DE102019215919A1

DE102019215919A1 - Measuring probe and procedure for its operation

Info

Publication number: DE102019215919A1
Application number: DE102019215919.2A
Authority: DE
Inventors: Mark Moors; Dietmar Michael Schewe; Fabian Krause
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2019-06-18
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2020-12-24
Also published as: WO2020254434A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Messsonde in einer Flüssigkeit, insbesondere einer Gesamtschmelze, sowie die Messsonde selbst. Die Messsonde 100 ist ausgebildet mit Sensoren zum Erfassen von Messwerten mindestens einer Messgröße in der Flüssigkeit und zum Aussenden der Messwerte in Form eines Sendesignals an einen Empfänger 200. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Messsonde 100 in die Flüssigkeit 300 hineingeworfen, woraufhin die Messsonde sodann innerhalb der Flüssigkeit in Richtung der Schwerkraft G abfällt. Der Schwimmkörper wird in der Flüssigkeit von dem Ballastkörper getrennt und steigt sodann alleine mit der elektronischen Einrichtung entgegen der Schwerkraft innerhalb der Flüssigkeit auf. Während des Aufsteigens oder nach Erreichen eines Aufstiegsniveaus ist die Übertragungseinrichtung zumindest noch zeitweise aktiv und es werden Messdaten aus mindestens einem Höhenniveau innerhalb der Flüssigkeit an den Empfänger übertragen.The invention relates to a method for operating a measuring probe in a liquid, in particular a total melt, as well as the measuring probe itself Receiver 200. According to the method according to the invention, the measuring probe 100 is thrown into the liquid 300, whereupon the measuring probe then falls within the liquid in the direction of gravity G. The floating body is separated from the ballast body in the liquid and then rises alone with the electronic device against gravity within the liquid. During the ascent or after reaching an ascent level, the transmission device is at least temporarily still active and measurement data from at least one height level within the liquid are transmitted to the receiver.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messsonde zum Einwerfen in eine Flüssigkeit, typischerweise eine metallische Schmelze in einem metallurgischen Gefäß. Bei dem metallurgischen Gefäß kann es sich beispielsweise um eine Pfanne, einen Konverter oder einen Elektroofen etc. handeln. Neben der Messsonde als Vorrichtung betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben der Messsonde.The invention relates to a measuring probe for throwing into a liquid, typically a metallic melt in a metallurgical vessel. The metallurgical vessel can be, for example, a pan, a converter or an electric furnace, etc. In addition to the measuring probe as a device, the present invention also relates to a method for operating the measuring probe.

Messsonden zum Eintauchen in eine metallische Schmelze und zum Übertragen von Messdaten aus der Schmelze an einen Empfänger außerhalb der Schmelze sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. So offenbart die DE 1 648 293 A eine gattungsgemäße Messsonde in Form eines Wurfkörpers mit einem Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur in einer Metallschmelze. Die Messsonde weist zudem eine Sendeeinrichtung auf, welche bei der Überschreitung einer vorgegebenen Temperatur ein Funksignal erzeugt und drahtlos aussendet. Die Messsonde wird in die Metallschmelze hineingeworfen und sendet Funksignale aus, solange sie innerhalb der Metallschmelze funktionstüchtig bleibt.Measuring probes for dipping into a metallic melt and for transmitting measurement data from the melt to a receiver outside the melt are known in principle in the prior art. So reveals the DE 1 648 293 A a generic measuring probe in the form of a projectile body with a temperature sensor for detecting the temperature in a molten metal. The measuring probe also has a transmitting device which, when a predetermined temperature is exceeded, generates a radio signal and transmits it wirelessly. The measuring probe is thrown into the molten metal and sends out radio signals as long as it remains functional within the molten metal.

Die GB 1 096 499 A offenbart eine Messsonde um Messen der Temperatur in einer Metallschmelze in einem metallurgischen Gefäß, ohne dass dafür ein Behandlungsprozess der Metallschmelze unterbrochen werden muss. Die Messsonde weist neben einem Schwimmkörper auch einen Ballastkörper auf, welcher gewährleistet, dass sich Messsonde innerhalb der Metallschmelze in der Vertikalen ausrichtet. Der Schwimmkörper ist als Messkopf ausgebildet. Der Schwimmkörper bzw. der Messkopf sind über eine Verbindung mit dem Ballastkörper verbunden. Die Messsonde ist so ausgebildet, dass sie die Temperatur der Metallschmelze auf einem vorbestimmten Level bzw. Höhenniveau misst, wobei dieses Höhenniveau bei vertikaler Ausrichtung der Messsonde in der Metallschmelze dem Abstand zwischen dem Ballastkörper und dem Messkopf entspricht.The GB 1 096 499 A discloses a measuring probe for measuring the temperature in a molten metal in a metallurgical vessel without a treatment process of the molten metal having to be interrupted. In addition to a floating body, the measuring probe also has a ballast body, which ensures that the measuring probe is aligned vertically within the molten metal. The float is designed as a measuring head. The float or the measuring head are connected to the ballast body via a connection. The measuring probe is designed such that it measures the temperature of the molten metal at a predetermined level or height level, this height level corresponding to the distance between the ballast body and the measuring head when the measuring probe is vertically aligned in the molten metal.

