DE19622291C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überfüllüberwachung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung zur Überfüllüberwachung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und des ne­ bengeordneten Vorrichtungsanspruches. Derartige Über­ füllüberwachungen werden zur Begrenzung der Befül­ lungshöhe insbesondere in der Gießereitechnik benö­ tigt.

Nach dem Stand der Technik wird die Begrenzung der Befüllung auf die maximale Füllstandshöhe in Flüssig­ keitsbehältern wie beispielsweise Dosieröfen für Me­ tallschmelzen unter Verwendung von Wiegezellen zum Erkennen des Ofenfüllstandes über das Gesamtgewicht des Ofens durchgeführt. Derartige Wiegezellen arbei­ ten jedoch mit geringer Genauigkeit und werden auch von äußeren Einflüssen wie beispielsweise am Dosier­ ofen angebrachte zusätzliche Anlagen beeinflußt. Sie liefern daher lediglich sehr unzuverlässige und unge­ naue Angaben über den Ofenfüllstand während der Befül­ lung.

Die DE-GM 93 01 213 offenbart eine Füllstandsüberwa­ chung, bei der in den Flüssigkeitsbehälter ein mit Druckluft beaufschlagtes unten offenes Pilotrohr einge­ lassen ist. Die Länge des Pilotrohres ist so bestimmt, daß bei gewünschter Füllstandshöhe das offene Ende des Pilotrohres von der Flüssigkeit umspült und ein Druck­ signal erzeugt wird. Die DE-GM 37 09 647 offenbart ein ähnliches System mit einem Füllstandsrohr, bei dem durch das Eintreten der Flüssigkeit in das offene Ende des Rohres bei Erreichen des Soll-Füllstandes ein Drucksignal ausgelöst wird, das zur Unterbrechung der weiteren Flüssigkeitszufuhr führt.

Die vorliegende Erfindung macht es sich daher zur Auf­ gabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überfüll­ überwachung zur Verfügung zu stellen, mit dem auf ein­ fache Art und Weise die Befüllung eines Behälters für ein Flüssigkeitsbad mit einer Flüssigkeit überwacht und begrenzt werden kann. Weiterhin ist es Aufgabe der Er­ findung, daß das erfindungsgemäße Verfahren mit hoher Genauigkeit sicher und störunanfällig funktioniert.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vor­ richtung nach den Oberbegriffen in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 3 ge­ löst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Behälter einmal bis zu einem vorgewählten Bezugsfüllstand mit der Flüssigkeit gefüllt und anschließend während jeder folgenden Befüllung mit einem Kontrolldruck beauf­ schlagt, wobei der Kontrolldruck demjenigen Druck ent­ spricht, unter dessen Einwirkung bei einem bis zum Be­ zugsfüllstand gefüllten Behälter der Flüssigkeitspegel im Steigrohr um die Höhendifferenz zwischen dem Bezugs­ füllstand und dem maximalen Füllstand des Behälters unter dem Maximalpegel des Steigrohres liegt. Dieser Kontrolldruck entspricht dem äußeren Druck, der ange­ legt werden mußte, um den Füllstand im Steigrohr vom maximalen Füllstand auf den Maximalpegel zu heben.

Dies führt bei jedem folgenden Befüllungsvorgang dazu, daß der Flüssigkeitspiegel in dem Steigrohr den Maximalpegel erreicht, wenn der Flüs­ sigkeitsspiegel in dem Flüssigkeitsbad den maximalen Füllstand erreicht. Weiterhin ist vorgesehen, daß ein Signal erzeugt wird, wenn der Flüssigkeitsspiegel diesen Maximalpegel erreicht. Dieses Signal zeigt dann die maximale Befüllung des Behälters an, so daß der Befüllungsvorgang beendet werden kann.

Besonders vorteilhaft ist, daß der Bezugsfüllstand beliebig vorgewählt werden kann, beispielsweise kann der in dem Behälter bereits vorhandene Füllstand als Bezugsfüllstand benutzt werden. Als weiteren beson­ ders einfachen Sonderfall ist zu erwähnen, daß der Bezugsfüllstand der Maximalfüllstand ist, so daß bei Anlegen des Kontrolldrucks die Sensoreinrichtung ein Signal abgibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach und zuver­ lässig sowie kostengünstig. Insbesondere wird, ver­ glichen mit den Wiegezellen des Standes der Technik, eine hohe Genauigkeit erreicht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt folglich ne­ ben dem Behälter mit dem Flüssigkeitsbad ein mit die­ sem Flüssigkeitsbad kommunizierendes Steigrohr, eine Sensoreinrichtung am oberen Bereich des Steigrohres sowie einen mit dem Raum über der Flüssigkeit in dem Behälter verbundenen Druckerzeuger. Insbesondere ist es jedoch nicht nötig, den Kontrolldruck zu messen, sofern ein Druckerzeuger verwendet wird, mit dem re­ produzierbar ein einmal vorgewählter experimentell bestimmter Kontrolldruck erzeugt werden kann.

