DE2233001A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatischen druckregelung unterhalb eines fluessigkeitsspiegels - Google Patents

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Patentanwälte

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233-18.997Ρ(18.998H) 5· 7· 1972

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Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Druckregelung unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Druckregelung unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels oder -pegels durch Steuerung des Drucks eines gasförmigen Mediums oberhalb des Flüssigkeitsspiegels.

Hierbei wird das Problem der Steuerung des gasförmigen Mediums und der Gestaltung einer dazu nötigen Vorrichtung derart gelöst, daß der Druck unterhalb des Flüssigkeitsspiegels den Sollwert bei sich ändernder Flüssigkeitsmenge im Gefäß besitzt, insbesondere in den Fällen, wo eine schnelle Druckänderung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels gefordert wird.

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Falls es sich um aggressive Flüssigkeiten handelt, insbesondere um geschmolzene Aluminiumlegierungen, machen die Aggressivität des Mediums und die Einwirkung der hohen Temperaturen die Anwendung bisher bekannter Verfahren und Vorrichtungen unmöglich. Das war auch die Ursache eines öfteren Umgehens dieses Problems durch Lösungen, die einerseits die Forderungen der Fertigungstechnologie nicht völlig befriedigen konnten, da zum Beispiel die Wirkungen des Druckabfalls durch die Verlängerung der Wirkungsdauer des Drucks ausgeglichen wurden, und andererseits die geforderte Herabsetzung des Anteils menschlicher Arbeit an dem Fertigungsprozeß nicht ermöglichten.

Bei den bisher bekannten Lösungen des Problems der Druckregelung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels wurde die Verteilung des gasförmigen Mediums direkt durch die Druckabweichung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels vom Sollwert beeinflußt. Die Vorrichtung zur Druckregelung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels besaß einen Verteiler des gasförmigen Mediums, der mit einem Druckgeber unterhalb des Flüssigkeitsspiegels derart verbunden war, daß der Druck des gasförmigen Mediums nur über die Flüssigkeit und den Druckgeber selbst auf den Verteiler einwirkte.

In einer Reihe von Fällen, insbesondere bei der Arbeit mit geschmolzenen Aluminiumlegierungen, erlaubten es die Eigenschaften der Flüssigkeit nicht, schnell reagierende Geber oder Fühler zu benutzen, die die Lageänderung kleiner Kolben oder die Deformation elastischer Glieder entsprechend dem Druck ausnutzten. In diesen Fällen war es deshalb notwendig, langsam arbeitende Geber zu benutzen, die den Druck aufgrund der Höhe einer Flüssigkeitssäule im

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Maßrohr messen, oder schneller arbeitende Geber zu benutzen, die den Druck entsprechend der Auftriebskraft messen, die auf einen in die Flüssigkeit getauchten Körper einwirkt, bei Ausscheidung einer unmittelbaren Druckwirkung des gasförmigen Mediums auf den Geber. Bei den bisher bekannten Lösungen des Problems der Druckregelung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels konnte der Druckregelkreis nicht schneller arbeiten als seine einzelnen Komponenten. Eine langsame Tätigkeit der Druckgeber war deshalb die Ursache einer Reihe von Mangeln, die sich bei den Vorrichtungen zur Druckregelung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels bemerkbar machten. So war es zum Beispiel nötig, oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Gefäß stets einen verhältnismäßig großen Raum nur für das gasförmige Medium zu belassen, was die räumliche Ausnutzbarkeit des Gefäßes wesentlich herabsetzte. Der Zustrom des gasförmigen Mediums mußte deshalb bedeutend eingeschränkt werden, was einerseits eine wesentliche Abhängigkeit der Vorrichtung von den sich ändernden Undichtheiten des Gefäßes und andererseits eine wesentliche Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Druckänderungen von der Flüssigkeitsmenge im Gefäß zur Folge hatte. Wegen der hohen Anforderungen an die erreichbare Geschwindigkeit der Druckänderungen, die Gefäße mit großem Rauminhalt sowie die Gefäße, bei denen kleine Änderungen der Undichtheit nicht gewährleistet werden können, konnten mit den bisher bekannten Vorrichtungen die geforderten Wirkungen überhaupt nicht erreicht werden.

Die angeführten Nachteile beseitigt die Erfindung, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Druckregelung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels, insbesondere für die Dosierung von geschmolzenen Aluminiumlegierungen, darstellt.

