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Die Erfindung betrifft ein Steckersystem, einen Messkopf zur Bestimmung einer Temperatur und einer elektromotorischen Kraft (EMK) einer Schmelze, ein Kontaktstück zum Verbinden des Messkopfes mit Leitungen, ein Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur und einer elektromotorischen Kraft (EMK) einer Schmelze sowie eine Vorrichtung zum Leiten von Signalen eines Messkopfes und/oder eines Kontaktstücks.
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Zur Überwachung, Beurteilung und/oder Steuerung metallurgischer Prozesse kann es erforderlich sein, die Sauerstoffaktivität in Metall- oder Schlackeschmelzen zu berechnen bzw. zu bestimmen. Zur Berechnung bzw. Bestimmung der Sauerstoffaktivität mittels EMK kann eine elektrochemische Messzelle vorgesehen sein, die ein einseitig geschlossenes Festelektrolytröhrchen aufweist, das an seinem geschlossenen Ende ein Referenzmaterial und eine Elektrode enthält, wobei die Elektrode aus dem entgegengesetzten Ende des Festelektrolytröhrchens hinausragt. Die elektrochemische Messzelle zur Bestimmung der EMK ist meist endseitig an einem an einem Trägerrohr bzw. hülsenförmigen Element befindlichen Messkopf angeordnet. Neben der elektrochemischen Messzelle ist benachbart zu dieser am Messkopf meist ein Thermoelement zur Messung der Temperatur der Schmelze angeordnet.
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Unter Verwendung der Nernstschen Gleichung
läßt sich aus der EMK und der Temperatur (T) die Sauerstoffaktivität P
O1 der Schmelze berechnen, wobei P
O2 die Referenz der elektrochemischen Messzelle – ein bekannter Sauerstoffpartialdruck – ist.
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Ein Messkopf zur Bestimmung einer Temperatur und einer EMK einer Schmelze ist beispielsweise aus
WO 2010/126481 A1 bekannt. Die Verkabelung der elektrochemischen Messzelle und des Thermoelements wird über drei Leiter nach außen geführt wird, wobei ein gemeinsamer Minuskontakt des Thermoelements und der elektrochemischen Messzelle vorliegt.
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Der Messkopf kann an dem von der elektrochemischen Messzelle und dem Thermoelement beabstandeten Ende zumindest teilweise bezogen auf den Umfang des Messkopfs von einem hülsenförmigen Element, insbesondere einem aus Pappe gefertigten Rohr, das mit Wasserglas als Kleber getränkt sein kann, umgeben sein. Der Messkopf kann an einem Ende des hülsenförmigen Elements in dieses hineinragen. Die Leitungen, die von dem Messkopf zur Kontaktierung des Thermoelements und der elektrochemischen Zelle nach außen geführt werden, können in dem von dem hülsenförmigen Element gebildeten Raum mittels eines Kontaktstücks kontaktiert werden. Zur Kontaktierung mit einem Kontaktstück kann eine Stahllanze, die ein Kontaktstück aufweist, in das freie bzw. offene Ende (beabstandet zum Messkopf) des hülsenförmigen Elements eingeführt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Genauigkeit und/oder Sicherheit der Bestimmung der Sauerstoffaktivität einer Schmelze zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
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Der Kern der Erfindung liegt darin, anstelle der seit Jahrzehnten verwendeten Verkabelung unter Verwendung von drei Leitern vier Leiter vorzusehen und die Signale des Thermoelements und der elektrochemischen Messzelle und deren Schmelzkontaktes in Form von elektrischen Spannungen bzw. Potenzialen über voneinander isolierte Leiter zu führen.
