Устройство для измерения температуры в металлических расплавах
Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения температуры в металлических расплавах, в частности расплавах железа или стали, и направлено на улучшение эксплуатационных качеств устройства. Этот результат обеспечивается за счет того, что устройство для измерения температуры в металлических расплавах содержит термоэлемент, который расположен в трубке термоэлемента, наружный защитный корпус, который образован в основном из графита и оксида металла. При этом трубка термоэлемента расположена на расстоянии в защитном корпусе с образованием промежуточного пространства, а в промежуточном пространстве расположен изолирующий материал и связывающий кислород материал. Изолирующий материал и связывающий кислород материал в виде смеси порошков образуют трубу, которая на расстоянии окружает трубку термоэлемента, или которая окружена на расстоянии защитным корпусом. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к устройству для измерения температуры в металлических расплавах, в частности расплавах железа или стали, содержащему термоэлемент, который расположен в трубке термоэлемента, наружный защитный корпус, который образован в основном из графита и оксида металла, при этом трубка термоэлемента расположена на расстоянии в защитном корпусе с образованием промежуточного пространства, и при этом в промежуточном пространстве расположен изолирующий материал и связывающий кислород материал. Кроме того, изобретение относится к способу изготовления такого устройства.
Такие устройства известны, например, из ЕР 558808 В1 или из US 5209571 А. В этих источниках описано, что для защиты термоэлемента между трубкой термоэлемента и наружным защитным корпусом расположен газопоглотительный материал. Этот газопоглотительный материал может окружать трубку термоэлемента в виде трубы. Материал устройства при использовании подвергается большим перепадам температуры, и поэтому в нем действуют тепловые напряжения. Тепловые напряжения могут приводить к повреждениям отдельных материалов. Кроме того, аналогичные устройства известны из GB 2193375.
В основу изобретения положена задача создания устройства для измерения температуры в металлических расплавах, которое улучшает существующие устройства.
Задача решена с помощью признаков независимых пунктов формулы изобретения. Устройство согласно изобретению для измерения температуры в металлических расплавах, в частности расплавах железа или стали, содержит термоэлемент, который расположен в трубке термоэлемента, кроме того, оно содержит наружный защитный корпус, который образован в основном из графита или оксида металла, при этом термоэлемент расположен на расстоянии в защитном корпусе с образованием промежуточного пространства, и при этом в промежуточном пространстве расположен изолирующий материал и связывающий кислород материал. Под трубкой термоэлемента в контексте данного изобретения понимается закрытая, по меньшей мере, с одной стороны трубка, в которой расположены проводники термоэлемента, при этом проводники термоэлемента отделены друг от друга, по меньшей мере, одним изолирующим телом. Это изолирующее тело может быть выполнено, например, в виде двойной трубы или в виде отдельных сегментов трубы. За счет того, что изолирующий материал и связывающий кислород материал в виде смеси порошков образуют трубу, которая на расстоянии окружает трубку термоэлемента и/или которая окружена на расстоянии защитным корпусом, которая, таким образом, является подвижной относительно трубки термоэлемента и/или защитного корпуса, компенсируются тепловые напряжения, так что устройство в целом меньше склонно к разрушению. Изолирующий материал предпочтительно является оксидом, в частности оксидом алюминия, а связывающий кислород материал является неблагородным металлом, в частности алюминием. Содержание алюминия относительно порошковой смеси составляет предпочтительно от 10 до 40 мас.%, в частности 15-33 мас.%.
Труба может быть закрыта с одной стороны, открыта с обеих сторон или же выполнена в виде множества расположенных друг за другом сегментов трубы. Дополнительно к порошковой смеси она может содержать связующее вещество. Связующие вещества для высокотемпературных применений в принципе известны, в частности, можно применять связующее вещество из фенола или связующее вещество из метилцеллюлозы. Они укрепляют материал трубы без ухудшения желаемой газопоглотительной функции. Саму трубу можно изготавливать посредством сухого прессования, литья, экструзии или с помощью плазменного напыления, при этом обеспечивается высокая плотность трубы при минимальной пористости и небольшой проницаемости для окисляющих газов. Промежуток между трубой из изолирующего материала и восстанавливающего кислород материала, с одной стороны, и трубкой термоэлемента или защитным корпусом, с другой стороны, может быть заполнен, по меньшей мере, частично газом, волокнами или шариками без ухудшения необходимой подвижности. Указанные волокна или шарики способствуют устойчивости системы. Волокна или шарики могут быть образованы из оксида алюминия или из смеси оксида, в частности оксида алюминия, и связывающего кислород материала, в частности неблагородного металла, такого как алюминий, газ может быть газовой смесью, в частности азотом.
В способе изготовления указанного устройства согласно изобретению предусмотрено, что из порошковой смеси образуют трубу, в которую вставляют термоэлемент, и что вокруг трубы располагают защитный корпус. Можно также сначала размещать трубу (газопоглотительную трубу) в защитном корпусе (и, например, взаимно прессовать), а затем вставлять трубку термоэлемента.
