BR102012012016B1

BR102012012016B1 - DISPOSITIVO DE AMOSTRAGEM PARA TIRAR AMOSTRAS DE FUSOES POSSUINDO UM PONTO DE FUSAO SUPERIOR A 600ºC, E METODO PARA REALIZACAO DAS AMOSTRAS

Info

Publication number: BR102012012016B1
Application number: BR102012012016-0A
Authority: BR
Inventors: Lihuan SONG; Gerrit BROEKMANS; Guido Jacobus Neyens; Dries Beyens
Original assignee: Heraeus Electro-Nite International N.V.
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2019-08-20
Also published as: CA2775374A1; RU2508530C2; KR101900956B1; AR086322A1; EP2525207A2; CN102788715B; CA2775374C; US20120293798A1; DE102011121183A1; DE102011121183B4; JP5406332B2; BR102012012016A2; CL2012001264A1; TWI479139B; MX2012005708A; CN102788715A; EP2525207B1; ZA201203569B; US9128013B2; JP2012242396A

Abstract

dispositivo de amostragem para tirar amostras de fusões possuindo um ponto de fusão superior a 600ºc, e método para realização das amostras. a invenção refere-se a um dispsoitivo de amostragem para retirar amostras de fusões possuindo um ponto de fusão superior a 600ºc, em particular para fusões metálicas ou de cryolite, possuindo um tubo portador possuindo uma extremidade de imersão e possuindo um conjunto de câmara de amostras disposto na extremiddae de imersão do tubo portador, o conjunto possuindo uma abertura de entrada e uma cavidade de amostra para a fusão, o conjunto sendo disposto pelo menos parcialemnte dentro do tubo portador, caracterizado pelo fato de o conjunto de câmara de amostra possuir em parte de sua superfície externa um dispositivo de acoplamento, disposto dentro do tubo portador, para acoplar uma lança portadora. adicionalmente, a invenção se refere a um método de retirada de amostras utilizando tal dispsoitivo de amostragem.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSITIVO DE AMOSTRAGEM PARA TIRAR AMOSTRAS DE FUSÕES POSSUINDO UM PONTO DE FUSÃO SUPERIOR A 600°C, E MÉTODO PARA REALIZAÇÃO DAS AMOSTRAS.

A invenção refere-se a um dispositivo de amostragem para tirar amostras de fusões possuindo um ponto de fusão superior a 600°C, em particular para metais e fusões de cryolite, em particular, fusões de ferro ou aço, com um tubo portador possuindo uma extremidade de imersão e possuindo um conjunto de câmara de amostra disposto na extremidade de imer10 são do tubo portador, o conjunto possuindo uma abertura de entrada e uma cavidade de amostra para a fusão, e o conjunto sendo disposto pelo menos parcialmente dentro do tubo portador. Adicionalmente, a invenção se refere a um conjunto de câmara de amostra para tal dispositivo de amostragem, e a um método para tirar amostras utilizando tal dispositivo de amostragem.

Inúmeros dispositivos de amostragem para fusões, em particular para metais ou fusões de cryolite, são conhecidos. Por exemplo, DE 32 33 677 C1 descreve um dispositivo de amostragem para metal e escória. Aqui, na extremidade de imersão de um tubo portador é fornecida uma abertura de entrada para uma cavidade de amostra que é coberta por uma tampa prote20 tora. Dispositivos de amostragem similares são conhecidos a partir da EP 1 544 591 A2 ou da DE 25 04 583 A1.

A partir de DE 10 2005 060 492 B3 uma combinação é conhecida de um dispositivo de amostragem e sensores para medição em fusões de metal ou escória. Aqui, um cabeçote de medição é descrito para acomodar 25 os sensores, adicionalmente possuindo em sua extremidade de imersão uma abertura de entrada para uma cavidade de amostra.

Esses dispositivos de amostragem têm em comum que a cavidade de amostra é disposta na extremidade de imersão de um tubo portador destinado para imersão na fusão, onde depois de tirar a amostra e a reti30 rada do tubo portador a partir da fusão, a extremidade de imersão com a cavidade de amostra é separada do tubo portador, e a amostra é subsequentemente removida da cavidade de amostra e distribuída para um dispo

2/18 sitivo de análise. Disposições similares adicionais são descritas, por exemplo, na U.S. 6.113.669.

Tubos portadores são descritos, entre outras coisas, na EP 143 498 A2 e U.S. 4.893.516. Aqui, é descrito também que o tubo portador é fixado a uma lança para medição ou retirada de amostras. A lança serve para o manuseio por máquina ou manuseio manual do tubo portador possuindo a cavidade de amostra ou sensores. Utilizando a lança, o tubo portador é imerso na fusão metálica e retirado da mesma. O tubo portador possuindo o dispositivo de amostragem ou equipamento de sensor é um artigo descartável, que é eliminado depois de ter sido utilizado, enquanto a lança (também designada como lança portadora) é utilizada múltiplas vezes.

A lança é utilizada não apenas para imersão do tubo portador, mas também para transmitir sinais através do cabo de sinal direcionado através da lança. A lança é conectada ao tubo portador por uma peça de acoplamento, onde os cabos de sinal ou outras unidades funcionais também podem ser integrados à peça de acoplamento. Contatos correspondentes, com o auxílio dos quais uma transmissão de sinais através de uma lança portadora ocorre, são representados, entre outras coisas, na DE 10 2005 060 492 B3.

