專利名稱：用于液體測(cè)量的浸入式測(cè)量探針的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于液體測(cè)量，尤其是金屬液測(cè)量的浸入式測(cè)量探針，該探針有一載管，一安裝在載管一端的測(cè)量頭，布置在測(cè)量頭上的測(cè)量元件以及用于由測(cè)量元件所產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)的信號(hào)線，其中信號(hào)線比載管長(zhǎng)并從測(cè)量頭朝向載管的一端開(kāi)始，穿過(guò)載管內(nèi)部，在載管內(nèi)部繞載管縱軸線纏繞。
這種測(cè)量探針可從美國(guó)專利3,505,871已知，用于在煉鋼轉(zhuǎn)爐(轉(zhuǎn)爐)中的測(cè)量。為測(cè)量轉(zhuǎn)爐，測(cè)量探針從一較高的高度上落入到轉(zhuǎn)爐中。信號(hào)線在載管的內(nèi)表面上纏繞，在測(cè)量探針自由落體過(guò)程中自動(dòng)打開(kāi)，其中信號(hào)線的一端連接在測(cè)量頭上，而信號(hào)線的另一端或者通過(guò)一接觸片經(jīng)外伸線或補(bǔ)償線連接到測(cè)量計(jì)算裝置，或者直接接到測(cè)量計(jì)算裝置上。由此，幾個(gè)測(cè)量探針可儲(chǔ)存在轉(zhuǎn)爐上方較大高度上的一個(gè)盒子中，其中為完成測(cè)量，每次從盒子中釋放一個(gè)探針，使其自由落體落入轉(zhuǎn)爐中的金屬液中。
類似的裝置可從美國(guó)專利5,584,578中已知，其中信號(hào)線纏繞在載管的外表面上。
還可從美國(guó)專利5,168,764或1993年9月的I&SM中已知類似的裝置。這些資料所公開(kāi)的測(cè)量探針懸掛在盒子中，其中美國(guó)專利5,168,764中公開(kāi)的不是將信號(hào)線直接纏繞在測(cè)量探針的載管上，而是纏繞在單獨(dú)的容器中。信號(hào)線的供給容器也必須與各自的測(cè)量探針一起安裝在盒子中，從而使盒子必須設(shè)計(jì)得相當(dāng)大。
從歐洲公開(kāi)專利申請(qǐng)EP 0 375 109 A2已知一種類似的測(cè)量探針。此處公開(kāi)的測(cè)量探針在測(cè)量頭的外部有一采樣室，其安裝在一鋼絲繩上，該鋼絲繩穿過(guò)一個(gè)平行于載管的管子。鋼絲繩纏繞在一卷軸上，在放下測(cè)量頭時(shí)可以打開(kāi)。
從該公知的現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明旨在發(fā)明一種改進(jìn)的測(cè)量探針，其可以非常簡(jiǎn)單和安全地操作，并且其操作可易于自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
該目的根據(jù)本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，即信號(hào)線多層纏繞在載管內(nèi)壁上，并沿載管縱向、直接于信號(hào)線線圈的前面布置一個(gè)固定擋塊抵靠在線圈上，該擋塊帶有至少一個(gè)可供信號(hào)線穿過(guò)的通道。從而很長(zhǎng)的信號(hào)線可以非常緊湊地容納在一個(gè)小空間內(nèi)，使得對(duì)線圈的損害或損傷幾乎得以完全排除，因?yàn)樵谳d管內(nèi)部的這一受保護(hù)的位置，從而確保安全操作。由于其穩(wěn)定的外表面，多個(gè)這種類型的測(cè)量探針可緊湊地布置在成疊的數(shù)個(gè)盒子里，不必要一個(gè)與另一個(gè)相互間隔地懸掛式布置。探針一從盒子里落入轉(zhuǎn)爐深度，信號(hào)線就從載管打開(kāi)自身并落出，因?yàn)槠溥B接在一個(gè)測(cè)量和計(jì)算裝置上。通過(guò)從管中打開(kāi)纏繞，使為防止測(cè)量頭或載管在落到底部的過(guò)程中產(chǎn)生滾動(dòng)而給予的特別小心成為多余。由此獲得了纏繞線圈的穩(wěn)定而緊湊的安裝。