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Das erfindungsgemäße Verfahren der automatischen Druckregelung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels besteht darin, daß die Verteilung des gasförmigen Mediums betätigt wird durch eine dem Druck des gasförmigen Mediums oberhalb des Flüssigkeitsspiegels proportionale Kraftabweichung von der automatisch einzustellenden Kraft entsprechend der Druckabweichung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels von dem Sollwert oder entsprechend der Ursache oder den Folgen dieser Abweichung sich einstellenden Kraft, zum Beispiel entsprechend der Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Raum mit dem gasförmigen Medium oder entsprechend der Höhe des Flüssigkeitsspiegels mit der umgebenden Atmosphäre und unterhalb des Flüssigkeitsspiegels mit dem Raum mit dem gasförmigen Medium verbunden ist, oder entsprechend den Einwirkungen des Drucks unterhalb des Flüssigkeitsspiegels auf den zusammenhängenden technologischen Prozeß, wobei die selbsttätige Einstellung dieser Kraft auf das Erreichen einer zulässigen mittleren Druckabweichung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels von dem Sollwert gerichtet ist»

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt ein geschlossenes Gefäß, das oberhalb des Flüssigkeitsspiegels mit dem Verteiler des gasförmigen Mediums verbunden ist. Dieser Verteiler ist mit einem Generator, der dem Druck des gasförmigen Mediums im Gefäß oberhalb des Flüssigkeitsspiegels proportional ist, und weiter mit einer selbsttätigen Einstellvorrichtung verbunden, die über einen Vergleicher (Differential) mit dem Druckgeber unterhalb des Flüssigkeitsspiegels verbunden ist. Die selbsttätige Einstellvorrichtung kann ebenfalls mit einem Folgeregler des Flüssigkeitsspiegels im Gefäß verbunden werden, und zwar so, daß durch die Xn-

derung des Flüssigkeitsspiegels in der selbsttätigen Einstellvorrichtung eine solche Kraftänderung hervorgerufen wird, wie sie im Generator entstehen würde, falls der Einfluß der Änderung des Flüssigkeitsspiegels auf den Druck unterhalb des Flüssigkeitsspiegels durch den Druck des gasförmigen Mediums im Gefäß ausgeglichen werden sollte. Die selbsttätige Einstellvorrichtung kann ferner mit einem Wirkungsregler derart verbunden werden, daß durch ihn in der selbsttätigen Einstellvorrichtung eine Kraftänderung hervorgerufen wird, die auf eine Verminderung der Abweichung der Einwirkungen des Ist-Drucks und des Soll-Drucks unterhalb des Flüssigkeitsspiegels abzielt.

Der Druckgeber unterhalb des Flüssigkeitsspiegels kann durch einen in die Flüssigkeit getauchten Körper, und weiter durch einen Faltenbalg oder durch einen vergleichend oder differenzbildend arbeitenden Geber gebildet werden, der den Druck unterhalb* des Flüssigkeitsspiegels entsprechend der Lage im Meßraum abtastet, der oberhalb des Spiegels mit der umgebenden Atmosphäre und unterhalb des Spiegels mit der unter dem Einfluß des gasförmigen Mediums stehenden Flüssigkeit verbunden ist.

Der Folgeregler des Spiegels kann durch einen Schwimmer gebildet werden, der über einen Lagevergleicher (Lagedifferential) mit einem selbsttätigen Antrieb verbunden ist, der durch diesen Vergleicher betätigt wird.

In den Kreis der selbsttätigen Einstellvorrichtung kann ein Unterbrecher eingeschaltet werden. Der Verteiler des Druckmediums kann mit einer Sprungeinsteilvorrichtung und mit einemiZeitrelais verbunden werden. Die selbsttätige Einstellvorrichtung kann mit einer handgesteuerten Einstell-

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vorrichtung verbunden werden, sie kann als ein selbständiger Antrieb mit einer Feder ausgebildet werden. Die Verbindung des selbständigen Antriebs kann durch ein verstellbares Getriebe durchgeführt werden. Die Sprungeinstellvorrichtung kann mit.einer Hilfsfeder und einem Kolben ausgeführt werden.

Im Gefäß, das durch einen Ofen mit einem Deckel gebildet wird, kann eine Aluminiumlegierung geschmolzen und aus ihr ein Steigrohr geführt werden, das in eine Preßkammer einer Druckgießmaschine mündet, deren Preßkolben mit Hilfe eines Endschalters betätigt werden kann, der vor die Sprungeinstellvorrichtung geschaltet ist. Dieser Preßkolben kann von einer selbsttätigen Einstellvorrichtung über einen Wirkungsregler betätigt werden.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat im Vergleich mit bisher bekannten Einrichtungen vor allem den Vorteil, daß die Druckregelung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels viel schneller verlaufen kann, da die Druckabweichungen des gasförmigen Mediums oberhalb des Flüssigkeitsspiegels von der Sollhöhe unabhängig von den langsam arbeitenden Gebern ausgeglichen werden, während diese Geber in den Kreis der selbsttätigen Einstellvorrichtung geschaltet sind, wo eine schnelle Tätigkeit der Geber nicht notwendig ist. Die Einflüsse der sich ändernden Undichtheiten und des großen Volumens der Gefäße auf die exakte Tätigkeit der Vorrichtung werden unterdrückt, da der Verteilerkreis des gasförmigen Mediums imstande ist, die Lieferung des gasförmigen Mediums nach dem augenblicklichen Bedarf schnell anzupassen. Der Druck unterhalb des FlUssigkeitsspiegels kann sowohl mit Hilfe von Druckgebern als auch mit Hilfe der Geber des Flüssigkeitsspiegels im Gefäß oder mit Hilfe von Wirkungsgebern

