MXPA99009852A - Sonda de medicion de inmersion en liquidos - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una sonda de medición de inmersión para la medición en líquídos, en particular en metales fundidos, tiene un tubo portador, una cabeza de medición montada en un extremo del tubo portador, y elementos de medición asícomo líneas de señal para las señales de medición generadas por los elementos de medición de puestos en la cabeza de medición;las líneas de señal son mas largas que el tubo portador y se extienden desde el extremo de la cabeza de medición mirando hacia el interior del tubo portador;con el fin de mejorar el manejo de la sonda de medición de inmersión, laslíneas de señal se guían a través del interior del tubo portador y se enrollan alrededor de su eje longitudinal.

Description

SONDA DE MEDICIÓN DE INMERSIÓN EN LÍQUIDOS ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a una sonda de medición de inmersión en líquidos, en particular en metales fundidos, la sonda teniendo un tubo portador, una cabeza de medición montada en un extremo del tubo portador y elementos de medición, así como líneas de señal para las señales de medición generadas por los elementos de medición dispuestos en la cabeza de medición, en donde las líneas de señal son más largas que el tubo portador y se extienden desde el extremo de la cabeza de medición mirando hacia el interior del tubo portador, y en donde las líneas de señal se encuentran a lo largo del interior del tubo portador y se enrollan dentro del tubo portador alrededor de su eje longitudinal. Las sondas de medición de este tipo son conocidas a partir de la Patente de E.U.A. 3,505,871. Estas se utilizan para la medición en hornos convertidores de acero (convertidores). Para las mediciones en convertidores, la sonda de medición se deja caer en el convertidor desde una altura relativamente grande. Las líneas de señal se enrollan en la superficie interna del tubo portador, y automáticamente se desenrollan durante la caída libre de las sondas de medición, en donde un extremo de la línea de señal se conecta a la cabeza de medición, aunque el otro extremo de la línea de señal se conecta a través de una pieza de contacto mediante las líneas de extensión o líneas de compensación o directamente a un dispositivo de medición y evaluación. De esta manera, se pueden almacenar varias sondas de medición en un almacén a una gran altura por arriba del convertidor, en donde se libera una sonda de medición a la vez para las mediciones desde el almacén y cae libremente en el metal fundido localizado en el convertidor. Dispositivos similares son conocidos a partir de la Patente de E.U.A 5,584,578, en donde las líneas de señal se enrollan en la superficie externa del tubo portador. Dispositivos similares también son conocidos a partir de la Patente de E.U.A. 5,168,764 o a partir de l&SM, septiembre de 1993. Las sondas de medición descritas por dichas fuentes se suspenden en almacenes, en donde se conoce a partir de la Patente de E.U.A. 5,168,764 que las líneas de señal se enrollan de manera no directa alrededor del tubo portador de la sonda de medición en lugar de enrollarse en un contenedor separado. Lo anterior tiene el efecto de que el contenedor de suministro para las líneas de señal también se deben montar en los almacenes, junto con la sonda de medición respectiva, de manera que los almacenes se deben diseñar con una longitud adecuada. A partir de la solicitud de patente europea publicada EP 0 375 109 A2, se conoce una sonda de medición similar. La sonda de medición descrita en la misma tiene una cámara de muestra dispuesta fuera de la cabeza de medición, la cual se monta en un cable de acero guiado a través de un tubo paralelo al tubo portador. El cable de acero se enrolla en un carrete y se puede desenrollar cuando se baja la cabeza de medición.