Устройство для определения содержания кислорода

Государственный комитет Совета Министров СССР(53) УДК 546.21(088.8) юллетень Мо о делам изобре крыти та опубликования описания 07.05.7 Авторыизобретеци Ин Роберт Самуэль РиттигОДЕРЖАНИЯ ОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕКИСЛОРОДА(54 Изобретение относится к устройству для определения содержания кислорода или активности текучих сред при повышенных температурах и может быть использовано для измерения количества кислорода в жидкой стали 5 в печи или контейнере без отбора пробы, а также для определения кислорода и в других текучих средах при температурах выше 700 С, например в жидкой меди цлц газовых печах.Известно устройство для определения со держания кислорода в текучих средах при высоких температурах, содержащее корпус с размещенными в цем внешней и внутренней трубками, электролитическую заглушку, установленную в нижнем торце вцецгней трубки, 15 термопару, расположенцучо во внутренней трубке, и электрический проводник, соединенные с регистрирующим прибором.Недостатками такого устройства являются одноразовость его действия и низкая точность, 20С целью устранения указанных недостатков в предлагаемом устройстве внутренняя трубка выполнена из электропроводного материала, нижняя часть ее заполнена материалом сравнения, а верхняя - окисью материала сравнеция.Между внеможет быть шнеи и внутренними трубками размещена защитная, например,странцыр и Чарльз Крумбач РассеСША)иная фирмас энд Консултантс, ИнкСША) кварцевая трубка, а термопара снабжена электроизоляционной втулкой.Кроме того, корпус выше уровня среды может быть снабжен жаростойкой защитной гильзой,На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство (первый вариант выполнения), продольный разрез; на фиг. 2 - то же (второй вариант), с частичными разрезами.Устройство для определения кислорода включает внутреннюю трубку 1, изготовленнуо из электропроводного материала, например из окиси металла, нижний торец которой закрыт электролитцческой заглушкой 2, выполцеццой, например, из окиси циркоцця ХгО, ц содержащей 3 - 10/с окиси кальция.Верхний торец трубки 1 закрыт молибденовой крыцткой 3. Нижняя часть этой трубки заполнена материалом 4 сравнения, который соприкасается с заглушкой 2. Материал сравнения должен быть нелетучим при рабочей температуре, например, хром или сплав хрома с никелем. Однако могут быть использованы молибден, тантал и т. п. и их сплавы. Трубка 1 выполнена из окиси металла сравнения ц не должна плавиться при рабочей температуре, например она может быть изготовлена из окиси хрома СгеОз. Через крышку 3 в трубку55 50 65 1 пропущена термопара 5, которая может быть стандартной, прямого типа, две проволоки которой проходят через огнеупорный изолятор, Молибденовая проволока 6 с жаростойкой изоляцией проходит через крышку 3 в трубку 1 и фиксируется установочным винтом 7. Эта трубка окружена защитной трубкой 8, например, из кварца, которая герметично соединена с заглушкой 2, не выходящей за край этой трубки. В верхней части трубки 8 выполнен радиальный фланец 9, Между трубками 1 и 8 необходим небольшой зазор, например 1 мм, чтобы избежать растрескивания трубки 8 за счет термического расширения, Трубку 8 окружает наружная металлокерамическая трубка 10 с коническим концом, в котором выполнено отверстие, обеспечивающее доступ исследуемой текучей среды к заглушке 2.Трубка 10 имеет радикальный фланец 11, к которому прилагает фланец 9, должна быть изготовлена из электропроводного материала и не должна расплавляться при рабочей температуре, Ее металлическая фаза должна быть такой же, как у крышки 3 и проволоки 6, поскольку в противном случае понадобится еще дополнительная термоэлектрическая корректировка результатов измерений, В этом случае желательно использовать смесь алунда и молибдена. Втулка 12 с внутренней резьбой окружает фланцы 9 и 11, а нижний ее фланец 13 поджимает фланец 11. Для крепления собранных частей во втулку 12 ввинчивается пробка 14 с резьбовой частью 15. В этой пробке выполнены отверстия 16, через которые проходят изолированные проволоки термопары 5 и проволока 6. К пробке 14 с помощью винта 17 крепят проволоку 18 предпочтительно из молибдена. Втулка 12 и пробка 14 должны быть электропроводными и изготовлены из того же металла, что и металлическая часть трубки 10, цо если эти части эксплуатируются при достаточно равномерной температуре, то при их выполнении и из нержавеющей стали ошибка будет незначительной. Проволоки термопары 5, проволоки 6 и 18 подсоединены к потецциометру 19. Если устройство помещают в ванну 20 с металлом, то открытую часть трубки 10 защищают огнеупорной гильзой 21 из материала, устойчивого к действию температур выше 700 С и окислению, например из окисей алюминия или магния, но могут быть использованы и другие огнеупорные окиси или их.