一种测量熔体磁场参数的柱状探头保护装置

本技术涉及熔体物性参数测试探头的保护，具体涉及一种测量熔体磁场参数的柱状探头保护装置。

背景技术：

1、随着工业的整体进步，冶金行业的发展已经锐不可当，许多仪器都需要直接测量高温媒介的物性参数，工业领域的一些高温场所(温度高达1000℃左右)，有部分的工艺过程参数需要实时监测，但是现有测试仪器的耐温都有严格的规定，通常不高于50℃。实际生产中温度往往高达数百度甚至上千度(如预焙阳极铝电解槽槽内熔体温度高达950℃～970℃)、高腐蚀性的生产环境使得大部分测试仪器(例如磁场测试仪器三维高斯计，其测量量程为：0～30000gs。磁场探头适用于室温环境25℃)都无法直接且长期使用，目前市面上测试仪器基本没有配备任何保护措施，现有技术中的仪器保护装置大多不具备在高温环境下为仪器降温冷却的功能。如果没有合适的保护装置搭配使用，很容易对测试仪器造成损害，导致使用寿命降低，严重影响后续测试工作的有效进行。

2、中国实用新型专利cn200950164y公开了高斯计探头专用保护套筒，包括外管1、内管2、保护管3、进气管4、排气管5、端孔6，能够在高温、高腐蚀性的铝电解槽中测量使用，但其结构设计存在一定问题。首先，在现场测试操作准备过程中需要工作人员对测量点进行预先打洞，以便插入保护装置，然而该高斯计探头专用保护套筒中下端整体呈圆柱体结构，在实际安装中难以插入和拔出，额外增大了工作人员的操作难度，增加了工作人员的操作时间。其次，该高斯计探头专用保护套筒采用三层保护管外接三根进出气管，结构复杂，重量较大，运输成本高，缺少适当的流向控制手段，换热效果不够明显。最后，该高斯计探头专用保护套筒需要现场提供压缩空气，但压缩空气存在一定的缺点，压缩空气的比热较小，在500℃为0.26kcal/kg·℃，在套筒内部停留时间不足，散热效果不明显；压缩空气在输入和输出时会产生极大的噪声，造成一定的环境噪声污染；同时压缩空气输入和输出时需要外接皮管，操作不方便且所需皮管过长，容易在运输过程中磨损，对压缩空气的输入和输出造成影响；过长的皮管重量过大，增大了工作人员的运输难度，增加了工作人员的运输时间，降低了测试效率。

3、为了使磁场测试仪器探头能够在熔体槽内高温、高腐蚀条件下高效顺利完成测试工作，需要发明一种轻便灵活的熔体磁场参数测试保护装置，以便能在工业现场对高温、高腐蚀性环境下的磁场参数进行测量。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供一种轻便灵活、密封性好、安全性强、可靠性高的熔体磁场参数测试探头保护装置，能保护测试探头在高温、高腐蚀性环境下对熔体的磁场参数进行有效测量。

2、为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种测量熔体磁场参数的柱状探头保护装置，包括内保护套、外保护套、支撑柱、出气管、隔离板、密封盖；

4、所述内保护套、外保护套均为顶端开口、底端封闭；所述内保护套插装在外保护套中，底端与设于外保护套底端的支撑柱接触，实现轴向定位，开口端与外保护套的开口端平齐；所述密封盖扣装在外保护套上，在密封盖中心设有与内保护套内径匹配的通孔，使所述两个空腔的顶部密封；

5、沿所述内保护套外壁的长度方向设有两块隔离板与外保护套内壁接触，将内保护套与外保护套之间的空间隔开形成两个独立空腔，实现内保护套的径向定位；在所述外保护套开口端的外壁上设有两根与所述两个空腔连通的出气管；

6、作为优选的，所述外保护套下部呈倒圆台状，倒圆台状结构的锥角为6.4°～18.4°，优选10°～12°，便于保护装置插入和拔出，以及避免发生磕碰；

7、作为优选的，所述密封盖与外保护套螺接，密封盖内还设有垫圈，保障密封效果，避免气态co2从所述两个空腔顶部流出；

8、作为优选的，所述两块隔离板共面或所述两块隔离板与外保护套的轴线共面，所述两根出气管垂直于两块隔离板所在平面；

9、作为优选的，在所述外保护套的内壁上设有若干块呈倒圆台状的外导流板，在所述内保护套的外壁上设有若干块圆台状的内导流板，所述外导流板和内导流板从上至下交错布置，上、下底面均为开口，均与隔离板固定连接；所述外导流板和内导流板之间留有间隙，在所述两个空腔内形成具有波浪状的气流通道；

