JP3527152B2 - 液体中での測定のための浸漬式測定プローブ - Google Patents

液体中での測定のための浸漬式測定プローブ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体、特には溶融
金属中での測定のための浸漬式測定プローブに関する。
本プローブは、キャリヤチューブ、キャリヤチューブの
一端に取り付けられる測定ヘッド、測定ヘッド上に配列
される測定素子及び測定素子により発生せしめられた信
号の測定のための信号ライン（信号線）を具備し、その
場合信号ラインはキャリヤチューブより長く、そしてキ
ャリヤチューブの内側に面する測定ヘッドの端からキャ
リヤチューブの内側を通してその長手軸線を中心として
キャリヤチューブの内部に巻き回されて伸延するものと
される。
【０００２】
【従来の技術】この型式の測定用プローブは米国特許第
３，５０５，８７１号から知られている。これらは鋼溶
製炉（転炉）においての測定のために使用される。転炉
での測定のために、測定用プローブは、転炉内に比較的
高い高さから落下せしめられる。信号ライン、はキャリ
ヤチューブの内面に巻き回されそして測定用プローブの
自由落下中自身巻きほどけて自動的に繰り出される。こ
の場合、信号ラインの一端は、測定ヘッドに接続され、
他方信号ラインの他端は延長ライン若しくは補償ライン
により接点ピースを経由して或いは直接に測定及び評価
装置に接続される。この態様で、幾つかの測定プローブ
が転炉より大きな高さにおいてマガジン内に保管するこ
とができ、測定のためには一度に一つの測定用プローブ
がマガジンから釈放されそして転炉内に収納される溶融
金属中に自由落下する。
【０００３】信号ラインがキャリヤチューブの外面に巻
かれる類似の装置が米国特許第５，５８４，５７８号に
より知られている。類似の装置がまた、米国特許第５，
１６８，７６４号によりまたＩ＆ＳＭ、９月（１９９３
年）により知られている。これら出典により開示される
測定用プローブはマガジン内で懸吊され、この場合米国
特許第５，１６８，７６４号から、信号ラインを測定プ
ローブのキャリヤチューブ周囲に直接巻かずに別個の容
器内でそれらを巻くようにすることが知られている。こ
れは、マガジン内にそれぞれの測定用プローブとともに
信号ライン供給容器が設置されねばならないので、マガ
ジンはそれに見合う大きさに設計されねばならないとい
う欠点を有する。
【０００４】欧州特許公開公報ＥＰ０３７５１０９Ａ２
号から、類似の測定プローブがまた知られている。ここ
に開示される測定プローブは測定ヘッドの外側に配列さ
れるサンプル室を有し、測定ヘッドはキャリヤチューブ
に平行なチューブを通して案内される鋼ケーブルに取り
付けられる。鋼ケーブルはスプール周囲に巻かれそして
測定ヘッドが降下するに際して繰り出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】こうした既知の技術を
前提として、本発明の課題は、非常に簡単にそして安全
にまたその取り扱いが容易に自動化されうる改善された
測定プローブを開発することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本課題は、信号ラインを
キャリヤチューブの内壁に接して多層巻きし、そしてキ
ャリヤチューブの長手方向において信号ラインの巻き体
のすぐ前方に信号ライン用の少なくとも一つの通路を備
える固定用ストッパを巻き体に接して載るように配列す
ることを特徴とする本発明により実現される。それによ
り、非常に長い信号ラインが小さなスペース内にスペー
スを非常に節減した態様で収納され、巻き体の崩れやそ
の損傷がほとんど防止されて、安全な取り扱いが保証さ
れる。安定した外面により、この型式の複数の測定プロ
ーブがスペース節減態様で並置したマガジン内に配列さ
れうる。互いに離間した懸吊配列は必要でない。プロー
ブがマガジンから転炉浴中に落下するとすぐに、信号ラ
インは測定若しくは評価装置へのその接続によりキャリ
ヤチューブから外側へと独りでに繰り出す。チューブか
らの繰り出しにより、測定ヘッド若しくはキャリヤチュ
ーブの底部に至る途中での回動を防止するための高価な
防止手段は無用である。それにより巻き体の安定したそ
