CN112534250A - 熔炉氧气探针 - Google Patents
熔炉氧气探针 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112534250A CN112534250A CN201980052608.XA CN201980052608A CN112534250A CN 112534250 A CN112534250 A CN 112534250A CN 201980052608 A CN201980052608 A CN 201980052608A CN 112534250 A CN112534250 A CN 112534250A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oxygen probe
- oxygen
- seal
- probe
- inner conductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 61
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 61
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 title description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 14
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 claims description 7
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 claims description 7
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010951 brass Substances 0.000 claims description 4
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 4
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4078—Means for sealing the sensor element in a housing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N3/00—Regulating air supply or draught
- F23N3/002—Regulating air supply or draught using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
- F23N5/006—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/02—Contact members
- H01R13/22—Contacts for co-operating by abutting
- H01R13/24—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted
- H01R13/2407—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means
- H01R13/2421—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means using coil springs
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于熔炉的氧气探针。氧气探针包括细长的外导体和在外导体内的内导体。氧气传感器与外导体和内导体电连接。氧气探针还包括密封装置，用于接收内导体，并在导体由于来自熔炉的热量而运动期间保持对参考腔室的密封。
Description
技术领域
本发明总体上涉及一种用于熔炉的氧气探针。
背景技术
本说明书引用任何的现有技术不是且不应被视为对现有技术形成公知常识的一部分的承认或任何形式的暗示。
氧气探针用于感测熔炉或窑炉中的氧气。已知的传感器具有氧气传感器，该氧气传感器耦合在用于参考信号的内导体与用于返回电气路径的优质钢之间。
为了确保在环境温度至1100℃的温度范围内继续进行探针操作，必须注意不锈钢膨胀系数。对探针性能至关重要的是传感器与不锈钢导体之间的持续电接触。由于熔炉的工作温度，钢通常会发生10毫米的膨胀(对于短探针而言)，因此传感器必须跟踪此长度并继续进行接触，这样才能继续进行感测。
为了支持持续的电接触，使用弹簧将压力施加到传感器上，并通过传感器的尖端抵靠不锈钢护套的内端平移。因此，传感器移动以保持接触，并且特氟隆压缩密封件通常用于提供气密界面，从而允许受控的参考大气。
然而，实际上，特氟龙密封件会定期用很少的手动拧紧吹扫空气螺栓或不锈钢管来锁定。实际上，或者压缩弹簧将施加太大的压力，从而使传感器的端部断裂，导致参考空气泄漏，或者压力不足，从而破坏电接触。无论如何，特氟龙密封件被证明是不可靠的。
优选实施例提供了一种具有用于气密密封的新设计的改进的氧气探针。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于熔炉的氧气探针，该氧气探针包括：
细长的外导体；
所述外导体内的内导体；
与所述外导体和所述内导体电连接的氧气传感器；以及
密封装置，用于接收内导体，并在导体由于来自熔炉的热量而运动期间保持对参考腔室的密封。
密封装置可以在参考腔室和净化腔室之间保持密封。密封装置可进一步保持净化腔室与传感器腔室之间的密封。
优选地，密封装置可包括由弹性体或合成橡胶共聚物形成的密封件。密封件可以是丙烯腈和二烯尤其是丁二烯的共聚物。密封件可能不包含特氟隆。甚至更优选地，密封件可以包括腈材料。密封件可包括头部，尾部从头部延伸。头部可以是带凸缘的。尾部可能是带肋的。密封装置可包括一对抵靠头部的支座。每个支座可以是黄铜环。密封装置可以是管状的以允许内导体通过。密封装置可包括O形圈。
