Пристрій для відбору зразків розплавів, які мають температуру плавлення, вищу за 600 °с, і спосіб відбору зразків

Реферат: Винахід належить до пристрою для відбору зразків розплавів, які мають температуру, вищу за 600 °C, зокрема розплавів металів або розплаву кріоліту, який має несучу трубу, яка має занурювальний кінець і камеру для зразків, розташовану на її занурювальному кінці. При цьому камера для зразків має вхідний отвір і порожнину для зразків розплаву та розташована принаймні частково всередині несучої труби. Також камера для зразків має на частині своєї зовнішньої поверхні з'єднувальний пристрій, розташований всередині несучої труби, для з'єднання з несучим наконечником. Окрім того, винахід стосується способу відбору зразків з використанням такого пристрою для відбору зразків. UA 106247 C2 (12) UA 106247 C2 UA 106247 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується пристрою для відбору зразків розплавів, які мають температуру, вищу за 600 °C, зокрема для розплавів металів або розплаву кріоліту, зокрема розплаву заліза або розплаву сталі, з несучою трубою, яка має занурювальний кінець і камеру для зразків, розташовану на занурювальному кінці, при цьому камера для зразків має вхідний отвір і порожнину для зразків розплаву, і при цьому камера для зразків розташована принаймні частково всередині несучої труби. Окрім того, винахід належить до камери для зразків такого пристрою для відбору зразків і до способу відбору зразків, який використовує такий пристрій для відбору зразків. Відомі численні пристрої для відбору зразків розплавів, зокрема розплавів металів або розплаву кріоліту. Наприклад, документ DE 32 33 677 С1 описує пристрій для відбору зразків металу і шлаку. Тут, на занурювальному кінці несучої труби розташований вхідний отвір порожнини для зразків, який закривається захисним ковпачком. Подібні пристрої для відбору зразків відомі з документа ЕР 1 544 591 А2 або з документа DE 25 04 583 А1. З документа DE 10 2005 060 492 В3 відоме поєднання пристрою для відбору зразків і датчиків для вимірювання температури розплавів металу або шлаку. Тут, описується вимірювальна головка для вміщення датчиків, яка додатково має на своєму занурювальному кінці вхідний отвір порожнини для зразків. Ці пристрої для відбору зразків мають загалом таку порожнину для зразків, розміщену на занурювальному кінці несучої труби, передбаченої для занурення в розплав, завдяки чому, після відбору зразка і виймання несучої труби з розплаву, занурювальний кінець з порожниною для зразків відділяється від несучої труби і зразок потім видаляється з порожнини для зразків і подається до аналізуючого пристрою. Окрім того, подібні пристрої описуються, наприклад, в документі US 6113669. Несучі труби описуються, між тим, в документах ЕР 143 498 А2 і US 4893516. Тут також зазначається, що несуча труба кріпиться до наконечника для вимірювання температури або для відбору зразків. Наконечник служить для оперування автоматизованим пристроєм або для ручного оперування несучою трубою, яка має порожнину для зразків або датчики. Використовуючи наконечник, несучу трубу занурюють в розплав металу і виймають її з нього. Несуча труба, яка має пристрій для відбору зразків або блок датчиків, є одноразовим виробом, який викидається після одного використання, тоді як наконечник (також названий несучим наконечником) використовується багато раз. Наконечник використовується не тільки для занурення несучої труби, а й також для передачі сигналів по сигнальному кабелю, який проходить крізь нього. Наконечник з'єднується з несучою трубою так званою з'єднувальною деталлю, при цьому сигнальні кабелі або інші функціональні одиниці можуть також включатися в з'єднувальну деталь. Відповідні контакти, за допомогою яких відбувається передача сигналів крізь несучий наконечник, представлені, між тим, в документі DE 10 2005 060 492 В3. У відомих пристроях для відбору зразків, видалення зразка з порожнини для зразків відбувається зразу ж після виймання несучої труби з розплаву металу, завдяки чому самі по собі занурювальний кінець несучої труби і порожнина для зразків руйнуються з вивільненням зразка, розташованого в порожнині для зразків. Для цього несуча труба може просто падати на підлогу поблизу контейнера з розплавом так, що вона в будь-якому разі ушкоджується під час процесу