Nos dispositivos de amostragens conhecidos, a remoção da amostra da cavidade de amostra ocorre imediatamente depois da retirada do tubo portador da fusão de metal, onde a extremidade de imersão do tubo portador e a cavidade de amostra propriamente ditas são destruídas enquanto liberam a amostra disposta na cavidade de amostra. Para essa finalidade, o tubo portador pode ser simplesmente deixado cair no chão perto do recipiente de fusão, de modo que o tubo portador, que é danificado de qualquer forma durante o processo de imersão e como uma regra é feito de papelão, desmonta e libera a amostra. As cavidades de amostra para fusões quentes, tal como fusões de metal, são frequentemente formadas a partir de conjuntos de câmara de amostra de duas partes, de modo que as duas partes se soltem uma da outra e liberem a amostra. Em particular com fusões de alta temperatura, tal como fusões de aço, a amostra propriamente dita

3/18 ainda está muito quente quando exposta ao ar ambiente pela abertura da cavidade de amostra. Como resultado disso, a superfície da amostra pode oxidar, de modo que um pós-tratamento de amostra seja necessário antes da análise. A partir da DE 25 04 583 A1 é conhecida também a retração do conjunto de câmara de amostra para fora através do alojamento protetor.

Um objetivo da invenção é se aperfeiçoar os dispositivos de amostragens conhecidos, em particular para fusões metálicas ou fusões de cryolite, em particular fusões de ferro ou aço, e para permitir uma análise mais rápida das amostras.

O objetivo é alcançado de acordo com a invenção pelas características das reivindicações independentes. Modalidades vantajosas da invenção seguem a partir das reivindicações dependentes.

O dispositivo de amostragem é caracterizado em particular pelo fato de o conjunto de câmara de amostra possuir em uma parte de sua superfície externa um dispositivo de acoplamento, disposto dentro do tubo portador, para acoplar uma lança portadora, e o conjunto de câmara de amostra possuir uma parede interna para a cavidade de amostra (isso é, uma parte cercando imediatamente a cavidade de amostra na qual a amostra deve ser obtida), e uma parede externa, onde a parede externa cerca a parede interna pelo menos parcialmente a uma distância da mesma, de modo que exista um espaço oco entre a parede externa e a parede interna. O espaço oco pode ser preenchido com gás, em particular gás inerte, ou pode conter um vácuo. Dessa forma, no conjunto de câmara de amostra resulta um tipo de câmara dupla na qual a câmara interna é a cavidade de amostra e a câmara externa, cercando a câmara interna, forma um espaço de gás (ou espaço de vácuo).

Aqui, é possível se retirar o conjunto de câmara de amostra como um todo, ou uma parte da mesma, com a lança portadora a partir da extremidade do tubo portador oposta à extremidade de imersão, de modo que uma superfície da amostra seja exposta e acessível para análise. Visto que essa exposição de superfície pode ocorrer no tubo portador ou fora, se todo o conjunto de câmara de amostra for removido através do tubo portador, a

4/18 amostra pode ser submetida à análise sob condições controladas. Aqui, a remoção da amostra ou exposição da superfície de amostra ocorre de modo que possa ser distribuída imediatamente para análise e sem preparação anterior. Nesse contexto, o termo análise de amostra deve ser compreendido como a recepção de sinais óticos necessários para avaliação por um espectrômetro (e a avaliação de sinais); a partir de onde resulta um envio de sinais para dispositivos de avaliação, computadores, ou similares.

Em particular, é vantajoso que o conjunto de câmara de amostra tenha como uma parede interna uma pluralidade de partes que cercam diretamente a cavidade de amostra e podem ser destacadas uma da outra, onde pelo menos uma das partes é disposta dentro do tubo portador. Dessa forma, utilizando-se a lança portadora, pelo menos essa parte pode ser removida da amostra através do tubo portador. É adicionalmente rápido que o conjunto de câmara de amostra ou parte do conjunto de câmara de amostra possuindo o dispositivo de acoplamento seja disposto na extremidade de imersão do tubo portador, de modo que o conjunto de câmara de amostra ou a parte possuindo o dispositivo de acoplamento possa ser movido através do interior do tubo portador para a extremidade oposta à extremidade de imersão do tubo portador, e daí possa ser retirada do tubo portador.

Preferivelmente, o conjunto de câmara de amostra ou parte do conjunto de câmara de amostra possuindo o dispositivo de acoplamento possui uma seção transversal perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do tubo portador que é no máximo tão grande quando a seção transversal do interior do tubo portador perpendicular ao seu eixo geométrico longitudinal. A seção transversal do conjunto de câmara de amostra ou da parte do conjunto de câmara de amostra possuindo o dispositivo de acoplamento é caracterizada por sua silhueta (borda de contorno) que não pode se projetar além da seção transversal do interior do tubo portador em qualquer ponto, visto que, do contrário, uma remoção do conjunto de câmara de amostra ou sua parte através do tubo portador não será possível ou só será possível depois de se inclinar com relação ao eixo geométrico longitudinal, o que impede o sucesso ou permite que seja obtido apenas com um esforço maior.

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É preferível que o conjunto de câmara de amostra tenha uma primeira parte e uma segunda parte, que juntas cercam a cavidade de amostra, e que o tubo portador tenha uma parte principal, contendo o dispositivo de acoplamento, e uma parte de extremidade disposta na extremidade de imersão do tubo portador de modo a ser destacável da parte principal, onde a primeira parte do conjunto de câmara de amostra é fixa na parte principal e a segunda parte do conjunto de câmara de amostra é fixa na parte de extremidade do tubo portador. Dessa forma, é possível se desmontar de forma fácil e rápida o tubo portador depois de retirar a amostra, onde as partes do conjunto de câmara de amostra são simultaneamente destacadas uma da outra, de modo que uma parte da superfície de amostra seja livremente acessível para análise. O tubo portador não precisa ser quebrado ou cortado com muito esforço, visto que possui um ponto de quebra predeterminado no ponto onde a parte principal e a parte de extremidade são conectadas.

