BR102013027155B1 - Sonda de medição para medições em metal fundido ou escória - Google Patents

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Abstract

resumo patente de invenção: "sonda de medição para medições em metal fundido ou escória". a presente invenção refere-se a uma sonda de medição para medições em metal fundido ou escória tendo uma cabeça de medição compreendendo uma extremidade de imersão e uma extremidade traseira, através de que pelo menos um sensor eletroquímico, um par termoelétrico e um contato de banho do sensor eletroquímico são dispostos na extremidade de imersão, e é caracterizada pelo fato de que um par termoelétrico e um sensor eletroquímico cada se estendem a partir da extremidade de imersão adjacentes um ao outro, e em que o contato de banho é fornecido a partir de uma tira de metal que é disposta em torno do par termoelétrico e o sensor eletroquímico e entre o par termoelétrico e o sensor eletroquímico de uma maneira apropriada de tal modo que as duas câmaras são formadas de modo que são abertas na extremidade de imersão, através do que o par termoelétrico é disposto em uma câmara e o sensor eletroquímico é disposto em outra câmara e ambos são mantidos por material de fixação.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SONDA DE MEDIÇÃO PARA MEDIÇÕES EM METAL FUNDIDO OU ESCÓRIA.
[0001] A presente invenção refere-se a uma sonda de medição para medições em metal fundido ou escória tendo uma cabeça de medição que compreende uma extremidade de imersão e uma extremidade traseira, através de que pelo menos um sensor eletroquímico, um par termoelétrico e um contato de banho do sensor eletroquímico são dispostos com a extremidade de imersão.
[0002] As sondas de medição deste tipo são conhecidas, por exemplo, a partir do DE 10 2005 060 492 B3. Este documento descreve várias sondas de medição e uma abertura de entrada para uma câmara de amostragem na extremidade de imersão de uma cabeça de medição, em que cada sensor compreende elementos de contato no lado da cabeça de medição virada para fora a partir da extremidade de imersão. Os sensores são fixados com cimento dentro da cabeça de medição. Uma sonda de medição similar é conhecida do DE 10 2005 060 493 B3. Além de vários sensores e uma abertura de entrada em uma câmara de amostragem, um contato de banho é descrito no lado da imersão da cabeça de medição aqui descrita. Amostradores similares também são conhecidos a partir do DE 10 2010 024 282 A1.
[0003] O objetivo da presente invenção é aperfeiçoar as sondas de medição conhecidas.
[0004] Por ter um par termoelétrico e um sensor eletroquímico cada se estendendo a partir da extremidade de imersão adjacentes um ao outro, fornecendo o contato de banho a partir de uma tira de metal que está disposta em torno do par termoelétrico e o sensor eletroquímico e entre o par termoelétrico e o sensor eletroquímico de maneira apropriada de tal modo que são formadas duas câmaras que
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2/7 estão abertas na extremidade de imersão, em que o par termoelétrico está disposto em uma câmara e o sensor eletroquímico é disposto na outra câmara e ambos são mantidos por um material de fixação, é possível fixar os sensores de maneira ótima e adaptados para o tipo de sensor específico e para, assim, aumentar a precisão da medição dos mesmos. Neste contexto, uma disposição adjacente um ao outro deve ser entendida como significando que um par termoelétrico e um sensor eletroquímico são dispostos lado a lado e essencialmente paralelos um ao outro de tal modo que nenhum sensor adicional está disposto diretamente entre o par termoelétrico e o sensor eletroquímico. O sensor eletroquímico pode, em particular, ser um sensor de oxigênio à base de eletrólito sólido. O banho de contato está disposto para ser aproximadamente paralelo aos eixos longitudinais do par termoelétrico e do sensor eletroquímico de tal modo que ele envolve as superfícies laterais dos dois componentes e é disposto essencialmente paralelo aos mesmos na cabeça de medição. Assim, forma-se, como visto na direção de imersão da sonda de medição, uma linha fechada em torno das duas partes (par termoelétrico e um sensor eletroquímico) que, além disso, divide totalmente a superfície assim formada de tal modo que duas superfícies aproximadamente iguais são produzidas, nas quais o par termoelétrico e/ou o sensor eletroquímico são cada um organizados. As duas câmaras assim formadas estão fechadas pelo banho de contato apenas sobre o lado, mas não na sua extremidade de imersão e, no lado oposto virado para fora da extremidade de imersão.
