<Desc/Clms Page number 1>
"Werkwijze, inrichting en sonde voor het meten van een gasgehalte van een bad vloeibaar metaal".
EMI1.1
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het meten eijftj9 & tbJLzonLssjc een waterstofgehalte, van een bad vloeibaar metaal met een lage zuurstof partieeldruk, volgens welke werkwijze men een sonde met een gastoevoerleiding en een gasafvoerleiding waarvan de onderste in het bad dompelende einden nabij elkaar gelegen zijn, in het bad dompelt, men een draaggas via een gasleiding aan de gastoevoerleiding toevoert, men dit draaggas terug opvangt na uitwisseling met het bad van het gas waarvan het gehalte dient gemeten te worden, en het via de gasafvoerleiding van de sonde en een erop aangesloten gasleiding over een gasdetector voert waar men het gasgehalte meet. Een metaal met lage zuurstof partieeldruk is een metaal met hoge H2/H20 verhouding zoals bij voorbeeld staal.
Een werkwijze van deze soort is beschreven in de Belgische octrooiaanvrage nr. 8700279 van 18 maart 1987.
Bij deze werkwijze zoals bij trouwens andere bekende werkwijzen voor het bepalen van het waterstofgehalte dienen biJjde eigenlijke meting uitgaande van het waterstofgehalte dat door uitwisseling in het draaggas wordt verkregen, vrij grote correctiefactoren te worden toegepast die theoretisch niet altijd duidelijk te verantwoorden zijn. Met deze correctiefactoren verkrijgt men wel een bevredigend resultaat bij grote waterstofconcentraties maar niet meer bij kleine waterstofconcentra- ties.
De uitvinding heeft tot doel-dit nadeel te verhelpen en een werkwijze te verschaffen die een meer nauwkeurige meting van het gasgehalte, in het bijzonder van
EMI1.2
- --- - - het waterstofgehalte toelaat, zonder dat dergelijke correctiefactoren moeten worden gebruikt, welke werkwijze ook toepasbaar is bij zeer lage gas-in het bijzonder
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
waterstofconcentraties in het metaal.
¯ ¯ Tot d t doel droc > t men het draa gas¯ Verrassenderwirje-werd vastgesteld dat water of vocht dat bij het onderdompelen van de sonde bad vrijkomttuit-mtrTralnwartHH-t rd--- storingen bij het meten kunnen veroorzaken. Vrijgekomen vocht kan bij de hoge temperaturen in het bad gaan ontbinden zodat dus bij het meten van het waterstofgehalte niet alleen de waterstof uit het bad maar ook de uit het vocht ontstane waterstof wordt gemeten.
EMI2.2
Ook bij het meten van andere gasgehaltes zoals stikstofgehalte, blijkt het uit de sonde vrijgekomen vocht een nadelige invloed op de nauwkeurigheid van de meting te hebben.
Door het vocht te verwijderen uit het gas dat door de sonde wordt gestuurd, verkrijgt men een zeer correcte meting.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding voert men het gas tijdens de meting in gesloten kring over de sonde en de gasdetector waarbij men het drogen tijdens dit rondvoeren van het gas uitvoert.
Het drogen kan zowel in de sonde als v6dr of na de sonde plaatsvinden.
Het drogen kan op de gebruikelijke manieren geschieden, hetzij door droogmiddelen zoals silicagel, hetzij, indien het drogen buiten de sonde geschiedt, door afkoelen en condensatie van het vocht.
De uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting voor het meten van een gasgehalte van een bad vloeibaar metaal met een läge zuurstof partieeldruk, welke-bijzonder geschikt=is voor- het-u-i-tvoeren--van de werkwijze ¯ volgens een van de---vorige uitvoeringsvormen.--
<Desc/Clms Page number 3>
De uitvinding heeft aldus betrekking op een inrichting voor het meten van een gasgehalte, in het bijzonder een waterstofgehalte, van-een-bad vloeibaa metaal met een lage zuurstof partieeldruk, welke inrichting een sonde bevat die bes-imd is om m het vloeibare metaal te worden gedompeld en die op haar beurt een gastoevoerleiding bezit die met een einde op het einde van de sonde bestemd om onderaan gelegen te zijn, uitmondt,
een gasafvoerleiding voor het opvangen van het gas dat uit de gastoevoerleiding stroomt en een gas waarvan het gehalte te meten is uit het bad opgenomen heeft, welke afvoerleiding met haar einde in de nabijheid van het onderste einde van de gastoevoerleiding is gelegen, welke inrichting verder een gascircuit bevat dat met een einde op de gastoevoerleiding van de sonde aansluit en met zijn andere einde op de gasafvoerleiding van de sonde aansluit, een in dit circuit gemonteerde gasdetector en in of op dit circuit gemonteerde middelen om draaggas doorheen het circuit door de gasdetector en de sonde te doen stromen, waarvan het kenmerkende erin bestaat dat ze droogmiddelen bevat die in of op het geheel gevormd door de gastoevoerleiding van de sonde, de gasafvoerleiding van de sonde, het gascircuit en de gasdetector is gemonteerd.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding zijn de droogmiddelen in een van de gaslei- dingen in de sonde aangebracht.
