專利名稱：用于分析熔融物和液體的浸沒式探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于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?guī)в胁贾糜诮]式承載部件中的流入口。
背景技術(shù)：
已有的浸沒式傳感器具有多種構(gòu)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(nèi)部布置有透鏡系統(tǒng)。 在承載管的上端有光纖，該光纖一端連接于光譜儀(spectrograph)， 另一端經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)連接于激光器。熔融物所發(fā)出的輻射經(jīng)由光纖引 導(dǎo)至光譜儀；在光譜儀處對(duì)輻射進(jìn)行分析，以從中得出對(duì)鋁熔融物中 成分的分析結(jié)果。DE 103 59 447 Al同樣描述了用于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(cè)器，還具有用于 接收和傳送輻射的輻射導(dǎo)向裝置，并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(hào)接口。這里，信號(hào)接口與檢測(cè)器 連接。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有裝置，以簡(jiǎn)化操作并且允許對(duì)熔融 物和/或液體進(jìn)行更精確的分析。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的技術(shù)特征可以實(shí)現(xiàn)上述目的。本發(fā)明 的浸沒式傳感器用于分析液體或者熔融物并且?guī)в薪]式承載部件， 該浸沒式承載部件具有樣品室，該樣品室?guī)в胁贾糜诮]式承載部件 中的流入口，本發(fā)明的浸沒式傳感器用于測(cè)量熔融物的傳感器布置于 樣品室內(nèi)。
本發(fā)明的其他方面提供的技術(shù)特征可以提供進(jìn)一步的有利改進(jìn)。上述液體或者熔融物優(yōu)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(duì)準(zhǔn)樣品室中的預(yù)定點(diǎn)。在該點(diǎn)處進(jìn)行分析。將待分析 的液體或熔融物輸送至該點(diǎn)，從而使自由液面位于傳感器的測(cè)量區(qū)域 中。為了進(jìn)行分析，可以進(jìn)行液體或熔融物的激發(fā)。這里，例如由 光束產(chǎn)生單元產(chǎn)生光束，并且使其指向樣品室中的預(yù)定點(diǎn)。該光束可 以用激光束，或者其它可以具體選用的光束類型。光束在預(yù)定測(cè)量點(diǎn) 產(chǎn)生粒子和/或輻射，將該粒子和/或輻射發(fā)射并引導(dǎo)至收集裝置。特別地，關(guān)于收集裝置，可以使用檢測(cè)器、輻射轉(zhuǎn)換器(radiation converter)、光譜儀(spectrometer) 、 X輻射光譜儀或者質(zhì)譜儀。該 測(cè)量可以用光學(xué)方法進(jìn)行，例如可以作為溫度測(cè)量，或者用于通過例 如LIBS (激光感生擊穿光譜法)檢測(cè)化學(xué)成分。由于在測(cè)量點(diǎn)的區(qū)域中，可以產(chǎn)生適于分析的氣氛，該處不會(huì) 改變測(cè)量點(diǎn)的位置，所以在樣品室中的分析可得到特別精確的測(cè)量結(jié) 果。對(duì)于在樣品室內(nèi)部的分析來說，還可以避免使測(cè)量結(jié)果有誤的 熔融物波動(dòng)和運(yùn)動(dòng)。在流動(dòng)的液體或熔融物上進(jìn)行的分析減小了由于 測(cè)量本身所造成的任何影響，例如由于激發(fā)造成的各元素的增加或減 少，并且，與總是使用相同的樣品體積時(shí)或者由于測(cè)量本身改變了熔 融物的成分時(shí)相比，產(chǎn)生更好的分析精度。這里，分析可以理解為測(cè)量，目卩通過測(cè)量參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)(scale) 的定量比較來確定數(shù)值，特別是確定化學(xué)或物理數(shù)值。由于容易改變傳感器的位置，根據(jù)本發(fā)明的浸沒式傳感器允許 在熔融物中的不同位置進(jìn)行熔融物的分析和測(cè)量。