<Desc/Clms Page number 1>
BESCHRIJVING behorende bij een
VERBETERINGSOCTROOIAANVRAGE gehecht aan het Belgische octrooi nr. 894.523 van 29 september 1982 ten name van : ELECTRO-NITE N. V. voor : "Monstername-inrichting voor vloeibare metalen" Uitvinders : Jacques Joseph PLESSERS
Alfons Lambert Marcel Corneel THEUWIS
<Desc/Clms Page number 2>
Onderhavige aanvrage heeft in hoofdzaak tot doel het onderwerp van het uitvindingsoctrooi enerzijds uit te breiden en anderzijds nauwkeuriger af te bakenen ten opzichte van de bekende stand van de techniek.
In deze geest heeft de uitvinding betrekking op een monstername-inrichting voor vloeibare metalen, welke inrichting een buis bevat en een op een einde daarvan bevestigde kop waarin een monsterkamer is gevormd, welke kop een lichaam van vuurvast materiaal bevat dat de monsterkamer gedeeltelijk begrenst, dat van een toevoeropening tot de monsterkamer is voorzien en dat met een versmald einde in de buis steekt zo dat de monsterkamer volledig buiten de buis is gelegen en ten minste een koelplaatje dat ten minste een gedeelte van de wand van de monsterkamer vormt en dus deze monsterkamer mede begrenst.
Een monstername-inrichting van deze soort is bekend uit het Franse octrooi nr. 1.526. 144.
Bij deze bekende inrichting is het lichaam van keramisch en dus gasondoorlatend materiaal vervaardigd.
De inrichting bevat een enkel koelelement onder de vorm van een metalen schijfje dat in de monsterkamer, bij voorbeeld tegen de binnenzijde ervan, is geplaatst.
Doordat het lichaam van duur keramisch materiaal is vervaardigd, is de inrichting relatief kostelijk.
Daarenboven kan door de zware massa van keramisch materiaal het vloeibare metaal in de monsterkamer te vlug afkoelen, waardoor het stollingspunt van het metaal moeilijk kan worden gemeten.
Doordat de monsterkamer aan alle kanten begrensd is door gasondoorlatend materiaal moeten ook speciale voorzieningen worden getroffen om het ontsnappen van gas uit de monsterkamer tijdens het nemen van het monster toe te laten. Deze voorzieningen zijn gevormd door een kanaal dat
<Desc/Clms Page number 3>
zich centraal doorheen de wand van de monsterkamer uitstrekt en in de binnenkant van de buis uitmondt.
De aanwezigheid van dit kanaal bemoeilijkt de fabricage van het lichaam. Om te beletten dat door dit kanaal vloeibaar metaal in de buis vloeit dient dit kanaal vrij lang te zijn en dient dus de aan de zijde van de buis gelegen wand van het lichaam vrij dik te zijn, wat eveneens de kostprijs van de kop nadelig beinvloedt.
Daarenboven vinden de ontluchting en het ontsnappen van gas naar de buis plaats waarin zich reeds door opwarming uitzettende lucht bevindt. Het kanaal kan ook geheel of gedeeltelijk verstopt zijn. De evacuatie van lucht of gas kan dan onvoldoende zijn en het risico bestaat dat de monsterkamer zich niet volledig vult of dat het monster gasinsluitsels bevat. De hete lucht en gassen die in de buis terechtkomen kunnen in deze buis ook schade veroorzaken aan de elektrische leidingen die zich doorheen deze buis uitstrekken wanneer de monstername-inrichting meetelektroden bevat die in of op de kop zijn gemonteerd.
De uitvinding heeft dot doel deze nadelen te verhelpen en een monstername-inrichting voor vloeibare metalen te verschaffen die eenvoudig van constructie is, relatief goedkoop is en toelaat een monster te nemen dat de monsterkamer volledig vult en geen gas-of luchtinsluitsels bevat.
Tot dit doel is het lichaam van een materiaal vervaardigd dat ten minste tijdens het nemen van het monster een gasdoorlatende structuur bezit.
Tijdens het nemen van het monster kunnen lucht en gassen ontsnappen doorheen het lichaam zonder dat ze in de buis terechtkomen.
Doelmatig is het lichaam van samengekit zand vervaardigd.
Een monstername-inrichting met een kop waarvan het lichaam van samengekit zand is vervaardigd, is op zichzelf
<Desc/Clms Page number 4>
bekend uit het Amerikaanse octrooi nr. 3.455. 164.
Deze inrichting is evenwel niet van de hier gedoelde soort, aangezien de monsterkamer niet gedeeltelijk door het lichaam en gedeeltelijk door ten minste een koelelement is begrensd.
Bij alle uitvoeringsvormen op een na van de monstername-inrichting volgens het Amerikaanse octrooi nr. 3.455. 164 is de monsterkamer immers volledig door samengekit zand begrensd. In de monsterkamer is dus geen koelelement gemonteerd.
