Oblast techniky

Užitný vzor se týká indikátoru změny poměru složek ve vícesložkové směsi elektricky vodivých a nevodivých materiálů, např. k detekci přítomnosti strusky v proudu tekoucího roztaveného kovu při lití z hutních metalurgických zařízení a nebo ke zjištění změny výšky rozhraní mezi složkami gravitačně roztříděné směsi elektricky vodivých a nevodivých materiálů a řeší jednak vhodným prostorovým uspořádáním tohoto zařízení vůči pohybujícímu se materiálu a jednak jeho vhodným tvarem dosažení požadovaných parametrů při výrazně nižších výrobních a provozních nákladech, přitom vhodnou kombinací těchto prvků při jejich rozdílném použití lze úspěšně řešit problematiku na sebe navazujících technologických uzlů.

Popis dosavadního stavu techniky

Doposud jsou známá jednoúčelová zařízeni pro detekci přítomnosti strusky v kontinuálně tekoucím proudu roztaveného kovu, zejména oceli, jejichž podstata spočívá v tom, že mezi vhodně uspořádanými cívkami protéká proud roztaveného kovu.

□edna z cívek je napájena střídavým proudem a plní funkci cívky budící, čímž se vytváří elektromagnetické pole v pracovním prostoru těchto zařízení. Toto elektromagnetické pole vyvolává v proudu toku roztaveného kovu indukované vířivé proudy, jejichž elektromagnetické pole spolu s polem vyvolaným budicí cívkou vyvolává v druhé, tzv. snímací cívce indukované napětí. Srovnáváním závislosti mezi střídavým proudem budící cívky a indukovaným napětím snímací cívky v čase je možno získat přehled o změnách vodivosti v tekoucí tavenině. Vyhodnocením těchto časových změn vodivosti se zjištuje přítomnost strusky v protékajícím kovu. Např. zařízení dle ochranného dokumentu DE 3439369 a DE 37222795 je tvořeno kovovým ochranným prstencem, uvnitř něhož jsou společně umístěny jak budicí, tak snímací cívky, které mají kruhový tvar. Kovový dutý ochranný prstenec s takto uspořádanými cívkami je usazen v potřebné blízkosti výtoku kovu tak, že jednak obepíná proud vytékajícího kovu a jednak je umístěn v příčném průřezu kolmo na osuYvýTfékajícího kovu. Tímto uspořádáním je zajištěno, že siločáry magnetického pole cívek mají v pracovním prostoru tohoto zařízení shodný směr jako vytékající proud kovu.

Nevýhodou výše uvedeného zařízení je to, že kovový ochranný prstenec je značně výrobně nákladný, nebot je vyroben z nemagnetického materiálu, přičemž vzhledem k jeho tvarovému řešení je pro jeho zhotovení nutné použít náročných výrobních operací, při kterých vzniká velké procento odpadu tohoto drahého materiálu. Další nevýhodou je to, že pro větší průměry výtokových otvorů hutních zařízení je potřeba použít ochranných prstenců velkých rozměrů, čímž opět neúměrně narůstá výrobní cena tohoto zařízeni. Rovněž nevýhodou je to, že toto snímací čidlo zabírá kolem výtokového otvoru značnou půdorysnou plochu, což je velice nevýhodné z hlediska možnosti mechanického poškození při manipulacích např. při opravách vyzdívky hutních zařízení nebo při propalování výtokového otvoru kyslíkovým hořákem. Nevýhodou je i to, že takto uspořádané cívky neumožňuji vzhledem ke své konstrukci použití tohoto zařízení i pro jiné účely.

Podstata užitného vzoru

Uvedené nevýhody odstraňuje indikátor změny poměru složek ve vícesložkové směsi elektricky vodivých a nevodivých materiálů, sestávající ze snímací cívky a budicí cívky, jehož postata spočívá v tom, že pohybující se materiál, je umístěn mezi minimálně jednou budicí cívkou a minimálně jednou snímací cívkou, přičemž roviny proložené osami každé z cívek pronikají materiálem v jeho příčných řezech a osa každé z cívek svírá s referenční rovinou úhel Hz v rozmezí +60°, s výhodou však 0°. Podstatou je i to, že osa budicí cívky a protilehle umístěné snímací cívky jsou totožné. Další podstatou je to, že osa budicí cívky a snímací cívky jsou navzájem rovnoběžné. Rovněž podstatou je to, že snímací cívka a budicí cívka jsou ustaveny vedle sebe. Podstatou je také to, že budicí cívka a snímací cívka jsou vzájemně výškově přesazeny.

