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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Aufnahme und Weiterleitung elektromagnetischer Wellen im sichtbaren und/oder Infrarot-Spektralbereich und/oder UV-Bereich, die von einer gas- förmigen, flüssigen oder festen Materialprobe ausgesendet werden, zu einer Auswerteeinnchtung, vorzugsweise zum Bestimmen der Temperatur der Materialprobe, mit einer am vorderen Ende offenen hitzebeständigen Hülse, in der ein mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelter Lichtwellen- leiter vorgesehen ist, und mit einem am vorderen Endbereich der Hülse angeordneten hitzebe- ständigen Schutzelement.
Bei der Stahlerzeugung in einem Konverter oder einem anderen metallurgischen Reaktor durch Frischen von Roheisen bzw. beim Behandeln anderer Schmelzen in einem solchen metallurgi- schen Gefäss gibt es seit jeher das Bestreben, während des laufenden Behandlungsvorganges möglichst kontinuierlich und schnell über Temperaturwerte der Schmelze und/oder über eine Schmelzenanalyse zu verfügen, um den Behandlungsprozess möglichst kurz halten zu können und der beabsichtigten Zielanalyse moglichst nahe zu kommen. Schnelligkeit ist insbesondere deswe- gen erforderlich, weil die chemischen Umsetzreaktionen mit grosser Geschwindigkeit ablaufen und die Gefahr besteht, nicht mehr rechtzeitig in den Frischprozess bzw. Behandlungsprozess eingreifen zu können. Die extrem rauhen Betriebsbedingungen in solchen Anlagen kommen dieser Aufga- benstellung nicht entgegen.
Bei der Stahlerzeugung in einem metallurgischen Reaktor (Konverter, Elektroofen etc. ), bei sekundärmetallurgischer Behandlung von Stahlschmelzen bzw. bei anderen nichteisenmetallischen Schmelzen (z.B. Cu, Ni, AI) ist es weiters von Vorteil, die Temperatur bzw.
Analyse der Schmelze nach jedem Behandlungsschritt zu kennen.
Zur Lösung dieser Problematik ist beispielsweise versucht worden, aus der spektralen Analyse der Konverterflamme oder aus ihrer Absorptionswirkung gegenüber monochromatischem Licht bestimmter Wellenlänge einen Hinweis für den richtigen Zeitpunkt der Beendigung des Frischpro- zesses zu erhalten. Die stark wechselnden Blasbedingungen und die schäumende Schlacke auf dem Schmelzenbad sowie der hohe Staubgehalt im Abgas erlauben jedoch keinen hinreichend genauen Rückschluss auf Badtemperatur und Schmelzenanalyse.
Weiters ist zur Temperaturmessung vorgeschlagen worden (DE-14 08 873 B), in die feuerfeste Zustellung des Konverters gekapselte Thermoelemente einzusetzen, die in den Konverterinnen- raum vorstehen und in Arbeitsstellung des Konverters unter dem Badspiegel der zu frischenden Schmelze liegen. Die Haltbarkeit dieser Thermoelemente war jedoch unzureichend; die notwendi- gerweise starke Kühlung der Messeinrichtung beeinträchtigt zudem die Messergebnisse.
Weiters ist es bekannt, die Temperatur einer Schmelze zu einem bestimmten Zeitpunkt mittels einer in die Schmelze eintauchenden Lanze zu bestimmen. Dieses Verfahren ist bei Anwendung der Stahlherstellung in einem Konverter nachteilig, denn hierzu muss der Konverter gekippt und wieder aufgerichtet werden, was einen Temperaturverlust des Stahlbades bis zu 40 C verursacht.
Das Verfahren ist weiters zeitintensiv, denn zunächst muss vor dem Kippen des Konverters die
Blaslanze ausgefahren werden, und es muss nach der Durchführung der Messung der Konverter wieder aufgerichtet werden, worauf erst - falls notwendig - die Blaslanze eingefahren und weiter geblasen werden kann. Weitere Nachteile sind, dass der Messpunkt in der Schmelze nur willkürlich gewählt werden kann, also kaum reproduzierbar ist. Weiters ist auch die Eintauchtiefe der Sonde nicht genau feststellbar und ebenfalls kaum reproduzierbar.