Daarenboven is de monsterkamer volledig in de buis gelegen. Lucht en gassen die bij het nemen van het monster doorheen de wanden van de monsterkamer ontsnappen komen daardoor in hoofdzaak in de buis terecht. Doordat deze buis ook de monsterkamer volledig omringt, moet deze een relatief grote doorsnede bezitten waardoor deze buis relatief kostelijk en zwaar is. Daarenboven vergt het verwijderen van het monster uit de monsterkamer het losmaken van de kop van de buis, hetgeen niet gemakkelijk is.
Het verwijderen van het monster zou wel merkelijk eenvoudiger zijn wanneer de monsterkamer volledig buiten de buis zou zijn gelegen. Het zou dan volstaan het buiten de buis gelegen gedeelte van de kop stuk te slaan om het monster te bevrijden. De mening was evenwel gangbaar dat, wanneer het lichaam van samengekit zand of ander materiaal met gasdoorlatende structuur is vervaardigd, de kop slechts in beperkte mate buiten de buis mag uitsteken en zeker het gedeelte van de kop dat de monsterkamer omringt en relatief dunwandig is in de buis dient te zijn gelegen. Zoals uitdrukkelijk in het laatstgenoemde Amerikaanse octrooi vermeld was men de mening toegedaan dat het samengekit zand zijn sterkte verliest door de hitte van het gesmolten metaal doordat het bindmiddel verbrandt.
<Desc/Clms Page number 5>
De aanvraagster heeft nu verrassenderwijze vastgesteld dat in het geval de monsterkamer door een of meer koelplaatjes is begrensd, de monsterkamer, ook wanneer het lichaam van gasdoorlatend materiaal en in het bijzonder van samengekit zand is vervaardigd, toch volledig buiten de buis kan zijn gelegen. De kop behoudt voldoende lang zijn sterkte om het nemen van een monster toe te laten.
In de uitvoeringsvorm volgens de figuur 5 van het Amerikaanse octrooi nr. 3.455. 164 is de monsterkamer wel gedeeltelijk buiten de buis gelegen maar niet volledig.
Daarenboven is de monsterkamer nagenoeg volledig begrensd door een kwartsbuisje en vormt het lichaam van samengekit zand slechts het omhulsel van dit kwartsbuisje. Nagenoeg al de lucht en gassen die bij het binnendringen van het vloeibaar metaal uit de monsterkamer ontsnappen, zullen terechtkomen in de buis.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding is het lichaam van de kop uit een stuk vervaardigd.
Vooral in deze uitvoeringsvorm zijn de fabricage van het lichaam en de montage van de kop van de inrichting zeer eenvoudig.
Het lichaam van de kop van de inrichting volgens het hogergenoemde Franse octrooi nr. 1.526. 144 bestaat daarentegen noodzakelijkerwijze uit ten minste twee delen om het plaatsen van het losse koelelement, dat volledig door het lichaam is omringd, toe te laten.
In een merkwaardige uitvoeringsvorm van de uitvinding sluit het koelelement een opening in het lichaam af die op de monsterkamer en op de buitenkant van het buiten de buis gelegen gedeelte van het lichaam uitgeeft.
In deze uitvoeringsvorm kan het koelelement na het vormen van het lichaam worden aangebracht en op dit lichaam bevestigd, bij voorbeeld door middel van vuurvaste
<Desc/Clms Page number 6>
cement. Dit vergemakkelijkt de fabricage, vooral wanneer het lichaam uit één stuk is gevormd.
In een andere bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding is de kop van een wapening voorzien.
Bij voorkeur strekt deze wapening zich uit tot in het gedeelte van de kop dat zich in de hoger genoemde buis bevindt.
Doelmatig vormt de wapening een geheel met het koelelement.
Wanneer het koelelement een opening in het lichaam afsluit die op de monsterkamer en op de buitenkant van het buiten de buis gelegen gedeelte van het lichaam uitgeeft kan deze wapening zich langs het lichaam, bij voorbeeld in een groef ervan, uitstrekken en, bij voorbeeld met vuurvaste cement, met het lichaam verbonden zijn.
In een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat de monstername-inrichting ten minste twee meetelementen uit de groep gevormd door thermokoppels en meetcellen, die samen gemonteerd zijn op een dragertje dat op het vrije einde van het lichaam aan de buitenzijde van de monsterkamer met vuurvaste cement is vastgemaakt.
Het buiten de buis uitstekende gedeelte van de kop kan tegenover de monsterkamer aan de buitenkant nog omringd zijn door een beschermingskokertje.
Dit beschermingskokertje is volkomen los van de hogergenoemde buis en kan een grotere inwendige diameter bezitten.
De uitvinding heeft ook betrekking op een kop kennelijk bestemd om gebruikt te worden in een monsternameinrichting volgens een van de vorige uitvoeringsvormen.
Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hier volgende beschrijving van een
<Desc/Clms Page number 7>
monstername-inrichting voor vloeibare metalen volgens de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet ; de verwijzingscijfers betreffen de hieraan toegevoegde tekeningen.
Figuur l is een zicht in perspectief van het van de kop voorziene einde van een monstername-inrichting volgens de uitvinding.
Figuur 2 is een zijaanzicht met gedeeltelijke wegsnijding van het gedeelte van de monstername-inrichting uit figuur l, maar op grotere schaal getekend.
Figuur 3 stelt een langse doorsnede voor volgens de lijn III-III uit figuur 2.
Figuur 4 stelt een dwarse doorsnede voor volgens de lijn IV-IV uit figuur 2.
Figuur 5 stelt een dwarse doorsnede voor volgens de lijn V-V uit figuur 2, maar zonder de cement.
In de verschillende figuren hebben dezelfde verwijzingscijfers betrekking op dezelfde elementen.
Een eerste uitvoeringsvorm van een monsternameinrichting volgens de uitvinding is beschreven in het uitvindingsoctrooi nr. 894.523. Deze inrichting is weliswaar zeer eenvoudig van uitvoering, maar is niet geschikt om voorzien te worden van een of meer thermokoppels en/of meetcellen.
De hieraan toegevoegde figuren hebben betrekking op een andere uitvoeringsvorm van de inrichting waarin de kop 101 tevens een meetkop vormt.
Ook in deze uitvoeringsvorm bestaat de monstername-inrichting uit een kop 101 die bevestigd is op een einde van een ronde buis 105.
De buis 105 is van karton of een ander gebruikelijk materiaal zoals hout vervaardigd en wordt voor het nemen van een monster meestal op een metalen lans aangebracht.
<Desc/Clms Page number 8>
De kop 101 bevat in hoofdzaak een lichaam 102 en twee metalen koelplaatjes 103 die samen een monsterkamer 104 begrenzen. Het lichaam 102 is van met hars samengekit vormzand vervaardigd. Een geschikt hars is fenolhars en het samenkitten van het zand met het hars vindt doelmatig door bakken op 1400 C plaats.
Het lichaam 102 steekt met een versmald einde 106, 107 in de buis 105 en is met een breder gedeelte 109, waarin de monsterkamer 104 zich volledig bevindt, buiten de buis 105 gelegen.
De uitvoeringsvorm volgens de figuren verschilt van de uitvoeringsvorm volgens het uitvindingsoctrooi nr. 894.523 in hoofdzaak door een andere vorm van het lichaam 102, de koelplaatjes 103 en de monsterkamer 104 en doordat de kop 101 twee thermokoppels 110, 111 en een zuurstofmeetcel 112 bevat.
Het uiterste gedeelte 106 van het versmald einde 106,107 is een massieve cilinder met taps uitlopend einde en met een kleinere diameter dan de binnendiameter van de ronde buis 105.
Over dit gedeelte 106 is een kartonnen binnenbuis 113 geschoven die zich co-axiaal in de buis 105 uitstrekt.
In deze binnenbuis 113 zijn de elektrische leidingen 114 gelegen die de thermokoppels 110 en 111 en de zuurstofmeetcel 112 met de eigenlijke meetapparaten verbinden.
Deze leidingen 114, die zich langs het gedeelte 106 uitstrekken, treden juist voorbij het gedeelte 106 door openingen 115 die door een ring 116 zijn afgedekt, in de binnenbuis 113.
Het andere gedeelte 107 van het versmald einde 106, 107 is een massieve cilinder waarvan de diameter gelijk is aan de binnenste diameter van de buis 105, maar die aan de zijde van het gedeelte 106 een weinig taps uitloopt.
<Desc/Clms Page number 9>
Aan weerszijden is dit gedeelte 107 over gans zijn lengte van een uitsparing voor een elektrische leiding 114 voorzien. Elk van de twee uitsparingen is in hoofdzaak gevormd door een op de buitenzijde van het gedeelte 107 uitgevende goot 108 welke evenwel op het tapse einde gedeeltelijk gedicht is. Op deze plaats strekt de leiding 114, die tegen de bodem van de goot 108 aansluit, zich doorheen een evenwijdig aan de as van het gedeelte 107 gerichte opening 117 uit. Op deze manier wordt de leiding 114 in de uitsparing 108,117 op haar plaats gehouden.
De buis 105 is over het gedeelte 107 geklemd en/of aan dit gedeelte gelijmd en reikt tot tegen het bredere gedeelte 109.
Dit bredere gedeelte 109 is hoofdzakelijk een cilinder waarvan de diameter iets kleiner is dan de buitendiameter van de buis 105, maar die, in zijn buitenkant, aan weerszijden, in het verlengde van de uitsparingen 108,117 in het gedeelte 107, van een uitholling 118 is voorzien.
Deze uitholling strekt zich evenwijdig aan de as van het gedeelte 107 uit tot op een kleine afstand van het vrije einde van het lichaam 102.