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Ein erfindungsgemäßer Messkopf zur Bestimmung einer Temperatur und einer EMK einer Schmelze weist demnach ein Thermoelement zur Messung der Temperatur und eine elektrochemische Zelle zur Messung der EMK auf, wobei die Signale des Thermoelements und der elektrochemischen Messzelle in Form von elektrischen Spannungen bzw. Potenzialen über voneinander isolierte Leiter geführt sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird insbesondere innerhalb des schmelznahen Bereichs des Thermoelementes ein Platin-/PlatinRhodiumdraht als Leiter verwendet, der eine Dicke von ≤ 85 μm, bevorzugt ≤ 75 μm, und insbesondere bevorzugt ≤ 50 μm, aufweist. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass trotz der geringen Dicke des Drahtes für das Thermoelement eine ernorm hohe Genauigkeit erreicht wird, die trotz einer Verringerung gegenüber der Dicke des Drahts üblicher Thermoelemente, die in Sauerstoffaktivitätsmessköpfen mit 3-Draht-Technik Verwendung finden, erhöht ist. Es kann vorgesehen sein, dass beabstandet zum schmelznahen Bereich im weiteren Verlauf der Thermoelementleitungen Ausgleichsleitungen aus Kupfer im Messkopf verwendet werden, welches die Genauigkeit nicht verringert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist zur Kontaktierung der elektrochemischen Messzelle ein Leiter vorgesehen, der als Molybdändraht (Mo-Draht) ausgestaltet ist. Insbesondere kann der Mo-Draht von der elektrochemischen Messzelle bis zu einem von der elektrochemischen Messzelle beabstandeten Ende des Messkopfs einstückig ausgebildet sein. Dadurch kann auf Verbindungen aus unterschiedlichen Materialien verzichtet werden, was ebenfalls die Genauigkeit bzw. Sicherheit der Messungen erhöht. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der einstückige Mo-Draht auch keine stoffschlüssigen Verbindungen aufweist, dass der Mo-Draht somit aus einem Stück ohne Ansatz ausgebildet sein kann. Molybdän bietet zudem den Vorteil, einen Werkstoff geeigneter Duktilität zu verwenden. Der Begriff „Erhöhung der Sicherheit der Messung” umfasst erfindungsgemäß eine Verringerung der Ausfallwahrscheinlichkeit, welches aufgrund des geringen Platzes innerhalb des Messkopfes eine nicht zu vernachlässigende Größe darstellen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die elektrochemische Zelle ein Festkörperelektrolytröhrchen auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform liegen zur Kontaktierung des Messkopfes vier Ausgangskontakte vor, von denen zwei mit der elektrochemischen Messzelle und die anderen beiden mit dem Thermoelement verbunden werden können. Die vier Ausgangskontakte können insbesondere an dem der elektrochemischen Messzelle und dem Thermoelement beabstandeten Ende des Messkopfes angeordnet sein.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform können zwei Ausgangskontakte vorgesehen sein, die stiftförmig ausgestaltet sind. Diese Ausgestaltung kann den beengten Platzverhältnissen Rechnung tragen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Messkopf meist endseitig an dem hülsenförmigen Element angeordnet ist, das einen Innendurchmesser von ungefähr 18 mm aufweisen kann. Unter stiftförmig ist hier erfindungsgemäß auch ein Draht zu verstehen, der in Richtung auf sich selbst umgebogen sein kann.
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Die Verbindung zwischen Stahllanze und Messkopf geschieht meist über ein Kontaktstück, so dass auch ein Kontaktstück zum Verbinden eines Messkopfs zur Bestimmung einer Temperatur und einer EMK einer Metallschmelze mit Leitungen geschaffen wird, das vier Leiter zur Kontaktierung der Ausgangskontakte des Messkopfs umfasst.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Kontaktstück ringförmige Kontakte, die als Innenkontakte ausgestaltet sind. Der Begriff Innenkontakt umfasst einen Kontakt, der im Inneren des Kontaktstücks, und damit nicht an dessen Außenfläche, ausgebildet ist. Hierdurch wird den beengten Platzverhältnissen Rechnung getragen. Ferner kann in Verbindung mit stiftförmigen Kontakten des Messkopfes, die zur Ausbildung eines Kontakts in Anlage mit den ringförmigen Kontakten des Messkopfes bringbar sein können, die Kontaktierung derart erfolgen, dass die Umfangsfläche eines Rings in Anlage mit der Umfangsfläche eines Stifts gelangen kann. Die Lage eines Stiftkontakts kann dann auf die Lage des Umfangs eines Rings angepasst werden.
