Пристрій для вимірювання рівня металу в кристалізаторі

Устройство относится к средствам измерения технологических параметров в металлургии и предназначено для автоматического измерения уровня металла в кристаллизаторе машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). Известно устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе МНЛЗ [1], содержащее радиоизотопный датчик уровня, состоящий из источника ионизирующего излучения и детектора, установленных непосредственно в стенках кристаллизатора. Основным недостатком этого устройства является необходимость защиты обслуживающего персонала от действия ионизирующего излучения как во время разливки, так и в процессе подготовительных работ на кристаллизаторе между плавками. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе [2], включающее детектор и контейнер, состоящий из кожуха, в котором установлен защитный корпус с источником ионизирующего излучения. коллиматора,Вращаемого специальным электроприводом, возвратной пружины и фланца, закрывающего нижний торец кожуха. Основными недостатками известного устройства для измерения уровня металла в кристаллизаторе являются следующие. В известном устройстве контейнер и детектор устанавливаются не на кристаллизаторе, а вблизи от него, что требует, в связи с большим расстоянием от источника до детектора, применять источники большой активности и для безопасности работы увеличивать толщину защиты. Это приводит к увеличению массы контейнера и ухудшению условий эксплуатации устройства. Кроме того, повышенная активность источника небезопасна для обслуживающего персонала, как при наладке, так и при работе системы измерения. Наличие электропривода, состоящего из электродвигателя, червячной передачи, электромагнита, усложняет конструкцию, что снижает надежность известного устройства. Кроме того, контейнер в отключенном состоянии не имеет индикатора состояния "открыто" или "закрыто", что небезопасно при его обслуживании, транспортировке и хранении. Установка контейнера с электроприводом в зоне с повышенной температурой требует его охлаждения, что усложняет конструкцию известного устройства. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для измерения уровня металла в кристаллизаторе путем уменьшения мощности источника излучения за счет уменьшения расстояния от источника излучения до детектора, чем достигается повышение радиационной безопасности и надежности, упрощение конструкции и облегчение обслуживания устройства. Непосредственным техническим результатом, который может быть получен при использовании изобретения, является уменьшение габаритов устройства, что дает возможность применить источник пониженной активности. Поставленная задача решается тем, что устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе, содержащее детектор и контейнер, состоящий из кожуха, в который установлены защитный корпус с коллиматором, возвратная пружина и источник ионизирующего излучения, согласно изобретению, дополнительно содержит поворотный барабан с осью-шестерней, зубчатую рейку, толкатель, сильфон, поршень. цилиндр, крышку, причем источник ионизирующего излучения установлен в расположенный в защитном корпусе поворотный барабан, ось-шестерня введена в зацепление с одним концом зубчатой рейки, второй конец которой подпружинен и выполнен с возможностью взаимодействия с толкателем, который совместно с возвратной пружиной установлен внутри сильфона, причем сильфон помещен во внутреннюю полость поршня, а поршень установлен в цилиндре, цилиндр с одной стороны закрыт крышкой, в которой установлен штуцер для подвода газа. Получение квазилинейной характеристики измерения достигается установкой в коллиматоре на пути пучка ионизирующего излучения поглотителя, выполненного в форме клина. .Визуальный контроль состояния контейнера "открыто" или "закрыто" обеспечивается закреплением в днище поршня указателя положения, выполненного в виде стержня. Исключение пневматического удара при подаче газа достигается установкой в штуцере дросселирующей иглы. Наличие всех существенных признаков позволяет уменьшить Габаритные размеры устройства и установить детектор и контейнер непосредственно в кристаллизаторе, а также заменить электропривод сложной конструкции простым приводом от сжатого газа, что приводит к уменьшению мощности источника излучения и повышению безопасности работы устройства. Изобретение поясняется чертежами. где изображены: на фиг.1 структурная схема устройства; на фиг.2 контейнер со стороны крышки; на фиг.3 - сечение А-А фиг.2; на фиг.4 - сечение Б-Б фиг.2; на фиг.5 - сечение В-В фиг.3; на фи г.6 - график зависимости выходного сигнала устройства при установке поглотителя-клина (1) и без него (2), где U- напряжение на выходе детектора, В; h - уровень металла в кристаллизаторе, мм.' Устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе включает контейнер 1 и детектор 2 (фиг.1), установленные в стенках кристаллизатора 3, внутри которого находится жидкий металл 4. Контейнер 1 (фиг.2, 3, 4, 5), состоит из кожуха 5, выполненного в виде цилиндра из коррозионно-устойчивой стали. Внутри кожуха 5 установлен защитный корпус 6 с коллиматором -окном специальной формы. Защитный корпус 6 состоит из двух частей, в одной из которых установлен поворотный барабан 7 с запрессованной осью-шестерней в. Защитный