专利名称：在高炉中获取气体试样和测量温度的探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及在高炉中获取气体试样和测量温度的探测器，它实质上包括一个穿过加料面上方的炉壁的套管形支承件;一系列内部管子，它们将分布在套管上的探孔与高炉外面的用于测量温度和接收气体试样的装置相连;设置在所述探孔的高度位置上的热电偶;横向设置在套管中用于保持内部管子的间隔板;以及一条或多条通过套管的冷却回路。
这种探测器例如可从美国专利第3，130，584号中获知。由于这些探测器的工作条件极为恶劣，所以要经常维护，例如要更换损坏了的热电偶或疏通堵塞了的取气体试样的管子。为了进行这些维护工作，至今仍需完全拆卸开探测器，而且通常要在修理厂进行这种工作，因此造成时间的浪费。
本发明的目的是提供一种新式的探测器，它能允许在现场更换获取气体试样和测量温度的管子，而无需拆卸探测器。
为了实现这个目的，本发明提出一种本文开头所述类型的探测器，在其优选实施例中，其实质性特征是间隔板的表面积在从炉壁到探测器顶端的方向上逐渐地减小，两相邻间隔板的表面积差确定了其中较大间隔板的暴露部分以及套管的一个相应的横向较窄的阶梯，所述探孔位于所述暴露部分上，用于获取气体试样和测量温度的内部管子都是独立的、直的和可更换的，它们装在直的支承和保护通道中，每根管子都从外面插入套管，到达相应的所述暴露部分。
根据一个优选实施例，间隔板的暴露部分基本上为三角形，其尖顶转向加料面，当沿轴向看所述的探测器时，各个三角形部分依次相互交错布置。
每根内部管子在高炉的外面用法兰直接安装在套管上。这些管子还能通过位于高炉外面的螺旋弹簧安装就位在它们的支承通道中。
每根温度测量管的内端有一个封闭的尖顶，其内封装着埋在具有优良导热性的材料内的热电偶，热电偶通过此管子与高炉外面的温度测量装置相连。
通过下面结合附图对几个优选实施例的说明，将会理解本发明的其它特点和特征。
图1示意性地表示了本发明的探测器的第一个实施例;
图2示意性地表示了本发明的探测器的第二个实施例;
图3是从高炉内侧沿轴向看到的示意图;
图4是沿图3中的剖切线A-A所截取的探测器内端的剖面图;
图5是表示部分探测器的透视图;
图6是取样管结构的第一个实施例的部分垂直剖面图;
图7是与图6类似的视图，它表示了取样管的第二个实施例;
图8示意性地表示了测温管的内端。
图1示意性地表示了高炉10顶部的一部分。标号12表示一个用于测量温度和获取气体试样的探测器，它装在炉壁上的支承件14中，并从加料面的上方伸到高炉的中心轴线。这种探测器实质上包括一个外套管16，套管16内设置有获取气体试样和测量温度的管子。根据本发明，这些管子都是独立的、直的和可更换的元件，在套管16中沿探测器的全长形成有多个阶梯18，使探测器呈逐渐变细的形状，上述的每根管子都分别终止于一个相应的阶梯18中。
图2表示了一个其结构与图1所示结构相同的探测器12，但这个探测器相对于水平面是倾斜的，探测器12的头部低于支承件14。选用这种方案来使得探测器12平行于以V形加料轮廓运行的高炉内的加料面。
从图3和图5中可清楚地看到阶梯形的探测器12的特殊外观。如透视图5所示，探测器12的截面从外端朝内端沿着依次的阶梯18逐渐地减小，阶梯18相对于探测器轴线是径向设置的，并且其内设有分别用于获取气体试样和测量温度的开口通道20和22。如图3所示，阶梯18大体呈三角形，它们交替地设置在一个穿过探测器轴线的垂直平面的两侧。图3中的标号24表示一个用于循环冷却液的通道，而标号26表示一个保护罩。保护罩26通常围绕着探测器的上部，它例如以已知方式由石料套管构成。
图4以剖面的形式表示了带有最后两个阶梯18的探测器12的内端，最后一级阶梯18只能被部分地看到，因为它的位置超出了对称垂直平面。此图示出了一条在套管16顶端开口的直通道20和第二条在倒数第二级阶梯18的径向端面上开口的类似的通道，另外还有一条在最后一级阶梯18上开口的类似通道，不过在图4中此条通道是看不见的。通道20由横向间隔板28支承在套管16中，间隔板28与套管16形成为一体，且每个间隔板28构成每级阶梯18的径向端面。间隔板28还在套管16内支承用于循环冷却液的一条或多条轴向通道24。冷却液可以是水，它注满整个套管16，并通过围绕通道20、22和24的间隔板28中的非密封通路或通过间隔板中的附加孔眼围绕各条通道20循环，一直到达套管16的顶端，然后通过轴向通道24流回到外部。在图4中，通道22是看不见的，它们与通道20相似，并且通过套管16和间隔板28平行于通道20延伸。
