество образует пластиковое газонепроницаемое уплотнение, которое прочно прилегает как к керамической трубке 20, так и к металлической трубке 31. Преимущество также заключается в том, что он выдерживает умеренно высокие температуры без ухудшения качества. 24 20 30 31 , , 32. - 20 31. . Общее расположение диффузионной головки 19 и вспомогательного устройства измерения давления схематически показано на рис. 4. Металлическая трубка 31 продолжается от диффузионной головки 19 так, что получается разумный пролет около 12 дюймов, что позволяет вставить головку 19 в тигель 33 или другой резервуар, содержащий испытуемый расплавленный металл 34. Трубка 29 с мелким диаметром продолжается вдоль канала этой трубки 31 с кольцевым зазором 35, через который поток газа может течь к керамическому колпаку 21. В этом пространстве 35 выполнено Т-образное соединение 36, так что поток аргона или другого инертного газа может быть введен в систему из источника 37, при этом скорость потока газа регулируется с помощью подходящего регулирующего клапана 38. 19 . 4. 31 19 12 , 19 33 34 . - 29 31 35 21. - 36 35 37, 38. Трубка 29 с тонким диаметром проходит за Т-образное соединение 36 к следующему Т-образному соединению 39, которое соединяется с устройством измерения давления 40, показанным в виде манометра, и с клапаном 41, через который проходит вся внутренняя система, состоящая из трубка с тонким диаметром 29, платиновая трубка 27 и палладиевая трубка 25 могут быть вакуумированы до необходимого уровня. В портативном приборе (как показано) удобно использовать бутыль 4*', предварительно откачанную откачивающим насосом (не показан) через клапан 43, как средство снижения давления во внутренней системе. - 29 - 36 - 39, - 40 , 41 29, 27 25 . ( ) - 4*', - ( ) 43, . Понятно, что весь аппарат сконструирован таким образом, что объем пространства, в которое может диффундировать водород, сведен к минимуму. - , . Например, объем всей внутренней системы обычно делается менее 1 куб.см, так что если бутыль 42 изготовлена объемом 300-400 куб.см. Его мощность можно использовать для многократной продувки аппарата, прежде чем его потребуется повторно исчерпать. , 1 ., 42 300-400 . - -. А; При использовании этого аппарата струйке аргона сначала дают течь из источника 37 через кольцевое пространство 35 и выходить из пористой керамической пробки 23 в головке 19, прежде чем головку вставить в расплавленный металл. После введения диффузионной головки 19 в испытуемый расплавленный металл 34 подачу аргона продолжают в течение короткого периода времени, при этом пузырьки выходят через керамическую пробку 23 через расплавленный металл 34 и вытесняют любые оксидные пленки, образовавшиеся на пористом расплавленном металле. керамический интерфейс. Затем подача поджога прекращается с помощью клапана 38, и водород из расплавленного металла диффундирует через пористую керамическую пробку 28 в кольцевое пространство, окружающее палладиевую трубку. Далее водород 4 диффундирует через палладиевую трубку 25 в предварительно вакуумированную внутреннюю систему, и этому процессу позволяют продолжаться до тех пор, пока манометром 40 не будет зарегистрировано равновесное давление. После снятия показаний через кольцевые отверстия 35 пропускают дополнительный поток аргона, в то время как головка 19 вытягивается из расплавленного металла 34. ; , 37 35 23 19. . 19 34 , , 23 34 - . 38 . 28 . 4 25 - 40. , 35 19 34. Это предотвращает прилипание и затвердевание металла. поверхность пористой керамической пробки 23. , . 23. Преимущественная конструкция диффузионной головки показана на рис. 5. . 5. Этот прибор позволяет электрически на расстоянии измерять равновесное давление газа, который накапливается в самой диффузионной головке 44, так что общий объем пространства, в котором должен собираться водород, может быть значительно меньшим, чем в меры, описанные выше. Устройство содержит керамическую оболочку 45, через которую проходят два отверстия 46 и 47, причем в отверстие 46 входит плотно прилегающий цельный медный вывод 48, а в отверстие 47 вмещается медная трубка 49 с мелкими отверстиями. Медный вывод 48 имеет один конец, прикрепленный к платиновой проволоке 50, которая другим концом соединена с одним концом платиновой нити 51. Другой конец флюента 51 соединен с платиновой шпилькой 52, которая блокирует конец короткой платиновой трубки 53, прикрепленной к одному концу трубки с тонким диаметром 49, так что она фактически соединена между медным выводом 48 и тонкостенная медная трубка 49. , 44 , . 