De twee uithollingen 118 staan met elkaar in verbinding met een zich in de dwarsrichting uitstrekkende opening die aan weerszijden door een koelplaatje 103 is afgesloten en die tussen deze koelplaatjes de monsterkamer 104 vormt.
De twee koelplaatjes 103 zijn met hun omtrek tegen de bodem van de overeenstemmende uitholling 118 geplaatst, rond de monsterkamer 104.
Evenwijdig aan de koelplaatjes 103 bezit de monsterkamer 104 een doorsnede die de vorm heeft van een rechthoek met afgeronde hoeken die aan de zijde van de buis 105 van een uitsprong is voorzien.
<Desc/Clms Page number 10>
Op het gedeelte van de monsterkamer 104 dat met de laatstgenoemde uitsprong overeenkomt, mondt een toevoeropening 119 uit. Deze opening strekt zich radiaal uit en geeft met een verbreed einde op de buitenkant van het gedeelte 109 uit, halverwege tussen de uithollingen 118.
Het uitspringende gedeelte van de monsterkamer 104 waarop de toevoeropening 119 uitgeeft, is van een metalen bekleding 120 voorzien.
In de toevoeropening 119 past een kwartsbuisje 121 waarvan het einde in het verbrede einde van de toevoeropening 119 afgesloten is door een metalen kapje 122. Dit kapje 122 houdt een zich in het kwartsbuisje 121 bevindend gebogen metalen plaatje 123, waarvan de einden over het einde van het kwartsbuisje 121 zijn geplooid, op zijn plaats.
Het kapje 122 is met zijn rand ingebed in vuurvaste cement 124 die rond het kwartsbuisje 121 op de bodem van het verbrede einde van de toevoeropening 119 is aangebracht.
De twee koelplaatjes 103 hebben in hoofdzaak de vorm van een rechthoek waarvan de twee, van de buis 105 verwijderde, hoeken afgerond zijn en de andere twee hoeken overgaan in een fijne staart 125. De twee staarten 125 van elk koelplaatje 103 strekken zich evenwijdig aan elkaar uit tot in de buis 105 en liggen verzonken in groeven 126 die in de bodem van de overeenstemmende uitholling 118 en in de buitenkant van het gedeelte 107, zijn aangebracht.
De koelplaatjes 103 met hunstaarten 125 worden tegen het lichaam 102 vastgehouden door middel van vuurvaste cement 127 waarmee men de uithollingen 118 in het gedeelte 109 en de groeven 126 in het gedeelte 107 vult. Ook de uitsparingen 108,117 vult men met cement 127.
Men maakt daarbij gebruik van een ronde rubberen mal die men na het harden van de cement 127 verwijdert. De
<Desc/Clms Page number 11>
gedeelten 107 en 109 vertonen daardoor samen met de cement 127 een cilindervormig buitenoppervlak.
De in de cement 127 ingebedde staarten 125 vormen een wapening die tot in de buis 105 reikt en het lichaam 102 versterkt. Vooral het afbreken van het buiten de buis 105 gelegen bredere gedeelte 109 van het zich in de buis 105 bevindende versmalde einde 106,107 wordt belet.
De leidingen 114 die zich doorheen de uithollingen 118 en de uitsparingen 108,117 uitstrekken, worden terzelfder tijd in de cement 127 ingebed en door deze cement op hun plaats gehouden en beschermd.
Het gedeelte 109 is, op een klein gedeelte op zijn vrij uiteinde na, omringd door een kartonnen bescherming- kokertje 128. Dit kokertje 128 is merkelijk dunner dan de buis 105 en bezit een buitendiameter die nog juist iets kleiner is dan de buitendiameter van de buis 105.
Het uiterste einde van het bredere gedeelte 109 loopt taps uit, maar bezit, tegen het beschermkokert ; je 128, een grootste diameter die gelijk is aan de buitendiameter van het beschermkokertje 128 en die dus nog iets kleiner is dan de buitendiameter van de buis 105.
Het laatstgedoelde uiterste einde is van een langwerpige uitholling 129 voorzien die zich in een richting dwars op de koelplaatjes 103 uitstrekt en die uitgeeft op de van de buis 105 afgekeerde zijde van het lichaam 102.
In deze uitholling 129 is een kunststofdragertje 130 geplaatst waarop de thermokoppels 110 en 111 en de zuurstofmeetcel 112 zijn bevestigd.
Dit dragertje 130 bevat een lichaam 131 in de vorm van een lat die met haar breedterichting evenwijdig aan de langsas van het lichaam 101 is gericht.
Het lichaam is daarenboven van bevestigingsuitsteeksels 133 voorzien waarmee de thermokoppels 110,111
<Desc/Clms Page number 12>
en de zuurstofmeetcel 112 op de drager worden vastgehouden. Daarenboven is het lichaam 131 nog van pennen 134 voorzien waarrond de aansluitdraadjes van respectievelijk de twee thermokoppels 110 en 111 en van de zuurstofmeetcel 112 zijn gewonden. De leidingen 114 zijn eveneens rond deze pennen 134 gewonden en maken daar het elektrisch contact met de hoger genoemde aansluitdraadjes.