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des Drucks unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in dem zusammenhängenden technologischen Prozeß geregelt werden. Der Folgeregler des Flüssigkeitsspiegels im Gefäß kann für weitere Zwecke ausgenutzt werden, wie zum Beispiel für eine kontinuierliche Anzeige der Flüssigkeitsmenge im Gefäß, zur Signalisierung des niedrigsten und des höchsten zulässigen Flüssigkeitsspiegels, für die Fernsignalisierung der benötigten Nachfüllung weiterer Flüssigkeit in das Gefäß, zur selbsttätigen Nachfüllung des Gefäßes und dergleichen. Die selbsttätige Einstellvorrichtung in Verbindung mit dem Wirkungsregler kann durch Korrektur des Drucks unterhalb des Flüssigkeitsspiegels einige unerwünschte Nebeneinflüsse auf den technologischen Prozeß herabsetzen, zum Beispiel Querschnittsänderungen des Steigrohrs, Abweichungen der Flüssigkeitsviskosität und dergleichen.

Drei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen!

Fig. 1 eine Vorrichtung mit dem Druckgeber unterhalb des Flüssigkeitsspiegels;

Fig. 2 eine Vorrichtung mit einem Druckgeber unterhalb des Flüssigkeitsspiegels, der ein anderes physikalisches Prinzip ausnutzt; und

Fig. 3 eine Vorrichtung, bei der die sich automatisch einstellende Kraft entsprechend der Ursache und der Folge der Druckabweichung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels von dem Sollwert eingestellt wird.

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Nach Fig.. 1 befindet sich in einem durch einen Deckel 13 verschlossenen Gefäß 6 eine Flüssigkeit 4 und ein in diese getauchter Körper 16, der in Verbindung mit einem Faltenbalg 15 einen Druckgeber 3 bildet. Oberhalb des Spiegels der Flüssigkeit 4 befindet sich ein gasförmiges Medium 2, das über einen Verteiler 1 aus einem Luftnetz 14 zugeleitet wird. Die Lage eines Arbeitsspiegels 44 unterhalb der umgebenden Atmosphäre 18 ist durch den Druck in einer Öffnung 17 bestimmt, der von der Menge der Flüssigkeit 4 im Gefäß 6 und vom Druck des gasförmigen Mediums 2 abhängig ist. Es werden beispielsweise unter dem Arbeitsspiegel 44 in die Flüssigkeit 4 Gegenstände eingetaucht, die für eine Oberflächenbehandlung bestimmt sind, oder es wird Flüssigkeit 4 für eine weitere Verarbeitung entnommen. In beiden Fällen wird gefordert, den Arbeitsspiegel 44 unabhängig von der Menge der Flüssigkeit 4 im Gefäß 6 auf gleicher Höhe zu halten.

Der Druck unterhalb des Spiegels der Flüssigkeit 4 wird durch den Geber oder Fühler 3 gemessen, und der gemessene Wert wird in einem Vergleicher 5 mit dem Sollwert des Drucks verglichen, der durch eine handbetätigte Einstellvorrichtung 7 eingestellt wird. Sofern der Istwert des Drucks niedriger ist als der Sollwert, sendet der Vergleicher 5 in eine selbsttätige Einstellvorrichtung 9 einen Impuls zur Erhöhung der Kraft auf dem Verteiler 1. Das Druckmedium 2 beginnt, aus dem Luftnetz 14 in das Gefäß 6 zu strömen und erhöht den Druck unterhalb des Spiegels der Flüssigkeit 4. Sobald der Druck den Sollwert erreicht, hört die selbsttätige Einstellvorrichtung 9 auf, die Kraft durch Einwirkung des Vergleichers oder Differentials 5 zu erhöhen. Falls der Istwert des Drucks unterhalb des Spiegelt:

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der Flüssigkeit h höher ist als der Sollwert, sendet der
Vergleicher 5 ein negatives Signal, und die selbsttätige
Einstellvorrichtung 9 setzt die Kraft herab. In beiden Fällen wird das Einlassen und Ablassen des Druckmediums '2 unterbrochen, sobald sich die Kräfte eines Generators 10 und der selbsttätigen Einstellvorrichtung 9 ausgleichen, d. h. sobald der Druck des gasförmigen Mediums 2 im Gefäß 6 den
durch die Einstellung der selbsttätigen Einstellvorrichtung 9 bestimmten Wert erreicht. Der Kreis der selbsttätigen Einstellvorrichtung 9 ist langsam und reagiert deshalb nur, solange sich der mittlere Druckwert unterhalb des
Spiegels der Flüssigkeit k von dem Sollwert unterscheidet, während der Generator 10 zusammen mit dem Verteiler 1
schnell arbeitet und auch auf kurzfristige Druckänderungen des gasförmigen Mediums 2 reagiert.

