DE2730049A1 - METHOD OF MONITORING THE CONDITION OF ELECTRODES SUBMERSED IN A BULK OF HEAT SOFTENING MATERIAL - Google Patents

METHOD OF MONITORING THE CONDITION OF ELECTRODES SUBMERSED IN A BULK OF HEAT SOFTENING MATERIAL

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DE2730049A1
DE2730049A1 DE19772730049 DE2730049A DE2730049A1 DE 2730049 A1 DE2730049 A1 DE 2730049A1 DE 19772730049 DE19772730049 DE 19772730049 DE 2730049 A DE2730049 A DE 2730049A DE 2730049 A1 DE2730049 A1 DE 2730049A1
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John Fletcher Maddux
Eugene Camillo Varrasso
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Owens Corning Fiberglas Corp
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    • GPHYSICS
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OR —ING. DIPI ING. M. SC. DII-L-PHVS. DR. DIPL.-PHYS. OR —ING. DIPI ING. M. SC. DII-L-PHVS. DR. DIPL.-PHYS.

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Owens Corning Fiberglas CorporationOwens Corning Fiberglas Corporation

Fiberglas TowerFiberglass tower

Toledo, Ohio 43 659 / USAToledo, Ohio 43 659 / USA

Verfahren zur überwachung des Zustands von in einer Masse von in Wärme erweichendem Material untergetauchten Elektroden Method for monitoring the condition of heat-softening substances in a mass Material submerged electrodes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Zustands von in einer Masse aus in Wärme erweichendem Material, vorzugsweise Glas, zu deren Erhitzung durch Zuführung von Joule'scher Wärme untergetauchten Elektroden.The invention relates to a method for monitoring the condition of in a mass of heat-softening material, preferably glass, for heating it by adding Joule heat submerged electrodes.

Allgemein beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit einem Überwachungsverfahren und überwachungsvorrichtungen, die Zustandsänderungen feststellen, die im allgemeinsten Fall eine Lageveränderung einer in der geschmolzenen Masse untergetauchten Elektrode feststellen, im besonderen aber in der Lage sind,In general, the present invention is concerned with a monitoring method and monitoring devices that monitor changes in state determine, in the most general case, a change in position of a submerged in the molten mass Determine the electrode, but in particular are able to

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auch die spezielle Art der Lageveränderung, beispielsweise ein Einsacken oder ein Abkippen des oberen Teils, ermitteln können. Bei dem in Wärme erweichendem Material handelt es sich bevorzugt um Glas. Die Elektroden in dem sich innerhalb einer Schmelzwanne befindenden Material dienen zur Erhitzung dieses Materials durch Zuführung von Joule'scher Wärme. Durch die Erfindung läßt sich sowohl ein anfängliches Elektrodenversagen als auch eine mögliche Beschädigung der Schmelzwanne selbst frühzeitig feststellen und soweit möglich abwenden.also determine the special type of change in position, for example sagging or tilting of the upper part can. The material that softens when heated is preferably glass. The electrodes in which are inside A material located in a melting tank is used to heat this material by supplying Joule heat. By the invention addresses both initial electrode failure and possible damage to the furnace determine yourself early on and avert it as far as possible.

Die elektrische Erhitzung von in Wärme erweichendem Material durch Zuführung Joule'scher Wärme umfaßt die Errichtung einer elektrischen stromführenden Verbindung zu dem zu schmelzenden Material mit Hilfe von Elektroden. Ein typisches in Wärme erweichendes Material, nämlich Glas, muß bei oder oberhalb der üblichen Arbeitstemperaturen, d.h. etwa bei 1427°C gehalten werden, und zwar indem man in das geschmolzene Glas ein oder mehrere Elektrodenpaare eintaucht und den Elektroden gesteuerte Impulse elektrischer Leistung zuführt, die durch das Glas fließen. Sehr häufig sind solche Elektroden so ausgebildet, daß wesentliche Teile ihrer mit dem Glas in Kontakt stehenden Oberflächen zu den Wänden des Behälters oder des Schmelzofens für das Glas im Abstand gehalten sind, so daß die sich auf die Wände übertragende Wärmemenge reduziert werden kann und die Lebensdauer der Schmelzofenwände verlängert wird. So umfaßt beispielsweise eine Elektrodenform einen geradlinigen, runden Zylinder, der sich durch den Boden des Schmelzofens erstreckt. Obwohl beträchtliche Anstrengungen unternommen werden, um die Elektrode und den feuerfesten Boden zu schützen, hat sich herausgestellt, daß eine Tendenz der Elektroden besteht, im Durchtrittsbereich zur Wand fortlaufend zu korrodieren und Erosionserscheinungen zu zeigen.The electrical heating of heat-softening material by the application of Joule heat involves the establishment of a electrical current-carrying connection to the one to be melted Material with the help of electrodes. A typical heat softening material, namely glass, must be at or above the usual working temperatures, i.e. kept at around 1427 ° C by dipping one or more pairs of electrodes into the molten glass and controlling the electrodes Supplies pulses of electrical power that flow through the glass. Very often such electrodes are designed so that essential Parts of their surfaces in contact with the glass to the walls of the container or of the melting furnace for the glass are kept at a distance so that the amount of heat transferred to the walls can be reduced and the service life the furnace walls is extended. For example, includes one electrode shape is a straight, round cylinder that extends through the bottom of the furnace. Though considerable Efforts are made to protect the electrode and the refractory floor, it has been found that there is a tendency of the electrodes to continuously corrode in the area where they pass through to the wall and to cause erosion phenomena to show.