Wenn die Messsonde die erfassten Messwerte lediglich von einem festen Ort, insbesondere von einem festen Höhenniveau innerhalb der Metallschmelze an den Empfänger aussendet, so kann sich dieser Ort mehr oder weniger gut für eine solche Übertragung eignen. So kann eine Übertragungseinrichtung, welche sich an der Oberfläche der Schlacke befindet, besser nach außerhalb des metallurgischen Gefäßes kommunizieren als eine Übertragungseinrichtung, welche sich unterhalb der Schlacke, d. h. innerhalb der Schmelze befindet.If the measuring probe sends the recorded measured values to the receiver only from a fixed location, in particular from a fixed level within the molten metal, this location can be more or less suitable for such a transmission. Thus, a transfer device located on the surface of the slag can communicate better to the outside of the metallurgical vessel than a transfer device located below the slag, i.e. H. is located within the melt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Messsonde zum Eintauchen in eine Flüssigkeit sowie ein bekanntes Verfahren zu deren Betrieb dahingehend weiterzubilden, dass sie eine Erfassung von Messwerten auf verschiedenen Höhenniveaus innerhalb der Flüssigkeit, insbesondere in einer Messsequenz von einem tieferen auf ein größeres Höhenniveau innerhalb der Flüssigkeit, ermöglichen.The invention is based on the object of developing a known measuring probe for immersion in a liquid and a known method for its operation in such a way that it enables the acquisition of measured values at different height levels within the liquid, in particular in a measuring sequence from a lower to a higher height level within of the liquid.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß des Patentanspruch 1 gelöst. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ballastkörper - nach dem Abfallen oder während des Abfallens der Messsonde - in der Flüssigkeit von dem Schwimmkörper getrennt wird, entweder indem ihre Verbindung gelöst wird oder indem der Ballastkörper in der Flüssigkeit zerstört wird; dass der Schwimmkörper mit der elektronischen Einrichtung nach dem Abtrennen von dem Ballastkörper innerhalb der Flüssigkeit entgegen der Schwerkraft auf ein Aufstiegsniveau aufsteigt; und dass die Übertragungseinrichtung während des Aufsteigens und/oder nach Erreichen des Aufstiegsniveaus zumindest noch zeitweise in Betrieb ist und Messdaten aus mindestens einem Höhenniveau innerhalb der Flüssigkeit an den Empfänger überträgt.This object is achieved by the method according to patent claim 1. This is characterized in that the ballast body - after falling or during the falling of the measuring probe - is separated from the floating body in the liquid, either by releasing its connection or by destroying the ballast body in the liquid; that, after being separated from the ballast body, the float with the electronic device rises to an ascent level inside the liquid against the force of gravity; and that the transmission device is still in operation at least temporarily during the ascent and / or after the ascent level has been reached and transmits measurement data from at least one height level within the liquid to the receiver.

Definitionen:Definitions:

Der Begriff „Temperaturbeständigkeit“ einer Verbindung oder eines Körpers bedeutet, dass die Verbindung oder der Körper der Temperatur ihrer Umgebung, hier insbesondere der Flüssigkeit, für eine gewisse Bestandszeit Stand halten. Anders ausgedrückt: Die Verbindung oder der Körper sind bei einer aktuellen Temperatur ihrer Umgebung während ihrer Bestandszeit funktionstüchtig. Nach Ablauf der Bestandszeit halten die Verbindung oder der Körper den Umgebungsbedingungen nicht mehr stand und sie sind dann nicht mehr funktionstüchtig, weil die Ist-Umgebungstemperatur dann höher liegt als ihre Betriebstemperatur oder weil sie dann in der Flüssigkeit aufgrund zu hoher Temperatur schmelzen oder sich aufgrund anderer äußerer Einwirkungen auflösen bzw. zersetzen (passiv). Eine geringere Temperaturbeständigkeit bedingt eine geringere Bestandszeit für die Verbindung oder den Körper unter denselben Umgebungsbedingungen.The term “temperature resistance” of a connection or a body means that the connection or the body can withstand the temperature of their surroundings, in particular the liquid, for a certain period of time. In other words: The connection or the body is functional at a current temperature of its environment during its lifetime. After the end of the service life, the connection or the body can no longer withstand the ambient conditions and they are then no longer functional because the actual ambient temperature is then higher than their operating temperature or because they then melt in the liquid due to excessively high temperatures or due to others dissolve or decompose (passive) due to external influences. A lower temperature resistance results in a shorter service life for the connection or the body under the same environmental conditions.

Der Begriff „Bestandszeit“ meint die Zeitdauer, während welcher die Verbindung oder ein Körper, hier beispielsweise der Schwimm- und/oder Ballastkörper, unter seinen jeweils aktuellen Umgebungsbedingungen Bestand hat bzw. funktionstüchtig oder aktiv ist. Die Umgebungsbedingungen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung definiert bzw. vorgegeben durch die Flüssigkeit, hier insbesondere die Gesamtschmelze, in welche die Messsonde hineingeworfen wird. Je nach Wahl des Materials, mit welchem die Verbindung zwischen dem Schwimmkörper und dem Ballastkörper der Messsonde realisiert ist oder die Körper gefertigt sind, insbesondere je nach Temperaturbeständigkeit ihrer Materialien, können die Verbindung oder der Körper in der Flüssigkeit mehr oder weniger lange funktionstüchtig bzw. beständig bleiben. Nach Ablauf ihrer Bestandszeit sind die Verbindung oder der Körper nicht mehr funktionstüchtig bzw. nicht mehr existent, weil sie dann z.B. aufgrund von zu langer und hoher Temperatureinwirkung geschmolzen oder aufgrund anderer äußerer Einwirkungen zersetzt sind. Nach Ablauf ihrer Bestandszeit ist die Verbindung nicht mehr in Kraft mit der Folge, dass der Schwimmkörper und der Ballastkörper dann voneinander getrennt bzw. gelöst sind. Nach Ablauf seiner Bestandszeit kann der Ballastkörper in der Flüssigkeit temperaturbedingt geschmolzen oder zersetzt und auf diese Weise von dem Schwimmkörper getrennt sein.The term “life time” means the period of time during which the connection or a body, here for example the floating and / or ballast body, lasts or is functional or active under its current environmental conditions. In the context of the present invention, the ambient conditions are defined or specified by the liquid, here in particular the total melt into which the measuring probe is thrown. Depending on the choice of material with which the connection between the floating body and the ballast body of the measuring probe is realized or the bodies are manufactured, in particular depending on the temperature resistance of their materials, the connection or the body in the Liquid remain functional or stable for a longer or shorter period of time. At the end of their lifetime, the connection or the body are no longer functional or no longer exist, because they have then melted due to exposure to temperatures that are too long and high or decomposed due to other external effects. After their service life has expired, the connection is no longer in force, with the result that the floating body and the ballast body are then separated or detached from one another. After its lifespan has expired, the ballast body in the liquid can melt or decompose as a result of the temperature and in this way be separated from the floating body.