Weiterhin ist es nicht nötig, diesen Kontrolldruck zu messen, zu speichern oder mit weiteren Drücken zu vergleichen, das heißt, das erfindungsgemäße Verfah­ ren kommt ohne jede Meß- oder Regelvorrichtung aus.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.

Als Sensoreinrichtung kann eine Elektrode verwendet werden, die einen Strom abgibt, sobald sie mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit in Verbindung kommt. Eine derartige Sensoreinrichtung ist besonders geeig­ net für die Verwendung in Dosieröfen für metallische Schmelzen.

Vorteilhafterweise ist das mit dem Flüssigkeitsbad kommunizierende Steigrohr an seinem nicht mit der Flüssigkeit verbundenen Ende offen, so daß dort als Außendruck der über längere Zeit mehr oder weniger konstante atmosphärische Druck anliegt.

Als Druckerzeuger eignet sich ein Druckluftnetz oder eine Pumpe mit einstellbarer konstanter bzw. regel­ barer Leistung, wobei der Behälter mit Druck be­ aufschlagt wird, indem das Druckluftnetz oder die Pumpe zu- bzw. ausgeschaltet wird und/oder indem ein zwischen dem Druckluftnetz oder der Pumpe und dem Behälter befindliches Ventil geöffnet bzw. ge­ schlossen wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Sensoreinrich­ tung direkt mit der den Befüllungsvorgang durchfüh­ renden Befüllungsvorrichtung so verbunden ist, daß das von der Sensoreinrichtung bei Erreichen des maxi­ malen Füllstandes erzeugte Signal die Befüllungsvor­ richtung abschaltet.

Im folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach der Befüllung bis zum Kontrolldruck,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung unter Beaufschlagung mit dem Kontrolldruck, und

Fig. 4 eine bis zum maximalen Füllstand befüll­ te erfindungsgemäße Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrich­ tung.

Diese Vorrichtung weist als Behälter 1 einen Dosierofen auf, der mit einer Metallschmelze 2 bis zu dem Füll­ stand 13 gefüllt ist. Mit dem von der Metallschmelze 2 gebildeten Flüssigkeitsbad kommuniziert ein Steigrohr 3. Das Steigrohr 3 besitzt einen Ausguß 4, über den die Metallschmelze abgegeben wird, sowie in seinem oberen Bereich eine Elektrode 5. Weiterhin ist der Behälter mit einem Einfülltrichter 8 zur Beschickung des Behäl­ ters mit Metallschmelze versehen, der durch einen Ein­ fülltrichterdeckel 9 geöffnet oder abgesperrt werden kann. Der Raum oberhalb des Metallspiegels 13 kann über ein Druckluftnetz 6 mit einem Druck beaufschlagt wer­ den, wobei die Druckluftzufuhr durch ein Ventil 7 ge­ öffnet oder gesperrt werden kann. Durch die Öffnung des Ventils 7 wird der Raum oberhalb des Metallspiegels 13 reproduzierbar unter einen vorgewählten Druck gesetzt.

Die Elektrode 5 erzeugt ein Signal, wenn sie mit der Metallschmelze in Berührung kommt. Die Elektrode 5 ist mit dem Zulaufventil 9 so verbunden, daß ein von der Elektrode 5 erzeugtes Signal das Ventil 9 schließt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand der Fig. 2 bis 4 beispielhaft dargestellt.

Fig. 2 zeigt einen Behälter 1 mit einem Steigrohr 3, mit einem Auslaß 4 und einer in seinem oberen Bereich angeordneten Elektrode 5. Die Linien 10, 11 und 12 be­ zeichnen die Höhe des Bezugsfüllstandes, des minimalen Füllstandes bzw. des maximalen Füllstandes einer Me­ tallschmelze 2 in dem Behälter 1.

Bei der erstmaligen Befüllung des Behälters 1 mit einer bestimmten Metallschmelze 2 wird der Behälter bis zu einem Bezugsfüllstand 10 gefüllt, ohne daß der Raum oberhalb des Metallschmelze in dem Behälter 1 unter Druck gesetzt werden würde.

In Fig. 3 ist gezeigt, wie während jeder folgenden Be­ füllung der Raum oberhalb der Metallschmelze 2 in dem Behälter 1 mit einem Kontrolldruck beaufschlagt wird, mit der Folge, daß der Metallspiegel innerhalb des Steigrohres 3 um die Höhe h₂ ansteigt. Der Kontroll­ druck wird dabei so gewählt, daß unter seiner Einwir­ kung bei einem bis zum Bezugsfüllstand 10 gefüllter Behälter 1 der Metallspiegel im Steigrohr 3 um die Hö­ hendifferenz h₃ zwischen dem Bezugsfüllstand 10 und dem maximalen Füllstand 12 des Behälters 1 unter der Posi­ tion der Elektrode 5 im Steigrohr 3 liegt. Der Kon­ trolldruck entspricht dabei dem Druck, der benötigt wird, um den Flüssigkeitsspiegel in dem Steigrohr von dem maximalen Füllstand um die Höhendifferenz zur Höhe der Elektrode steigen zu lassen. Diese Differenz entspricht ebenfalls h₂. Der Kontrolldruck kann also nicht nur wie beschrieben empirisch sondern auch rechnerisch vorab aus dem spezifischen Gewicht der Metallschmelze und der genannten Differenz h₂ be­ stimmt werden. Der Behälter wird mit dem Kontroll­ druck beaufschlagt, indem das Ventil 7 aus Fig. 1 geöffnet und so eingestellt wird, daß der Kontroll­ druck erreicht wird.