занурення і, як правило, виготовляється з картону, розпадається на частини і вивільняє зразок. Порожнини для зразків гарячих розплавів, таких як розплави металів, часто формуються з двокомпонентних камер для зразків так, що дві частини відокремлюються одна від іншої і вивільняють зразок. Зокрема, у випадку високотемпературних розплавів, таких як розплави сталі, зразок сам по собі все ще дуже гарячий, коли він контактує з навколишнім повітрям шляхом відкривання порожнини для зразків. В результаті, поверхня зразка може окислюватися так, що перед аналізом вимагається додаткова обробка зразка. З документа DE 25 04 583 А1 також відоме витягування камери для зразків крізь захисний кожух. Задачею винаходу є покращення відомих пристроїв для зразків, зокрема для розплавів металів або розплаву кріоліту, зокрема розплавів заліза або сталі, і надання можливості швидшого аналізу зразків. Задача вирішується, згідно з винаходом, ознаками незалежних пунктів формули винаходу. Переважні варіанти виконання винаходу слідують із залежних пунктів формули винаходу. Пристрій для відбору зразків відрізняється, зокрема, тим, що камера для зразків має на частині своєї зовнішньої поверхні з'єднувальний пристрій, розташований всередині несучої труби, для з'єднання несучого наконечника, і при цьому камера для зразків має внутрішню стінку порожнини для зразків (тобто, частину, яка безпосередньо оточує порожнину для зразків, у яку необхідно поміщати зразок) і зовнішню стінку, яка оточує внутрішню стінку принаймні 1 UA 106247 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 частково на відстані від неї так, що існує порожній простір між зовнішньою стінкою і внутрішньою стінкою. Порожній простір може заповнюватися газом, зокрема інертним газом, або може містити вакуум. У цей спосіб, в камері для зразків присутня подвійна камера, у якій внутрішня камера є порожниною для зразків, а зовнішня камера, яка оточує внутрішню камеру, формує газовий простір (або вакуумний простір). Тут можна в цілому виймати камеру для зразків або її частину з несучим наконечником з кінця несучої труби, протилежного до занурювального кінця, так, що поверхня зразка відкривається і доступна для аналізу. Оскільки це відкривання поверхні може відбуватися або в несучій трубі або зовні неї, якщо уся камера для зразків видаляється крізь несучу трубу, то зразок може передаватися на аналіз за контрольованих умов. Тут видалення зразка або відкривання поверхні зразка відбувається так, що він може зразу ж передаватися на аналіз без попередньої підготовки. В цьому контексті, термін "аналіз зразка" слід розуміти як приймання оптичних сигналів, необхідних для оцінки спектрометром (і оцінки сигналів), за результатами якої сигнали направляють до аналізуючих пристроїв, комп'ютерів або подібного. Зокрема, бажано, щоб камера для зразків мала як внутрішню стінку певну кількість частин, які безпосередньо оточують порожнину для зразків і можуть від'єднуватися одна від іншої, при цьому принаймні одна з частин розташована всередині несучої труби. У цей спосіб, використовуючи несучий наконечник, принаймні ця частина може видалятися із зразка крізь несучу трубу. Далі доцільно, щоб камера для зразків або її частина, яка має з'єднувальний пристрій, розташовувалась на занурювальному кінці несучої труби так, щоб камера для зразків або її частина, яка має з'єднувальний пристрій, могла рухатися крізь внутрішню частину несучої труби до кінця, протилежного до занурювального кінця несучої труби, і звідсіль могла вийматися з несучої труби. Переважно, камера для зразків або її частина, яка має з'єднувальний пристрій, має поперечний переріз, перпендикулярний до поздовжньої осі несучої труби, який щонайбільше такий як поперечний переріз внутрішньої частини несучої труби, перпендикулярний до її поздовжньої осі. Поперечний переріз камери для зразків або її частини, яка має з'єднувальний пристрій, відрізняється своїм контуром (окреслюючим краєм), якому не можна надавати можливості виступати за поперечний переріз внутрішньої сторони несучої труби в будь-якому місці, оскільки, інакше, видалення камери для зразків або її частини крізь несучу трубу неможливе або можливе тільки після відхилення відносно поздовжньої осі, яке або перешкоджає успішній операції або надає можливість виконання цієї операції з більшим зусиллям. Доцільно, щоб