Bij voorkeur bevat de inrichting een lans en is de sonde een wegwerpsonde die door middel van een snelkoppeling op de lans is gemonteerd, van welke
EMI3.1
snelkoppeling een gedeelte op de sonde en een deLans=is wel pjelajng gastoevoerleiding de sonde gasdicht met beide einden van het gascircuit in verbinding stelt, de droogmiddelen in een van de gasleidingen in de sonde zijn aangebracht, het onderste einde van
<Desc/Clms Page number 4>
ten minste een van de gasleidingen in de sonde vochtdicht afgedicht is door een afdichting die bij het indompelen van de sonde in het metaalbad geopend wordt en het bovenste einde van deze gasleiding in de sonde eveneens
EMI4.1
t-afg & di-chtis orLeLejafdichting aan elkaar koppelen van de gedeelten van de snelkoppeling geopend wordt.
De uitvinding heeft ten slotte ook betrekking op een wegwerpsonde, kennelijk bestemd om gebruikt te worden in de inrichting volgens een van de vorige uitvoeringsvormen.
De uitvinding heeft dus ook betrekking op een wegwerpsonde voor het meten van een gasgehalte, in het bijzonder een waterstofgehalte van een bad vloeibaar metaal met een lage zuurstof partieeldruk, welke sonde een gastoevoerleiding bezit die met een einde op het einde bestemd om onderaan gelegen te zijn, uitmondt, en een afvoerleiding voor het opvangen van een gas dat uit de gastoevoerleiding stroomt en met haar einde in de nabijheid van het onderste einde van de gastoevoerleiding is gelegen, en waarvan het kenmerkende erin bestaat dat ze droogmiddelen bevat in ten minste een van de gasleidingen en deze gasleiding aan beide einden vochtdicht gesloten is door uitschakelbare afdichtingen.
Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hier volgende beschrijving van een werkwijze, inrichting en sonde voor het meten van een gasgehalte van een bad vloeibaar metaal, volgens de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet ; de verwijzingscijfers betreffen de hieraan toegevoegde tekeningen.
EMI4.2
-Figuur inrichting
1 stelt een blokschema voor van eenvloeibaar staal volgens de uitvinding.
Figuur 2 is gedeeltelijk een doorsnede en
<Desc/Clms Page number 5>
gedeeltelijk een vooraanzicht van het onderste gedeelte van de sonde uit de inrichting volgens figuur 1.
Figuur 3 is gedeeltelijk een doorsnede en
EMI5.1
-- --- --------- ----- -- - - gedeel-telijk een vooraanzicht van het-bovenste gedeelte van de sonde uit figuur 1 maar op grotere schaal dan Tl guur--2¯getekend.
In de drie figuren hebben dezelfde verwijzings- cijfers betrekking op dezelfde elementen.
De inrichting volgens figuur 1 bevat in hoofdzaak een sonde 1 een gascircuit 2 dat met beide einden op de sonde aansluit en waarin, in de door de pijl 3 in de figuur 1 aangeduide stromingsrichting van het gas achter elkaar een filter 4, een katharometer 5, een pomp 6, een vierwegkraan 7 en een debietmeter 8 zijn gemonteerd.
De sonde 1 is een wegwerpsonde, is door middel van een snelkoppeling 9, 10 losneembaar vastgemaakt aan een lans 11 waardoor zich einden van het gascircuit
2 uitstrekken en is door middel van dezelfde snelkoppeling 9, 10 aangesloten op deze twee einden van het circuit 2.
Een fles 12 met stikstof onder druk is door middel van een toevoerleiding 13 op de vierwegkraan 7 aangesloten.