A parte de extremidade pode ser conectada à parte principal por uma conexão de encaixe por pressão ou conexão de parafuso. Preferivelmente, a parte de extremidade pode ser conectada à parte principal por prendedores ou grampos. Dessa forma, por um lado uma conexão segura é garantida para transporte e uso do dispositivo de amostragem, e por outro lado a separação fácil e rápida é possível utilizando-se alças ou ferramentas simples. Se o dispositivo de amostragem possuir adicionalmente sensores em sua extremidade de imersão, tal como o elemento térmico ou um sensor eletroquímico, fios de conexão dos sensores são direcionados através do interior do tubo portador. Quando a parte de extremidade é separada da parte principal do tubo portador, esses fios de conexão também são separados. Aqui, pontos de quebra predeterminados ou mecanismos de separação convencionais podem ser fornecidos, que separam os fios de conexão abaixo da superfície de amostra que deve ser exposta, isto é, entre a superfície de amostra e a extremidade de imersão do dispositivo de amostragem. Dessa forma, os fios de conexão são impedidos de possivelmente mover para ou através da superfície de amostra que deve ser analisada, o que perturbaria a análise.

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É adicionalmente vantajoso que o dispositivo de acoplamento seja construído com um acoplamento de encaixe por pressão ou acoplamento tipo baioneta ou acoplamento tipo parafuso, a fim de permitir um simples acoplamento para lanças portadoras padrão. Adicionalmente, é preferível que a razão da massa de fusão recolhida na cavidade de amostra para a massa do conjunto de câmara de amostra, em particular a parede interna do conjunto de câmara de amostra, sem a fusão seja inferior a 0,8, preferivelmente no máximo igual a 0,1. Isso alcança um resfriamento rápido da fusão que fluiu para dentro da cavidade de amostra, de modo que quando uma superfície de amostra é exposta, a fusão já possa ter resfriado o suficiente de modo que a oxidação seja impedida ao máximo possível, de modo que o pós-tratamento da superfície de amostra seja desnecessário.

O conjunto de câmara de amostra possui uma parede interna para a cavidade de amostra e uma parede externa, onde a parede externa cerca a parede in terna pelo menos parcialmente a uma distância da mesma, formando um espaço oco. A razão de massa pode ser formada com o auxílio do material da parede interna para a cavidade de amostra. A parede interna do conjunto de câmara de amostra pode ser feita completamente ou parcialmente de cobre, a fim de aumentar o efeito de resfriamento. Devido ao espaçamento parcial da parede externa com relação à parede interna, um gás inerte pode ser introduzido no espaço oco resultante, a fim de criar uma atmosfera de não oxidação no ambiente imediato da amostra. O gás inerte pode, preferivelmente, ser suprido pelo dispositivo de acoplamento possuindo pelo menos um canal de fluxo de gás que corre através da parede externa do conjunto de câmara de amostra ou leva até essa parede.

Um conjunto de câmara de amostra de acordo com a invenção para um dispositivo de amostragem como descrito acima, possuindo uma cavidade de amostra imediatamente cercada por uma parede interna formada a partir de uma pluralidade de partes, e possuindo um tubo de entrada conectado à cavidade de amostra para acomodar uma amostra de uma fusão de metal ou fusão de cryolite, em particular uma fusão de aço, na cavidade de amostra, onde o tubo de entrada abre para dentro da cavidade de

7/18 amostra com uma abertura de entrada, é caracterizado pelo fato de a razão V entre a massa M(g) da amostra e o material da parede interna ser caracterizada pela seguinte equação:

_{r =} Mx24000 _<015 mxex2 em que m é a massa (g) da parede interna, c é a capacidade de aquecimento específico (J/kg-K) e λ é a condutividade térmica (W/m-K) do material da parede interna. Preferivelmente, a razão V < 0,05. Isso cria um resfriamento rápido da fusão de fluxo de entrada a partir, por exemplo, de mais de 1600°C (no caso de uma fusão de aço) para 200 a 300°C, de modo que a superfície possa estar disponível para análise sem oxidação. A amostra pode ser, por exemplo, uma amostra de aço ou ferro, e cobre ou alumínio, entre outros são materiais adequados para a parede interna. Se necessário, boas amostras ainda podem ser obtidas mesmo com uma razão de V < 0,3.

O conjunto de câmara de amostra possui um formato plano (por exemplo, um disco circular) por suas duas partes da parede interna, com uma superfície de amostra suave e plana exposta após a remoção de uma parte da parede interna. A segunda parte da parede interna, na qual a amostra permanece primeiro, pode ter aberturas através das quais o gás pode escapar quando a cavidade de amostra é preenchida, ou através das quais o gás pode ser previamente sugado para fora, formando um vácuo, e se necessário através das quais um excesso da fusão de fluxo de entrada que pode estar presente pode sair. A fusão que sai através das aberturas endurece, assim como a amostra propriamente dita, fixando a amostra nessa segunda parte da parede interna, de modo que possa ser mais facilmente suprida para análise. A primeira parte da parede interna também pode possuir aberturas para ventilar a cavidade de amostra.

A razão de volume de amostra, isto é, volume (em mm³) da cavidade de amostra para a seção transversal geral (em mm²) das aberturas que saem da cavidade de amostra e servem para ventilação é inferior a 500 mm, preferivelmente inferior a 100 mm, a fim de permitir a ventilação eficiente.

As partes da parede do conjunto de câmara de amostra podem

8/18 ser pressionadas uma contra a outra, e, dessa forma, mantidas unidas, por molas, em particular molas espiraladas.

O conjunto de câmara de amostra possui vantajosamente pelo menos duas partes cercando imediatamente a cavidade de amostra e destacáveis uma da outra.

Preferivelmente, o tubo de entrada possui uma seção transversal reduzida na abertura de entrada. Dessa forma, é construído como um tubo possuindo um diâmetro aproximadamente uniforme e seção transversal através de seu comprimento, onde a seção transversal se torna menor na abertura de entrada. A abertura oposta, para o fluxo de fusão para dentro do tubo de entrada, também pode ter uma seção transversal reduzida, que é preferivelmente menor do que a seção transversal da abertura de entrada na cavidade de amostra. Aqui, a seção transversal do tubo de entrada é preferivelmente circular e a abertura oposta pode ter um diâmetro de aproximadamente 3 mm, enquanto o tubo de entrada pode possuir um diâmetro de aproximadamente 8 mm através de seu comprimento e a abertura de entrada na cavidade de amostra pode ter um diâmetro de aproximadamente 6 mm.