45 46 47 , 46 48 47 - 49. 48 50 51. 51 52 53 - 49 48 - 49. Нить 51 имеет небольшой диаметр, такой как, например, 0,001-0,002 дюйма, и хотя описана как сделанная из платины, она может быть изготовлена из любого другого металла, такого как вольфрам, имеющего высокий температурный коэффициент электрического сопротивления. Небольшое отверстие 54 образовано в стенке трубки 53 рядом с закрытым концом последней. 51 , , , 0.001"--0.002", , , - . 54 53 . Пористая керамическая трубчатая оболочка 55 прикреплена к одному концу керамической оболочки 45, закрывая узел нити. Он крепится к керамической оболочке 45 с помощью твердой пасты, как показано позицией 56. 55 45 . 45 - 56. Медный вывод 48 и тонкопрофильная медная трубка 49 закреплены в верхнем конце оболочки 45 с помощью отверждаемой пасты 57, а верхний конец мелкопрофильной медной трубки 49 заканчивается клапаном 68 любой подходящей конструкции. через который можно подавать инертный газ, такой как аргон, через подающую трубку 59. Трубка 49 и вывод 48 соединены посредством проводов низкого сопротивления с электрической мостовой схемой (такой как мост Уитстона), которая не показана. Схема устроена таким образом, что на нить накала 51 можно подать желаемый ток и можно точно определить ее сопротивление. 48 - 49 45 57 - 49 68 , , 59. 49 48 ( ), . 51 . Работа прибора заключается в следующем: аргон через клапан 58 подается в тонкопрофильную медную трубку 49 и проходит через нее к пористой керамической оболочке 55, через которую он выходит. Пористую керамическую крышку 55 погружают в ванну с испытуемым расплавленным металлом, и в течение короткого периода времени поддерживают слабый поток аргона для вытеснения любой оксидной пленки, образовавшейся на границе раздела расплавленный металл-пористая керамика. : 58 - 49 55 . 55 - . Через нить накала 51 пропускают ток порядка 10 миллиампер и затем измеряют ее сопротивление обычным мостовым методом. Это измерение дает меру температуры расплавленного металла. Теперь поток аргона отключается, и через нить накала 51 пропускают ток порядка 100 миллиампер и поднимают ее до температуры примерно на 200°С выше, чем температура расплавленного металла. Сопротивление нити 51 непрерывно измеряется; Поскольку водород накапливается внутри пористой керамической оболочки 55, сопротивление нити 51 снижается из-за повышенной теплопроводности окружающего ее газа. 10 51 .. . 100 51 200 . . 51 ; 55, 51 , . Показания продолжаются до тех пор, пока сопротивление нити 51 не станет стабильным, и, предварительно откалибровав прибор, можно будет точно определить давление водорода, смешанного с аргоном, внутри пористой керамической оболочки 55, чтобы дать прямое измерение газового давления. содержание испытуемого расплавленного металла. 51 , , 55 - . Следует понимать, что те части инструментов, которые могут контактировать с расплавленным металлом или иным образом подвергаться воздействию, окислению или другим вредным воздействиям, предпочтительно будут снабжены защитным покрытием, если они не могут быть изготовлены из материалов, которые сами по себе являются прочными. против таких влияний. Подходящей обработкой стальных деталей является напыление расплавленного алюминия с последующим нагревом на воздухе до температуры около 800-850°С, в результате чего на поверхности стали образуется прочно прилипающее покрытие из оксида алюминия, устойчивое к воздействие расплавленного алюминия. , , , . 800"--850'" ., . Мы утверждаем следующее: 1. Способ измерения содержания водорода, растворенного в расплавленном металле, включающий этапы формирования свободной поверхности металла в определенном месте внутри тела металла и определения величины равновесного давления образующегося молекулярного водорода. на этой свободной поверхности. :- 1. . 2.
Способ по п.1, который включает погружение в расплавленный металл а. сосуд, по крайней мере часть стенок которого состоит из материала, проницаемого для водорода, но непроницаемого для расплавленного металла, измерения изменений давления, возникающих внутри сосуда, и тем самым определения равновесного давления молекулярного водорода, которое могло бы возникнуть на свободной поверхности сосуда. металл. 1 . , . 3.