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Im Falle zylindrischer Elektroden sind um die Elektroden unterhalb des Schmelzofenbodens Kühlmantel angeordnet worden, um so die Elektrodentemperatur außerhalb des Schmelzofens auf einem Niveau zu halten, welches so niedrig ist, daß Beeinflussungen durch Bestandteile der freien Atmosphäre und dadurch entstehende Schaden nicht möglich sind. Darüber hinaus ist es nicht ungewöhnlich, innerhalb der Ummantelung und um die Elektrode eine inerte Atmosphäre aufrechtzuerhalten, so daß die Elektrode in dem Längenbereich, in welchem ihre Temperatursich der innerhalb des Schmelzofens annähert, geschützt ist. Selbst unter solchen Vorkehrungen entwickeln die Elektroden jedoch die Tendenz zu Erosionserscheinungen, üblicherweise in dem Bereich der Grenzschicht Schmelzofenbau/Glasschmelze und geringfügig darunter. Eine solche Erosion kann dazu führen, daß die Elektrode in der Schmelze abbricht. Bei einem solchen Abbrechen der Elektrode wird die Bodenwand in dem angrenzenden Bereich des verbleibenden Elektrodenstummels angegriffen und entwickelt sehr schnell Leckstellen, falls es nicht gelingt, hier sofort korrigierend einzugreifen.In the case of cylindrical electrodes, around the electrodes are below of the furnace bottom cooling jacket has been placed so that the electrode temperature outside of the furnace on a Maintain a level which is so low that it can be influenced by components of the free atmosphere and the resultant Damage are not possible. In addition, it is not uncommon inside the jacket and around the electrode to maintain an inert atmosphere so that the electrode is in the length range in which their temperature is within of the furnace, is protected. However, even with such precautions, the electrodes tend to develop to erosion phenomena, usually in the area of the melting furnace construction / glass melt boundary layer and slightly below. Such erosion can lead to the electrode breaking off in the melt. With such a cancellation of the Electrode, the bottom wall in the adjacent area of the remaining electrode stub is attacked and developed Leaks very quickly if it is not possible to take corrective action immediately.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Weiterentwicklung eines Verfahrens zur überwachung der Erhitzung geschmolzenen Glases durch Zuführung Joule'scher Wärme sowie einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens dar, die beide in der deutschen Patentanmeldung P 25 45 532.7 beschrieben sind, und ist daher auch ein Zusatz zu dem Gegenstand dieser Patentanmeldung.The present invention represents a further development of a method for monitoring the heating of molten glass by supplying Joule heat and a device for Implementation of this method, both of which are described in German patent application P 25 45 532.7, and is therefore also an addition to the subject matter of this patent application.

In dieser genannten Patentanmeldung wird darauf hingewiesen, daß Änderungen im Querschnittsbereich einer Elektrode, beispielsweise durch Einschnüren der Elektrode durch erosive Einflüsse und die Bildung von Brüchen im eingeschnürten Bereich zu charakteristischen Änderungen der elektrischen Parameter die-In this patent application mentioned, it is pointed out that changes in the cross-sectional area of an electrode, for example by constriction of the electrode by erosive influences and the formation of breaks in the constricted area to characteristic changes in the electrical parameters

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ser Elektrode führen, die unter Einbeziehung von Schwellwertsystemen überwacht werden können, wobei bei Überschreitung vorgegebener eingestellter Werte eine Alarmgabe erfolgt oder Anzeigemittel betätigt werden.lead this electrode, which takes into account threshold value systems can be monitored, with an alarm being issued if the predefined set values are exceeded or Display means are operated.

In diesem Zusammenhang ist kürzlich festgestellt worden, daß Schmelzwannen, die durch die Zuführung Joule'scher Wärme erhitzt werden und geschmolzenes Glas enthalten, durch das Absacken oder Umkippen von Elektroden durchbrochen oder durchlöchert werden können, von Elektroden nämlich, die sich im Normalzustand vertikal durch den Schmelzwannenboden nach oben erstrecken. Diese Durchbrüche und Beschädigungen der Schmelzwanne sind zurückzuführen auf elektrische, physikalische und thermische Erosion der Schmelzwannen-Bodenwand durch die abgekippten oder eingesackten Elektroden. Die Art des Absackens der Elektroden beeinflußt die schädlichen Auswirkungen auf die Schmelzwanne und deren Betrieb, da in manchen Fällen benachbarte Elektroden in der Weise absacken bzw. wegkippen können, daß sich zwischen ihnen effektiv ein Kurzschluß bildet. Es ist auch beobachtet worden, daß Elektroden, die auch nach ihrem Absacken weiter im Betrieb geblieben sind, die Tendenz entwickeln, in der Nähe der Abbiegung aus der gewünschten normalen Vertikalorientierung soweit erodiert zu werden, daß die Elektroden völlig abbrechen. Es ist daher äußerst erwünscht, auch ein Abkippen oder Absacken von Elektroden in der opaken Masse des thermisch erweichten Materials feststellen zu können, um entsprechende korrigierende Maßnahmen zu treffen, die geeignet sind, die unerwünschten Folgen eines solchen Elektrodenabsackens bei fortdauerndem Betrieb zu vermeiden.In this connection it has recently been found that melting tanks heated by the application of Joule heat and contain molten glass, broken or perforated by sagging or overturning electrodes can be, namely of electrodes that extend vertically through the bottom of the melting tank in the normal state. These breakthroughs and damage to the melting tank are due to electrical, physical and Thermal erosion of the bottom wall of the melting tank due to the tipped or sagged electrodes. The type of sagging the electrode affects the detrimental effects on the furnace and its operation, as in some cases adjacent ones Electrodes can sag or tilt away in such a way that a short circuit is effectively formed between them. It is It has also been observed that electrodes which have continued to operate even after they have sagged develop the tendency to in the vicinity of the turn from the desired normal vertical orientation to be eroded to such an extent that the Completely break off electrodes. It is therefore extremely desirable to prevent electrodes from tipping or sagging in the opaque To be able to determine the mass of the thermally softened material in order to take appropriate corrective measures are suitable for avoiding the undesirable consequences of such an electrode sagging during continuous operation.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches nicht nur imThe present invention is therefore based on the object of providing a method which can be used not only in the

