CN105823568A - 用于熔融金属的浸入式测量探头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种浸入式探头，该浸入式探头具有带支撑管的单元，该支撑管限定了该单元的外周。在支撑管的浸入端上具有测量头。至少一种测量元件被支撑在金属管上，该金属管从测量头延伸，金属管的相反端部被连接器封闭，并且金属管适于部分插入到支撑管中。所述连接器的电导体从所述连接器延伸到所述测量头。所述支撑管中设置有绝热材料以保护所述电导体。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量熔融金属的诸如温度和/或氧含量等特性的浸入式测量探头。
背景技术
浸入式测量探头包括带有测量元件的测量头，测量头被保护套保护，以使圈闭的气体最少。该保护套朝向自由端逐渐变细。探头适于浸入到熔融金属中，以测量熔融金属的温度和/或氧含量。
这里所涉及到的常规类型的浸入式测量探头已经在许多现有技术专利中公开。例如US4964736和US4342633。现有技术专利的普遍特征是：测量头被支撑在纸板管的一端。当浸入式测量探头浸入到熔融金属中时，纸板管提供隔热保护。
已经发现，这里所涉及的类型的现有技术探头因与构造所述现有技术探头的方式相关的几个原因而存在误差。为了获得能够给出统一的精确结果的符合要求的探头，必须确保探头满足以下条件：
(a)需要尽量减少测量点附近的团状物质，以降低对金属的冷却作用，使得能够在较低温度下更快速地进行精确测量；
(b)当探头包含热电偶时，应当在浸入和温度测量过程中减小冷焊点之间的温差；
(c)当探头包含氧传感器时，氧传感器应当为固体电化学电池，并且设置装置以尽可能降低从氧传感器释放出来的氧气的影响，以便防止释放出来的氧气和其他气体被圈闭在传感器周围从而导致错误的读数。
发明内容
本发明的探头针对上述问题提供一个解决方案。
本发明涉及一种浸入式探头，该浸入式探头具有带支撑管的单元，该支撑管限定了该单元的外周。在支撑管的浸入端上具有测量头。至少一种测量元件被支撑在金属管上，该金属管从测量头延伸，金属管的相反端部被连接器封闭，并且金属管适于部分插入到支撑管中。所述连接器的电导体从所述连接器延伸到所述测量头。所述支撑管中设置有绝热材料以保护所述电导体。
在金属管上设置有用于保护金属管且用于将气体被圈闭在所述测量元件周围的可能性降到最小的装置。该装置包括套在所述金属管的主要部分上的绝热难溶保护套。保护套朝向金属管的的浸入端逐渐变细，使得保护套的最小壁厚部分位于所述浸入端。金属管具有导电部分，该导电部分突出超过保护套而与熔融金属熔池接触，并且与所述连接器电联接。细长中空的纸板支撑件与金属管的另一端可伸缩地联接，以在浸入到熔融金属熔池中期间支撑金属管和保护套。
为了能够说明本发明，附图示出了目前优选的形式；然而，应该理解的是，本发明并不局限于所示的具体布置和实施方式。
附图说明
图1示出了探头的纵剖视图。
具体实施方式
测量探头包括预先装配的单元，该单元的外周由圆柱形的管子1限定。管子1优选地为由诸如低碳钢等材料制成的金属管。探头的浸入端3被诸如水泥等难熔耐热材料的塞子密封。塞子4构成用于支撑一个或多个测量元件的测量头。测量头支撑热电偶5，热电偶5的一部分延伸穿过塞子进入到管子内部。热电偶石英管可以涂有氧化铝。测量头还支撑有固体电解质电化学氧气感测电池6，固体电解质电化学氧气感测电池6的一部分也延伸穿过塞子4进入到管子内部从而与浸入端部相反。所示包封在金属壳体中的氧气感测电池优选地为氧化镁、具有铬粉的氧参比电极的部分稳定的氧化锆、氧化铬并且可以额外含有氧化铁。这样的氧参比电极是众所周知的。