してスペース節減態様での取り付けが実現される。
【０００７】便宜には、複数の信号ラインが単一のケー
ブル内に配列され、この場合複数の異なった信号ライン
が単一のストランド（撚り）に組み合わされる。信号ラ
インは、キャリヤチューブの測定ヘッドとは反対側の端
において接点ピースにより接続されうるしそして／また
はキャリヤチューブのこの端を通して更に伸延するよう
に構成されうる。
【０００８】有益には、２つの固定用ストッパは、キャ
リヤチューブの長手方向において信号ラインの巻き体の
すぐ前方及び後方にそして巻き体に接面して、それぞれ
信号ライン挿通用の少なくとも一つの通路を備えて配列
される。これら固定用ストッパにより、巻き体の位置は
防護されて安定となるので、それらは輸送及び取扱中崩
れず、従って測定プローブの自由落下を損なわない。固
定用ストッパにおける通路は、巻き体が自由落下状態で
繰り出されるとき信号ラインの自由な滑りだしを可能な
らしめる。信号ラインの長さに対応して、即ち巻き体全
体の高さに対応して、固定用ストッパはキャリヤチュー
ブ内の異なった位置に配列されうる。
【０００９】便宜には、測定ヘッドは、好ましくは係止
要素を使用してキャリヤチューブ内に釈放自在に取り付
けられるので、測定ヘッドはキャリヤチューブからのそ
の釈放後その背後の信号ラインをキャリヤチューブから
引き出す。溶融金属中での測定のためには、キャリヤチ
ューブ軸線方向に約３００Ｎ〜６００Ｎの力が差し向け
られるに際して係止要素が測定ヘッドを釈放するものと
するのが便宜であることが判明した。更に、測定ヘッド
の係止要素を固定用ストッパの係止要素に係合させるこ
とが便宜である。
【００１０】測定ヘッドは、幾つかのパラメータの組み
合わされた測定を可能とするように殊に酸素を測定する
ためには少なくとも一つの熱電対及び／又は少なくとも
一つの電気化学的測定素子を装備するようになすことが
できる。
【００１１】液体中への測定ヘッドのスムースな浸漬及
び保持を保証するために、測定ヘッドは好ましくは測定
されるべき液体の所定の密度以上の密度を有する。
【００１２】信号ラインは、測定プローブの長さの一般
に１０〜５０倍、多くの場合には特には２５〜４５倍で
ある。
【００１３】測定プローブの取扱中そして測定ヘッドの
浸漬中測定素子を保護するために、測定ヘッドは少なく
とも測定素子を包被しそして液体中で溶解若しくは溶融
する材料から形成された保護キャップを具備する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明を例示する目的のために現
在好ましいと考えられる具体例を図面に示す。しかし、
本発明は図示した特定の配列や部品に限定されるもので
はない。
【００１５】浸漬式測定プローブはキャリヤチューブ１
を具備し、キャリヤチューブ１は例えば板紙から作製さ
れうる。キャリヤチューブ１内には、一端を始点とし
て、信号ケーブル２が、その巻き体の外側層がキャリヤ
チューブ１の内面に接面するようにして巻き回されてい
る。信号ケーブル２内において、図面には個別に示され
ていない複数の信号ライン（信号線）が例えば撚り合わ
せて一緒に組み込まれている。信号ケーブル内に配列さ
れる信号ラインは信号ケーブルと一緒にその一端におい
て測定ヘッド３に付設されている。測定ヘッド３は、キ
ャリヤチューブ１の一端に設置される。キャリヤチュー
ブは、固定用ストッパ５内に、測定ヘッド３の係止要素
４と固定用ストッパ５の係止要素４’により然るべく保
持される。固定用ストッパ５は、次いでキャリヤチュー
ブ１に定着される。信号ケーブル２の巻き体は固定用ス
トッパ５に載置されて例えば約２０〜３０ｍの所望の長
さにおいて延在する。巻き体に載って、第２の固定用ス
トッパ６が配列され、これは第１の固定用ストッパ５と
共同して、巻き体が仕様に従っての浸漬式測定プローブ
の使用に先だって損傷を受けないことを保証する。従っ
て、キャリヤチューブ１内での第２固定用ストッパ２の
位置は、信号ケーブル２の長さによって決まる。図１に
おいて、第２固定用ストッパ２の位置が、幾つかの異な
った信号ケーブル長さに対して概略的に描かれている。
巻き体は、第２固定用ストッパ６を始端としてキャリヤ
チューブ前端の方向においてキャリヤチューブ１の内壁
に沿って測定ヘッド３に向けて巻き回されている。測定
