專利名稱：在高爐中獲取氣體試樣和測量溫度的探測器的制作方法
技術領域：
本發明涉及在高爐中獲取氣體試樣和測量溫度的探測器，它實質上包括一個穿過加料面上方的爐壁的套管形支承件;一系列內部管子，它們將分布在套管上的探孔與高爐外面的用于測量溫度和接收氣體試樣的裝置相連;設置在所述探孔的高度位置上的熱電偶;橫向設置在套管中用于保持內部管子的間隔板;以及一條或多條通過套管的冷卻回路。
這種探測器例如可從美國專利第3，130，584號中獲知。由于這些探測器的工作條件極為惡劣，所以要經常維護，例如要更換損壞了的熱電偶或疏通堵塞了的取氣體試樣的管子。為了進行這些維護工作，至今仍需完全拆卸開探測器，而且通常要在修理廠進行這種工作，因此造成時間的浪費。
本發明的目的是提供一種新式的探測器，它能允許在現場更換獲取氣體試樣和測量溫度的管子，而無需拆卸探測器。
為了實現這個目的，本發明提出一種本文開頭所述類型的探測器，在其優選實施例中，其實質性特征是間隔板的表面積在從爐壁到探測器頂端的方向上逐漸地減小，兩相鄰間隔板的表面積差確定了其中較大間隔板的暴露部分以及套管的一個相應的橫向較窄的階梯，所述探孔位于所述暴露部分上，用于獲取氣體試樣和測量溫度的內部管子都是獨立的、直的和可更換的，它們裝在直的支承和保護通道中，每根管子都從外面插入套管，到達相應的所述暴露部分。
根據一個優選實施例，間隔板的暴露部分基本上為三角形，其尖頂轉向加料面，當沿軸向看所述的探測器時，各個三角形部分依次相互交錯布置。
每根內部管子在高爐的外面用法蘭直接安裝在套管上。這些管子還能通過位于高爐外面的螺旋彈簧安裝就位在它們的支承通道中。
每根溫度測量管的內端有一個封閉的尖頂，其內封裝著埋在具有優良導熱性的材料內的熱電偶，熱電偶通過此管子與高爐外面的溫度測量裝置相連。
通過下面結合附圖對幾個優選實施例的說明，將會理解本發明的其它特點和特征。
圖1示意性地表示了本發明的探測器的第一個實施例;
圖2示意性地表示了本發明的探測器的第二個實施例;
圖3是從高爐內側沿軸向看到的示意圖;
圖4是沿圖3中的剖切線A-A所截取的探測器內端的剖面圖;
圖5是表示部分探測器的透視圖;
圖6是取樣管結構的第一個實施例的部分垂直剖面圖;
圖7是與圖6類似的視圖，它表示了取樣管的第二個實施例;
圖8示意性地表示了測溫管的內端。
圖1示意性地表示了高爐10頂部的一部分。標號12表示一個用于測量溫度和獲取氣體試樣的探測器，它裝在爐壁上的支承件14中，并從加料面的上方伸到高爐的中心軸線。這種探測器實質上包括一個外套管16，套管16內設置有獲取氣體試樣和測量溫度的管子。根據本發明，這些管子都是獨立的、直的和可更換的元件，在套管16中沿探測器的全長形成有多個階梯18，使探測器呈逐漸變細的形狀，上述的每根管子都分別終止于一個相應的階梯18中。
圖2表示了一個其結構與圖1所示結構相同的探測器12，但這個探測器相對于水平面是傾斜的，探測器12的頭部低于支承件14。選用這種方案來使得探測器12平行于以V形加料輪廓運行的高爐內的加料面。
從圖3和圖5中可清楚地看到階梯形的探測器12的特殊外觀。如透視圖5所示，探測器12的截面從外端朝內端沿著依次的階梯18逐漸地減小，階梯18相對于探測器軸線是徑向設置的，并且其內設有分別用于獲取氣體試樣和測量溫度的開口通道20和22。如圖3所示，階梯18大體呈三角形，它們交替地設置在一個穿過探測器軸線的垂直平面的兩側。圖3中的標號24表示一個用于循環冷卻液的通道，而標號26表示一個保護罩。保護罩26通常圍繞著探測器的上部，它例如以已知方式由石料套管構成。
圖4以剖面的形式表示了帶有最后兩個階梯18的探測器12的內端，最后一級階梯18只能被部分地看到，因為它的位置超出了對稱垂直平面。此圖示出了一條在套管16頂端開口的直通道20和第二條在倒數第二級階梯18的徑向端面上開口的類似的通道，另外還有一條在最后一級階梯18上開口的類似通道，不過在圖4中此條通道是看不見的。通道20由橫向間隔板28支承在套管16中，間隔板28與套管16形成為一體，且每個間隔板28構成每級階梯18的徑向端面。間隔板28還在套管16內支承用于循環冷卻液的一條或多條軸向通道24。冷卻液可以是水，它注滿整個套管16，并通過圍繞通道20、22和24的間隔板28中的非密封通路或通過間隔板中的附加孔眼圍繞各條通道20循環，一直到達套管16的頂端，然后通過軸向通道24流回到外部。在圖4中，通道22是看不見的，它們與通道20相似，并且通過套管16和間隔板28平行于通道20延伸。
本發明的一個特點是允許把用來獲取氣體試樣和測量溫度的儀器從探測器12的外部插到每條通道20和22中，而不需要將探測器12從高爐上取下，也不必排空冷卻回路。