O método de acordo com a invenção para a retirada de amostras de fusões possuindo uma temperatura de fusão de mais de 600°C, em particular para fusões metálicas ou fusões de cryolite, em particular para fusões de ferro ou aço, utilizando um dispositivo de amostragem de acordo com a invenção, onde uma lança portadora é caracterizada pelo fato de a lança portadora ser acoplada ao dispositivo de acoplamento do conjunto de câmara de amostras, onde depois de a extremidade de imersão do tubo portador ser submersa na fusão e a cavidade de amostra do conjunto de câmara de amostra ser preenchida com a fusão, o conjunto de câmara de amostra ou parte do conjunto de câmara de amostra possuindo o dispositivo de acoplamento é então puxado através do tubo portador utilizando-se a lança portadora e retirado a partir da extremidade do tubo portador oposta à extremidade de imersão, e depois da retirada do tubo portador da parte do conjunto de câmara de amostra possuindo o dispositivo de acoplamento, onde uma parte da superfície da amostra no conjunto de câmara de amostra entra em

9/18 contato direto com o ambiente circundante do conjunto de câmara de amostra (ou com o espaço oco situado entre a parede interna e a parede externa do conjunto de câmara de amostra), uma lança possuindo um espectrômetro é empurrada para dentro do tubo portador e a superfície da amostra é analisada com o auxílio do espectrômetro.

Uma modalidade específica alternativa do método de acordo com a invenção para a retirada de amostras a partir das fusões possuindo uma temperatura de fusão maior que 600°C, em particular para fusões metálicas ou fusões de cryolite, em particular para fusões de ferro ou aço, utilizando um dispositivo de amostragem de acordo com a invenção, onde uma lança portadora é empurrada para dentro do tubo portador através da extremidade oposta a uma extremidade de imersão do tubo portador, é caracterizada pelo fato de a lança portadora ser acoplada ao dispositivo de acoplamento do conjunto de câmara de amostra, onde depois de a extremidade de imersão do tubo portador ser submersa na fusão e a cavidade de amostra do conjunto de câmara de amostra ser preenchida com a fusão, o conjunto de câmara de amostra ou parte do conjunto de câmara de amostra possuindo o dispositivo de acoplamento é então puxado através do tubo portador utilizando a lança portadora e retirado a partir da extremidade do tubo portador oposta à extremidade de imersão, e depois da retirada a partir do tubo portador da parte do conjunto de câmara de amostra possuindo o dispositivo de acoplamento, onde uma parte da superfície da amostra no conjunto de câmara de amostra entra em contato direto com o ambiente circundante do conjunto de câmara de amostra (ou com o espaço oco situado entre a parede interna e a parede externa do conjunto de câmara de amostra), uma lança possuindo um agarre ou manipulador é empurrada para dentro do tubo portador, e o agarre ou manipulador agarra a amostra, remove a mesma do conjunto de câmara de amostra, e puxa o mesmo através do tubo portador, retirando o mesmo da extremidade do tubo portador oposta à extremidade de imersão.

Dessa forma, a amostra permanece por um período de tempo relativamente longo em um ambiente comparativamente bem protegido e

10/18 pode resfriar até que alcance uma temperatura na qual a superfície de amostra não oxide imediatamente, de modo que possa ser analisada sem tratamento adicional. Com relação às temperaturas de fusão das fusões de ferro ou aço de mais de 1450°C, essa temperatura resfriada é apenas de algumas centenas de graus Celsius, por exemplo, 200 a 300°C. Aqui, a análise ocorre em um ambiente relativamente protegido sem a amostra propriamente dita precisar ser removida do tubo portador. Isso pode ser vantajoso em particular se parte do conjunto de câmara de amostra não removida utilizando a lança portadora for fixada, por várias razões, à extremidade de imersão do tubo portador, de modo que não possa ser removida sem a destruição do tubo portador.

Preferivelmente, a câmara de amostra é distribuída para um dispositivo de análise depois de ser retirada do tubo portador.

Adicionalmente, pode ser vantajoso que, depois da retirada do tubo portador da parte do conjunto de câmara de amostra possuindo o dispositivo de acoplamento, onde uma parte da superfície da amostra no conjunto de câmara de amostra entra em contato direto com o ambiente circundante do conjunto de câmara de amostra (ou com o espaço oco situado entre a parede interna e a parede externa do conjunto de câmara de amostra), a amostra seja removida da extremidade de imersão do tubo portador, onde é puxada através da extremidade de imersão ou a extremidade de imersão ou parte da mesma com a amostra é removida do tubo portador. Isso pode fazer sentido se, devido à particularidade da construção ou operação, uma análise dentro do tubo portador ou uma remoção da amostra através do tubo portador não seja possível ou praticável. É vantajoso que a amostra seja distribuída para um dispositivo de analise fora do tubo portador.

É adicionalmente vantajoso que o tubo portador seja puxado para fora da fusão antes da retirada do tubo portador do conjunto de câmara de amostra ou da parte do conjunto de câmara de amostra possuindo o dispositivo de acoplamento. Adicionalmente, pode fazer sentido que um gás inerte seja conduzido para o conjunto de câmara de amostra ou para dentro de um espaço oco do conjunto de câmara de amostra durante e/ou depois da reti

11/18 rada da amostra. Dessa forma, o oxigênio é impedido de entrar na amostra, de modo que mesmo com altas temperaturas a amostra não possa oxidar, e uma análise da amostra seja possível sem pós-tratamento adicional.