ヘッド３から、第２の巻き体が第２固定用ストッパ６ま
で反対方向に案内され、そこから続いて、第３の巻き体
が測定ヘッド３上に配列される第１の固定用ストッパ５
に至るまで内側巻き体として案内される。そこから、信
号ケーブル２は、湾曲した態様で伸延して測定ヘッド３
内の測定素子の接点７に接続される。この接続部分は、
キャリヤチューブ１の長手軸線において測定ヘッド３に
おける相当する通路即ち軸線開口８を通して伸延する。
【００１６】巻き体の反対端において、信号ケーブル２
は、第２固定用ストッパ６の、キャリヤチューブ１の内
壁に隣り合う通路即ち開口を通してキャリヤチューブ１
の第２端の方向に案内される。キャリヤチューブ１のこ
の第２端はストッパ９により閉成され、ここに接点ピー
ス１０が配列される。接点ピース１０は、信号ケーブル
２内に配列される信号ラインの測定値表示若しくは評価
ユニットへの延長ケーブル若しくは補償ケーブルに対す
る接点（図示なし）として機能する。
【００１７】図２において、キャリヤチューブ１内の測
定ヘッド３の配列構成が詳細に示されている。測定ヘッ
ド３は、とりわけ測定されるべき溶融金属の表面上への
測定ヘッド３の衝突に際して、測定素子の機械的保護の
ために外側保護キャップ１１を担持する。溶鋼における
測定の場合、保護キャップ１１は、同じく鋼から作製す
ることができる。測定ヘッドの３の外面に付設される保
護キャップ１１の内側には、追加的な保護キャップ１２
が測定素子のすぐ周囲に配列されそしてこのキャップも
また測定ヘッド３がスラグ層が存在する場合にはそこを
通過した後溶解し、そして測定素子を溶融金属の作用に
露呈せしめる。測定用素自体は斯界で周知の、例えば熱
電対若しくは固体電解質酸素測定セルのような従来型式
の測定素子として構成される。
【００１８】操作において、本浸漬式測定プローブは、
マガジン、例えば並置式マガジンから解放される。プロ
ーブは自由落下方式で下方に落下し、それにより信号ケ
ーブルは巻き体から繰り出される。浸漬式測定プローブ
の後端の接点ピース１０及びストッパ９を介しての測定
値表示及び評価装置への付設により、キャリヤチューブ
は限定された距離のみ落下するだけである。落下距離
は、測定値表示及び評価装置への接続ラインの長さによ
って定まる。キャリヤチューブ１の最大落下距離に達す
るに際して、その移動は突然停止し、そして突然の停止
により生じる力が測定ヘッド３に作用し、これは測定ヘ
ッドを第１の固定用ストッパ５から外してはじき出すの
で、測定ヘッドは落下を続け、それによりその背後の信
号ケーブル２を巻き体から引き出す。
【００１９】測定ヘッド３は比較的コンパクトでありそ
して信号ケーブル２並びに測定素子及びそれらの信号ケ
ーブル２への接続部を収容するための開口を除いて中実
の鋼製とされる。従って、測定ヘッドは融体表面に打ち
当たるに際して融体中深く突っ込むので、測定ヘッド３
の融体中への浸漬後、測定を為すことができる。
【００２０】本発明の概念から逸脱することなく上述し
た具体例に多くの変更を為し得ることが当業者には理解
されよう。従って、本発明は開示した特定の具体例に限
定されるものではなく、本発明の精神内での改変を包含
することを意図するものである。
【００２１】
【発明の効果】非常に長い信号ラインが小さなスペース
内にスペースを非常に節減した態様で収納されうる。巻
き体の崩れやその損傷がほとんど防止されて、安全な取
り扱いが保証される。固定用ストッパにより、巻き体の
位置は防護されて安定となるので、それらは輸送及び取
扱中崩れず、従って測定プローブの自由落下を損なわな
い。固定用ストッパにおける通路は、巻き体が自由落下
状態で繰り出されるとき信号ラインの自由な滑りだしを
可能ならしめる。非常に簡単にそして安全にまたその取
り扱いが容易に自動化されうる改善された測定プローブ
を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う浸漬式測定プローブをキャリヤチ
ューブを断面で示す。
【図２】図１に従う浸漬式測定プローブの前方部分を通
しての断面図である。
【符号の説明】
