ES2279594T3 - Sonda de medida de inmersion para medir en liquidos. - Google Patents

Sonda de medida de inmersion para medir en liquidos. Download PDF

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Abstract

La sonda de inmersión en fluido tiene líneas de señal bobinadas en la pared interior del tubo soporte. Las líneas de señal están bobinadas en la pared interior del tubo soporte (1). Un tope fijo (5) está dispuesto en la dirección longitudinal del tubo soporte sobre el extremo orientado hacia fuera de la cabeza de medición (3) directamente en frente de los bobinados con una salida para las líneas de señal. La sonda de inmersión en fluido comprende un tubo soporte (1), una cabeza de medición (3) sujeta en el extremo del tubo, y líneas de señal para las señales de medición producidas por los elementos de medición. Las líneas de señal son más largas que el tubo soporte y discurren desde el extremo de la cabeza de medición orientado hacia el interior del tubo soporte. Las líneas de señal discurren a través del interior del tubo soporte y están bobinadas dentro del tubo alrededor del eje longitudinal.

Description

Sonda de medida de inmersión para medir en líquidos.
El invento se refiere a una sonda de medida de inmersión para medir en líquidos, especialmente en fundiciones de metal, con un tubo de soporte, un cabezal de medida que está sujeto en un extremo del tubo de medida, en donde en el cabezal de medida existen elementos de medida así como cables de señal para las señales de medida generadas por los elementos de medida, en donde los cables de señal son más largos que el tubo de soporte y discurren partiendo del extremo del cabezal de medida orientado hacia el interior del tubo de soporte y donde los cables de señal discurren por el interior del tubo de soporte y están enrollados por el interior del tubo de soporte alrededor de su eje longitudinal.
Este tipo de sondas de medida son conocidas por el documento US 3.505.871. Son utilizadas para la medida en el interior de hornos convertidores de acero (convertidores). Para las medidas en los convertidores se deja caer la sonda de medida en los convertidores desde una altura relativamente grande. Los conductores de señal están bobinados por la superficie interior del tubo de soporte, se desenrollan automáticamente en la caída libre de la sonda de medida, para lo que un extremo del cable de medida esta unido con el cabezal de medida mientras que el otro extremo del cable de señal esta unido a un dispositivo de medida y valoración mediante una pieza de contacto a través de cables de prolongación o cables de compensación o directamente. De este modo varias sondas de medida pueden ser conservadas y almacenadas a gran altura por encima del convertidor, en donde para las medidas se debe liberar una sonda del almacén y en caída libre cae en el baño de metal fundido que se encuentra en el convertidor.
Dispositivos similares son conocidos por el documento US 5.584.578 en donde los conductores de señal están devanados por la superficie exterior del tubo de soporte.
Dispositivos similares son conocidos además por los documentos US 5.168.764 o por el I&SM, Septiembre 1993. Las sondas de medida aquí publicadas están colgando en el almacén, siendo conocido por el documento US 5.168.764 el devanar los conductores de señal no directamente alrededor del tubo de soporte de la sonda de medida sino en un recipiente separado. Esto origina que en los almacenes se deban sujetar, junto con las correspondientes sondas de medida también el recipiente de almacenamiento, para el conductor de señal de manera que por ello los almacenes deben ser construidos adecuadamente grandes.
Por el documento EP 0 375 109 A2 se conoce una sonda de medida similar. La sonda de medida aquí ofertada presenta una cámara de prueba situada por el exterior del cabezal de medida, cámara que esta sujeta a un cable de acero conducido por el interior de un tubo paralelo al tubo de soporte. El cable de acero esta bobinado en una bobina y puede ser desenrollado al descender el cabezal de medida.
Partiendo del estado de la técnica conocido el invento tiene como base la misión de crear una sonda de medida mejorada que pueda ser manejada de forma muy fácil y segura y cuya manipulación pueda ser automatizada fácilmente.
