Горный инженер надворный советник Николай Славянов, проживающий в г. Перми, 8 августа 1890 года, вошел в Департамент торговли и мануфактур с прошением о выдаче ему трехлетней привилегии на способ электрического уплотнения металлических отливок, а 30 ноября 1890 года врач В. Износков ходатайствовал о выдаче сей привилегии, взамен трехлетнего, на десятилетний срок.
Нижеописанный способ электрического уплотнения металлических отливок заключается в подогревании только что отлитых предметов посредством вольтовой дуги, не позволяющей металлу застывать, с целью получения отливки без пузырей (раковин), без усадки и без так называемой «прибыли» в верхней части, обыкновенно идущей в отброс. При этой обработке можно, по желанию, или: 1) одновременно с подогреванием добавлять к отливке некоторое количество металла, или же 2) только поддерживать в расплавленном состоянии верхние слои отливки, до застывания ее. В первом случае электрический ток должен замыкаться близ поверхности расплавленного металла металлическим же стержнем, который, расплавляясь, добавляет к отливке новые количества металла, а во втором случае, близ поверхности отливки, проводник тока должен быть неметаллический (кокс, графит, расплавленный шлак и пр.). В том и другом случаях предлагаемая обработка, по объяснению просителя, дает возможность отлитому металлу застывать постепенно снизу, причем, при металлах, застывающих спокойно, без кипения, верхние, до конца застывания жидкие, слои служат для наполнения могущих образоваться усадочных пустот, а при металлах, застывающих с кипением, кроме заполнения усадки, жидкие верхние слои дают свободный выход выделяющимся газам. Применение этого способа к спокойно застывающим металлам обусловливает возможность получать отливки без усадочных пустот и устраняет необходимость в прибыльной части, а применение его к металлам, кипящим при остывании, в особенности же к железу и стали, позволяет получать из этих металлов (из чистого железа и всякаго рода стали), без прибавления каких бы то ни было уплотняющих химическим путем веществ (алюминия, кремния) и без механического прессования, совершенно плотные, беспузыристые отливки, годные до самых верхних слоев. Способ этот представит особенные выгоды при отливке больших стальных отливок, как, например, в пушечном, броневом и сталепрокатном производствах, при строгих требованиях относительно состава и степени прочности стали. В этом случае способ электрического уплотнения устраняет значительную потерю стали в отбросе, так как при предлагаемой обработке вся болванка, снизу доверху, получается одинаковых качеств, и даже верхняя поверхность ее может быть сделана совершенно плоскою, без усадочной воронки и без шапки.
Источником электричества для этой работы может служить баттарея аккумуляторов или динамо-электрическая машина с несгораемым якорем, причем эти источники должны давать не менее 200—300 амперов, при разности потенциалов не менее 50 вольтов. Один из электродов должен быть соединен с регулятором, посредством которого ток пройдет в стержень (или прямо со стержнем, укрепленным к рукоятке) и затем далее — в расплавленный металл; другой же электрод соединяется или с формовкою (изложницей), или с расплавленным металлом, или с другим таким же регулятором и стержнем. В первых двух случаях уплотнение отливки будет производиться одной вольтовой дугой или раскаливанием шлака, покрывающего отливку, а в последнем случае также раскаливанием шлака (в двух местах) или двумя вольтовыми дугами. Регулятор силы тока может быть устроен подобно регуляторам для электрического освещения вольтовой дугой, но должен быть более солидной конструкции, так как предназначается для работы весьма сильным током, и более простого устройства, потому что должен регулировать движение одного только электрода вольтовой дуги и притом в небольших пределах; большие передвижения электрода можно удобно производить от руки, а дело регулятора — только исправлять погрешности руки. Такого рода регулятор изображен на фиг. 1, 2 и 3 '. Две пары соленоидов, S, S, с толстой обмоткой (несгораемой) и S', S' — с тонкой, в зависимости от силы тока и от пружины R, устанавливают в надлежащем месте рычаг L, центр вращения которого находится в О; нижний конец рычага L сочленен со втулкою В, внутри которой проходит трубчатый стержень V. Этот стержень будет колебаться вместе с рычагом L вокруг центра О, в зависимости от движения сердечника в соленоидах, или же может быть приводим в движение рукою, с помощью рукоятки М, вокруг центра О, если