A seguir, a invenção será explicada através de exemplos com base nos desenhos. Nos desenhos são ilustrados:

a figura 1 é uma representação esquemática de um dispositivo de amostragem de acordo com a invenção;

a figura 2 são partes do dispositivo de amostragem depois da remoção da amostra;

a figura 3 são partes do dispositivo de amostragem antes de uma análise;

a figura 4 são partes da câmara de amostra;

a figura 5 ilustra uma análise dentro do tubo portador;

a figura 6 ilustra uma remoção da amostra dentro do tubo porta15 dor;

a figura 7 ilustra a preparação de uma análise pela separação da extremidade de imersão do dispositivo de amostragem;

a figura 8 ilustra um dispositivo de amostragem adicional de acordo com a invenção;

a figura 9 ilustra partes do dispositivo de amostragem adicional durante a remoção da amostra do molde;

a figura 10 ilustra a parte superior da parede interna do conjunto de câmara de amostra;

a figura 11 ilustra a parte inferior da parede interna do conjunto 25 de câmara de amostra;

a figura 12 ilustra o conjunto de câmara de amostra com a parede interna e externa;

a figura 13 ilustra o conjunto de câmara de amostra, removido do molde, com a parede interna e externa.

A figura 1 ilustra uma representação em corte da extremidade de imersão do dispositivo de amostragem. O tubo de entrada 2 para a amostra de fusão metálica e um elemento térmico 3 aberto na extremidade de imer

12/18 são do tubo portador 1. O tubo de entrada 2 é protegido por uma tampa metálica 4. Essa tampa e a tampa protetora externa 5, feitas de metal, impedem danos durante o transporte e danos quando o dispositivo de amostragem penetra através de uma camada de escória, antes de a abertura do tubo de entrada 2 ser liberada após imersão em uma fusão metálica, por exemplo, uma fusão de aço. O elemento térmico 3 e o tubo de entrada 2 são fixados em um corpo refratário 6. O tubo de entrada 2 abre para dentro de um corpo de resfriamento 7, através de cuja abertura vazada 8 a fusão metálica penetra na cavidade de amostra 9. Essa cavidade é fechada em seu lado superior (observado na direção de imersão) por um corpo de resfriamento superior 10. Os corpos de resfriamento 7; 10 podem ser feitos de cobre, de modo que um fluxo mais rápido de calor da amostra capturada ocorra e a amostra seja rapidamente resfriada. O corpo de resfriamento inferior 7 e o corpo de resfriamento superior 10 juntos formam a parede interna do conjunto de câmara de amostra. A cavidade de amostra 9 propriamente dita possui uma espessura de aproximadamente 2 mm e um diâmetro de aproximadamente 28 mm.

Preferivelmente, a razão da massa de aço fundido que flui para dentro da cavidade de amostra 9 para a massa de corpos de resfriamento 7; 10 é inferior a 0,1, de modo que a fusão metálica endureça e resfrie muito rapidamente para uma temperatura de aproximadamente 200 C. Os corpos de resfriamento 7; 10 são feitos de cobre. Aqui, com o tamanho relativo ilustrado nas figuras, resulta uma razão V de aproximadamente 0,0167. O corpo de resfriamento superior 10 é pressionado contra o corpo de resfriamento inferior 7 por uma mola em espiral, de modo que a cavidade de amostra 9 seja vedada. A superfície contrária da mola espiralada 11 é formada pela parede externa 12; 12' do conjunto de câmara de amostra. A parte inferior 12' da parede externa possui uma abertura vazada para o tubo de entrada 2 e forma a superfície contrária inferior para a mola espiralada 11 e para corpos de resfriamento 7; 10. Os corpos de resfriamento 7; 10 formam a parede interna do conjunto de câmara de amostra. As duas partes da parede externa 12; 12' são fixados um ao outro e são vedados por uma vedação 13.

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No lado superior da parte superior 12 da parede externa são dispostos um dispositivo de acoplamento 14 para uma lança portadora, não ilustrada no desenho. O dispositivo de acoplamento 14 é construído como um acoplamento de encaixe por pressão de modo que a lança portadora seja fixada ao mesmo, e depois de se retirar a amostra, a parte superior 12 da parede superior com o corpo de resfriamento superior 10, ou mesmo todo o conjunto de câmara de amostra incluindo a parte inferior 12' da parede externa e do corpo de resfriamento inferior 7, pode ser retirada para cima através do tubo portador 1. Se o conjunto de câmara de amostra completo for retirado, o tubo de entrada 2, que é fixado à parte inferior do conjunto de câmara de amostra, também pode ser retirado.

O dispositivo de acoplamento 14 possui um canal de fluxo de gás que corre essencialmente no eixo geométrico longitudinal do dispositivo de acoplamento, que pode ser conectado a uma fonte de gás inerte através da lança portadora, através do qual o gás inerte pode ser introduzido no espaço oco 15 do conjunto de câmara de amostra, de modo que depois da remoção do corpo de resfriamento superior 7 da cavidade de amostra 9, a amostra seja cercada pelo gás inerte e não oxide. De uma forma conhecida, o elemento térmico 3 possui, em sua extremidade ilustrada apenas esquematicamente e situada oposta à extremidade de imersão, um conector elétrico que, da mesma forma conhecida, pode ser conectado a uma lança portadora, de modo que sinais elétricos do elemento térmico possam ser conduzidos para fora para um dispositivo de avaliação.

A figura 2 ilustra a remoção da parte superior do conjunto de câmara de amostra com a parte superior 12 da parede externa, o corpo de resfriamento superior 10, e a mola espiralada 11, a partir da parte inferior do conjunto de câmara de amostra com a cavidade de amostra 9 preenchida com fusão metálica, o corpo de resfriamento inferior 7, e a parte inferior 12' da parede externa. Depois da separação dessa parte inferior da parte superior do conjunto de câmara de amostra, a parte inferior é retirada da extremidade de imersão do tubo portador 1, de modo que a amostra, que é situada na cavidade de amostra 9 e que nesse meio tempo resfriou possa ser distri

14/18 buída para um espectrômetro 16 (ver figura 3) para análise.