Способ по п.1 или 2, в котором металл представляет собой алюминий. 1 2 . 4.
Устройство для использования в способе по любому из пп. 1, 2 или 3, содержащее устройство для создания свободной поверхности металла внутри его тела и средство для измерения равновесного давления молекулярного водорода, который развивается на этой поверхности. 1, 2 3 . а.. .. Устройство по п. 4, в котором устройство содержит сосуд, приспособленный для по меньшей мере частичного погружения в расплавленный металл и имеющий стенки или по меньшей мере часть одной из стенок, состоящих из материала, проницаемого для водорода, но непроницаемого для расплавленного металла. металл. 4 . 6.
Устройство по п.2. 5 ' 5 **ВНИМАНИЕ** конец поля может перекрывать начало **. **** **.
, ."> . . .
: 506
: 2024-04-14 06:33:20
: GB684865A-">
: :
684866-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .
. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB684866A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ 684 Дата подачи заявки и подачи полной спецификации: 6 июня 1950 г. 684 : 6, 1950. Я № 14158150. . 14158150. Заявление подано в Германии в октябре. Я, 1948 год. . , 1948. \\,3 / Полная спецификация Опубликовано: декабрь. 24, 1952. \\,3 / : . 24, 1952. 866 Индекс при приемке: -Класс 122(), B7a6d(:2:3). 866 : - 122(), B7a6d(: 2: 3). ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ Усовершенствования поршней для двигателей внутреннего сгорания или относящиеся к ним Мы, ... ., юридическое лицо, учрежденное в соответствии с законодательством Германии, Неккарзульм, Вайрттемиберг, Германия, настоящим заявляет об изобретении, на которое мы молимся о выдаче нам патента, и о методе, с помощью которого оно должно быть реализовано, Данное изобретение относится к поршню из легкого металла для двигателей внутреннего сгорания, упругая юбка которого имеет овальную форму поперечного сечения. , ... ., , , , , , , : , . Как известно, головка поршня и его кольцевая часть нагреваются в большей степени, чем юбка. Гнезда для поршневых пальцев участвуют в последующем большем тепловом расширении верхней части поршня, так что юбка поршня также в определенной степени деформируется и имеет тенденцию принимать более или менее (круглую) форму. Если юбка отделена от кольцевой части одной или несколькими поперечными прорезями, юбка сможет деформироваться без существенных напряжений. Две части поршня соединены между собой посредством подходящих поперечных усилений, таких как ребра, посредством гнезд для поршневых пальцев. , . , (. . , . - , , . Как известно, овальная форма поперечного сечения должна быть спроектирована так, чтобы поршень работал максимально бесшумно в холодном состоянии и не заклинивал в горячем. , - . Для решения этой проблемы были предложены различные методы, большинство из которых направлены на то, чтобы с помощью структурных средств контролировать деформации, вызываемые различными тепловыми расширениями в разных частях поршня. , . Другой способ включает использование элементов управления в виде колец, стержней, полос, лент и подобных вставок из материала, коэффициент расширения которого меньше, чем у материала поршня. Так, например, рекомендуется и уже упоминалось в литературе, что следует избегать слишком большой деформации юбки, пришлифованной до овальной формы, путем использования соединительных ремней, идущих параллельно поршневому пальцу 50, в чтобы добиться того, чтобы при охлаждении поршня не было остаточной деформации юбки, так что первоначальная овальная форма восстанавливалась и тем самым обеспечивался зазор поршня. , , , , . , , , 50 , , , 55 . Настоящее изобретение касается решения проблемы использования большего увеличения тепла головки поршня и прилегающих к нему гнезд 60 поршневого пальца, которое происходит во время работы, в направлении оси поршневого пальца, с целью управления верхняя часть юбки поршня. , 60 , , . Известно, что современные поршни 65 проектируются таким образом, что чрезмерное тепловое расширение ограничивается только на стороне давления и противодавления. Затем поршням предоставляется возможность расшириться в большей степени в направлении оси 70 поршневого пальца. Однако этот эффект не достигается за счет использования соединительных ремней в соответствии с вышеупомянутой конструкцией; наоборот, тепловое расширение смещается именно в нежелательном направлении. - 65 - . 