１ キャリヤチューブ ２ 信号ケーブル ３ 測定ヘッド３ ４、４’ 係止要素 ５、６ 固定用ストッパ ７ 接点 ８ 通路（軸線穴） ９ ストッパ １０ 接点ピース １１ 外側保護キャップ １３ 追加的な保護キャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルフォンス・テウヴィス ベルギー国ツォンホーヴェン、ボークラ イクゼヴェーク13 (56)参考文献 特公 昭45−35404（ＪＰ，Ｂ１) 特表 平10−501625（ＪＰ，Ａ) 米国特許5168764（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 33/20 G01N 1/10

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液体の溶融金属中での測定のための浸漬
    式測定プローブであって、キャリヤチューブ（１）、該
    キャリヤチューブの一端に取り付けられる測定ヘッド、
    該測定ヘッドに配列される測定素子及び、該測定素子に
    より発生される信号を測定するための信号ラインを具備
    し、前記信号ラインが前記キャリヤチューブより長く、
    前記測定ヘッドの前記キャリヤチューブの内側に面する
    端から伸延し、前記キャリヤチューブの内側をその軸線
    を中心とし、キャリヤチューブの内壁に接して多層をな
    して巻き回され、そして、前記キャリヤチューブの長手
    方向に、前記測定ヘッドに面する端に配置される第１固
    定用ストッパであって、前記信号ラインのための少なく
    とも一つの通路を備え、前記信号ラインの巻き体の前方
    で前記信号ライン巻き体に接触して配置される第１固定
    用ストッパ（５）及び、前記信号ラインの長さに対応し
    て、前記キャリヤチューブの長手方向の異なった位置に
    配置される第２固定用ストッパであって、前記信号ライ
    ンのための少なくとも一つの通路を備え、前記信号ライ
    ンの巻き体の後方で前記信号ライン巻き体に接触して配
    置される第２固定用ストッパ（６）を備えることを特徴
    とする浸漬式測定プローブ。
  2. 【請求項２】 信号ラインが信号ケーブル（２）内に配
    置される請求項１記載の浸漬式測定プローブ。
  3. 【請求項３】 測定ヘッドとは反対側のキャリヤチュー
    ブ端において信号ラインが接点ピース（９）に接続され
    そして／または、信号ラインがこの端を通して伸延する
    ように構成される請求項１記載の浸漬式測定プローブ。
  4. 【請求項４】 測定ヘッド（３）がキャリヤチューブ内
    に解放可能に取り付けられる請求項１記載の浸漬式測定
    プローブ。
  5. 【請求項５】 測定ヘッド（３）が係止要素により解放
    可能に取り付けられる請求項４記載の浸漬式測定プロー
    ブ。
  6. 【請求項６】 係止要素（４）が軸線方向に約３００〜
    ６００Ｎの力が加えられたときに測定ヘッドを解放する
    請求項５記載の浸漬式測定プローブ。
  7. 【請求項７】 測定ヘッドの第１の係止要素（４）が第
    １の固定ストッパの第２の係止要素（４'）と係合する
    請求項５記載の浸漬式測定プローブ。
  8. 【請求項８】 測定素子が測定ヘッドに配置される熱電
    対及び電気化学的測定素子の少なくとも一つを含む請求
    項１記載の浸漬式測定プローブ。
  9. 【請求項９】 電気化学的測定素子が酸素測定用に設定
    されている請求項８記載の浸漬式測定プローブ。
  10. 【請求項１０】 測定ヘッドが測定されるべき液体の密
    度以上の密度を有する請求項１記載の浸漬式測定プロー
    ブ。
  11. 【請求項１１】 信号ラインの長さが測定プローブの長
    さの１０〜５０倍である請求項１記載の浸漬式測定プロ
    ーブ。
  12. 【請求項１２】 信号ラインの長さが測定プローブの長
    さの２５〜４５倍である請求項１１記載の浸漬式測定プ
    ローブ。
  13. 【請求項１３】 測定ヘッドが少なくとも測定素子を包
    被し、液体中に融解若しくは溶解する材料から成る保護
    キャップを備える請求項１記載の浸漬式測定プローブ。
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