Brevet FR2820207A1 — publié le 20020802

L'invention concerne un dispositif de mesure pour déterminer l'activité de l'oxygène dans des métaux en fusion, en particulier dans du fer, de l'acier ou de la fonte de fer en fusion, ou encore du laitier en fusion, comportant une tête de mesure qui est agencée à l'extrémité d'un tube porteur et sur laquelle est disposée une cellule de mesure électrochimique, dans lequel la cellule de mesure électrochimique comprend un tube fixe à électrolyte refermé sur un côté qui est entouré à son extrémité refermée et sur une partie au moins de sa périphérie par un tube d'acier refermé sur un côté, un matériau de référence est disposé à l'intérieur du tube fixe à électrolyte à son extrémité refermée et un matériau de remplissage est disposé à la suite du matériau de référence, une barre métallique est agencée à titre d'électrode le long du tube fixe à électrolyte dans celui-ci d'une part de manière à être en contact avec le matériau de référence et d'autre part de manière à dépasser hors de l'extrémité ouverte du tube fixe à électrolyte, et l'extrémité ouverte du tube fixe à électrolyte comprend un obturateur. On connaît un tel dispositif de mesure du document DE 30 21 949 A1. Ce dispositif de mesure comprend un tube fixe à électrolyte qui est refermé de façon étanche aux gaz à son extrémité ouverte par un bouchon en caoutchouc. Le bouchon en caoutchouc se projette dans le tube fixe à électrolyte et il est pressé contre sa paroi intérieure, le degré de l'étanchement dépendant entre autres de la taille de la surface d'appui contre le tube fixe à électrolyte. Lors de l'opération de mesure, ce dispositif est immergé dans de l'acier en fusion. Dans ce cas s'effectue un changement de température très rapide et extrême. En raison des gaz enfermés dans l'intérieur du tube fixe à électrolyte, la pression interne est ici considérablement augmentée, de sorte que l'on doit poser des exigences particulières à la solidité du tube fixe à électrolyte ou à son enveloppe métallique. Pour résoudre un problème similaire dans un tube en verre de quartz, on a proposé dans le document GB 1 473 761 d'amener hors d'un matériau inerte des gaz à travers un tube de mise à l'air vers l'extérieur. Un autre dispositif de mesure pour déterminer l'activité de l'oxygène de métaux en fusion est décrit dans le document DE 28 42 136 AI. 2 2820207 L'objectif sous-jacent à l'invention est d'améliorer la solution connue de l'état de la technique. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint du fait que l'obturateur est réalisé sous forme de capuchon qui s'applique contre la face extérieure du tube d'acier ou du tube fixe à électrolyte, et que l'obturateur est perméable aux gaz. Grâce à ceci, on peut réaliser la perméabilité aux gaz de l'obturateur, prévue conformément à l'invention, sans contraintes, de sorte que l'on peut assurer une section de passage de gaz définie dans l'ensemble dans l'obturateur. De préférence, l'obturateur comprend des ouvertures. Les ouvertures sont ménagées dans la zone de l'extrémité ouverte du tube fixe à électrolyte, de sorte qu'un échange de gaz peut s'effectuer entre le volume intérieur du tube fixe à électrolyte et son environnement. Grâce à ceci, on évite au moins largement une montée en pression lors d'un changement de température dans l'intérieur du tube fixe à électrolyte, et on empêche simultanément une pénétration d'humidité dans l'intérieur de l'élément électrochimique. À cet effet, les ouvertures sont limitées vis-à-vis de leur taille. Des développements préférés de l'invention ressortent de la description qui suit. Il s'est avéré avantageux de réaliser l'obturateur sous la forme d'un capuchon en matière plastique, en particulier en polypropylène. Les matières plastiques présentent une élasticité qui permet un appui intime contre la face extérieure du tube fixe à électrolyte ou du tube d'acier. Le capuchon en matière plastique est fixé sur le tube d'acier ou sur le tube fixe à électrolyte de préférence au moyen d'une fermeture à encliquetage, c'est-à-dire au moyen d'organes d'enclenchement. Dans son centre, l'obturateur comprend une traversée qui, avant le montage, présente un diamètre légèrement inférieur à celui de l'électrode qui est enfichée à travers celle-ci. Grâce à ceci, on assure un appui en obturation étanche de l'obturateur contre l'électrode sous contrainte. Judicieusement, l'obturateur s'applique de façon étanche aux liquides 3 2820207 également contre le tube d'acier ou contre le tube fixe à électrolyte, en particulier sous contrainte. L'obturateur peut être poreux afin d'être perméable aux gaz. De préférence, plusieurs ouvertures, en particulier trois à cinq ouvertures, sont ménagées de façon régulière autour de l'axe longitudinal du tube fixe à électrolyte. Avantageusement, les ouvertures sont ménagées dans une partie plane de l'obturateur orientée approximativement perpendiculairement à l'axe du tube fixe à électrolyte. De préférence, l'obturateur comprend un tronçon tubulaire qui s'applique étroitement contre l'électrode. Entre le tronçon tubulaire et le tronçon de l'obturateur en appui contre la face extérieure du tube d'acier ou du tube fixe à électrolyte, on prévoit judicieusement un tronçon conique. Sur celui-ci, on peut prévoir en supplément ou en variante des ouvertures. Dans ce qui suit, on décrira un exemple de réalisation de l'invention en se rapportant aux dessins. Les figures montrent: figure 1, une coupe transversale à travers la cellule de mesure conforme à l'invention avec une illustration détaillée du dispositif d'enclenchement; et figure 2, une vue de dessus sur la cellule de mesure. La cellule de mesure électrochimique illustrée dans la figure 1 est agencée dans des têtes de mesure décrites par exemple dans les documents