Im Bedarfsfall einer Druckänderung unterhalb des Spiegels der Flüssigkeit 4,auf einen anderen Wert setzt ein
Zeitrelais 12 für die eingestellte Zeit eine Sprungeinstellvorrichtung 11 in Tätigkeit und unterbricht über einen Unterbrecher 8 den Kreis der selbsttätigen Einstellvorrichtung 9. Die Sprungeinstellvorrichtung 11 ändert das Kräftegleichgewicht am Verteiler 1, der in Richtung der Kraft der Sprungeinstellvorrichtung 11 weiteres gasförmiges Medium 2 oberhalb d*s Spiegels der Flüssigkeit k einläßt oder einen Teil des gasförmigen Mediums 2 in die umgebende Atmosphäre abläßt, bis der Druck des gasförmigen Mediums 2 den Wert
so ändert, daß die Kraft des Generators 10 die Wirkung der Sprungeinstellvorrichtung 11 ausgleicht. Dadurch wird
gleichzeitig ein anderer Sollwert des Drucks unterhalb
des Spiegels der Flüssigkeit 4 oder eine andere gewünschte Höhe des Arbeitsspiegels kh erreicht. Nach Beendigung der

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Tätigkeit des Zeitrelais 12 wird der ursprüngliche Zustand erneuert.

Eine andere beispielsweise Ausführung der Vorrichtung nach der Erfindung ist in Fig. 2 wiedergegeben. Das Gefäß hat einen Meßraum 19 und eine Öffnung 17, durch die die Druckwerte unterhalb des Spiegels der Flüssigkeit k ausgeglichen werden. Der Vergleicher 5 wird unmittelbar durch den Qeber 3 gebildet, der den Druck unterhalb des Spiegels der Flüssigkeit k entsprechend der Lage erfaßt, zum Beispiel in Form eines elektrischen Kontakts. Durch die Lage des Gebers 3 wird der Sollwert des Drucks unterhalb des Spiegels der Flüssigkeit k eingestellt. Der Verteiler 1 ist mit dem Luftnetz 14 und mit dem Gefäß 6 verbunden und wird durch Verbindung mit dem Generator 10, der selbsttätigen Einstellvorrichtung 9 und der Sprungeinstellvorrichtung 11 betätigt. Die selbsttätige Einstellvorrichtung 9 wird durch einen automatischen Antrieb 24 und durch eine Feder 25 gebildet. Diese Ausführung ist zum Beispiel zur Förderung der Flüssigkeit k aus dem Gefäß 6 während der Wirkung der mit dem Zeitrelais 12 verbundenen Sprungeinstellvorrichtung 11 bestimmt, und es wird eine Umstellung der selbsttätigen Einstellvorrichtung 9 von Hand nach jedem Nachfüllen des Gefäßes 6 durch die Flüssigkeit k vorausgesetzt. Deshalb gleicht der automatische Antrieb Zk in Verbindung mit dem Geber 3 automatisch nur die Einflüsse der Abnahme der Flüssigkeit k Im Gefäß 6 aus.

Eine Feder 25 wirkt auf den Verteiler 1 durch eine ständige Kraft ein, bis der Spiegel der Flüssigkeit k im Meßraum 19 sich im Kontakt mit dem Geber 3 befindet. Sobald dieser Kontakt unterbrochen wird, erhöht der automa-