Zur Temperaturmessung heisser Materialproben ist es aus der JP 56-117134 A bekannt, einen
Lichtsensor zu verwenden, der jedoch infolge seiner Temperaturempfindlichkeit gegen Wärme- strahlung aufwendig zu schützen ist. So ist bei der aus diesem Dokument bekannten Konstruktion eine Hülse vorgesehen, an deren vorderem Ende ein Quarzstab eingesetzt ist. In der Hülse befin- det sich eine weitere Hülse, in deren Innerem der Lichtsensor angeordnet ist. Zwischen dem Glas- stab und dem Lichtsensor befindet sich am vorderen Ende der inneren Hülse ein Isolierglas.
Der
Lichtsensor wandelt die von der Materialprobe ausgehenden elektromagnetischen Strahlen in
Spannungsimpulse um, wodurch eine einfache Weiterleitung dieser umgewandelten Signale zu einem an einem anderen entfernter liegenden Ort aufgestellten Detektor gegeben ist, allerdings gekoppelt mit dem Nachteil, dass der temperaturempfindliche Lichtsensor einen Einsatz bei hohen
Temperaturen, beispielsweise im rauhen Hüttenbetrieb, kaum zulässt bzw. bei hohen Temperaturen störanfällig ist.
Wesentlich komplizierter gestaltet sich noch die Bestimmung einer chemischen Analyse der
Schmelze. Hierfür ist es bekannt, Proben zu entnehmen, u.zw. mit Hilfe von in die Schmelze
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eintauchenden Lanzen. Für die Stahlerzeugung im Konverter ergeben sich hierdurch Nachteile, da eine solche Probenahme ebenfalls zeitintensiv ist - der Konverter muss in diesem Fall ebenfalls gekippt werden (ausgenommen bei senkrechter Sublanzenmessung) - und die Probe muss ins Labor gebracht werden.
Es ist bekannt, bei der Herstellung von Stahl im Konverter eine Kohlenstoff-Schnellbestimmung durchzuführen, u. zw. durch Messung des Haltepunktes der Temperatur und des C-Gehaltes.
Hierdurch gelingt es jedoch nur, das C-Äquivalent zu erfassen, so dass zur Berechnung des tat- sächlichen Kohlenstoffgehaltes einige der in der Schmelze vorhandenen Begleitelemente beruck- sichtigt werden müssen.
Weiters ist es bekannt, mit Hilfe von Sublanzen Kohlenstoff- und Sauerstoffaktivitätsbestim- mungen sowie Probenahmen und Temperaturmessungen in einem Konverter durchzuführen. Dies ist jedoch insoferne nachteilig, als die Sublanzeneinrichtungen selbst (und auch die Proben) sehr teuer sind, einem unverhältnismässig grossen Verschleiss unterliegen und nur bei flüssigen Schla- cken gegen Ende des Blasprozesses eingesetzt werden können.
Aus der EP- 0 162 949 B1 ist ein Verfahren zur Beobachtung der Schlackenbildung in einem Blasstahlkonverter bekannt, bei dem die im Konverterraum von der Schlackenoberfläche emittierte Lichtstrahlung herangezogen wird. Das Licht wird hierbei photoelektrisch in Signale umgewandelt und verarbeitet, wobei Veränderungen der Signale als Kriterium der Schaumschlackenbildung gewertet werden. Die in der Seitenwand des Konverters eingesetzten Rezeptoren befinden sich oberhalb des Schlacken-/Schmelzenbades und sind für die Messung der Schmelzenbadtemperatur und der Schmelzenzusammensetzung nicht geeignet.
Aus der US- 4,830,601 A ist ein Verfahren und die Vorrichtung zur spektralanalytischen Aus- wertung des emittierten Lichts aus dem Zentrum einer Brennerflamme bekannt. Dabei wird die Zufuhr von Brennstoff und Verbrennungsluft anhand des Lichtspektrums überprüft. Über Glasfaser- leitungen wird emittiertes Licht einer Auswerteelektronik zugeführt und die Verbrennungsluft- bzw.
Brennstoffzufuhr entsprechend der ermittelten Gasanalyse geregelt.