DE 30 21 949 Ai ou DE 28 42 136 A1, qui sont retenues de manière connue par des tubes porteurs. Le tube fixe à électrolyte 1 en dioxyde de zircon est refermé sur un côté et entouré par un tube d'acier 2 refermé également sur un côté. Le tube d'acier 2 dépasse à son extrémité ouverte au-delà du tube fixe à électrolyte 1. À la pointe du tube fixe à électrolyte 1, on prévoit à titre de matériau de référence 3 un mélange de chrome et de dioxyde de 4 2820207 chrome. Le matériau de remplissage 4 agencé au-dessus est par exemple de l'oxyde d'aluminium. Au-dessus du matériau de remplissage 5 est prévu du ciment 6 perméable aux gaz qui referme la zone ouverture du tube fixe à électrolyte 1. Une barre en molybdène est agencée à titre d'électrode au centre dans le tube fixe à électrolyte 1. L'extrémité ouverte du tube d'acier 2 est refermé par un capuchon de matière plastique 7 en polypropylène. Le capuchon en matière plastique 7 s'applique sous contrainte étroitement contre la face extérieure du tube d'acier 2, et il y est fixé au moyen de boutons d'enclenchement 8 à l'intérieur d'une gorge 9. À la partie du capuchon en matière plastique 7, en appui contre la périphérie du tube d'acier 2, se raccorde un tronçon 10 orienté perpendiculairement à l'axe du tube fixe à électrolyte, dans lequel sont ménagées des ouvertures 11. Ce tronçon plan 10 est délimité vers l'électrode 5 par un tronçon conique 12 auquel se raccorde un tronçon tubulaire 13. Ce tronçon tubulaire 13 s'applique étroitement contre l'électrode 5. Dans l'état démonté, l'ouverture du tronçon tubulaire 13 est légèrement plus petite que la section de l'électrode 5. Lors du montage, le tronçon tubulaire 13 est évasé et s'applique alors sous contrainte contre l'électrode 5. Les ouvertures 11 sont ménagées de façon régulière autour de l'électrode 5. Au total, on prévoit quatre ouvertures 11 d'une section respective légèrement supérieure à 0,01 mm2. 2820207 Revendications 1. Dispositif de mesure pour déterminer l'activité de l'oxygène dans des métaux en fusion ou dans du laitier en fusion, comportant une tête de mesure qui est agencée à l'extrémité d'un tube porteur et sur laquelle est disposée une cellule de mesure électrochimique, dans lequel la cellule de mesure électrochimique comprend un tube fixe à électrolyte (1) refermé sur un côté qui est entouré à son extrémité refermée et sur une partie au moins de sa périphérie par un tube d'acier (2) refermé sur un côté, un matériau de référence (3) est disposé à l'intérieur du tube fixe à électrolyte (1) à son extrémité refermée et un matériau de remplissage (5) est disposé à la suite du matériau de référence (3), une barre métallique est agencée à titre d'électrode (5) le long du tube fixe à électrolyte (1) dans celui-ci d'une part de manière à être en contact avec le matériau de référence (3) et d'autre part de manière à dépasser hors de l'extrémité ouverte du tube fixe à électrolyte (1), et l'extrémité ouverte du tube fixe à électrolyte (1) comprend un obturateur (7), caractérisé en ce que l'obturateur (7) est réalisé sous forme de capuchon qui s'applique contre la face extérieure du tube d'acier (2) ou du tube fixe à électrolyte (1), et en ce que l'obturateur (7) est perméable aux gaz. 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obturateur (7) comprend des ouvertures (11) pour la liaison perméable aux gaz du volume intérieur du tube à électrolyte fixe (1) avec l'environnement. 3. Dispositif de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce que les ouvertures (11) présentent chacune une taille d'au moins 0,01 mm2. 4. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'obturateur (7) est réalisé en matière plastique. 6 2820207 5. Dispositif de mesure selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'obturateur (7) est réalisé en une polyoléfine, en particulier en polypropylène. 6. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à , caractérisé en ce que l'obturateur (7) est poreux. 7. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que plusieurs ouvertures (11), en particulier trois à cinq ouvertures (11) sont ménagées de façon régulière autour de l'axe du tube fixe à électrolyte (1). 8. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'obturateur (7) est fixé de façon étanche aux liquides sur la face extérieure du tube d'acier (2) ou du tube fixe à électrolyte (1). 9. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'obturateur (7) est fixé au moyen d'organes d'enclenchement (8; 9) sur la face extérieure du tube d'acier (2) ou du tube fixe à électrolyte (1). 10. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'obturateur (7) comprend dans son centre une traversée qui entoure l'électrode (5). 11. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à , caractérisé en ce que l'obturateur (7) comprend un tronçon tubulaire (13) qui s'étend le long de l'électrode (5), qui entoure l'électrode (5) de façon étanche et dans lequel est ménagée la traversée. 12. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'obturateur (7) comprend un tronçon conique 7 2820207 (12) entre la traversée et le tronçon appliqué contre la face extérieure du tube d'acier (2) ou du tube fixe à électrolyte (1). 13. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que sur le tronçon de l'obturateur (7), appliqué contre la face extérieure du tube d'acier (2) ou du tube fixe à électrolyte (1), il est prévu un tronçon plan (10) qui est orienté perpendiculairement à l'axe longitudinal du tube fixe à électrolyte (1) et qui est agencé sur le côté ouvert du tube fixe à électrolyte (1). 14. Dispositif de mesure selon la revendication 13, caractérisé en ce que les ouvertures (11) sont ménagées sur le tronçon plan (10) orienté perpendiculairement à l'axe longitudinal du tube fixe à électrolyte (1).