DE1950455A1 - Device for analyzing molten materials, in particular molten metal - Google Patents

Description

PatentanwaltPatent attorney

Karl A. B r ο s eKarl A. Br o s e

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Wic-nc.s:r.2,T.Kv..i. 7VJCS ?0,i vJI732D-8023 A- ··. > ... -; \ ::; ach
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vRa/Fo - 5697 München-Pullach, 3. Oktober 1969vRa / Fo - 5697 Munich-Pullach, October 3, 1969

THE BKIIISH IfiON AND STEEL HESEAROH ASSOCIATION, 24, Buckingham Gate, London S.W. 1, EnglandTHE BKIIISH IfiON AND STEEL HESEAROH ASSOCIATION, 24, Buckingham Gate, London S.W. 1, England

Vorrichtung zum Analysieren von geschmolzenenDevice for analyzing molten material

Materialien, insbesondere geschmolzenem Metall "Materials, especially molten metal "

Gegenstand des britischen Patentes 1 116 052 ist eine Vorrichtung zum Analysieren von geschmolzenen Materialien, die ausBritish Patent 1,116,052 relates to a device for analyzing molten materials from

a) einer Einrichtung zum Abziehen der Materialteilchen von dem zu analysierenden geschmolzenen Material unda) means for withdrawing the material particles from the molten material to be analyzed and

b) einem Analysegerät zum Analysieren dieser -Teilchen besteht.b) an analyzer for analyzing these particles consists.

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Verbesserung dieser beiden Einrichtungen a und b, wobei aber eine fortlaugende Analyse mit Hilfe von diesen beiden Einrichtungen möglich igt. -The present invention is concerned with the improvement of these two bodies a and b, but with one leaching one Analysis is possible with the help of these two facilities. -

Grundsätzlich schafft die Erfindung daher eine Vorrichtung zum Analysieren vom geschmolzenem Metall, die aus einem Zerstäuber zum Abziehen des Materiales in Form von feinen Teilchen von einer entsprechenden Schmelze,-einer Leitung, die stromabwärts von dem Zerstäuber, angeordnet ist-und durch die ein Strom des zerstäubenden Gases und die Materialteilchen strömen und einer Einrichtung zur Errichtung einer von diesen Materialteilchen freien Gasschranke zwischen dem Strom und derIn principle, the invention therefore provides an apparatus for analyzing molten metal, which consists of an atomizer for peeling off the material in the form of fine particles from a corresponding melt, -a conduit which is arranged downstream of the atomizer -and through the a stream of the atomizing gas and the particles of material flow and a device for establishing a gas barrier free of these material particles between the flow and the

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inneren Oberfläche der Leitung "besteht, "am aas Material an dieser Oberfläche zu reduzieren oder ein Ansammeln desselben an dieser Stelle zu verhindern.inner surface of the pipe "consists" of the material to reduce this surface or to prevent it from accumulating at this point.

In einer anderen Ausführungsform schafft die Erfindung eine Plasmastrahlvorrichtung zum Analysieren von Material in fein verteilter form. Diese Vorrichtung weist einen Bereich auf, in dem zwei Elektroden angeordnet sind, zwischen denen ein Bogen geschlagen wird, wobei weiterhin eine Leitung zur Zuführung des Materiales zu diesem Bereich, deren Lieferende in der Nähe einer der Elektroden liegt und eine Einrichtung zur Zuführung des Gases zwischen diesem Lieferende der Leitung und dieser einen Elektrode vorgesehen ist, um ein Ansammeln des fein verteilten Materials im Bereich dieser einen Elektrode zu verhindern.In another embodiment, the invention provides a plasma jet apparatus for analyzing material in fine distributed form. This device has an area in which two electrodes are arranged, between which a Arc is struck, with a line for feeding the material to this area, the end of its delivery is in the vicinity of one of the electrodes and means for supplying the gas between this delivery end of the line and this one electrode is provided in order to collect the finely divided material in the region of this one electrode to prevent.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung ersichtlich, in welcher die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert ist.Further advantages and details of the invention are from Drawing can be seen in which the invention based on Embodiments is explained in more detail.

Es zeigt:It shows:

Fig. T einen Schnitt durch eine AusfiihrungsformT shows a section through an embodiment

eines Zerstäubers nach der Erfindung zum Abziehen der Materialteilchen von einem zu · analysierenden, geschmolzenen Material;an atomizer according to the invention for drawing off the material particles from a to · analyzing molten material;

Fig. 2 eine andere Ausführungsform eines Zerstäubers;2 shows another embodiment of an atomizer;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Zerstäubers; 3 shows a further embodiment of an atomizer;

Fig. 4 noch eine andere Ausführungsform eines Zerstäubers; 4 shows yet another embodiment of an atomizer;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Plasmastrahlquelle nach der Erfindung zum Analysieren von ab-. , gezogenen.'teilchen; und 0098 A 9. /1176 Fig. 5 is a section through a plasma jet source according to the invention for analyzing ab-. , drawn.'particles; and 0098 A 9. / 1176

