Устройство для регулироваиия температурногополя

1 L.

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

323872

Союз Советсннл

Социалистическиа

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. H 05Ь 7/16

F 27d 19/00

G 05г(23/27

Заявлено 01.Х11.1969 (№ 1381018/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий прн Совете Министров

СССР

УДК 621.365.691:537.533(088.8) Опуоликовапо 10.Х11.1971. Бюллетень ¹ 1 за 1972

Дата опубликования описания 10.11.1972

Авторы изобретения

Е. П. Чубаров, А. М. Суворов, Г. П. Катыс, P. Н. Блаут-Блачев, В. Х. Хайдаров, В. М. Изотов, В. Ф. Рощин и Е. С. Морев

Всесоюзный научно-исследовательский институт твердых сплавов и Институт автоматики и телемеханики (технической кибернетики) Заявители

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО

ПОЛЯ

Изобретение относится к области управления электронно-лучевым нагревом материалов (например, при вьптлавке слитков) . Известно устройство для управления электронно-лучевым нагревом материалов, содержащее систему отклонения луча, сканирующий пирометр с отклоняющей системой, генератор отклоняющих напряжений и îлок сравнения измеряемой температуры с заданной. Однако это устройство не обеспечивает регулирования уровня температурного поля, а также не способно компснсировать локальные отклонения температуры от заданного распределения.

Описываемое изобретение не имеет указанных недостатков благодаря тому, что выход блока сравнения соединен через блок задержки с регулятором мощности электронного луча, а выход генератора отклоняющих напряжений соединен с отклоняющей системой пирометра непосредственно и через блок задержки — c системой отклонения электронного луча. Все это обеспечивает регулирование температурного поля путем синхронного движения по какой-либо траектории точки съема информации и электронного пучка регулируемой мощности с некоторым опережением точки съема информации отнс сительно точки воздействия.

На чертеже изображено устройство для регулирования емпературного поля.

Испускаемый катодом 1 пучок электронов

2 (электронный луч) под деиствием электромагнитной отклоняющей системы 8 движется по нексторой траектории (построчной, criII5 ральной, розеточной и т. п.) по поверхности нагреваемого материала 4 По той же траектории с некоторым опережением движется точка съема информации 5. Съем информации (измеренпе температуры) происходит через

10 смотровое окно 6 посредством зеркала 7 и объектива 8 сканирующим ппрометром 9, развертка которого осуществляется с помощью отклоняющей системы 10. Питание отклоняюIll,Hx систем 8 и 10 происходит от общего ге15 нератора II отклоняющих напряжений, благодаря чему обеспечивается синхронность движения точки съема информации и электронного луча. Для опережения съема информации относительно воздействия напряжение

20 на отклоняющие катушки 8 луча подается с генератора !1 через блок 12 задержки, Время задержки определяется скоростью сканирования и величиной опережения, которое, в свою очередь, выбирается в зависимости от

25 тепловых характеристик нагреваемого материала (теплопроводности, теплоотдачи и др.) и д|шамическпх характеристик элементов системы управления.

Снимаемый с пирометра сигнал после уси30 лепия поступает в канал регулирования мощ323872 ности электронного луча, включающий блок

18 сравнения фактических температур на траектории сканирования с заданными и линию 14 задержки усиленного разностного сигнала. Время задержки этого сигнала равно времени задержки отклоняющего напряжения в блоке 12. Разностный сигнал с выхода линии задержки поступает па регулятор

15 мощности луча, подключенный к управляющему электроду (аноду) 16 электронной пушки.

Устройство работает следующим образом.

Если в некоторых зонах объекта фактическая температура выше (ниже) заданной, то к моменту прохождения через эту зону электронного луча мощность его будет снижена (повышена), В результате этого после прохождения электронного луча (за один илн несколько периодов) обеспечивается заданный уровень и конфигурация температурного поля на поверхности объекта.

В случае, когда для нагрева материалов используется круговая траектория сканирования, в изобретении предусматривается управление не только мощностью луча, но и радиусом сканирования. Для этого к выходу пирометра присоединен вычислительный блок 17, состоящий из элемента 18 усреднения температуры за цикл сканирования поля, элемента

19 сравнения средней круговой температуры (U ð) с температурой в центре поля (Vo) и усилителя. Выходной сигнал вычислительного блока управляет амплитудой выходного (синусоидального) напряжения генератора 11, что обеспечивает выравнивание температурного поля, которое при малом радиусе сканирования имеет повышение температуры в центре, а при слишком большом радиусе сканирования — провал в центре.

Для измерения температуры в центре температурного поля в схему введен электронный ключ 20, отключающий в конце измерительного цикла сканирования на малое время отклоняющую систему 10 пирометра от генератора ll и переводящий точку съема информации в центр поля. Кроме ключа 20 в устройство введен электронный коммутатор

21, управляемый также, как и ключ 20, генератором 22 коммутирующих напряжений и служащий для разделения сигналов, снимаемых с круговой траектории сканирования, от сигнала с центральной точки. Генератор 22 коммутирующих напряжений синхронизирован с работой генератора 11 отклоняющих напряжений, обеспечивая периодичность измерения температуры в центре.

Предмет изобретения

1. Устройство для регулирования температурного поля при электронно-лучевом нагреве материалов, содержащее систему отклонения луча, сканирующий пирометр с отклоняющей системой, генератор отклоняющих напряжений, блок сравнения измеряемой температуры с заданной, отличающееся тем, что, целью упрощения устройства и повышения точности автоматического поддержания заданного температурного поля на поверхности нагреваемого объекта, выход блока сравнения соединен через блок задержки с регулятором мощности электронного луча, а выход генератора отклоняющих напряжений соединен с отклоняюшей системой пирометра непосредственно и с системой отклонения электронного луча через второй блок задержки с тем «e временем задержки, обеспечивающим синхронное движение по полю электронного луча и точки съема информации с некоторым опережением измерения по отношению к воздействию.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью автоматического регулирования температурного поля путем изменения радиуса при круговой траектории сканирования поля, выход пирометра дополнительно связан с вычислительным блоком сравнения усредненной температуры за цикл сканирования с температурой в центре температурного поля, выход которого подключен ко входу генератора отклоняющих напряжений

40 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью периодического измерения температуры в центре температурного поля, в устройство введен генератор коммутирующих напряжений, выход которого соединен

45 со входами электронного ключа, установленного между генератором отклоняющих напряжений и отклоняющей системой пирометра, и электропного коммутатора, имеющего второй вход, соединенный с выходом пирометра, и

50 два выхода, которые соединены соответственно со входами элемента усреднения и эле. мента сравнения вычислительного блока, 323872

С оста в и тель Д. Гитгарц

Техред Е. Борисова

Редактор В. Фельдман

Корректор Е. Зимина

Заказ 174/2 Изд. М 1819 Тираж 448 Подписное

111-1Р1ИПИ Комитета по делам изобрстспий и открытий при Совстс Министров ССС1

Москва, М-35, Рау нская наб., д. 4/5 т- иографпп, пр. Сапунова, 2