圖6更詳細地表示了內部通道20，通道20從一級階梯18延伸到高爐的外部，并通過可將冷卻液密封在套管16和允許套管16和通道20之間產生不均勻膨脹的密封件30延伸出套管16。圖6所示的通道20包括一根管子32，管子32沿通道20的整個長度延伸并從相應一級階梯18的徑向端面中露出。在本例中，管子32是用來獲取氣體試樣的，它能使氣體在階梯18的高度位置進入并經過管子32，從而在高爐外面收集到氣體，以供分析。在圖6所示的實施例中，管子32在探測器12的外面以法蘭安裝到通道20上，而管子32的內端卻從通道20中露出，以允許管子與套管間產生不均勻的熱膨脹并有助于管子的拆卸。實際上從拆卸的觀點來考慮，這種結構足以能夠從高爐的外面松卸管子32并使它脫離通道20，而不會干擾探測器其余部分的工作，還可以通過從外面插入一根桿來疏通管子32。
圖7表示了定位和固定獲取氣體試樣的管子32a的第二個實施例。管子32a同樣是自由地插到通道20中的，但是它的內端有一個擴大部34，擴大部34與通道20的內端相互配合，從而限定了管子32a的工作位置。在探測器12的外面，管子32a具有一個周邊凸緣36，凸緣36由一個螺旋彈簧38沿插入方向偏壓著，從而將管子32a彈性地壓入通道20中。彈簧38套在管子32a外并頂在一個壓蓋40的底座上。壓蓋40擰緊在通道20的外部或套管16上。管子32a由此被彈性地安裝就位，彈簧38能補償不均勻的熱膨脹。從拆卸的角度來看，同樣能非常簡單地完成，因為擰下壓蓋40就可以取下管子32a。
圖8示出了一根用于測量溫度的管子42。管子42插入并固定在相應的通道22中，其方式與圖6所示的管子32或圖7所示的管子32a相同。在每根管子42的內端焊接有一個端帽44，端帽44為封閉的尖頂形，其內裝著埋在具有優良導熱性的材料內的熱電偶46。每個熱電偶46都由一根穿過管子42的連桿48導電連接到高爐外面的測量裝置上。當管子42處于通道22中的工作位置時，端帽44從構成相應階梯的套管16的管壁中露出，如透視圖5所示。
權利要求
1.用于在高爐中獲取氣體試樣和測量溫度的探測器，實質上包括一個套管(16)形的支承件，它穿過位于加料面上方的高爐(10)的爐壁，一系列內部管子(32，42)，它們將分布于套管(16)上的探孔與高爐外面的用于測量溫度和接收氣體試樣的裝置相連，設置在所述探孔的高度位置上的熱電偶(46)，橫向設置在套管(16)中用于保持所述內部管子的間隔板(28)，和一條或多條通過套管(16)的冷卻回路，其特征是間隔板(28)的表面積在從所述爐壁到所述探測器的頂端的方向上逐漸地減小，兩相鄰間隔板的表面積差確定了其中較大的間隔板的暴露部分，以及套管(16)的一個相應的橫向較窄的階梯18，所述探孔位于所述暴露部分上，所述用于獲取氣體試樣和測量溫度的內部管子(32，42)都是獨立的、直的和可更換的元件，它們裝在直的支承和保護通道(20，22)中，每根管子都從外面插入所述套管，到達相應的所述暴露部分。
2.根據權利要求1的探測器，其特征是所述間隔板(28)的暴露部分基本上為三角形，其尖頂轉向所述加料面，當沿著軸向看所述的探測器時，各個三角形部分依次相互交錯布置。
3.根據權利要求1的探測器，其特征是每根內部管子(32，42)在高爐的外面用法蘭安裝在套管(16)上。
4.根據權利要求1的探測器，其特征是每根內部管子(32a，42)通過一個位于高爐外面的螺旋彈簧(38)安裝就位在它的支承通道(20，22)中。
5.根據權利要求1至4中任意一項的探測器，其特征是所述套管(16)構成一個密封殼，它以密封的方式封裝著所述通道(20和22)，并在高爐的外面與一條冷卻回路相連。
6.根據權利要求5的探測器，其特征是還具有一條或多條由所述間隔板(28)支承的、用于冷卻液循環的軸向通道(24)。
全文摘要
高爐中獲取氣體試樣和測溫用的探測器，包括一個套管16形的支承件；一系列由間隔板28保持的內部管子(32，42)，它們將分布在套管上的探孔與高爐外面的用于測量溫度和接收氣體試樣的裝置相連；以及設置在所述探孔高度位置上的熱電偶46。為了能在不拆卸探測器的情況下更換內部管子，所述探孔位于套管上的階梯中，而內部管子都是單獨的、直的和可更換的元件，它們裝在直的支承和保護通道(20，22)中，每條管子從外面插入套管并到達相應的階梯。
文檔編號G01N1/14GK1054663SQ9110138
公開日1991年9月18日 申請日期1991年3月7日 優先權日1990年3月7日
發明者馬里艾特·皮埃爾, 羅納狄·艾米爾, 維斯·喬治 申請人:保羅·伍爾恩公司