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tische Antrieb 2k die Kompression um die Kraft der Feder 25, solange der Spiegel der Flüssigkeit k den Kontakt mit dem Druckgeber 3 nicht erneuert, wodurch wieder eine weitere Erhöhung der Kraft auf die Feder 25 unterbrochen wird. Der Generator 10 wirkt auf den Verteiler 1 analog wie in dem vorhergehenden Fall und hält den Druck des gasförmigen Mediums 2 auf dem von der Feder 25 eingestellten Wert, solange die Sprungeinstellvorrichtung 11 sich in Ruhelage befindet. Nach Ingangsetzung des Relais 12 ändert die Sprungeinstellvorrichtung 11 das auf den Verteiler 1 einwirkende Kräftegleichgewicht, über den das gasförmige Medium 2 zu strömen beginnt, und der Druck im Gefäß 6 wird erhöht, solange durch den Generator 10 nicht die auf den Verteiler 1 einwirkenden Kräfte ausgeglichen werden und dadurch auch der Verteiler 1 in Ruhelage gebracht wird. Die Druckerhöhung bewirkt eine Erhöhung des Spiegels 5 im Meßraum 19 und den Ausfluß der Flüssigkeit k aus dem Gefäß 6 mit gleichbleibender Geschwindigkeit, da der Spiegel der Flüssigkeit k im Gefäß 6 sich sehr langsam ändert und den Druck unterhalb des Spiegels der Flüssigkeit k in der kurzen Zeit der Tätigkeit des Zeitrelais 12 nicht wesentlich beeinflussen kann. Der Verteiler 1 hält die Druckabweichungen des gasförmigen Mediums 2 automatisch mit Hilfe des Generators 10 auf dem nötigen Wert. Nach Beendigung der Tätigkeit des Zeitrelais 12 erlischt die Kraft der Sprungeinstellvorrichtung 11, durch Einwirkung des Kraftüberschusses des Generators 10 läßt der Verteiler 1 diesen Überschuß des gasförmigen Mediums 2 aus dem Gefäß 6 ab, der ursprüngliche Gleichgewichtszustand wird erneuert, und der Abfluß der Flüssigkeit k aus dem Gefäß 6 wird unterbrochen. Der Unterbrecher 8 ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nicht notwendig, da während der Tätitkeit des Zeitrelais 12 die

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selbsttätige Einstellvorrichtung 9 aufgrund der angeführten Eigenschaften des selbsttätigen Antriebs 2k und des Gebers 3 in Ruhelage bleibt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Das Gefäß 6 wird durch einen Ofen 29 gebildet, und die Flüssigkeit k ist eine geschmolzene Aluminiumlegierung 30· Der Ofen 29» der durch einen Deckel 13 verschlossen ist, mündet unter dem Spiegel der geschmolzenen Aluminiumlegierung 30 über eine Öffnung 17 und ein Steigrohr 31 in eine Preßkammer 32 einer Druckgießmaschine 33. Ein Folgeregler 22 des Spiegels der geschmolzenen Aluminiumlegierung 30 wird durch einen Schwimmer 20, einen Lagevergleicher (Lagedifferential) 21 und einen selbsttätigen Antrieb 2k gebildet, der gleichzeitig mit einem verstellbaren Getriebe 26 und einer Fedei' 25 die selbsttätige Einstellvorrichtung 9 bildet. In den Kreis des Verteilers 1 ist ein Kondenser k2 und ein Sicherheitsventil 43 ge- j schaltet. Die Sprungeinstellvorrichtung 11 wird durch einen { Kolben 28 und eine Hilfsfeder 27 gebildet und wird durch ein Zeitrelais 12 über einen Endschalter J6 betätigt, der in der Ruhelage 35 eines Preßkolbens 3k die Tätigkeit der

Sprungeinstellvorrichtung 11 verhindert. Der selbsttätige I

Antrieb 2k ist mit einem Wirkungsregler 23 verbunden, mit '

Hilfe dessen die Größe eines Rests kO in Stellungen 37 und ■

38 der Druckgießmaschine 33 gemessen wird. '

Der Schwimmer 20 wird zum Beispiel aus einem Material

von kleinerem spezifischem Gewicht als die Aluminiumlegie- i

rung 30 hergestellt und schwimmt deshalb auf dem Flüssigkeitsspiegel. Der Lagevergleicher 21 wirkt auf den selbsttätigen Antrieb 2k systematisch derart ein, daß er die Lage