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Eine bevorzugte Winkelausrichtung zwischen Messkopf und Kontaktstück ist nicht notwendig. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass ein stiftförmiger Ausgangskontakt mit einem stiftförmigen Kontakt des Kontaktstücks bezüglich eines Umfangsabschnitts der beiden in Anlage gebracht werden kann. Bevorzugt ist einer der stiftförmigen Kontakte in seiner Lage um ein Zentrum fixiert und der andere kann in die Position des Zentrums eingeschoben werden. Insbesondere in einer Ausführungsform, in der vier ringförmige Innenkontakte vorliegen, können zwei der ringförmigen Innenkontakte im Wesentlichen gleichen Durchmesser aufweisen. Insbesondere bevorzugt können in dieser Ausführungsform mit vier ringförmigen Innenkontakten, alle Innenkontakte im Wesentlichen gleichen Durchmesser aufweisen. Der Begriff „im Wesentlichen gleicher Durchmesser” oder „gleicher Durchmesser” umfasst Identität des Durchmessers, aber auch toleranzbedingte Abweichungen, die beispielsweise in der Größenordnung von 15%, insbesondere 10%, liegen können.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform, in der weniger als vier ringförmige Innenkontakte vorliegen, können zwei ringförmige Innenkontakte vorgesehen sein, die einen unterschiedlichen Durchmesser zueinander aufweisen. Hierdurch kann den beengten Platzverhältnissen in ringförmigen Elementen, wie einer Stahllanze oder einem Trägerrohr, die beispielsweise einen Durchmesser von ungefähr 18 mm aufweisen können, Rechnung getragen werden. Bevorzugt sind die beiden ringförmigen Innenkontakte, die einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, in Längsrichtung des Kontaktstücks hintereinander angeordnet. Der Plus-Pol der elektrochemischen Messzelle kann bei der Variante mit einem Innendurchmesser von 18 mm als Außenring gestaltet sein. Das Material des Außenrings ist bevorzugt Stahl.
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Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur und einer EMK einer Schmelze geschaffen, wobei ein Thermoelement für die Bestimmung der Temperatur und eine elektrochemische Messzelle für die Bestimmung der EMK an einem Messkopf vorgesehen sind. Die Signale des Thermoelements und der elektrochemischen Messzelle werden unabhängig voneinander geführt.
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Um eine Möglichkeit zu schaffen, Messköpfe nach dem Stand der Technik und erfindungsgemäße Messköpfe vereinfacht kontaktieren zu können ohne manuell eingreifen zu müssen, wird ferner eine Vorrichtung zum Leiten von Signalen eines Messkopfes und/oder eines Kontaktstücks geschaffen, wobei eine Signalprüfvorrichtung zum Prüfen eines Anstiegs einer Spannung zwischen zwei Leitern – insbesondere des EMK – und eine Umsetzeinrichtung für mindestens einen Leiter vorgesehen sind, und die Signalprüfvorrichtung derart ausgestaltet ist, einen Signalanstieg innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne zu erkennen, und die Umsetzeinrichtung derart ausgestaltet ist, in Abhängigkeit vom Ergebnis der Signalprüfvorrichtung die Signale auf den Leitern durchzuleiten oder eines der Signale, insbesondere den mit dem Minuskontakt verbundenen Leiter des Thermoelements, auf den mit dem Minuskontakt der elektrochemischen Messzelle verbundenen Leiter zu duplizieren. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Leiten von Signalen eines Messkopfes erwartet damit einen Anstieg der Spannung zwischen den Leitern des Thermoelements und der elektrochemischen Messzelle. Liegt dieser Anstieg vor, so werden die Signale auf Ausgangskontakte der Vorrichtung durchgeschleift bzw. die abgegriffenen Spannungen verwendet. Ist an den Ausgangskontakten der elektrochemischen Messzelle kein Anstieg erkennbar, so kann die Vorrichtung den Leiter des Minuskontakts des Thermoelements mit dem Leiter des Minuskontakts der elektrochemischen Messzelle verbinden. Es ist damit möglich eine Vorrichtung zu schaffen, die zwischen Messkopf und Auswerteeinheit geschaltet werden kann, um die Leiter unabhängig voneinander der Auswerteeinheit zuzuführen, wenn ein Messkopf mit vier Leitern verwendet wird. Wird ein Messkopf mit drei Leitern verwendet, so wird der Minuskontakt des Thermoelements auch als Minuskontakt der elektrochemischen Messzelle verwendet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Zeitspanne unter 2 s. Hierdurch kann nach Anliegen des Temperatursignals ohne Zeitverlust eine Messung durchgeführt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Messkopfs mit einem hülsenförmigen Element in teilweise geschnittener Darstellung schräg von der Seite;
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2 eine schematische Darstellung der Ausbildung der elektrischen Potenziale des erfindungsgemäßen Messkopfs gemäß 1;
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3 ein längsseitiges Ende eines erfindungsgemäßen Messkopfs mit Ausgangskontakten in einer ersten Ausführungsform in einer schrägen Ansicht;
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4 einen Endabschnitt eines erfindungsgemäßen Kontaktstücks in einer ersten Ausführungsform in einer Schnittdarstellung;
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5 eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messkopfes mit einem erfindungsgemäßen Kontaktstück in einer zweiten Ausführungsform in einer Darstellung übereinander; und
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6 eine schematische Darstellung eines Spannungsverlaufs in Abhängigkeit von der Zeit für ein Thermoelement und eine elektrochemische Meßzelle eines erfindungsgemäßen Messkopfs.