Eine ähnliche Anordnung zur Temperaturmessung bei einem Verfahren zur Reduktionsgaser- zeugung in einem Hochtemperaturreaktor bei erhöhtem Betriebsdruck ist der DE- 40 25 909 A1 zu entnehmen.
Aus der EP- 0 215 483 A2 ist es bekannt, die chemische Zusammensetzung des Eisens zu eruieren, indem Sauerstoff oder ein Sauerstoff enthaltendes Gas von oben auf die Oberflache von geschmolzenem Eisen geblasen wird, wobei von der Schmelzenoberfläche ausgehende Strahlen in einem Spektrometer zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung des Eisens detektiert werden.
Aus der US- 4,619,533 A und der EP- 0 362 577 A2 sind Verfahren der eingangs beschriebe- nen Art bekannt, wobei im ersteren Fall von der Metallschmelze ausgehende Strahlung über einen
Lichtwellenleiter einem Detektor zugeleitet wird. Gemäss der EP- 0 362 577 A2 wird Laserlicht auf die Metalloberfläche fokussiert und hierbei ein Plasma erzeugt. Das von der Metalloberfläche emittierte Plasmalicht wird über ein Linsensystem und einen Lichtwellenleiter einem Spektrometer zur Elementanalyse zugeführt. Das Linsensystem weist verstellbare Linsen auf. Die Linsen werden so eingestellt, dass das Intensitätsverhältnis zweier Eisenlinien, u. zw. die Intensität einer Atomlinie und die Intensität einer lonenlinie minimal ist.
Aus der WO 97/22859 A1 ist es bekannt, zur Bestimmung von aus dem Inneren einer Schmel- ze ausgehenden elektromagnetischen Wellen durch Einblasen von Gas in die Schmelze einen
Hohlraum zu schaffen und diesen Hohlraum mit einem optischen System, das mit einem Detektor zur Bestimmung der Temperatur und/oder der chemischen Zusammensetzung gekoppelt ist, zu beobachten, wobei die von der Materialprobe, d. h. der Schmelze, ausgehenden elektromagneti- schen Wellen über ein Linsensystem in einen Lichtwellenleiter eingespeist werden.
Ein Problem ist hierbei eine ausreichende Aufnahme der elektromagnetischen Wellen, um eine hohe Intensität der auszuwertenden elektromagnetischen Wellen sicherzustellen
Aus der US 4,037,473 A ist eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei der der Lichtwellenleiter gegenüber der Materialprobe mit einem hitzebestandigen Schutzelement teilweise abgedeckt ist. Dieses Schutzelement ist entweder als Lochblende ausgebildet oder als sogenannter Kollimator, d.h. als Block mit Kapillarröhren. In beiden Fällen gelangen die elektro- magnetischen Wellen durch Öffnungen, also durch den Schlitz der Schlitzblende oder durch die
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Kapillarröhren zum Lichtwellenleiter.
Bei der aus diesem Dokument bekannten Einrichtung handelt es sich um eine Einrichtung ausschliesslich zur Temperaturmessung für Gasturbinen mit optischen Filtern zum Unterdrücken der längerwelligen elektromagnetischen Wellen, so dass diese nicht zu einem Dedektor gelangen konne
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, eine Einrichtung zur Durchführung des in der WO 97/22859 A1 beschriebenen Ver- fahrens dahingehend zu verbessern, dass eine möglichst hohe Intensität der zu verwertenden elektromagnetischen Wellen und eine problemlose Weiterleitung derselben mittels eines Lichtwel- lenleiters bis zu einer Auswerteeinrichtung zur Verfügung steht. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine einfache Reparaturmöglichkeit bzw. Wartung der Einrichtung bei geringem Arbeits- und Materialaufwand zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemass gelöst, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement aus einem die elektromagnetischen Wellen leitenden Material gebildet ist.
Hierbei ist vorteilhaft das Schutzelement von einem Spülgas umspülbar.
Zur Vermeidung eines Intensitätsverlustes bzw. zur Verstärkung der Intensität beim Übergang der elektromagnetischen Wellen vom Schutzelement zum Lichtwellenleiter ist vorzugsweise zwl- schen dem Schutzelement und dem Lichtwellenleiter eine optische Brecheinrichtung, wie ein Linsensystem, vorgesehen.