密封装置可提供高达2个大气压的气密密封。
探针还可包括用于使氧气传感器偏置而与内导体接触的偏置装置。偏置装置可包括一个或多个弹簧。
探针可以进一步包括通向参考腔室的参考口。探针可以包括限定参考腔室的头部。外导体可以限定与氧气传感器对准的一个或多个横向孔。探针可以进一步包括与密封装置对准的净化口。
氧气传感器可以包括陶瓷氧气传感器。氧气传感器可以与外导体的一端互锁。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于熔炉的氧气探针，该氧气探针包括：
内导体；
与所述内导体电连接的氧气传感器；以及
密封装置，用于接收所述内导体并在内导体由于来自熔炉的热量而运动期间保持对参考腔室的密封。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于熔炉的氧气探针的密封装置，该密封装置包括密封件。
在本发明的范围内，本文描述的任何特征可以与本文描述的任何一个或多个其他特征以任何组合进行组合。
附图说明
本发明的优选特征、实施例和变型可以从下面的详细说明中看出，该详细说明为本领域技术人员提供了足够的信息来执行本发明。该详细描述不应被视为以任何方式限制前述发明内容的范围。详细说明将参考以下多个附图：
图1a是根据本发明的一个实施例的熔炉氧气探针的正视图；
图1b是沿图1a中的线A-A的剖面图；
图1c是图1b中的细节B的细节图；
图1d是图1b中的细节C的细节图；
图1e是图1b中的细节D的细节图；
图2a是图1a的熔炉氧气探针的侧视图；
图2b是沿图2a中的A-A线的剖视图；并且
图2c是图2b中的细节B的细节图。
具体实施方式
根据本发明的实施例，提供了如图1所示的用于熔炉的氧气探针100。探针100包括限定内部参考腔室104的头部102，限定内部净化腔室108的中间净化主体106和限定内部传感器腔室112的传感器尾部110。探针100包括与参考腔室104连通的参考口114和与净化腔室108连通的净化口116。
氧气探针100包括细长的不锈钢外导体118和在外导体118内的内导体120。陶瓷氧气传感器121固定在传感腔室112中，并在探针100被熔炉加热时与外导体118和内导体120保持电连接。氧气传感器121在外导体118的端部123内互锁。
密封装置122接收内导体120，并在外导体118的膨胀运动和内导体120在被熔炉加热时的平移运动期间，保持对参考腔室104的密封。密封装置122在参考腔室104与净化腔室108之间保持气密密封。密封装置122进一步在净化腔室108与传感器腔室112之间保持气密密封。
密封装置122是管状的，以允许内导体120通过，并提供高达2个大气压的气密密封。密封装置122包括不包含特氟隆的细长的带肋的衬套密封件124。反之，衬套密封件124由弹性体或合成橡胶共聚物以及丙烯腈和二烯尤其是丁二烯的共聚物整体形成。特别地，衬套密封件124由腈材料形成，并且与现有技术的特氟隆密封件相比有很大的改进，从而允许传感器121运动而不会损坏。
衬套密封件124包括带凸缘的头部126，带肋的尾部128从该带凸缘的头部延伸。密封件124还包括中间锥形体130。密封装置122还包括抵靠头部126的一对黄铜支座132a，132b。每个支座132是阶梯状的黄铜环。密封装置122还包括上部密封O形圈134。
净化主体106与尾部110的外导体118和探针头部102螺纹接合。环形隔板135隔开净化腔室108和传感器腔室112，同时容纳弹性衬套密封件124。净化腔138限定在净化主体106和探针头部102之间，以容纳与密封装置122对准的净化口116。绝缘的内导体120包括外保护绝缘层136。外导体118还限定了与氧气传感器121对准的侧向进气孔140。
转到图2，探针100还包括偏置装置200，该偏置装置200用于在外导体118膨胀时偏置氧气传感器121以保持与内导体120的接触。偏置装置200包括一对压缩弹簧202a，202b。导线204耦合在内导体120与电连接器150之间(图1c)。
本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下可以做出许多实施例和变型。
根据法规，已经以或多或少特定于结构或方法特征的语言描述了本发明。应当理解，本发明不限于所示出或描述的特定特征，因为本文所述的手段包括使本发明生效的优选形式。
在整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用是指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定都指的是同一实施例。此外，可以以任何合适的方式以一种或多种组合来组合特定特征、结构或特性。
Claims (21)
1.一种用于熔炉的氧气探针，所述氧气探针包括：
细长的外导体；
所述外导体内的内导体；
与所述外导体和所述内导体电连接的氧气传感器；以及
密封装置，用于接收所述内导体，并在导体由于来自熔炉的热量而运动期间保持对参考腔室的密封。
2.根据权利要求1所述的氧气探针，其中，所述密封装置在所述参考腔室与净化腔室之间保持密封。
3.根据权利要求2所述的氧气探针，其中，所述密封装置在所述净化腔室与传感器腔室之间保持密封。
4.根据权利要求1所述的氧气探针，其中，所述密封装置包括由弹性体或合成橡胶共聚物形成的密封。
5.根据权利要求4所述的氧气探针，其中，所述密封件是丙烯腈和二烯尤其是丁二烯的共聚物。
6.根据权利要求4所述的氧气探针，其中，所述密封件不包括特氟隆。
7.根据权利要求4所述的氧气探针，其中，所述密封件包括丁腈材料。
8.根据权利要求1所述的氧气探针，其中，所述密封装置包括密封件，所述密封件包括头部，尾部从所述头部延伸。
9.根据权利要求8所述的氧气探针，其中，所述头部是带凸缘的。
10.根据权利要求8所述的氧气探针，其中，所述尾部是带肋的。
11.根据权利要求8所述的氧气探针，其中，所述密封装置包括一对抵靠所述头部的支座。
12.根据权利要求8所述的氧气探针，其中，每个支座包括黄铜环。