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Kurzzeitbereich Beschädigungen an den Elektroden feststellen kann, wie dies in der deutschen Patentanmeldung P 25 45 532 beschrieben ist, sondern mit welchem auch im Langzeitbetrieb, also bei Uberwachungsvorgängen, die sich über Wochen, Monate und Jahre erstrecken können, eine allmähliche Veränderung der Orientierung der Elektroden, d.h. kurz gesagt deren Absacken in der erhitzten Glasmasse, festgestellt werden kann.Can detect short-term damage to the electrodes, as described in German patent application P 25 45 532 is described, but with which also in long-term operation, i.e. with monitoring processes that take place over weeks, months and years, a gradual change in the orientation of the electrodes, i.e., in short, their sagging in the heated glass mass.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Verfahren und besteht erfindungsgemäße darin, daß bei anfänglicher Benutzung der Elektrode in dem Material elektrische Parameter von Elektrode und dem sich in der Nähe der Elektrode befindlichen Material festgestellt und diese elektrischen Parameter während der Elektrodenlebensdauer überwacht und als Funktion der Änderungsrate und der Änderungsgröße der überwachten elektrischen Parameter eine Verschiebung der Elektrode in der von ihr erhitzten Masse aus ihrer ursprünglichen Orientierung ermittelt wird.To solve this problem, the invention is based on the method mentioned at the beginning and, according to the invention, consists in that with initial use of the electrode in the material electrical parameters of the electrode and the one in the vicinity The material located on the electrode is detected and these electrical parameters are monitored during the life of the electrode and a shift as a function of the rate and magnitude of change in the electrical parameters being monitored of the electrode is determined from its original orientation in the mass heated by it.

Allgemein umfaßt die vorliegende Erfindung ein System, mit welchem ein beginnender Elektrodenschaden bei Elektroden, die sich in einer auf erhebliche Temperaturgrade erhitzten schmelzflüssigen Masse befinden, festgestellt werden kann, sowie eine Verlagerung der Elektrode(n) aus ihrer bevorzugten vertikalen Aufrechtposition. Sind solche Elektrodenveränderungen festgestellt worden, dann können ohne Unterbrechung des Schmelzvorgangs rechtzeitig Gegenmaßnahmen vorgenommen werden.In general, the present invention encompasses a system with which an incipient electrode damage with electrodes that are are in a molten mass heated to a considerable temperature, can be detected, as well as a displacement of the electrode (s) from their preferred vertical upright position. Have such electrode changes been detected? then countermeasures can be taken in good time without interrupting the melting process.

Es ist festgestellt worden, daß ein beginnender Elektrodenschaden bzw. eine beginnende Verlagerung der Elektrode aus ihrer bevorzugten Orientierung sich bemerkbar macht in einer Veränderung, üblicherweise einem Anstieg des Widerstands zwischenIt has been found that an incipient electrode damage or an incipient displacement of the electrode from her preferred orientation is reflected in a change, usually an increase in resistance between

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einem Elektrodenpaar, dem von einer geeigneten Versorgungsquelle die erforderliche Leistung für eine Wärmeabgabe durch Joule'sehe Wärmeerzeugung zugeführt wird. Die Verlagerung einer Elektrode, also ihr Abkippen, Einsacken, ihr Wegkippen o. dgl. unterscheidet sich von einer Erosion oder einem Bruch durch die Rate, d.h. durch die Geschwindigkeit und die Größe des Anstiegs oder der Veränderung von Anfangswerten ausgehend, die festgestellt worden sind, während sich die Elektrode noch in ihrer einwandfreien Orientierung befunden hat. Eine solche, auf eine Elektrodeverlagerung sich beziehende Widerstandsänderung kann sich über Wochen, Monate und sogar Jahre der Benutzung der Elektrode erstrecken.a pair of electrodes, from a suitable supply source the required power for a heat emission is supplied by Joule's heat generation. Relocation an electrode, that is, its tilting, sagging, tilting away or the like, differs from erosion or a fraction by the rate, i.e. by the speed and size of the increase or change of initial values starting from that have been determined while the electrode was still in its correct orientation Has. Such a change in resistance, which is related to an electrode displacement, can last for weeks, months and even Years of use of the electrode.

Ein Merkmal vorliegender Erfindung besteht darin, daß man Strom und Spannung in das Elektrodenpaar umfassenden elektrischen Schaltkreis abtastet oder mißt, auf diese Weise den Widerstand ermittelt und als Folge des Erreichens eines vorgegebenen Widerstands eine Anzeigevorrichtung betätigt.A feature of the present invention is that current and voltage in the electrode pair comprising electrical Circuit scans or measures, thus determining resistance and as a result of reaching a predetermined resistance actuates a display device.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß die Genauigkeit der Widerstandsbestinunung dadurch erhöht wird, daß man die Effektivwerte von Strom und Spannung abtastet und diese Werte verwendet, um den zugeordneten Widerstand zu bestimmen.Another feature is that the accuracy of the resistance determination is increased by sampling the rms values of current and voltage and using these values, to determine the associated resistance.

Ein drittes Merkmal vorliegender Erfindung besteht darin, daß ein Schaltkreis verwendet wird, der einem Vergleicher zugeordnet ist und der Signale erzeugt, die verhältnismäßig sehr genau die wahren Effektivwerte von Strom und Spannung darstellen, damit der Beginn eines kritischen Strom/Spannungsverhältnisses bzw. kritischer Widerstandshöhen (kritisch mit Bezug auf eine Elektrodenverlagerung) ermittelt werden kann.A third feature of the present invention is that it uses circuitry associated with a comparator and which generates signals that represent relatively very precisely the true rms values of current and voltage, thus the beginning of a critical current / voltage ratio or critical resistance levels (critical with reference on an electrode displacement) can be determined.