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Fig. 6 eine schematische Ansicht einer fortlaufend arbeitenden Analysevorrichtung,6 shows a schematic view of a continuously operating analysis device,

Der Zerstäuber zum Abziehen der Materialteilchen von dem zu analysierenden geschmolzenen Material besteht im Falle der britischen Patentschrift 1 116 052 aus einer Leitung und einer Einrichtung zum Zuführen von unter Druck stehendem Gas in die Nähe eines Ende der Leitung, um geschmolzene Materialteilchen von der Schmelze abzusondern, wenn dieses Leitungsende sich I in entsprechender Nähe befindet und um die !Teilchen durch die Leitung zu treiben. Solange Schritte unternommen werden, um entsprechendes zu verhindern, wird das unter Druck stehende Gas fortwährend geschmolzene Teilchen in Richtung auf die innere Oberfläche der Leitung treiben, und da diese Teilchen nach wie vor geschmolzen sind, werden sie an dieser Oberfläche festkleben und sich dort ansammeln. Eine solche Ansammlung weist verschiedene unerwünschte Wirkungen auf. Zu-erst wird die Größe der von der Schmelze abgezogenen Teilchen beeinflusst. Die mittlere Teilchengröße sollte in einem bestimmten Bereich (später erwähnt) liegen, so daß eine genaue Analyse durch die Vorrichtung durchgeführt werden kann. Die Ansammlung von Teilchen in der Leitung führt dazu, daß die Teilchen, die zu der Analysevorrichtung gelangen, nicht mehr in diesem Bereich liegen. Zweitens würde die Teilchenansammlung einen abnormen Einfluß auf die Analyse-ergebnisse eines Materiale-s ausüben, das von dem abweichen würde, das durch die Teilchenansammlung begründet ist. Auf diese Weise kann ein und dieselbe Leitung nicht zufriedenstellend zum Analysieren von Teilchen verschiedener Schmelzen, die aus verschiedenen Materialien bestehen, benutzt werden. Drittens verhindert die fortlaufende Ansammlung die wirkliche-Zerstäubung der zu untersuchenden Probe.The atomizer for drawing off the particles of material from the molten material to be analyzed consists in the case of British Patent 1,116,052 of a conduit and a Means for supplying pressurized gas near one end of the conduit to disperse molten particles of material to be separated from the melt when this end of the line is I in the appropriate vicinity and to the! particles through the To drive line. As long as steps are taken to prevent it from happening, it will be under pressure Gas continually propel molten particles towards the inner surface of the conduit, and there these particles are still melted, they will stick to this surface and accumulate there. Such a gathering has various undesirable effects. First of all, the size of the particles withdrawn from the melt is influenced. The mean particle size should be in a certain range (mentioned later) so that an accurate analysis by the Device can be carried out. The accumulation of particles in the pipe results in the particles that lead to the Analyzer arrive, no longer in this area lie. Second, the accumulation of particles would have an abnormal influence on the analysis results of a material which would deviate from that which is caused by the particle accumulation. In this way one and the same line can unsatisfactory for analyzing particles of different melts made of different materials, to be used. Third, the continued build-up prevents the real atomization of those to be examined Sample.

Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Zerstäuber sind so gebildet, daß eine Ansammlung der Tuilchon dec Strahls verhindertThe atomizers shown in Figs. 1 to 4 are formed so that prevents an accumulation of the Tuilchon dec ray

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oder zumindest so stark vermindert wird, daß dieses vernachlässtigt werden kann.or at least is reduced so much that it is neglected can be.

Der Zerstäuber 10 (Fig. 1) "besteht aus einem Zerstäuberkopf 11, von dem entfernt und stromabwärts eine Leitung 12 für die Teilchen in Richtung auf eine Analysevorrichtung angeordnet ist. Innerhalb des Kopfes 11 verläuft ein Rohr 13 nach unten, deren offenes finde 14 unterhalb des Spiegels 15 des flüssigen Materiales, beispielsweise Metall liegt, das zu analysieren ist. Über einen Teil seiner Länge, ist das Rohr 13 in der Nähe seines anderen offenen Endes 16 von einer inneren Oberfläche 17 des Kopfes 11 entfernt angeordnet, um einen Ringspalt 18 zu s chaff en*. Zerstäubendes Gas (welches Edelgas sein kann) tritt unter Druck in diesen Ringraum 18 und „zwar über eine mit dem Rohr 13 konzentrische Leitung 20 ein. Das zerstäubende Gas verlässt den Ringraum 18 mit einer hohen Geschwindigkeit in der Nähe* des offenen Endes 16 des Rohres und zwar mit dem Ergebnis, daß das Metall aus dem Rohr 13 herausgezogen und in gewünschter Weise zerstäubt wird. Diese Teilchen bewegen sich zusammen mit dem zerstäubenden Gas, in dem sie enthalten sind, in Richtung der Pfeile 21.The atomizer 10 (Fig. 1) "consists of an atomizer head 11, from which a conduit 12 for the particles in the direction of an analysis device is arranged at a distance and downstream is. Inside the head 11 a pipe 13 runs downwards, their open find 14 below the level 15 of the liquid Material, for example metal, is to be analyzed. Over part of its length, the tube 13 is in the Arranged near its other open end 16 away from an inner surface 17 of the head 11, around an annular gap 18 to create *. Atomizing gas (which can be noble gas) occurs under pressure in this annular space 18 and “via a with the pipe 13 concentric line 20 a. The atomizing gas leaves the annulus 18 at a high speed in the vicinity * of the open end 16 of the pipe with the result, that the metal is pulled out of the tube 13 and atomized in the desired manner. These particles move together with the atomizing gas in which they are contained, in the direction of arrows 21.

