ES2300879T3 - Dispositivo y procedimiento para la medicion de la temperatura en fundiciones de metal. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para la medición de la temperatura en fundiciones de metal con una fibra óptica que está unida directa o indirectamente a un instrumento de medición y está sujeta por un soporte, en el que un extremo de inmersión de la fibra es conducido a través de un cuerpo consumible en la fundición, caracterizado porque el cuerpo (1) presenta una velocidad de consumo de a lo más 10 cm/min, porque la velocidad de consumo es semejante o mayor que la velocidad con la que es destruida la estructura de la fibra óptica (2), porque la fibra (2) está formada por vidrio de cuarzo y porque en el cuerpo consumible (1) están dispuestos estabilizadores mecánicos (4).

Description

Dispositivo y procedimiento para la medición de la temperatura en fundiciones de metal.

La invención se refiere a un dispositivo para la medición de la temperatura en fundiciones de metal con una fibra óptica que está unida directa o indirectamente a un instrumento de medición y está sujeta por un soporte, en el que un extremo de inmersión de la fibra es conducido a través de un cuerpo consumible en la fundición. La invención se refiere además a un procedimiento para la medición de la temperatura en fundiciones de metal con una fibra óptica que está unida directa o indirectamente a un instrumento de medición y opcionalmente a un detector y está sujeta por un soporte.

Dispositivos de este tipo son conocidos, por ejemplo, por el documento EP 655 613 A1. En el dispositivo aquí descrito, la fibra óptica presenta una funda protectora compuesta de varias capas. La funda protectora se separa con una velocidad de 1 a 10 cm por segundo y, por tanto, tras un tiempo relativamente corto ya no puede proteger de forma óptima a la fibra óptica. La funda protectora contiene entre otras cosas partículas con un punto de fusión más alto que la temperatura de la fundición de metal que se va a medir.

Dispositivos similares son conocidos por los documentos JP 03-126500 o JP 03-284709. El empleo de fibras ópticas en general para la medición en fundiciones de metal es además muy conocido en la literatura.

El objeto de la presente invención es mejorar los dispositivos conocidos y en particular la protección de las fibras ópticas. Es además objeto de la invención proporcionar un procedimiento para la medición de la temperatura en fundiciones de metal con una fibra óptica.

El objeto se lleva a cabo por las características de la reivindicación independiente 1. Perfeccionamientos ventajosos están indicados en las reivindicaciones subordinadas.

Puesto que el cuerpo presenta una velocidad de consumo de a lo más 10 cm por minuto y que la velocidad de consumo es semejante o mayor que la velocidad con la que es destruida la estructura de la fibra óptica, está asegurado por un lado que durante la medición se dispone siempre de una superficie superior libre de la fibra óptica no destruida para la medición y por otro lado la fibra óptica está suficientemente protegida en su longitud. La destrucción de la estructura de la fibra óptica empieza obligatoriamente por su extremo de inmersión, prosigue en su dirección axial mientras que esté sometida a las condiciones de destrucción de la estructura (alta temperatura, agresividad de la fundición de metal etc.). Puesto que el cuerpo que rodea a la fibra es destruido paulatinamente, igualmente desde su extremo de inmersión, una nueva zona de superficie superior de la fibra está siempre en contacto con la fundición de metal, para recibir radiación como si se tratara de un cuerpo negro y reconducirla para la determinación de la temperatura. Convenientemente, la velocidad de consumo del cuerpo es de a lo más 1 cm por minuto. La velocidad de consumo se refiere así a un rango de temperaturas de entre 600ºC y 1.700ºC, y en particular entre 1.400ºC y 1.700ºC y es una propiedad del cuerpo que depende entre otras cosas del material y de la estructura del cuerpo (por ejemplo, la aglomeración del material).

Es ventajoso que el cuerpo presente un punto de fusión más alto que el hierro (o acero o hierro colado), así como que no se separe en una fundición de hierro (o fundición de acero, fundición de hierro colado). En particular es ventajoso que el cuerpo esté formado por al menos un material del grupo: arena de fundición, cemento resistente al fuego, ceniza volátil aglomerada. El material puede ser aglomerado por medios aglutinantes. La arena de fundición, el cemento resistente al fuego y la ceniza volátil aglomerada son especialmente adecuados para fundiciones de metal en el rango de temperaturas entre 600ºC y 1.700ºC. Los materiales de este tipo son por un lado muy resistentes al calor, los cuerpos formados por ellos se disuelven en la fundición de metal esencialmente por erosión, separándose la unión entre las partículas individuales del material. Este proceso se hace efectivo esencialmente desde el extremo de inmersión en dirección al eje longitudinal, esto es, en la dirección del eje de la fibra óptica. La fibra está formada ventajosamente de vidrio de cuarzo.