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1 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Messkopfs 1, der in einem als hülsenförmigen Element ausgestalteten Trägerrohr 2 gehalten ist. Innerhalb des Trägerrohrs 2 kann der Messkopf 1 mittels eines Kontaktstücks 3 (vgl. 4) am Ende 31 kontaktiert werden, um die elektrischen Signale in Form von Potenzialunterschieden bzw. Spannungen Mess- und/oder Auswertegeräten bzw. einer Auswerteeinheit zuzuführen.
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Der Messkopf 1 weist ein dem Trägerrohr 2 beabstandetes endseitiges Ende 4 auf, das in Metall- oder Schlackeschmelzen eingetaucht werden kann. An dem Ende 4, das in Metall- oder Schlackeschmelzen eingetaucht werden kann, weist der Messkopf 1 ein Thermoelement 5 und ein Festelektrolytröhrchen 6 auf, die von einer Schutzkappe 7 umgeben sind. Das Festelektrolytröhrchen 6 ist Teil einer elektrochemischen Messzelle, wobei das Festelektrolytröhrchen 6 einseitig geschlossen ist und an seinem geschlossenen Ende ein Referenzmaterial und eine Elektrode enthält, wobei die Elektrode aus dem entgegengesetzen Ende des Festelektrolytröhrchens 6 hinausragt. Das Thermoelement 5 weist ein Thermopaar vom Typ R (Pt13Rh-Pt), vom Typ S (Pt10Rh-Pt) oder Typ B (Pt30Rh-Pt6Rh) auf.
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In 2 ist schematisch die Ausbildung der elektrischen Potenziale des erfindungsgemäßen Messkopfs dargestellt. Innerhalb des Messkopfs 1 werden die Drähte des Thermoelements 5 über eine geprägte Verbindung mit einem E-Cu- bzw. einem E- oder A-Cu-Draht verbunden. Die Drahtdurchmesser des A-Cu-Drahts bzw. des E-Cu-Drahts betragen in einer bevorzugten Ausführungsform 1,3 mm bzw. 1,6 mm.
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Das Festelektrolytröhrchen 6, das eine OX-Zelle ausbildet, ist über einen Mo-Draht verbunden, wobei der Molybdän-Draht bis in die OX-Zelle hineinragt. Es kann vorgesehen sein, dass der Molybdän-Draht mittels eines Crimpverbinders oder anderer Verbindungstechniken (beispielsweise Schweißen) innerhalb des Messkopfs 1 mit einem A-Cu-Draht verbunden ist.
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In 2 ist dargestellt, dass die am Thermoelement 5 gemessene Spannung im Bereich bis 20 mV liegt. Die zu erwartende Spannung der elektrochemischen Messzelle gegenüber dem Badkontakt bzw. dem Ende 4 liegt im Bereich von +/–250 mV.
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Insbesondere der 2 ist zu entnehmen, dass vier Leiter vorgesehen sind, um die zu messenden Spannungen abzugreifen. Die vier Leiter werden unabhängig voneinander geführt. Die vier Leiter sind zueinander isoliert.
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In 3 ist das der Schutzkappe 7 des Messkopfs 1 entgegengesetzte Ende des Messkopfs 1 in einer ersten Ausführungsform in einer schrägen Ansicht gezeigt, in der die vier Ausgangskontakte zum Verbinden der elektrochemischen Messzelle und des Thermoelements 5 gezeigt sind.