70 . ; , . Также известно управление тепловым расширением с помощью ленточных или кольцевых опорных элементов таким образом, что увеличение расширения юбки, превышающее 80 нормального теплового расширения, происходит в направлении оси штифта. - ' , 80 , . При такой конструкции поршня существует опасность возникновения слишком большой остаточной деформации. 85 Кроме того, уже не является новым использование для решения вышеупомянутой проблемы биметаллического эффекта между материалом поршня и металлом, имеющим более низкий коэффициент расширения, чем указанный материал. Это достигается путем вставки в стену. поршень с прорезями, - ___I .) - кольцо с прорезями или множество кольцевых частей, подобных вставкам, или путем размещения их на внутренней стенке. В этой конструкции поршни имеют круглую конструкцию и имеют различную толщину стенок на стороне давления и противодавления, или, когда они имеют овальную форму поперечного сечения, они снабжены продольной прорезью и имеют разные размеры поперечного сечения на стороне давления. и противодавления с одной стороны, и в направлении оси поршневого пальца с другой стороны. . 85 , , , . . , - ___I .) - - , - . - , - - - , . При использовании кольцевых деталей рекомендуется фиксация посредством боковых выступов, зацепляющихся за наружную стенку поршня. Под действием тепла вставка изгибается и изменяет форму стенки таким образом, что стенка юбки сжимается со стороны давления и противодавления и одновременно выпучивается в точках, расположенных в направлении оси поршневой штифт. , . - . Однако использование биметаллического эффекта не всегда находили удовлетворительным, поскольку последующие деформации внешней стенки поршня трудно предвидеть и невозможно контролировать. Напротив, потребовалась бы длинная серия экспериментов, в соответствии с которыми поршни должны были бы быть тщательно отрегулированы, если бы имелось какое-либо предварительное основание для суждения с некоторой степенью точности о том, как поршень будет изменять форму. во время операции. - - . , , , . Чтобы иметь возможность обойтись без такой предварительной работы, которая потребует относительно больших затрат времени и денег, и чтобы иметь возможность обеспечить ожидаемую деформируемость стенок поршня, намеренно отказываются от биметаллического эффекта и согласно настоящему изобретению используют выполнен из полностью закрытого круглого металлического управляющего элемента в виде одного или нескольких колец, металлический материал которого имеет меньший коэффициент расширения, чем материал поршня. , , , , , . Кольца предпочтительно изготовлены из железа или железного сплава. В результате воздействия тепла во время работы и вызванного этим увеличения нагрева головки поршня и гнезд поршневых пальцев в радиальном направлении круглое кольцо деформируется до овальной формы, так что его больший диаметр лежит в направлении поршневого пальца, при этом уменьшение диаметра происходит в направлении, перпендикулярном ему, т.е. на стороне давления и противодавления. . , , -, , - , .., . Ранее предлагалось вставить замкнутое кольцо в верхнюю часть юбки обычного круглого поршня, чтобы предотвратить искажение круглой формы из-за теплового расширения. . 66 Также были предложены поршни, в которых стальное кольцо расположено на конце верхней юбки. Однако эти поршни имеют продольную прорезь, так что юбка при нагревании может расширяться и в тангенциальном направлении. Кроме того, стальное кольцо 70, имеющее круглое поперечное сечение, вставлено в поршневое кольцо таким образом, что не происходит прочного соединения с материалом поршня. Таким образом, в случае любого повышения температуры стальное кольцо не расширяется в такой же степени, как корпус поршня, изготовленного из алюминия или алюминиевого сплава, вследствие его меньшего теплового расширения, в то время как тело поршня способен расширяться за счет закрытия 80-й продольной прорези, как уже говорилось. Таким образом, кольцо, свободно вставленное в верхний конец юбки поршня, существенно не влияет на изменение формы поршня в результате увеличения тепла. 66 - , - . , , , . , , 70 -, - . , th1erefore 75 , , 80 , . 85 . Линг согласно настоящему изобретению ведет себя иначе. Оно выполнено в виде плоского кольца и поэтому имеет больший момент сопротивления в плоскости кольца 90, чем стальное кольцо круглого сечения известной конструкции. Кроме того, плоское кольцо, используемое согласно изобретению, лежит свободно, т.