Es conveniente que la fibra esté rodeada indirectamente por un tubo metálico, en particular por un tubo de acero. Además puede ser ventajoso que la fibra óptica esté unida directamente a un detector, pudiendo estar dispuesto el detector en el cuerpo consumible.

De forma ventajosa está dispuesto en el cuerpo consumible un sensor de consumo para en particular en caso de mediciones de larga duración obtener un control sobre la capacidad de funcionamiento general del dispositivo. En el cuerpo consumible pueden estar dispuestos ventajosamente estabilizadores mecánicos que mejoran un consumo controlado. En una forma de realización conveniente, el cuerpo consumible está dispuesto separable en un extremo del soporte, de manera que puede ser recambiado sin reducir la capacidad de funcionamiento del dispositivo completo como tal. Es conveniente que las conducciones de señal óptica y/o eléctrica en el cuerpo consumible estén unidas a la pieza de contacto en el soporte por medio de contactos ópticos y/o eléctricos para también aquí conseguir una unión separable.

En particular es ventajoso que la fibra óptica esté realizada como fibra sin fin y que además esté dispuesta móvil en el soporte y/o en el cuerpo consumible. Con ello pueden ser fácilmente sustituidas las piezas de la fibra consumidas por reconducción a través del soporte y del cuerpo consumible.

La invención se explicará a modo de ejemplo en virtud de un dibujo. En el dibujo muestran:

Fig. 1, la representación esquemática de una forma de realización;

Fig. 2, la representación esquemática de otra forma de realización, y

Fig. 3, la representación esquemática de una tercera forma de realización de la invención.

El cuerpo 1 representado en la Fig. 1 está formado esencialmente, por ejemplo, por arena de fundición, cemento inorgánico o ceniza volátil, estando garantizada la cohesión por compresión o por empleo de medios aglutinantes. El cuerpo 1, en cuyo eje longitudinal se encuentra la fibra óptica 2, es sumergido en una fundición de metal para la medición. Así, la cara frontal 3 de la fibra óptica 2 recibe las señales de medición en forma de una radiación óptica, a partir de la cual es calculada de forma conocida la temperatura de la fundición de metal.

Sobre la superficie superior del cuerpo 1 puede ser aplicado un recubrimiento resistente a la abrasión que protege al cuerpo 1 durante la manipulación, en particular fuera de la fundición de metal. Dentro de la fundición de metal, el cuerpo 1 se disuelve lentamente empezando por la punta de inmersión, de manera que la cohesión entre las partículas del cuerpo 1 se rompe lentamente. El proceso empieza en la punta de inmersión porque está es sometida en primer lugar a la fundición de metal y prosigue a continuación en la dirección axial. Así, la fibra 2 dispuesta en el cuerpo 1 es liberada progresivamente, de modo que otras partes de la superficie superior de la fibra 2 son sometidas a la fundición de metal y reciben radiación.

Incorporados en el cuerpo están los estabilizadores 4, que estabilizan el cuerpo 1 e impiden una destrucción por ruptura durante el transporte o manipulación y favorecen el consumo desde la punta de inmersión. En el extremo del cuerpo 1 opuesto a la punta de inmersión está encastrado en éste un tubo metálico 5 que sirve por un lado como sensor de consumo para el cuerpo 1, generando una señal eléctrica en el contacto con la fundición de metal (esto es, cuando el cuerpo está destruido hasta ese punto). Por otro lado, el tubo de metal 5 sirve para el soporte del cuerpo 1. Para ello está fijado al tubo de metal 5 un tubo de soporte 6 de metal. En este tubo de soporte 6 es introducida una lanza estándar 7, que posibilita el manejo del dispositivo. Además, la lanza estándar 7 sirve para el contacto con las conducciones que vienen del cuerpo 1 y la reconducción de la señal. En el ejemplo representado en la Fig. 1 ésta es una conducción de señal eléctrica. Para ello está dispuesto dentro del tubo de metal 5 un detector óptico 8 que recibe las señales ópticas que vienen de la fibra 2 y las transforma en señales eléctricas, que luego son reconducidas con ayuda de conducciones 9 y en la pieza de contacto 10 es unida a los contactos complementarios dispuestos en la lanza estándar 7, de manera que puede realizarse la reconducción, por ejemplo, a dispositivos de evaluación electrónicos. En el tubo metálico 5 está dispuesto un dispositivo de calibración 11 en el que puede realizarse una nivelación de señal con valores estándar predeterminados. De esta forma pueden ser compensadas, por ejemplo, las variaciones de longitud de la fibra óptica 2 que se producen durante un largo uso y con ello las pérdidas de señal que se producen.