10、作为优选的，所述内保护套、内导流板、外导流板均与外保护套同轴设置。

11、作为优选的，所述外保护套和外导流板采用纯铁、灰铸铁、铬钢、铬镍钢、不锈钢中的一种，900℃时的导热系数范围为19.2～38.2w/(m·k)，优选为25.5～27.5w/(m·k)；所述内保护套、内导流板和隔离板采用普通碳钢、镍钢、铬钢中的一种，400℃时的导热系数范围为18.3～43.5w/(m·k)，优选为36.6～41.2w/(m·k)；

12、作为优选的，所述保护装置的总长度为800～1500mm，外保护套壁厚为4～7mm，外保护套中下部的倒圆台状结构的最大直径为125～175mm；内保护套的内径为35～45mm，总长度为750～1375mm，壁厚为2～5mm；所述外导流板的布置间距为25.0～40.5mm，优选30.5～30.8mm，高度为15.2～36.5mm，优选20.1～20.5mm，厚度为2～4mm；内导流板的布置间距为25.0～40.5mm，优选30.5～30.8mm，高度为8.6～24.3mm，优选13.8～14.3mm，厚度为2～3mm；内导流板、外导流板的锥角均为90°～140°；外导流板底部与下方最近的内导流板底部之间的距离为9.5～25.6mm，优选11.1～15.6mm；出气管的内径为10～25mm；所述使保护装置在具有足够的结构强度的同时结构自重较小，便于测试探头测量；

13、作为优选的，所述内导流板和外导流板分别按等间距布置；

14、作为优选的，所述内导流板下底面的直径大于等于所述外导流板上底面的直径；

15、作为优选的，所述外导流板的上表面为波浪状，便于增大换热面积；

16、一种测量熔体磁场参数的柱状探头保护装置在应用时，所述两个空腔内均填充有干冰(固态co2)；在所述内保护套内插装柱状测试探头，柱状测试探头的插入深度为内保护套的内底面以上100～120mm，使测试探头的测量位置位于被测熔体环境的中部；柱状测试探头的外部包裹有保温岩棉，所述保温岩棉在25℃时的导热系数为0.04w/(m·℃)；

17、一种测量熔体磁场参数的柱状探头保护装置在应用时，测试前先打开密封盖，向保护装置的空腔内装填直径为3～5mm的干冰，然后拧紧密封盖；测试时，先采用与外保护套直径相同的打孔棒在盛放被测熔体的容器上打设孔洞，然后将保护装置垂直插入打好的孔洞中，再将包裹保温岩棉的测试探头装入内保护套中，测试探头的插入深度为内保护套的内底面以上100～120mm，使测试探头的测量位置位于被测熔体环境的中部；此外，在测试过程中，为了保护测试探头的正常工作，还需要现场提供装载着干冰的制冷设备以及填装干冰的相关装备。

18、与现有技术相比，本实用新型具有下述有益效果：

19、(1)本保护装置结构简单，生产制造成本低，该保护装置设置双层保护套，这样可以避免测试探头与高温强侵蚀测量环境直接接触，首先外保护套有效隔开高温高腐蚀性测量环境，保证隔热效果，其次在插入保护装置前打开密封盖填充干冰后，位于中空空间的干冰吸收大量热量升华后，气态co2在中空空间内通过内导流板和外导流板改变了运动轨迹，导流板可增强扰动，破环了流动边界层，湍流时套筒内流速提高，强化传热效果显著，增加了停留时间，增大了换热面积，提高了换热效率；通过干冰升华吸热，将熔体槽内高温介质传递给外保护套的热量带走，并由出气管排出，提高了该保护装置的隔热和热量传递效果；然后内保护套进行再次隔热，进一步减少了传递给测试探头的热量；最后在内保护套与测试探头之间空隙设置有导热系数小的保温岩棉，保温岩棉可以有效隔开从内保护套传递的热量，大大降低测试探头直接受热温度过高的可能，保证了测试探头长期的正常使用；

20、(2)由于干冰的恒压热容为770j/(kg·k)，热导率为5w/(m·℃)，相变潜热为573.6kj/kg，属于三原子气体，吸收热量的能力强，因此本保护装置利用干冰气化降温，不需要消耗过多能量，而且无尘无毒无害，可以保护内部的测试探头即使在高温作用下，仪器本体也不会变形，同时保证测试探头的电子器件不受高温的影响发生损坏，提高测量效率和延长测试探头的寿命；

21、(3)本保护装置使用过程中，出气管不仅可以排出气态co2，工作人员还可将两侧出气管作为手提部分搬运和插入所需测量孔位，使得所述保护装置结构简化，不需要额外添加搬运部件，其搬运、安装程序操作方便，保证了工作人员的安全，减少了工作人员的工作，间接提高了工作人员的测试效率；外保护套中下部设置为倒圆台状结构，使得保护装置插入熔体槽内进行测试变得极为方便，可有效避免外保护套与熔体槽发生磕碰，延长保护装置的使用寿命。