Výhodou tohoto zařízení podle užitného vzoru je to, že vhodným tvarem a uspořádáním budicí cívky a snímací cívky vzhledem k toku materiálu je dosahováno toho, že používané cívky jsou výrobně levnější, přičemž při jejich výrobě je používáno jednoduchých výrobních operací a dosahovýno poměrně nízkých výrobních nákladů. Další výhodou je to, že se velikost cívek pro různé aplikace použiti výrazným způsobem nemění. Rovněž výhodou je to, že toto uspořádání umožňuje umístěni cívek do větší vzdálenosti od proudu tekutého kovu, přitom plocha zastavěná cívkami je v porovnání s doposud známými uvedenými zařízeními menši, což podstatně snižuje možnost jejich mechanického poškození, zejména při propalováni výtokového otvoru kyslíkovým hořákem. Rovněž výhodou je to, že toto zařízení s tímto uspořádáním cívek umožňuje použití tohoto zařízení i pro jiné účely a může v jeho vhodné kombinaci s výpočetní a automatizační technikou řešit problematiku jiných technologických uzlů, jakým je např. proces liti oceli z pánve do mezipánve a do krystalizátoru.

Přehled obrázku na výkrese

Na přiložených výkresech je zobrazeno zařízení podle užitného vzoru, kde obr. 1 je podélný řez části dna ocelórenské pánve v oblasti její výlevky včetně umístění tohoto zařízení s obr. 2 je naznačena jedna z možných variant umístění tohoto zařízení při zjištování výšky hladiny, popř. změn fázového rozhraní roztaveného kovu v ocelárenské pánvi.

Příkladné provedeni užitného vzoru

Indikátor změny poměru složek ve vícesložkové směsi elektricky vodivých a nevodivých materiálů, podle příkladného provedení, je tvořen snímací cívkou 2 a budicí cívkou 3 odděleně umístěnými ve vyzdívce dna metalurgické pánve poblíž výtokového otvoru 5, který prochází středem mezi nimi. Osy obou cívek 2 a _3 jednak leží v jedné rovině 4, která je rovnoběžná s referenční rovinou Q, t.j. rovinou vždy kolmou na směr pohybu materiálu a jednak jsou navzájem totožné. Souběžně 3 výtokovým otvorem jj je uložen na dně pánve výtokový kámen 7 se vsazenou výlevkou .8. Přes takto vytvořený výtok bude vytékat roztavený kov z metalurgické pánve s ohnivzdornou vyzdívkou. Budicí část zařízení napájí střídavým proudem budicí cívku 3.,

Toto budicí napětí je snímáno částí vyhodnocovacího zařízení. Střídavý budicí proud vyvolává v okolí budicí cívky 3 elektromagnetické pole a v proudu roztaveného materiálu 1 i v kovovém dnu metalurgické pánve se začínají indukovat vířivé proudy, jejichž elektromagnetické pole spolu s polem vyvolaným budicí cívkou 2 vyvolává ve snímací cívce Z indukované napětí, které se snímá vyhodnocovacím zařízením. V případě objevení se strusky v proudu vytékajícího kovu dochází ke změně elektromagnetického pole vyvolaného vířivými proudy indukovanými v této tavenině a tím i ke změně napětí indukovaného ve snímací cívce 2. Ve vyhodnocovacím zařízeni se vyhodnotí vzájemná závislost a změny v čase mezi oběma napěťovými signály odvozenými od střídavého budicího proudu a napětím přivedeným ze snímací cívky 2. Pokud zjištěná časová změna překročí určitou hranici, odpovídající maximálnímu požadovanému procentu přítomnosti strusky ve vytékají cí tavenině, indikační část vyhodnocovacího zařízení upozorní vizuálně a akusticky na přítomnost strusky.

Rovněž lze tento indikátor umístit na boční stěny, popř. stěnu hutního zařízení tak, že snímací cívka 2 a budicí cívka 3 jsou uspořádány i vedle sebe v horizontálním, popř. vertikálním směru v požadované vzdálenosti a spojnice jejich myšlených středů bude sečnou, v krajním případě tečnou nádoby hutního zařízení, naplněného roztaveným kovem. Při pohybech směsi kovu a strusky t.j. komponentů s rozdílnými měrnými hmotnostmi v hutním zařízeni dochází ke změnám jednak celkové výšky hladiny této směsi a jednak ke změnám výšky jejího fázového rozhraní. Tyto stavy opět vyvolávají změny elektromagnetického pole, jak je již výše popisováno, načež tyto změny lze vyhodnocovat na tomu příslušném zařízení. Fázovým rozhraním je v daném případě rozhraní např. vnitřní prostředí hutního zařízení (vzduch, vakuum s vyvíjejícími se plyny a roztavený kov nebo struska a roztavený kov.