е. не расположено в литом корпусе поршня, а своими боковыми выступами образует прочное соединение с материалом поршня. поршень расширяется, что для поршня по настоящему изобретению возможно только в радиальном направлении, плоское стальное кольцо удерживает 100% материал поршня в точке, куда вставлено кольцо. Кроме того, стальной палец вытягивается до овальной формы за счет расширения поршня в направлении оси поршневого пальца. Конструкция поршня 105 допускает втягивание корпуса поршня таким образом, что на стороне давления и противодавления материал поршня сжимается или удерживается и не участвует в такой степени, как в направлении 110 оси поршневого пальца. . . , 90 . , , , , .. - , 95 , , - , 100 ' . , . 105 - ' 110 - . Таким образом можно контролировать тепловое расширение поршня в верхней части юбки. Управление может осуществляться до такой степени, что термическое расширение стенок поршня вообще не происходит перпендикулярно оси поршневого пальца. При этом общее тепловое расширение смещается в сторону последнего. 120 По соображениям техники литья предпочтительно располагать вставленное кольцо или кольца из стали или других сплавов железа внутри поршня так, чтобы их внутренние части лежали свободно. Кольцо или кольца 125 затем можно разместить на стержне, расположенном снаружи внешней формы, в канавках, предусмотренных в указанном сердечнике, и неподвижно вплавить в него во время отливки. . thermal1 115 . . 120 , - , . 125 , , . Чтобы облегчить понимание изобретения, делается ссылка на прилагаемые чертежи, которые схематически и в качестве примера иллюстрируют один вариант его осуществления с использованием одного кольца, и на которых: Фиг. 1 - осевой разрез; и фиг. 2 иллюстрирует частичный вид поршня снизу, частично в поперечном сечении через вставленное кольцо. 130 '684,8 , , , :. 1 -; . 2 , - . (0 Изображенный поршень двигателя внутреннего сгорания состоит из головки и юбки . Обе части отделены друг от друга прорезями . Соединение между ( и осуществляется ребрами на головке поршня. Они проходят вдоль оси поршневого пальца и продолжаются до гнезд для поршневого пальца . В верхней части юбки закреплено круглое замкнутое кольцо из железа или ферросплава постоянной толщины по периферии, служащее для регулирования изменения формы юбки при работе поршня. Предпочтительно снабдить кольцо боковыми выступами , с помощью которых оно фиксируется в стенке поршня. При желании может быть предусмотрено более одного кольца . (0 , . . ( . . , , . , . , .
, ."> . . .
: 506
: 2024-04-14 06:33:20
: GB684866A-">
: :
684867-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .
. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB684867A
[]
РЕЗЕРВт _OPY _OPY ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ 6S4.867 Дата подачи заявки и подачи полной спецификации: 26 июня 1950 г. 6S4.867 : 26, 1950. № 15840/50. . 15840/50. Заявление подано в Швеции 30 июня 1949 года. 30, 1949. Полная спецификация опубликована: декабрь. 24, 1952. : . 24, 1952. Индекс при приемке: - Классы 12(), A7x; и 80(), C2a(:4c). :- 12(), A7x; 80(), C2a(: 4c). ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ Усовершенствованные средства крепления подшипников качения. Я, РУДОЛЬФ ШПИТ, гражданин Германии, Эсслинген-Кенненбург, Германия, настоящим заявляю об изобретении, на которое я молюсь, чтобы мне был выдан патент, , а также о методе, с помощью которого оно должно быть реализовано. быть выполнено, что будет конкретно описано в следующем заявлении: , , , -, , , , , :- Изобретение касается средств крепления подшипников качения, снабженных цилиндрическими зажимными втулками для зажима внутренних колец подшипников на валу и наружных колец подшипников в корпусе. , . Для удовлетворительной работы такого подшипника его правильное положение при установке на валу и в отверстии корпуса так же важно, как и качество самой конструкции. При выборе правильного положения вала и отверстия корпуса необходимо учитывать различные факторы, такие как вид нагрузки, прочность дорожки качения, обрабатываемый материал и прочность стенок корпуса. корпуса подшипников, люфт подшипников, распределение температуры при приводе, требования к точности, желаемый ресурс подшипника, степень осевого смещения корпусов подшипников при приводе, описание корпуса. , . , , , , , , , , , , . Первостепенное значение при выборе положения подшипника имеет вид нагрузки. , . В связи с этим следует различать три различные формы нагрузки: 1. Вал вращается, а корпус неподвижен. , :1. . 2.