камера для зразків мала першу частину і другу частину, які разом оточують порожнину для зразків, і щоб несуча труба мала основну частину, яка містить з'єднувальний пристрій, і торцеву частину, розташовану на занурювальному кінці несучої труби для від'єднання від основної частини, при цьому перша частина камери для зразків закріплена на основній частині, а друга частина камери для зразків закріплена на торцевій частині несучої труби. У цей спосіб, можна легко і швидко розбирати несучу трубу після відбору зразків, при цьому частини камери для зразків одночасно від'єднуються одна від іншої так, що до частини поверхні зразка є вільний доступ для аналізу. Несучу трубу не потрібно ламати або відрізати з великим зусиллям, оскільки вона має наперед виконане місце ламання, у якому з'єднуються основна частина і торцева частина. Торцева частина може з'єднуватися з основною частиною пресовим з'єднанням або гвинтовим з'єднанням. Переважно, торцева частина може з'єднуватися з основною частиною затискачами або скобами. У цей спосіб, з одного боку, для транспортування і використання пристрою для відбору зразків забезпечується безпечне з'єднання і, з іншого боку, легке і швидке від'єднання можливе з використанням простих гачків або інструментів. Якщо пристрій для відбору зразків додатково має датчики на своєму занурювальному кінці, такі як термоелемент або електрохімічний датчик, то з'єднувальні проводи датчиків проводяться крізь внутрішню частину несучої труби. Коли торцева частина від'єднується від основної частини несучої труби, то ці з'єднувальні проводи також від'єднуються. Тут можуть передбачатися наперед виконані місця ламання або традиційні роз'єднувальні механізми, які від'єднують з'єднувальні проводи під поверхнею зразка, яка повинна відкриватися, тобто, між поверхнею зразка і занурювальним кінцем пристрою для відбору зразків. У цей спосіб, з'єднувальні проводи не мають можливості рухатися по або крізь поверхню зразка, який повинен аналізуватися, що повинно погіршувати аналіз. Додатково бажано, щоб з'єднувальний пристрій виконувався як защіпка або байонетна муфта, або гвинтове з'єднання для надання можливості простого з'єднання з стандартними несучими наконечниками. Окрім того, доцільно, щоб відношення маси розплаву, взятого в 2 UA 106247 C2 5 10 15 20 порожнині для зразків, до маси камери для зразків, зокрема внутрішньої стінки камери для зразків, без розплаву було меншим за 0,8, переважно щонайбільше 0,1. Цього досягають швидким охолодженням розплаву, який потрапляє в порожнину для зразків, так, що, коли поверхня зразка відкривається, то розплав вже достатньо охолов, щоб перешкоджати окисленню до якомога більшою мірою так, що додаткова обробка поверхні зразка не потрібна. Камера для зразків має внутрішню стінку порожнини для зразків і зовнішню стінку, при цьому зовнішня стінка оточує внутрішню стінку принаймні частково на відстані від неї, формуючи порожній простір. Масове відношення може одержуватися за допомогою матеріалу внутрішньої стінки порожнини для зразків. Для підсилення охолодження, внутрішня стінка камери для зразків може виготовлятися повністю або частково з міді. Завдяки частковому відокремленню зовнішньої стінки від внутрішньої стінки, інертний газ може вводитися в одержуваний порожній простір для створення неокислювальної атмосфери в проміжному середовищі зразка. Інертний газ може переважно подаватися з'єднувальним пристроєм, який має принаймні один канал для протікання газу, який проходить крізь зовнішню стінку камери для зразків або проходить до цієї стінки. Камера для зразків згідно з винаходом пристрою для відбору зразків, як описано вище, яка має порожнину для зразків, безпосередню оточену внутрішньою стінкою, сформованою з певної кількості частин, і яка має вхідну трубку, з'єднану з порожниною для зразків, для вміщення зразка розплаву металу або розплаву кріоліту, зокрема розплаву сталі, в порожнині для зразків, при цьому вхідна трубка відкривається в порожнині для зразків з впускним отвором, відрізняється тим, що відношення V між масою Μ (г) зразка і масою внутрішньої стінки описується наступним рівнянням: V 25 30 35 40 45 50 55 M  24000  0.15 mc   , де m є масою (г) внутрішньої стінки, с є питомою теплоємністю (Дж/кг·К) і λ є теплопровідністю (Вт/м·К) матеріалу внутрішньої стінки. Переважно, відношення V