DE2426356A1

DE2426356A1 - Einrichtung an elektrischen induktionsoefen zur ermittlung der fuellhoehe des fluessigen schmelzgutes

Info

Publication number: DE2426356A1
Application number: DE19742426356
Authority: DE
Inventors: Spyridion Dipl Ing Christou; Henning Dipl Ing Koehler; Karl-Ludwig Morkramer
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1974-05-31
Filing date: 1974-05-31
Publication date: 1975-12-04
Also published as: DE2426356B2; IT1035911B; HU172315B; SE405763B; GB1466217A; US3987236A; SE7506022L; FR2275757B1; JPS515210A; FR2275757A1; PL97095B1

Description

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AEG-Elotherm Gesellschaft mit beschränkter Haftung

PX 0725/74- (05) Remscheid, den 30.05. 197'*

PAT/Seiffert/Sw.

Einrichtung an elektrischen Induktionsöfen zur Ermittlung der Füllhöhe des flüssigen Schmelzgutes

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des anliegenden Anspruchs 1.

Zur Ermittlung des Füllstandes des flüssigen Schmelzgutes an elektrischen Induktionsöfen, die zum Schmelzen von Schmelzgütern mit niedrigem Schmelzpunkt dienen, ist bereits vorgeschlagen worden, an der Innenwandung des Ofentiegels in einer vorgegebenen Füllhöhe des Schmelzgutes einen metallischen Signalkontakt aus Material mit hohem Schmelzpunkt anzuordnen und diesen Kontakt mit einer Stromquelle zu verbinden, deren zugehöriger Stromflußpfad sich über die flüssige Schmelze dann schließt, -wenn die Schmelze die Füllhöhe des Signalkontaktes erreicht. Diese Anordnung ist an Schmelzen mit niedrigem Schmelzpunkt unter Vervielfachung der vorgesehenen Signalkontakte, die entlang der Füllhöhe des Ofentiegels verteilt angeordnet werden, auch dazu brauchbar, eine schrittweise verlaufende Füllstandsmessung vorzunehmen, die bis auf den Abstand zwischen zwei Signalkontakten ausreichend genau ist.

Diese und andere Anordnungen leiden jedoch unter dem Mangel, daß die elektrisch leitenden Kontakte, die in die Tiegelwandüng eingebracht werden, bei in Betrieb befindlichem Ofen induktiv ebenfalls erhitzt werden, wodurch besondere Schwierigkeiten bei der Materialauswahl für diese Kontakte entstehen. Darüberhinaus eigenen sich derartige Anordnungen nicht zur Füllstandsmessung an Induktionsöfen, die zum Schmelzen von'

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Materialion mit hohem Schmelzpunkt dienen. Es sind an solchen Ofen besondere Signalkontakte, die wassergekühlt sind, erforderlich, und die gesamte Anordnung wird allein durch den Einbau der erforderlichen Kontakte teuer und aufwendig.

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, eine weitgehend verschleißfrei und von der Ofentemperatur weitgehend unbeeinflußt arbeitende Einrichtung zur Ermittlung der Füllhöhe des flüssigen Schmelzgutes im Ofentiegel von elektrischen Induktionsöfen anzugeben, die es dem Betriebsmann mindestens gestattet, das Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen Füllstandshöhe auf einwandfreie Art und Weise ohne Zuhilfenahme optischer Hilfsmittel festzustellen.

Die Erfindung befaßt sich ferner mit der Aufgabe, die Standhöhe des Schmelzgutes im Innern elektrischer Induktionsöfen kontaktfrei zu messen. Die Messung soll bei in Betrieb befindlichem Ofen unter Vermeidung von Verschleißteilen bei hoher Temperatur des Schmelzgutes möglich sein.

Diese Aufgaben werden der vorliegenden Erfindung entsprechend an Einrichtungen der eingangs näher bezeichneten Art durch die im Kennzeichen des anliegenden Anspruchs 1 angegebene Ausbildung gelöst.