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In der Mitte befindet sich ein stiftförmiger Ausgangskontakt 9 des Minus-Pols des Thermoelements, der ein Draht des Thermopaars sein kann. Der stiftförmige Ausgangskontakt 9 weist einen Durchmesser von 1,3 mm auf. Der Ausgangskontakt 9 kann in einer Ecke eines im Querschnitt dreieckförmigen Hohlraums, der mittels eines Kunststoffformteils 13 ausgebildet ist, geführt sein und in einer Ecke des Dreiecks anliegen. Mit einem als nach innen gerichtete Sicke ausgeführten Ausgangskontakt 10 am Umfang des Messkopfs 1 kann eine elektrische Verbindung mit dem Badkontakt bzw. der Schutzkappe 7 erreicht werden. Die Sicke ist leitend mit der Schutzkappe verbunden. Über den stiftförmigen Ausgangskontakt 12 kann ein Kupferdraht zur elektrischen Verbindung mit dem Thermoelement 5 elektrisch kontaktiert werden. Der Ausgangskontakt 12 ist mit dem Plus-Pol des Thermopaars leitend verbunden. Der Durchmesser des Ausgangskontakts 12 beträgt 1,6 mm. Mittels eines Ausgangskontakts 11 kann eine elektrische Kontaktierung mit dem Festelektrolytröhrchen 6 erreicht werden. Der Ausgangskontakt 11 kann als stiftförmiger Mo-Draht ausgestaltet sein. Der Ausgangskontakt 11 ist mit dem Minus-Pol der elektrochemischen Messzelle leitend verbunden.
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Der Ausgangskontakt 11 ragt bis zum Ende des in 3 dargestellten Endes des Messkopfs 1. Der Ausgangskontakt 12 ist rückversetzt zum in 3 dargestellten Ende des Messkopfs 1 angeordnet. Die Ausgangskontakte 11, 12 weisen mit ihrem Umfang einen unterschiedlichen Abstand zur (Mittel) Längsachse des Messkopfs 1 auf. Die Ausgangskontakte 11, 12 sind in ihrer Winkellage und dem Abstand zur Längsachse mittels des Kunststoffformteils 13 festgelegt bzw. fixiert.
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In 4 ist schematisch ein Ende eines Kontaktstücks 3 in einer ersten Ausführungsform in einer geschnittenen Seitenansicht dargestellt. Ein mittiger stiftförmiger Kontakt 14 ist zur Kontaktierung mit dem Ausgangskontakt 9 des Minus-Pols des Thermoelements vorgesehen. Durch die Anordnung Stift auf Stift bzw. stiftförmiger Ausgangskontakt 9 auf stiftförmigen Kontakt 14 ist eine winkelunabhängige Kontaktierung des Messkopfs 1 mit dem Kontaktstück 3 möglich. Die stiftförmigen Kontakte 9, 14 gelangen mit ihrem Umfang zumindest abschnittsweise in Anlage zueinander.
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Zur Kontaktierung des Ausgangskontakts 12 des Plus-Pols des Thermoelements 5 ermöglicht ein ringförmiger Kontakt 15 mit dem stiftförmigen Kontakt 12 ebenfalls eine winkelunabhängige Verbindung zwischen Messkopf 1 und Kontaktstück 3. Der am vorderen Ende des Kontaktstücks 3 angeordnete ringförmige Kontakt 15 ragt bis zum rückversetzten Kontakt 12 in den Messkopf 1 herein. Der stiftförmige Ausgangskontakt 12 liegt endseitig mit einem Umfangsabschnitt am Innenumfang des Kontakts 15 an. Ein im Kontaktstück 3 rückversetzt zum Ende angeordneter ringförmiger Kontakt 16 ist mit seinem Innendurchmesser an die Lage des Ausgangskontakts 11 der elektrochemischen Zelle angepasst. Der Innendurchmesser des Kontakts 16 ist kleiner als der Innendurchmesser des Kontakts 15. Zwischen dem Kontakt 16 und dem Ausgangskontakt 11 ist eine winkelunabhängige Ausrichtung möglich. Der stiftförmige Ausgangskontakt 11 liegt endseitig mit einem Umfangsabschnitt am Innenumfang des Kontakts 16 an. Der Außenumfang des Kontaktstücks 3 ist an die Lage des sickenförmigen Ausgangskontakts 10 des Messkopfs 1 angepasst und ein an der Außenfläche des Kontaktstücks 3 angeordneter Kontakt 17, der ringförmig um die Außenumfangsfläche des Kontaktstücks 3 angeordnet ist, kann den Ausgangskontakt 10 winkelunabhängig kontaktieren.
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Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel des Kontaktstücks 3 ist insbesondere für Innendurchmesser des Trägerrohrs 2 geeignet, die im Bereich bis zu ungefähr 18 mm liegen.
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5 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Messkopfs 1 und eines Kontaktstücks 3 übereinander, bei dem auch vier Ausgangskontakte des Messkopfs 1 vorhanden sind, die mittels vierer im Kontaktstück 3 vorhandener Kontakte 18, 19, 20, 21 kontaktiert werden können. Die in 5 gezeigte Ausführungsform ist insbesondere für Innendurchmesser des Trägerrohrs 2 geeignet, die ≥ ungefähr 18 mm aufweisen.