Het thermokoppel 111 en de zuurstofmeetcel 112 zijn van het lichaam 102 weg gericht. Het ertussen gelegen thermokoppel 110 steekt daarentegen doorheen een kleine opening 135 in de monsterkamer 104.
Deze opening 135 en de volledige uitholling 129 waarop ze uitgeeft is gevuld met vuurvaste cement 136. Het dragertje 130 en de erop bevestigde einden van de thermokoppels 110 en 111 en van de zuurstofmeetcel 112 zijn in de cement 136 verzonken en worden op deze manier op het lichaam 102 vastgehouden.
De buiten de cement 136 uitstekende gedeelten van het thermokoppel 111 en de zuurstofmeetcel 112 worden beschermd door een metalen kap 137 die men, voor het harden van de cement 136, gedeeltelijk erin heeft geduwd.
Over de kap 137 is een tweede kap 138 aangebracht die over het uiterste einde van het gedeelte 109 is geklemd.
De hiervoor beschreven kop 101 is zeer eenvoudig van constructie. Het lichaam 102 kan in n bewerking in een matrijs worden vervaardigd. Al de andere delen van de kop 101 kan men plaatsen nadat het lichaam 102 is vervaardigd.
Onder meer de thermokoppels 110 en 111, de zuurstofmeetcel 112 en de koelplaatjes 103 worden nadien geplaatst.
Het plaatsen van de thermokoppels 110 en 111 en de zuurstofmeetcel 112 kan zeer snel en op eenvoudige manier gebeuren, aangeziencbze elementen reeds vastgemaakt
<Desc/Clms Page number 13>
zijn op het dragertje 130. Het volstaat dit dragertje 130 te plaatsen en vervolgens de uitholling 129 met cement 136 te vullen.
Het bevestigen van de koelplaatjes 103 gebeurt eveneens op eenvoudige manier met behulp van vuurvaste cement 127 waardoor de koelplaatjes tevens een wapening vormen van de kop 101 die, niettegenstaande het lichaam 102 van vormzand is vervaardigd, relatief stevig is en tijdens het nemen van het monster voldoende stevigheid bewaart.
Doordat het lichaam 102 van vormzand is vervaardigd, kunnen bij het nemen van een monster gassen doorheen dit lichaam ontsnappen. Aangezien bij het onderdompelen het kartonnen beschermkokertje 121 onmiddellijk verbrandt, kunnen deze gassen zijdelings uit het lichaam 102 ontsnappen en nagenoeg geen gassen komen terecht in de buis 105.
Men verkrijgt aldus een volledige vulling van de monsterkamer 104 en een monster zonder gasinsluitsels.
Doordat de buis 105 enkel een versmald einde 106,107 van het lichaam 102 omringt en het bredere gedeelte 109 met de monsterkamer 104 volledig buiten de buis 105 is gelegen, kan de diameter van de buis 105 relatief klein zijn. De buis 105 is daardoor relatief goedkoop en licht.
Doordat de monsterkamer 104 volledig buiten de buis 105 is gelegen, is het vrijmaken van het monster zeer gemakkelijk. Het volstaat het buiten de nog niet opgebrande buis 105 uitstekende gedeelte van de kop 101 stuk te slaan.
De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm en binnen het raam van de octrooiaanvrage kunnen aan de beschreven uitvoerings-
<Desc/Clms Page number 14>
vorm vele veranderingen worden aangebracht, onder meer wat betreft de vorm, de samenstelling, de schikking en het aantal van de onderdelen die voor het verwezenlijken van de uitvinding worden gebruikt.
In het bijzonder moet de kop niet noodzakelijk twee thermokoppels en een zuurstofmeetcel bezitten. De kop kan slechts een of twee of geen enkel van deze elementen bezitten.
<Desc / Clms Page number 1>
DESCRIPTION associated with a
IMPROVEMENT PATENT APPLICATION attached to Belgian Patent No. 894,523 of September 29, 1982 in the name of: ELECTRO-NITE N.V. for: "Liquid metal sampling device" Inventors: Jacques Joseph PLESSERS
Alfons Lambert Marcel Corneel THEUWIS
<Desc / Clms Page number 2>
The main purpose of the present application is to extend the subject of the invention patent on the one hand and, on the other, to more precisely delimit it from the prior art.
In this spirit, the invention relates to a liquid metal sampling device, said device comprising a tube and a head mounted on one end thereof in which a sample chamber is formed, said head containing a body of refractory material which partially defines the sample chamber, which is provided with a supply opening to the sample chamber and which protrudes into the tube with a narrowed end so that the sample chamber is completely outside the tube and at least one cooling plate which forms at least a part of the wall of the sample chamber and thus this sample chamber limited.