Esta misión será resuelta según el invento por una sonda de medida acorde con la reivindicación 1, y especialmente porque los conductores de señal se bobinan en varias capas sobre la pared interior y porque en la dirección longitudinal del tubo de soporte, directamente delante del bobinado de los conductores de señal, esta situado un tapón de fijación que se apoya sobre los bobinados y con por lo menos un paso para los conductores de señal. Con esto se pueden colocar conductores de señal muy largos en un espacio pequeño ahorrando mucho espacio, mientras que por su situación protegida en el interior del tubo de soporte esta casi excluida una influencia o un daño de los bobinados, de manera que está garantizada una manipulación segura. Por medio de la estable superficie exterior pueden ser colocadas varias sondas de medida de este tipo en un almacenamiento apilado que ahorra espacio; no siendo necesaria una disposición colgante pero separados unos de otros. Tan pronto como la sonda es dejada caer en la profundidad del convertidor desde un almacén, el conductor de señal se desenrolla desde el tubo de soporte debido a su unión con un dispositivo de medida o de valoración. Por el desenrollado desde el tubo hacia fuera no se necesitan costosas precauciones para impedir movimientos de balanceo del cabezal de medida o del tubo de soporte por el camino hacia abajo. Con ello se consigue una fijación de los bobinados estable y ahorrando espacio.
De manera conveniente los conductores de señal están colocados en un cable de señal con lo que numerosos conductores diferentes de señal están agrupados en una única manguera. Los conductores de señal pueden estar construidos unidos por una pieza de contacto al extremo del tubo de soporte opuesto al cabezal de medida y/o pasante a través de este extremo del tubo de soporte.
En la dirección longitudinal del tubo de soporte, directamente delante o detrás del bobinado de los conductores de señal están situadas ventajosamente unos tapones de fijación en contacto con los bobinados con por lo menos un paso a su través para los conductos de señal. Mediante estos tapones de fijación se asegura la posición de los bobinados de manera que estos no se desordenan durante el transporte o durante su manipulación y con ello impiden la caída libre de la sonda de medida. Los pasos a través en los tapones de fijación permiten una conducción libre a su través de los conductores de señal al desenrollar los bobinados en la caída libre. Correspondiendo con la longitud de los conductores de señal, por tanto correspondiendo con la altura del bobinado completo, los tapones de fijación pueden ser colocados en diferentes lugares dentro del tubo de apoyo.
De forma adecuada el cabezal de medida puede estar sujeto, preferentemente con elementos de enganche, en el tubo de soporte pero pudiendo ser soltado, de manera que el cabezal de medida después de ser soltado del tubo de soporte arrastra consigo al conductor de señal fuera del tubo de soporte. Para las medidas en fundiciones de metal se ha demostrado que es adecuado que los elementos de enganche liberen al cabezal de medida en el caso de una fuerza de aproximadamente 300N - 600N dirigida en la dirección del eje del tubo de soporte. Pero además es adecuado que los elementos de enganche del cabezal de medida encajen en elementos de enganche de un tapón de fijación.
El cabezal de medida puede presentar como mínimo un termoelemento y/o como mínimo un elemento de medida electroquímica, en especial para la medida de oxigeno, de manera que son posibles medidas combinadas de varios parámetro.
Para garantizar una introducción sin impedimentos y la permanencia de la sonda de medida en el liquido, el cabezal de medida presenta preferentemente una densidad que es mayor o igual que la densidad, previamente determinada, del fluido que se va a medir.
Los conductores de señal son por lo general aproximadamente 10 - 50 veces, en muchos casos preferentemente 24 - 45 veces, mas largos que la longitud de la sonda de medida.
Para la protección de los elementos de medida durante el manejo de la sonda de medida y en la inmersión del cabezal de medida, el cabezal de medida presenta una caperuza de protección que por lo menos engloba a los elementos de medida y que estar construida de un material que se disuelve o por lo menos se funde en el liquido.
A continuación se describirá el invento con mas detalle sobre la base de un dibujo.
La figura 1 muestra una sonda de medida sumergible acorde con el invento con un tubo de soporte seccionado. La figura 2 muestra un corte a través de la parte delantera de la sonda de medida sumergible acorde con la figura 1.
