JP4948347B2 - 溶融物、及び液体の分析のための浸漬ランス - Google Patents

Description

本発明は、浸漬キャリアの中に配置された注入口開口部を有する試料チャンバを含む浸漬キャリアを有する、液体、又は溶融物の分析のための浸漬センサに関する。

浸漬センサは、種々の形状で既に既知である。従って、ＷＯ０３／０８１２８７Ａ２号はキャリア管を記載し、キャリア管はアルミニウム溶融物に浸漬される。レンズ系が、キャリア管の内側に配置される。管の上端部に光ファイバがあり、光ファイバは片側の分光写真器、及び他の側のレーザーに光学系を介して接続される。溶融物によって放出される放射は、光ファイバを介して分光写真器の内部に誘導され、アルミニウム溶融物の組成についての分析結果をそこから導くために、そこで放射が分析される。

同様に、ＤＥ１０３５９４４７Ａ１号は、浸漬キャリア、検出器、放射を送受信するための放射誘導装置、及び浸漬キャリアの上、又は中に配置された信号インターフェースを有する、溶融金属の分析のための浸漬センサを記載する。ここで、信号インターフェースは、検出器に接続される。

本発明の目的は、溶融物、及び／又は液体の扱いを単純にして、更に正確な分析を可能にするために、既存の装置を改良することである。

この目的は、独立請求項の特徴だけによって解決される。

利点の向上は、各従属請求項から行われる。

浸漬キャリアを有する、液体、又は溶融物の分析のための本発明による浸漬センサは、試料チャンバの中に配置された溶融物を測定するためのセンサを定め、浸漬キャリアは、中に配置された注入口開口部を有する試料チャンバを有する。

液体、又は溶融物は、ガラス、又は金属溶融物を、特に、アルミニウム、又は鉄溶融物を含むことが好ましい。

センサは、試料チャンバの中の予め決定された点に向けて配向される。分析は、この点で行われる。分析される液体、又は溶融物はこの点に供給されるので、自由表面がセンサの測定領域に位置する。

分析のために、液体、又は溶融物の励起が起こり得る。ここで、例えば、ビームがビーム発生ユニットによって発生され、試料チャンバの中の予め決定された点に向けて配向される。ビームに対して、レーザー・ビームが使用できるが、代わりに他のビーム型が明らかに考慮される。ビームは粒子、及び／又は放射を定められた測定点で発生し、粒子、及び／又は放射が放出されて収集装置に誘導される。特に、検出器、放射変換器、分光計、Ｘ線分光計、又は質量分析計が、収集装置のために使用できる。測定は、例えば、温度測定として、又は化学組成を決定するために、例えば、ＬＩＢＳ（レーザー誘起破壊分光法）によって光学的に実行できる。

測定点の領域では、それによって測定点の位置を変更することなく、分析に適する気体雰囲気が生成できるので、試料チャンバの中の分析が、特に正確な測定結果をもたらす。

試料チャンバの内側の分析を用いて、測定結果を誤らせる溶融物の波、及び動きも防止される。流動液体、又は溶融物の分析は、測定自体による影響、例えば、励起による個々の成分の濃縮、又は減損を減少させ、同じ試料の量が常に使用されるとき、又は溶融物の組成が測定自体によって変化するときよりも正確な分析をもたらす。

ここで、分析は、測定、即ち、スケール、特に化学的値、又は物理的値との測定パラメータの量的比較による値の決定であることが理解される。

センサの位置の変化は容易に実行できるので、本発明による浸漬センサは、溶融物の中の異なる点での溶融物の分析、及び測定を可能にする。

好都合なことに、センサは試料チャンバの内側の所定の測定点に向けて配向され、新たに注入された溶融物、又は液体は測定点で通過誘導される。これは、センサと溶融物表面の間の確定した距離を保証する。これは、特に正確で比較可能な結果をもたらす。

本発明の好ましい実施例は、試料チャンバの内部への溶融物の注入口開口部に位置する所定の測定点を定める。新しい溶融物が常に供給され、溶融物の最小の冷却だけが発生するので、溶融物の組成の正確な測定がそれによって可能であることが示されてきた。新しい溶融物が常に供給されるので、正確さが改善され、同時に、分析による溶融物の組成の変化が防止される。

好都合なことに、測定点は分析プレートに、又は分析プレート上に配置される。同様に、分析プレートは、センサと溶融物の間の確定した距離を可能にする。また、分析プレートは、溶融物の流速の減少、及び溶融物の表面の増加をもたらし、従って、更に正確な分析が行われ得る。

好都合なことに、注入口開口部は注入口管である。分析の卓越周期の間、純粋な溶融物だけが測定点に供給されることを注入口管が保証できることが示されてきた。分析結果を誤らせるスラグ、及び他の析出物が防止される。また、注入口管も、溶融物の注入口流速が減少するように形成できる。従って、注入口流速は、例えば、注入口管を曲げること、又は狭くすることによって制御できる。