Вал неподвижен, а корпус вращается. . 3.
Вал и корпус вращаются взаимозаменяемо. . Если в первом случае внутреннее кольцо подшипника свободно сидит на валу, то оно под действием нагрузки будет вращаться на валу: аналогично во втором случае наружное кольцо будет перемещаться относительно корпуса, если оно свободно сидит в корпусе. , , , : , , . В обоих случаях посадочные поверхности подшипников повреждаются. . Мелкие частицы материала могут вдавливаться в подшипник и вызывать износ, в результате чего полезность и срок службы подшипника могут значительно снизиться. , 50 . Такое перемещение шариковой дорожки можно предотвратить только путем установки кольца подшипника на вал или в корпус таким образом, чтобы между поверхностями подшипника не существовало и не могло возникнуть зазора. Перемещение кольца нельзя предотвратить путем зажима кольца на боковых поверхностях, за исключением случаев, когда приложенная там сила превышает радиальную нагрузку подшипника более чем в десять раз 60 и может поддерживаться на этом уровне, что, как правило, составляет невозможный. , , 55 . , 60 , . С учетом изложенных требований допускаются многочисленные допуски по различным нагрузкам, 65 приспособлениям и оборудованию корпусов, а также по виду материала и прочности стенок корпусов подшипников; они были стандартизированы на международном уровне. , , , 65 , ; . Например, для корпуса подшипника из легкого металла установлена более сильная настройка 70, чем для корпусов подшипников из чугуна или стали. Настройка в тонкостенном корпусе также должна быть сильнее, чем в толстостенном корпусе. 75 Поскольку подшипник качения должен быть прочно посажен на валу и в отверстии корпуса, вставку и извлечение принадлежностей и оборудования корпуса можно осуществлять только путем прессования, штамповки или нагрева внутреннего кольца и с помощью специальных приспособлений. механизма, так что существует риск повреждения подшипника и опрокидывания корпуса. Для восприятия осевой нагрузки валы и отверстия в корпусе снабжены соответствующими ступеньками и с помощью промежуточных трубок дистанцируются и закрепляются матрицы, колпачки или крышки, винты и т.п. , 70 . . 75 , , 80 , , , . , , , , , , . Для длинных валов передачи мощности 90, где нет опорных поверхностей для внутренних колец подшипников качения, применяют конические бурты с прорезями, которые плотно зажимают подшипник на валу с помощью гаек. Для этого используются специальные подшипники качения, имеющие конические отверстия. Пазы в конических зажимных втулках или гнездах широкие, а сами втулки или гнезда очень упругие, так что при плотном стягивании отдельных их частей указанные втулки или гнезда можно ослабить только ударами. Более того, поскольку они шлицевые, они не дают высокой точности вращения. , 90 , , -684,867i . , . , , , . , , . Благодаря средствам крепления согласно изобретению все недостатки известных способов крепления устраняются или существенно уменьшаются очень простым и надежным способом. , . Задачей изобретения является создание средств крепления подшипников качения, в которых вместо ряда допусков необходим только один допуск, с помощью которого можно легко контролировать различные виды нагрузки и допускается простое монтаж и демонтаж с наименьшими потерями времени. , , , , . Нарушения работы подшипников исключены, и тип материала, обеспечивающего прочность стенок корпусов подшипников, больше не играет существенной роли. , . Новый корпусной механизм дает конструктору возможность ограничиться исключительно подшипниками качения с цилиндрическим отверстием. . Пользователю подшипника качения остается только обеспечить гладкие валы и гладкие отверстия корпуса, имеющие цилиндрический внешний или внутренний диаметр. . Согласно настоящему изобретению средство крепления подшипников качения имеет кольца подшипника, плотно зажатые на валу и в корпусе с помощью зажимных втулок, выполненных таким образом, чтобы расширяться радиально внутрь и/или наружу при приложении к ним приложенной осевой силы. например, с помощью одного или нескольких резьбовых элементов, при этом указанные зажимные втулки имеют форму, как правило, цилиндрических элементов, снабженных на своих внутренних и внешних поверхностях