Die Flüssigkeit, insbesondere die Gesamtschmelze, weiter insbesondere eine Metallschmelze, definiert die Umgebung und die Umgebungsbedingungen, denen die Messsondere ausgesetzt wird. Die Flüssigkeit selber ist jedoch nicht Gegenstand der Erfindung oder der Messsonde selber. Ein Beispiel für die Umgebungsbedingungen ist die Temperatur der Flüssigkeit.The liquid, in particular the total melt, further in particular a metal melt, defines the environment and the ambient conditions to which the special measurement device is exposed. However, the liquid itself is not the subject of the invention or the measuring probe itself. An example of the ambient conditions is the temperature of the liquid.

Der Begriff „Gesamtschmelze“ meint flüssige (Metall-) Schmelze und/oder Schlacke, welche auf der Schmelze aufschwimmt. Der Begriff „Schmelze“, gleichbedeutend mit dem Begriff „Bad“ wird nur dann verwendet, wenn die Schlacke ausdrücklich nicht gemeint ist; und umgekehrt.The term “total melt” means liquid (metal) melt and / or slag that floats on the melt. The term "melt", synonymous with the term "bath", is only used if the slag is expressly not meant; and vice versa.

Die „Übertragungseinrichtung“ ist ausgebildet für eine kabelgebundene oder kabellose Übertragung eines Sendesignals. In letzterem Fall kann die Übertragungseinrichtung beispielsweise ein Funk- oder Lichtsender sein.The “transmission device” is designed for wired or wireless transmission of a transmission signal. In the latter case, the transmission device can be a radio or light transmitter, for example.

Der Begriff „passiv“ meint ohne Einwirkung von außerhalb der Messsonde. Der Begriff „aktiv“ meint mit Einwirkung von außerhalb der Messsonde.The term “passive” means without any influence from outside the measuring probe. The term "active" means with action from outside the measuring probe.

Der Begriff „zerstören“ meint insbesondere temperaturbedingt schmelzen, anderweitig zersetzt werden oder sprengstoffbedingt zerlegt werden.The term “destroy” particularly means melting due to temperature, being otherwise decomposed or being broken down due to explosives.

Wenn die Messsonde gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in die Gesamtschmelze eingebracht wird, so sinkt diese zunächst bedingt durch den Ballastkörper so weit ab, bis die Dichte der Gesamtschmelze in der Umgebung der Messsonde der Dichte der Messsonde mit dem Schwimmkörper und dem Bellastkörper entspricht. Liegt die Gesamtdichte der Messsonde beispielsweise höher als die Dichte der eigentlichen Schmelze, so sinkt die Messsonde zunächst bis zum Boden des metallurgischen Gefäßes ab. Liegt die Dichte der Messsonde dagegen zwischen der Dichte der Schmelze und der Dichte der Schlacke, so wird die Messsonde zunächst nur bis in die Grenzschicht zwischen der Schmelze und der Schlacke absinken. Nachdem die Messsonde ein Höhenniveau innerhalb der Schmelze erreicht hat, wo eine Gleichheit zwischen der Dichte der Gesamtschmelze und der Dichte der Messsonde besteht, ist jedoch erfindungsgemäß eine Bewegung der Messsonde erwünscht, um auch Messdaten in anderen Höhenniveaus innerhalb der Gesamtschmelze erfassen und nach außerhalb der Messsonde und nach außerhalb der Gesamtschmelze übertragen zu können. Zu diesem Zweck erfolgt die besagte Abtrennung des Schwimmkörpers von dem Ballastkörper mit Hilfe einer der verschiedenen aufgezeigten Alternativen. Unabhängig von dem genauen Trennvorgang verharrt der Ballastkörper nach der Trennung entweder auf seinem aktuellen Höhenniveau oder er sinkt innerhalb der Gesamtschmelze noch tiefer in Richtung Schwerkraft ab, während der Schwimmkörper entsprechend seiner geringen Dichte innerhalb der Gesamtschmelze entgegen der Schwerkraft auf ein Aufstiegsniveau aufsteigt. Befindet sich die Messsonde zunächst auf einem Höhenniveau innerhalb der eigentlichen Schmelze, so kann der Schwimmkörper nach seiner Abkopplung von dem Ballastkörper beispielsweise an die Oberfläche der Schlacke aufsteigen, wenn seine Dichte kleiner ist als die Dichte der eigentlichen Schmelze und die Dichte der Schlacke.When the measuring probe is introduced into the total melt according to the method according to the invention, it initially sinks due to the ballast body until the density of the total melt in the vicinity of the measuring probe corresponds to the density of the measuring probe with the floating body and the ballast body. If the total density of the measuring probe is higher than the density of the actual melt, for example, the measuring probe first sinks to the bottom of the metallurgical vessel. If, on the other hand, the density of the measuring probe is between the density of the melt and the density of the slag, the measuring probe will initially only sink into the boundary layer between the melt and the slag. After the measuring probe has reached a height level within the melt where there is equality between the density of the total melt and the density of the measuring probe, according to the invention a movement of the measuring probe is desired in order to also record measurement data at other height levels within the total melt and outside the measuring probe and to be able to transfer outside of the total melt. For this purpose, said separation of the floating body from the ballast body takes place with the aid of one of the various alternatives shown. Regardless of the exact separation process, the ballast body either remains at its current height level after separation or it sinks even deeper in the direction of gravity within the total melt, while the float, due to its low density within the total melt, rises to an ascent level against gravity. If the measuring probe is initially at a height level within the actual melt, the floating body can for example rise to the surface of the slag after its decoupling from the ballast body if its density is lower than the density of the actual melt and the density of the slag.

