CS239254B1 - Zařízeni na nepřímé stanovení okamžité hmotnosti tekutého surového železa v pojízdném kolejovém mísiči - Google Patents

Abstract

Zařízení na nepřímé stanovení okamžité hmotnosti tekutého surového železa v pojízdném kolejovém mísiči a jiných tekutých sypkých produktů v kolejových přepravnících. Zařízení sestává z převodníku polohy, upevněného k příčníku a vahadlu, které svírají pružinu vozidla tak, že vzájemná vzdálenost příčníku a vahadla podvozku kolejového vozidla, která je úměrná stlačení pružiny, resp. zátěži kolejového vozidla, je převodníkem polohy převedena na elektrickou veličinu a tato je indikována vnější výhodnou covací elektronickou jednotkou v analogové nebo digitální formě. Zařízení lze využívat k nepřímému stanovení hmotnosti a není omezeno jen na stanoven í_hmotnosti vyteklého surového železa v pojízdných mísičích. Lze je uplatnit i při nepřímém stanovení hmotnosti pojízdných struskových vozů, kolejových vozidel a přepravníků tekutých petrochemických surovin a produktů a práškových materiálů, jako je cement, vápno atd.

Description

Vynález se týká zařízeni na nepřímé stanovení okamžité hmotnosti tekutého surového železa v pojízdném kolejovém mísiči a jiných tekutých a sypkých produktů v kolejových přepravní cích.

Pojízdný mísič je velkoobjemová nádoba na železničním podvozku, opatřená žáruvzdornou vyzdívkou. Dosavadní zařízení na zjišťování hmotnosti kolejových vozidel, respektive tlaků na jeho nápravy, jsou konstruována jako tuhé mosty, připojené k mechanickému váhovému systému nebo sadě tensometrických snímačů, namáhaných podle konstrukce na tlak nebo tah.

Vážící ústrojí tohoto typu je popsáno například v čs. patent, spisu č. 172 961 a přenáší sílu na tlakové ústrojí mechanickým způsohem.

Podle čs. AO č. 190 165 se využívá elektronického zapojení při stanovení hmotnosti objemných těles, která se umístí na 3 snímače vybavené tensometrickými můstky, celková hmotnost je tak rozložena do tří silových složek elektronicky souborně zpracovávaných.

Jiný popsaný postup stanovení hmotnosti vozidla využívá průhybu kolejnice pod kolem vozu. Průhyb kolejnice lze snímat rovněž například pomocí tensometrických snímačů. Průhyb je ovšem ovlivněn i sousedními koly podvozku a kvalitou podloží.

Omezení nežádoucích vlivů lze dosáhnout přiložením pružného nebo tuhého nosníku k základní kolejnici, po němž při zjišťování tlaku projíždí kolo sledovaného vozidla. Na tomto principu se využívá podle čs. AO č. 169 951 průhybu měrného nosníku, tvořeného částí pojížděné kolejnice, odděleného na obou stranách od přilehlých kolejnic spojkami s nejméně jedním stupněm volnosti.

Společnou nevýhodou všech dosavadních shora popsaných postupů je, že potřebná zařízení pro stanovení hmotnosti řádově stovky tun jsou velmi hmotná a nákladná a jejich případná instalace vyžaduje investiční akci. Měření na základě deformace kolejnic nebo jiných nosníků, tvořících část pojížděné kolejnice, vyžaduje vysokou kvalitu provedení kolejového podloží v místě měření, jakož i jeho trvalou údržbu.

Tensometrické měřiče v kolejišti v místě shromažáování surového železa jsou vystaveny tvrdým podmínkám okolního prostředí, jako je vysoká prašnost, povětrnostní vlivy s deštěm či sněhem apod.

V obou případech jsou zařízení vystavena nebezpečí rozsáhlého poškození nebo úplné destrukci při havarijním průběhu odpichu, kdy může dojít k přelití surového železa. Umístění váhy mimo vlastní prostor sběru surového železa sice umožní odstranit nepříznivé vlivy prostředí a nebezpečí poškození, ale nevýhody, jako nákladnost a investiční nároky, však zůstávají a přistupují i další.

Není získáván okamžitý přehled o výrobě, zvýší se háklady na přepravu a odtahování mísiče k váze a od váhy, zvýší se tepelné ztráty kovů prodloužením doby chladnutí s následným zvýšením spotřeby paliv a přísad feromagganu v ocelárně.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny podle vynálezu zařízením sestávajícím z převodníku polohy upevněného k příčníkům a konzolím kolejového pojízdného míslče tak, že převodník sleduje poklesnutí pružin vozidla účinkem zátěže, aniž sám působí významným silovým účinkem na pružiny vozidla.

