ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ЗОНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ И ШЛАКОВЫХ РАСПЛАВАХ
MEASURING PROBE FOR MEASUREMENT IN MOLTEN METAL AND SLAG

Изобретение относится к измерительному зонду для осуществления измерений в металлических и шлаковых расплавах с измерительной головкой, включающей погружаемый конец и противоположный конец, при этом на погружаемом конце установлены датчики.
Измерительные зонды этого типа широко используются в металлургии и известны, например, из документа DE 3541806 С1. В этой публикации раскрыто, что многие датчики и камера для проб установлены в или на измерительной головке. В документе DE 8317643 U1 раскрыт аналогичный измерительный зонд. В нем также в или на измерительной головке установлены различные датчики, а также по усмотрению - камера для проб. Датчики на погружаемой стороне измерительной головки вставлены в нее, сигнальные линии продеты в отдельные отверстия и через них проведены в несущей трубке к блоку оценки. Другой измерительный зонд известен из документа DE 7925016 U1. В нем также на измерительной головке установлено несколько датчиков, которые зафиксированы огнеупорным цементом.
Изобретение имеет целью усовершенствовать известные измерительные зонды, в частности в том, что касается простого и менее дорогостоящего монтажа.
Задача решается за счет измерительного зонда согласно независимым пунктам формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления приведены в зависимых пунктах.
Согласно изобретению измерительный зонд с измерительной головкой имеет погружаемый конец и противоположный конец, при этом на погружаемом конце установлены датчики, а перед противоположным концом имеет боковые ниши. В частности, измерительная головка может иметь сбоку круговую закраину и противоположный погружаемому конец, диаметр которого меньше, чем диаметр закраины. На этот конец может быть надета несущая трубка. В нишах могут быть простым способом оборудованы выводы для датчиков, при этом ниши расположены на обращенной к погружаемому концу стороне закраины в измерительной головке. Ниши могут быть соединены предпочтительно, по меньшей мере, посредством одного канала с погружаемым концом измерительной головки. Через каналы может осуществляться монтаж датчиков на погружаемой стороне измерительной головки, при этом сигнальные линии подводятся через ниши. Ниши и отводимые назад сигнальные линии расположены внутри несущей трубки. Поэтому датчики могут монтироваться очень просто всего лишь с одной стороны измерительной головки.
В другом варианте конструкции измерительного зонда согласно изобретению измерительная головка имеет погружаемый конец и противоположный конец, при этом на погружаемом конце установлены датчики с сигнальными линиями, которые проводятся через каналы измерительной головки, при этом для каждого датчика предусмотрен отдельный канал. Измерительный зонд отличается тем, что на противоположном погружаемому конце канала соответствующие сигнальные линии относящегося к каналу датчика соединены с контакт-деталью. Контакт-деталь, в свою очередь, соединена с другими сигнальными линиями, которые проведены через несущую трубку измерительного зонда к устройству оценки. Монтаж соответственно осуществляется с обратной стороны измерительной головки, так что во время монтажа не нужно поворачивать измерительную головку. В каждом канале установлен специальный датчик, таким образом отдельные датчики расположены друг от друга на достаточном расстоянии и практически не влияют друг на друга во время измерений, и каждый из них в отдельности может выполнять специальные задания, так что универсальная измерительная головка, в зависимости от потребностей и целевого назначения, может быть укомплектована различными датчиками. При этом во время монтажа для простоты все измерительные головки вначале могут быть укомплектованы всеми датчиками одинакового назначения, а затем отдельными группами с необходимыми специальными датчиками для определенного целевого использования. Благодаря такой модульной комплектации монтажные издержки могут быть значительно снижены. За счет контакт-детали, во-первых, может быть закрыт канал и, во-вторых, помещен в своем канале соответствующий датчик, прежде чем после заполнения каналов все они будут заполнены с погружаемой стороны цементом или другим огнеупорным материалом и датчики таким образом будут зафиксированы. В канале этого типа может быть установлен также пробоотборник или вводной канал пробоотборника, установленного на обратном конце измерительной головки.
Расположение так называемых контакт-деталей на обратном конце измерительной головки позволяет избежать во время монтажа измерительной головки манипулирования длинными сигнальными линиями, причем особенно целесообразно закрепить соответственно за каждым каналом свою контакт-деталь и зафиксировать их на обращенном к погружаемому концу конце канала. В связи с этим упрощается и избавляется от ошибок позднейший монтаж проводки сигнальных линий, так как однозначная привязка соответствующего сигнального кабеля к соответствующей контакт-детали, например путем соответствующей цветовой маркировки, позволяет почти полностью исключить ошибки. Целесообразно также то, что противоположный погружаемому конец канала заканчивается в расположенной сбоку на измерительной головке нише. Таким образом, в сущности исключаются элементы конструкции, выступающие из наружного контура измерительной головки, что позволяет избежать повреждений во время монтажа. При монтаже несущей трубки на измерительной головке ниши могут быть закрыты этой несущей головкой.