Grundsätzlich steigt der Schwimmkörper mit der elektronischen Einrichtung innerhalb der Gesamtschmelze immer auf ein Aufstiegsniveau, wo die Dichte der Gesamtschmelze der Dichte des Schwimmkörpers mit der elektronischen Einrichtung entspricht. Während des Aufsteigens und/oder nach Erreichen des Aufstiegsniveaus ist die Übertragungseinrichtung zumindest zeitweise in Betrieb, so dass Messdaten bzw. Messwerte aus mindestens einem Höhenniveau, vorzugsweise jedoch aus unterschiedlichen Höhenniveaus innerhalb der Gesamtschmelze an den Empfänger außerhalb der Messsonde und außerhalb der Gesamtschmelze gesendet werden können.In principle, the floating body with the electronic device always rises within the total melt to a level where the density of the total melt corresponds to the density of the floating body with the electronic device. During the ascent and / or after reaching the ascent level, the transmission device is at least temporarily in operation, so that measurement data or measured values from at least one height level, but preferably from different height levels within the total melt, can be sent to the receiver outside the measuring probe and outside the total melt .

Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch die Messsonden nach Patentanspruch 10 und 15 gelöst.The above-mentioned object of the invention is also achieved by the measuring probes according to patent claims 10 and 15.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Messsonden entsprechen den oben in Bezug auf das Verfahren genannten Vorteilen.The advantages of the measuring probes according to the invention correspond to the advantages mentioned above with regard to the method.

Der Beschreibung sind drei Figuren beigefügt, wobei

1: ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Messsonde;
2: ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Messsonde; und
3: eine Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens

zeigt. The description is accompanied by three figures, where

1 : a first embodiment of the measuring probe according to the invention;
2 : a second embodiment of the measuring probe according to the invention; and
3 : an illustration of the method according to the invention

shows.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.The invention is described in detail below with reference to the figures mentioned in the form of exemplary embodiments. In all figures, the same technical elements are denoted by the same reference symbols.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Messsonde, wobei die Messsonde einen Schwimmkörper 110 und eine in oder an dem Schwimmkörper angeordnete elektronische Einrichtung 120 aufweist. Die elektronische Einrichtung umfasst mindestens einen Sensor 122 zum Erfassen von Messwerten einer Messgröße und eine Übertragungseinrichtung 124 zum Übertragen eines die Messwerte repräsentierenden Sendesignals M an einen Empfänger 200. Die Übertragungseinrichtung kann ausgebildet sein für eine kabellose oder für eine kabelgebundene Übertragung des Sendesignals. Der Schwimmkörper ist über eine Verbindung 150 mit einem Ballastkörper 130 verbunden. Der Ballastkörper hat vorzugsweise eine größere Dichte als der Schwimmkörper 110 mit der elektronischen Einrichtung 120 zusammengenommen. 1 shows a first embodiment of the measuring probe according to the invention, the measuring probe being a floating body 110 and an electronic device arranged in or on the floating body 120 having. The electronic device comprises at least one sensor 122 for acquiring measured values of a measured variable and a transmission device 124 for transmitting a transmission signal representing the measured values M. to a recipient 200 . The transmission device can be designed for wireless or wired transmission of the transmission signal. The float is on a connection 150 with a ballast body 130 connected. The ballast body preferably has a greater density than the floating body 110 with the electronic device 120 put together.

Das zentrale Merkmal der erfindungsgemäßen Messsonde 100 besteht darin, dass der Ballastkörper 130 von dem Schwimmkörper 110 abtrennbar ist. Diese Abtrennung kann entweder dadurch realisiert sein, dass die Verbindung 150 geöffnet oder zerstört wird oder indem der Ballastkörper zerstört wird.The central feature of the measuring probe according to the invention 100 is that the ballast body 130 from the float 110 is detachable. This separation can either be realized in that the connection 150 opened or destroyed or by destroying the ballast body.

Die lösbare Verbindung kann erfindungsgemäß in Form einer mechanischen Verbindung, beispielsweise einer Klemmverbindung, in Form einer chemischen Verbindung, beispielsweise einer Klebeschicht mit Kohäsions- und/oder Adhäsionskräften oder in Form eines Magnetfeldes realisiert sein. Das Magnetfeld kann beispielsweise durch einen Permanentmagneten oder eine elektrisch betriebene Spule realisiert sein.According to the invention, the releasable connection can be implemented in the form of a mechanical connection, for example a clamp connection, in the form of a chemical connection, for example an adhesive layer with cohesive and / or adhesive forces, or in the form of a magnetic field. The magnetic field can be implemented, for example, by a permanent magnet or an electrically operated coil.

Das Lösen der mechanischen und/oder chemischen Verbindung kann beispielsweise durch Aussetzen einer hohen Temperatur realisiert werden. Die Verbindung wird dann unwirksam bzw. gelöst, weil sie dann schmilzt. Alternativ kann die mechanische oder chemische Verbindung durch Aussetzen einer anderen äußeren Einwirkung funktionsuntüchtig oder zersetzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die mechanische oder chemische Verbindung auch ein mechanisches oder elektronisches Trennelement enthalten, welches zum Lösen der Verbindung vorzugweise durch ein extern zugeführtes Auslösesignal aktivierbar ist. Die Verbindung in Form des Magnetfeldes wird dadurch gelöst, dass das Magnetfeld unterbrochen bzw. abgeschaltet wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Permanentmagnet z. B. durch Aussetzen einer hohen Temperatur demagnetisiert wird. Das gilt analog auch für die elektrisch betriebene Spule. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, einen durch die Spule fließenden Strom abzuschalten, um auf diese Weise auch das Magnetfeld abzuschalten. Das Abschalten des Stromes kann beispielsweise durch einen Trennschalter erfolgen, welcher durch ein extern zugeführtes Auslösesignal aktivierbar ist.The mechanical and / or chemical connection can be released, for example, by exposure to a high temperature. The connection is then ineffective or broken because it then melts. Alternatively, the mechanical or chemical connection can become inoperable or decomposed by exposure to another external influence. As an alternative or in addition, the mechanical or chemical connection can also contain a mechanical or electronic separating element which, in order to release the connection, can preferably be activated by an externally supplied trigger signal. The connection in the form of the magnetic field is released in that the magnetic field is interrupted or switched off. This can be achieved in that the permanent magnet z. B. is demagnetized by exposure to a high temperature. This also applies analogously to the electrically operated coil. Alternatively, there is also the possibility of switching off a current flowing through the coil in order to also switch off the magnetic field in this way. The current can be switched off, for example, by a disconnector, which can be activated by an externally supplied trigger signal.