A figura 4 ilustra a remoção da parte inferior do conjunto de câmara de amostra, incluindo o tubo de entrada 2, do corpo refratário 6.

A remoção da parte superior do conjunto de câmara de amostra através da lança portadora 1 é ilustrada na figura 5. Aqui, é ilustrado que, depois da remoção da parte superior do conjunto de câmara de amostra e da exposição da superfície da amostra na cavidade de amostra 9, um espectrômetro 16' é levado através do tubo portador 1, com o auxílio de uma lança de espectrômetro 17, até a cavidade de amostra 9, de modo que a análise de amostra possa ocorrer dentro do tubo portador 1. Nesse contexto, o termo análise de amostra se refere à recepção de sinais óticos necessários para avaliação pelo espectrômetro 16, 16'; de onde os sinais são transmitidos para os dispositivos de avaliação, computadores ou similares.

A figura 6 ilustra uma possibilidade adicional para a análise de amostras. Aqui, diferentemente da variação ilustrada na figura 5, após a remoção da parte superior do conjunto de câmara de amostra uma lança de agarre 18 é introduzida no tubo portador, com o auxílio do qual um agarre 19 pode agarrar a amostra 20 e retirar a mesma através do tubo portador 1, de modo que as amostras 20 possam ser distribuídas para o espectrômetro 16 com o auxílio da lança de agarre 18.

Uma alternativa para a modalidade específica ilustrada na figura 2 é ilustrada na figura 7. Ao invés da retirada descendente da parte inferior do conjunto de câmara de amostra com o corpo refratário 6 da extremidade de imersão do tubo portador, após a remoção da parte superior do conjunto de câmara de amostra através do tubo portador 1 utilizando a lança portadora, a extremidade imersão 21 do tubo portador 1 pode ser separada do resto do tubo portador 1 ao longo da marcação 22, aproximadamente no nível da cavidade de amostra 9. Uma ferramenta de corte convencional 23, ilustrada apenas esquematicamente na figura 7, pode ser utilizada para essa finalidade. Nesse caso também, as amostras podem ser subsequentemente distribuídas para um espectrômetro 16 para análise.

Ao invés do corte da extremidade de imersão, essa extremidade

15/18 também pode ser destruída de alguma outra forma convencional, de modo que a amostra possa ser removida e distribuída para análise. Nesse caso também, a amostra sofre o resfriamento suficiente por corpos de resfriamento 7; 10 antes de ser removida do tubo portador 1. Depois da separação da extremidade de imersão 21 e remoção da parte inferior da câmara de amostra, a amostra é mais acessível para análise, onde a exposição da superfície de amostra a ser analisada ocorre em uma atmosfera limpa e, se necessário, inerte.

A figura 8 ilustra uma modalidade do dispositivo de amostragem que é alternativa ou preferida à figura 1. O conjunto de câmara de amostra dentro do dispositivo de amostragem é construído de uma forma análoga à modalidade específica ilustrada na figura 1. Os corpos de resfriamento 7; 10 são feitos de cobre. Aqui, de acordo com o tamanho relativo ilustrado nas figuras, uma razão V de aproximadamente 0,0167 é obtida.

O tubo de entrada 2 possui um diâmetro de aproximadamente 8 mm., sua abertura de entrada 23 possuindo um diâmetro de aproximadamente 6 mm., e a abertura oposta 24 possuindo um diâmetro de aproximadamente 3 mm. Alumínio é disposto no tubo de entrada 2 como o agente de desoxidação 25. Em adição ao tubo de entrada 2, um elemento térmico 3 é fixado no corpo refratário 6, e é conectado a uma unidade eletrônica de medição pelos fios de elemento térmico 22.

O tubo portador 1, feito de papelão, possui um tubo de papelão 26 em sua extremidade de imersão. Esse tubo é conectado ao tubo portador 1 por um tubo de conexão 27, que conecta as extremidades de apoio mútuo do tubo portador 1 e tubo de papelão 26. Em sua circunferência externa, o tubo de conexão 27 termina aproximadamente de forma nivelada com o tubo portador 1 e com o tubo de papelão 26. O tubo portador interno 1 é disposto em um tubo de conexão interno 27', que forma uma ponte para o ponto de conexão entre o tubo de papelão 26 e o tubo portador 1 e, em seu lado interno, se encontrar contra a parte superior da parede externa 12 da câmara de amostra, e fixa a mesma.

O tubo portador 1, o tubo de papelão 26, e os tubos de conexão

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27, 27' são conectados um ao outro por prendedores 28, 28'. Esse ponto de conexão é facilmente destacado através da ação mecânica simples, de modo que o tubo portador 1 possa ser removido do tubo de papelão 26, onde a parte superior da parede externa 12 do conjunto de câmara de amostra, conectado ao tubo portador 1 pelo tubo de conexão interno 27', permanece no tubo portador 1 e a parte inferior da parede externa 12' é fixada ao tubo de papelão 26 e permanece no mesmo, de modo que as duas partes da parede externa 12; 12' são destacadas uma da outra.

O tubo de conexão 27 é conectado aqui com um prendedor maior 28 ao tubo portador 1 e ao tubo de conexão interno 27', enquanto o tubo de papelão 26 é conectado ao tubo de conexão interno 27' com os prendedores menores 28'. Essa conexão com prendedores menores 28' é, por exemplo, destacada pela rotação do tubo portador 1 com relação ao tubo de papelão 26, como ilustrado na figura 9. Aqui, os fios de conexão dos sensores, isso é, os fios de elemento térmico 22, também são separados. Como é ilustrado na figura 9 por exemplo, a separação ocorre abaixo da superfície de análise da amostra exposta durante a separação, isto é, entre a superfície de análise e a extremidade de imersão do dispositivo de amostragem, de modo que os fios de elemento térmico separados não entrem na frente da superfície de análise, onde podem perturbar a análise.