A sampling device of this kind is known from French patent no. 1,526. 144.
In this known device, the body is made of ceramic and thus gas-impermeable material.
The device contains a single cooling element in the form of a metal disc which is placed in the sample chamber, for example against the inside thereof.
Because the body is made of expensive ceramic material, the device is relatively expensive.
In addition, due to the heavy mass of ceramic material, the liquid metal in the sample chamber can cool too quickly, which makes it difficult to measure the solidification point of the metal.
Because the sample chamber is bounded on all sides by gas-impermeable material, special provisions must also be made to allow the escape of gas from the sample chamber during sampling. These facilities are formed by a channel that
<Desc / Clms Page number 3>
extends centrally through the wall of the sample chamber and flows into the inside of the tube.
The presence of this channel complicates the fabrication of the body. In order to prevent liquid metal from flowing into the tube through this channel, this channel must be quite long and thus the wall of the body located on the side of the tube must be quite thick, which also has an adverse effect on the cost price of the head.
In addition, the venting and the escape of gas take place to the tube in which there is already air expanding by heating. The channel may also be partially or completely clogged. The evacuation of air or gas may then be insufficient and there is a risk that the sample chamber may not fill completely or that the sample contains gas inclusions. The hot air and gases that enter the tube can also cause damage to the electrical lines extending through this tube when the sampling device contains measuring electrodes mounted in or on the head.
The object of the invention is to overcome these drawbacks and to provide a liquid metal sampling device which is simple in construction, is relatively inexpensive and allows to take a sample that fills the sample chamber completely and does not contain any gas or air inclusions.
For this purpose, the body is made of a material which has a gas-permeable structure at least during the sampling.
When the sample is taken, air and gases can escape through the body without entering the tube.
The body is expediently made of sanded together.
A sampling device with a head, the body of which is made of aggregated sand, is in itself
<Desc / Clms Page number 4>
known from United States Patent No. 3,455. 164.
However, this device is not of the type referred to here, since the sample chamber is not bounded partly by the body and partly by at least one cooling element.
In all but one embodiment of the sampling device of U.S. Patent No. 3,455. 164 the sample chamber is after all completely bounded by sand that has been bonded together. So no cooling element is mounted in the sample chamber.
In addition, the sample chamber is completely located in the tube. Air and gases which escape through the walls of the sample chamber when the sample is taken, therefore mainly enter the tube. Because this tube also completely surrounds the sample chamber, it must have a relatively large cross-section, making this tube relatively expensive and heavy. In addition, removing the sample from the sample chamber requires the head to be detached from the tube, which is not easy.
Removal of the sample would be considerably easier if the sample chamber were located completely outside the tube. It would then suffice to break the portion of the head outside the tube to free the sample. However, it was accepted that when the body is made of aggregated sand or other gas permeable material, the head should protrude outside the tube only to a limited extent and certainly the portion of the head surrounding the sample chamber and be relatively thin-walled in the pipe should be located. As expressly stated in the latter US patent, it is believed that the aggregated sand loses its strength due to the heat of the molten metal as the binder burns.
<Desc / Clms Page number 5>
The Applicant has now surprisingly determined that in the case where the sample chamber is bounded by one or more cooling plates, the sample chamber, even if the body is made of gas-permeable material and in particular aggregated sand, can still lie completely outside the tube. The head retains its strength long enough to allow sampling.
In the embodiment of Figure 5 of U.S. Patent No. 3,455. 164, the sample chamber is located partially outside the tube, but not completely.
In addition, the sample chamber is almost completely bounded by a quartz tube, and the body of aggregated sand forms only the shell of this quartz tube. Virtually all air and gases that escape from the sample chamber when the liquid metal enters will enter the tube.
In a special embodiment of the invention, the body of the head is made in one piece.
Especially in this embodiment, the fabrication of the body and the mounting of the head of the device are very simple.
The body of the head of the device according to the aforementioned French Patent No. 1,526. 144, on the other hand, necessarily consists of at least two parts to allow the placement of the loose cooling element, which is completely surrounded by the body.
In a curious embodiment of the invention, the cooling element closes an opening in the body which opens onto the sample chamber and on the outside of the portion of the body located outside the tube.
In this embodiment, after the body has been formed, the cooling element can be applied and attached to this body, for example by means of refractory
<Desc / Clms Page number 6>
cement. This facilitates fabrication, especially when the body is formed in one piece.
In another special embodiment of the invention, the head is provided with a reinforcement.
Preferably, this reinforcement extends into the portion of the head located in the aforementioned tube.
The reinforcement expediently forms a whole with the cooling element.
When the cooling element closes an opening in the body which opens onto the sample chamber and on the outside of the part of the body located outside the tube, this reinforcement can extend along the body, for example in a groove thereof and, for example with refractory cement, are attached to the body.
In a preferred embodiment of the invention, the sampling device includes at least two measuring elements from the group formed by thermocouples and measuring cells mounted together on a carrier mounted on the free end of the body on the outside of the sample chamber with refractory cement is attached.