溶融物は、測定点の下の試料チャンバの中に収集される。

好都合なことに、浸漬センサは溶融物レベル検出器を有する。試料チャンバが溶融物で確定したレベルまで満たされるとき、この溶融物レベル検出器は、試料チャンバの中の溶融物のレベルを測定し、センサを溶融物から引き出すことを可能にする。センサ、及びセンサの中に含まれる光学部品に対する損傷が、それによって防止できる。その種の溶融物レベル検出器は、接触プローブ、超音波センサ、光学センサ、又は同様のものを含むことができる。ここで、全ての他の装置を考えることができ、それらはレベルの測定を可能にする。

レベル検出器が１つの装置に接続され、確定したレベルでの溶融物からのセンサの自動除去をその装置が可能にすることを明確に考えられる。

ここで、もし、溶融物のしぶき、又は蒸気に対して保護窓を用いて光学部品、又は他の敏感な部品が保護されるなら、それは更に好都合である。

もし、浸漬キャリアが管として構成されるなら、それは好都合である。個々の部品がそれによって容易に浸漬センサの中に配置でき、輸送の間、保護される。

好都合なことに、検出器は、放射を受信し、それを電気信号に変換するための装置を有する。特に、検出器は、可視光線、紫外線放射、赤外線放射、Ｘ線放射、及び／又はマイクロ波放射を受信して、電気信号に変換するために設計される。従って、全てのタイプの光学放射、又は他の放射が受信され、溶融物の分析のために使用できる。

もし、光学分光計、Ｘ線分光計、及び／又は質量分析計が浸漬キャリアの上、又は中に配置されるなら、好都合である。

本発明の好都合な構造は、浸漬センサがモジュール設計、２つの部品が好ましい、を有することを定める。この方法では、１つの部分、上部が好都合である、は再利用可能部分であり、分析のための装置を含む。下部は１回限りの使用のために設計され、試料チャンバを含む。分析プロセスの間は、上部の再利用可能部分は、溶融物の上方で完全に残ることができる。

浸漬センサを熱から保護するために、もし浸漬センサが水冷式なら、それは好都合である。更に長い分析時間がそれによって可能になり、それが更に正確な分析結果をもたらす。

もし浸漬センサが保護キャップを有し、保護キャップは注入口開口部に配置され、浸漬の後の特定期間の後に溶けて無くなるなら、それは好都合である。この方法では、スラグではない清浄な溶融物だけが測定点に達し、正確な測定と分析か可能になることが保証される。

本発明は、好ましい実施例を使用し、図面を参照して以下で更に詳細に説明される。

図１は、本発明による浸漬センサ１を断面図で示す。浸漬センサ１は、保護管２８によって囲まれる。浸漬センサ１の下端部に、試料チャンバ１７が配置される。試料チャンバ１７の内側には、溶融物レベル検出器２２、試料プレート１６、及び注入口開口部１４が存在し、この場合、注入口開口部１４は注入口管３６によって形成される。溶融物１０に面する注入口管３６の端部は保護キャップ１２を備え、保護キャップ１２は、浸漬センサ１が溶融物１０に浸漬された後に溶けて無くなり、従って、清浄な溶融物１０だけが測定点１８に達することを保証する。溶融物１０の内部に浸漬センサ１を浸漬すると直ぐ、保護キャップ１２は溶解し、溶融物１０は試料チャンバ１７に注入口開口部１４を通って入る。溶融物１０が試料チャンバ１７に入るとき、溶融物１０は、確定した測定点１８で分析される。図１では、測定点１８は試料プレート１６上に配置される。ここで、試料プレート１６は、試料チャンバ１７の内側の任意の所望する位置に配置できる。注入口開口部１４を通って試料チャンバ１７の内部に入る溶融物１０は、試料チャンバ１７の床面に収集される。もし必要なら、浸漬センサ１が除去されて、追加の分析のために使用されるときに、これも除去できる。一定の圧力を試料チャンバ１７の内部で可能にするために、浸漬センサ１の上部の中に、光学部品３４、及びガスを供給するためのガス管３７が配置される。

図２は、測定点１８を有する試料チャンバ１７の図を示す。ここで、測定点１８は試料プレート１６上には配置されず、代わりに、溶融物１０の測定は注入口開口部１４から試料チャンバ１７の内部への入口で行われる。溶融物１０は、注入口管３６を通して入る。

図３は、注入口管３６の種々の構造を示す。図３（ａ）では、溶融物１０が弧３０を通らなければならないように、注入口管３６が形成される。ここで、注入口管３６は、試料チャンバ１７の中に配置された端部に、研磨された領域を上面に有する。この領域では、溶融物１０が特に良好に分析できる。何故ならば、この領域が、一種の試料プレート１６を形成するからである。

図３（ｂ）は、注入口管３６の他の構造を示す。ここで、注入口管３６は弧３０を有し、弧３０は溶融物１０が試料チャンバ１７の内部に余りに早く流れ込むことを防止する。注入口管３６の上部領域は、試料プレート１６として形成される。溶融物１０は、試料プレート１６の端部の上方を流れ、従って、試料チャンバ１７に達する。溶融物１０の測定は、試料プレート１６上、又は試料プレート１６の端部を通過する溶融物１０のあふれ上の何れかで行うことができる。