Zur Sicherstellung einer möglichst hohen Intensität der weitergeleiteten elektromagnetischen Wellen ist zweckmässig der Lichtwellenleiter gegenüber dem Schutzelement verschiebbar ange- ordnet. Hierbei kann es genügen, wenn der Lichtwellenleiter gegenüber dem Schutzelement bei der erstmaligen Justierung verschiebbar ist
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist die optische Brecheinrichtung gegenüber dem Schutzelement unter Anderung des Abstandes zum Schutzelement verbringbar.
Vorzugsweise ist der das Schutzelement aufnehmende Endbereich der Hülse mit emer Loch- blende versehen, die zwischen der Materialprobe und dem Schutzelement zu liegen kommt
Eine bevorzugte Variante für besonders heisse Materialproben ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse aussenseitig von einer einen Mantel bildenden Aussenhülse umgeben ist, wobei zwischen der Hülse und der Aussenhülse ein von einem Spülmedium durchstromter Ringspalt gebildet ist, wobei vorteilhaft die Aussenhülse die Hülse in Achsrichtung überragt
Für flüssige Materialproben, wie Metallschmelzen, ist zweckmässig die Aussenhülse in einer aus feuerfestem Material gebildeten Wand eines metallurgischen Gefässes eingesetzt und durchragt diese Wand bis zum Innenraum des metallurgischen Gefässes.
Gemäss einer anderen Ausfuhrungsform zum Einsatz für Schmelzen ist die Einrichtung in einer
Messlanze eingesetzt.
Für besonders hohe Temperaturen ist vorzugsweise zwischen dem Schutzelement und dem
Lichtwellenleiter eine Umlenkeinrichtung vorgesehen, vorzugsweise zwischen einer hinter dem
Schutzelement angeordneten optischen Brecheinrichtung und dem Lichtwellenleiter.
Gemäss einer bevorzugten Variante ist das Schutzelement als Stab ausgebildet und weist der
Stab em Verhältnis Länge zu Durchmesser von 2 : 1, vorzugsweise 3 1 oder mehr, auf, wobei vorteilhaft der Durchmesser des Schutzelementes mindestens den Durchmesser des Lichtwellen- leiters aufweist. Es kann zweckmässig sein, wenn der Durchmesser des Schutzelementes um 10 bis 30 % grösser bemessen ist als der Durchmesser des Lichtwellenleiters.
Vorzugsweise ist die optische Brecheinrichtung als Fokussiereinrichtung ausgebildet.
Für besonders genaue Messergebnisse ist gemäss einer bevorzugten Ausführungsform zwi- schen dem Schutzelement und dem Lichtwellenleiter und/oder zwischen dem Schutzelement und der optischen Brecheinrichtung und/oder zwischen der optischen Brechemrichtung und dem Licht- wellenleiter Inertgas oder eine optisch neutrale Flüssigkeit vorgesehen.
Für hohe Temperaturen ist vorteilhaft das Schutzelement aus Quarz gebildet
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schutzelement aus einer Mehrzahl von
Lichtleitern gebildet, insbesondere von emem Strang von faserförmigen Lichtwellenleitern.
Zur Vermeidung emer Verfälschung von Messergebnissen wird vorteilhaft bei einem Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemässen Einrichtung zwischen dem zur Materialprobe gerichteten
Ende des Schutzelementes und der Materialprobe eine Temperatur aufrecht erhalten, die grössen-
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ordnungsmässig im Bereich der Ist-Temperatur der Materialprobe liegt, wobei zweckmässig die Abweichung der Temperatur der Materialprobe von der des Schutzelementes maximal 20 % beträgt.
Hierbei wird zweckmässig zwischen der Materialprobe und dem Schutzelement durch Einleiten eines Gases oder eines Gasgemisches eine vorgewählte Temperatur eingestellt und aufrecht erhalten
Für eine exakte Temperaturmessung kann es von Vorteil sein, wenn das Schutzelement in di- rekten Kontakt mit der Materialprobe gebracht wird und das Schutzelement aus einem Material gebildet ist, das durch die Materialprobe chemisch unveränderbar ist und einen Schmelzpunkt bzw.
Erweichungspunkt aufweist, der oberhalb der Temperatur der Materialprobe liegt.
Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung schematisch dargestellt sind, näher erläutert Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungs- gemässe Einrichtung beim Einsatz in einem metallurgischen Gefäss, vorzugsweise zur Messung der Temperatur eines Stahlbades. Fig. 2 gibt ein Detail der Fig. 1 in vergrössertem Massstab wieder.
Fig. 3 veranschaulicht den Einsatz der erfindungsgemässen Einrichtung in einer Messlanze in Sei- tenansicht. Fig 4 gibt einen Längsschnitt durch die in der Messlanze eingesetzte erfindungsgemä- #e Einrichtung wieder. Fig. 5 zeigt in schematischer Darstellung die wesentlichen Teile der erfin- dungsgemässen Einrichtung mit einer Umlenkung der auszuwertenden elektromagnetischen Wel- len.
Gemäss der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist in der feuerfesten Ausmauerung 1 eines metallurgischen Gefässes, in dem sich beispielsweise ein Stahlbad 2 befindet, eine Bohrung vorge- sehen, in die eine Aussenhülse 3 eingesetzt ist. In dieser Aussenhülse 3 ist unter Freilassung eines
Ringspaltes 4 eine Innenhülse 5 mit geringerem Aussendurchmesser als der Innendurchmesser der Aussenhülse 3 eingesetzt. Um einen gleichmässig breiten Ringspalt 4 zu sichern, sind an der Innen- hülse 5 sich radial nach aussen erstreckende Abstandhalter 6 vorgesehen, die die Innenhülse 5 in der Aussenhülse 3 zentrieren
Durch den Ringspalt 4 kann über eine Zuführleitung 7 ein Spülmedium zum vorderen Ende 8 der Aussenhülse 3 geleitet werden, wodurch ein Eindringen des Stahlbades 2 in die Aussenhülse 3 verhindert werden kann.
Es kommt zur Ausbildung eines sich konvex in das Stahlbad 2 erstre- ckenden und mit dem Spülmedium, vorzugsweise Gas, gefüllten Hohlraumes 9.
Das vordere Ende 10 der Innenhülse 5 ist mit einer Lochblende 11versehen, um vom Randbe- reich der durch den Hohlraum 9 zu beobachtenden Stahlschmelze ausgehende elektromagneti- sche Wellen von einer Detektierung abzuhalten. Im Inneren der Innenhülse 5 befindet sich knapp hinter der Lochblende 11 ein als Lichtstab 12 ausgebildetes Schutzelement, hinter dem Lichtstab
12 ein Linsensystem 13 und im Abstand a hinter dem Linsensystem 13 ist ein Lichtwellenleiter 14 vorgesehen, beispielsweise ein Glasfaserkabel, das in einer Halterung 15 eingebettet und in einem
Abstand b vom Linsensystem 13 in Stellung gebracht ist
Der verformbare Lichtwellenleiter 14 leitet die von dem Stahlbad 2 ausgesendeten elektroma- gnetischen Wellen im sichtbaren und/oder Infrarotspektralbereich und/oder UV-Bereich zu einer nicht näher dargestellten Auswerteeinrichtung,
mit der in bekannter Weise die Temperatur des
Stahlbades 2 und/oder dessen chemische Zusammensetzung bestimmbar ist, wie dies beispiels- weise in der WO- 97/22859 A1 beschrieben ist.
Sowohl die Aussenhülse 3 als auch die Innenhülse 5 sind aus hitzebeständigem Material gebil- det, wobei die Innenhülse 3 als Schutzrohr für den Lichtstab 12, das Linsensystem 13 sowie den vorderen Endbereich des Lichtwellenleiters 14 dient. Die Innenhülse 5 kann beispielsweise aus
Stahl gebildet sein.
Der Lichtstab 12 ist aus hitzebeständigem und die auszuwertenden elektromagnetischen Wel- len leitendem Material gebildet, beispielsweise aus Glas oder aus Quarz, wobei das Material des
Lichtstabes 12, d h dessen Brechungskoeffizient, entsprechend der spezifischen Aufgabe, elek- tromagnetische Wellen zur Temperaturermittlung im Infrarotspektralbereich und/oder zur Bestim- mung der chemischen Zusammensetzung im UV-Bereich zu leiten, gewählt ist. Das Verhältnis Lange zu Durchmesser kann zwischen 2 : und 5 : betragen, vorzugsweise liegt es über 3 : 1.