方便的是，信號(hào)線設(shè)在單根電纜中，其中多個(gè)不同的信號(hào)線結(jié)成一束。信號(hào)線可通過(guò)接觸片連接在載管遠(yuǎn)離測(cè)量頭的一端和/或可設(shè)計(jì)成穿過(guò)載管的該端。
有利的是，固定擋塊沿載管縱向直接布置于信號(hào)線線圈的前面和后面并靠在線圈上，擋塊各自至少有一個(gè)用于信號(hào)線的通道。通過(guò)這些固定擋塊使線圈位置固定，從而使線圈在傳遞或操作過(guò)程中不會(huì)紊亂，因此不會(huì)妨礙測(cè)量探針的自下落。固定擋塊內(nèi)的通道使信號(hào)線在線圈自由落體打開(kāi)纏繞時(shí)可以自由滑過(guò)。根據(jù)信號(hào)線的長(zhǎng)度，即線圈總高度，固定擋塊可以布置在載管內(nèi)的不同位置。
方便的是，測(cè)量頭可釋放地安裝在載管內(nèi)，最好帶有鎖止元件，使得在其從載管釋放后，測(cè)量頭從后面將信號(hào)線從載管拉出。為實(shí)現(xiàn)金屬液中的測(cè)量，業(yè)已證明鎖止元件在沿載管軸向大約300牛頓到600牛頓的力作用下釋放測(cè)量頭是便利的。另外，測(cè)量頭的鎖止元件嚙合在固定擋塊的鎖止元件上是便利的。
測(cè)量頭可至少有一個(gè)熱電偶和/或至少一個(gè)電化學(xué)測(cè)量元件，特別用于測(cè)量氧，因此可以幾種參數(shù)結(jié)合測(cè)量。
為了保證將測(cè)量頭無(wú)阻礙地浸沒(méi)和保持在液體中，測(cè)量頭密度最好大于或等于待測(cè)液體的預(yù)定密度。
為在測(cè)量探針的操作過(guò)程中和測(cè)量頭的浸沒(méi)過(guò)程中保護(hù)測(cè)量元件，測(cè)量頭有一保護(hù)帽，該保護(hù)帽至少包裹測(cè)量元件，并且該保護(hù)帽用一種能溶于或熔于液體中的材料制成。
前面的發(fā)明概述及下面的發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明，在結(jié)合附圖會(huì)得到更好的理解。為了描述本發(fā)明，這里示出了目前優(yōu)選的實(shí)施例。但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所示的精確設(shè)置和方式。圖中


圖1所示為本發(fā)明浸入式測(cè)量探針，其中載管剖開(kāi)；圖2所示為圖1浸入式測(cè)量探針前面部分的剖視圖。
浸入式測(cè)量探針有一載管1，其可用如紙板制成。在載管1的內(nèi)部，從一端起，信號(hào)電纜2纏繞，使得纏繞的最外層靠在載管1的內(nèi)表面上。在信號(hào)電纜2中，圖中未示出的單個(gè)信號(hào)線結(jié)在一起。布置在信號(hào)電纜2中的信號(hào)線在一端與電纜一起附裝在測(cè)量頭3上。測(cè)量頭3裝在載管1的一端。通過(guò)測(cè)量頭3的鎖止元件4和固定擋塊5的鎖止元件4’使測(cè)量頭3保持在固定擋塊5內(nèi)。信號(hào)電纜2的線圈直接靠在固定擋塊5上，線圈有理想長(zhǎng)度，如大約20-30米。設(shè)有第二固定擋塊6，連接到線圈上，該第二固定擋塊、與第一固定擋塊5一起保證在根據(jù)說(shuō)明書使用該浸入式測(cè)量探針之前線圈不受損傷。相應(yīng)地，第二固定擋塊6在載管1內(nèi)的第二固定擋塊6是信號(hào)電纜2長(zhǎng)度的函數(shù)。圖1中示意性地給出了用于幾種不同的信號(hào)電纜長(zhǎng)度的第二固定擋塊6的位置。線圈自第二固定擋塊6沿載管1內(nèi)壁向載管前端開(kāi)始纏繞，繞向測(cè)量頭3。從測(cè)量頭3以相反方向開(kāi)始第二層纏繞繞向第二固定擋塊6，再?gòu)牡诙鯄K6開(kāi)始第三層纏繞作為內(nèi)層線圈，繞到位于測(cè)量頭3上的第一固定擋塊5。再?gòu)倪@里開(kāi)始以彎曲的方式，使信號(hào)電纜2連接到測(cè)量頭3內(nèi)部的測(cè)量元件的觸點(diǎn)7。該連接部分沿載管1縱軸線穿過(guò)測(cè)量頭3內(nèi)的相應(yīng)軸向開(kāi)口8。