Zur Befüllung des Dosierofens 1 wird nun der Einfüll­ trichterdeckel 9 aus Fig. 1 geöffnet, so daß die Me­ tallschmelze durch den Einfülltrichter 8 in den Do­ sierofen 1 fließen kann. Durch den Zulauf der Metall­ schmelze steigt der Flüssigkeitsspiegel in dem Do­ sierofen und der Flüssigkeitsspiegel in dem Steigrohr 3 an. Bei Erreichen des maximalen Füllstandes 12 des Dosierofens 1, wie in Fig. 4 gezeigt, erreicht die Flüssigkeitssäule in dem Steigrohr 3 die Elektrode 5. Durch den Kontakt der Elektrode 5 mit der Metall­ schmelze wird ein Signal erzeugt, das unmittelbar den Einfülltrichterdeckel 9 des Einfülltrichters 8 schließt und dadurch die Befüllung des Dosierofens 1 mit der Metallschmelze durch den Einfülltrichter 8 beendet.

Die Überfüllüberwachung kann weiterhin so ausgeführt werden, daß der Kontrolldruck immer dann angelegt wird, wenn der Einfülltrichterdeckel zur Befüllung des Ofens mit Metallschmelze geöffnet wird. Eine der­ artige Steuerung des Kontrolldruckes kann automatisch an den Öffnungszustand des Einfülltrichterdeckels gekoppelt werden. Dies ist besonders bei chargenwei­ ser Befüllung vorteilhaft.

Anschließend an die Befüllung kann das Ventil 7 wie­ der geschlossen oder das Druckluftnetz 6 abgeschaltet werden. Andererseits kann das Druckluftnetz 6 zwi­ schen einzelnen zu überwachenden Befüllungsvorgängen auch benutzt werden, um den Behälter mit dem für die Dosierung der Metallschmelze benötigten Druck zu be­ aufschlagen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Überfüllüberwachung eines Behälters (1) für ein Flüssigkeitsbad, insbesondere für Me­ tallschmelzen, das mit einem Steigrohr (3) kommu­ niziert, dadurch gekennzeichnet,
daß der Behälter (1) bis zu einem anfänglichen Bezugsfüllstand des Flüssigkeitsbades mit der Flüssigkeit (2) gefüllt und daß anschließend wäh­ rend jeder folgenden Befüllung der Behälter mit einem Kontrolldruck beaufschlagt wird und daß ein Signal erzeugt wird, wenn der Flüssigkeitsspiegel einen in dem Steigrohr (3) vorgesehenen Maximalpe­ gel erreicht,
wobei der Kontrolldruck demjenigen Druck ent­ spricht, unter dessen Einwirkung bei einem bis zum Bezugsfüllstand gefüllten Behälter der Flüssig­ keitspegel im Steigrohr um die Höhendifferenz zwi­ schen dem Bezugsfüllstand und dem maximalen Füll­ stand des Behälters unter dem Maximalpegel des Steigrohres liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Befüllung immer dann beendet wird, wenn ein Signal erzeugt wird.

3. Behälter (1) für ein Flüssigkeitsbad, insbesondere für Metallschmelzen, mit einer Überfüllüberwa­ chung, gekennzeichnet durch ein mit dem Flüssigkeitsbad kommunizierendes Steigrohr (3), eine Sensoreinrichtung (5) am obe­ ren Bereich des Steigrohres (3), die ein Signal erzeugt, wenn die Flüssigkeit (2) einen Maximalpe­ gel in dem Steigrohr (3) erreicht, sowie einen mit dem Raum über der Flüssigkeit in dem Behälter ver­ bundenen Druckerzeuger (6), der so ausgebildet ist, daß er während der Befüllung den Raum mit einem konstanten Kontrolldruck beaufschlagt, der demjenigen Druck entspricht, unter dessen Einwir­ kung bei einem bis zum Bezugsfüllstand gefüllten Behälter der Flüssigkeitspegel im Steigrohr um die Höhendifferenz zwischen dem Bezugsfüllstand und dem maximalen Füllstand des Behälters unter dem Maximalpegel des Steigrohres liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sensoreinrichtung (5) minde­ stens eine Elektrode ist.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steig­ rohr (3) an seinem nicht mit dem Flüssigkeitsbad verbundenen Ende offen und mit der Atmosphäre verbunden ist.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck­ erzeuger (6) ein Druckluftnetz oder eine Pumpe ist.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch eine mit der Sen­ soreinrichtung (5) verbundene und durch die Si­ gnale der Sensoreinrichtung (5) gesteuerte Be­ füllungsvorrichtung (8, 9).