[0005] De preferência, o material de fixação utilizado para o par termoelétrico é diferente do material de fixação utilizado para o sensor eletroquímico. Isto permite a adaptação específica e otimização do material de fixação para a parte fixada por ele. Em particular, o material de fixação para o par termoelétrico pode ser formado por
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3/7 cimento refratário geralmente conhecido e o material de fixação para o sensor eletroquímico pode ser formado por areia de fundição geralmente conhecida ou areia de moldagem. Neste tipo de disposição, por um lado, o cimento refratário protege de maneira ótima o local de solda fria do par termoelétrico, enquanto que a areia de fundição permeável a gás ou a areia de moldagem é ótima para a interação do banho de contato e sensor eletroquímico e transporta para longe os gases que são gerados. Também, uma camada de cimento refratário (em especial aproximadamente 0,5 cm de espessura) pode ser disposta na câmara para o sensor eletroquímico no lado virado para fora a partir da extremidade de imersão, abaixo da areia de fundição ou areia de moldagem, ou seja, aproximadamente no pé do sensor, uma vez que este permite a fixação do sensor a ser reforçado.
[0006] De preferência, a sonda de medição é caracterizada pelo fato das câmaras formadas através do banho de contato compreenderem, no seu lado virado para fora a partir da extremidade de imersão, um elemento conector preferencialmente comum com conectores elétricos para o par termoelétrico, o sensor eletroquímico, e o contato de banho em si. Um elemento conector, nesse sentido, é um local de contato para conectar os conectores elétricos dos sensores e/ou do contato de banho para sinalizar os cabos para posterior condução. Os conectores que se estendem a partir do elemento conector podem ser fornecidos como contatos de encaixe. De preferência, as câmaras e o elemento conector são projetados como um módulo uniforme que é fornecido para ser autossustentado. Isto permite que a unidade do sensor constituída por par termoelétrico, sensor eletroquímico e contato de banho seja fabricada separadamente, sem problemas concomitantes e de uma maneira simples, através da qual o módulo pode depois ser inserido na cabeça
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4/7 de medição da sonda de medição. A conexão elétrica por meio de contatos de encaixe do elemento conector é a preferida para este fim. [0007] Vantajosamente, uma câmara de amostragem pode ser adicionalmente disposta na cabeça de medição, em que uma abertura de entrada do canal de entrada da câmara de amostragem se estende a partir da extremidade de imersão da cabeça de medição.
Uma modalidade exemplar da invenção será ilustrada em mais detalhes a seguir com base nos desenhos. No desenho, • A Figura 1 mostra as várias vistas do módulo composto de par termoelétrico, sensor eletroquímico, contato de banho e elemento conector;
• A Figura 2 mostra uma vista secional de uma sonda de medição tendo o módulo; e • A Figura 3 mostra uma vista esquemática da cabeça de medição.