сочетация. Кроме того, если датчик во время погружения проходит через шламовый слой, то для защиты электролита ца конец датчика надевают металлическую чашку 22.Эта чашка должна быть выполцеца из материала, который будет плавиться при контактировании с расплавленным металлом. При измерении содержания кислорода в стали обычно применяют стальную защитную чашку. Для обеспечения хорошей подгонки заглушки 2 к трубке 8 последняя может быть нагрета так, что будет обтекать заглушку 2. Кроме того, другим способом является точная шли 5 10 15 20 25 30 35 40 45 фовка заглушки, так чтобы она была хорошо пригнана к внутренней стороне трубки 8. В любом случае конец трубки 8 не должен выходить за заглушку и в случае необходимости должен быть подрезан.При эксплуатации датчик может быть или частично погружен (на половину его длины) в ванну с металлом, или вставлен в боковую стенку или дно огнеупорного контейнера, например ковша для разливки стали. Расплавленный металл, содержащий неизвестное ко. личество растворенного кислорода, контактирует с незащищенным концом циркониевой заглушки 2, а также с открытым концом трубки 10, которая является электрическим про. водником. Таким образом, выполняется электрическое соединение заглушки 2 через трубку 10, втулку 12, пробку 14 и проволоку 18 с потенциометром 19, Также имеется электрическое соединение заглушки 2 через материал 4, трубку 1, крышку 3 и проволоку 6 с другой клеммой потенциометра 19. Измеряемое значение э. д, с. в сочетании с температурой может быть математически преобразовано в значение содержания кислорода по известным формулам.По второму варианту выполнения предлагаемое устройство включает зонд 23, а вместо трубки 10 используют отдельный стержень 24, выполненный из того же материала, что и трубка. Один конец этого стержня помещают в текучую среду, а другой соединяют проводником 25 с потенциометром 19. Части зонда 23, размещенные в кварцевой трубке 26, такие же, как и в первом варианте выполнения устройства. Трубка 26 отличается от трубки 8 тем, что у первой нет фланца 9, Вместо гильзы 21 трубка 26 окружена защитной гильзой 27 из окиси алюминия и связана с ней огнеупорным цементом. Гильза 27 в верхней части снабжена фланцем 28. У нижнего конца трубки 26 предусмотрена защитная чашка 22.Второй вариант выполнения устройства дешевле первого, поскольку стержень 24 стоит значительно меньше, чем трубка 10, а работает он так же, как и эта трубка. Формула изобретения 1. Устройство для определения содержания кислорода в текучих средах при высоких температурах, например в расплавленной стали при температуре больше 700 С, содержащее корпус с размещенными внем внешней и внутренней трубками, электролитическую заглушку, установленную в нижнем торце внешней трубки, термопару, расположенную во внутренней трубке, и электрический проводник, соединенные с регистрирующим прибором, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью многократного использования и повышения точности, внутренняя трубка выполнена из электропроводного материала, нижняя часть ее заполнена506333 вая трубка, а термопара снабжена электроизоляционной втулкой,3. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что корпус выше уровня среды снабжен 5 жаростойкой защитной гильзой. гФиг Составитель А, ТарасовРедактор 3, Горбунова Техред А, Камышникова Корректор О. Тюрин Заказ 933(35ЦНИИПР Изд. М 28 бГосударственного комитет по делана изобретений13035, Москва, Ж, Рау ПодписноеР Типография, пр. Сапунова, 2 материалом сравнения, а верхняя - окисью материала сравнения.2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что между внешней и внутренней трубками размещена защитная, например, кварцеТираж 1029 Совета Министров 1 открытийская иао д. 4/5