CN1155812C - 用于液体测量的浸入式测量探针 - Google Patents

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Abstract

一种用于液体测量，尤其是金属液测量的浸入式测量探针，有一载管，一安装在载管一端的测量头，布置在测量头上的测量元件以及用于由测量元件所产生测量信号的信号线，其中信号线比载管长并从测量头朝向载管的一端延伸。为了改进浸入式测量探针的操作，信号线被引导穿过载管内部并绕其纵轴缠绕。

Description

用于液体测量的浸入式测量探针
技术领域
本发明涉及一种测量装置；具体而言，本发明涉及一种用于液体测量、尤其是金属液测量的浸入式测量探针，该探针有一载管，一安装在载管一端的测量头，布置在测量头上的测量元件以及用于由测量元件所产生测量信号的信号线，其中信号线比载管长并从测量头朝向载管的一端开始，穿过载管内部，在载管内部绕载管纵轴线缠绕。
背景技术
这种测量探针可从美国专利3,505,871已知，用于在炼钢转炉(转炉)中的测量。为测量转炉，测量探针从一较高的高度上落入到转炉中。信号线在载管的内表面上缠绕，在测量探针自由落体过程中自动打开，其中信号线的一端连接在测量头上，而信号线的另一端或者通过一接触片经外伸线或补偿线连接到测量计算装置，或者直接接到测量计算装置上。由此，几个测量探针可储存在转炉上方较大高度上的一个盒子中，其中为完成测量，每次从盒子中释放一个探针，使其自由落体落入转炉中的金属液中。
类似的装置可从美国专利5,584,578中已知，其中信号线缠绕在载管的外表面上。
还可从美国专利5,168,764或1993年9月的I&SM中已知类似的装置。这些资料所公开的测量探针悬挂在盒子中，其中美国专利5,168,764中公开的不是将信号线直接缠绕在测量探针的载管上，而是缠绕在单独的容器中。信号线的供给容器也必须与各自的测量探针一起安装在盒子中，从而使盒子必须设计得相当大。
从欧洲公开专利申请EP 0 375 109 A2已知一种类似的测量探针。此处公开的测量探针在测量头的外部有一采样室，其安装在一钢丝绳上，该钢丝绳穿过一个平行于载管的管子。钢丝绳缠绕在一卷轴上，在放下测量头时可以打开。
发明内容
从该公知的现有技术出发，本发明旨在发明一种改进的测量探针，其可以非常简单和安全地操作，并且其操作可易于自动实现。
该目的根据本发明是这样实现的。根据本发明，提供了一种用于液体测量的浸入式测量探针，包括一载管，一安装在载管一端的测量头，布置在测量头上的测量元件以及用于由测量元件所产生测量信号的信号线，信号线比载管长并从测量头朝向载管的一端开始，穿过载管内部，在载管内部绕载管纵轴线缠绕。信号线多层缠绕在载管内壁上，并沿载管纵向、在其面向测量头的一端并且直接于信号线线圈的前面布置一个固定挡块抵靠在线圈上，该挡块带有至少一个可供信号线穿过的通道。
根据本发明的浸入式测量探针，信号线多层缠绕在载管内壁上，并沿载管纵向、直接于信号线线圈的前面布置一个固定挡块抵靠在线圈上，该挡块带有至少一个可供信号线穿过的通道。从而很长的信号线可以非常紧凑地容纳在一个小空间内，使得对线圈的损害或损伤几乎得以完全排除，因为在载管内部的这一受保护的位置，从而确保安全操作。由于其稳定的外表面，多个这种类型的测量探针可紧凑地布置在成叠的数个盒子里，不必要一个与另一个相互间隔地悬挂式布置。探针一从盒子里落入转炉深度，信号线就从载管打开自身并落出，因为其连接在一个测量和计算装置上。通过从管中打开缠绕，使为防止测量头或载管在落到底部的过程中产生滚动而给予的特别小心成为多余。由此获得了缠绕线圈的稳定而紧凑的安装。
方便的是，信号线设在单根电缆中，其中多个不同的信号线结成一束。信号线可通过接触片连接在载管远离测量头的一端和/或可设计成穿过载管的该端。
有利的是，固定挡块沿载管纵向直接布置于信号线线圈的前面和后面并靠在线圈上，挡块各自至少有一个用于信号线的通道。通过这些固定挡块使线圈位置固定，从而使线圈在传递或操作过程中不会紊乱，因此不会妨碍测量探针的自下落。固定挡块内的通道使信号线在线圈自由落体打开缠绕时可以自由滑过。根据信号线的长度，即线圈总高度，固定挡块可以布置在载管内的不同位置。