Ein Raum 22 trennt die Leitung 12 von dem Kopf 11. Der sich schnell bewegende Strom-des zerstäubenden Gases und-der Teilchen reißt Luft von aussen in diesen Raum 22 mit, wie es.durch die Pfeile 23 angedeutet ist. Diese Aussenluft wird in die Leitung 12 mit hineingezogen. Insbesondere tritt sie in den Singraum 24- zwischen dem Strom.des zerstäubenden Gases und der Teilchen und der inneren Oberfläche 25 tier Leitung 12 ein. Diese Aussenluft bildet eine Gasschranke, die keine Materialteilchen enthält und zwar zwischen dem Strom der Materialteilchen und des zerstäubenden Gases und der inneren Oberfläche 25, um eine Ansammlung der Teilchen des Strahles an der Oberfläche 25 zu verhindern oder doch auf ein tQlerierbares Maß herabzusetzen. Es kann sein, daß die Teilchen des Strahles eventuellA space 22 separates conduit 12 from head 11. The fast moving stream of atomizing gas and particles entrains air from the outside into this space 22, as indicated by the arrows 23. This outside air is in the Line 12 pulled in. In particular, it enters the singing space 24 between the stream of the atomizing gas and the Particles and the inner surface 25 of the conduit 12 a. This outside air forms a gas barrier, which does not contain any material particles, between the flow of material particles and the atomizing gas and the inner surface 25 to cause an accumulation of the particles of the jet on the surface 25 to prevent or at least reduce it to a manageable level. It can be that the particles of the beam eventually

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noch mit der Oberfläche 25 in Berührung kommen, aber zu diesem Zeitpunkt werden sie schon wieder einen festen Aggregatszustand einnehmen und deshalb nicht ankleben, so daß eine Ansammlung an dieser Oberfläche nicht erfolgt, sondern vielmehr eine Ablenkung zurück in den Hauptstrom.still come into contact with the surface 25, but to this At that point in time they will again assume a solid aggregate state and will therefore not stick, so that an accumulation on this surface does not take place, but rather a deflection back into the main stream.

Die konstruktive Ausbildung des Zerstäubers der J¹Ig. 1 kann so geformt sein, daß der Zerstäuber zerstäubte, flüssige Metallteilchen mit einer gewünschten Durchschnittsgröße (10 bis 150 Mikrometer im Durchschnitt) zur Analyse in einem Plasmabogen erzeugt. Die.Grenzen der Konstruktionsveränderlichen des Zerstäubers nach ü'ig. 1 und auch - soweit anwendbar - der Zerstäuber nach den Fig. 2 bis 4 sind folgende:The design of the atomizer of the J ¹ Ig. 1 can be shaped so that the atomizer produces atomized liquid metal particles of a desired average size (10 to 150 microns on average) for analysis in a plasma arc. The limits of the design variable of the atomizer according to ü'ig. 1 and also - if applicable - the atomizer according to FIGS. 2 to 4 are the following:

I. Innendurchmesser (D) des Hohres 13 für den Flüssigkeitsstrahl 6 bis 13 mm.I. Inner diameter (D) of the tube 13 for the liquid jet 6 to 13 mm.

II. Durchmesser (d) der Oberfläche 17 zwischen 8.5 und 16 mm.II. Diameter (d) of surface 17 between 8.5 and 16 mm.

III. Aussendurchmesser des Rohres 13 für den Flüssigkeits-. . strahl zwischen 7· 5 und 15III. Outside diameter of the tube 13 for the liquid. . beam between 7 · 5 and 15

IV. Strömungsgeschwindigkeit in Metall zwischen 0.3 und 2 kg/h.IV. Flow rate in metal between 0.3 and 2 kg / h.

ο V. Druck des zerstäubenden Gases 0.3 bis 0.6 MN/m .ο V. Pressure of the atomizing gas 0.3 to 0.6 MN / m.