Dieser Lichtstab 12 dient als Schutzelement zum Schutz des Linsensystems 13 und des vorde- ren Endbereiches des Lichtwellenleiters 14. Dieser Lichtstab 12 ermöglicht eine Einhaltung einer kurzen Distanz c zur zu beobachtenden und zu vermessenden Materialprobe, im vorliegenden Fall zum Stahlbad 2. Hierdurch kann eine hohe Intensität der auszuwertenden elektromagnetischen
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Wellen und eine problemlose und möglichst verlustfreie Erfassung und Weiterleitung derselben zum Linsensystem 13 und weiter bis zur Auswerteeinrichtung gesichert werden. Ein Vorteil des Lichtstabes 12 ist auch noch darin zu sehen, dass er bei einer Beschädigung oder Verschmutzung einfach gewechselt oder gereinigt werden kann, ohne dass arbeitsmässig oder materialmässig hohe Kosten anfallen.
Gemäss einer Variante der erfindungsgemässen Einrichtung kann das Einleiten der elektromag- netischen Wellen in den Lichtwellenleiter 14 auch direkt vom Lichtstab 12 in den Lichtwellenleiter 14 erfolgen, also ohne zwischengeschaltetes Linsensystem 13. Jedoch bietet das Linsensystem 13 den Vorteil, dass durch eine entsprechende Positionierung des gegebenenfalls in der Innenhülse 5 längsverschiebbar angeordneten Linsensystems 13 - wie durch den Doppelpfeil 15 veranschau- licht - eine Fokussierung der vom Lichtstab 12 kommenden bzw. ausgehenden elektromagneti- schen Wellen auf den Lichtwellenleiter 14 durchgeführt werden kann. Es kann weiters auch von Vorteil sein, den Endbereich des Lichtwellenleiters 14 in der Innenhülse 5 längsverschieblich anzu- ordnen.
Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung kann speziell in metallurgischen Prozessen eingesetzt werden, in denen auch Unterbaddüsen zum Einsatz kommen, also in Konvertern verschiedenster Bauarten. Auch kann der Einsatz in bereits an einem metallurgischen Gefäss vorhandenen Spüldü- sen vorgesehen werden. In diesem Fall bildet die Spüldüse die Aussenhülse 3.
Der in Fig. 1 dargestellte Ringspalt 4 weist zusätzlich zur Schutzfunktion für die Innenhülse 5 und deren Einbauten den Vorteil auf, dass man die Aussenhülse 3 vor einem auftretenden voreilen- den Verschleiss schützen kann, u. zw. dadurch, dass sich an der Einmündung 8 der Aussenhülse 3 ein die Aussenhülse 3 und das angrenzende Feuerfestmaterial 1 bedeckender ringförmiger Schutz- pilz bildet.
Durch eine geeignete Wahl der Spülmenge und des Spülmediums (beispielsweise Inertgas etc. ) kann der Ringspalt 4 bzw. der Hohlraum 9, der in das Stahlbad 2 ragt, offen gehalten werden und so die für die Messung benötigte Strahlung elektromagnetischer Wellen zur Auswerteeinrich- tung geleitet werden. Sollte sich der Hohlraum 9 schliessen, kann dieser durch Eindüsen von mit
Sauerstoff angereichertem Gas, Pressluft oder reinem Sauerstoff wieder geöffnet werden.
Gemäss einer Variante der Erfindung kann eine besonders wirksame Form einer Temperatur- messung in einem flüssigen Schmelzbad durch einen direkt in der Wand des metallurgischen
Gefässes eingebauten Lichtstab 12 erfolgen. Die Schmelze berührt dabei die Oberfläche des Licht- stabes 12, der mit seinem vorderen Ende entweder fluchtend mit der Innenseite der Wand des metallurgischen Gefässes ausgebildet ist oder aus dieser vorragt. Durch den direkten Kontakt lassen sich Messwertverfälschungen ausschalten. Dieser direkte Kontakt ist jedoch nur dann sinn- voll, wenn die Schmelze keine chemische Reaktion mit dem Material des Lichtstabes 12 eingehen kann und wenn der Schmelzpunkt bzw. Erweichungspunkt des Lichtstabes 12 oberhalb der Tem- peratur der Schmelze liegt.