выемками, образующими соединительные части и опорные кольца, причем указанные соединительные части взаимно смещаются при приложении указанного осевого усилия. силу, в результате чего происходит заклинивание, приводящее к указанному расширению указанных зажимных втулок. Этот подшипник полностью свободен от люфта, поскольку одновременно происходит по существу взаимодополняющее растяжение внутрь и наружу. Он обеспечивает очень эффективное, но легко и плавно отключаемое прижимное посадочное место и обеспечивает высочайшую точность вращения. , , / , , , , . , . - , . Предпочтительно, чтобы зажимная втулка, которая служит для решения проблемы, имела расположенные в продольном направлении выемки на ее внутренней и внешней поверхностях, причем выемки, образованные на двух поверхностях, расположены напротив друг друга и образуют соединительные части, которые позволяют втулкам расширяться в наружу в радиальном направлении и/или сжиматься радиально внутрь, когда к ним прикладывается осевая сила. Отдельные части звеньев могут быть изготовлены одинаковой прочности и в этом случае расположены на равном расстоянии друг от друга. сужение или расширение, в зависимости от обстоятельств, приводит к тому, что все части звена оказываются равномерно и точно параллельно оси 75 отверстия. Альтернативно, соединительные части одновременно могут быть изготовлены так, чтобы обеспечивать различную устойчивость к деформации, а также могут быть расположены неравномерно. , , / , . 70 , , . , , , 75 . , - -. Таким образом, путем изменения их конструкции можно изготовить отдельные зажимные втулки 80, приспособленные для различных конкретных применений. 80 . Вместо использования отдельной зажимной втулки внутреннее или наружное кольцо подшипника качения может быть выполнено в виде зажимной втулки или выполнено за одно целое с ней. В этом случае под действием осевой нагрузки внутреннее кольцо подшипника будет расширяться только в радиальном направлении внутрь, а внешнее кольцо будет расширяться только в радиальном направлении наружу на 90°. , , 85 , . , , 90 . Благодаря новому расположению подшипника возможна регулировка люфта подшипника и регулировка в обе стороны без использования вставных дистанционных колец, а боковой вылет внутренних колец относительно наружных колец больше не имеет значения. влияние. Корпус может быть закрыт с одной стороны или открыт с обеих сторон. При расположении нескольких подшипников один за другим вал можно в кратчайшие сроки снять или заменить без нарушения плотности посадки подшипника в группе подшипников и без утечки смазки. 105 Далее изобретение будет описано на примерах со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны несколько вариантов осуществления изобретения и на которых во всех случаях используется шарикоподшипник. Очевидно, что изобретение может быть воплощено в других формах конструкции. , , 95 - . , - . 100 , , , , , . 105 , , . 110 . В конструкции по рис. 1 для плотного зажима внутреннего и наружного 115 колец подшипников качения 3, 7 используются две стяжные втулки 1 или 5 соответственно на валу 4 и в расточке корпуса 8. . 1, 1 5 115 3, 7 , 4 8. Обе зажимные втулки имеют цилиндрические отверстия и цилиндрические наружные поверхности. - Они выполнены с радиальными кольцевыми зазорами 10, 11, идущими радиально внутрь. , . - - - 10, 11, . Также предусмотрены проходящие радиально наружу зазоры 12, 13, через которые формируются соединительные части 14. Наружные краевые поверхности 15 этих зазоров, выполняющие роль опорных колец 125, также проходят радиально, а на внешней и внутренней окружностях расширены в осевом направлении кольцеобразными выступами или фланцами 16, так что получается широкая опорная поверхность, и соответственно 130 684,867i становится возможным низкое давление захвата. 12, 13, 14 . 