VI. Negative Flüssigkeitshöhe (H) 0. bis 14 cms.VI. Negative liquid height (H) 0. to 14 cms.

Der Zerstäuber 10 der Pig. 2 entspricht hinsichtlich des Zerstäuberkopfes 11 dem Kopf 11 der Ausführungsform der Fig. 1. Die Leitung 12 dieses. Zerstäubers der Fig. 2 ist aber einstückig mit dem Kopf 11 ausgebildet. Ansammlung von Strahlenteilchen an der inneren Oberfläche 25 der Leitung 12 des Zerrjbäubers der Fig. 2 wird,durch Anordnung zweiter Gasdüsen in der Wand der Leitung 12 verhindert oder doch zumindest auf oin tolerierbaroa Maß herabgesetzt, um die ÜtrahlenteilchenThe atomizer 10 of the Pig. With regard to the atomizer head 11, 2 corresponds to the head 11 of the embodiment of FIG. 1. The line 12 of this. The atomizer of FIG. 2 is, however, formed in one piece with the head 11. Accumulation of radiation particles on the inner surface 25 of the line 12 of the disruptor of FIG. 2 is prevented or at least reduced to a tolerable level around the radiation particles by arranging second gas nozzles in the wall of the line 12

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BAD ORlGiNALBAD ORlGiNAL

von der Oberfläche 25 wegzulenken. Wie es veranschaulicht ist, ist die Wand der Leitung 12 mit zwei Sätzen von Schlitzen 26 und 27 ausgerüstet, die unter Druck stehendes Gas von einer Ringverzweigung 28, 30 zugeführt erhalten. Es ist zu "beachten, daß die Schlitze 26 und 27 in Richtung der Pfeile 21, die die Bewegungsrichtung des Stromes der Materialteilchen und des zerstäubenden Gases anzeigen, geneigt sind, wobei die Neigung der Schlitze 27 diejenige der Schlitze 26 übersteigt. Das Gas, das durch die Schlitze 26 und 27 austritt, kann durch die gleiche Gasdruckquelle zugeführt werden, die verwendet wird, um das flüssige Material, beispielsweise Metall, zu zerstäuben. Das aus den Schlitzen 26 und 27 austretende Gas schafft eine Gasschranke, die keine Materialteilchen zwischen dem Strom der Materialteilchen und dem zerstäubenden Gas und der hinteren Oberfläche der Leitung 12 enthält, wodurch eine Ansammlung der Teilchen des Strahls an der Oberfläche 25 verhindert oder doch zumindest in einem tolerierbaren Maß vermindert wird.away from the surface 25. As it is illustrated the wall of the conduit 12 is equipped with two sets of slots 26 and 27, the pressurized gas from one Ring junction 28, 30 received supplied. It should be noted that the slots 26 and 27 in the direction of arrows 21 indicating the Indicate the direction of movement of the flow of the material particles and the atomizing gas, are inclined, the inclination the slots 27 exceeds that of the slots 26. The gas, exiting through slots 26 and 27 may be supplied by the same gas pressure source used to supply the to atomize liquid material such as metal. The gas emerging from the slots 26 and 27 creates a gas barrier, the no material particles between the stream of material particles and the atomizing gas and the rear surface of the Line 12 contains, whereby an accumulation of the particles of the beam on the surface 25 prevents or at least is reduced to a tolerable extent.

In Fig. 3 ist ein Venturizerstäuber 10 dargestellt, bei dem die Wioid 25 des Rohres 12 in Form eines Venturirohres ausgebildet ist, um das Ausmaß der Turbulenz in dem Strom der Materialteilchen und des zerstäubenden Gases, das durch die Leitung 12 strömt, zu verhindern. Dieses Venturirohr beginnt an dem Ende 16 des Hohres I3.-. Hierdurch wird ein Ansammeln der Teilchen des Strahles an der Oberfläche 25 verhindert oder zumindest doch,auf tolerierbares Maß herabgesetzt. Der Abschnitt 31 des Rohres 13 in der Nähe des Endes 16 ist in der Venturiö'ffnung 32 angeordnet, wobei gleichzeitig ein Ringraum 33 freigelassen ist, der diesen Abschnitt des Rohres 13 umgibt. Unter Druck stehendes, zerstäubendes Gas tritt in den Ringraum 33 durch eine Zuführung 34- und Einlaßöffnungen 35 ein. Dieses zerstäubende Gas ebenso wie das Zerstäuben durch das Rohr I3 abgezogenen geschmolzenen Materiales schafft eine Gasschranke, die keine Materialteilchen, zwischen dem Strom der Materialteilchen und de.m zerstäubenden Ga3, das durch die Leitung 12 strömtIn Fig. 3, a Venturi atomizer 10 is shown in which the Wioid 25 of the tube 12 is designed in the form of a Venturi tube is the amount of turbulence in the flow of material particles and to prevent the atomizing gas flowing through the conduit 12. This venturi starts at the end 16 des Hohres I3.-. This causes the particles to collect of the beam at the surface 25 prevented or at least yes, reduced to a tolerable level. Section 31 of the pipe 13 in the vicinity of the end 16 is in the venturi opening 32 arranged, at the same time an annular space 33 is left free which surrounds this section of the tube 13. Pressurized atomizing gas enters annulus 33 through a feed 34 and inlet ports 35. This atomizing gas as well as atomizing molten material withdrawn through tube I3 creates a gas barrier, which have no material particles, between the flow of material particles and the atomizing Ga3 flowing through conduit 12