Depois da separação, a cavidade de amostra 9 com a amostra é agora acessível para análise, visto que o corpo de resfriamento 10 foi removido, e uma superfície de amostra plana e suave é exposta. As aberturas 29 dispostas no corpo de resfriamento inferior 7 conectam a cavidade de amostra ao espaço oco 15 formado entre o corpo de resfriamento 7 da parede interna e a parte inferior 12' da parede externa. A fusão excessiva da cavidade de amostra pode sair através dessas aberturas 29, que são dispostas para abrir para dentro da circunferência da cavidade de amostra em uma disposição circular uniforme, de modo que as amostras sem bolhas sejam obtidas. A fusão de saída endurece e, dessa forma, mantém a amostra firmemente nessa parte do conjunto de câmara de amostra, de modo que a amostra com o conjunto de câmara de amostra ou uma parte do conjunto de

17/18 câmara de amostra, isso é, a parte inferior voltada para a extremidade de imersão, possa ser distribuída para analise.

A figura 10 ilustra o corpo de resfriamento superior 10 em seção transversal, e sob isso ilustra o mesmo em uma vista superior. Em seu lado superior é disposta uma área elevada possuindo uma borda 30. A mola espiralada 11 é fixada em uma borda 30. Disposta oposta ao lado de baixo do corpo de resfriamento superior 10, a parte superior 31 da cavidade de amostra 9 é ilustrada. As aberturas de ventilação circulares laterais 32 são utilizadas para a circulação de gás ou para o suprimento deliberado ou descarga de gás a partir do espaço oco 15.

A figura 11 ilustra o corpo de resfriamento inferior 7 em seção transversal, e sob isso ilustra o mesmo em uma vista superior. No corpo de resfriamento inferior, é disposta uma abertura vazada 8 para fusões metálicas, além de um receptáculo 33 para o tubo de entrada 2. Os gases podem escapar da cavidade de amostra 9 através das aberturas de ventilação 35 antes ou durante a retirada da amostra. As aberturas de ventilação 35 são conectadas às aberturas 29 através das quais o metal excessivo pode sair da parte inferior 34 da cavidade de amostra.

A razão de volume (em mm³) da cavidade de amostra para a seção transversal total (em mm²) das aberturas utilizadas para ventilação (isso é, aberturas de ventilação 32; 35), nas configurações ilustradas como exemplos nas figuras, é de aproximadamente 72 mm, onde o volume da cavidade de amostra 9 é de aproximadamente 1230 mm³ e a seção transversal total das aberturas de ventilação 32; 35 é de aproximadamente 17 mm².

As figuras 12 e 13 ilustram o conjunto de câmara de amostra com a parede interna e externa, no estado montado (figura 12) e no estado removido do molde (figura 13). A parte superior 12 e a parte inferior 12' da parede externa são feitas de alumínio. As mesmas agarram os corpos de resfriamento 7; 10 que são pressionados juntos por uma mola em espiral 11 e cercam a cavidade de amostra 9. Claramente visível é o tubo de entrada 2 com suas duas extremidades possuindo um diâmetro reduzido, a abertura de entrada 23 e a abertura oposta 24. Também ilustrados são os canais de

18/18 fluxo de gás 36 da parte superior 12 da parede externa.

Os exemplos não limitam a invenção; em particular, as características de uma modalidade específica que não interagem diretamente com a funcionalidade também são transferíveis para outras modalidades específi5 cas descritas especificamente ou geralmente da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de amostragem para tirar amostras a partir de metais possuindo um ponto de fusão superior a 600°C, em particular para fusões de metal ou cryolite, compreendendo um tubo portador possuindo uma extremidade de imersão e um conjunto de câmara de amostra disposto na extremidade de imersão do tubo portador, o conjunto possuindo uma abertura de entrada e uma cavidade de amostra para a fusão, o conjunto sendo disposto pelo menos parcialmente dentro do tubo portador, onde o conjunto de câmara de amostra possui em uma parte de sua superfície externa um dispositivo de acoplamento, disposto dentro do tubo portador, para acoplamento a uma lança portadora, caracterizado pelo fato de o conjunto de câmara de amostra possuir uma parede interna para a cavidade de amostra e uma parede externa, onde a parede externa cerca a parede interna pelo menos parcialmente a uma distância, de modo que um espaço oco seja disposto entre a parede externa e a parede interna.
2. Dispositivo de amostragem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o conjunto de câmara de amostra possuir uma pluralidade de partes que cercam diretamente a cavidade de amostra e são destacáveis uma da outra, onde pelo menos uma das partes é disposta dentro do tubo portador.
3. Dispositivo de amostragem, de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o conjunto de câmara de amostra ou parte do conjunto de câmara de amostra possuindo o dispositivo de acoplamento ser disposto na extremidade de imersão do tubo portador, de modo que o conjunto de câmara de amostra ou parte possuindo o dispositivo de acoplamento seja móvel através do interior do tubo portador para a extremidade do tubo portador oposta à extremidade de imersão e ser movido para fora do tubo portador.
4. Dispositivo de amostragem, de acordo com uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de o conjunto de câmara de amostra ou parte do conjunto de câmara de amostra possuindo o dispositivo de acoplamento possuir uma seção transversal perpendicular ao eixo geométri