有利的是，該傳感器對(duì)準(zhǔn)樣品室內(nèi)部的預(yù)定測(cè)量點(diǎn)，可以將新 流入的熔融物或液體引導(dǎo)經(jīng)過該預(yù)定測(cè)量點(diǎn)。這確保了傳感器與熔融 物表面有預(yù)定距離。這樣得到了特別精確和可相比的結(jié)果。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供預(yù)定測(cè)量點(diǎn)位于熔融物進(jìn)入樣品室 的流入口處。已經(jīng)表明，因?yàn)榍鍧嵉娜廴谖锊粩嗟毓?yīng)并且熔融物只 發(fā)生了很小程度的冷卻，所以可精確測(cè)量熔融物的成分。由于總是供 應(yīng)清潔的熔融物，所以提高了精度，同時(shí)防止了由于分析造成的熔融 物成分改變。有利的是，測(cè)量點(diǎn)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(yù)定距離。該分析板還導(dǎo)致熔融物流率 降低和熔融物表面升高，從而可以進(jìn)行更精確的分析。有利的是，流入口為流入管。己經(jīng)表明，流入管可以確保在分 析進(jìn)行期間，只將純凈的熔融物供應(yīng)至測(cè)量點(diǎn)。可以防止熔渣和其它 沉淀物使分析結(jié)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。熔融物收集于測(cè)量點(diǎn)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(cè)器。該熔融物液 面檢測(cè)器測(cè)量熔融物在樣品室中的液面，并且允許在樣品室被熔融物 填充達(dá)到預(yù)定液面時(shí)將傳感器從熔融物抽出。從而可以防止傳感器和 包含于傳感器中的光學(xué)系統(tǒng)損壞。這樣的熔融物液面檢測(cè)器可以包括 接觸探針、超聲波傳感器、光學(xué)傳感器等等。這里，可以想到使用其 它所有能夠測(cè)量液面的裝置。可以明確地想到，液面檢測(cè)器與能夠在達(dá)到預(yù)定液面時(shí)使傳感 器從熔融物自動(dòng)移開的裝置相連接。這里，更有利的是，用保護(hù)窗保護(hù)光學(xué)系統(tǒng)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(gòu)造成管狀。從而浸沒式傳感器內(nèi) 容易布置分開的部件，以及在運(yùn)輸過程中得到保護(hù)。有利的是，檢測(cè)器具有用于接收輻射并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝 置。特別地，該檢測(cè)器設(shè)計(jì)成接收可見光、紫外輻射、紅外輻射、X 射線輻射和/或微波輻射并且將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。因此，可以接收所 有類型的光學(xué)或其它輻射，并且將其用于分析熔融物。
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(zhì)譜儀。本發(fā)明的有利構(gòu)造提供浸沒式傳感器具有模塊化設(shè)計(jì)，優(yōu)選 是兩個(gè)部分。這樣， 一部分(優(yōu)選為上部)是可重復(fù)使用的部分，其 包括用于分析的裝置。下部設(shè)計(jì)成一次性使用并且包括樣品室?？芍?復(fù)使用的上部可以在分析過程中保持完全處于熔融物上方。為了保護(hù)浸沒式傳感器不受熱的影響，有利的是，浸沒式傳感 器采用水冷卻。從而允許更長分析時(shí)間，而這可以得到更精確的分析 結(jié)果。有利的是，浸沒式傳感器具有保護(hù)蓋，該保護(hù)蓋位于流入口處， 并且只在浸沒之后的一定時(shí)間之后才熔化。這樣可以確保只有清潔 (即沒有熔渣)的熔融物到達(dá)測(cè)量點(diǎn)，并且能夠進(jìn)行精確的測(cè)量和分 析。


下面將利用優(yōu)選實(shí)施例并參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。 這里示出的示意圖是-圖1為根據(jù)本發(fā)明的浸沒式傳感器的剖視圖。圖2為帶有測(cè)量點(diǎn)的樣品室的視圖。圖3 (圖3a、圖3b、圖3c)為測(cè)量板的示意圖。圖4為帶有測(cè)量點(diǎn)的樣品室的另一視圖。圖5為用于測(cè)量和分析熔融物的裝置。圖6為帶有測(cè)量點(diǎn)的樣品室的另一視圖。