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enthält, wodurch die innere Oberfläche der Leitung 12 vor' einer Ansammlung der Teilchen des Strahls geschützt oder doch zumindest an einer solchen im wesentlichen gehindert ist. Die in Fig. 4 dargestellte·Ausführungsform ist eine Abwandlung derjenigen der Fig. 3, bei der der Ringraum 33 in zwei ringförmige Kanäle 36 und 37 mit Hilfe eines Ringes 38 aufgeteilt ist. Die Teilchen des Strahles bei dem Zerstäuber nach Jfig. 4 werden-mit. Hilfe eines zweiten Gasstromes, der aus dem (zweiten) Ringkanal 37 austritt in eine axiale Bahn gezwungen. Der zweite Ringkanal 37 umgibt den anderen Ringkanal 36, wodurch eine Ansammlung von Materialteilchen an der Oberfläche 25 verhindert oder doch zumindest in einem tolerierbaren Maß vermindert wird. Auch das auf dem Ringkanal,37 austretende Gas sch'afft eine Gasschranke, die keine Materialteilchen zwischen dem Strom aus den Materialteilchen und dem zerstäubenden Gas und der inneren Oberfläche der Leitung 12 enthält, um eine· Ansammlung von Teilchen des Strahles an dieser Oberfläche 25 zu verhindern oder doch zumindest auf ein tolerierbares Maß herabzusetzen.contains, whereby the inner surface of the line 12 before ' an accumulation of the particles of the beam is protected or at least substantially prevented from such an accumulation. The embodiment shown in FIG. 4 is a modification that of Fig. 3, in which the annular space 33 in two annular channels 36 and 37 divided by means of a ring 38 is. The particles of the beam in the atomizer according to Jfig. 4 become-with. With the help of a second gas stream that emerges from the (Second) annular channel 37 exiting is forced into an axial path. The second ring channel 37 surrounds the other ring channel 36, whereby an accumulation of material particles on the surface 25 is prevented or at least to a tolerable extent is decreased. The gas escaping on the annular channel 37 also creates a gas barrier that does not have any material particles between contains the flow of the material particles and the atomizing gas and the inner surface of the conduit 12 to achieve a · Accumulation of particles of the beam on this surface 25 to prevent or at least reduce it to a tolerable level.

In jedem der Zerstäuber nach den Fig. 1 bis 4 können die Materialteilchen in eine Strömung-in axialer Richtung gezwungen werden (wodurch sie von der inneren Oberfläche der Leitung 12 entfernt gehalten werden) und zwar durch Übertragung einer Saugwirkung auf die Leitung 12 an einem Ende, das von der eignetliehen Zerstäubung entfernt liegt.In each of the atomizers according to FIGS. 1 to 4, the Particles of material forced into a flow in the axial direction (keeping them away from the inner surface of conduit 12) by transmission suction on conduit 12 at an end remote from the appropriate atomization.

Ein weiteres Merkmal des Zerstäubers nach den Fig. 1 bis 4, ist darin zusehen, daß kaltes (zweites) Gas, welches in die Leitung 12 eingeführt wird, ein schnelles Erstarren der Strahlenteilchen herbeiführt. Hierdurch wird die Möglichkeit der.Ansammlung von Strahlenteilchen an der inneren Oberfläche der Leitung 12 vermindert.Another feature of the nebulizer according to FIGS. 1 to 4 is seen in the fact that cold (second) gas which is in the Line 12 is introduced, causes a rapid solidification of the radiation particles. This increases the possibility of collection of radiation particles on the inner surface of the conduit 12 is reduced.

In jedem der Zerstäuber der Fig. 1 bis 4, kann jedes Teil des Zerstäubers,welcheß in der Jtfähp von geschmolzenem MaterialIn each of the atomizers of Figures 1 through 4, any part of the atomizer which may be in contact with molten material

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liegt oder mit diesem in.Berührung gelangt, durch auswechselbare Ringe aus feuerfestem Ziegelmaterial oder dgl. gebildet sein.lies or comes into contact with it, through exchangeable Rings of refractory brick material or the like. Formed be.

Das entsprechende Material aus irgendeinem der Zerstäuber nach den Fig. 1 bis 4 kann mit Hilfe einer Spektralanalyse mit Hilfe eines Plasmastrahles untersucht werden. Eine derartige, einen Strahl erzeugende Vorrichtung ist in Fig. 5 veranschaulicht. Der Strom aus den Materialteilchen (die nunmehr fest sind) und dem zerstäubenden Gas strömt durch ein Übertragungsrohr von der Leitung 12 und tritt in die Plasmastrah !vorrichtung durch ein isoliertes Proberohr ein, welches aus Glas hergestellt sein kann. Nach dem Verlaß dieses Rohres 40, strömen die Teilchen durch eine ringförmige Anode 4-1 und eine ringförmige .Kathode 42, zwischen denen ein entsprechender Bogen geschlagen ist. Der Bogen kann durch eine Kathodengegenelektrode 43 stabilisiert werden. Kühlwasser für. die Anode wird einer Kammer 44 zugeführt. Die Schaffung des isolierten Proberohres. 40, durch das die besondere Fugprobe strömt, verhindert ein Rückschlagen des Plasmastrahles.The corresponding material from any of the atomizers according to FIGS. 1 to 4 can with the aid of a spectral analysis be examined with the help of a plasma jet. Such a beam generating device is shown in FIG. 5 illustrated. The stream of the material particles (which are now solid) and the atomizing gas flows through Transfer tube from line 12 and enters the plasma jet ! device through an insulated sample tube, which can be made of glass. After leaving this pipe 40, the particles flow through an annular anode 4-1 and an annular .Kathode 42, between which a corresponding Bow is struck. The arc can pass through a cathode counter electrode 43 are stabilized. Cooling water for. the anode is fed to a chamber 44. The creation of the isolated Sample pipe. 40, through which the special joint sample flows, prevented a flashback of the plasma jet.