図３（ｃ）では、溶融物１０が如何にして分析できるかに対して、他の可能性が示される。溶融物１０は、試料チャンバ１７に注入口管３６を介して達し、試料プレート１６の方に流れる。試料プレート１６は越流水路３２を有し、越流水路３２において、溶融物１０の制御された放出が行われる。

もし必要なら、試料プレート１６は、平坦に、外側を冠状に高く、又は真ん中を冠状に高くできるか、又は複雑な形状、及び例えば、越流水路３２の様な特別な特徴を有することができる。ここで、注入口管３６、及び試料プレート１６は、別々の構成要素にできるか、又は試料チャンバ１７へ一体的に組み込むことができる。分析前の溶融物１０の汚染を最小化するために、純粋な石英ガラスを注入口管３６として使用できる。代わりに、セメント、セラミック、又は類似の材料も、注入口管３６、及び試料プレート１６として考えることができる。

図４は、測定点１８を有する試料チャンバ１７の他の図を示す。ここで、溶融物１０は、試料チャンバ１７の内部に注入口管３６を介して導入され、注入口管３６は浸漬センサ１の側面に配置される。ここで、測定は、溶融物１０が注入口管３６から出るときに行われる。ここで、溶融物１０が試料プレートの方に流れることも考えられる。

図５は、溶融物の測定、及び分析のための装置を示す。ここに示される浸漬センサ１は、上部、再利用可能部分２０、及び下部を有する。レーザー２４、及び分光計２６が、浸漬センサ１の内側に配置される。浸漬センサ１はハウジング２８を有し、ハウジング２８は水で冷却できる。浸漬センサ１の下部の中には、注入口管３６を有する注入口開口部１４が配置され、浸漬センサ１が溶融物１０の中に浸漬されるとき、注入口開口部１４を通して、溶融物１０が試料チャンバ１７に入ってくる。ここで、石英ガラス円板３８は、溶融物１０の蒸気、又は熱放射からハウジング２８を保護するための保護窓３９として使用される。

図６では、本発明による浸漬センサ１の他の構造が示される。ここで、浸漬センサ１は、試料チャンバ１７の中にプレート３８を有し、プレート３８は、特に、試料プレート１６の機能を呈する。

本発明による浸漬センサの断面図である。 測定点を有する試料チャンバの図である。 測定プレートを示す。 測定点を有する試料チャンバの他の図である。 溶融物の測定、及び分析のための装置である。 測定点を有する試料チャンバの他の図である。

符号の説明

１ 浸漬センサ
１０ 溶融物
１２ 保護キャップ
１４ 注入口開口部
１６ 試料プレート
１７ 試料チャンバ
１８ 測定点
２０ 保護管
２２ 溶融物レベル検出器
２４ レーザー
２６ 分光計
２８ ハウジング
３０ 弧
３２ 越流水路
３４ 光学部品
３５ 注入口管
３７ ガス管
３８ プレート
３９ 保護窓

Claims (14)

1. 液体、又は溶融物の分析のための浸漬センサであって、
   浸漬キャリアであって、当該浸漬キャリアの中に配置された注入口開口部を有する試料チャンバを有する浸漬キャリアと、
   前記液体、又は溶融物の測定のためのセンサと、を備え、
   前記センサによる前記液体、又は溶融物の所定の測定点が、前記試料チャンバの内部へ前記液体、又は溶融物が前記注入口開口部から新たに供給される箇所に位置することを特徴とする浸漬センサ。
2. 前記センサが、前記試料チャンバの内側の所定の測定点の方向に向けて配向される、請求項１に記載の浸漬センサ。
3. 前記所定の測定点が、前記試料チャンバの内部への溶融物の注入口開口部に位置する、請求項１又は２に記載の浸漬センサ。
4. 前記所定の測定点が分析プレート上に位置する、請求項１〜３の何れか１つに記載の浸漬センサ。
5. 前記注入口開口部が注入口管である、請求項１〜４の何れか１つに記載の浸漬センサ。
6. 当該浸漬センサが溶融物レベル検出器を更に有する、請求項１〜５の何れか１つに記載の浸漬センサ。
7. 前記浸漬キャリアが管として形成される、請求項１〜６の何れか１つに記載の浸漬センサ。
8. 前記センサは、物理的パラメータ、及び／又は化学的パラメータの測定のために構成される、請求項１〜７の何れか１つに記載の浸漬センサ。
9. 前記センサとしての分光計、Ｘ線分光計、及び／又は質量分析計が、前記浸漬キャリア上に、又は中に配置される、請求項１〜８の何れか１つに記載の浸漬センサ。
10. 当該浸漬センサがモジュール構造を有する、請求項１〜９の何れか１つに記載の浸漬センサ。
11. 当該浸漬センサが水で冷却される、請求項１〜１０の何れか１つに記載の浸漬センサ。
12. 前記注入口開口部が保護キャップを有する、請求項１〜１１の何れか１つに記載の浸漬センサ。
13. 請求項１〜１２の何れか１つに記載の浸漬センサによる、溶融物の分析のための方法。
14. 請求項１〜１２の何れか１つに記載の、溶融金属の分析のための浸漬センサの使用。