在線圈的相對(duì)端，信號(hào)電纜2被引導(dǎo)向載管1的第二端方向穿過(guò)第二固定擋塊6的緊挨載管1內(nèi)壁的開(kāi)口。載管1的該第二端由擋塊9封閉，其中設(shè)有接觸片10。接觸片10用于信號(hào)電纜2中的信號(hào)線與接到測(cè)量值顯示與計(jì)算設(shè)備的延伸電纜或補(bǔ)償電纜的接觸，圖中未示出。
圖2中詳細(xì)示出了測(cè)量頭3在載管1內(nèi)的布置。測(cè)量頭3有一外保護(hù)帽11，用于機(jī)械保護(hù)測(cè)量元件，其中包括在測(cè)量頭3到達(dá)待測(cè)金屬液表面上受到?jīng)_擊時(shí)。在熔融鋼內(nèi)測(cè)量的情況，保護(hù)帽11同樣可用鋼制成。在附裝在測(cè)量頭3外側(cè)上的這個(gè)保護(hù)帽11內(nèi)部，另一個(gè)保護(hù)帽12直接繞測(cè)量元件布置，該帽在測(cè)量頭3穿過(guò)可能的爐渣層后也溶解，從而將測(cè)量元件暴露于熔體中，圖中未示出。測(cè)量元件自身結(jié)構(gòu)做成技術(shù)人員所熟知的常規(guī)測(cè)量元件，如熱電偶或固體電解液氧測(cè)量電池(solid electrolyte oxygen measuring cells)。
操作中，浸入式測(cè)量探針從盒中釋放，如一成疊的盒子。探針向下自由落體，從而信號(hào)電纜2從線圈中解開(kāi)纏繞。由于浸入式測(cè)量探針后端通過(guò)接觸片10和擋塊9附裝在一測(cè)量值顯示與計(jì)算裝置，因此載管1只能下落有限距離。該下落距離是連接到測(cè)量顯示與計(jì)算裝置的連接線長(zhǎng)度的函數(shù)。在達(dá)到載管1的該最大下落距離后，其運(yùn)動(dòng)突然停止，從而作用在測(cè)量頭3上一個(gè)力，該力將測(cè)量頭3從第一固定擋塊5中拽出，于是繼續(xù)下落，從而在其后面將信號(hào)電纜2從線圈中拉出。
測(cè)量頭3相當(dāng)緊湊并用脫氧鋼制成，包括用于接收信號(hào)電纜2或測(cè)量元件及其信號(hào)電纜2的連接的開(kāi)口。因此在測(cè)量頭撞擊熔體表面后深插入熔融物質(zhì)中，這樣在測(cè)量頭3浸沒(méi)到熔體中后，測(cè)量便開(kāi)始了。
本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以看出，對(duì)上述實(shí)施例可作出多種變化而不脫離本發(fā)明概念。因此應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開(kāi)的特定實(shí)施例，而是包括在如后附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明精神和范圍之內(nèi)的所有修改。
權(quán)利要求