Unterwünschtes Ansammeln der bestimmten Probe in dem Bereich der Anode 41 wird durch ein zusätzliches. Gas (bei dem. es sich um Edelgas handeln kann) in dem Plasmastrahl verhindert. Dieses zusätzliche, unter Druck stehende Gas tritt durch einen Einlaß 45 in die Vorrichtung ein und so, wie es durch die Pfeile 46 dargestellt ist, in den Raum zwischen der Anode und dem Ende 47 des Rohres 40 ein. Das Ansammeln der bestimmten Probe in dem Bereich unmittelbar unterhalb der Anode hätte zwei unerwünschte Wirkungen nämlich:Undesirable accumulation of the particular sample in the area the anode 41 is through an additional. Prevents gas (which can be noble gas) in the plasma jet. This additional gas under pressure enters the device through inlet 45 and as indicated by arrows 46 is shown, into the space between the anode and the end 47 of the tube 40. The accumulation of the particular sample in the area immediately below the anode would have two undesirable effects namely:

a) das Abziehen weiterer Probenteilchen in den Plasmastrahlen w-ürde verhindert, unda) the withdrawal of further sample particles in the plasma jets would be prevented, and

b) das Material, von der angesammelten Probe würde wieder in den Gasstrom einer anderen Probe eintreten, wodurchb) the material from which the accumulated sample would be recovered enter the gas stream of another sample, whereby

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diese andere Probe verunreinigt würde.that other sample would be contaminated.

Der Plasmabogen 48 wird mit Hilfe eines Gases (bei dem es sich um Edelgas handeln kann) stabilisiert. Dieses tritt durch einen tangentialen Einlaß 50 in die Kammer ein, die die Anode 41 und die Kathode 42 enthält.The plasma arc 48 is generated with the aid of a gas (which is can be noble gas) stabilized. This enters the chamber through a tangential inlet 50 containing the anode 41 and the cathode 42 includes.

Ein Spektrograph (nicht gezeigt) .wird mit der Plasmastrahlvorrichtung durch eine Kupplung 51 verbunden, wodurch das Spektrum des Bogen analysiert und der Gehalt der verschiedenen Elemente in dem bestimmten Beispiel ana-lysiert werden kann. Dieses wurde bereits in Verbindung mit der britischen Patentschrift 1 116 052 beschrieben.A spectrograph (not shown) is attached to the plasma jet device connected by a coupling 51, thereby analyzing the spectrum of the arc and the content of the various Elements in the particular example can be analyzed. This was already in connection with the British patent specification 1 116 052.

Die heiße Probe wird nach dem Verlassen des Bogens 48 durch eine Wasserkühlung 52 gekühlt.After leaving the arc 48, the hot sample is cooled by a water cooling system 52.

Die Vorrichtung zum .Fortlaufenden Analysieren ist in S¹Ig. 6 dargestellt. Der Zerstäuber, bei dem es 3ich um einen-Probenerzeuger handelt, kann so ausgebildet sein, wie es in Verbindung mit den i'ig. 1 bis 4 beschrieben wurde und bei 53 dargestellt ist. Der Strom des zerstäubenden Gases und der Probe der Materialteilchen oder des Staubes verlangt die Vorrichtung ^j) durch eine Leitung 54. Bei55 kann ein .Filter vorgesehen sein, um Teilchen mit einer Hülse zu entfernen,-die ausserhalb des gewünschten Bereiches liegen. Die Leitung 54 teilt sich bei 54'} eine Verzweigung 56 führt einen Teil der Probe zu einer Plasmastrahl /orr ich tung 57 ■> wohingegen die andere Verzweigung 58 die übrige Probe an der Vorrichtung 37 vorbeiführt. Ein Spektrograph 60 ist mit der· Vorrichtung 57 verbunden dargestellt. Die boLden Verzweigungen 56 und 5^ werden bei 61 zusammengeführt. Der hier wieder vereinigte Strom strömt durch eine Leitung 62 und durch tiLnen Ütaubfilter 63, der au« diesem Strom sämtliche Möberia I toiichen entfernt. Dau zerstäubende Gas, aus dem dieThe device for .Fortlaufenden Analyzing is in S ¹ Ig. 6 shown. The atomizer, which is a sample generator, can be designed as it is in connection with the i'ig. 1 to 4 and shown at 53. The flow of the atomizing gas and the sample of material particles or dust requires the device ^ j) through a line 54. At 55 a .Filter can be provided to remove particles with a sleeve which are outside the desired range. The line 54 divides at 54 ′} a branch 56 leads part of the sample to a plasma jet / device 57 whereas the other branch 58 guides the remaining sample past the device 37 . A spectrograph 60 is shown connected to device 57. The bottom branches 56 and 5 ^ merge at 61. The stream re-combined here flows through a line 62 and through a thin deaf filter 63, which removes all furniture from this stream. Constantly atomizing gas from which the

