DE2155926B2 - Anordnung zum Bestimmen der Standhöhe einer heißen Flüssigkeit in einem Gefäß - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Bestimmen der Standhöhe einer heißen Flüssigkeit in einem Gefäß gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art (polnisches Patent 50 394 und US-PS 3204 460) sind die Thermopaare in üblicher Weise ausgebildet, d. h, sie bestehen aus zwei zusammengefügten Metallstücken mit Anschlußleitern, wobei die als Fühlspitze dienende Verbindungsstelle der unterschiedlichen Metalle in der Nähe der Innenwandung angebracht ist. Bei derartigen Anordnungen ist es erforderlich, die Fühlspitze genau an der Innenwandung zu positionieren, damit eine einheitliche Thermospannung abgegeben wird. Bei der bekannten Anordnung wirft das Positionieren des Thermopaares insofern Schwierigkeiten auf, als sich sowohl das Thermoelement selbst als auch das es umgebende Gehäuse mehr oder weniger ausdehnen können bei den auftretenden Temperaturschwankungen. Hierdurch wird die Messung beeinträchtigt
s Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der gewährleistet ist, daß der Fühlpunkt des Thermopaares stets gleichmäßig an der Innenwandung des Gefäßes anliegt

ίο Ausgehend von einer Anordnung der obengenannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Durch die Feder wird gewährleistet, daß die Spitze

des Thermoelements stets mit im wesentlichen konstantein Druck an der Innenwandung anliegt Selbst wenn sich das Material also ausdehnt oder zusammenzieht wird stets die richtige Thermospannung erzeugt Ein weiterer Vorteil gegenüber der bekannten Anordnung ist darin zu sehen, daß ein Teil jedes Thermopaares für sämtliche Thermopaare gemeinsam ist d. h, die einzelnen Thermo-»paare« brauchen jeweils nur aus einer einzelnen Sonde zu bestehen.

Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung

werden in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung erläutert Darin zeigt

F i g. ί eine schematisierte senkrechte Teil-Schnittansicht einer mit einer Anordnung der erfindungsgemäßen

Temperaturfühler versehenen Stranggußkokille und

F i g. 2 eine Schnittansicht eines Teiles der Kokille mit einer vorteilhaften praktischen Ausführung des Temperaturfühlers in vergrößertem Maßstab.

Die in der Zeichnung teilweise gezeigte herkömmli-

ehe Stranggußkokille weist in gegenseitigem Abstand verlaufende innere und äußere Wandungen 10 bzw. 12 auf. Die innere Wandung 10 ist aus einem Metall von guter Wärmeleitfähigkeit gewöhnlich aus Kupfer. Die innere Wandung 10 enthält ein flüssiges Metall M, welches sich bis zu einem Spiegel L erhebt und im unteren Teil eine teilweise Erstarrung C erfährt. Der Zwischenraum zwischen den Wandungen 10 und 12 bildet einen Durchlaß 13, durch welchen in bekannter Weise Wasser strömt, um die innere Wandung zu kühlen und das Erstarren des Gußstrangs zu unterstützen. Die Kokille ist mit einer Reihe in senkrechten Abständen angeordneter, nachstehend im einzelnen beschriebener Temperaturfühler 14 versehen. Mit den Temperaturfühlern 14 ist über Leitungen 16 und mit der

so Kokille über eine Leitung 17 eine Meßschaltung 15 elektrisch verbunden. Die Meßschaltung 15 ist lediglich als Blockdiagramm dargestellt da sie gleich der im einzelnen in der US-Patentschrift 32 04 460 beschriebenen sein kann.

Fig.2 zeigt einen der vorzugsweise einander gleichen Temperaturfühler 14 im einzelnen. Er weist ein in einer Gewindebohrung 20 in der äußeren Wandung 12 sitzendes, rohrförmiges Gehäuse 19 auf. Dieses besteht aus einem geeigneten Isoliermaterial, beispielsweise Tetrafluoräthylen. Durch die Bohrung des Gehäuses 19 erstreckt sich eine längliche Sonde 21. Sie läuft an ihrem inneren Ende in einer Spitze 22 aus, mit der sie sich in Anlage an der Oberfläche der inneren Wandung 10 befindet. Zunächst der inneren Wandung 10 kann auf die Sonde eine Buchse 23 aus Isoliermaterial aufgesetzt sein, um eine mehr als punktförmige Berührung zwischen der Sonde und der inneren Wandung zu vermeiden. Die Sonde ist aus einem von

dem der inneren Wandung verschiedenen Metall. Besteht die innere Wandung beispielsweise aus Kupfer, so kann die Sonde aus der Nickel-Kupfer-Legierung konstant angefertigt sein. Weitere für eine mit einer inneren Wandung aus Kupfer verwendbare Sonde geeignete Metalle sind Eisen, Stahl, Legierungen sowie Platin. Die einzige Bedingung ist, daß die beiden Metalle der Wandung und der Sonde zusammen ein Thermopaar bilden, welches bei den auftretenden Temperaturen eine neßbare Signalspannung abzugeben vermag. Zur Erzielung der erforderlichen mechanischen Festigkeit ohne unzuträgliche Verengung des Kühlwasserdurchlasses 13 hai die Sonde zweckmäßig einen Durchmesser von etwa 3 mm.