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Bei vorliegender Erfindung wird eine Verlagerung oder Veränderung der Orientierung einer Elektrode, die in einer Masse aus in Wärme erweichendem Material angeordnet ist, aus ihrer bevorzugten Orientierung heraus dadurch festgestellt, daß man die Änderung im Strom-Spannungsverhältnis eines Elektrodenpaars abtastet und erfaßt. Dieses Elektrodenpaar weist auch die Elektrode auf, die auf ihre Verschiebung zu überwachen ist. Die Änderung des Strom-Spannungsverhältnisses des beobachteten Paars wird bezogen auf das Strom-Spannungsverhältnis, welches dieses Elektrodenpaar geliefert hat zu einem Zeitpunkt, zu welchem sich bei Beginn ihrer Benutzung die beiden Elektroden in ihrer bevorzugten Orientierung, d.h. üblicherweise senkrecht nach oben, befunden haben.In the present invention, a shift or change in the orientation of an electrode in a mass is arranged from heat-softening material, determined from their preferred orientation out by that one samples and detects the change in the current-voltage ratio of a pair of electrodes. This pair of electrodes also has the Electrode, which is to be monitored for its displacement. The change in the current-voltage ratio of the observed Pairs is related to the current-voltage ratio which this pair of electrodes has delivered at a point in time at which At the beginning of their use, the two electrodes will be in their preferred orientation, i.e. usually perpendicular up, have found.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht schließlich darin, daß man einem Elektrodenpaar aus einer Vielzahl von Elektrodenpaaren eine Widerstandsmeßeinrichtung selektiv zuordnet, desgleichen eine Anzeigeeinrichtung, die einen beginnenden Schaden bzw. ein Wegsacken der Elektrode anzeigt. Das Meßsystem ist darüber hinaus so ausgelegt, daß das Elektrodenpaar, welches eine solche Veränderung erfahren hat, daß die Anzeigevorrichtung betätigt worden ist, an der Position des Gesamtsystems ermittelt und identifiziert werden kann.Another inventive feature is finally that one pair of electrodes from a plurality of Electrode pairs a resistance measuring device selectively assigned, likewise a display device, the one beginning Indicates damage or sagging of the electrode. The measuring system is also designed so that the pair of electrodes, which has undergone such a change that the display device has been actuated, at the position of the overall system can be determined and identified.

Zusammengefaßt besteht die Erfindung darin, daß ein Verfahren zur Feststellung einer Elektrodenverlagerung in einer opaken Schmelze eines aus durch Zuführung Joule'scher Wärme erhitzten Materials geschaffen wird, wobei die Erhitzung des Materials durch die Elektrode erfolgt. Man überwacht den Strom, die Spannung und weitere elektrische Eigenschaften der Gesamtheit aus Elektroden und des in Wärme erweichten Materials, die bezüglich einer Elektrodenverschiebung von ßedeutung sein können.In summary, the invention is that a method to determine an electrode displacement in an opaque melt of a heated by supplying Joule heat Material is created, the heating of the material takes place through the electrode. Man monitors the electricity that Voltage and other electrical properties of the assembly of electrodes and of the heat-softened material, relating to an electrode displacement can be significant.

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Eine relativ schnelle Änderung des überwachten Widerstands ist häufig eine Anzeige für sich ergebende Änderungen in den geometrischen Beziehungen zwischen einer Elektrode und dem in Wärme erweichenden Material und anderen Elektroden, wobei solche Änderungen ein Versagen des Systems dann beschleunigen können, wenn keine korrigierenden Maßnahmen getroffen werden. Es können Alarmeinrichtungen, ausgedruckte Anv/eisungen zur Vornahme von Reparaturen und/oder Prozeßregelanordnungen betätigt werden als Folge einer gegebenen Strom/Spannungsänderung oder einer Widerstandsänderung.A relatively rapid change in the monitored resistance is often an indication of resulting changes in the geometric relationships between an electrode and the heat-softening material and other electrodes, where such changes can accelerate system failure if corrective action is not taken. Alarm devices, printed instructions for carrying out repairs and / or process control arrangements can be activated are as a result of a given change in current / voltage or a change in resistance.

Das Wegsacken oder Umkippen von Elektroden und die Richtung dieser Umkippbewegung läßt sich feststellen durch die Art und die Größe von Änderungen, die auf einer Langzeitbasis ermittelt werden, wobei es sich hier mindestens um zeitliche Abstände in der Größenordnung von Tagen handelt. Mehrere Elektroden und Elektrodenpaare werden dadurch überwacht, daß man nach Art eines Multiplexverfahrens die Parameter zwischen jeweils zu überwachenden Elektrodenpaaren zyklisch und wiederholt abtastet. Da die Strom- und Spannungszuführung zu den Elektroden sehr häufig durch gesteuerte Siliziumgleichrichter erfolgt, damit die Erhitzung in den gewünschten Bahnen verläuft, wobei den Elektroden selektive Teilbereiche von Leistungsimpulsen zugeführt werden, ergeben sich komplexe Wellenformen. Auf diese Weise entstehende Verzerrungen der Strom- und Spannungswerte können jedoch dadurch kleingehalten und ihr Einfluß eliminiert werden, daß man für die vorliegenden erfindungsgemäßen Messungen die wahren Effektivwerte von Strom und Spannung verwendet, die auf der Basis der ermittelten Werte mit Hilfe von Konvertern oder Wandlern erzeugt werden, die die Effektivwerte schließlich auch noch in Gleichstromwerte umwandeln. In diesem Zusammenhang verwendet man auch Schaltkreise, die Ausgangs-The sagging or overturning of electrodes and the direction of this overturning movement can be determined by the type and the size of changes that are determined on a long-term basis, with at least time intervals in on the order of days. Several electrodes and pairs of electrodes are monitored by following Art a multiplex process the parameters between each to monitoring electrode pairs cyclically and repeatedly scanned. Since the current and voltage supply to the electrodes is very is often done by controlled silicon rectifiers so that the heating runs in the desired paths, with the Electrodes are supplied with selective subranges of power pulses, resulting in complex waveforms. In this way Any resulting distortions in the current and voltage values can, however, be kept small and their influence eliminated be that one for the present inventive measurements the true rms values of current and voltage are used based on the values determined with the help of converters or converters can be generated that convert the rms values into direct current values. In this Connection one also uses circuits that output

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gleichspannungssignale liefern, die in engster Annäherung den gemessenen Strom- und Spannungswerten in ihren Effektivbeziehungen entsprechen.deliver DC voltage signals that closely approximate the measured current and voltage values in their effective relationships correspond.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.Further refinements of the invention are the subject of the subclaims and laid down in these.