Die Materialien, mit welchen die Verbindung 150 realisiert ist, weisen typischerweise eine geringere Temperaturbeständigkeit auf als die Materialien, aus welchen der Schwimmkörper mit der elektronischen Einrichtung oder ein Schutzgehäuse 140 für den Schwimmkörper und/oder die elektronische Einrichtung 120 gefertigt ist. Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass die Verbindung, wenn sie einer Umgebung mit hoher Temperaturbelastung ausgesetzt ist, wie z. B. einer Metallschmelze, in dieser Umgebung lediglich eine geringere Bestandszeit hat als der Schwimmkörper mit der elektronischen Einrichtung. Dies wiederum bedeutet, dass die elektronische Einrichtung auch dann noch funktionsfähig ist, nachdem die Verbindung gelöst und insbesondere der Ballastkörper von dem Schwimmkörper getrennt wurde. Insbesondere ist die elektronische Einrichtung auch dann noch aktiv, wenn der Schwimmkörper innerhalb der Flüssigkeit aufstiegt, um dann auf verschiedenen Höhenniveaus innerhalb der Flüssigkeit das Sendesignal mit den Messwerten an den Empfänger zu übertragen.The materials with which the connection 150 is realized, typically have a lower temperature resistance than the materials from which the floating body with the electronic device or a protective housing 140 for the float and / or the electronic device 120 is made. This training has the advantage that the connection when exposed to a high temperature environment, such. B. a molten metal, only has a shorter life in this environment than the floating body with the electronic device. This in turn means that the electronic device is still functional after the connection has been released and, in particular, the ballast body has been separated from the floating body. In particular, the electronic device is still active when the float rises within the liquid in order to then transmit the transmission signal with the measured values to the receiver at different levels within the liquid.

Der Schwimmkörper mit der elektronischen Einrichtung hat typischerweise eine geringe Dichte als die Schmelze und die Schlacke. Der Schwimmkörper mit der elektronischen Einrichtung steigt dann bis an die Oberfläche der Schlacke auf. Hat der Schwimmkörper mit der elektronischen Einrichtung hingegen lediglich eine Dichte, welche zwar kleiner als die Dichte der Schmelze, jedoch größer als die Dichte der Schlacke ist, so steigt der Schwimmkörper mit der elektronischen Einrichtung lediglich in die Grenzschicht zwischen der Schmelze und der Schlacke auf.The floating body with the electronic device typically has a lower density than the melt and the slag. The float with the electronic device then rises to the surface of the slag. If, on the other hand, the float with the electronic device only has a density which is smaller than the density of the melt but greater than the density of the slag, the float with the electronic device only rises into the boundary layer between the melt and the slag.

Die oben erwähnte gewünschte Abtrennung des Ballastkörpers von dem Schwimmkörper kann auch dadurch realisiert sein, dass die Materialien, aus welchen der Ballastkörper gefertigt ist, eine geringere Temperaturbeständigkeit aufweisen als die Materialien, aus welchen der Schwimmkörper mit der elektronischen Einrichtung oder optional das Schutzgehäuse gefertigt ist. In diesem Fall schmilzt der Ballastkörper temperaturbedingt oder er zersetzt sich schneller als der Schwimmkörper mit der elektronischen Einrichtung in derselben Umgebung. Mit anderen Worten gewährleistet dieses Merkmal, dass der Schwimmkörper mit der elektronischen Einrichtung in derselben Umgebung eine größere Lebensdauer hat als der Ballastkörper und insbesondere auch noch weiter existiert, nachdem der Ballastkörper zerstört ist. Insbesondere nach der Zerstörung des Ballastkörpers kann dann das Sendesignal mit den Messwerten an den Empfänger ausgesendet werden; aber natürlich auch schon zuvor.The above-mentioned desired separation of the ballast body from the floating body can also be implemented in that the materials from which the ballast body is made have a lower temperature resistance than the materials from which the floating body with the electronic device or optionally the protective housing is made. In this case, the ballast body melts due to temperature or it decomposes faster than the float with the electronic device in the same environment. In other words, this feature ensures that the floating body with the electronic device in the same environment has a longer service life than the ballast body and, in particular, also continues to exist after the ballast body is destroyed. In particular, after the ballast body has been destroyed, the transmission signal with the measured values can then be transmitted to the receiver; but of course also before.

Vorteilhafterweise ist der Schwimmkörper als thermisch isolierendes Schutzgehäuse ausgebildet oder er weist zumindest ein solches Schutzgehäuse auf. Der Sensor und die Übertragungseinrichtung sind dann vorteilhafterweise in oder an dem Schutzgehäuse eingebaut oder angebaut, um ihre Bestandszeit und damit die Dauer ihrer Funktionstüchtigkeit innerhalb der Gesamtschmelze zu verlängern. Der Sensor kann ausgebildet sein zum Erfassen einer metallurgischen, chemischen oder physikalischen Messgröße am jeweiligen, sich zeitlich verändernden Ort der Messsonde in der Gesamtschmelze. Ein Beispiel für eine physikalische Messgröße ist die Temperatur der Gesamtschmelze. Ein Beispiel für eine chemische Messgröße ist der Gehalt eines chemischen Elementes, z. B. von Sauerstoff in der Gesamtschmelze. Weiterhin kann der Sensor ausgebildet sein, die Position und/oder die Lage der Messsonde innerhalb der Gesamtschmelze zu erfassen und nach außerhalb der Schmelze zu übertragen. Selbstverständlich kann die Messsonde nicht mit nur lediglich einem Sensor, sondern einer Mehrzahl von Sensoren aufweisen, die ausgebildet sind, unterschiedliche Messgrößen zu erfassen.The floating body is advantageously designed as a thermally insulating protective housing or it has at least one such protective housing. The sensor and the transmission device are then advantageously built into or attached to the protective housing, in order to extend their service life and thus the duration of their functionality within the overall melt. The sensor can be designed to detect a metallurgical, chemical or physical measured variable at the respective, time-changing location of the measuring probe in the total melt. An example of a physical measurand is the temperature of the total melt. An example of a chemical measurand is the content of a chemical element, e.g. B. of oxygen in the total melt. Furthermore, the sensor can be designed to detect the position and / or the location of the measuring probe within the total melt and to transfer it to the outside of the melt. Of course, the measuring probe can have not just one sensor, but a plurality of sensors which are designed to detect different measured variables.