具體實(shí)施方式
圖1在剖視圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的浸沒式傳感器1。浸沒式傳 感器1由保護(hù)管28包圍。樣品室17位于浸沒式傳感器1的下端。在 樣品室17內(nèi)部設(shè)有熔融物液面檢測(cè)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(duì)熔融物10的 流入管36端部設(shè)置有保護(hù)蓋12，保護(hù)蓋12在浸沒式傳感器1浸入
熔融物10中之后熔化，從而確保只有清潔的熔融物10到達(dá)測(cè)量點(diǎn)18。在浸沒式傳感器1浸入熔融物10中之后，保護(hù)蓋12溶解并且熔 融物10通過流入口 14進(jìn)入樣品室17。當(dāng)熔融物10進(jìn)入樣品室17 時(shí)，在預(yù)定測(cè)量點(diǎn)18處對(duì)熔融物10進(jìn)行分析。在圖1中，測(cè)量點(diǎn) 18布置在樣品板16上。這里，樣品板16可以布置在樣品室17內(nèi)部 的任何期望位置。通過流入口 14進(jìn)入樣品室17中的烙融物10收集 于樣品室17的底部。如果需要，當(dāng)移走浸沒式傳感器l時(shí)，也可以 將此部分熔融物一起移走，以及用于另外的分析。光學(xué)系統(tǒng)34位于 浸沒式傳感器1的上部，用于供應(yīng)氣體的進(jìn)氣管37也位于浸沒式傳 感器1的上部，以使樣品室17內(nèi)部有一定壓力。圖2示出帶有測(cè)量點(diǎn)18的樣品室17的示意圖。這里，測(cè)量點(diǎn) 18不是布置在樣品板16上，而是在熔融物10從流入口 14進(jìn)入樣品 室17時(shí)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。熔融物IO通過流入管36進(jìn)入。圖3示出流入管36的多種構(gòu)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。這里，流入管36在其位于樣品室 17中的端部具有頂部銑掉的區(qū)域。因?yàn)榇藚^(qū)域形成一種樣品板16， 所以可以在此區(qū)域中很好地分析熔融物10。圖3b示出流入管36的另一種構(gòu)造。這里，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(qū)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(dá)樣品室17。對(duì)熔融物10的測(cè)量可以在樣品板16上進(jìn)行，或者 在熔融物10溢出經(jīng)過樣品板16的邊緣時(shí)進(jìn)行。在圖3c中示出如何對(duì)熔融物10進(jìn)行分析的另一種可能方式。 熔融物10經(jīng)由流入管36到達(dá)樣品室17并且流到樣品板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(cè)隆起或中部隆起，或 者可以具有復(fù)雜的形狀和特殊特征，例如溢出槽32。這里，流入管 36和樣品板16可以是單獨(dú)的部件，或者可以整體結(jié)合到樣品室17 中。為了在分析前使熔融物10的污染最小化，可使用純凈的石英玻 璃作為流入管36。作為替代，在這里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(cè)量點(diǎn)18的樣品室17的另一視圖。這里，熔融 物10經(jīng)由流入管36引入樣品室17中，流入管36位于浸沒式傳感器 1的側(cè)部。這里，當(dāng)熔融物IO從流入管36中流出時(shí)進(jìn)行測(cè)量。這里， 也可以想到采用熔融物IO流到樣品板上的方式。
圖5示出用于測(cè)量和分析熔融物的裝置。這里示出的浸沒式傳 感器1具有下部和可重復(fù)使用的上部20。激光器24和光譜儀26位 于浸沒式傳感器1內(nèi)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位于浸沒式傳感器1的下部中，當(dāng)浸沒式傳 感器1浸入熔融物10中時(shí)，熔融物10通過流入管36進(jìn)入樣品室17 中。這里，與保護(hù)窗39—樣，使用石英玻璃盤38來保護(hù)激光器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(jù)本發(fā)明的浸沒式傳感器1的另一構(gòu)造。在這 里，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(biāo)記列表1浸沒式傳感器10熔融物12保護(hù)蓋14流入口16樣品板17樣品室18測(cè)量點(diǎn)20保護(hù)管22熔融物液面檢測(cè)器24激光器26光譜儀28外殼30弧形部32溢出槽34光學(xué)系統(tǒng) 36流入管 37進(jìn)氣管 38板39保護(hù)窗。