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des Schwimmers verfolgt. Falls sich eine größere Abweichung zwischen der Lage des selbsttätigen Antriebs 2k und des Schwimmers 20 ergibt als die zulässige Abweichung, sendet der Lagevergleicher 21 ein positives oder negatives Signal in den selbsttätigen Antrieb 2k, und seine Lage beginnt, sich entsprechend dem Sinn der Abweichung der Lage zu heben oder zu senken, solange die Lageabweichung nicht unterhalb die erlaubte Abweichung sinkt. Dadurch wird eine automatische Verfolgung des Spiegels der geschmolzenen Aluminium- . legierung 30 durch den selbsttätigen Antrieb 2k sowohl beim Fallen als auch beim Steigen des Spiegels erzielt, wenn die Aluminiumlegierung 30 in den Ofen nachgefüllt wird. Das verstellbare Getriebe 26, das die Lage des selbsttätigen Antriebs 2k auf das Zusammendrücken und die Kraft der Feder 25 überträgt, ist so eingestellt, daß der Zuwachs der Kraft auf die Feder 25 bei der Lageänderung des Schwimmers 20 dem Zuwachs der Kraft des Generators 10 gleich ist, den eine Druckänderung des gasförmigen Mediums 2 hervorrufen würde, wenn sie den Einfluß der Änderung des Spiegels der geschmolzenen Aluminiumlegierung 30 auf den Druck unterhalb des Spiegels ausgleichen sollte. Aus dieser Bedingung wird die Einstellung des verstellbaren Getriebes 26 bestimmt. Der Verteiler 1 gleicht systematisch jede Druckänderung unterhalb des Spiegels der Aluminiumlegierung 30, die durch Änderung des Spiegels im Ofen 29 hervorgerufen wurde, durch Betätigung des Druckes des gasförmigen Mediums 2 derart aus, daß die Kräfte des Generators 10 und der Feder 35 im Gleichgewichtszustand bleiben, dem der ständige Wert des Drucks unterhalb des Spiegels und die ständige Lage des Spiegels im Steigrohr 31 entsprechen.

Wenn sich der Preßkolben 3k in der Ruhelage 35 befin-

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det, wirkt ein Finger 41 auf den Endschalter 36, der eine Einwirkung des Zeitrelais 12 auf die Sprungeinstellvorrichtung 11 ermöglicht. In diesem Fall drückt nach Ingangsetzung des Zeitrelais 12 der Kolben 28 die Hilfsfeder 27 nieder, und durch die Tätigkeit des Verteilers 1 und des Generators 10 .erhöht sich der Druck des gasförmigen Mediums 2, wodurch der Druck unterhalb des Spiegels erhöht wird, und die geschmolzene Aluminiumlegierung 30 beginnt, aus dem Steigrohr 31 in die Preßkammer 32 auszufließen. Die Dosis 39 der ausgeflossenen geschmolzenen Aluminiumlegierung 30 wird durch das Zeitrelais 12 eingestellt und ist vom Druck unterhalb des Spiegels und vom Querschnitt der Öffnung 17 abhängig. Soweit der Druck unter dem Spiegel den Sollwert nicht erreichen sollte, würden sich die Druckwirkungen ändern, was im gegebenen Fall die Größe der Dosis 39 verstel-•len würde. Die Änderungen der Dosis 39 kommen nach dem Einpressen der Dosis 39 mit Hilfe des Preßkolbens 34 in einer Änderung des Rests 40 zum Ausdruck, die durch den Wirkungsgeber 23 in den Stellungen 37 oder 38 gemessen wird. Der Wirkungsgeber 23 wirkt auf den selbsttätigen Antrieb 24 derart, daß bei einem kleinen Rest 40 nach der Stellung eine kleine Lageänderung des selbsttätigen Antriebs 24 hervorgerufen wird und dadurch auch gleichzeitig eine geringe Erhöhung der Kraft auf die Feder 25, wodurch eine laufende Erhöhung des Rests 4o erreicht wird, solange nicht dessen nötige Größe erreicht wird. Falls umgekehrt die Stellung 38 eintritt und der Rest 40 zu groß ist, wirkt der Wirkungsgeber 23 auf den selbsttätigen Antrieb Zh analog ein, nur mit dem Unterschied, daß er eine geringe Herabsetzung der Kraft auf die Feder 25 und dadurch gleichzeitig auch eine Verringerung des Drucks unter dem Spiegel hervorruft. Der Wirkungsgeber 23 wirkt dabei auf den selbsttätigen Antrieb Zh

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in den Grenzen der Unempfindlichkeit des Lagevergleichers 21 , die in genügendem Ausmaß vorgegeben sind, so daß die Lage des selbsttätigen Antriebs 2k und damit gleichzeitig der Wert des Drucks unter dem Spiegel durch die Tätigkeit des Lagevergleichers 21 ungefähr eingestellt und die Feineinstellung durch die Tätigkeit des Wirkungsgebers 23 korrigiert wird. Sofern der Rest kO so groß ist, wie gefordert, setzt der Wirkungsgeber 23 den selbsttätigen Antrieb 2k überhaupt nicht in Tätigkeit, und die .Kraft der Feder 25 ändert sich nicht.

