用於分析熔融物和液體的浸沒式探頭的製作方法

2023-05-02 21:52:16

專利名稱：用於分析熔融物和液體的浸沒式探頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於分析液體或者熔融物的浸沒式傳感器，浸 沒式傳感器帶有浸沒式承載部件，浸沒式承載部件包括樣品室，樣品 室帶有布置於浸沒式承載部件中的流入口。
背景技術：
已有的浸沒式傳感器具有多種構造。例如，WO 03/081287 A2 描述了浸入鋁熔融物中的承載管。在該承載管內部布置有透鏡系統。 在承載管的上端有光纖，該光纖一端連接於光譜儀(spectrograph)， 另一端經由光學系統連接於雷射器。熔融物所發出的輻射經由光纖引 導至光譜儀；在光譜儀處對輻射進行分析，以從中得出對鋁熔融物中 成分的分析結果。DE 103 59 447 Al同樣描述了用於分析熔融金屬的帶有浸沒式 承載部件的浸沒式傳感器，該浸沒式傳感器具有檢測器，還具有用於 接收和傳送輻射的輻射導向裝置，並且具有布置在浸沒式承載部件上 或者布置在浸沒式承載部件中的信號接口。這裡，信號接口與檢測器 連接。發明內容本發明的目的在於改進現有裝置，以簡化操作並且允許對熔融 物和/或液體進行更精確的分析。根據本發明的一個方面的技術特徵可以實現上述目的。本發明 的浸沒式傳感器用於分析液體或者熔融物並且帶有浸沒式承載部件， 該浸沒式承載部件具有樣品室，該樣品室帶有布置於浸沒式承載部件 中的流入口，本發明的浸沒式傳感器用於測量熔融物的傳感器布置於 樣品室內。
本發明的其他方面提供的技術特徵可以提供進一步的有利改進。上述液體或者熔融物優選包括玻璃或金屬熔融物，特別是鋁或 鋼的熔融物。傳感器對準樣品室中的預定點。在該點處進行分析。將待分析 的液體或熔融物輸送至該點，從而使自由液面位於傳感器的測量區域 中。為了進行分析，可以進行液體或熔融物的激發。這裡，例如由 光束產生單元產生光束，並且使其指向樣品室中的預定點。該光束可 以用雷射束，或者其它可以具體選用的光束類型。光束在預定測量點 產生粒子和/或輻射，將該粒子和/或輻射發射並引導至收集裝置。特別地，關於收集裝置，可以使用檢測器、輻射轉換器(radiation converter)、光譜儀(spectrometer) 、 X輻射光譜儀或者質譜儀。該 測量可以用光學方法進行，例如可以作為溫度測量，或者用於通過例 如LIBS (雷射感生擊穿光譜法)檢測化學成分。由於在測量點的區域中，可以產生適於分析的氣氛，該處不會 改變測量點的位置，所以在樣品室中的分析可得到特別精確的測量結 果。對於在樣品室內部的分析來說，還可以避免使測量結果有誤的 熔融物波動和運動。在流動的液體或熔融物上進行的分析減小了由於 測量本身所造成的任何影響，例如由於激發造成的各元素的增加或減 少，並且，與總是使用相同的樣品體積時或者由於測量本身改變了熔 融物的成分時相比，產生更好的分析精度。這裡，分析可以理解為測量，目卩通過測量參數與標準(scale) 的定量比較來確定數值，特別是確定化學或物理數值。由於容易改變傳感器的位置，根據本發明的浸沒式傳感器允許 在熔融物中的不同位置進行熔融物的分析和測量。有利的是，該傳感器對準樣品室內部的預定測量點，可以將新 流入的熔融物或液體引導經過該預定測量點。這確保了傳感器與熔融 物表面有預定距離。這樣得到了特別精確和可相比的結果。
本發明的優選實施例提供預定測量點位於熔融物進入樣品室 的流入口處。已經表明，因為清潔的熔融物不斷地供應並且熔融物只 發生了很小程度的冷卻，所以可精確測量熔融物的成分。由於總是供 應清潔的熔融物，所以提高了精度，同時防止了由於分析造成的熔融 物成分改變。有利的是，測量點布置在分析板處或者分析板上。該分析板同 樣允許傳感器與熔融物之間有預定距離。該分析板還導致熔融物流率 降低和熔融物表面升高，從而可以進行更精確的分析。有利的是，流入口為流入管。己經表明，流入管可以確保在分 析進行期間，只將純淨的熔融物供應至測量點。可以防止熔渣和其它 沉澱物使分析結果有誤。流入管也可以形成為使熔融物的入口流率降 低的形狀。這樣，可以例如通過使流入管彎曲或者變窄來控制入口流 率。熔融物收集於測量點下方的樣品室中。有利的是，浸沒式傳感器具有熔融物液面檢測器。