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen der Erfindung im einzelnen naher erläutert. Dabei zeigen:The structure and mode of operation of exemplary embodiments of the invention are explained in greater detail below. Included demonstrate:

Fig. 1 ein Flußdiagramm, welches den überwachungsvorgang auf einen beginnenden Elektrodenschaden darstellt,Fig. 1 is a flow chart showing the monitoring process on represents an incipient electrode damage,

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf einen Glasschmelzofen und zugeordnete elektrische Schaltungselemente zur Überwachung der im Glasschmelzofen angeordneten Elektroden auf mögliche Schäden, die Elektroden sind dabei in Form von Elektrodenpaaren angeordnet und mit zugeordneten Versorgungsquellen verbunden,Fig. 2 is a schematic representation of a plan view of a glass melting furnace and associated electrical circuit elements to monitor the electrodes arranged in the glass melting furnace for possible damage, the electrodes are arranged in the form of electrode pairs and connected to associated supply sources,

Fig. 3 zeigt in schematischer Blockbilddarstellung eine weitere Ausführungsform einer Überwachungsschaltung für mindestens ein typisches Elektrodenpaar, wobei Spannungen überwacht werden, die in angenäherter Form den Effektivwerten von Strom und Spannung entsprechen, die dem Elektrodenpaar zugeführt werden; diese proportionalen Spannungen werden mit eingestellten Werten verglichen, damit entweder kurzzeitige Abweichungen in dem Strom-Spannungsverhältnis der Elektroden oder Abweichungen festgestellt werden können, die von tatsächlichen oder extrapolierten Anfangswerten eine Langzeitabweichung darstellen.3 shows a further one in a schematic block diagram Embodiment of a monitoring circuit for at least a typical pair of electrodes, monitoring voltages that approximate the rms values of current and voltage corresponding to the Pair of electrodes are supplied; these proportional voltages are compared with set values, thus either short-term deviations in the current-voltage ratio of electrodes or discrepancies can be detected from actual or extrapolated initial values show a long-term deviation represent.

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A 42 397 m 273ΩΩΑ9 A 42 397 m 273ΩΩΑ9

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Die Figuren 4,5,6 und 8 stellen alternative Ausführungsbeispiele bezüglich der Verbindung von Elektroden dar und geben gleichzeitig mögliche Ausführungsformen bezüglich des Einsackens und Abkippens von Elektroden an. Für die in diesen Figuren angegebenen Elektrodenmuster sind Widerstandsmodelle entwickelt worden, die bei der Auswertung beobachteter Widerstandsänderungen herangezogen werden können und die dann Hinweise liefern, welche Elektrodenveränderungen sich auf Langzeitbasis einstellen. Die Figuren 4,5, 6 und 8 entsprechen einem Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 3, während die Fig. 7, die ein anderes paariges Elektrodenmuster zeigt, einem Schnitt längs der Linie 7-7 der Fig. 3 entspricht.Figures 4, 5, 6 and 8 represent alternative exemplary embodiments regarding the connection of electrodes and at the same time give possible embodiments regarding sinking and tipping of electrodes. For the electrode patterns shown in these figures Resistance models have been developed that are used in the evaluation of observed changes in resistance and which then provide information on which electrode changes will occur on a long-term basis. Figures 4,5, 6 and 8 correspond to a section along the line 4-4 of FIG FIG. 7, which shows another paired electrode pattern, corresponds to a section taken along line 7-7 of FIG.

Schließlich zeigt die Fig. 9 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf eine Glasschmelzwanne sowie ein typisches Ansteuerungsmuster für in dieser angeordnete Elektroden, welches dazu führt, daß sich, ungeachtet eines Abkippens einzelner Elektroden in beliebiger Richtung, eine verhältnismäßig gleichförmige Widerstandsänderung, nämlich ein Widerstandsanstieg, ergibt.Finally, FIG. 9 shows a schematic representation of a Top view of a glass melting tank as well as a typical one Driving pattern for electrodes arranged in this, which leads to, notwithstanding a tilting of individual electrodes in any direction, a relatively uniform change in resistance, namely an increase in resistance results.

Aufgrund erfindungsgemäßer Maßnahmen ist festgestellt worden, daß ein drohendes oder beginnendes Versagen und ein Schaden an einer Elektrode, die in eine Fluidumsmasse aus in Wärme erweichendem Material untergetaucht ist, dem die Elektrode zur Erzielung Joule'scher Wärme einen elektrischen Stromfluß vermittelt, durch einen Anstieg im Widerstandswert zwischen entsprechenden Elektrodenpaaren angezeigt wird, die diesen Strom führen. Man nimmt an, daß dieses Phänomen auf eine Erosion der Elektrode, die deren Querschnitt reduziert, und auf die Entwicklung von Brüchen in dem eingeschnürten Erosionsbereich zurückzuführen ist.Based on measures according to the invention, it has been determined that an imminent or incipient failure and damage to an electrode, which in a fluid mass of heat-softening Material is submerged, to which the electrode conveys an electrical current flow to achieve Joule heat, is indicated by an increase in resistance between corresponding pairs of electrodes carrying that current. It is believed that this phenomenon is due to erosion of the electrode, which reduces its cross-section, and to development due to fractures in the constricted erosion area.