Deze vierwegkraan 7 sluit in een stand het gascircuit 2, terwijl de toevoerleiding 13 met de vrije atmosfeer in verbinding staat. Uiteraard is de fles 12 dan dicht. In een andere stand onderbreekt de vierwegkraan het gascircuit 2 en stelt ze enerzijds de toevoerleiding
13 in verbinding met het gedeelte van het gascircuit 2 dat over de debietmeter 8 op de sonde 1 aansluit en stelt ze anderzijds het gedeelte van het gascircuit 2 dat van de pomp 6 komt in verbinding met d-e vrije-atmosfeer.
EMI5.2
0pk Pzi. gekende constructie en wordt hier niet in detail¯ beschreven. Deze katharometer bepaalt het waterstof- gehalte van het inerte draaggas door de thermische geleidbaarheid van het gas te meten.
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
De sonde 1 bevat, zoals voorgesteld in figuren 2 en 3, op een uiteinde een gasopvanggedeelte dat g vormd ¯ is door een klokvan-poreuze vuurvaste steen en op-Wet-andere einde het ene gedeelte 9 van de hogergenoemde snelkoppel-i-ng---9,
De klok 14 wordt met haar opening van het gedeelte 9 weggericht en op een afstand van dit gedeelte 9 gehouden door een'kwartsbuis 15 aan de einden waarvan de klok 14 en het gedeelte 9 door middel van cement 16 zijn bevestigd.
Axiaal doorheen de kwartsbuis 15 strekt zieh een kwartsbuisje 17 uit dat enerzijds in het gedeelte 9 steekt en zieh anderzijds doorheen de klok 14 uitstrekt en aan deze klok 14 is bevestigd met cement.
In het buiten de klok 14 uitstekende open einde van het kwartsbuisje 17 is een been van een smaller, over 180Dc omgebogen kwartsbuisje 18 met behulp van het cement 19 bevestigd. Het andere been van dit kwartsbuisje 18 is met zijn vrij einde naar de opening van de klok 14 gericht. Dit einde is afgedicht door een prop 38 van een materiaal dat bij de temperatuur van het staalbad smelt en v6ór het indompelen van de sonde 1 in het metaalbad
EMI6.2
- -- de gastoevoerleiding 17, 18, 27 vochtdicht afsluit.
Het cement 19 sluit het buisje 17 rond het buisje 18 gasdicht af.
In de kwartsbuis 15 is het kwartsbuisje 17
EMI6.3
nog omringd door een buis 20 van J
Het van de klok 14 verwijderde einde van de kwartsbuis 15 en vooral het gedeelte 9 van de snelkoppeling 9, 10 zijn omringd door een koker bestaande uit drie elkaar omringende en tegen elkaar aansluitende buizen, namelijk een binnenste buis 21 van karton,--- een middelste buis 22 van karton en een buitenste buis 23 van met hars gebonden zand.
De buizen 22 en 23 van deze koker zijn door
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
middel van cement 24 aan de kwartsbuis 15 bevestigd.
-------De lrei-21, h-Etait-de koklok 14 afgekeerde zijde tot merkelijk voorbij het gedeelte 9 uit. De binnendiameter van de binnenste buis 21 komt overeen met de buitendiameter van de lans 11 die met haar einde in deze koker steekt wanneer ze met de sonde 1 is verbonden.
De koker 21, 22, 23 vormt een thermische bescherming van dit onderste einde van de lans 11 en
EMI7.2
voornamelijk van de snelkoppeling 9, Zoals vooral blijkt uit figuur bestaat het gedeelte 9 van de snelkoppeling 9, 10 uit een lichaam dat aan de dompelzijde, dit is de naar de klok 14 gerichte zijde, van een kraag 25 is voorzien waarin de kwartsbuis 15 is vastgezet en centraal van een boring 26 is voorzien waarin het kwartsbuisje 17 met een einde steekt.
Doorheen dit lichaam strekt zieh een axiale boring 27 uit die samen met de kwartsbuizen 17 en 18 een gastoevoerleiding vormt.
Het bovenste einde van de axiale boring 27 is
EMI7.3
- -- -- afgesloten door een rubberen stop 39 die, v6ór het koppelen van de gedeelten 9 en 10 van de snelkoppeling en dus vMr het monteren van de sonde 1 op de lans 11 de boring 27 en dus de gastoevoerleiding 17, 18, 27 vochtdicht afsluit.
Naast de axiale boring 27 strekken zieh door- heen het lichaam van het gedeelte 9 vier boringen 28 uit die uitmonden in de ruimte tussen de kwartsbuis 15 en het kwartsbuisje 17 en die samen met de laatst-
EMI7.4
gedoelde ruimteeen ng die -e lez¯vormen die aan de gasafvperleiddomp-elzijde afgegloten is door de poreuze klok 14 die een diafragma vormt, gas doorlaat maar vloeibaar metaal tegenhoudt.