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN A partir de dicha técnica anterior conocida, un objeto de la presente invención es crear una sonda de medición mejorada, la cual se pueda controlar de manera simple y segura, y cuyo manejo se pueda automatizar fácilmente. Dicho objeto se logra de acuerdo con la invención cuando las líneas de señal se enrollan en capas múltiples contra la pared interna del tubo portador y cuando en la dirección longitudinal del tubo portador, directamente enfrente del enrollamiento de la línea de señal, un obturador de fijación con al menos un pasaje para la línea de señal se coloca para yacer contra los enrollamientos. Las líneas de señal muy largas se pueden almacenar de esta forma de una manera que no ocupe mucho espacio en un lugar pequeño, por lo que el deterioro o daño de los enrollamientos casi se elimina, debido a la posición protegida dentro del tubo portador, de manera que se asegura un manejo seguro. Debido a la superficie externa estable, una pluralidad de sondas de medición de dicho tipo se puede disponer en almacenes apilados en una forma de ahorro de espacio.' No es necesaria una disposición suspendida en donde cada una se separe de la otra. Tan pronto como la sonda cae de un almacén en el fondo del convertidor, la línea de señal se desenrolla desde y fuera del tubo portador debido a su conexión a un dispositivo de medición o evaluación. Debido al desenrollamiento del tubo, las precauciones costosas para evitar los movimientos de enrollamiento de la cabeza de medición o el tubo portador hacia la parte inferior son superfluas. De esta forma, se logra un montaje estable y de ahorro de espacio de los enrollamientos. De manera ventajosa, las líneas de señal se disponen en un cable de señal, en donde una pluralidad de líneas de señal diferentes se combinan en un cable único. Las líneas de señal se pueden conectar mediante una pieza de contacto en el extremo del tubo portador que mira hacia afuera desde la cabeza de medición y/o se pueden construir para extenderse a través de dicho extremo del tubo portador. Ventajosamente, los obturadores de fijación se disponen en la dirección longitudinal del tubo portador directamente en el frente y por detrás del enrollamiento de las líneas de señal y yacen en contra de los enrollamientos, respectivamente con al menos un pasaje para las líneas de señal. Mediante los obturadores de fijación se asegura la posición de los enrollamientos, de manera que no se desordenan durante la transportación o durante el manejo, y de esta forma no impiden la caída libre de la sonda de medición. Los pasajes en los obturadores de fijación hacen posible un deslizamiento libre a través de las líneas de señal cuando se desenrollan los enrollamientos en la caída libre. Correspondiendo a las longitudes de la línea de señal, es decir, correspondiendo a la altura del enrollamiento total, los obturadores de fijación se pueden disponer en posiciones diferentes dentro del tubo portador. De manera ventajosa, la cabeza de medición se monta liberablemente en el tubo portador, de preferencia con elementos captadores, de manera que después de su liberación del tubo portador, la cabeza de medición empuja a la línea de señal por detrás y fuera del tubo portador. Para las mediciones en los metales fundidos se ha probado que es conveniente que los elementos captadores liberen a la cabeza de medición con una fuerza de aproximadamente 300N a 600N dirigida en la dirección axial del tubo portador. Además, es conveniente que los elementos captadores de la cabeza de medición se acoplen en los elementos captadores de un obturador de fijación. La cabeza de medición puede tener al menos un termopar y/o al menos un elemento de medición electroquímico, especialmente para medir el oxígeno, de manera que son posibles las mediciones combinadas de varios parámetros. Con el fin de asegurar una inmersión no impedida y la retención de la cabeza de medición en el líquido, la cabeza de medición de preferencia tiene una densidad mayor o igual a la densidad predeterminada del líquido que se va a medir. Las líneas de señal por lo general son aproximadamente 10-50 veces, en varios casos especialmente 25-45 veces, igual a la longitud de la sonda de medición.