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Da ein beträchtlicher Anstieg des Widerstandswertes zwischen Elektrodenpaaren bis zu 24 Stunden vor dem eigentlichen Elektrodenbruch beobachtet werden konnte, hat man aus diesem Umstand darauf geschlossen, daß der Beginn des schließlich zu einem Schaden oder Bruch führenden Prozesses eine Abnahme im Querschnittsbereich über die Elektrodenlänge ist. Diese Abnahme oder diese Einschnürung ist bei Elektroden häufig in dem Bereich beobachtet worden, der sich angrenzend oder benachbart zum Austrittsbereich der Elektrode aus der feuerfesten Wand des das geschmolzene Material enthaltenden Behälters erstreckt. In charakteristischer Weise vergrößert sich die Rate des Widerstandsanstiegs über der Zeit. Es hat sich dabei herausgestellt, daß ein 20 %iger Anstieg ein verläßlicher Indikator für kommende Schwierigkeiten ist, daher wird entsprechend einem erfindungsgemäßen Merkmal ein solcher Anstieg als Kriterium zur Betätigung einer diese Schwierigkeiten anzeigenden Vorrichtung verwendet.There is a considerable increase in the resistance value between electrode pairs up to 24 hours before the actual electrode break could be observed, one has concluded from this circumstance that the beginning of the finally to a process leading to damage or rupture is a decrease in cross-sectional area along the length of the electrode. This decrease or this constriction has often been observed with electrodes in the area which is contiguous or contiguous to the exit area of the electrode from the refractory wall of the container containing the molten material. Characteristically, the rate of increase in resistance increases over time. It turned out that a 20% increase is a reliable indicator of trouble ahead, so a feature according to the invention, such a rise as a criterion for actuating a device indicating these difficulties used.

Hierbei ist festzuhalten, daß beim Langzeitbetrieb von mittels Joule'scher Wärme erhitzter Behälter eine gewisse Erosion der Elektroden über relativ lange Zeiträume auftritt. Diese Langzeit-Erosion und der sich dadurch ergebende langzeitige Anstieg im Widerstandswert zwischen Elektrodenpaaren ist kein Hinweis auf einen beginnenden Elektrodenbruch oder Schaden an den Elektroden. So liegt beispielsweise im Fall einer Glasschmelzeinrichtung für ein der Herstellung von Glaswolle dienendes Glas vom Natriumborsilikattyp, wobei das Glas auf eine Schmelz- und Läuterungstemperatur von etwa 1427°C erhitzt wird, der Widerstand zwischen vertikalen, runden, zylindrischen Molybdänelektroden mit einem Durchmesser von 7,62 cm, die sich durch den Schmelzofenboden erstrecken und das Glas über eine Länge von etwa 102 cm kontaktieren, bei etwa 0,04 Ohm, wennIt should be noted here that during long-term operation of containers heated by means of Joule heat, a certain erosion of the Electrodes occurs over relatively long periods of time. This long-term erosion and the resulting long-term increase in the resistance value between electrode pairs there is no indication of an incipient electrode breakage or damage the electrodes. For example, in the case of a glass melting device, there is one used for the manufacture of glass wool Sodium borosilicate type glass, the glass being heated to a melting and refining temperature of around 1427 ° C, the resistance between vertical, round, cylindrical molybdenum electrodes with a diameter of 7.62 cm, which are extend through the furnace floor and contact the glass for a length of about 102 cm, at about 0.04 ohms if

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die Elektroden über den Schmelzofenboden gesehen einen Abstand von 1,83 m aufweisen.the electrodes are a distance across the furnace floor 1.83 m.

Ein festgestellter Widerstandsanstieg auf 0,05 Ohm über einen relativ kurzen Zeitraum ist dann dazu verwendet worden, einen kommenden oder beginnenden Schaden anzuzeigen. Um falsche Anzeigen klein zu halten, wird ein Arbeitszeitbereich, während welchem Widerstandsänderungen aufgrund einer normalen Erosion nicht kompensiert werden, auf etwa drei Monate eingestellt. Wird daher der Widerstand zwischen Elektrodenpaaren mit Bezug auf einen Einstellwert verglichen, dann kann dieser Einstellpunkt alle drei Monate auf einen 20 % höheren Wert, verglichen mit dem dann vorhandenen Stromwiderstand, neu eingestellt werden. A determined increase in resistance to 0.05 ohms over a relatively short period of time was then used to establish a to indicate upcoming or beginning damage. In order to keep false advertisements small, a working time range is created while which changes in resistance due to normal erosion are not compensated for, is set to about three months. Therefore, if the resistance between electrode pairs is compared with reference to a set value, then this set point can every three months to a 20% higher value compared to the current resistance then existing.

Der Betrieb einer Anzeige nach diesem System kann in der Weise verwendet v/erden, daß eine automatische Abschaltung der diesem Elektrodenpaar, an welchem ein angestiegener Widerstandswert abgetastet worden ist, zugeführten Leistung bewirkt wird. Bevorzugte Praxis ist jedoch beim Betrieb dahingehend, daß eine kontinuierliche Alarmgabe so lange erfolgt, bis der Alarm bestätigt und das verantwortliche Personal dahingehend instruiert worden ist, auf den Alarm mit einer Inspektion oder Untersuchung der Elektroden, ihrer Schaltungen und des Ofens zu reagieren, um so die Ursache der Veränderung festzustellen und entweder die Ursache durch die Reparatur zu beseitigen, die Leistung des in Frage stehenden Bereiches abzuschalten oder sich zu vergewissern, daß keine Schwierigkeiten oder Probleme vorliegen.The operation of a display according to this system can be used in such a way that an automatic switch-off of this Electrode pair, at which an increased resistance value has been scanned, supplied power is effected. Preferred In practice, however, the operation is such that an alarm is issued continuously until the alarm is confirmed and the responsible personnel have been instructed to respond to the alarm with an inspection or investigation of the electrodes, their circuits and the oven to react in order to determine the cause of the change and either to eliminate the cause by repairing it, to switch off the power of the area in question, or to make sure there are no difficulties or problems.