The portion of the head protruding outside the tube may still be surrounded by a protective sleeve opposite the sample chamber.
This protective tube is completely separate from the aforementioned tube and can have a larger internal diameter.
The invention also relates to a head apparently intended to be used in a sampling device according to one of the previous embodiments.
Other particularities and advantages of the invention will become apparent from the following description of one
<Desc / Clms Page number 7>
liquid metal sampling device according to the invention; this description is given by way of example only and does not limit the invention; the reference numbers refer to the accompanying drawings.
Figure 1 is a perspective view of the head end of a sampling device according to the invention.
Figure 2 is a side view with partial cutaway of the portion of the sampling device of Figure 1, but drawn to a larger scale.
Figure 3 represents a longitudinal section along the line III-III of Figure 2.
Figure 4 represents a cross section along the line IV-IV of Figure 2.
Figure 5 represents a cross section along the line V-V of Figure 2, but without the cement.
In the different figures, like reference numerals refer to like elements.
A first embodiment of a sampling device according to the invention is described in the invention patent no. 894,523. Although this device is very simple in design, it is not suitable for being provided with one or more thermocouples and / or measuring cells.
The accompanying figures relate to another embodiment of the device in which the head 101 also forms a measuring head.
In this embodiment too, the sampling device consists of a head 101 which is mounted on one end of a round tube 105.
Tube 105 is made of cardboard or other conventional material such as wood and is usually mounted on a metal lance for sampling.
<Desc / Clms Page number 8>
The head 101 mainly contains a body 102 and two metal cooling plates 103 which together define a sample chamber 104. The body 102 is made of molding sand bonded together with resin. A suitable resin is phenolic resin and the sanding together with the resin is expediently carried out by baking at 1400 ° C.
The body 102 projects into the tube 105 with a narrowed end 106, 107 and is located outside the tube 105 with a wider portion 109, in which the sample chamber 104 is completely located.
The embodiment according to the figures differs from the embodiment according to the invention patent no. 894,523 mainly by a different shape of the body 102, the cooling plates 103 and the sample chamber 104 and in that the head 101 contains two thermocouples 110, 111 and an oxygen measuring cell 112.
The extreme portion 106 of the narrowed end 106,107 is a solid cylinder with a tapered end and of a smaller diameter than the inner diameter of the round tube 105.
A cardboard inner tube 113 is slipped over this section 106 and extends coaxially in the tube 105.
This inner tube 113 houses the electrical lines 114 connecting the thermocouples 110 and 111 and the oxygen measuring cell 112 to the actual measuring devices.
These conduits 114, which extend along portion 106, pass just beyond portion 106 through openings 115 covered by a ring 116 into inner tube 113.
The other portion 107 of the narrowed end 106, 107 is a solid cylinder, the diameter of which is equal to the inner diameter of the tube 105, but tapers slightly on the portion 106 side.
<Desc / Clms Page number 9>
On both sides, this section 107 is provided with a recess for an electrical line 114 along its entire length. Each of the two recesses is essentially formed by a trough 108 extending on the outside of portion 107, but which is partially closed at the tapered end. At this location, the conduit 114, which abuts the bottom of the trough 108, extends through an opening 117 oriented parallel to the axis of the portion 107. In this way, conduit 114 is held in place in recess 108,117.
The tube 105 is clamped over the section 107 and / or glued to this section and extends to the wider section 109.
This wider section 109 is mainly a cylinder, the diameter of which is slightly smaller than the outer diameter of the tube 105, but which, on its outer side, is provided with a recess 118 on either side, in line with the recesses 108,117 in the section 107. .
This recess extends parallel to the axis of the portion 107 to a small distance from the free end of the body 102.
The two recesses 118 communicate with each other with a transversely extending opening which is closed on either side by a cooling plate 103 and which forms the sample chamber 104 between these cooling plates.
The two cooling plates 103 are circumferentially placed against the bottom of the corresponding recess 118, around the sample chamber 104.
Parallel to the cooling plates 103, the sample chamber 104 has a cross section in the form of a rectangle with rounded corners which is projected on the side of the tube 105.
<Desc / Clms Page number 10>
A supply opening 119 opens onto the part of the sample chamber 104 corresponding to the latter projection. This opening extends radially and expands with a widened end on the outside of the portion 109, midway between the recesses 118.
The projecting part of the sample chamber 104 on which the supply opening 119 opens, is provided with a metal coating 120.
The supply opening 119 fits a quartz tube 121, the end of which is closed in the widened end of the supply opening 119 by a metal cap 122. This cap 122 holds a curved metal plate 123 located in the quartz tube 121, the ends of which extend over the end of the the quartz tube 121 are pleated in place.
The cap 122 is embedded with its rim in refractory cement 124 mounted around the quartz tube 121 on the bottom of the widened end of the feed opening 119.