Die Einrichtung nach der Erfindung weist den Vorzug auf, daß zur Füllstandsmessung am Tiegel des Induktionsofens neben der üblichen Induktionsspule, die das Schmelzgut beheizt, keinerlei zusätzliche Meßmittel oder dergleichen vorgesehen sein müssen. Die Heizspule des Ofens bzw. seine Spulen, die das Schmelzgut im Ofen entlang der Füllstandshöhe umfassen, können in jeder beliebigen Füllstandshöhe mit Anzapfungen zwischen einer Spulenwindung oder einer Gruppe von Spulenwindungen, die der betreffenden Füllstandshöhe zugeordnet sind, versehen werden, so daß der Spannungsabfall an diesem Teil der zugehö-

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rigen Spule abgegriffen odci" gemessen und zxir Steuerung des vorgesehenen Detektors benutzt werden kann.

Die anliegende Zeichnung erläutert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand einer schematischen Darstellung.

In der Darstellung bezeichnen 1 den Tiegel eines Induktions-Schmelzofens, der z.B. zum Schmelzen von Stahlschrott Verwendung findet. Die Induktionsspule 2, die das Schmelzgut 3 im Innern des Tiegels 1 beheizt, ist an eine Wechselstromquelle 4 angeschlossen und mit ihren Windungen entlang der Füllstandshöhe h den Tiegel 1 umfassend angeordnet. Die einzelnen Spulenwindungen sind übereinanderliegend entlang der Füllstandshöhe h verteilt angeordnet und in üblicher Weise über eine zentrische Ausnehmung wassergekühlt.

Die Spvile 2 weist eine Reihe von Anzapfungen 2,2 ,2 ,

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2 ,2,2 auf, die die Isolation des Spulenleiters durchsetzen und so angeordnet sind, daß jeweils zwei örtlich benachbarte Anzapfungen eine oder mehrere volle Windungen der Spule einschließen.

Die Anzapfungen sind über zugehörige elektrische Leitungen 5» 6»-7f 8,9» Io und 11 mit den entsprechenden Eingängen einer elektrischen Detektoranordnung 12 verbunden, der gleichzeitig ein dem Wechselstrom durch die Spule 2 proportionales Meßsignal über die Leitung 13 zugeführt ist.

Hierzu ist in die Leitung 4a zwischen dem Wechselstromgenerator 4 und den Anschlüssen der Spule 2 die Primärwicklung eines Stromwandlers l4 eingeschaltet, dessen Sekundärwicklung über einen Gleichrichter 15 mit dem Widerstand 16 verbunden ist. Über den Widerstand l6 fließt ein Gleichstrom, der der Stärke- des Wechselstroms über die Leitung 4a proportional ist.

Zwischen den Leitungen 5 und 6 ist eine Spannungsdifferenz meßbar, die der Windungsspannung der Induktionsspule 2

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zwischen den Anschlüssen 2 und 2 proportional ist. Die Einleitungen sind mit der Primärwicklung eines Übertragers verbunden dessen Sekundärwicklung über den Gleichrichter 21 mit dem Widerstand 22 verbunden ist. Die Spannungsabfälle an den Widerständen l6 und 22 werden in einer die beiden Widerstände 23 und 2k enthaltenden Vergleicherschaltung, deren Widerstand 2k einstellbar ist, miteinander auf Gleichheit verglichen. Sind die beiden Spannungen gleich, so erfolgt eine Aussteuerung des nachgeschalteten Schaltverstärkers 26 nicht. Treten Abweichungen von der Proportionalität zwischen dem durch die Spule 2 fließenden Strom und dem Spannungsabfall zwischen den Spulenanzapfungen 2 und 2 ein, so steuert die auftretende Differenzspannung am Eingang des Verstärkers 26 diesen Verstärker voll aus, und der Verstärker 26 betätigt eine optische Signalvorrichtung 27 in Form einer Leuchtdiode.

Abweichungen von der Proportionalität zwischen Strom und Spannung ergeben sich stets dann, wenn an dem überwachten Teil der Spule 2 Änderungen der Spulenimpedanz durch Eintritt der flüssigen Schmelze 3 in die Spulenöffnung eintreten. In diesem Fall tritt eine mehr oder weniger sprunghafte Änderung der Spulenimpedanz ein, die durch Aufleuchten des Signals 27 angezeigt wird. Das Aufleuchten der Leuchtvorrichtung 27 zeigt deshalb eine entpsrechende Füllstandshöhe der Schmelze 3 an.