Es existieren nun eine Anzahl von Variablen, die für jedes gegebene System, welches durch das oben erwähnte Verfahren über-There are now a number of variables that exist for any given System, which by means of the above-mentioned procedure

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wacht wird, den Elektrodenpaar-Widerstand beeinflussen. Im Falle der Aufschmelzung von Glas existiert ein steiler Temperaturkoeffizient im Bereich der hier interessierenden Temperaturen für das Schmelzen, Läutern und Verarbeiten des Glases. Auch die Zusammensetzung des Glases ist zur Bestimmung des Widerstandes von Bedeutung. Darüber hinaus haben auch, wie erwähnt, die Abmessungen der Elektroden und ihr Zustand einen Einfluß auf den Widerstand. Bei normalem Betrieb sind Glasmischung und Temperatur stabilisiert und können daher ohne weitere 3eachtung bleiben. Die anfängliche Elektrodenabiaessung ist vorgegeben und die allmähliche Änderung der Abmessung oder der Größe kann, wie oben erläutert, angepaßt werden, wenn es zu einer Änderung des Elektrodenpaar-Widerstandes kommt. Daher läßt sich eine relativ abrupte Änderung des Widerstandswerts eines Elektrodenpaars mit abrupten, d.h. kurzzeitigen Änderungen im Zustand der Elektroden in Beziehung setzen.wakes, affect the electrode pair resistance. in the In the case of glass melting, there is a steep temperature coefficient in the range of the temperatures of interest here for melting, refining and processing the glass. The composition of the glass is also used to determine the resistance significant. In addition, as mentioned, the dimensions of the electrodes and their condition have an influence on the resistance. During normal operation there are glass mixes and temperature are stabilized and can therefore remain without further consideration. The initial electrode drain is predetermined, and the gradual change in dimension or size can be adjusted as explained above if there is there is a change in the electrode pair resistance. Therefore, there can be a relatively abrupt change in the resistance value of a pair of electrodes with abrupt, i.e. short-term changes in the state of the electrodes.

In der Praxis erfolgt die Erhitzung des Glases aufgrund Joule'-scher Wärme mit einer Vielzahl von Elektrodenpaaren. Die Elektroden dieser Paare können aus einzelnen oder aus Vielfach-Elementen bestehen. Eine effektive überwachung dieses Systems umfaßt die selektive überwachung des Widerstandes jedes aus einer Vielzahl von Elektrodenpaaren. Dies erfolgt gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dadurch, daß in zyklischer Folge die Elektrodenpaare abgetastet werden. Dort, wo mehrere Elemente zur Bildung eines Elektrodenpaares verwendet werden, können die einzelnen Elektrodenelemente abgetastet werden, wenn eine Paarbildung mit einer anderen Elektrode oder einem anderen Elektrodenelement vorgenommen ist. Diese Elementabtastung ist erwünscht, da der Widerstandsanstieg, der auf eine Veränderung im Zustand eines der Elemente zurückzuführen ist, durch die sonstigen parallel geschalteten Elemente maskiertIn practice, the glass is heated on the basis of Joule shear Heat with a multitude of pairs of electrodes. The electrodes of these pairs can consist of single or multiple elements exist. Effective monitoring of this system includes selective monitoring of the resistance of each a variety of electrode pairs. According to a preferred embodiment, this takes place in that in cyclical Follow the electrode pairs to be scanned. Where several elements are used to form a pair of electrodes, the individual electrode elements can be scanned when pairing with another electrode or a other electrode element is made. This element scan is desirable because the increase in resistance that occurs on a Change in the state of one of the elements is due, masked by the other elements connected in parallel

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A 42 397 m Ο"?ΟΠΠ/ QA 42 397 m Ο "? ΟΠΠ / Q

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werden könnte. Solche parallelgeschalteten Elektrodenelemente haben die Tendenz, den Strom, der vorher von dem zugeordneten Element geführt worden ist, aufzunehmen, wenn dieses Element sich verschlechtert und seinen eigenen Widerstandswert erhöht. could be. Such parallel-connected electrode elements have a tendency to the current that was previously assigned by the associated Element has been led to pick up when that element degrades and increases its own resistance value.

Ein weiterer Faktor, der bei der überwachung eines Elektrodenpaar-Widerstandswertes in Betracht gezogen werden muß, ist der Stromfluß zwischen den Paaren und die komplexe Wellenform der Eingangsleistung für den Schmelzofen, aus welcher die Strom- und Spannungswerte zur Anzeige des Widerstandes abgeleitet sind. Bei einem stabilen System kann der Zwischenpaar-Stromfluß vernachlässigt werden. Die Wellenformen, insbesondere die Wellenformen, die durch eine Phasen- oder Zeitregelung für die zugeführte Leistung beeinflußt sind, weichen von der reinen Sinusform ab. Für eine genaue Bestimmung des Elektrodenpaar-Widerstandswertes können Strom und Spannung darstellende Signale als echte Effektivwerte verarbeitet werden. Dies trifft insbesondere deshalb zu, weil im Falle einer Erhitzung des Glases durch den Joule'sehen Effekt im wesentlichen die gesamte auftretende Impedanz ohm'sch ist, d.h. rein widerstandsbehaftet.Another factor to consider when monitoring an electrode pair resistance value What needs to be considered is the current flow between the pairs and the complex waveform of the Input power for the melting furnace, from which the current and voltage values for displaying the resistance are derived are. In a stable system, the flow of current between the pairs can be neglected. The waveforms, especially the Waveforms that are influenced by a phase or time control for the supplied power deviate from the pure Sinusoidal. For a precise determination of the electrode pair resistance value, signals representing current and voltage can be used processed as true rms values. This is particularly true because if the glass is heated by the Joule effect, essentially all of it occurs Impedance is ohmic, i.e. purely resistive.

Dort, wo eine Berechnung des Widerstandswertes mit Hilfe von Rechnern oder Computern in Frage kommt, können die wahren Effektivwerte von Strom und Spannung so ausgebildet, verkleinert oder bemessen werden, daß sie den eingangsmäßigen Erfordernissen des Rechners angepaßt sind.Wherever it is possible to calculate the resistance value with the help of calculators or computers, the true rms values of current and voltage are designed, reduced or dimensioned in such a way that they meet the requirements of the input of the computer are adapted.