Změna vzdálenosti příčníků a konzolí svírajících pružinu je převodníkem převedena na elektrickou veličinu indikovanou na elektronické vyhodnocovací jednotce, připojené k převodníku po dobu sledování hmotností kabelem.

Pokles pružin účinkem hmotnosti po naplnění mísiče surovým železem je poměrně malý a vztah mezi poklesem pružin a zátěží je proto s dostatečnou přesností lineární. Umožňuje tedy při dostupnosti citlivých převodníků polohy, stanovit s dostatečnou přesností hmotnost zátěže nepřímo z poklesu pružin.

Typické množství surového železa, vyteklého v průběhu jednoho odpichu, je 200 tun. Typická hmotnost surového železa, kterou pojme jediný pojízdný mísič, je 180 tun. Hmotnost prázdného mísiče činí asi 130 tun, takže celková hmotnost plného mísiče se pohybuje okolo 300 tun.

Vysoké pece jakožto dodavatel nemají obvykle k dispozici váhu zabudovanou přímo v kolejišti vysokopecního závodu a stanovení okamžité hmotnosti v průběhu odpichu se pak neprovádí. Stanovení hmotnosti přímo ve vysokopecním závodě se neprovádí často ani po naplnění mísiče a to z takových důvodů, jako je oprava váhy, odlévání železa přímo do pánve, dodávky do ocelárny apod.

Převedením úkolu stanovení hmotnosti na její nepřímé stanovení pomocí detekce změny stlačení pružin pojízdného mísiče podle vynálezu je dosaženo zásadního snížení nákladů na pořízení měřicího zařízení.

Nepřímé stanovení hmotnosti lze tedy provádět na místě odpichu,, a určovat tak okamžité hodnoty vyteklého surového železa. Získává se tím okamžitý přehled o výrobě železa na jednotlivých pecích.

Je indikován i okamžitý stav naplnění pojízdného mísiče s možností automatizované signalizace omezující nebezpečí přelití mísiče. Sníží se náklady na přepravu mísiče k váze umístěné mimo kolejiště vysokopecního závodu, sníží se opotřebení podvozku a vytížení lokotraktorů, zajištujících odtah.

Sníží se tepelné ztráty z tekutého kovu zkrácením prodlevy mezi okamžikem odpichu a dodáním surového železa do slévárny či ocelárny. Snížení tepelných ztrát z mísiče se projeví úsporou paliva a přísad feromanganu v ocelárně.

Sníží se napjatost ve výrobně-ekonomických vztazích mezi výrobním závodem vysoké pece,

T ocelárnou a slévárnou. Zpřesněnou informací, nahrazující dosavadní odhady hmotnosti odpíchnutého železa, dojde k lepšímu využívání tekutého kovu.

Dlouhodobé sledování hmotnosti prázdného mísiče umožní sledovat skutečný stupeň opotřebení vyzdívky vozu a zpřesní nároky na opravy. Odlehčí vytížení jeřábových vah instalovaných V ocelárně.

Zařízení pro nepřímé stanovení okamžité hmotnosti, v konkrétním provedení pro stanovení hmotnosti tekutého surového železa v pojízdném kolejovém mísiči, pozůstává z kapacitního převodníku polohy, uchyceného na vahadlo a příčník pojízdného mísiče a elektronické části.

Proměnlivé zátěži mísiče hmotou surového železa odpovídá různý pokles šroubových pružin mísiče, a tím i různá vzdálenost úchytů na vahadle a příčníku. Tuto vzdálenost detekuje převodník polohy, jehož signál převádí elektronická část na napětí a indikuje jako okamžitou hmotnost tekutého železa v mísiči.

Konkrétní provedení jednotlivých částí zařízení a uchycení je znázorněno na přiložených výkresech, kde představuje obr. 1 průřez převodníkem polohy, obr. 2 blokové schéma elektronické části, obr. 3 nárys umístění převodníku polohy na vahadle podvozku, obr. 4 bokorys umístění převodníku polohy na vahadle podvozku, obr. 5 konstrukční řešení uchycení převodníku polohy a obr. 6 pojízdný mísič.

Obr, 1 znázorňuje řez snímačem polohy pracujícím na kapacitním principu. Změna kapacity je dosahována změnou polohy pláště 2 převodníku s elektrodou 5_, uloženou v izolátoru 6.

vůči posuvné části 4, s izolační vložkou 2· Pružina 2. udržuje posuvnou část 4. v krajní vysunuté poloze.

Zasouváním izolační vložky 2 ^se mění kapacita mezi elektrodou 2 a pláštěm 2 převodníku polohy. V krytu 7, je na desce plošných spojů 6_ umístěna elektronická část. Na konektor 2 je vyvedeno výstupní napětí z elektronické části.