[0008] O módulo 1 compreende um sensor de oxigênio 2 como sensor eletroquímico e um par termoelétrico 3. Os eixos longitudinais de ambos são orientados aproximadamente paralelos um ao outro. Eles são rodeados por contato banho 4 aproximadamente paralela ao seu eixo longitudinal, pelo que o contato banho 4 circunda ambos os sensores em conjunto e forma também uma camada de fronteira 5 entre eles de tal modo que cada uma das câmaras é formada por um par termoelétrico 3 e o sensor de oxigênio 2. Neste contexto, as pontas do par termoelétrico 3 e do sensor de oxigênio 2 sobressaem da câmara respectiva no lado da imersão do módulo 1. No lado oposto, virado para fora da extremidade de imersão, há um elemento de conector 6 adjacente ao contato banho 4, em que os contatos de ligação 7 para o sensor de oxigênio de 2, 8 para entrar em contato com banho de 4 e 9 para o par termoelétrico 3 está providenciado para o mesmo fim, que fica virado para fora a partir da extremidade de
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5/7 imersão. O referido conector contatos 7, 8, 9, são necessários para conduzir sinais elétricos mais.
[0009] A areia de fundição ou areia de moldagem 10 fixando a sonda de oxigênio 2 no módulo 1 é disposta entre o contato de banho 4 e o sensor de oxigênio 2. O par termoelétrico 3 está fixado no módulo 1 através de cimento refratário 11. O cimento refratário 11 é disposto entre o banho de contato 4 e o par termoelétrico 3.
[00010] O módulo 1 é mostrado numa vista lateral na figura 1a, de tal modo que os sensores salientes 2, 3 na extremidade de imersão e os contatos de conector 7, 8, 9 na extremidade virada para fora da extremidade de imersão são reconhecíveis. A Figura 1b mostra uma vista em perspectiva do módulo 1 e a figura 1c mostra uma vista de topo vista a partir da extremidade de imersão. Um módulo 1 deste tipo pode ser fabricado separadamente. Isto significa que o par termoelétrico 3, o sensor de oxigênio 2 e um contato de banho 4 podem ser posicionados com a orientação necessária em relação um ao outro e podem ser fixados uns em relação aos outros utilizando cimento 11 e/ou areia de fundição 10. A dita disposição dito arranjo é limitada em sua extremidade traseira através do elemento conector 6 que acomoda os contatos de conector 7, 8, 9. Um módulo deste tipo pode ser fabricado de forma econômica e pode, então, ser inserido dentro de uma cavidade correspondente de uma sonda de medição. Uma sonda de medição deste tipo é mostrada em forma exemplar na Figura 2. Além do módulo 1, a figura mostra uma câmara de amostragem 13 a ser disposta no cabeça de medição 12, formada a partir da areia de fundição. A câmara da amostra 13 compreende um tubo de admissão 14 de vidro de quartzo, cuja abertura de entrada sobressai da extremidade da imersão da cabeça de medição 12. A abertura de entrada do tubo de entrada 14, assim como o par termoelétrico 3 e o sensor de oxigênio 2 do módulo 1, está coberta por
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6/7 tampas de proteção convencionais 15, as quais derretem e/ou se dissolvem durante o uso da sonda de medição em aço fundido e, assim, permite a medição ou amostragem. Toda a extremidade de imersão da cabeça de medição 12 é rodeada por uma tampa de escória 16, que também é conhecida e protege a cabeça de medição de danos durante o transporte e enquanto ela é empurrada através da camada de escória no aço fundido.
[00011] A cabeça de medição 12 está fixada num tubo de suporte 17 feito de papelão por meio de uma fita adesiva refratária 18. Um tubo de fixação 19 feito de papelão, dentro do qual está disposto um outro amostrador, está disposto no interior do tubo de suporte 17, no exemplo mostrado. O dito amostrador compreende uma abertura de entrada que é guiada lateralmente por meio do tubo de suporte 17 e tem um canal de entrada 20 feito de vidro de quartzo. O canal de entrada 20 é fechado no seu lado de fora através de uma tampa de papel 21, que se dissolve quando o tubo de suporte penetra numa camada de escória. Subsequentemente, a escória penetra em uma pré-câmara 22 e depois na câmara de amostragem de escória 23 disposta acima da pré-câmara. A pré-câmara 22 e a câmara de amostragem de escória 23 estão rodeadas por paredes de metal por todos os lados. A entrada de abertura 24 na câmara de amostragem de escória está disposta em posição central. Uma mola helicoidal 25 pode ser disposta para propósitos de fixação entre a pré-câmara 22 e o lado traseiro da cabeça de medição 12, a qual está disposta a montante do mesmo, como pode ser visto na direção de imersão. A extremidade da câmara de amostragem de escória 23 virada para fora da extremidade é fixada através de ainda outro tubo de papelão 26. Uma assim chamada camada de proteção contra salpicos 27 feita de metal está disposta na circunferência externa do tubo de suporte 17. A finalidade da dita camada de proteção contra salpicos 27 é evitar que
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7/7 o papelão queime e/ou dissolva imediatamente após a imersão do tubo de suporte 17 na camada de escória e/ou aço fundido, através do qual os gases e as partículas interferentes seriam lançados, os quais podem interferir nas medições e/ou processos de amostragem.
[00012] A figura 3 mostra o processo de montagem da cabeça de medição 12. A mesma é inicialmente dividida em duas partes 12a e 12b e é pressionada a partir de areia de fundição. Ela contém recessos correspondentes para o alojamento da câmara de amostragem 13 e um módulo 1. O módulo 1 e a câmara de amostragem 13 são inseridos nos ditos recessos e, em seguida, a cabeça de medição está completa anexando a segunda parte 12b. As duas partes 12a e 12b da cabeça de medição 12 são fixadas uma a outra por meio de um parafuso 28. Depois, segue a montagem para o tubo de suporte e as partes dispostas nele anteriormente, tais como, por exemplo, a câmara de amostragem de escória 23 e sua précâmara 22. A mola helicoidal 25 está fixada no lado da cabeça de medição 12, virada para fora da extremidade de imersão por meio de uma chapa de aço 29 que fecha a cabeça de medição em relação à pré-câmara 22 da câmara de amostragem de escória 23.

Claims (5)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sonda de medição para medições em metal fundido ou escória tendo uma cabeça de medição (12), compreendendo uma extremidade de imersão e uma extremidade traseira, sendo que pelo menos um sensor eletroquímico (2), um par termoelétrico (3) e um contato de banho (4) do sensor eletroquímico (2) são dispostos na extremidade de imersão, sendo que um par termoelétrico (3) e um sensor eletroquímico (2) cada se estendem a partir da extremidade de imersão adjacentes um ao outro, caracterizado pelo fato de que o contato de banho (4) é fornecido a partir de uma tira de metal que é disposta em torno do par termoelétrico (3) e o sensor eletroquímico (2) e entre o par termoelétrico (3) e o sensor eletroquímico (2) de uma maneira apropriada, de tal modo que duas câmaras são formadas, as quais são abertas na extremidade de imersão, sendo que o par termoelétrico (3) é disposto em uma câmara e o sensor eletroquímico (2) é disposto na outra câmara e ambas são mantidas pelo material de fixação, e que o material de fixação usado para o par termoelétrico (3) é diferente do material de fixação usado para o sensor eletroquímico (2).
  2. 2. Sonda de medição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de fixação usado para o par termoelétrico (3) é cimento refratário (11) e o material de fixação usado para o sensor eletroquímico (2) é areia de fundição (10).
  3. 3. Sonda de medição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que as câmaras formadas através do contato de banho (4) compreendem, no seu lado virado para fora a partir da extremidade de imersão, um elemento conector (6) preferencialmente comum com conectores elétricos (7; 8; 9) para o par termoelétrico (3), o sensor eletroquímico (2) e o contato de banho (4).
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  4. 4. Sonda de medição, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as câmaras e o elemento conector (6) formam um módulo que é fornecido para ser autossustentado.
  5. 5. Sonda de medição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que uma câmara de amostragem (13) é disposta adicionalmente na cabeça de medição (12), através do que uma abertura de entrada do canal de entrada (14) da câmara de amostragem se estende a partir da extremidade de imersão da cabeça de medição (12).
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