Der Sensor kann ausgebildet sein zum Erfassen einer metallurgischen, chemischen oder physikalischen Messgröße, insbesondere an dem Ort, an dem sich der Sensor jeweils aktuell befindet. Eine physikalische Messgröße ist beispielsweise die Temperatur der Flüssigkeit oder die Position oder die Lage der Messsonde innerhalb der Flüssigkeit. Der Begriff „Position“ meint dabei den Ort, an dem sich die Messsonde aktuell befindet. Den Begriff „Lage der Messsonde“ meint insbesondere deren Winkelstellung der Messsonde an dem Ort.The sensor can be designed to detect a metallurgical, chemical or physical measured variable, in particular at the location at which the sensor is currently located. A physical measured variable is, for example, the temperature of the liquid or the position or the location of the measuring probe within the liquid. The term “position” means the place where the measuring probe is currently located. The term “position of the measuring probe” means in particular its angular position of the measuring probe at the location.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Messsonde, bei welchem die Materialien, aus welchen der Ballastkörper gefertigt ist, eine geringere Temperaturbeständigkeit aufweisen als die Materialien, aus welchen der Schwimmkörper mit der elektronischen Einrichtung oder optional das Schutzgehäuse gefertigt ist. Der Ballastkörper 130 wird deshalb bei diesem Ausführungsbeispiel von dem Schwimmkörper 110 abgetrennt, indem er entweder temperaturbedingt schmilzt oder anderweitig zersetzt wird. Für dieses Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kommt es nicht darauf an, ob die Verbindung zwischen dem Schwimmkörper 110 und dem Ballastkörper lösbar ist oder nicht. 2 shows a second exemplary embodiment for the measuring probe according to the invention, in which the materials from which the ballast body is made have a lower temperature resistance than the materials from which the floating body with the electronic device or optionally the protective housing is made. The ballast body 130 is therefore in this embodiment of the floating body 110 separated by either melting due to temperature or being decomposed in some other way. For this embodiment of the present invention, it does not matter whether the connection between the floating body 110 and the ballast body is releasable or not.

3 veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren. Gemäß diesem Verfahren wird die Messsonde 100 zunächst in die Flüssigkeit 300, beispielsweise eine Gesamtschmelze in einem metallurgischen Gefäß 400 eingeworfen. Unter Einwirkung der Schwerkraft G fällt die Messsonde 100 sodann zunächst in der Flüssigkeit herab, maximal auf ein Höhenniveau, bei welchem die Gesamtdichte der Messsonde 100 der Dichte der Flüssigkeit entspricht oder sie fällt bis auf den Boden des Gefäßes 400. Vor oder nach Erreichen dieser Fallposition wird erfindungsgemäß der Ballastkörper in der Flüssigkeit von dem Schwimmkörper 110 abgetrennt. Wie oben beschrieben, kann dies beispielsweise erfolgen, indem die Verbindung zwischen dem Schwimmkörper 110 und dem Ballastkörper 130 gelöst bzw. aufgetrennt wird oder indem der Ballastkörper 130 in der Flüssigkeit zerstört wird. 3 illustrates the method according to the invention. According to this procedure, the measuring probe 100 first into the liquid 300 , for example a total melt in a metallurgical vessel 400 thrown in. Under the action of gravity G the probe falls 100 then first of all down in the liquid, at most to a level at which the total density of the measuring probe 100 corresponds to the density of the liquid or it falls to the bottom of the vessel 400 . Before or after reaching this falling position, according to the invention, the ballast body is removed from the floating body in the liquid 110 severed. As described above, this can be done, for example, by making the connection between the floating body 110 and the ballast body 130 is dissolved or separated or by the ballast body 130 is destroyed in the liquid.

Nach der Trennung von dem Ballastkörper 130 steigt der Schwimmkörper 110 mit der elektronischen Einrichtung 120 innerhalb der Flüssigkeit entgegen der Schwerkraft G auf; siehe in 3 den gestrichelten Pfeil nach oben an dem Schwimmkörper 110. Während des Aufsteigens und/oder nach Erreichen eines Aufstiegsniveaus ist die elektronische Einrichtung 120 aktiv. D. h., ihr Sensor 122 erfasst Messwerte von mindestens einer, vorzugsweise jedoch mehreren Messgrößen auf mindestens einem, vorzugsweise jedoch verschiedenen Höhenniveaus innerhalb der Flüssigkeit und die Übertragungseinrichtung 124 der elektronischen Einrichtung überträgt die erfassten Messwerte in Form eines Sendesignals M an den Empfänger 200, der sich typischerweise außerhalb der Flüssigkeit 300 und außerhalb des metallurgischen Gefäßes 400 befindet. Nach ihrer Erfassung werden die Messdaten vorzugsweise in einem Datenspeicher der elektronischen Einrichtung 120 gespeichert, bevor sie an den Empfänger übertragen werden. Der Schwimmkörper mit der elektronischen Einrichtung 120 steigt innerhalb der Flüssigkeit 300 entweder bis auf ein Höhenniveau, wo die Dichte der Flüssigkeit der Dichte des Schwimmkörpers 110 mit der elektronischen Einrichtung 120 entspricht oder er steigt bis an die Oberfläche der Gesamtschmelze, d. h. insbesondere an die Oberfläche der Schlacke 310. Der Begriff „Aufstiegsniveau“ meint beide Alternativen. Die Dichte der Schlacke 310 ist geringer als die Dichte der eigentlichen (Metall-)Schmelze 320, weshalb die Schlacke 310 auf der Schmelze aufschwimmt. Ist die Dichte des Schwimmkörpers 110 mit der elektronischen Einrichtung 120 geringer als die Dichte der Schmelze 320, aber größer als die Dichte der Schlacke 310, so wird der Schwimmkörper 110 mit der elektronischen Einrichtung 120 in die Grenzschicht zwischen der Schlacke 310 und der Schmelze 320 aufsteigen, jedoch nicht höher.After separation from the ballast body 130 the float rises 110 with the electronic device 120 inside the liquid against gravity G on; see in 3 the dashed arrow pointing upwards on the float 110 . During the ascent and / or after reaching a level of ascent, the electronic device is 120 active. That is, your sensor 122 detects measured values of at least one, but preferably several measured variables at at least one, but preferably different, height levels within the liquid and the transmission device 124 the electronic device transmits the recorded measured values in the form of a transmission signal M. to the recipient 200 which is typically outside of the liquid 300 and outside the metallurgical vessel 400 is located. After their acquisition, the measurement data are preferably stored in a data memory of the electronic device 120 before they are transmitted to the recipient. The float with the electronic device 120 rises within the liquid 300 either up to a level where the density of the liquid corresponds to the density of the float 110 with the electronic device 120 or it rises to the surface of the total melt, ie in particular to the surface of the slag 310 . The term “level of advancement” means both alternatives. The density of the slag 310 is lower than the density of the actual (metal) melt 320 why the slag 310 floats on the melt. Is the density of the float 110 with the electronic device 120 less than the density of the melt 320 but greater than the density of the slag 310 so becomes the float 110 with the electronic device 120 into the boundary layer between the slag 310 and the melt 320 rise, but not higher.