Der Wirkungsgeber 23 gleicht mögliche weitere Einflüsse auf die Größe des Rests kO aus, wie zum Beispiel den Einfluß der langsamen Änderungen des Querschnitts der Öffnung 17 oder den.Einfluß der Änderung der Viskosität der geschmolzenen Aluminiumlegierung 30» gegebenenfalls den Einfluß der kleinen Änderungen der im Zeitrelais 12 eingestellten Dosierungszeit. Das verstellbare Getriebe kann gegebenenfalls etwas unterschiedlich eingestellt werden, als oben angeführt wurde, falls dadurch beispielsweise die Kompensation des Einflusses großer Volumina des gasförmigen Mediums 2 auf die Größe der Dosis 39 oder des Rests kO erreicht werden soll. Der Kondensor 42 beseitigt aus dem gasförmigen Medium 2 die unerwünschten Komponenten. Ein. Sicherheitsventil 43 schützt den Raum des Ofens 29 vor einem unerwünschten Überdruck im Fall eines Defekts der Vorrichtung.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat breite Ausbildungsmöglichkeiten, insbesondere was die Bildung einzelner Komponenten, die Wahl deren physikalischer Prinzipien und die Möglichkeiten einer Kombination mehrerer

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Geber gleichzeitig anbelangt, wie es sich entsprechend der konkreten Anwendung als günstig erweist.

Außer der Anwendung zur Dosierung von Metallen, wie im konkreten Beispiel angeführt wurde, ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung überall dort anwendbar, wo es notwendig ist, den Druck unterhalb des Flüssigkeitsspiegels oder andere Größen zu regeln, die mit dem Druck zusammenhängen, wie zum Beispiel die Lage der Flüssigkeitsspiegel oder den Durchfluß von Flüssigkeiten, insbesondere dort, wo es sich um aggressive oder heiße Flüssigkeiten handelt. So kann beispielsweise die Eignung der Vorrichtung zur Regelung des Flüssigkeitsspiegels nach Bedarf bei der Durchführung von Oberflächenbehandlungen durch Eintauchen oder zur Dosierung von Flüssigkeiten auf mechanischem Wege benutzt werden. Die Eignung der Vorrichtung zur Regelung des Durchflusses von Flüssigkeiten kann zum Beispiel beim kontinuierlichen Gießen angewendet werden.

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Claims (18)

1. Patentansprüche

   1 Λ Verfahren zur automatischen Druckregelung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels, insbesondere zur Dosierung von geschmolzenen Aluminiumlegierungen, durch Steuerung des Drucks eines gasförmigen Mediums unterhalb des Flüssigkeitsspiegels, dadurch gekennzeichnet , daß die Verteilung des gasförmigen Mediums betätigt wird durch eine dem Druck des gasförmigen Mediums oberhalb des Flüssigkeitsspiegels proportionale Kraftabweichung von der automatisch einzustellenden Kraft entsprechend der Druckabweichung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels von dem Sollwert oder entsprechend der Ursache oder den Folgen dieser Abweichung sich einstellenden Kraft, zum Beispiel entsprechend der Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Raum mit dem gasförmigen Medium oder entsprechend der Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Meßraum, der oberhalb des Flüssigkeitsspiegels mit der umgebenden Atmosphäre und unterhalb des Flüssigkeitsspiegels mit dem Raum mit dem gasförmigen Medium verbunden ist, oder entsprechend den Einwirkungen des Drucks unterhalb des Flüssigkeitsspiegels auf den zusammenhängenden technologischen Prozeß, wobei die selbsttätige Einstellung dieser Kraft auf das Erreichen einer zulässigen mittleren Druckabweichung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels von dem Sollwert gerichtet ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluß der sich automatisch einstellenden Kraft, zum Beispiel bei Umstellung des Sollwerts des Drucks, unterhalb des Flüssigkeitsspiegels unterbrochen wird.

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3. 3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert des Drucks unterhalb des Flüssigkeitsspiegels durch Einführung einer äußeren, auf die Verteilung des gasförmigen Mediums wirkenden Kraft automatisch betätigt wird.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem geschlossenen Gefäß, das oberhalb des Flüssigkeitsspiegels mit einem Verteiler des gasförmigen Mediums verbunden ist, und weiter aus einem Druckgeber unterhalb des Flüssigkeitsspiegels, dadurch gekennzeichnet , daß der Verteiler (i) des gasförmigen Mediums (2) mit einem Generator (1O) und mit einer selbsttätigen Einstellvorrichtung (9) verbunden ist, wobei der Generator (ΐθ) durch den Druck des gasförmigen Mediums (2) oberhalb des Spiegels der Flüssigkeit (4) im Gefäß (6) betätigt wird und die selbsttätige Einstellvorrichtung (9) mit einem Vergleicher (Differential) (5^ verbunden ist, der weiter mit einem Druckgeber (3) des Drucks unterhalb des Spiegels der Flüssigkeit (4) verbunden ist.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem geschlossenen Gefäß, das oberhalb des Flüssigkeitsspiegels mit einem Verteiler des gasförmigen Mediums verbunden ist, und aus einem Folgeregler des Flüssigkeitsspiegels, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (1) des gasförmigen Mediums (2) mit einem Generator (1O) und mit einer selbsttätigen Einstellvorrichtung (9) verbunden ist, wobei der Generator (1O) durch den Druck des gasförmigen Mediums (2) oberhalb des Spiegels der Flüssigkeit (4) im Gefäß (6) betätigt wird und