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Materxalteilchen entfernt wurden, strömt über eine Leitung 65 zu einem Kompressor und Kühler 64-. Das zerstäubende Gas verlässt den Kompressor und-Kühler 64 über eine Leitung 66, die das Gas zu der Vorrichtung 53 zurückleitet. Hierdurch wird der Kreislauf geschlossen, so daß er widerholt werden kann.Material particles have been removed, flows via a line 65 to a compressor and cooler 64-. The atomizing gas leaves the compressor and cooler 64 via a line 66, which returns the gas to the device 53. This closes the cycle so that it can be repeated can.

Beispielsweise können Stahl, Eisen, Aluminium und Kupfer untersucht werden. Das zerstäubende Gas kann Edelgas, beispielsweise Argon sein.-For example, steel, iron, aluminum and copper can be examined will. The atomizing gas can be noble gas, for example argon.

Die Gasschranke zwischen dem Strom des zerstäubenden Gases und der Materialteilchen und der inneren Oberfläche 25 der Leitung 12 sollte dann aus Edelgas bestehen, wenn es erwünscht ist auch nicht metallische Bestandteile durch die Analyse festzustellen. The gas barrier between the flow of the atomizing gas and the material particles and the inner surface 25 of the Line 12 should then consist of noble gas, if it is desired to determine non-metallic components by the analysis.

Die Vorrichtung 53 kann in geschmolzenes Material, beispielsweise in einem Stahlofen eingetaucht werden, oder sie kann in einen Strom aus geschmolzenem Metall angeordnet werden.The device 53 can be immersed in molten material, for example in a steel furnace, or it can be in a stream of molten metal can be placed.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.All technical details that can be seen in the description and shown in the drawing are essential for the invention significant.