Ниже приводится в качестве примера описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображены различные варианты выполнения устройства согласно изобретению:
фиг.1 - устройство с закрытой трубой из связывающего кислород материала;
фиг.2 - устройство с трубой из множества сегментов трубы и
фиг.3 - устройство с открытой трубой из связывающего кислород материала.
На фиг.1 показан в качестве примера вариант выполнения изобретения. В наружном корпусе 1 из смеси графита и оксида алюминия с содержанием оксида алюминия около 50-60 мас.% в его центральном отверстии расположен изолирующий материал и связывающий кислород материал в виде газопоглотительной трубы 2 из смеси оксида алюминия и алюминия с содержанием алюминия около 20 мас.%. Газопоглотительная труба 2 спрессована вместе с наружным корпусом 1. В газопоглотительной трубе 2 расположена трубка 3 термоэлемента, при этом между трубкой 3 термоэлемента и газопоглотительной трубой 2 образован промежуток 4. Трубка 3 термоэлемента заканчивается на своем выступающем из защитного корпуса 1 конце в так называемой контакт-детали 5, которая предусмотрена для контакта с дальнейшим измерительным проводником. Трубка 3 термоэлемента с контакт-деталью 5 закреплена в защитном корпусе 1 с помощью цемента 6. Внутри контакт-детали 5 также расположен цемент 7 для фиксации трубки 3 термоэлемента в трубчатой контакт-детали 5. Внутри промежутка 5 находится воздух.
На фиг.2 показан другой пример выполнения изобретения. При этом в наружном защитном корпусе 1 расположена газопоглотительная труба 2', которая образована из множества фиксированных друг с другом сегментов трубы. Газопоглотительная труба 2' образует промежуток 4' с наружным корпусом 1 и промежуток 4 с расположенной в газопоглотительной трубе 2' трубкой 3 термоэлемента. Трубка 3 термоэлемента заканчивается в контакт-детали 5 и фиксирована с помощью цемента 7. Контакт-деталь 5 фиксирована в наружном защитном корпусе с помощью цемента 6.
На фиг.3 показан аналогичный вариант выполнения изобретения, при этом газопоглотительная труба 2'' состоит из одной части и расположена с образованием промежутка 4' в наружном защитном корпусе 1. Между газопоглотительной трубой 2'' и расположенной в ней трубкой 3 термоэлемента также имеется промежуток 4.
1. Устройство для измерения температуры в металлических расплавах, в частности расплавах железа или стали, содержащее термоэлемент, который расположен в трубке термоэлемента, наружный защитный корпус, который образован в основном из графита и оксида металла, при этом трубка термоэлемента расположена на расстоянии в защитном корпусе с образованием промежуточного пространства и при этом в промежуточном пространстве расположены изолирующий материал и связывающий кислород материал, отличающееся тем, что изолирующий материал и связывающий кислород материал в виде смеси порошков выполнены, как труба (2; 2', 2''), которая на расстоянии окружает трубку (3) термоэлемента или которая окружена на расстоянии защитным корпусом (1).
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве изолирующего материала применяется оксид, в частности оксид алюминия, а в качестве связывающего кислород материала применяется неблагородный металл, в частности алюминий.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что содержание алюминия относительно порошковой смеси составляет от 10 до 40 мас.%, предпочтительно от 15 до 33 мас.%.
4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что труба (2; 2', 2'') закрыта с одной стороны, открыта с обеих сторон или образована из множества сегментов трубы.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что труба (2; 2', 2'') дополнительно к порошковой смеси содержит связующее вещество.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что промежуток (4; 4') между трубой (2; 2', 2'') из изолирующего материала и связывающего кислород материала, с одной стороны, и трубкой (3) термоэлемента или защитным корпусом (1), с другой стороны, по меньшей мере, частично заполнен газом, волокнами или шариками.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что волокна или шарики выполнены из оксида алюминия или из смеси оксида, в частности оксида алюминия, и связывающего кислород материала, в частности неблагородного металла, такого, как алюминий.
8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что газ является, в частности, азотом или газовой смесью.
9. Способ изготовления устройства для измерения температуры в металлических расплавах, в частности расплавах железа или стали, предусматривающий обеспечение термоэлемента, расположение его в трубке термоэлемента, обеспечение наружного защитного корпуса, который образован в основном из графита и оксида металла, при этом трубка термоэлемента расположена на расстоянии в защитном корпусе с образованием защитного пространства, и расположение в защитном пространстве изолирующего материала и связывающего кислород материала, отличающийся тем, что для изготовления устройства по п.1 из порошковой смеси образуют трубу, в которую вставляют трубку (3) термоэлемента, и вокруг трубы располагают защитный корпус (1).