Para proteger los elementos de medición durante el manejo de la sonda de medición y durante la inmersión de la cabeza de medición, la cabeza de medición tiene una tapa protectora, la cual cubre al menos a los elementos de medición, y la cual se forma a partir de un material que se disuelve o fusiona en el líquido.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS VARIAS VISTAS DE LOS DIBUJOS La breve descripción anterior, así como la siguiente descripción detallada de la invención se entenderán mejor cuando se lean junto con los dibujos anexos. Con el propósito de ilustrar la invención, se muestran en los dibujos modalidades que son actualmente preferidas. Se debe entender, sin embargo, que la invención no se limita a las disposiciones precisas e instrumentalidades mostradas. En los dibujos: La figura 1 muestra una sonda de medición de inmersión de acuerdo con la invención con un tubo portador seccionado; y La figura 2 muestra una sección a través de la parte frontal de la sonda de medición de inmersión de acuerdo con la figura 1.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La sonda de medición de inmersión tiene un tubo portador 1 , el cual se puede formar por ejemplo de cartón. Dentro del tubo portador 1 , a partir de un extremo, se enrolla un cable de señal 2, de manera que la capa externa del enrollamiento yace contra la superficie interna del tubo portador 1. En el cable de señal 2 se combinan las líneas de señal no mostradas de manera individua! en el dibujo. Las líneas de señal dispuestas en el cable de señal 2 se acoplan con dicho cable en uno de sus extremos a una cabeza de medición 3. La cabeza de medición 3 se monta en un extremo del tubo portador 1 ; ésta se mantiene en un obturador de fijación 5 mediante elementos captadores 4 de la cabeza de medición 3 y elementos captadores 4' del obturador de fijación 5. El obturador de fijación 5 se fija a su vez en el tubo portador 1. Dispuesto directamente contra el obturador de fijación 5, el enrollamiento del cable de señal 2 sigue la longitud deseada, por ejemplo aproximadamente 20-30m. Conectado en los enrollamientos, se dispone un segundo obturador de fijación 6, el cual junto con el primer obturador de fijación 5 asegura que los enrollamientos no se dañen antes del uso de la sonda de medición de inmersión de acuerdo con las especificaciones. En consecuencia, la posición del segundo obturador de fijación 6 dentro del tubo portador 1 es una función de la longitud del cable de señal 2. En la figura 1 la posición del segundo obturador de fijación 6 se muestra esquemáticamente para varias longitudes de cable de señal diferentes. Los enrollamientos se enrollan a partir del segundo obturador de fijación 6 a lo largo de la pared interna del tubo portador 1 en la dirección del extremo frontal del tubo portador, hacia la cabeza de medición 3. A partir de lo anterior, un segundo enrollamiento se guía en la dirección opuesta al segundo obturador de fijación 6, y desde este mismo, un tercer enrollamiento se guía como un enrollamiento interno al primer obturador de fijación 5 dispuesto en la cabeza de medición 3. A partir de lo anterior, siguiendo una forma curvada, el cable de señal 2 se conecta a los puntos de contacto 7 del elemento de medición dentro de la cabeza de medición 3. Dicha porción de conexión sigue el eje longitudinal del tubo portador 1 a través de una abertura axial 8 correspondiente en la cabeza de medición 3. En el extremo opuesto del enrollamiento, el cable de señal 2 se guía a través de una abertura, adyacente a la pared interna del tubo portador 1 , del segundo obturador de fijación 6, en la dirección de un segundo extremo del tubo portador 1. Dicho segundo extremo del tubo portador 1 se cierra por un obturador 9, en el cual se dispone una pieza de contacto 10. La pieza de contacto 10 funciona para el contacto, no mostrado, de las líneas de señal dispuestas en el cable de señal 2 con un cable de extensión o cable de compensación para un despliegue de valor de medición y unidad de evaluación. En la figura 2 la disposición de la cabeza de medición en el tubo portador 1 se muestra en detalle. La cabeza de medición 3 porta una tapa protectora externa 11 para la protección mecánica de los elementos de medición, entre otras cosas en el impacto de la cabeza de medición 3 en la superficie del metal fundido que se va a medir. En el caso de una medición en fundiciones de acero, la tapa protectora 11 se puede construir de acero de igual forma. Dentro de dicha tapa protectora 11 acoplada en el lado externo de la capa de medición 3 se dispone una tapa protectora adicional 12 directamente alrededor de los elementos de medición, y dicha tapa también se disuelve después del pasaje de la cabeza de medición 3 a través de una capa de escoria posible y abre los elementos de medición, no mostrados en el dibujo, para la acción de la fusión. Los elementos de medición se construyen como elementos de medición convencionales bien conocidos para el experto, por ejemplo termopares o celdas de medición de oxígeno de electrolito sólido. En la operación, la sonda de medición de inmersión se libera de un almacén, por ejemplo, un almacén apilado. Esta cae hacia abajo en caída libre, en donde el cable de señal 2 se desenrolla del enrollamiento. Mediante el acoplamiento del extremo posterior de la zona de medición de inmersión a un despliegue de valor de medición y dispositivo de evaluación medíante la pieza de contacto 10 y el obturador 9, el tubo portador puede caer solamente a una distancia limitada. La distancia de la caída es una función de la longitud de la línea de conexión al despliegue de medición y dispositivo de evaluación. Al alcanzar dicha distancia de caída máxima del tubo portador 1 , su movimiento se detiene repentinamente, y una fuerza actúa en la cabeza de medición 3, la cual la expulsa del primer obturador de fijación 5, de manera que continua el movimiento de caída, en donde jala al cable de señal 2 por detrás y fuera del enrollamiento. La cabeza de medición 3 es relativamente compacta y se construye de acero sólido en la abertura para recibir al cable de señal 2 o los elementos de medición y su conexión al cable de señal 2. Por lo tanto, éste se conecta en el fondo de la masa fusionada que impacta a la superficie de fusión, de manera que se pueden tomar las mediciones después de la inmersión de la cabeza de medición 3 en la fusión. Se apreciará por aquellos expertos en la técnica que se pueden hacer cambios a las modalidades descritas anteriormente sin apartarse del amplio concepto inventivo de las mismas. Se debe entender, por lo tanto, que la presente invención no se limita a las modalidades particulares descritas, pero se pretende para cubrir las modificaciones dentro del espíritu y alcance de la presente invención como se define por las reivindicaciones anexas.

Claims (14)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Una sonda de medición de inmersión en líquidos, en particular en metales fundidos, que comprende un tubo portador, una cabeza de medición montada en un extremo del tubo portador, y elemento de medición y líneas de señal para medir las señales generadas por los elementos de medición dispuestos en la cabeza de medición, las líneas de señal siendo más largas que el tubo portador y extendiéndose desde un extremo de la cabeza de medición que mira hacia el interior del tubo portador, la línea de señal extendiéndose desde el interior del tubo portador (1) y enrollándose dentro del tubo portador (1 ) alrededor de su eje longitudinal, caracterizado porque las líneas de señal se enrollan en capas múltiples contra una pared interna del tubo portador (1 ), y en donde la dirección longitudinal del tubo portador (1) en su extremo mira hacia la cabeza de medición y directamente enfrente al enrollamiento de las líneas de señal un primer obturador de fijación (5) con al menos un pasaje para la línea de señal se dispone yaciendo contra los enrollamientos.

2.- La sonda de medición de inmersión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque las líneas de señal se disponen en un cable de señal (2).

3.- La sonda de medición de inmersión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque las líneas de señal en el extremo del tubo portador (1) que miran hacia afuera desde la cabeza de medición (3) se conectan a una pieza de contacto (9) y/o se construyen extendiéndose a través de dicho extremo.

4.- La sonda de medición de inmersión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la dirección longitudinal del tubo portador (1) directamente por detrás del enrollamiento de la línea de señal de un segundo obturador de fijación (6) con al menos un pasaje para la línea de señal se dispone yaciendo contra los enrollamientos.

5.- La sonda de medición de inmersión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la cabeza de medición (3) se monta liberablemente en el tubo portador (1 ).

6.- La sonda de medición de inmersión de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque la cabeza de medición (3) se monta liberablemente con elementos captadores (4).

7.- La sonda de medición de inmersión de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada además porque los elementos captadores (4) liberan a la cabeza de medición (3) bajo una fuerza de aproximadamente 300 N a 600 N dirigida en dirección axial.

8.- La sonda de medición de inmersión de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada además porque los primeros elementos captadores (4) en la cabeza de medición (3) se acoplan con los segundos elementos captadores (4') en el primer obturador de fijación.

9.- La sonda de medición de inmersión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque los elementos de medición comprenden al menos uno de un termopar y un elemento de medición electroquímica dispuestos en la cabeza de medición (3).

10.- La sonda de medición de inmersión de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada además porque el elemento de medición electroquímica se diseña para medir el oxígeno.

11.- La sonda de medición de inmersión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la cabeza de medición tiene una densidad que es mayor o igual a la densidad previamente determinada de un líquido que se va a medir.

12.- La sonda de medición de inmersión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque una longitud de la línea de señal es 10 a 50 veces una longitud de la sonda de medición.

13.- La sonda de medición de inmersión de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada además porque la longitud de la línea de señal es de 25 a 45 veces la longitud de la sonda de medición.

14.- La sonda de medición de inmersión de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la cabeza de medición (3) tiene una tapa protectora (11 ), la cual cubre al menos los elementos de medición y comprende un material que se fusiona o se disuelve en el líquido.