La sonda de medida sumergible presenta un tubo de soporte 1, que por ejemplo puede estar construido de cartón. En el interior del tubo de soporte 1 hay, comenzando desde un extremo, un cable de señal 2 bobinado, estando la capa exterior de la bobina en contacto con la superficie interior del tubo de soporte 1. En el cable de señal 2 están agrupados los conductores de señal que en el dibujo no están representados individualmente. Los conductores de señal colocados en el cable de señal 2 están sujetos junto con éste por uno de sus extremos a un cabezal de medida 3. El cabezal de medida 3 está sujeto a uno de los extremos del tubo de soporte 1. Está sujeto allí por medio de elementos de enganche 4 del cabezal de medida 3 y de elementos de enganche 4' de un tapón de fijación 5 a este tapón de fijación 5. El tapón de fijación 5 esta a su vez sujeto al tubo de soporte 1.Directamente en contacto con el tapón de fijación 5 sigue el bobinado del cable de señal 2 en la longitud deseada, por ejemplo aproximadamente 20 - 30 m. En conexión con los bobinados existe un segundo tapón de fijación 6 que junto con el primer tapón de fijación 5 asegura que los bobinados no resultan dañados antes de la utilización de la sonda de medida sumergible de forma acorde con lo determinado. Correspondientemente la posición del segundo tapón de fijación 6 en el interior del tubo de soporte 1 depende de la longitud del cable de señal 2. En la figura 1 está representada esquemáticamente la posición del segundo tapón de fijación 6 para varias longitudes diferentes de cables de señal. Las bobinas están devanadas a lo largo de la pared interior del tubo de soporte 1 partiendo desde el segundo tapón de fijación 6 en dirección tubo de soporte - extremo delantero, hacia la sonda de medida 3. Desde allí se tiende una segunda bobina en la dirección opuesta hacia el segundo tapón de fijación 6 y partiendo desde allí una tercera bobina, como bobina interior hacia el primer tapón de fijación 5, situado en el cabezal de medida 3. Desde allí el cable de señal 2, discurriendo en forma de arco, se une con los puntos de contacto 7 del elemento de medida en el interior del cabezal de medida 3. Este lugar de conexión pasa en el eje longitudinal del tubo de soporte 1 a través de una abertura 8 axial adecuada en el cabezal de medida.
En el extremo puesto de la bobina el cable de señal 2 penetra a través de una abertura del segundo tapón de fijación 6 vecina a la pared interior del tubo de soporte 1 en dirección del segundo extremo del tubo de soporte 1.Este segundo extremo del tubo de soporte 1 esta cerrado por un tapón en el que esta colocada una pieza de contacto 10. La pieza de contacto 10 sirve para hacer el contacto, no representado, de los conductores de señal situados en el cable de señal 2 con un cable de prolongación o de compensación con una unidad de indicación del valor medido y una unidad de valoración.
En la figura 2 esta representada con detalle la colocación del cabezal de medida 3 en el tubo de soporte 1. El cabezal de medida 3 lleva una caperuza de protección 11 para la protección mecánica del elemento de medida, entre otros en el momento del choque del cabezal de medida 3 sobre la superficie de la fundición de metal que va a ser medida. En el caso de una medición en una fundición de acero la caperuza de protección 11 puede estar construida también de acero. En el interior de esta caperuza de protección 11 sujeta a la cara exterior del cabezal de medida 3, directamente alrededor del elemento de medida está situada otra caperuza de protección 12 que después del paso del cabezal de medida 3 a través de una eventual capa de escoria se suelta igualmente y deja a los elementos de medida no representados en la figura bajo los efectos de la fundición. Los propios elementos de medida están construidos como elementos de medida habituales y bien conocidos para el experto, como por ejemplo termoelementos o células de medida de oxigeno de electrolito sólido.
En servicio, la sonda de medida sumergible es soltada desde un almacén, por ejemplo un almacén apilador. Cae en caída libre hacia abajo, soltándose el cable de señal 2 del bobinado. Por la fijación del extremo posterior de la sonda de medida sumergible a un dispositivo de indicación del valor medido y un dispositivo de valoración a través de la pieza de contacto 10 y de los tapones 9 el tubo de soporte 1 solo puede caer un tramo limitado. El camino de caída depende de la longitud del conductor de unión con el dispositivo indicador el valor medido y del dispositivo de valoración. Al alcanzarse ese recorrido máximo el tubo de soporte 1 detiene bruscamente su movimiento, sobre el cabezal de medida 3 actúa una fuerza que lo arranca del primer tapón de fijación 5, de manera que el movimiento de caída continua, arrastrando entonces él tras de sí al cable de señal 2 fuera del
bobinado.
El cabezal de medida 3 es relativamente compacto y hasta la abertura para la acogida del cable de señal 2 o del elemento de medida y su conexión al cable de señal 2 esta construido de acero macizo. Por ello al golpear contra la superficie del baño se sumerge profundamente en éste, de manera que después de la inmersión del cabezal de medida 3 en el baño se puede medir.