方便的是，测量头可释放地安装在载管内，最好带有锁止元件，使得在其从载管释放后，测量头从后面将信号线从载管拉出。为实现金属液中的测量，业已证明锁止元件在沿载管轴向大约300牛顿到600牛顿的力作用下释放测量头是便利的。另外，测量头的锁止元件啮合在固定挡块的锁止元件上是便利的。
测量头可至少有一个热电偶和/或至少一个电化学测量元件，特别用于测量氧，因此可以几种参数结合测量。
为了保证将测量头无阻碍地浸没和保持在液体中，测量头密度最好大于或等于待测液体的预定密度。
根据本发明的一个优选实施例，一段信号线是一段测量探针的10到50倍长。
根据本发明的另一优选实施例，信号线的长度是测量探针长度的25到45倍。
为在测量探针的操作过程中和测量头的浸没过程中保护测量元件，测量头有一保护帽，该保护帽至少包裹测量元件，并且该保护帽用一种能溶于或熔于液体中的材料制成。
附图说明
前面的发明概述及下面的发明详细说明，在结合附图会得到更好的理解。为了描述本发明，这里示出了目前优选的实施例。但应理解，本发明不限于所示的精确设置和方式。图中：
图1所示为本发明浸入式测量探针，其中载管剖开；
图2所示为图1浸入式测量探针前面部分的剖视图。
具体实施方式
浸入式测量探针有一载管1，其可用如纸板制成。在载管1的内部，从一端起，信号电缆2缠绕，使得缠绕的最外层靠在载管1的内表面上。在信号电缆2中，图中未示出的单个信号线结在一起。布置在信号电缆2中的信号线在一端与电缆一起附装在测量头3上。测量头3装在载管1的一端。通过测量头3的锁止元件4和固定挡块5的锁止元件4’使测量头3保持在固定挡块5内。信号电缆2的线圈直接靠在固定挡块5上，线圈有理想长度，如大约20-30米。设有第二固定挡块6，连接到线圈上，该第二固定挡块、与第一固定挡块5一起保证在根据说明书使用该浸入式测量探针之前线圈不受损伤。相应地，第二固定挡块6在载管1内的位置是信号电缆2长度的函数。图1中示意性地给出了用于几种不同的信号电缆长度的第二固定挡块6的位置。线圈自第二固定挡块6沿载管1内壁向载管前端开始缠绕，绕向测量头3。从测量头3以相反方向开始第二层缠绕绕向第二固定挡块6，再从第二挡块6开始第三层缠绕作为内层线圈，绕到位于测量头3上的第一固定挡块5。再从这里开始以弯曲的方式，使信号电缆2连接到测量头3内部的测量元件的触点7。该连接部分沿载管1纵轴线穿过测量头3内的相应轴向开口8。
在线圈的相对端，信号电缆2被引导向载管1的第二端方向穿过第二固定挡块6的紧挨载管1内壁的开口。载管1的该第二端由挡块9封闭，其中设有接触片10。接触片10用于信号电缆2中的信号线与接到测量值显示与计算设备的延伸电缆或补偿电缆的接触，图中未示出。
图2中详细示出了测量头3在载管1内的布置。测量头3有一外保护帽11，用于机械保护测量元件，其中包括在测量头3到达待测金属液表面上受到冲击时。在熔融钢内测量的情况，保护帽11同样可用钢制成。在附装在测量头3外侧上的这个保护帽11内部，另一个保护帽12直接绕测量元件布置，该帽在测量头3穿过可能的炉渣层后也溶解，从而将测量元件暴露于熔体中，图中未示出。测量元件自身结构做成技术人员所熟知的常规测量元件，如热电偶或固体电解液氧测量电池(solidelectrolyte oxygen measuring cells)。
操作中，浸入式测量探针从盒中释放，如一成叠的盒子。探针向下自由落体，从而信号电缆2从线圈中解开缠绕。由于浸入式测量探针后端通过接触片10和挡块9附装在一测量值显示与计算装置，因此载管1只能下落有限距离。该下落距离是连接到测量显示与计算装置的连接线长度的函数。在达到载管1的该最大下落距离后，其运动突然停止，从而作用在测量头3上一个力，该力将测量头3从第一固定挡块5中拽出，于是继续下落，从而在其后面将信号电缆2从线圈中拉出。
测量头3相当紧凑并用脱氧钢制成，包括用于接收信号电缆2或测量元件及其信号电缆2的连接的开口。因此在测量头撞击熔体表面后深插入熔融物质中，这样在测量头3浸没到熔体中后，测量便开始了。
本技术领域的普通技术人员可以看出，对上述实施例可作出多种变化而不脱离本发明概念。因此应理解，本发明不限于公开的特定实施例，而是包括在如后附权利要求所限定的本发明精神和范围之内的所有修改。