корпус в и поворотный барабан 7 изготовлены из псевдовольфрамового сплава. Фиксация положения защитного корпуса 6 относительно кожуха 5 осуществляется с помощью установочного штыря. Ампула 9 с источником ионизирующего излучения помещена в специальный паз поворотного барабана 7. Диаметр защитного корпуса 6 выбран таким образом, чтобы толщина его стенок относительно источника ионизирующего излучения во все х направляемых была достаточной для ослабления ионизирующего излучения додопустимой дозы. Ось-шестерня 8 введена в зацепление с одним концом зубчатой рейки 10, второй конец которой подпружинен пружиной 11 и выполнен с возможностью взаимодействия с толкателем 12. Для устранения люфта в зацеплении оси-шестерни 8 с зубчатой рейкой 10, последняя подпружинена плоской пружиной 13. Толкатель 12 совместно с возвратной пружиной 14 установлен внутри сильфона 15, который помещен во внутреннюю полость поршня 16, установленного в цилиндре 17, закрываемого с одной стороны крышкой 18, Изоляция защитного корпуса 6 от воздействия окружающей среды осуществляется при помощи устанавливаемого в кожухе 5 фланца 19. на котором закрепляется сильфон 15. Поршень 16. крышка 18 и фланец 19 уплотняются резиновыми кольцами. Детали и узлы внутри кожуха 5 фиксируются гайкой 20. Ход поршня 16 и соответственно зубчатой рейки 10 определяют угол поворота ампулы 9 с источником ионизирующего излучения и устанавливается при настройке регулировочной гайкой 21. Подвод сжатого газа производится через установленный в крышке 18 штуцер 22. Для прохода атмосферного воздуха и устранения попадания пыли в полость контейнера во фланце 19 установлен фильтр 23. Исключение пневматического удара при подаче сжатого газа во внутреннюю полость контейнера осуществляется путем установки в штуцере 22 дросселирующей иглы 24, благодаря чему устраняется резкое ускорение и торможение поворотного барабана 7, имеющего определенную инерционную массу, и исключается поломка зубьев рейки 10 или оси-шестерни 8. Дросселирующая игла 24 вворачивается в штуцер 22, на резьбовой .части дросселирующей иглы 24 выполнена лыска для прохода газа. Проходное сечение, а значит расход газа, определяется положением дросселирующей иглы 24 относительно седла штуцера 22, и выбирается таким образом, чтобы поршень 16 плавно перемещал рейку 10. Для получения квазилинейной характеристики измерения в коллиматоре защитного корпуса 6 на пути пучка ионизирующего излучения установлен поглотитель 25, выполненный в форме клина. Как видно из приведенных графиков (фиг.6) при установке поглотителя-клина напряжение на выходе детектора 2 изменяется линейно в зависимости от уровня металла в кристаллизаторе. Визуальный контроль за состоянием контейнера "открыто" или "закрыто" осуществляется по положению указателя 26 - подпружиненного пружиной 27 стержня, упирающегося в днище поршня 16. На внешней стороне кожуха 5 установлен разрезной фланец 28, фиксируемый в рабочем состоянии винтом. С помощью разрезного фланца 28 регулируется положение контейнера 1 с источником ионизирующего излучения при его установке относительно стенок кристаллизатора 3. На гайке 20 для транспортировки контейнера закреплена ручка 29. Детектор 2 может быть выполнен из ряда стандартных газоразрядных счетчиков гамма-излучения, соединенных в электрическую схему и помещенных в герметичный кожух, установленный непосредственно в стенке кристаллизатора 3. Устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе работает следующим образом. Перед разливкой для перевода контейнера в положение "открыто", сжатый газ через штуцер 22 под давлением 0,2-0,4 МПа подается в контейнер, создавая необходимое усилие для перемещения поршня 16 вправо и сжатия возвратной пружины 14 и сильфона 15. Воздух из внутренней полости поршня 16 через отверстие в цилиндре 17 и фильтр 23 выходит в атмосферу. Перемещение поршня 16 и глухой крышки сильфона 15 передается через толкатель 12, пружину 11 на зубчатую рейку 10, которая через ось-шестерню 8 поворачивает поворотный барабан 7. При этом ампула 9 с источником ионизирующего излучения подается к коллиматору. Под действием пружины 27 указатель 26 вдвигается во внутреннюю полость контейнера, сигнализируя, что последний находится в положении "открыто". Контейнер подготовлен в работе. В процессе разливки интенсивность потока ионизирующего излучения, попадающего на.детектор 2. зависит от уровня жидкого металла 4 в кристаллизаторе 3. После разливки для перевода контейнера в положение "закрыто" снимается давление сжатого газа, возвратная пружина 14 через крышку сильфона 15 переводит поршень 16 в исходное положение (влево). При этом толкатель 12 через пружину 11 переводит в исходное положение зубчатую рейку 10. которая поворачивает поворотный барабан 7. и ампула 9 с источником ионизирующего излучения устанавливается в центре защитного корпуса 6. Атмосферный воздух через фильтр 23 и отверстие в цилиндре 17 поступает во вн утреннюю полость поршня 16. Под действием поршня 16 сжимается пружина 27, указатель 26 выходит из штуцера 22, сигнализируя, что контейнер находится в положении "закрыто". Устройство для измерения уровня металла в кристаллизаторе МНЛЗ по сравнению с прототипом дает возможность повысить Безопасность работы и надежность, упростить конструкцию и облегчить эксплуатацию устройства.