Claims (11)

1. Sonda de medida sumergible para medir en líquidos especialmente en fundiciones de metal, con un tubo de soporte (1), un cabezal de medida (1), que esta sujeto en un extremo del tubo de soporte, en donde en el cabezal de medida están colocados elementos de medida así como conductores de señal para las señales de medida generadas por los elementos de medida, en donde los conductores de señal son mas largos que el tubo de soporte y discurren partiendo desde el extremo del cabezal de medida orientado hacia el interior del tubo de soporte y donde los conductores de señal discurren por el interior del tubo de soporte (1) y están bobinados en el interior del tubo de soporte (1) alrededor de su eje longitudinal, caracterizado porque los conductores de señal están bobinados en varias capas sobre la pared interior del tubo de soporte (1) y porque en la dirección longitudinal del tubo de soporte (1), en el extremo orientado hacia el cabezal de medida (3), directamente delante del bobinado de los cables de señal, está situado un tapón de fijación (5) que se apoya sobre los bobinados con por lo menos un paso para los conductores de señal.
2. Sonda de medida sumergible según la reivindicación 1, caracterizada porque los conductores de señal están dispuestos en un cable de señal (2).
3. Sonda de medida sumergible según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque por el extremo del tubo de soporte (1) opuesto al cabezal de medida (3) los conductores de señal están unidos con una pieza de contacto (9) y/o están construidos pasando a través de ese extremo.
4. Sonda de medida sumergible según la reivindicación 1, caracterizada porque en la dirección longitudinal del tubo de soporte (1), directamente detrás del bobinado de los conductores de señal, esta situado un tapón de fijación (6) en contacto con los bobinados con por lo menos un paso pasante para los conductores de señal.
5. Sonda de medida sumergible según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el cabezal de medida (3) está sujeto pudiendo soltarse, en el tubo de soporte (1) preferentemente con elementos de enganche (4).
6. Sonda de medida sumergible según la reivindicación 5, caracterizada porque los elementos de enganche (4) liberan al cabezal de medida (3) en el caso de una fuerza de aproximadamente 300 N - 600 N orientada en la dirección del eje.
7. Sonda de medida sumergible según las reivindicaciones 4 y 5, caracterizada porque los elementos de enganche (4) del cabezal de medida (3) enganchan en elementos de enganche (4) de un tapón de fijación.
8. Sonda de medida sumergible según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque en el cabezal de medida (3) está situado por lo menos un termoelemento y/o por lo menos un elemento de medida electroquímica, especialmente para la medida del oxigeno.
9. Sonda de medida sumergible según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el cabezal de medida (3) presenta una densidad que es mayor o igual a la densidad previamente determinada del liquido que va a ser medido.
10. Sonda de medida sumergible según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque la longitud de los conductores de señal presenta 10 - 50 veces, en especial 25 - 45 veces la longitud de la sonda de medida.
11. Sonda de medida sumergible según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque el cabezal de medida (3) presenta una caperuza de protección (11) que abarca por lo menos al elemento de medida y que está construida de un material que se funde o se disuelve en el liquido.
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