Целесообразно, если канал выполнен в виде расточки и его диаметр больше, чем диаметр соответствующего датчика. Диаметр расточек может быть также стандартизирован, так что повышается гибкость в использовании датчиков. Датчик может вводиться в канал с противоположного погружаемому концу конца вплоть до контакт-детали, соединенной относительно коротким сигнальным кабелем с датчиком, в который упирается конец канала. Контакт-деталь предпочтительным образом может вставляться в конец канала. При этом особенно преимущественным является то, что диаметр контакт-деталей на их обращенном к погружаемому концу конце больше, чем диаметр конца соответствующего им канала, и в результате этого создается упор, до которого контакт-деталь может быть вставлена в канал.
Измерительная головка может включать закраину, конец которой обращен к погружаемому концу и имеет упор для несущей трубки. Обычно измерительные головки этого типа выполнены или состоят по существу из выстроенных в осевом направлении в ряд большого числа цилиндров с сужающимся к заднему концу (к обращенной к погружаемому концу стороне) диаметром. В таком случае образуются круговые уступы. Целесообразно, используя такой уступ, установить внутри несущей трубки другую опорную трубку на измерительной головке. Это может являться преимуществом при отборе проб, так как в металлическом расплаве несущая трубка сгорает и теряет свою стабильность, так что установленная в ней другая опорная трубка выполняет дополнительную несущую функцию для камеры проб. После выемки измерительного зонда из металлического расплава и удаления остатков несущей трубки эта внутренняя опорная трубка удаляется из измерительной головки, так что камера для проб хорошо доступна и просто вынимается.
Следовательно, на измерительной головке устанавливается предпочтительным образом камера для проб и/или целесообразным образом также контакт для расплава. Контакт для расплава выступает из конца с погружаемой стороны измерительной головки.
Целесообразно контакты контакт-детали выполнять в виде штекерных контактов.
Ниже показан пример осуществления изобретения, описываемый со ссылкой на чертежи, на которых показано:
фиг.1 - разрез измерительной головки и
фиг.2 - схематическое изображение измерительного зонда с несущей трубкой.
На фиг.1 изображена измерительная головка 1 измерительного зонда. Измерительный зонд применяется, например, в сталеплавильном производстве для измерения характеристик жидкого стального или шлакового расплава. Измерительная головка включает несколько каналов 2. Эти каналы расположены вокруг продольной оси измерительной головки 1. В них установлены датчики 3 (электрохимические датчики, датчики температуры или другие используемые датчики). Расположенный по центру канал 4 содержит вводную трубку 5 для камеры 6 проб. Камера 6 для проб зафиксирована на обращенном к погружаемому концу конце измерительной головки 1. На фиг.1 представлен типичный чашеобразный пробоотборник, задний конец которого зафиксирован зажимом 7. Каналы 2, 4 заполнены огнеупорным цементом, так что вводная трубка 5 или датчики зафиксированы. Выступающий за пределы погружаемого конца измерительной головки 1 конец датчиков 3 или вводной трубки 5 закрыт соответственно отдельным и приспособленным к конкретной цели защитным колпачком 8. Защитные колпачки 8 предохраняют датчики 3 или вводную трубку 5 при прохождении через шлаковый расплав. Измерительная головка 1 в целом на своем погружаемом конце закрыта одним-единственным дополнительным колпачком 9, который более устойчив и предохраняет находящиеся внутри защитные колпачки 8 при транспортировке или пробивании корки шлака.
Датчики 3 соединены соответственно непосредственно или посредством сигнальных линий 11 с контакт-деталью 10. На фиг.1 слева показан датчик кислорода и справа - термопара. Контакт-детали 10 запирают обратный конец каналов 2. Контакт-детали на своих обратных концах имеют штекерные контакты 12, установленные в нишах 13 обратного конца измерительной головки 1. Ниши 13 при изготовлении измерительной головки 1 (так же как и каналы) изготовлены известным способом как часть фасонной детали, дополнительно они могут также быть обработаны фрезерованием.
На фиг.2 показана закрытая наружным колпачком 9 измерительная головка 1, на заднем конце которой внутри ниши 13 расположены штекерные контакты 12. Штекерные контакты 12 соединены с сигнальными линиями 14, которые, в свою очередь, проведены через несущую трубку 15 и соединены с электронным блоком оценки. На втором, зауженном диаметре заднего конца измерительной головки 1 установлена опорная трубка 16, которая дополнительно предохраняет камеру 6 для проб и обеспечивает простую выемку камеры 6 для проб после отбора проб.
Отдельно смонтированные датчики 3 практически не влияют друг на друга и могут быть использованы для специальных целей. Пробоотборник эффективно защищен от проникновения шлака, так как отверстие вводной трубки 5 освобождается только в стальном расплаве. Монтаж всех элементов измерительной головки 1 (датчики 3, камера 6 для проб) осуществляется со стороны измерительной головки 1, а заливка огнеупорным цементом - с другой стороны, так что во время монтажа с измерительной головкой 1 легко обращаться и ее не нужно постоянно поворачивать. Все соединения хорошо просматриваются и поэтому во время производства могут быть проконтролированы, длинные провода, которые могли бы мешать при монтаже измерительной головки 1, отсутствуют и число необходимых операций горения для сжигания огнеупорного цемента сведено до минимума.