не закреплена гайка с рукояткою т; это последнее движение ограничивается дугообразною прорезью пп, сделанною на нижнем конце рычага L, и дает возможность быстро замыкать и размыкать ток, что бывает необходимо в конце работы уплотнения, во время застывания самых верхних слоев отливки. Груз Р, уравновешивающий все подвижные части, служит также для уменьшения чувствительности регулятора, что достигается одновременным нажатием, с помощью винта в, пружины R, и подвиганием груза Р по направлению к рукоятке М. Ослабив припорный винт с, можно двигать трубку V вдоль ее оси. Металлический или угольный стержень ss, служащий электродом вольтовой дуги, можно опускать и поднимать от руки с помощью рукоятки т', бесконечного винта w, зубчатого колеса k, валика vv и стального, назубренного и закаленного ролика r7; стержень ss прижимается к ролику r1 помощью пружины р и ролика r ; направляющими для движения стержня ss служат, кроме роликов r’ и r , еще два ролика r и r (фиг. 3), из которых последний можно более или менее прижимать к стержню ss помощью винта в и пружины р'. Чашечка х с отверстием для прохода стержня ss защищает ролики от жара с металлических брызг. На трубку V надета втулка Д с двумя рамками Т, Т, в которые вставлены цветные стекла (лучше всего два красных и одно зеленое), служащие для защиты глаз и лица рабочего от вредного действия электрического света. Эти рамки можно двигать, по желанию, вдоль трубки V, с помощью рукоятки Е. Если уплотнение производится только одним регулятором, то соленоиды с тонкой обмоткой не нужны, и тогда железный сердечник должен иметь вид буквы П (подковообразный), а не Н, как в вышеописанном дифференциальном регуляторе. Для производства уплотнения, регулятор должен быть подвешен (на цепи или веревке) над отлитой вещью или болванкой, как изображено на фиг. 4. Ток идет: чрез проводник А, зажим а, толстую обмотку соленоидов, корпус регулятора, зажим а', гибкий проводник I, зажим а, металлический или угольный стержень ss, расплавленный шлак, расплавленный металл и проводник К. Если уплотнение производится двумя регуляторами, то ток из расплавленного металла вступает (через шлак) в стержень ss другого регулятора и, пройдя через этот другой регулятор таким же путем, как через первый, возвращается в источник электричества; тогда проводника К не нужно, а оба регулятора должны быть дифференциальные; путь ответвленных токов должен быть таков: зажим а первого регулятора, тонкий соединительный проводник (фиг. 1), тонкая обмотка соленоидов второго регулятора и зажим а второго регулятора; таков же путь и другого ответвления. Если болванка отливается в чугунную изложницу, как это обыкновенно и бывает, то верхняя часть изложницы должна быть с набойкою из тугоплавких землистых веществ, напр., из сцементованного квасцевого песка (фиг. 4). Это необходимо для того, чтобы болванка не припаялась к изложнице во время электрического уплотнения. Так как работа электрического уплотнения должна продолжаться до полного застывания отливки, то при больших болванках, для ускорения работы, полезно нижнюю часть изложницы поливать водою.
По рассмотрении изобретения сего в Горном ученом комитете и в Совете торговли и мануфактур, Министр финансов, на основании 188 ст. Уст. Промышл. Св. Зак., т. XI, изд. 1887 г., предваряя, что Правительство не ручается ни в точной принадлежности изобретения предъявителю, ни в успехах оного, и удостоверяя, что на сие изобретение прежде сего никому другому в России привилегии выдано не было, дает горному инженеру надворному советнику Николаю Славянову сию привилегию на десятилетнее от нижеписаннаго числа исключительное право вышеозначенное изобретение, по представленным описанию и чертежу, во всей Российской империи употреблять, продавать, дарить, завещать и иным образом уступать другому на законном основании, но с тем, чтобы изобретение сие, по 191 ст. того же Устава, было приведено в полное действие не позже, как в продолжение четверти срочного времени, на которое выдана привилегия, и затем, в течение шести месяцев после сего, было представлено в Департамент торговли и мануфактур удостоверение местного начальства о том, что привилегия приведена в существенное действие, т. е. что привилегированное изобретение введено в употребление; в противном случае право оной, на основании 197 ст., прекращается. Пошлинные деньги 450 руб. внесены; в уверение чего привилегия сия Министром финансов подписана и печатью Департамента торговли и мануфактур утверждена.
С.-Петербург, августа 13 дня 1891 года.