該熔融物液 面檢測器測量熔融物在樣品室中的液面，並且允許在樣品室被熔融物 填充達到預定液面時將傳感器從熔融物抽出。從而可以防止傳感器和 包含於傳感器中的光學系統損壞。這樣的熔融物液面檢測器可以包括 接觸探針、超聲波傳感器、光學傳感器等等。這裡，可以想到使用其 它所有能夠測量液面的裝置。可以明確地想到，液面檢測器與能夠在達到預定液面時使傳感 器從熔融物自動移開的裝置相連接。這裡，更有利的是，用保護窗保護光學系統或其它靈敏部件不 受熔融物的噴濺或蒸汽的影響。有利的是，浸沒式承載部件構造成管狀。從而浸沒式傳感器內 容易布置分開的部件，以及在運輸過程中得到保護。有利的是，檢測器具有用於接收輻射並將其轉換成電信號的裝 置。特別地，該檢測器設計成接收可見光、紫外輻射、紅外輻射、X 射線輻射和/或微波輻射並且將其轉換成電信號。因此，可以接收所 有類型的光學或其它輻射，並且將其用於分析熔融物。
有利的是，在浸沒式承載部件上或在浸沒式承載部件中布置有 光譜儀、X輻射光譜儀和/或質譜儀。本發明的有利構造提供浸沒式傳感器具有模塊化設計，優選 是兩個部分。這樣， 一部分(優選為上部)是可重複使用的部分，其 包括用於分析的裝置。下部設計成一次性使用並且包括樣品室。可重 復使用的上部可以在分析過程中保持完全處於熔融物上方。為了保護浸沒式傳感器不受熱的影響，有利的是，浸沒式傳感 器採用水冷卻。從而允許更長分析時間，而這可以得到更精確的分析 結果。有利的是，浸沒式傳感器具有保護蓋，該保護蓋位於流入口處， 並且只在浸沒之後的一定時間之後才熔化。這樣可以確保只有清潔 (即沒有熔渣)的熔融物到達測量點，並且能夠進行精確的測量和分 析。


下面將利用優選實施例並參照附圖更詳細地描述本發明。 這裡示出的示意圖是-圖1為根據本發明的浸沒式傳感器的剖視圖。圖2為帶有測量點的樣品室的視圖。圖3 (圖3a、圖3b、圖3c)為測量板的示意圖。圖4為帶有測量點的樣品室的另一視圖。圖5為用於測量和分析熔融物的裝置。圖6為帶有測量點的樣品室的另一視圖。
具體實施方式
圖1在剖視圖中示出了根據本發明的浸沒式傳感器1。浸沒式傳 感器1由保護管28包圍。樣品室17位於浸沒式傳感器1的下端。在 樣品室17內部設有熔融物液面檢測器22、樣品板16以及流入口 14,在這種情況下，流入口 14由流入管36形成。面對熔融物10的 流入管36端部設置有保護蓋12，保護蓋12在浸沒式傳感器1浸入
熔融物10中之後熔化，從而確保只有清潔的熔融物10到達測量點18。在浸沒式傳感器1浸入熔融物10中之後，保護蓋12溶解並且熔 融物10通過流入口 14進入樣品室17。當熔融物10進入樣品室17 時，在預定測量點18處對熔融物10進行分析。在圖1中，測量點 18布置在樣品板16上。這裡，樣品板16可以布置在樣品室17內部 的任何期望位置。通過流入口 14進入樣品室17中的烙融物10收集 於樣品室17的底部。如果需要，當移走浸沒式傳感器l時，也可以 將此部分熔融物一起移走，以及用於另外的分析。光學系統34位於 浸沒式傳感器1的上部，用於供應氣體的進氣管37也位於浸沒式傳 感器1的上部，以使樣品室17內部有一定壓力。圖2示出帶有測量點18的樣品室17的示意圖。這裡，測量點 18不是布置在樣品板16上，而是在熔融物10從流入口 14進入樣品 室17時對其進行測量。熔融物IO通過流入管36進入。圖3示出流入管36的多種構造。在圖3a中，流入管36形成為 使熔融物10必須流過弧形部30。這裡，流入管36在其位於樣品室 17中的端部具有頂部銑掉的區域。因為此區域形成一種樣品板16， 所以可以在此區域中很好地分析熔融物10。圖3b示出流入管36的另一種構造。這裡，流入管36具有可以 防止熔融物10過快地流入樣品室17中的弧形部30。流入管36的上 部區域形成為樣品板16。熔融物10從樣品板16的邊緣溢出，從而 到達樣品室17。對熔融物10的測量可以在樣品板16上進行，或者 在熔融物10溢出經過樣品板16的邊緣時進行。在圖3c中示出如何對熔融物10進行分析的另一種可能方式。 熔融物10經由流入管36到達樣品室17並且流到樣品板16上。樣品 板16具有溢出槽32，在溢出槽32處控制熔融物10的排出。如果需要，樣品板16可以是平坦的、外側隆起或中部隆起，或 者可以具有複雜的形狀和特殊特徵，例如溢出槽32。這裡，流入管 36和樣品板16可以是單獨的部件，或者可以整體結合到樣品室17 中。為了在分析前使熔融物10的汙染最小化，可使用純淨的石英玻 璃作為流入管36。作為替代，在這裡也可以想到使用水泥、陶瓷或