13.根据权利要求1所述的氧气探针，其中，所述密封装置是管状的，以允许所述内导体通过。
14.根据权利要求1所述的氧气探针，其中，所述密封装置包括O形圈和/或提供高达2个大气压的气密密封。
15.根据权利要求1所述的氧气探针，还包括用于使所述氧气传感器偏置而与所述内导体接触的偏置装置，所述偏置装置包括一个或多个弹簧。
16.根据权利要求1所述的氧气探针，还包括通向所述参考腔室的参考口和/或与所述密封装置对准的净化口。
17.根据权利要求1所述的氧气探针，包括限定所述参考腔室的头部。
18.根据权利要求1所述的氧气探针，其中，所述外导体限定与所述氧气传感器对准的一个或多个横向孔。
19.根据权利要求1所述的氧气探针，其中，所述氧气传感器包括陶瓷氧气传感器和/或所述氧气传感器与所述外导体的一端互锁。
20.一种用于熔炉的氧气探针，所述氧气探针包括：
内导体；
与所述内导体电连接的氧气传感器；以及
密封装置，用于接收所述内导体，并在所述内导体由于来自熔炉的热量而运动期间保持对参考腔室的密封。
21.一种用于熔炉的氧气探针的密封装置，所述密封装置包括密封件。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU2018902921A AU2018902921A0 (en) | 2018-08-10 | Furnace Oxygen Probe | |
| AU2018902921 | 2018-08-10 | ||
| PCT/AU2019/050836 WO2020028956A1 (en) | 2018-08-10 | 2019-08-09 | Furnace oxygen probe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112534250A true CN112534250A (zh) | 2021-03-19 |
| CN112534250B CN112534250B (zh) | 2024-06-28 |
Family
ID=
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4193857A (en) * | 1976-12-07 | 1980-03-18 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organization | Oxygen sensors |
| US4462872A (en) * | 1981-08-21 | 1984-07-31 | Westinghouse Electric Corp. | Method of operating a gas analyzer and solid electrolyte gas sensing apparatus |
| US4944861A (en) * | 1989-04-03 | 1990-07-31 | Barber-Colman Company | Oxygen sensing probe having improved sensor tip and tip-supporting tube |
| US6093295A (en) * | 1995-03-10 | 2000-07-25 | Ceramic Oxide Fabricators Pty Ltd | Gas sensor |
| US6423387B1 (en) * | 1998-06-17 | 2002-07-23 | Medi-Physics, Inc. | Resilient containers for hyperpolarized gases and associated methods |
| US20100236925A1 (en) * | 2009-03-17 | 2010-09-23 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Ceramic structure and gas sensor including the ceramic structure |
| US20140105249A1 (en) * | 2011-08-11 | 2014-04-17 | Okazaki Manufacturing Company | In-furnace temperature measurement device |
| US20160223504A1 (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-04 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas sensor |
| US20160327509A1 (en) * | 2015-05-06 | 2016-11-10 | Joseph C. Nemer | Oxygen sensing probe/analyzer |
| CN108007984A (zh) * | 2016-10-27 | 2018-05-08 | 恩德莱斯和豪瑟尔分析仪表两合公司 | 测量探针和填充测量探针的探针内部的方法 |
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4193857A (en) * | 1976-12-07 | 1980-03-18 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organization | Oxygen sensors |
| US4462872A (en) * | 1981-08-21 | 1984-07-31 | Westinghouse Electric Corp. | Method of operating a gas analyzer and solid electrolyte gas sensing apparatus |
| US4944861A (en) * | 1989-04-03 | 1990-07-31 | Barber-Colman Company | Oxygen sensing probe having improved sensor tip and tip-supporting tube |