Die Anwendung der erfindungsgemässen Einrichtung ist besonders vorteilhaft in der Hütten-
Schmelztechnologie (Hochofen, Stahlwerk, Konverter, Elektro-Lichtbogenofen, Sekundärmetallur- gie, Strangguss etc. ), da mit Hilfe der kontinuierlichen Temperaturmessung die bereits bestehenden
Prozessmodelle zielgerichtet und noch genauer unterstützt werden können.
Ein weiteres sinnvolles Anwendungsgebiet liegt im Überwachen von heissen Festkörpern, be- wegt oder unbewegt. Beispielsweise kann mit einer verfahrbaren bzw. heb- und senkbaren Lanze
16, in der die erfindungsgemässe Einrichtung eingebaut ist, die erfindungsgemässe Einrichtung bis knapp vor das zu messende Objekt, d. h. die Materialprobe 17, herangefahren werden. Eine solche
Lanze 16 ist beispielsweise in Fig. 3 veranschaulicht.
Fig. 4 zeigt das Innenleben der Lanze, das ebenfalls von einer Lochblende 11, einem Lichtstab
12, einem Linsensystem 13 sowie einem eingebetteten Lichtwellenleiter 14 gebildet ist. Wenn x den zu beobachtenden Bereich der Materialprobe 17 bezeichnet, so ist dessen Grösse abhängig von dem freien Durchmesser R1 der Lanze 17, dem freien Durchmesser R2 der Lochblende 11, dem Abstand c der Materialprobe vom Lichtstab 12 und den jeweiligen Abständen y1 und y2 bis zur Lochblende 11 bzw. zum Ende der Lanze 17, was sich wie folgt definierten lässt : = f(R1, R2, c, y1, Y2).
Gemäss der in Fig. 5 dargestellten Variante ist der Lichtwellenleiter 14 besonders geschützt an- geordnet, indem zwischen dem Ende des Lichtwellenleiters 14 und dem Linsensystem 13 eine
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Umlenkeinrichtung 18, wie ein Umlenkspiegel, für die weiterzuleitenden elektromagnetischen Wellen angeordnet ist.
Die Ausbildung des Schutzelementes als Lichtstab 14, d.h. in Stabform, ist von besonderem Vorteil, ist jedoch zur Lösung der erfindungsgemässen Aufgabe nicht unbedingt erforderlich. Unter Umstanden kann auch eine Dimension des Schutzelementes zielführend sein, die von der Stab- form abweicht, also beispielsweise eine Länge aufweist, die dem Durchmesser entspricht oder kürzer als dieser ist. Wesentlich ist die Schutzfunktion, d. h. ein Schutz für den dahinterliegenden Lichtwellenleiter 14 bzw. bei Vorsehen eines Linsensystems 13 ein Schutz des Linsensystems 13, sodass der Abstand des Linsensystems 13 bzw. des Endes des Lichtwellenleiters 14 von der Mate- rialprobe möglichst gering gehalten werden kann.
Das Schutzelement kann auch aus Lichtleitern bestehen, wobei die Lichtleiter vorzugsweise als dünne runde Stäbe oder Fasern, beispielsweise aus Quarzglas, ausgebildet sind und von einem Mantel umgeben und unter Bildung eines Stranges zusammengehalten werden.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Einrichtung zur Aufnahme und Weiterleitung elektromagnetischer Wellen im sichtbaren und/oder Infrarot-Spektralbereich und/oder UV-Bereich, die von einer gasförmigen, flüssi- gen oder festen Materialprobe (2,17) ausgesendet werden, zu einer Auswerteeinrichtung, vorzugsweise zum Bestimmen der Temperatur der Materialprobe (2,17), mit einer am vor- deren Ende offenen hitzebeständigen Hülse (5), in der ein mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelter Lichtwellenleiter (14) vorgesehen ist, und mit einem am vorderen Endbereich der Hülse (14) angeordneten hitzebeständigen Schutzelement (12), dadurch gekennzeich- net, dass das Schutzelement (12) aus einem die elektromagnetischen Wellen leitenden Ma- terial gebildet ist.