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   die selbsttätige Einstellvorrichtung (9) mit dem Folgeregler (22) des Spiegels der Flüssigkeit (4) im Gefäß (6) derart verbunden ist, daß durch die Änderung des Spiegels der Flüssigkeit (4) in der selbsttätigen Einstellvorrichtung (9) eine Kraftänderung hervorgerufen wird, wie sie im Generator (10) entstehen würde, falls der Einfluß der Änderung des Flüssigkeitsspiegels (4) auf den Druck unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (4) durch den Druck des gasförmigen Mediums (2) im Gefäß (6) ausgeglichen würde.
6. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem geschlossenen Gefäß, das oberhalb des Flüssigkeitsspiegels mit einem Verteiler des gasförmigen Mediums verbunden ist, und aus einem Wirkungsgeber, dadurch gekennzeichnet , daß der Verteiler (1) des gasförmigen Mediums (2) mit dem Generator (10) und mit der selbsttätigen Einstellvorrichtung (9) verbunden ist, wobei der Generator (1O) durch den Druck des gasförmigen Mediums (2) oberhalb des Spiegels der Flüssigkeit (4) im Gefäß (6) betätigt wird und'die selbsttätige Einstellvorrichtung (9) mit dem Wirkungsgeber (23), zum Beispiel einem Lagegeber, derart verbunden ist, daß durch den Wirkungsgeber (23) in der selbsttätigen Einstellvorrichtung (9) eine Kraftänderung hervorgerufen wird, die auf eine Verminderung der Abweichung der Einwirkungen des Istwerts und des Sollwerts des Drucks unterhalb des Spiegels der Flüssigkeit (4) abzielt.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgeber (3) unterhalb des Spiegels der Flüssigkeit (4) durch einen Faltenbalg (15) und einen Körper (16) gebildet ist.

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8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (5) direkt durch den Druckgeber (3) gebildet ist, der den Druck unterhalb des Spiegels der Flüssigkeit (4) entsprechend der Lage des Spiegels der Flüssigkeit (4) im Meßraum (19) erfaßt, der oberhalb des Spiegels mit der umgebenden Atmosphäre (18) und unterhalb des Spiegels über eine Öffnung (17) mit der Flüssigkeit (4) unterhalb des gasförmigen Mediums (2) verbunden ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Folgeregler (22) durch einen Schwimmer (20) gebildet ist, der über den Lagevergleicher (21) mit einem selbsttätigen Antrieb (24) verbunden ist, der durch den Lagevergleicher (21) betätigt wird.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kreis der selbsttätigen Einstellvorrichtung (9) ein Unterbrecher (8) eingeschaltet ist, der die Umstellung der selbsttätigen Einstellvorrichtung (9), beispielsweise während der programmgesteuerten Änderung des Sollwerts des Drucks unterhalb des Spiegels der Flüssigkeit (4) oder während der Außerbetriebsetzung des Wirkungsgebers (23), verhindert.
11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (1) des gasförmigen Mediums (2) mit der Sprungeinstellvorrichtung (11) und mit dem Zeitrelais (12) verbunden ist.

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12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche k bis 10 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Einstellvorrichtung (9) mit einer handbetätigten Einstellvorrichtung (7) verbunden ist.
13. 13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche h bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Einstellvorrichtung (9) durch einen selbsttätigen Antrieb (2^) und durch eine Feder (25) gebildet ist.
14. lh. Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß der automatische Antrieb.(24) mit einer Feder (25) über ein verstellbares Getriebe {26) verbunden ist.
15. 15· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14., dadurch gekennzeichnet, daß die Sprungeinstellvorrichtung (11) durch eine Hilfsfeder (27) und einen Kolben (28) gebildet ist,
16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche k bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (6) durch einen mit einem Deckel (13) verschlossenen Ofen (29) gebildet ist, in dem sich die geschmolzene Aluminiumlegierung (30) befindet und woraus ein Steigrohr (31) geführt ist.
17. 17· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr (31) in eine Preßkammer (32) einer Druckgießmaschine (33) mündet, durch deren Preßkolben (3*0 in der Ruhelage (35) ein Endschalter (36) betätigt wird, der vor die Sprungeinstellvorrichtung (11) geschaltet ist.

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18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17» dadurch gekennzeichnet, daß in zwei Stellungen (37, 38) des Preßkolbens (34) der Druckgießmaschine (33) die selbsttätige Einstellvorrichtung (9) durch den Preßkolben (3*0 über den
    Wirkungsgeber (23) betätigt wird,

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