La Fig. 2 muestra otra forma de realización de la invención. A diferencia de la Fig. 1, en la que las señales ópticas son transformadas en señales eléctricas ya en o sobre el cuerpo 1 y luego son reconducidas, el dispositivo según la Fig. 2 hace posible una reconducción de las señales ópticas. Para ello está dispuesto en el tubo metálico 5 un conector óptico 12 que posibilita el acoplamiento de la señal óptica en un bloque de contacto óptico 13, recibiendo otra fibra óptica 14 las señales que proceden de la fundición de metal y las reconduce a un dispositivo de medición estacionario, donde son transformadas en señales eléctricas. El bloque de contacto óptico 13 es enchufable. En ambos ejemplos de realización, el cuerpo 1 puede ser recambiado tras un consumo suficiente por extracción de la lanza estándar 7 y sustituido por un nuevo cuerpo 1.

Mientras que en las formas de realización mostradas en las figuras 1 y 2, la fibra óptica 2 está dispuesta fijamente en el cuerpo 1, la Fig. 3 muestra una forma de realización con una perforación axial 15, a través de la cual puede ser conducida y reconducida la fibra óptica 2. Para ello está dispuesto en el cuerpo 1 en su extremo más alejado de la punta de inmersión un conector mecánico 16 (por ejemplo un tubo de metal), en el que puede ser desplazado hacia el interior un bloque de contacto 17 dispuesto en la lanza estándar 7. Para una mejor conducción de la fibra óptica 2 está prevista en la unión del conector mecánico 16 con la perforación 15 una transición con forma de embudo que posibilita un mejor deslizamiento de la fibra óptica 2 a través de la perforación 15. Dentro del bloque de contacto 17 está dispuesto un sistema de conducción de fibra de forma conocida en sí. Tal disposición posibilita reconducir permanentemente una fibra llamada sin fin en correspondencia a su consumo, con lo que está asegurada una cierta independencia del desgaste de la fibra óptica 2 del consumo del cuerpo 1. Esto puede conllevar una capacidad de funcionamiento mejor y de mayor duración del dispositivo de medición.

Naturalmente puede estar previsto en las formas de realización según las figuras 2 y 3 igualmente un dispositivo de calibración. Éste está colocado entonces en el otro extremo de la fibra óptica 2, esto es, por regla general en las piezas estacionarias del dispositivo de medición completo.

Claims (12)

1. Dispositivo para la medición de la temperatura en fundiciones de metal con una fibra óptica que está unida directa o indirectamente a un instrumento de medición y está sujeta por un soporte, en el que un extremo de inmersión de la fibra es conducido a través de un cuerpo consumible en la fundición, caracterizado porque el cuerpo (1) presenta una velocidad de consumo de a lo más 10 cm/min, porque la velocidad de consumo es semejante o mayor que la velocidad con la que es destruida la estructura de la fibra óptica (2), porque la fibra (2) está formada por vidrio de cuarzo y porque en el cuerpo consumible (1) están dispuestos estabilizadores mecánicos (4).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo (1) presenta una velocidad de consumo de a lo más 1 cm/min.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el cuerpo (1) presenta un punto de fusión mayor que el hierro, así como es no separable en una fundición de hierro.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el cuerpo (1) está formado por un material del grupo: arena de fundición, cemento resistente al fuego, ceniza volátil aglomerada.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la fibra (2) está rodeada por un tubo de metal, en particular por un tubo de acero.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la fibra (2) está unida a un detector (8).

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque el detector (8) está dispuesto en el cuerpo consumible (1).

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque en el cuerpo consumible (1) está dispuesto un sensor de consumo.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el cuerpo consumible (1) está dispuesto separable en un extremo del soporte (7).

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque las conducciones de señal óptica y/o eléctrica en el cuerpo (1) consumible están unidas a una pieza de contacto (10) en el soporte por medio de contactos ópticos y/o eléctricos.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la fibra óptica (2) está realizada como fibra sin fin.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9 u 11, caracterizado porque la fibra óptica (2) está dispuesta móvil en el soporte (7) y/o el cuerpo consumible (1).