Na obr. 2 je schéma elektronické části převodníku polohy. Elektronická část sestává z vysokofrekvenčního generátoru 10 obdélníkového napětí, napájejícího Wheatstoneův můstek. Jednu z kapacit můstku tvoří nastavitelný kondensátor 11 převodníku polohy a druhý kondenzátor 12 je potřebný pro vyvážení Wheatstoneova můstku.

Napětí z měrné diagonály Wheatstoneova můstku se přivádí na vstup diferenciálního zesilovače 13 a podle potřeby je dále zesíleno zesilovačem 14. Umístění převodníku polohy 15 ukazuje obr. 3.

Převodník polohy 15 je zabudován mezi vahadlo 16 podvozku a příčník 17 tak, aby sledoval poklesnutí šroubové pružiny 18, která je sevřena mezi vahadlo 16 a příčník 22· Obr. 4 ukazuje boční pohled na umístění převodníku polohy 15 v místě řezu A-A.

Konstrukční provedení uchycení převodníku polohy 15 je na obr. 5. Na příčník 17 je svarem uchycen úhelník 19 s horním lůžkem 20 převodníku 15 polohy. Dolní vertikálně stavitelné lůžko 21 je 'neseno konzolou 22 uchycenou svarem na vahadle 16 podvozku.

Uložení převodníku 15 polohy v obou lůžkách je řešeno ocelovými kuličkami 23, které zajišĚují osové zatížení převodníku polohy 22· ^Po uložení převodníku 15 polohy do lůžek 20 a 21 se poloha spodního stavitelného lůžka 21 fixuje aretačními maticemi 24.

před surovým železem je převodník 15 polohy opatřen odnímatelným ochranným krytem 25 s otvorem pro konektor 9.. Na obr. 3 není ochranný kryt 25 pro přehlednost zakreslen.

Převodník je po dobu vážení připojen k vnější vyhodnocovací elektronické jednotce pomocí konektoru 2 ^a kabelu. Cejchování převodníku se provede zvážením obsahu pojízdného mísiče a odečtením výstupního signálu převodníku po zpracování vnější vyhodnocovací elektronickou jednotkou.

Zesílení zesilovačů 13 a 22» znázorněných na obr. 2, se nastaví individuálně tak, aby výstupní napětový signál na konektoru 2 převodníku polohy na jednotlivých pojízdných mísičíqh byl pro stejná zatížení mísičů -stejný i při obecně různých charakteristikách pružin jednotlivých mísičů.

Na obr. 6 je znázorněna polovina pojízdného mísiče 26' se třemi podvozky 27. Převodník 15 polohy je umístěn na krajním podvozku 27 mezi příčníkem 17 a vahadlem 16, jak je ukázáno na obr. 3 až 5.

Zařízení pro nepřímě stanovení hmotnosti podle vynálezu, zhotovené podle popsaného příkladu, bylo konstruováno tak, že pokles o 25 mm, který v typickém případě odpovídá meznímu poklesu pružin mezi vyprázdněným a plným pojízdným mísičem, bylo převáděno na napětí IV.

Citlivost dvou zhotovených prototypů tedy činila přibližně 0,025 mm/mV. Charakteristiky pružin pojízdných mísičů, určené vážením vylitého surového železa v licí pánvi, činily asi 10 tun/mm v rozmezí cca -30 % až +50 i.

Přepočtená citlivost zařízení podle vynálezu tedy činila přibližně 0,25 tuny/mV. Vzhle5 dem k tornu, že napětí i v podmínkách vysokopecního provozu lze měřit bez potíží.s přesností

0,5 mV_t/ lze hmotnost pojízdného mísiče odečíst s přesností 0,125 tuny.

Využití zařízení na nepřímé stanovení hmotnosti podle vynálezu není omezeno na stanovení hmotnosti vyteklého surového železa v pojízdných mísičích. Vynález lze uplatnit i při nepřímém stanovení hmotnosti pojízdných struskových vozů, což přináší ekonomickou úsporu snížením ztrát kovu ve strusce.

Obecně lze využít vynález ke stanovení hmotnosti zátěže kolejových vozidel všude tam, kde náklady spojené s instalací zařízení podle vynálezu na vůz se vrátí při opakovaném stanovení hmotnosti, jako je tomu u speciálních kolejových přepravníků cementu, tekutých petrochemických produktů, chemikálií atd.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zařízení na nepřímé stanovení okamžité hmotnosti tekutého surového železa v pojízdném kolejovém mísiči a jiných tekutých a sypkých produktů v kolejových přepravnících, vyznačené tím, že sestává z převodníku /15/ polohy, upevněného k příčníku /17/ a vahadlu /16/, které svírají pružinu /18/, přičemž elektrický signál převodníku /15/ je indikován vnější vyhodno· covací elektronickou jednotkou v analogové nebo digitální formě, přičemž tuhost pružiny /2/ v převodníku /15/ je zanedbatelná vůči tuhosti pružiny /18/.