2/5 co longitudinal do tubo portador, que é no máximo tão grande quanto a seção transversal do interior do tubo portador perpendicular a seu eixo geométrico longitudinal.
5. Dispositivo de amostragem, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o conjunto de câmara de amostra possuir uma primeira parte e uma segunda parte que juntas cercam a cavidade de amostra, e de o tubo portador possuir uma parte principal contendo o dispositivo de acoplamento e uma parte de extremidade disposta na extremidade de imersão do tubo portador e destacável a partir da parte principal, onde a primeira parte do conjunto de câmara de amostra ser fixada na parte principal e a segunda parte do conjunto de câmara de amostra ser fixada na parte de extremidade do tubo portador.
6. Dispositivo de amostragem, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a parte de extremidade ser conectada à parte principal por uma conexão de encaixe por pressão ou conexão enrascada.
7. Dispositivo de amostragem, de acordo com a reivindicação 6 ou 6, caracterizado pelo fato de a parte de extremidade ser conectada à parte principal por prendedores ou grampos.
8. Dispositivo de amostragem, de acordo com uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de o dispositivo de acoplamento ser construído como um acoplamento de encaixe por pressão ou como um acoplamento tipo baioneta ou um acoplamento tipo parafuso.
9. Dispositivo de amostragem, de acordo com uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de a razão da massa da fusão acomodada na cavidade de amostra para a massa do conjunto de câmara de amostra sem a fusão ser inferior a 0,8, preferivelmente de no máximo 0,1.
10. Dispositivo de amostragem, de acordo com uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado pelo fato de o dispositivo de acoplamento possuir pelo menos um canal de fluxo de gás, que corre através da parede externa do conjunto de câmara de amostra ou leva até a parede externa.
11. Conjunto de câmara de amostra para um dispositivo de amostragem, como definido em uma das reivindicações de 1 a 10, compreen

3/5 dendo uma cavidade de amostra cercada diretamente por uma parede interna formada a partir de uma pluralidade de partes e um tubo de entrada conectado à cavidade de amostra para acomodar uma amostra de uma fusão metálica ou fusão de cryolite, em particular, uma fusão de aço, na cavidade de amostra, onde o tubo de entrada abre para dentro da cavidade de amostra com uma abertura de entrada, caracterizado pelo fato de a razão V entre a massa M da amostra e o material da parede interna é caracterizado pela equação a seguir:

_{r =} yx_2400Q_<015 mxcxÃ.

em que m é a massa da parede interna, c é a capacidade térmica específica, e λ é a condutividade térmica do material da parede interna.
12. Conjunto de câmara de amostra, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de V < 0,05.
13. Conjunto de câmara de amostra, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de a razão de volume de cavidade de amostra para a seção transversal total das aberturas utilizadas para servir de ventilação ser inferior a 500 mm, preferivelmente inferior a 100 mm.
14. Conjunto de câmara de amostra, de acordo com uma das reivindicações de 11 a 13, caracterizado pelo fato de possuir pelo menos duas partes cercando imediatamente a cavidade de amostra e ser destacável uma da outra.
15. Conjunto de câmara de amostra, de acordo com uma das reivindicações de 11 a 14, caracterizado pelo fato de o tubo de entrada possuir uma seção transversal reduzida na abertura de entrada.
16. Método de retirada de amostras de fusões possuindo uma temperatura de fusão superior a 600°C, em particular para fusões metálicas ou fusões de cryolite, utilizando um dispositivo de amostragem como definido em uma das reivindicações de 1 a 10, onde uma lança portadora é empurrada para dentro do tubo portador através da extremidade oposta a uma extremidade de imersão do tubo portador, onde a lança portadora é acoplada ao dispositivo de acoplamento do conjunto de câmara de amostra, onde a extremidade de imersão do tubo portador é subsequentemente imersa na

4/5 fusão e a cavidade de amostra do conjunto de câmara de amostra é preenchida com a fusão, onde o conjunto de câmara de amostra ou a parte do conjunto de câmara de amostra possuindo o dispositivo de acoplamento é então puxado através do tubo portador utilizando a lança portadora e é retirado a partir da extremidade do tubo portador oposta à extremidade de imersão, caracterizado pelo fato de depois da retirada do tubo portador da parte do conjunto de câmara de amostra possuindo o dispositivo de acoplamento, onde uma parte da superfície da amostra situada no conjunto de câmara de amostra entra em contato imediato com o ambiente circundante do conjunto de câmara de amostra, uma lança possuindo um espectrômetro é empurrada para dentro do tubo portador e a superfície da análise é analisada com o auxílio do espectrômetro.
17. Método de retirada de amostras a partir de fusões possuindo uma temperatura de fusão superior a 600°C, em particular para fusões metálicas ou fusões de cryolite, utilizando um dispositivo de amostragem como definido em uma das reivindicações de 1 a 10, no qual uma lança portadora é empurrada para dentro do tubo portador através da extremidade oposta a uma extremidade de imersão do tubo portador, onde a lança portador a é acoplada do dispositivo de acoplamento do conjunto de câmara de amostra, onde a extremidade de imersão do tubo portador é subsequentemente imersa na fusão e a cavidade de amostra do conjunto de câmara de amostra é preenchida com fusão, onde o conjunto de câmara de amostra ou parte do conjunto de câmara de amostra possuindo o dispositivo de acoplamento é subsequentemente puxada através do tubo portador utilizando a lança portadora e é retirado da extremidade do tubo portador oposta à extremidade de imersão, caracterizado pelo fato de depois da retirada do tubo portador da parte do conjunto de câmara de amostra possuindo o dispositivo de acoplamento, onde uma parte da superfície da amostra situada no conjunto de câmara de amostra entra em contato imediato com o ambiente circundante do conjunto de câmara de amostra, uma lança possuindo um agarre é empurrada para dentro do tubo portador, o agarre agarra a amostra, remove a mesma do conjunto de câmara de amostra, e puxa a mesma através do tubo

5/5 portador, retirando a mesma da extremidade do tubo portador oposta à extremidade de imersão.
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de depois da retirada do tubo portador, as amostras serem distribuí-

5 das para um dispositivo de análise.
19. Método de acordo com pelo menos uma das reivindicações de 16 a 18, caracterizado pelo fato de durante e/ou depois da retirada da amostra, um gás inerte ser conduzido para o conjunto de câmara de amostra ou para dentro de um espaço oco do conjunto de câmara de amostra.