類似材料作為流入管36和樣品板16。
圖4示出帶有測量點18的樣品室17的另一視圖。這裡，熔融 物10經由流入管36引入樣品室17中，流入管36位於浸沒式傳感器 1的側部。這裡，當熔融物IO從流入管36中流出時進行測量。這裡， 也可以想到採用熔融物IO流到樣品板上的方式。
圖5示出用於測量和分析熔融物的裝置。這裡示出的浸沒式傳 感器1具有下部和可重複使用的上部20。雷射器24和光譜儀26位 於浸沒式傳感器1內部。浸沒式傳感器1具有可水冷的外殼28。帶 有流入管36的流入口 14位於浸沒式傳感器1的下部中，當浸沒式傳 感器1浸入熔融物10中時，熔融物10通過流入管36進入樣品室17 中。這裡，與保護窗39—樣，使用石英玻璃盤38來保護雷射器24 不受熔融物10的蒸汽或熱輻射的影響。
在圖6中示出根據本發明的浸沒式傳感器1的另一構造。在這 裡，浸沒式傳感器1在樣品室17中具有板38，板38尤其還起到樣 品板16的作用。附圖標記列表1浸沒式傳感器10熔融物12保護蓋14流入口16樣品板17樣品室18測量點20保護管22熔融物液面檢測器24雷射器26光譜儀28外殼30弧形部32溢出槽34光學系統 36流入管 37進氣管 38板39保護窗。
權利要求
1.一種用於分析液體或者熔融物的浸沒式傳感器，包括浸沒式承載部件，所述浸沒式承載部件具有樣品室，所述樣品室帶有布置於所述浸沒式承載部件中的流入口，其特徵在於，用於測量液體或者熔融物的傳感器布置在所述樣品室中。
2. 根據權利要求1所述的浸沒式傳感器，其特徵在於，所述傳感器對準所述樣品室內部的預定測量點。
3. 根據前述一項或者更多項權利要求所述的浸沒式傳感器，其 特徵在於，所述預定測量點位於熔融物進入所述樣品室的流入口處。
4. 根據前述一項或者更多項權利要求所述的浸沒式傳感器，其 特徵在於，對流入的熔融物進行所述分析。
5. 根據前述一項或者更多項權利要求所述的浸沒式傳感器，其 特徵在於，所述測量點布置在分析板上。
6. 根據前述一項或者更多項權利要求所述的浸沒式傳感器，其 特徵在於，所述流入口為一種流入管。
7. 根據前述一項或者更多項權利要求所述的浸沒式傳感器，其 特徵在於，所述浸沒式傳感器具有熔融物液面檢測器。
8. 根據前述一項或者更多項權利要求所述的浸沒式傳感器，其 特徵在於，所述浸沒式承載部件形成為管狀。
9. 根據前述一項或者更多項權利要求所述的浸沒式傳感器，其 特徵在於，所述傳感器形成為用於測量物理和/或化學參數。
10. 根據前述一項或者更多項權利要求所述的浸沒式傳感器， 其特徵在於，在所述浸沒式承載部件上或在所述浸沒式承載部件中布 置有光譜儀、X輻射光譜儀和/或質譜儀。
11. 根據前述一項或者更多項權利要求所述的浸沒式傳感器， 其特徵在於所述傳感器具有利用輻射激發液體或者熔融物的部件。
12. 根據前述一項或者更多項權利要求所述的浸沒式傳感器， 其特徵在於，所述傳感器具有模塊化結構。
13. 根據前述一項或者更多項權利要求所述的浸沒式傳感器， 其特徵在於，所述傳感器採用水冷卻。
14. 根據前述一項或者更多項權利要求所述的浸沒式傳感器， 其特徵在於，所述流入口具有保護蓋。
15. 採用根據權利要求1至權利要求14中一項所述的浸沒式傳感器分析熔融物的方法。
16. 將根據權利要求1至權利要求14中一項所述的浸沒式傳感 器用於分析熔融物特別是熔融金屬的用途。
全文摘要
本發明涉及一種用於分析液體或者熔融物的浸沒式傳感器，該浸沒式傳感器包括浸沒式承載部件，所述浸沒式傳感器包括檢測器和輻射導向單元，並且浸沒式傳感器還包括樣品室，樣品室帶有布置於浸沒式承載部件中的流入口，其中，用於測量熔融物的傳感元件形成於樣品室內部。
文檔編號F27D99/00GK101158696SQ200710164220
公開日2008年4月9日 申請日期2007年9月30日 優先權日2006年10月6日
發明者R·扎特曼 申請人:賀利氏電子耐特國際股份公司