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Claims (9)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS (IΛ Vorrichtung zum Analysieren von geschmolzenen Materialien, insbesondere geschmolzenem Metall, gekennzeichnet durch einen Zerstäuber (10, 53) zum Abziehen des Materiales in fein verteilter Form von einer Schmelze (15) des Materiales, eine Leitung (12), die stromabwärts von dem Zerstäuber angeordnet ist und durch die ein Strom aus zerstäubenτ dem Gas und den Materialteilchen strömt und eine Einrichtung (22; 26, 27j 32 bis 35j 36 bis 38) zur Schaffung einer keine Materialteilchen enthaltenden Gasschranke zwischen dem Strom und der inneren Oberfläche (25) der Leitung zur Verminderung oder Herabsetzung der Ansammlung dieses Materiales an der Oberfläche.(I Λ device for analyzing molten materials, in particular molten metal, characterized by an atomizer (10, 53) for drawing off the material in finely divided form from a melt (15) of the material, a line (12) which runs downstream of the Atomizer is arranged and through which a stream of atomized τ flows the gas and the material particles and means (22; 26, 27j 32 to 35j 36 to 38) for creating a gas barrier containing no material particles between the stream and the inner surface (25) the pipe to reduce or decrease the accumulation of this material on the surface. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (12) von dem Zerstäuber entfernt angeordnet ist, um den Eintritt von Gas von aussen in die Leitung zur Schaffung der Gasschranke zu erlauben (Fig. 1).2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the line (12) is arranged away from the atomizer, to allow the entry of gas from the outside into the line to create the gas barrier (Fig. 1). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (25) der Leitung (12) mit Öffnungen (26, 27) versehen ist, um den Eintritt von Gas zu ermöglichen, das die Gasschranke schafft (Fig. 2).3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the wall (25) of the line (12) is provided with openings (26, 27) is to allow the entry of gas that creates the gas barrier (Fig. 2). 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche (25) der Leitung (12) in Form eines Venturirohres mit einer Eintrittsöffnung (32) ausgebildet ist und daß der Zerstäuber ein hohles Teil (13) aufweist, dessen eines offenes Ende (1⁷I-) in das abzuziehende, geschmolz-ene Material (15) eintaucht und dessen anderes offenep Ende (16) im Bereich der Eintrittsöffnung (32), aber von dieser entfernt liegt, um einen Kanal (33) für das zerstäubende Gas zu bilden, •wodurch das Material aus dem offenen Ende (16) des hohlen Teils4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the inner surface (25) of the line (12) is designed in the form of a Venturi tube with an inlet opening (32) and that the atomizer has a hollow part (13), one end of which is open (1 ⁷ I-) immersed in the molten material (15) to be withdrawn and its other open end (16) in the area of the inlet opening (32), but away from it, around a channel (33) for the atomizing gas to form, • thereby removing the material from the open end (16) of the hollow part 009849/ 1176009849/1176 (13) in fein verteilter Form abgezogen wird, wobei die Venturiform der inneren Oberfläche (25) der Leitung im Betrieb eine Verminderung der Turbulenz in dem Strom bedingt j - der durch die Leitung stromabwärts von dem offenen Ende (16) des hohlen Teiles strömt, um die Ansammlung von Material zu verhindern oder zu vermindern, und wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß ein Teil des zerstäubenden Gases, der durch den Kanal (33) strömt, eine Gasschranke schafft.(13) is withdrawn in finely divided form, the venturi shape the inner surface (25) of the conduit during operation a reduction in the turbulence in the flow caused by the Conduit flows downstream from the open end (16) of the hollow part to prevent or to prevent the accumulation of material reduce, and wherein the arrangement is made such that a part of the atomizing gas, which through the channel (33) flows, creates a gas barrier. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eing (38) in dem Kanal (33) und sowohl von dem hohlen Teil (13) als auch von der. Eintrittsöffnung (32) entfernt angeordnet ist, so daß der Kanal in zwei Kanäle, einen zerstäubenden Gaskanal (36) und einen zweiten Gaskanal (37) zerfällt.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that an inlet (38) in the channel (33) and both of the hollow part (13) as well as from the. Inlet opening (32) is located remotely so that the channel into two channels, an atomizing gas channel (36) and a second gas channel (37) disintegrates. 6. Plasmastrahlvorrichtung zum Analysieren von geschmolzenem Material, insbesondere von geschmolzenem Metall, gekennzeichnet durch einen Bereich, in dem Elektroden (41, 42) angeordnet sind, zwischen denen ein Bogen geschlagen wirdj eine Leitung (40) zum Zuführen des Materiales zu diesem Bereich mit einem Zulieferende in der Nähe einer der Elektroden und einer Einrichtung zum Zuliefern von Gas zwischen das Zulieferende der Leitung und einer der Elektroden (41), um das Ansammeln von Materialteilchen in diesem Bereich der einen Elektrode z.u verhindern. .6. Plasma jet device for analyzing molten material, in particular molten metal, characterized through an area in which electrodes (41, 42) are arranged, between which an arc is struck j a lead (40) for delivering the material to that area with a delivery end near one of the electrodes and a device for supplying gas between the supply end of the conduit and one of the electrodes (41) to prevent the accumulation of To prevent material particles in this area of one electrode. . 7-r Plasmastrahlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (40) aus Glas hergestellt ist.7-r plasma jet device according to claim 6, characterized in that that the line (40) is made of glass. 8. Vorrichtung zur fortlaufenden Analyse, bestehend aus einer Probeentnahmevorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 und einer Plasmastrahlvorrichtung nach Anspruch 6 oder8. Device for continuous analysis, consisting of a sampling device according to one or more of the claims 1 to 5 and a plasma jet device according to claim 6 or 7. gekennzeichnet durch eine erste Leitung (54), durch die ein Strom des zerstäubenden Gases und der Materialteilchen von der Probeentnahmevorrichtung (53)strömt, eine zweite und eine dritte7. characterized by a first line (54) through which a Stream of the atomizing gas and particles of material from the sampling device (53) flows a second and a third 0 098A9/11760 098A9 / 1176 Leitung (56, 58)» die mit der ersten Leitung verbunden sind, wobei die Plasmastrahlvorrichtung (57) in der zweiten Leitung (56) angeordnet ist, so daß ein Anteil der Teilchen aus der zweiten Leitung durch die Plasmastrahlvorrichtung strömen, wobei die dritte Leitung angeordnet ist, unreinen Ausgleich der Tel Lehen zu einer Umgehungsleitung der Plasmastrahlvorrichtung zu bewirken, eine vierte Leitung (62) stromabwärts einer Verbindung zwischen der zweiten und der dx'itten Leitung zur Zuführung des Stromes zu einem .Filter (63) zur Entfernung der haberialteilchen aus dem Strom, eine fünfte Leitung (65) zum Zuführen des zerstäubenden Gases des gefilterten Stromes zu einem Verdichter und Kühler (64), eine sechste Leitung (66) zur Zuführung des gekühlten, zerstäubten Gases unter Druck zu der Probe entnehmenden Einrichtung, und durch eine Einrichtung zum Analysieren des Bogens der Plasmas br ah !vorrichtung.Line (56, 58) »which are connected to the first line, wherein the plasma jet device (57) is in the second conduit (56) is arranged so that a portion of the particles from the second conduit flow through the plasma jet device, wherein The third line is arranged to unclean equalization of the tel fiefs to a bypass line of the plasma jet device to effect a fourth line (62) downstream of a connection between the second and the third line for supply of the current to a .Filter (63) to remove the haberial particles from the stream, a fifth line (65) to the Feeding the atomizing gas of the filtered stream to a compressor and cooler (64), a sixth line (66) for supplying the cooled, atomized gas under pressure to the sampling device, and through a device for analyzing the arc of the plasma br ah! device. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Ln der ersten Leitung (5^0 ebenfalls ein Filter (55) angeordne b isb.9. Apparatus according to claim 8, characterized in that Ln the first line (5 ^ 0 also a filter (55) is arranged till B. ü 0 9 0 A 9 / 1 1 7 8ü 0 9 0 A 9/1 1 7 8 Lee rs e i teLee on the back