Wie bereits oben erwähnt, kann die Verbindung 150 oder der Ballastkörper 130 dadurch zerstört werden, dass Materialien, mit welchen die lösbare Verbindung realisiert oder der Ballastkörper gefertigt ist, in der Flüssigkeit nur eine begrenzte Bestandszeit haben. Die begrenzte Bestandszeit begründet sich auf einer nur begrenzten Temperaturbeständigkeit der Materialien. Insbesondere wenn es sich bei der Flüssigkeit um eine Gesamtschmelze handelt, weiter insbesondere eine Metall-Gesamtschmelze, dann weist diese Flüssigkeit typischerweise eine sehr hohe Temperatur auf. Die Bestandszeit richtet sich dann danach, wie lange die Materialien der Verbindung und des Ballastkörpers dieser hohen Temperatur der Flüssigkeit standhalten können, bevor sie entweder schmelzen oder zersetzt werden. Erfindungsgemäß ist es wichtig, dass diese Bestandszeiten der Materialien der Verbindung und/oder des Ballastkörpers kleiner sind als die Bestandszeiten der Materialien, aus welchen der Schwimmkörper mit der elektronischen Schaltung gefertigt ist, optional als die Bestandszeit, die die Materialien haben, aus welchen das Schutzgehäuse gefertigt ist. Eine entsprechende Auswahl unterschiedlicher Materialien für die Verbindung und/oder den Ballastkörper einerseits und den Schwimmkörper mit der elektronischen Einrichtung andererseits gewährleistet, dass - wie erfindungsgemäße vorgesehen - der Schwimmkörper 110 mit der elektronischen Einrichtung 120 auch nach Abtrennung des Ballastkörpers 130 noch funktionstüchtig bleibt und selber nicht temperaturbedingt schmilzt oder zersetzt wird. Die Materialien, mit denen die Verbindung realisiert ist, und/oder aus welchen der Ballastkörper gefertigt ist, haben typischerweise einen Schmelzpunkt, welcher unterhalb der jeweils aktuellen Temperatur der Flüssigkeit liegt.As mentioned above, the connection can 150 or the ballast body 130 are destroyed by the fact that materials with which the detachable connection is realized or the ballast body is manufactured only have a limited life in the liquid. The limited shelf life is due to the limited temperature resistance of the materials. In particular if the liquid is a total melt, further in particular a total metal melt, then this liquid typically has a very high temperature. The lifespan depends on how long the materials of the compound and ballast can withstand this high temperature of the liquid before they either melt or decompose. According to the invention, it is important that these inventory times of the materials of the connection and / or of the ballast body are shorter than the inventory times of the materials from which the float with the electronic circuit is made, optionally than the inventory time that the materials from which the protective housing has is made. A corresponding selection of different materials for the connection and / or the ballast body on the one hand and the floating body with the electronic device on the other hand ensures that - as provided according to the invention - the floating body 110 with the electronic device 120 even after the ballast has been removed 130 still remains functional and does not itself melt or decompose due to the temperature. The materials with which the connection is realized and / or from which the ballast body is made typically have a melting point which is below the current temperature of the liquid.

Die lösbare Verbindung und/oder der Ballastkörper bestehen vorzugsweise zumindest teilweise aus Materialien, welche vorbestimmte Legierungsbestandteile für die Gesamtschmelze enthalten. Wenn die Verbindung oder der Ballastkörprer in der Flüssigkeit, wie oben beschrieben, temperaturbedingt aufschmelzen oder zersetzt werden, so können dadurch die Legierungsbestandteile sehr einfach der Gesamtschmelze zugeführt werden.The releasable connection and / or the ballast body preferably consist at least partially of materials which contain predetermined alloy components for the total melt. If the compound or the ballast body in the liquid, as described above, melts or is decomposed as a result of temperature, the alloy components can thereby be very easily added to the total melt.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100: MesssondeMeasuring probe
110110: SchwimmkörperFloat
120120: elektronische Einrichtungelectronic device
122122: Sensorsensor
124124: ÜbertragungseinrichtungTransmission facility
130130: BallastkörperBallast body
140140: SchutzgehäuseProtective housing
150150: Verbindungconnection
200200: Empfängerreceiver
300300: Flüssigkeit, insbesondere GesamtschmelzeLiquid, especially total melt
310310: Schlackeslag
320320: (Metall-)Schmelze(Metal) melt
400400: Gefäß für die Flüssigkeit, insbesondere metallurgisches Gefäß Vessel for the liquid, in particular a metallurgical vessel
AA.: empfangenes Auslösesignalreceived trigger signal
GG: GewichtskraftWeight force
MM.: Sendesignal mit MesswertenTransmission signal with measured values