15 , 125 , , - - 16, , 130 684,867i . Количество и форма этих зазоров могут варьироваться в широких пределах. . Если стяжную втулку 1 или 5 вставить между внутренним кольцом 3 подшипника качения и валом 4 или между наружным кольцом 7 и корпусом 8 соответственно и затянуть гайки 2 или резьбовое кольцо 6, то тяга, подаваемая через последний, передается на звенья 14. Поскольку эти части звеньев взаимно смещаются, возникает заклинивающее действие, которое приводит к разжатию зажимных втулок. Стяжные втулки при затяжке гаек или резьбового кольца удлиняются до тех пор, пока их внутренние или наружные поверхности в зонах звеньевых частей не соприкоснутся одновременно с валом и отверстием внутреннего кольца подшипника качения или с корпусом и наружным кольцом. поверхность наружного кольца подшипника качения, после чего оба кольца подшипника прочно удерживаются в зажатом положении. При ослаблении гаек или вращающегося резьбового кольца соответствующая зажимная втулка немедленно освобождается. 1 5 3 4, 7 8 , 2 6 , 14. , . - , , . , . Случайные изменения допусков между несколькими относительно движущимися поверхностями можно контролировать с помощью зажимных втулок. . На рис. 2 изображена аналогичная зажимная втулка 1 с конической наружной поверхностью 17. Этот вариант осуществления более дорог в производстве, чем вариант, показанный на рис. 1, и также требует подшипника качения, имеющего внутреннюю коническую форму. . 2 1 17. . 1, . Рис. 3 и 4 показаны зажимные втулки, в которых опорные кольца 15 не снабжены кольцеобразными выступами и фланцами. В примере на фиг.3 опорные кольца расположены радиально, а на фиг.4 - наклонно. Оба метода позволяют упростить конструкцию внутренних и наружных выемок зажимной втулки, однако они дают более высокое усилие захвата из-за меньшей рабочей площади, а точность вращения не такая высокая, как в варианте по рис. 1. . . 3 4 15 - . . 3 , . 4 . , , . 1. В то время как в примерах согласно фиг. 1-4, сила, создаваемая стяжной гайкой, действует вблизи вала 4. На рис. 5 показано такое же хорошее расположение, которое в некоторых случаях может быть предпочтительным, в этом случае сила прикладывается в области отверстие подшипника качения, при этом достигается тот же эффект зажима. . 1 4 4, . 5 , , , . В отличие от фиг. 1, на фиг. 6 показан корпус 8 подшипника, открытый только с одной стороны, в котором два шарикоподшипника установлены один непосредственно за другим. Внутренняя прижимная втулка 1, выполненная цельной, снабжена концевым буртиком 18, а для каждого внутреннего кольца подшипника 3а или 3б - двумя наружными выемками 10, внутренней выточкой 12 и канавкой 19 для удержания втулки при затяжке. гайка 2. Если гайку 2 затянуть, то результирующая сила в 70° передается через переднее внутреннее кольцо 3а и промежуточную трубку 20 на заднее внутреннее кольцо 3b до буртика 18 зажимной втулки 1. При дальнейшем затягивании гайки 2 зажимная втулка 1 растягивается на 75 до тех пор, пока два внутренних кольца 3а, 3b прочно не зафиксируются на валу 4. Каждое из двух наружных колец 7а, 7b находится под действием одной из двух независимых зажимных втулок 5а или 5b, причем втулки также снабжены 80 буртиком 21 и гайкой 22 для поддержки подшипников при затягивании резьбовых колец, когда указано втулки прочно фиксируются в корпусе 8. . 1, . 6 8 , . 1, , 18, 3a 3b 10, 12, 19 2. 2 , 70 3a 20 3b 18 1. 2 1 75 3a, 3b 4. 7a, 7b 5a 5b 80 21 22, , 8. Индивидуальный зажим двух наружных колец 7a, 7b 85 дает то преимущество, что зажимная втулка 5a, выступающая из корпуса 8, может фиксироваться последней и в то же время может смещаться в осевом направлении таким образом, чтобы исключить весь люфт шариков. на беговых местах 23, 90, 24, 25 и 26 полностью избегается. Таким образом, после приработки подшипников можно выполнить регулировку в обоих осевых направлениях. Известная потеря времени при регулировке дистанционных колец 95 устранена, и поперечные расстояния от внутреннего кольца до наружного больше не являются критическими. 7a, 7b 85 5a, 8, 23, 90 24, 25 26 . -. - 95 , . Вместо конструкции, показанной на фиг.6, может быть принята обратная конструкция, в которой внешние натяжные кольца 100 выполнены как одна деталь, а внутренняя натяжная манжета разделена на части. В конечном итоге внутреннее кольцо и внешнее кольцо могут состоять из одной детали. Эти возможности и способ компоновки впервые делают технически возможным, что вал 4 или корпус 8 могут быть заменены за несколько секунд или демонтированы без потери герметичности посадки групп подшипников. предвзятость или потеря смазки. . 6, , 100
Соседние файлы в папке патенты