1.一種用于液體測(cè)量，尤其是金屬液測(cè)量的浸入式測(cè)量探針，包括一載管，一安裝在載管一端的測(cè)量頭，布置在測(cè)量頭上的測(cè)量元件以及用于由測(cè)量元件所產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)的信號(hào)線，信號(hào)線比載管長(zhǎng)并從測(cè)量頭朝向載管的一端開(kāi)始，穿過(guò)載管(1)內(nèi)部，在載管(1)內(nèi)部繞載管縱軸線纏繞，其特征在于，信號(hào)線多層纏繞在載管(1)內(nèi)壁上，并沿載管(1)縱向、在其面向測(cè)量頭的一端并且直接于信號(hào)線線圈的前面布置一個(gè)固定擋塊(5)抵靠在線圈上，該擋塊帶有至少一個(gè)可供信號(hào)線穿過(guò)的通道。
2.如權(quán)利要求1所述的浸入式測(cè)量探針，其特征在于，信號(hào)線布置在信號(hào)電纜(2)中。
3.如權(quán)利要求1所述的浸入式測(cè)量探針，其特征在于，信號(hào)線在載管(1)遠(yuǎn)離測(cè)量頭(3)的一端連接到接觸片(9)和/或設(shè)計(jì)成穿過(guò)該端。
4.如權(quán)利要求1所述的浸入式測(cè)量探針，其特征在于，沿載管(1)縱向直接于信號(hào)線線圈的后面設(shè)有第二固定擋塊(6)抵靠在線圈上，該擋塊帶有至少一個(gè)可供信號(hào)線穿過(guò)的通道。
5.如權(quán)利要求1所述的浸入式測(cè)量探針，其特征在于，測(cè)量頭(3)可釋放地安裝在載管(1)內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的浸入式測(cè)量探針，其特征在于，測(cè)量頭(3)借助鎖止元件(4)可釋放地安裝。
7.如權(quán)利要求6所述的浸入式測(cè)量探針，其特征在于，在大約300牛頓到600牛頓的軸向力作用下鎖止元件(4)釋放測(cè)量頭(3)。
8.如權(quán)利要求6所述的浸入式測(cè)量探針，其特征在于，測(cè)量頭(3)上的第一鎖止元件與第一固定擋塊(5)上的第二鎖止元件(4’)嚙合。
9.如權(quán)利要求1所述的浸入式測(cè)量探針，其特征在于，測(cè)量元件包括至少熱電偶和電化學(xué)測(cè)量元件中的一個(gè)，其布置在測(cè)量頭(3)上。
10.如權(quán)利要求9所述的浸入式測(cè)量探針，其特征在于，電化學(xué)測(cè)量元件設(shè)計(jì)用來(lái)測(cè)量氧。
11.如權(quán)利要求1所述的浸入式測(cè)量探針，其特征在于，測(cè)量頭(3)的密度大于或等于待測(cè)液體的預(yù)定密度。
12.如權(quán)利要求1所述的浸入式測(cè)量探針，其特征在于，一段信號(hào)線是一段測(cè)量探針的10到50倍長(zhǎng)。
13.如權(quán)利要求12所述的浸入式測(cè)量探針，其特征在于，信號(hào)線的長(zhǎng)度是測(cè)量探針長(zhǎng)度的25到45倍。
14.如權(quán)利要求1所述的浸入式測(cè)量探針，其特征在于，測(cè)量頭(3)有一保護(hù)帽(11)，該保護(hù)帽至少包裹測(cè)量元件并由熔于或溶于液體的材料構(gòu)成。
全文摘要
一種用于液體測(cè)量,尤其是金屬液測(cè)量的浸入式測(cè)量探針,有一載管,一安裝在載管一端的測(cè)量頭,布置在測(cè)量頭上的測(cè)量元件以及用于由測(cè)量元件所產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)的信號(hào)線,其中信號(hào)線比載管長(zhǎng)并從測(cè)量頭朝向載管的一端延伸。為了改進(jìn)浸入式測(cè)量探針的操作,信號(hào)線被引導(dǎo)穿過(guò)載管內(nèi)部并繞其縱軸纏繞。
文檔編號(hào)G01K7/02GK1252525SQ9912338
公開(kāi)日2000年5月10日 申請(qǐng)日期1999年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月27日
發(fā)明者A·托伊維斯 申請(qǐng)人:赫羅伊斯電氣-耐特國(guó)際有限公司