權(quán)利要求
1.一種用于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?guī)в胁贾糜谒鼋]式承載部件中的流入口，其特征在于，用于測(cè)量液體或者熔融物的傳感器布置在所述樣品室中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸沒式傳感器，其特征在于，所述傳感器對(duì)準(zhǔn)所述樣品室內(nèi)部的預(yù)定測(cè)量點(diǎn)。
3. 根據(jù)前述一項(xiàng)或者更多項(xiàng)權(quán)利要求所述的浸沒式傳感器，其 特征在于，所述預(yù)定測(cè)量點(diǎn)位于熔融物進(jìn)入所述樣品室的流入口處。
4. 根據(jù)前述一項(xiàng)或者更多項(xiàng)權(quán)利要求所述的浸沒式傳感器，其 特征在于，對(duì)流入的熔融物進(jìn)行所述分析。
5. 根據(jù)前述一項(xiàng)或者更多項(xiàng)權(quán)利要求所述的浸沒式傳感器，其 特征在于，所述測(cè)量點(diǎn)布置在分析板上。
6. 根據(jù)前述一項(xiàng)或者更多項(xiàng)權(quán)利要求所述的浸沒式傳感器，其 特征在于，所述流入口為一種流入管。
7. 根據(jù)前述一項(xiàng)或者更多項(xiàng)權(quán)利要求所述的浸沒式傳感器，其 特征在于，所述浸沒式傳感器具有熔融物液面檢測(cè)器。
8. 根據(jù)前述一項(xiàng)或者更多項(xiàng)權(quán)利要求所述的浸沒式傳感器，其 特征在于，所述浸沒式承載部件形成為管狀。
9. 根據(jù)前述一項(xiàng)或者更多項(xiàng)權(quán)利要求所述的浸沒式傳感器，其 特征在于，所述傳感器形成為用于測(cè)量物理和/或化學(xué)參數(shù)。
10. 根據(jù)前述一項(xiàng)或者更多項(xiàng)權(quán)利要求所述的浸沒式傳感器， 其特征在于，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(zhì)譜儀。
11. 根據(jù)前述一項(xiàng)或者更多項(xiàng)權(quán)利要求所述的浸沒式傳感器， 其特征在于所述傳感器具有利用輻射激發(fā)液體或者熔融物的部件。
12. 根據(jù)前述一項(xiàng)或者更多項(xiàng)權(quán)利要求所述的浸沒式傳感器， 其特征在于，所述傳感器具有模塊化結(jié)構(gòu)。
13. 根據(jù)前述一項(xiàng)或者更多項(xiàng)權(quán)利要求所述的浸沒式傳感器， 其特征在于，所述傳感器采用水冷卻。
14. 根據(jù)前述一項(xiàng)或者更多項(xiàng)權(quán)利要求所述的浸沒式傳感器， 其特征在于，所述流入口具有保護(hù)蓋。
15. 采用根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求14中一項(xiàng)所述的浸沒式傳感器分析熔融物的方法。
16. 將根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求14中一項(xiàng)所述的浸沒式傳感 器用于分析熔融物特別是熔融金屬的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于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(cè)器和輻射導(dǎo)向單元，并且浸沒式傳感器還包括樣品室，樣品室?guī)в胁贾糜诮]式承載部件中的流入口，其中，用于測(cè)量熔融物的傳感元件形成于樣品室內(nèi)部。
文檔編號(hào)F27D99/00GK101158696SQ200710164220
公開日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月6日
發(fā)明者R·扎特曼 申請(qǐng)人:賀利氏電子耐特國際股份公司