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 1648293 A [0002]
GB 1096499 A [0003]

Claims

A method for operating a measuring probe (100) in a liquid (300), in particular in a total melt in a metallurgical vessel (400), the measuring probe (100) being a floating body (110), an electronic device arranged in or on the floating body (110) Device (120) with at least one sensor (122) for acquiring measured values of at least one measured variable and with a transmission device (124) for transmitting a transmission signal representing the measured values to a receiver (200) outside the liquid (300) and one with the float ( 110) has ballast body (130) connected via a connection (150), which ballast body has a greater density than the floating body (110) with the electrical device (120); the method comprising the following steps: throwing the measuring probe (100) into the liquid (300); and - the measuring probe (100) falls within the liquid (300) in the direction of gravity; characterized in that the ballast body (130) - after falling or during the falling of the measuring probe (100) in the liquid (300) - is separated from the floating body (110), either by releasing its connection (150) or by the Ballast body (130) in the liquid (300) is destroyed; that the floating body (110) with the electronic device (120) after being separated from the ballast body (130) rises within the liquid (300) against gravity to an ascent level; and that the transmission device (124) is still in operation at least temporarily during the ascent and / or after the ascent level has been reached and transmits measurement data from at least one height level within the liquid (300) to the receiver (200).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the connection (150) is released in that the connection (150) in the liquid (300) becomes inoperable, in particular destroyed.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the connection (150) is actively released by an externally generated trigger signal received from the measuring probe (100).

Method according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the ascent level of the floating body (110) is either within the liquid (300) at a height level where the density of the liquid (300) corresponds to the density of the floating body (110) with the electronic device (120) without the ballast body , or on the surface of the liquid, in particular of the total melt.

Method according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the drop of the measuring probe (100) within the liquid (300) takes place either to a level where the density of the liquid (300) matches the density of the measuring probe (100) with the floating body (110) and the ballast body (130 ) or on the bottom of the metallurgical vessel (400).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the materials with which the detachable connection (150) is realized and / or the ballast body (130) has a shorter life in the liquid (300) than the materials from which the floating body (110) is made with the electronic device (120), possibly also have a shorter lifespan than the materials from which the protective housing (140) is made.

Procedure according to Claim 6 , characterized in that the connection (150) and / or the ballast body (130) are made of materials whose melting point is below the current temperature of the liquid (300).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the releasable connection and / or the ballast body (130) consist at least partially of a material which contains predetermined alloy constituents for the total melt, and that the alloy constituents of the total melt by throwing in the measuring probe (100 ), in particular by melting the connection or the ballast body (130) into the total melt.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the recorded measurement data are stored in a data memory of the electronic device (120) before they are transmitted to the receiver (200).

Measuring probe (100) for immersion in a liquid (300), in particular in a total melt in a metallurgical vessel (400), comprising: a floating body (110); an electronic device (120) arranged in or on the floating body (110) with a sensor (122) for detecting measured values of a measured variable and with a transmission device (124) for transmitting a transmission signal to a receiver (200) outside the liquid (300) , wherein the transmission signal represents the recorded measured values; and a ballast body (130) which is connected to the floating body (110) via a connection (150) and has a greater density than the floating body (110) with the electrical device (120); wherein the float (110) and / or the electronic device (120) are optionally installed in or on a protective housing (140); characterized in that the connection between the floating body (110) and the ballast body (130) is detachable.

Measuring probe (100) Claim 10 , characterized in that the releasable connection is in the form of a mechanical connection (150), for example a clamping device, in the form of a chemical connection, for example an adhesive layer with cohesive and / or adhesive forces or in the form of a magnetic field, the magnetic field being a Permanent magnets or an electrically operated coil is realized as materials.

Measuring probe (100) after one of the Claims 10 or 11 , characterized in that the connection (150) for releasing the floating body (110) from the ballast body (130) has a mechanical or electronic separating element which can be activated by a trigger signal.

Measuring probe (100) Claim 12 , characterized in that the isolating element is designed in the form of a isolating switch for switching off a current through the coil and thus for releasing the connection by switching off the magnetic field.

Measuring probe (100) after one of the Claims 10 to 13 , characterized in that the materials with which the connection is realized have a lower temperature resistance than the materials from which the floating body (110) with the electronic device (120) or optionally the protective housing (140) is made.

Measuring probe (100) for immersion in a liquid (300), in particular in a total melt in a metallurgical vessel, comprising: a floating body (110); an electronic device (120) arranged in or on the floating body (110) with a sensor (122) for detecting measured values of a measured variable and with a transmission device (124) for transmitting a transmission signal to a receiver (200) outside the liquid (300) , wherein the transmission signal represents the recorded measured values; and a ballast body (130) which is connected to the floating body (110) via a connection and has a greater density than the floating body (110) with the electrical device (120); wherein the float (110) and / or the electronic device (120) are optionally installed in or on a protective housing; characterized in that the materials from which the ballast body (130) is made have a lower temperature resistance than the materials from which the floating body (110) with the electronic device (120) or optionally the protective housing (140) is made.

Measuring probe (100) after one of the Claims 10 to 15th , characterized in that the floating body (110) is designed as the temperature-insulating protective housing (140) and the sensor (122) and the transmission device (124) are installed or attached in or partially to the protective housing (140).

Measuring probe (100) after one of the Claims 10 to 16 , characterized in that the sensor (122) is designed to detect a metallurgical, chemical or physical measured variable at the location of the measuring probe (100) in the liquid (300), for example the temperature of the liquid (300), the content of a chemical element in the total melt or the position or the location of the measuring probe (100) within the liquid (300).

Measuring probe according to one of the Claims 10 to 17th , characterized in that the electronic device (120) has a data memory for storing the measurement data recorded by the sensor (122), in particular before they are transmitted to the receiver.