The two cooling plates 103 are substantially rectangular in shape, the two corners of which are removed from the tube 105 are rounded and the other two corners merge into a fine tail 125. The two tails 125 of each cooling plate 103 extend parallel to each other into tube 105 and are recessed into grooves 126 formed in the bottom of the corresponding recess 118 and in the exterior of portion 107.
The cooling plates 103 with their tails 125 are held against the body 102 by means of refractory cement 127 filling the recesses 118 in the section 109 and the grooves 126 in the section 107. The recesses 108,117 are also filled with cement 127.
A round rubber mold is used for this purpose, which is removed after the cement 127 has hardened. The
<Desc / Clms Page number 11>
portions 107 and 109 therefore have a cylindrical outer surface together with the cement 127.
The tails 125 embedded in the cement 127 form a reinforcement that extends into the tube 105 and strengthens the body 102. Particularly the breaking off of the wider portion 109 located outside the tube 105 of the narrowed end 106,107 located in the tube 105 is prevented.
The conduits 114 extending through the recesses 118 and the recesses 108,117 are at the same time embedded in the cement 127 and held and protected by this cement.
The portion 109 is, except for a small portion except for its free end, surrounded by a cardboard protective sleeve 128. This sleeve 128 is noticeably thinner than the tube 105 and has an outer diameter just slightly smaller than the outer diameter of the tube 105.
The extreme end of the wider portion 109 tapers, but possesses, against the protective sleeve; je 128, a largest diameter that is equal to the outer diameter of the protective sleeve 128 and is therefore slightly smaller than the outer diameter of the tube 105.
The latter extreme end is provided with an elongated recess 129 extending in a direction transverse to the cooling plates 103 and opening onto the side of the body 102 remote from the tube 105.
A plastic carrier 130 is placed in this cavity 129 on which the thermocouples 110 and 111 and the oxygen measuring cell 112 are mounted.
This carrier 130 comprises a body 131 in the form of a slat which is oriented parallel to the longitudinal axis of the body 101 with its width direction.
In addition, the body is provided with mounting protrusions 133 with which the thermocouples 110,111
<Desc / Clms Page number 12>
and the oxygen measuring cell 112 is held on the support. In addition, the body 131 is further provided with pins 134 around which the connecting wires of the two thermocouples 110 and 111 and of the oxygen measuring cell 112, respectively, are wound. The lines 114 are also wound around these pins 134 and there make electrical contact with the aforementioned lead wires.
The thermocouple 111 and the oxygen measuring cell 112 face away from the body 102. In contrast, the thermocouple 110 located therethrough extends through a small opening 135 in the sample chamber 104.
This opening 135 and the full recess 129 on which it spouts is filled with refractory cement 136. The carrier 130 and the attached ends of the thermocouples 110 and 111 and of the oxygen measuring cell 112 are recessed into the cement 136 and are thus body 102 held.
The portions of the thermocouple 111 and the oxygen measuring cell 112 protruding outside the cement 136 are protected by a metal cap 137 which is partially pushed in to cure the cement 136.
A second cap 138 is fitted over the cap 137 and is clamped over the extreme end of the portion 109.
The above-described head 101 is very simple in construction. The body 102 can be molded in one operation. All other parts of the head 101 can be placed after the body 102 has been manufactured.
Thermocouples 110 and 111, oxygen measuring cell 112 and cooling plates 103, among others, are placed afterwards.
Placing the thermocouples 110 and 111 and the oxygen measuring cell 112 can be done very quickly and easily, since these elements are already attached
<Desc / Clms Page number 13>
on the carrier 130. It is sufficient to place this carrier 130 and then fill the hollow 129 with cement 136.
The fastening of the cooling plates 103 is also done in a simple manner with the aid of refractory cement 127, whereby the cooling plates also form a reinforcement of the head 101, which, despite the body 102 being made of molding sand, is relatively sturdy and sufficient during the sampling. keeps firmness.
Because the body 102 is made of molding sand, gases can escape through this body when a sample is taken. Since the protective cardboard tube 121 burns immediately upon immersion, these gases can escape laterally from the body 102 and practically no gases end up in the tube 105.
A complete filling of the sample chamber 104 and a sample without gas inclusions are thus obtained.
Because the tube 105 only surrounds a narrowed end 106, 107 of the body 102 and the wider portion 109 with the sample chamber 104 is completely outside the tube 105, the diameter of the tube 105 can be relatively small. The tube 105 is therefore relatively inexpensive and light.
Because the sample chamber 104 is located completely outside the tube 105, the release of the sample is very easy. It is sufficient to break the protruding part of the head 101 outside the tube 105 which has not yet been burned out.
The invention is in no way limited to the embodiment described above and within the scope of the patent application the described embodiment can
<Desc / Clms Page number 14>
Many changes are made, including as to the shape, composition, arrangement, and number of parts used to accomplish the invention.
In particular, the head need not necessarily have two thermocouples and an oxygen measuring cell. The head may have only one or two or none of these elements.