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Der Bereich des in 5 gezeigten Messkopfs 1, der in die Metall- oder Schlackeschmelze eintaucht, ist gleich aufgebaut, wie der entsprechende Bereich des Messkopfs 1 gemäß 1 und 2. Die Messköpfe 1 können sich lediglich in der Größe des Außenumfangs und/oder der geometrischen Anordnung der Außenkontakte unterscheiden. Die Außenkontakte 18, 19, 20 und 21 des in 5 gezeigten Messkopfs 1 sind als drahtförmige auf einen Außenumfang des Messkopfs 1 umgebogene bzw. gefaltete Außenkontakte ausgestaltet. An dem der Schutzkappe 7 beabstandeten Ende des Messkopfs 1 ist dazu der Messkopf 1 endseitig hinsichtlich seines Außenumfangs gestuft ausgestaltet und jeder Stufe ist ein Außenkontakt 18, 19, 20 und 21 zugeordnet. Die Außenkontakte 18, 19, 20 und 21 sind winkelversetzt zueinander um den Umfang des Messkopfs 1 angeordnet. Die Außenkontakte 18, 19, 20 und 21 sind bezogen auf die Längsachse des Messkopfs 1 versetzt zueinander angeordnet.
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Das in 5 gezeigte Kontaktstück 3 ist gleich aufgebaut, wie das in 4 gezeigte Kontaktstück 3 und kann sich lediglich in der Größe des Außenumfangs und der geometrischen Anordnung der Kontakte 22, 23, 24 und 25 unterscheiden. Zur Kontaktierung der Außenkontakte 18, 19, 20 und 21 sind die Kontakte 22, 23, 24 und 25 als ringförmige Kontakte ausgestaltet und bezogen auf die Längsachse des Kontaktstücks 4 versetzt zueinander entsprechend der versetzten Lage der Außenkontakte 18, 19, 20 und 21 des Messkopfs 1 angeordnet. Die Kontakte 22, 23, 24 und 25 weisen den gleichen Umfang auf und sind an den Außenumfang des Messkopfs 1 angepasst. Durch die ringförmige Ausgestaltung der Kontakte 22, 23, 24 und 25 ist eine winkelunabhängige Kontaktierung des in 5 gezeigten Messkopfs 1 mit dem in 5 gezeigten Kontaktstück 3 möglich.
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Das erfindungsgemäße Kontaktstück 3 aus 4 und 5 kann auch mit aus dem Stand der Technik bekannten Messköpfen mit drei Ausgangskontakten verwendet werden. Hierzu wird der Spannungsverlauf in Abhängigkeit von der Zeit des Eintauchens des Messkopfs in die Metall- oder Schlackeschmelze bestimmt.
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In 6 ist dargestellt, wie sich die Spannungsdifferenz in Abhängigkeit von der Zeit des Eintauchens des Messkopfs 1 in die Metall- oder Schlackeschmelze verändert. Sofern der Messkopf vier unabhängig geführte Leiter mit vier Ausgangskontakten aufweist, so wird ein Anstieg der Spannung zwischen den Leitern des Thermoelements und der elektrochemischen Messzelle detektiert. Die Erfinder haben festgestellt, dass der Anstieg der Spannung der elektrochemischen Messzelle im Bereich von ungefähr 1 Sekunde später erfolgt, als der Anstieg der Spannung zwischen den Leitern des Thermoelements. Sofern der Anstieg vorliegt, so werden die Signale auf Ausgangskontakte der Vorrichtung durchgeschleift bzw. die abgegriffenen Spannungen verwendet. Ist an den Ausgangskontakten der elektrochemischen Messzelle kein Anstieg innerhalb von 2 Sekunden erkennbar, so kann die Vorrichtung den Leiter des Minuskontakts des Thermoelements mit dem Leiter des Minuskontakts der elektrochemischen Messzelle verbinden. So ist es möglich, eine Vorrichtung zu schaffen, die zwischen Messkopf und Auswerteeinheit geschaltet werden kann, um das Spannungssignal der Leiter unabhängig voneinander der Auswerteeinheit zuzuführen, wenn ein Messkopf mit vier Leitern verwendet wird. Wird ein Messkopf mit drei Leitern verwendet, so wird das Spannungssignal (Minuskontakt) des Thermoelements auch als Spannungssignal (Minuskontakt) der elektrochemischen Messzelle verwendet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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