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
De diameter van het lichaam van het gedeelte 9 van peling-9, 0-neemt-tr-a-psgewi -in-de---- -------- - - - ---- van de kwartsbuis 15 afgekeerde richting en wel zodanig dat drie naar binnen inspringende kragen 29, 30 en 31 worden gevormd.
De binnenste buis 21 van de koker 21, 22, 23 sluiten aan tegen de meest naar buiten het dichtst bij de kwartsbuis 15 gelegen kraag 29 en sluit ook aan tegen de buitenzijde van het cilindrische gedeelte van het gedeelte 9 dat tussen de kragen 29 en 30 is gelegen.
Het gedeelte van het lichaam met een kleinere diameter dat tussen de kragen 30 en 31 is gelegen, is omringd door een gedeeltelijk erin verzonken 0-ring 32.
De hogergenoemde boringen 28 monden in de kraag 31 uit.
Ook het buiten de kraag 31 uitstekende cilindrische gedeelte is omringd door een gedeeltelijk erin verzonken O-ring 33.
De kragen 30 en 31 en de 0-ringen 32 en 33 werken samen met delen van het gedeelte 10 van de snelkoppeling 9, 10, welk gedeelte 10 een stuk vormt
EMI8.2
ge-monteerd, dat op
Dit gedeelte 10 is op zijn einde van een axiale ronde boring 34 voorzien waarin het tussen de kragen 30 en 31 gelegen cilindrische gedeelte van het gedeelte 9 past en is van een kleinere axiale boring 35 voorzien die enerzijds op de bodem van de boring 4 uitgeeft en anderzijds aansluit op het einde van het gascircuit 2 dat zieh na de debietmeter 8 bevindt.
Rond de boring 35 strekt zieh in het gedeelte 10 een kanaal--36 uit-d-at-enerzijds uitmondt op de -
EMI8.3
bodeiü-Vän ä-rüdECrzijdä lu-lt--dp ----- andere einde-van het gaSTcircuit--2 dat evenals het vorige einde in dit gedeelte 10 bevestigd is.
<Desc/Clms Page number 9>
Deze twee einden van het gascircuit strekken zich dus doorheen de metalen lans 11 uit.
In de kleinste boring 35 van het¯gedeelte 10 van de snelkoppeling 9, 10 is een mechanisch verbindings- stuk 37 bevestigd da t vier verende, op hun einde van verdikkingen voorziene benen 41 bezit die, wanneer de lans 11 in de koker 21, 22, 23 wordt geschoven, verend over de verdikte kop op het uiteinde van het buiten de kraag 31 uitstekende gedeelte van het gedeelte 9 worden geklikt.
Op dit verbindingsstuk 37 sluit een holle naald 40 aan die zich axiaal tussen de benen 41 uitstrekt en die met haar holte aansluit op een axiaal kanaal 42 dwars doorheen het verbindingsstuk 37.
Bij het monteren van de sonde 1 op de lans 11, drukt men de naald 40 doorheen de rubberen stop 39 in de boring 27 van het gedeelte 9, zodat, wanneer de benen 41 van het gedeelte 10 over de verdikte kop an het gedeelte 9 geklikt zijn, de naald 40 doorheen de stop 39 steekt en de boring 35 van de gastoevoerleiding 17, 18, 27 in verbinding stelt met het ene, in het midden van de lans en na de debietmeter 8 gelegen einde van het circuit 2.
Zoals vooral blijkt mTEfigüur2 ishet kwarts - buisje 17 van de gastoevoerleiding 17, 18, 27 gedeeltelijk gevuld met silicagel 43.
Doordat deze gastoevoerleiding door het monteren van de sonde 1 op de lans 11 aan beide einden, respectievelijk door de smeltbare prop 38 en de rubberen stop 39 vochtdicht afgedicht zijn, neemt het door het silicagel 43 gevormde droogmiddel geen vochtigheid uit de lucht op.
Het geheel gevormd door de kwartsbuis 15 met eventueel de klok 14, het uitstekende einde van het kwartsbuisje 17 en het kwartsbuisje 18 kan nog omgeven
EMI9.1
- --- - -- zijn door een kap van metaal die eenvoudigheidshalve niet in de figuren is voorgesteld en bevestigd is aan de koker 21, 22, 23 en die omgeven is door een eveneens niet
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
in de figuren voorgestelde kap van karton.