热电偶5的冷焊点7被嵌入到气密性包封体(例如，硅树脂8的主体)中，该包封体的五个面被小塑料壳体9围绕，且顶部敞开以接纳硅酮。冷焊点7处的导体通过硅树脂8彼此电绝缘。壳体9的底壁可以是可分离的并且由塑料片8A限定。壳体9还可以设置有部分从底部延伸并对离开底部的导线进行隔离的突出物。管子1内部填充有不产生结晶水的绝热材料(例如，涂有树脂的型砂10)，绝热材料被松散地装填，以具有良好的透气性并且允许导体11和12穿过。气体通过渗透进入支撑管16内部。导体11和12从冷焊点7延伸到连接器17，并且可以部分地或者全部地被电绝缘体覆盖。连接器17接纳导体11和12并具有与导电的管子1紧密接触的导电套管14。电导体18(优选地为镀锡钢)在氧传感器电极6A与一个冷焊点7之间延伸。管子1用作封闭电池6的回路的导体。
在管子1的始于浸入端3的主要长度上套有绝热难熔保护套2。保护套2由管子1进行支撑并且以任何适当的方式结合在管子1上。保护套2沿其长度的主要部分朝向浸入端3逐渐变细(变薄)，以保护管子1并且将气体被圈闭在测量元件5和6周围的可能性降到最小。保护套2优选地由难熔材料(例如，涂有树脂的型砂)制成。保护套2同样可以由其他材料制成，例如氧化铝或者氧化锆，但是不能由石英或者石墨制成。
为了确保管子1可以执行实现用于氧传感器6的回路的附加功能，管子1突出超过保护套2的浸入端，使得随着探头穿过熔渣层插入到熔池，在保护纸帽19和保护金属帽15被消耗掉之后，管子1可以与熔池接触。为便于将探头浸入到熔融金属中，设置有采用纸板管16的形式且压入配合在管子1上的支撑件。可以施加合适的粘合剂，以便于部件之间的结合。保护套2和支撑件16的相邻端部彼此接触。
保护套2的优选尺寸例如为以下尺寸：长度为10厘米，浸入端3处的外径为2.5厘米，最大外径为3.7厘米到4.8厘米；并且内径为大约1.8厘米。
在不脱离本发明的精神或本质属性的情况下，本发明可以采用其他具体形式，因此，本发明的范围应当由所附权利要求限定，而非由前述说明书限定。
Claims (2)
1.一种用于在熔融金属熔池中进行测量的浸入式测量探头，包括：
细长中空的导电管，其具有浸入端和连接器端；
测量头，其封闭所述导电管的所述浸入端的内部，所述测量头具有不导电的支撑塞子；
热电偶元件，其由所述塞子支撑，并且具有从所述导电管的所述浸入端突出的一个端部和延伸穿过所述塞子进入到所述导电管中的导电部分；
电化学电池，其延伸穿过所述塞子，并且具有与所述热电偶元件的突出端部相邻的一个端部和延伸穿过所述塞子进入到所述导电管中的导电部分；
不透气的包封体，其接纳所述热电偶元件的导电部分和所述电化学电池的导电部分，所述包封体在所述导电管内部与所述测量头紧密相邻；
电导体，其从所述包封体延伸到所述导电管的所述连接器端；
电连接器，其封闭所述导电管的所述连接器端，并为所述热电偶元件、所述电化学电池和所述导电管提供电连接；
位于所述塞子和所述连接器之间的所述导电管填充有绝热颗粒材料，所述绝热颗粒材料被松散地装填，以便能够透气；
保护套，其围绕所述导电管的长度的主要部分，所述保护套由防火难熔耐热材料支撑并附接在所述导电管的外侧上，所述保护套的外表面朝向所述导电管的所述浸入端逐渐变细，使得所述保护套的最薄部分与所述导电管的所述浸入端直接相邻并且露出所述导电管的所述浸入端，以便当浸入到金属熔池时，使圈闭在所述测量头附近的气体最少，所述保护套的与逐渐变细端部相反的相反端部形成与所述导电管的所述连接器端相邻的肩部；以及
细长中空的支撑件，其用于以抵接的关系接纳所述保护套的所述肩部，使得所述导电管的所述连接器端插入到所述支撑件内部，并且所述保护套在所述肩部处的外径与所述支撑件在所述肩部处的外径大致相同。
2.一种根据权利要求1所述的浸入式测量探头，其中，所述热电偶元件还包括石英管，并且所述石英管上涂覆有氧化铝。
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