An einer innerhalb des Kühlwasserdurchlasses 13 gelegenen Stelle trägt die Sonde einen Kragen 24. Das Gehäuse 19 hat eine versenkte Bohrung 25, in der ein Ring 26 eingesetzt ist Eine auf die Sonde aufgeschobene Druckfeder 27 stützt sich mit ihren Enden ^m Kragen 24 und am Ring 26 ab, um die Spitze 22 bei der thermischen Ausdehnung und Zusammenziehung der Teile in Anlage an der inneren Wandung Ϊ0 zu halten. Zwischen der äußeren Wandung 12 und dem Gehäuse 19 und zwischen dem Gehäuse 19 und dem Ring 26 sind zur Vermeidung des Austritts von Kühlwasser Ringwulstdichtungen 28 bzw. 29 eingesetzt. Am äußeren Ende trägt die Sonde 21 ein Gewinde zum Befestig en eines Anschlußteils 30 für die Leitung 16.

In der praktischen Anwendung wird eine Reihe der Temperaturfühler 14 in gegenseitigen senkrechten Abständen in der in F i g. 1 gezeigten Weise in der Wandung einer Stranggußkokille oder eines anderen, eine Flüssigkeit mit hoher Temperatur enthaltenden metallischen Gefäßes eingesetzt Die Berührungssteüe zwischen den einzelnen Spitzen 22 und der inneren Wandung 10 bildet jeweils ein Thermopaar, welches an die Schaltung 15 eine der Wandungstemperatur an dem betreffenden Punkt proportionale Signalspannung abgibt Im Bereich des Flüssigkeitsspiegels L tritt nach unten hin ein plötzlicher Temperaturanstieg aui. Die Schaltung 15 gibt eine Darstellung des Temperaturprofils über die Höhe der Kokille und zeigt somit die Höhe des Flüssigkeitsspiegels L an.
Im Unterschied zu der genannten polnischen Patentschrift 50 394 braucht bei der vorliegenden Anordnung an keinem der Thermopaare die genaue Temperatur der Wandung gemessen zu werden, man mißt vielmehr nur relative Temperaturunterschiede. Bei der Verwendung der Temperaturfühler an einer wassergekühlten Kokille übt das Wasser nicht nur eine Kühlwirkung auf die Thermopaare aus, sondern leitet auch einen Teil der jeweiligen Signalspannungen ab. Durch diese beiden Gegebenheiten ist eine Erzielung von genauen Temperaturmessungen verhindert Da dabei jedoch die Abweichungen über die gesamte Höhe der Kokille im wesentlichen gleich sind, ist eine genaue Anzeige des Flüssigkeitsspiegels erzielbar. Die Impedanz der Meßschaltung 15 ist niedriger als die des Kühlwasserdurchlasses 13, so daß ein der Schaltung zugeführtes Signal eine ausreichende Stärke hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Bestimmen der Standhöhe

a) einer heißen Flüssigkeit in einem eine Innen- und Außenwandung sowie einen dazwischen ausgebildeten Kühlmitteldurchlaß aufweisenden Gefäß,

b) mit einer vertikalen Reihe von Thermopaaren in der Wandung des Gefäßes, wobei die Bestimmung mittels der größeren Spannung erfolgt, die von dem ersten Thermopaar unterhalb des Flüssigkeitsspiegels abgegeben wird, und jedes Thermopaar aus zwei Teilen mit der Verbindungsstelle zweier verschiedener Metalle als Fühlpunkt besteht,

gekennzeichnet durch die Kombinationfolgender Merkmale:

c) die Innenwandung (10) bildet für alle Thermopaare einen gemeinsamen elektrischen Leiter;

d) der andere Teil jedes Thermopaares besteht aus einer stabförmigen Sonde (21) aus einem vor dem Metall der Innenwandung (10) verschiedenen Metall, wobei die Sonde (21) in der Außenwandung (12) innerhalb des Gehäuses (19) aus Isoliermaterial geführt ist, durch den Kühlmitteldurchlaß (13) verläuft und mit der Innenwandung (10) metallischen Kontakt hat, und

e) die Sonde (21) weist eine die Kontaktgabe mit der Innenwandung (10) bewirkende Feder (27) auf, wobei das spitze Ende (22) der Sonde (21) an der Oberfläche der Innenwandung (10) anliegt

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der der Kühlmitteldurchlaß Wasser enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der sich durch das Wasser erstreckende Teil der Sonde (21) eine bloße Oberfläche aufweist, um das Metall der Sonde (21) der Berührung mit dem Wasser auszusetzen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktende der Sonde (21) durch eine Spitze (22) gebildet ist, die von schützendem Isoliermaterial derart umgeben ist, daß der punktförmige Metallkontakt an der Spitze aufrechterhalten bleibt.