Voor het uitvoeren van een meting wordt de sonde ddje. an g lans 11 gemonteerd, welke lans dus in de koker 21, van de sonde 1 wordt geschoven waardoor de door de rubberen stop 39 gevormde afdichting van het bovenste einde van de gastoevoerleiding 17, 18, 27 door de naald 40 zoals hoger beschreven wordt geopend.
Men plaatst de vierwegkraan 7 in de stand waarbij de toevoerleiding 13 op het gascircuit 2 aansluit zodat stikstof uit de fles 12 naar de sonde 1 stroomt.
Doordat het onderste einde van de gastoevoerleiding 17, 18, 27 nog afgedicht is door de smeltbare prop 38 zal er, eenmaal deze leiding gevuld is, geen stikstof meer stromen en zal in deze leiding een relatief hoge druk heersen die overeenkomt met de druk van de gasfles 12.
Zodra men de sonde 1 in het bad vloeibaar staal dompelt, smelt de prop 38 en borrelt stikstof doorheen het vloeibare metaal, welke stikstof in de klok 14 wordt
EMI10.2
opgevangen en via de gasafvoerleiding 14. en hetcTrcuit de 4"ende---katharometer 5, door de inmiddels in werking gestelde pomp 6.
Gedurende enkele seconden ontsnapt het weggezogen gas ter plaatse van de vierwegkraan 7 in de vrije atmosfeer waardoor dus eventuele onzuiverheden die bij het onderdompelen van de sonde 1 in het metaalbad, bij voorbeeld door verbranding van de bestanddelen van de sonde, verwi-jderd worden.
Na een tiental seconden spoelen, wanneer de katharometer geen onzuiverheden meer meet, verandert
EMI10.3
-- de vierwegkraan in de stand voorgesteld in figuur 1 waarbij dus de stikstof in gesloten kring over het circuit
<Desc/Clms Page number 11>
2 en de sonde 1 stroomt en het eigenlijke meten begint.
Reeds bij het spoelen maar ook nog tijdens
EMI11.1
dji. wordt ntueel -- dat bij voorbeeld nog uit de sonde 1 vrijgemaakt wordt, door het silicagel 43 in het buisje 17 opgenomen zodat geen vocht met de stikstof in het metaalbad terecht komt en dus ook door vrijgekomen vocht geen extra waterstof ontstaat.
Na een tijdje rondpompen van de gedroogde stikstof die waterstof uitgewisseld heeft met het metaalbad stelt er zieh een evenwicht wat betreft de waterstof in en duidt de katharometer 5 het juiste waterstofgehalte aan.
Door de afwezigheid van extra waterstof die gevormd werd door vocht dient geen correctiefactor te worden toegepast en kunnen ook heel kleine waterstofgehaltes gemeten worden.
De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor besbhreven uitvoeringsvorm en binnen het raam van de octrooiaanvrage kunnen aan de beschreven uitvoeringsvorm vele veranderingen worden aangebracht, onder meer wat betreft de vorm, de samenstelling, de schikking en het aantaI van de onclerdele --voor -¯. het verwezenlijken van de uitvinding worden gebruikt.
In het bijzonder moet het silicagel zieh niet noodzakelijk in de gastoevoerleiding van de sonde bevinden en moeten de droogmiddelen niet noodzakelijk door silicagel gevormd zijn.
De droogmiddelen kunnen bij voorbeeld ook in de gasafvoerleiding van de sonde of in beide gasleidingen van de sonde aangebracht zijn.
EMI11.2
- - -- ---
In elk geval dienen de gedoelde gasleidingen waarin de droogmiddelen aanwezig zijn voor het monteren
EMI11.3
- - -- van de sonde op de lans aan beide einden vochtdicht gesloten te zijn om het opnemen van vocht uit de atmosfeer
<Desc/Clms Page number 12>
EMI12.1
te vermijden.
De droogmiddelen kunnen evenwel ook buiten de - --- -- --sonde in het gascircu-i-t kan de filter uit het circuit in plaats van met filterma-teriaJL, sJLlicg-eL of een ander droogmiddel gevuld zijn.
Het droogmiddel kan bij voorbeeld ook in de katharometer aangebracht zijn.
In zoverre droogmiddelen in het circuit aangebracht zijn, kunnen ze bij voorbeeld ook gevormd zijn door koelmiddelen die door condensatie het vocht uit het gas in het circuit verwijderen.