Claims (14)

1、一种用于液体测量的浸入式测量探针，包括一载管，一安装在载管一端的测量头，布置在测量头上的测量元件以及用于由测量元件所产生测量信号的信号线，信号线比载管长并从测量头朝向载管的一端开始，穿过载管(1)内部，在载管(1)内部绕载管纵轴线缠绕，其中信号线多层缠绕在载管(1)内壁上，并沿载管(1)纵向、在其面向测量头的一端并且直接于信号线线圈的前面布置一个固定挡块(5)抵靠在线圈上，该挡块带有至少一个可供信号线穿过的通道。
2、如权利要求1所述的浸入式测量探针，其特征在于，信号线布置在信号电缆(2)中。
3、如权利要求1所述的浸入式测量探针，其特征在于，处在载管(1)的远离测量头(3)的那一端的信号线连接到接触片(10)和/或被设计成穿过载管的该端。
4、如权利要求1所述的浸入式测量探针，其特征在于，沿载管(1)纵向直接于信号线线圈的后面设有第二固定挡块(6)抵靠在线圈上，该挡块带有至少一个可供信号线穿过的通道。
5、如权利要求1所述的浸入式测量探针，其特征在于，测量头(3)可释放地安装在载管(1)内。
6、如权利要求5所述的浸入式测量探针，其特征在于，测量头(3)借助锁止元件(4)可释放地安装。
7、如权利要求6所述的浸入式测量探针，其特征在于，在大约300牛顿到600牛顿的轴向力作用下，锁止元件(4)释放测量头(3)。
8、如权利要求6所述的浸入式测量探针，其特征在于，测量头(3)上的第一锁止元件与第一固定挡块(5)上的第二锁止元件(4’)啮合。
9、如权利要求1所述的浸入式测量探针，其特征在于，测量元件包括热电偶和电化学测量元件中的至少一个，其布置在测量头(3)上。
10、如权利要求9所述的浸入式测量探针，其特征在于，电化学测量元件设计用来测量氧。
11、如权利要求1所述的浸入式测量探针，其特征在于，测量头(3)的密度大于或等于待测液体的预定密度。
12、如权利要求1所述的浸入式测量探针，其特征在于，信号线的长度是测量探针长度的10到50倍。
13、如权利要求12所述的浸入式测量探针，其特征在于，信号线的长度是测量探针长度的25到45倍。
14、如权利要求1所述的浸入式测量探针，其特征在于，测量头(3)有一保护帽(11)，该保护帽至少包裹测量元件并由熔于或溶于液体的材料构成。
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