| US6093295A (en) * | 1995-03-10 | 2000-07-25 | Ceramic Oxide Fabricators Pty Ltd | Gas sensor |
| US6423387B1 (en) * | 1998-06-17 | 2002-07-23 | Medi-Physics, Inc. | Resilient containers for hyperpolarized gases and associated methods |
| US20100236925A1 (en) * | 2009-03-17 | 2010-09-23 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Ceramic structure and gas sensor including the ceramic structure |
| US20140105249A1 (en) * | 2011-08-11 | 2014-04-17 | Okazaki Manufacturing Company | In-furnace temperature measurement device |
| US20160223504A1 (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-04 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas sensor |
| US20160327509A1 (en) * | 2015-05-06 | 2016-11-10 | Joseph C. Nemer | Oxygen sensing probe/analyzer |
| CN107683410A (zh) * | 2015-05-06 | 2018-02-09 | 罗斯蒙特分析公司 | 氧感测探针/分析仪 |
| CN108007984A (zh) * | 2016-10-27 | 2018-05-08 | 恩德莱斯和豪瑟尔分析仪表两合公司 | 测量探针和填充测量探针的探针内部的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3833970A4 (en) | 2022-04-20 |
| US11867658B2 (en) | 2024-01-09 |
| EP3833970A1 (en) | 2021-06-16 |
| AU2019316714A1 (en) | 2021-03-11 |
| WO2020028956A1 (en) | 2020-02-13 |
| US20210302361A1 (en) | 2021-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4082404A (en) | Nose shield for a gas actuated high voltage bushing | |
| US6173744B1 (en) | Piezoelectric valve | |
| US2824183A (en) | Cable connectors or couplers embodying novel circuit making and breaking devices | |
| JP2008002809A (ja) | 燃焼圧センサー | |
| KR970004150A (ko) | 부하단절 분리가능한 커넥터 | |
| JPH10513038A (ja) | 耐熱性のケーブル貫通案内部および該ケーブル案内部を製造するための方法 | |
| CN112534250A (zh) | 熔炉氧气探针 | |
| US20100022111A1 (en) | 25kv loadbreak elbow and bushing increased flashover distance | |
| CN112534250B (zh) | 熔炉氧气探针 | |
| WO2005066617A1 (ja) | ガスセンサの製造方法及びガスセンサ | |
| JP6228861B2 (ja) | グロープラグ一体型燃焼圧センサ | |
| CN201752143U (zh) | 电加热管与电缆连接装置 | |
| US7124622B2 (en) | Sensing element for determining a physical property of a gas mixture | |
| WO2006114081A3 (de) | Gittersensor | |
| JPH05205845A (ja) | 点火プラグコネクタ及び端子組立体 | |
| JP3520147B2 (ja) | 酸素センサの防水構造 | |
| ES2212884A1 (es) | Un aparato para inspeccionar la hermeticidad de un detector de gas. | |
| JP4913839B2 (ja) | ヒータの端末スリーブ | |
| KR101167693B1 (ko) | 진공장비용 온도센서 | |
| KR102574986B1 (ko) | 압력 센서 모듈 | |
| KR100953678B1 (ko) | 외장요소 백열 플러그 및 그 제조 방법 | |
| US4976844A (en) | Sensor construction | |
| WO2014122958A1 (ja) | 圧力センサ一体型グロープラグ及びその製造方法 | |
| US2351490A (en) | Terminal for vacuum-type furnaces | |
| JP4274662B2 (ja) | セラミックガスセンサ管 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |