專利名稱：信號線導引系統，測量溫度和/或濃度的設備及其應用的制作方法
技術領域：
本專利申請涉及一種用于信號線的導引系統，一種包含該導引系統的測量溫度和/或濃度的設備，及其應用。
背景技術：
這類系統是已知的，例如參見JP09-280960。該文獻公開了一種在熔融金屬中進行測量的光纖導管。該光纖是氣冷式的。US5853656公開了一種用于滲碳爐的載體配置(carrier arrangement)，其中該配置的部件是用空氣或者水冷卻的。
用于信號線的導引系統，尤其是用于熱或者腐蝕性的環境中例如在類似鐵水，鑄鐵或者鑄鋼這樣的熔融金屬中，必須得到有效的冷卻，以便不會妨礙信號例如測試信號的接收和傳輸。
發明內容
本發明的目的是提供一種用于信號線的導引系統、測量溫度和/或濃度的設備及其應用。
為了實現上述目的，根據本發明，用于信號線的導引系統包括導引信號線的導管和在側面包圍導管的冷卻系統，該冷卻系統包括至少一個冷卻劑室和用于冷卻室的至少一個入口和至少一個出口，其中該冷卻劑室是管狀結構且由封條將其至少一個端面密封，該導引系統特別適合于導引冷卻劑。特別是，能夠將該導管導引通過該端面的該封條，或者能夠終止于該封條內或者該冷卻劑室內，該信號線被導引通過該封條。
另一個優點在于，在該管狀室內圍繞該導管設置另一管子，該另一管子優選為鋼管結構，所述入口(或者出口)設置在該另一管子內，所述出口(或者入口)設置在該管狀室的壁中。特別有利的是，該另一(附加)管子面對著該管狀室的密封端的那個端部包括至少一個小孔。該另一管子在它的殼上包括至少一個小孔也是有利的。該另一管子包括多個小孔是有利的，這些小孔優選均勻分布在該另一管子的環形方向和/或縱向上。該冷卻劑的目標導向可以通過這個另一(附加)管子得到優化調整。
有利的是，在該冷卻劑室內布置空氣和水和/或水汽的混合物。這類冷卻劑在冷卻時是高效的。如果該信號線配置為電線或者光纖也是有利的。
根據本發明，一種用來特別是在熔融金屬中測量溫度和/或濃度的設備，其包括一個測量端，其中，在該設備的該測量端布置有上述的導引系統。該設備優選這樣布置，使得在該導引系統的該測量端或者該密封端布置有一個熱電偶，一個電化學的測量單元和/或一個光纖的端部。
根據本發明，該設備可以用來測量熔融金屬特別是鐵水，鑄鐵或者鑄鋼中溫度和/或濃度。用作浸沒傳感器是有利的。
根據本發明，在上述的導引系統中使用水汽和/或空氣和水的混合物作為冷卻劑。
以下參照附圖描述本發明的一個實施例，其中圖1示出一個用于在熔融金屬中進行測量的設備及在測量期間它的布置；圖2是導引系統的截面圖；圖3示出該導引系統的細節，帶有一個管子包圍該導管。
具體實施例方式
如圖1所示，浸沒傳感器1穿過熔融容器3的橫向隔板2，使其浸沒端浸沒到熔鋼4中。在該浸沒端，該浸沒傳感器1包括一個由氧化鋁和石墨的混合物制成的外護套。在熔鋼4上面是溶渣5。冷卻劑組分通過供氣線6和供水線7引入到供應管8，通過該供應管，將空氣和水或者水汽的混合物供應通過導引系統9的入口10，該入口設在導引系統9的外壁，限定該冷卻室。用過的冷卻劑能夠從導引系統9通過出口11流出。
為了清楚起見，圖中沒有示出信號線被導引通過該導引系統及其延續部分從導引系統的一端加到熔料的那一端到達測量設備。然而，這類布置一般可從現有技術得知，對本領域的普通技術人員是常見的。
用光纖作為信號線。浸沒傳感器具有大于3米的總長。空氣在4巴的壓力下供應給該系統，以每分鐘2000升流過該系統。水量可以隨具體應用的作用而變，水的流速為大約每分鐘1升。水是采用文氏管泵(或者不同的泵，例如電泵)由氣流帶進該系統的，因此如果沒有氣流那么水就不能進入該設備。在該過程中，水分解為微滴，因此在該設備內產生水汽。當在熔鋼(溫度從大約1500℃到1700℃以上)中進行測量的時候，傳感器內部的溫度僅能夠由氣流保持在大約300℃(在浸沒后測得1分鐘)。一旦供應了水，就可以在浸沒傳感器內部實現大約130℃的溫度。這個溫度可以在大約13分鐘的整個浸沒期間保持。通過改變輸入量能夠控制傳感器內部的這個溫度。然而，不值得將這個溫度減小到小于100℃，因為在低于100℃的溫度下存在形成自由水的危險性。
圖2詳細地示出一個導引系統。該導引系統總長度可以大于3米，從浸沒端起入口10或者出口11本身能夠大于3米。導引由不銹鋼制得的導管12居中地穿過該導引系統。在這個導管12中布置有光纖(圖中未示出)。導管12終止于封條例如塞子13的內部，該塞子是由難熔材料制得的，并且將導引系統密封在浸沒端。光纖被方便地導引著通過塞子13內部的一個盡可能小的小孔，因此光纖與熔鋼有一個直接的接觸，并且根據黑體原理(full radiator principle)能夠吸收來自熔鋼的輻射并將它供應給測量和計算系統。
在將冷卻劑引入通過入口10進入導引系統9后，它被相對緊密地圍著導管12輸送通過另一管子14，該管子同軸包圍著導管12。這個管子也能夠由特種鋼制得。它終止于塞子13上方，所以冷卻劑將從在該管子14的下端小孔15流出，并且在導引系統9內被導引到出口11，并從該導引系統9通過出口11。該管子14包括多個小孔17(圖3)，它們均勻地分布在管子14的周邊方向和縱向上。因此能夠更有效地實施冷卻。小孔17的直徑和數量取決于熱區的長度，換句話說取決于浸到熔鋼4的深度以及取決于渣層5的深度。近似1到4mm直徑和兩到六個小孔17(甚至可以更多)提供良好的冷卻性能。圖3中的箭頭表示冷卻劑的流動方向。
在導引系統9內部，由鋼制得的塞子13具有由鋼制得的偏轉元件16，通過它，從管子14中流出的冷卻劑流被轉向并被輸送到管子14和該冷卻劑室的壁9之間的空間。將塞子13焊接到導引系統9。偏轉元件16同時固定導管12，并且在導管12和塞子13之間形成密封連接，以防止水透進導管12中。偏轉元件16的材料相對于熔鋼的溫度是耐熱性的，并且配有以便光纖通過浸沒端的小孔。
權利要求
1.用于信號線的導引系統，包括一個導管(12)，信號線通過該導管被導引，和一個在側面包圍著該導管(12)的冷卻系統，該冷卻系統包括至少一個冷卻劑室和用于冷卻劑的至少一個入口(10)和至少一個出口(11)，其中該冷卻劑室是管狀結構且由封條(13)將其至少一個端面密封。
2.如權利要求1的導引系統，其特征在于，該導管(12)被導引通過該端面的封條(13)。
3.如權利要求1的導引系統，其特征在于，該導管(12)終止于該封條(13)中或者該冷卻劑室中，以及該信號線被導引通過該封條(13)。
4.如權利要求1到3中之一的導引系統，其特征在于，在該管狀室內圍繞該導管(12)設置另一管子(14)，該管子(14)優選為鋼管結構，該入口(10)設置在該另一管子(14)內，該出口(11)設置在該管狀室的壁中。
5.如權利要求4的導引系統，其特征在于，該另一管子(14)面對著該管狀室的密封端的那個端部包括至少一個小孔。
6.如權利要求4的導引系統，其特征在于，該另一管子(14)在它的殼上包括至少一個小孔。
7.如權利要求6的導引系統，其特征在于，該另一管子(14)包括多個小孔(17)，它們優選均勻分布在該另一管子(14)的環形方向和/或縱向上。
8.如權利要求1到7之一的導引系統，其特征在于，在該冷卻劑室內布置空氣和水和/或水汽的混合物。
9.如權利要求1到8之一的導引系統，其特征在于，該信號線配置為電線或者光纖。
10.用來測量溫度和/或濃度的設備，包括一個測量端，其特征在于，在該設備的該測量端布置有如權利要求1到9中任一個所述的導引系統(9)。
11.如權利要求10的設備，其特征在于，在該導引系統(9)的該測量端或者該密封端布置有一個熱電偶，一個電化學的測量單元和/或一個光纖的端部。
12.根據權利要求10或者11所述的設備的應用，用于測量熔融金屬特別是鐵水，鑄鐵或者鑄鋼中的溫度和/或濃度。
13.根據權利要求12用作浸沒傳感器。
14.在根據權利要求1到9中任一個所述的導引系統(9)中，使用水汽和/或空氣和水的混合物作為冷卻劑。
全文摘要
本發明涉及一種用于信號線的導引系統，包括一個導管，信號線通過該導管被導引，和一個在側面包圍著該導管的冷卻系統，該冷卻系統包括至少一個冷卻劑室和用于冷卻劑的至少一個入口和至少一個出口，其中該冷卻劑室是管狀結構且由封條將其至少一個端面密封。
文檔編號G01N1/02GK1721821SQ200510081199
公開日2006年1月18日 申請日期2005年6月24日 優先權日2004年7月15日
發明者R·Ch·惠特克, A·D·布特勒 申請人:賀利氏電子耐特國際股份公司
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