本发明的一个特点是允许把用来获取气体试样和测量温度的仪器从探测器12的外部插到每条通道20和22中，而不需要将探测器12从高炉上取下，也不必排空冷却回路。
图6更详细地表示了内部通道20，通道20从一级阶梯18延伸到高炉的外部，并通过可将冷却液密封在套管16和允许套管16和通道20之间产生不均匀膨胀的密封件30延伸出套管16。图6所示的通道20包括一根管子32，管子32沿通道20的整个长度延伸并从相应一级阶梯18的径向端面中露出。在本例中，管子32是用来获取气体试样的，它能使气体在阶梯18的高度位置进入并经过管子32，从而在高炉外面收集到气体，以供分析。在图6所示的实施例中，管子32在探测器12的外面以法兰安装到通道20上，而管子32的内端却从通道20中露出，以允许管子与套管间产生不均匀的热膨胀并有助于管子的拆卸。实际上从拆卸的观点来考虑，这种结构足以能够从高炉的外面松卸管子32并使它脱离通道20，而不会干扰探测器其余部分的工作，还可以通过从外面插入一根杆来疏通管子32。
图7表示了定位和固定获取气体试样的管子32a的第二个实施例。管子32a同样是自由地插到通道20中的，但是它的内端有一个扩大部34，扩大部34与通道20的内端相互配合，从而限定了管子32a的工作位置。在探测器12的外面，管子32a具有一个周边凸缘36，凸缘36由一个螺旋弹簧38沿插入方向偏压着，从而将管子32a弹性地压入通道20中。弹簧38套在管子32a外并顶在一个压盖40的底座上。压盖40拧紧在通道20的外部或套管16上。管子32a由此被弹性地安装就位，弹簧38能补偿不均匀的热膨胀。从拆卸的角度来看，同样能非常简单地完成，因为拧下压盖40就可以取下管子32a。
图8示出了一根用于测量温度的管子42。管子42插入并固定在相应的通道22中，其方式与图6所示的管子32或图7所示的管子32a相同。在每根管子42的内端焊接有一个端帽44，端帽44为封闭的尖顶形，其内装着埋在具有优良导热性的材料内的热电偶46。每个热电偶46都由一根穿过管子42的连杆48导电连接到高炉外面的测量装置上。当管子42处于通道22中的工作位置时，端帽44从构成相应阶梯的套管16的管壁中露出，如透视图5所示。
权利要求
1.用于在高炉中获取气体试样和测量温度的探测器，实质上包括一个套管(16)形的支承件，它穿过位于加料面上方的高炉(10)的炉壁，一系列内部管子(32，42)，它们将分布于套管(16)上的探孔与高炉外面的用于测量温度和接收气体试样的装置相连，设置在所述探孔的高度位置上的热电偶(46)，横向设置在套管(16)中用于保持所述内部管子的间隔板(28)，和一条或多条通过套管(16)的冷却回路，其特征是间隔板(28)的表面积在从所述炉壁到所述探测器的顶端的方向上逐渐地减小，两相邻间隔板的表面积差确定了其中较大的间隔板的暴露部分，以及套管(16)的一个相应的横向较窄的阶梯18，所述探孔位于所述暴露部分上，所述用于获取气体试样和测量温度的内部管子(32，42)都是独立的、直的和可更换的元件，它们装在直的支承和保护通道(20，22)中，每根管子都从外面插入所述套管，到达相应的所述暴露部分。
2.根据权利要求1的探测器，其特征是所述间隔板(28)的暴露部分基本上为三角形，其尖顶转向所述加料面，当沿着轴向看所述的探测器时，各个三角形部分依次相互交错布置。
3.根据权利要求1的探测器，其特征是每根内部管子(32，42)在高炉的外面用法兰安装在套管(16)上。
4.根据权利要求1的探测器，其特征是每根内部管子(32a，42)通过一个位于高炉外面的螺旋弹簧(38)安装就位在它的支承通道(20，22)中。
5.根据权利要求1至4中任意一项的探测器，其特征是所述套管(16)构成一个密封壳，它以密封的方式封装着所述通道(20和22)，并在高炉的外面与一条冷却回路相连。
6.根据权利要求5的探测器，其特征是还具有一条或多条由所述间隔板(28)支承的、用于冷却液循环的轴向通道(24)。
全文摘要
高炉中获取气体试样和测温用的探测器，包括一个套管16形的支承件；一系列由间隔板28保持的内部管子(32，42)，它们将分布在套管上的探孔与高炉外面的用于测量温度和接收气体试样的装置相连；以及设置在所述探孔高度位置上的热电偶46。为了能在不拆卸探测器的情况下更换内部管子，所述探孔位于套管上的阶梯中，而内部管子都是单独的、直的和可更换的元件，它们装在直的支承和保护通道(20，22)中，每条管子从外面插入套管并到达相应的阶梯。
文档编号G01N1/14GK1054663SQ9110138
公开日1991年9月18日 申请日期1991年3月7日 优先权日1990年3月7日
发明者马里艾特·皮埃尔, 罗纳狄·艾米尔, 维斯·乔治 申请人:保罗·伍尔恩公司