Die entsprechend angezapften Teile der Induktionsspule 2 betätigen über gleichartig ausgebildete Detektorvorrichtungen ihnen jeweils zugeordnete weitere Lichtquellen 28,29»3o,31 und 32, die zusammen mit der Lichtquelle 27 auf einer Anzeigetafel 33 entsprechend ihrer Höhenzuordnung am Ofentiegel entlang einer vertikalen Richtung verteilt angeordnet sind.

Der Bedienungsmann ist deshalb durch Beobachtung der Leuchtsignale auf der Anzeigetafel 33 in der Lage, ständig den Höhenstand der Schmelze im Tiegel 1 zu kontrollieren.

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Durch Ausbildung der Detektorvorrirhtung 25126,27 als Spulenimpednnz-Überwachungsvorrichtung wird die Ilöhenstandsmesnimg am Tiegelofen von der Heizleistung, die dem Ofen zugeführt wird, unabhängig. Hierzu ist es jedoch abweichend vom beschriebenen Ausführungsbeispiel auch möglich, die Füllstandshöhenniessung stets durch Eingriff in den Wechselstromgenerator 4 bei konstantem Spulenstrom über die Leitung 4a vorzunehmen.

Im übrigen ist bei der Messung darauf zu achten, daß das Schmelzgut 3 im Ofen 1 voll durchgeschmolzen ist und keinerlei feste Einschlüsse mehr aufweist.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie kann in allen üblichen Induktionsöfen, die mit einer oder mehreren entlang der zu überwachenden Füllstandshöhe verteilt angeordneten Induktionsspulen oder Teile solcher Induktionsspulen ausgestattet sind, zur Füllstandsmessung benutzt werden.

4 Ansprüche 1 Zeichnung

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Claims

Ansprüche

1. Einrichtung an elektrischen Induktionsöfen zum Schmelzen oder Wärmen flüssiger, elektrisch leitender Stoffe mit einer den Tiegel des Ofens umfassenden, an eine Wechselstromquelle anschließbaren Induktionsspule, deren Windungen den Ofentiegel im Bereich sich ändernden Füllstands umfassen, zur Ermittlung des Füllstandes des flüssigen Schmelzguts im Ofentiegel, bei der am Tiegel in vorgegebener Füllhöhe mindestens ein Füllstandshöhenfühler zur elektrischen Signalisierung der Füllhöhe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstandshöhenfühler eine in der vorgegebenen Füllstandshöhe (h) angeordnete Windung oder Windungsgruppe der Induktionsspule (2) in Verbindung mit einem vom Spannungsabfall an diesem Teil der Spule gesteuerten Detektor (12) zur Signalisierung des Eintritts der Schmelze in den vom Detektor überwachten Teil der Spule vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (I2)vora Spannungsabfall an dem überwachten Teil der Spule (2) und in Abhängigkeit vom Spulenstrom zur Überwachung der Spulenimpedanz gesteuert ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (12) eine Vergleicherschaltung (25) zum Vergleich einer dem Spannungsabfall proportionalen Spannung mit einer dem Spulenstrom proportionalen Spannung und einen nachgeschalteten Schaltverstärker(26), der bei Ungleichheit beider Spannungen durch das Differenzsignal voll ausgesteuert ist und eine Signalvorrichtung (27) betätigt, aufweist.

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•4.

Einrichtung nach einem dor Ansprüche 1-3 zur Füllstandsmessung an einem Induktionsofen, dessen Tiegel entlang dor Füllhöhe von Windungen oder Windungsgruppen einer oder mehrerer den Ofen beheizenden Induktionsspulen umfaßt ist, die im Abstand voneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere im Abstand voneinander angeordnete Windungen oder Windungsgruppen in zugehörigen Detektoren (25,26) optische Indikatoren (27) betätigen, die auf einer Anzeigetafel (33) entsprechend ihrer Höhenzuordnung am Ofentiegel (l) entlang einer vertikalen Richtung verteilt angeordnet sind.

AEG-Elotherm G.m.b.H.

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