Der Darstellung der Fig. 1 läßt sich entnehmen, daß die überwachung eines drohenden Elektrodenbruches dadurch durchgeführt wird, daß ein Widerstandswert eines Elektrodenpaars, eingeschlossen die Elektrode, entwickelt wird und daß dieser Wider-The illustration in FIG. 1 shows that the monitoring an impending electrode breakage is carried out by including a resistance value of an electrode pair the electrode, is developed and that this resistance

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A 42 397 mA 42 397 m

a - 168 - 19 -a - 168 - 19 -

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standswert mit einem eingestellten Punkt verglichen wird, wobei dann, wenn Übereinstimmung vorliegt, ein auf eine Schadensmeldung ansprechender Mechanismus betätigt wird. Der Widerstandswert wird dadurch entwickelt, daß die an ein Elektrodenpaar angelegte Spannung oder ein bemessener, etwa verringerter Teil dieser Spannung festgestellt wird, wobei diese Spannung zur Erhitzung des zu verarbeitenden geschmolzenen Materials dient und daß weiterhin der Strom oder ein bemessener, maßstäblich verringerter Teil dieses durch das Elektrodenpaar fließendes Stromes bestimmt wird. Diese Spannungs- und Stromüberwachung kann an den Kabeln oder Leitungen durchgeführt werden, die zu den Elektroden führen.value is compared with a set point, and if there is a match, an on a damage report responsive mechanism is operated. The resistance value is developed by connecting a pair of electrodes applied voltage or a measured, approximately reduced part of this voltage is determined, this voltage serves to heat the molten material to be processed and that continues to be the current or a measured one, to scale a reduced part of this current flowing through the pair of electrodes is determined. This voltage and current monitoring can be carried out on the cables or lines that lead to the electrodes.

Zwar ist der erwähnte Vergleich mit einem voreingestellten Punkt zum automatischen Betrieb einer Anzeigevorrichtung, zum Ausdrucken oder zur Beeinflussung und Herbeiführung einer Änderung einer Prozeßregelung zweckmäßig, aber auch eine direkte Anzeige und Ablesung eines vorgegebenen Widerstandswertes kann als Anzeige für ein beginnendes Versagen verwendet werden. Die Darstellung der Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Erhitzung geschmolzenen Glases durch Zuführung Joul1scher Wärme, wobei eine überwachungsschaltung für eine Vielzahl von Elektrodenpaaren vorgesehen ist, die so betrieben ist, daß eine automatische Abtastung, die Entwicklung von Widerstandswerten, die Alarmgabe bei Erreichen von Alarmhöhen und die Strom- und Spannungswertfeststellung für jeweils ein durch einen Code bestimmtes Elektrodenpaar vorgenommen wird. Die Darstellung der Fig. 2 zeigt genauer einen Glasschmelzofen 11, der über fünf Elektrodenpaare 12, 13, 14, 15 und 16 verfügt, die nach oben durch die Bodenwand 17 des Schmelzofens hervorstehen und im geschmolzenen Glas 13 untergetaucht sind. Jede Elektrode des Elektrodenpaars 16 verfügt über zwei Elektrodenelemente 21, 22 und 23,Although the mentioned comparison with a preset point is useful for the automatic operation of a display device, for printing or for influencing and bringing about a change in a process control, a direct display and reading of a given resistance value can also be used as an indication of an incipient failure. The illustration of Fig. 2 shows a device for heating molten glass by supplying Joul 1 shear heat, wherein a monitoring circuit is provided for a plurality of electrode pairs, which is operated so that an automatic scanning, the development of resistance values, the alarm when reached of alarm levels and the determination of the current and voltage value is carried out for a pair of electrodes determined by a code. The illustration in FIG. 2 shows in more detail a glass melting furnace 11 which has five pairs of electrodes 12, 13, 14, 15 and 16 which protrude upward through the bottom wall 17 of the melting furnace and are submerged in the molten glass 13. Each electrode of the electrode pair 16 has two electrode elements 21, 22 and 23,

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i\lV m - 2o - 27300A9 i \ lV m - 2o - 27300A9

23. Juni 1977June 23, 1977

24, wie dies genauer der in Zeichenebene rechten Seite des Schmelzofens entnommen werden kann. Die Widerstandsüberwachung wird durchgeführt für die Elektrodenpaare 12 bis 15 und für die ihrerseits wieder paarig angeordneten Elektrodenelemente 21, 22 und 23, 24.24, as can be seen more precisely on the right-hand side of the melting furnace in the plane of the drawing. The resistance monitoring is carried out for the electrode pairs 12 to 15 and for the electrode elements which are in turn arranged in pairs 21, 22 and 23, 24.

Jedes Elektrodenpaar 12 bis 16 ist mit einer Quelle zur Zuführung elektrischer Leistungsimpulse entgegengesetzter Polarität verbunden, wobei zwei antiparallel geschaltete, gesteuerte Siliziumgleichrichter (SCR 26 und 27) beispielsweise für das Elektrodenpaar 12 vorgesehen sind, die von einer Zündregelung 28 getriggert sind; die Zündregelung oder Steuerschaltung zur Triggerung der Gleichrichter kann nicht dargestellte, strombegrenzende Schaltungsanordnungen enthalten, um die Gleichrichter selektiv zu triggern, wenn ihnen über den Leistungstransformator 19 ein Wechselstrom zugeführt wird. Im Falle des Elektrodenpaars 12 wird diesen die von ihnen benötigte Leistung über Verbindungskabeln 31 und 32 zugeführt. Im Falle des Elektrodenpaars 16 sind die Elektrodenelemente mit einer Wechselstromleistungsquelle verbunden, die gebildet ist von der Sekundärwicklung eines Leistungstransformators 33; der Stromfluß erfolgt hierbei ebenfalls über zwei gesteuerte Siliziumgleichrichter 34 und 35, denen eine Zündsteuerregelung 36 entsprechend der Steuerschaltung 2 8 zugeordnet ist. Hierbei erstrecken sich jeweils parallele Verbindungsleitungen 37, 38 und 41, 42 zu den Elektrodenelementen 21, 22 und 23, 24. Auch für die Elektrodenpaare 13, 14 und 15 sind gesteuerte Quellen zur Zuführung von Leistungsimpulsen entgegengesetzter Polarität, die jedoch nicht gezeigt sind, vorgesehen; diese Systeme entsprechen dem Transformator 29, den gesteuerten Gleichrichtern 26 und 27 und der Steuerschaltung 28.Each pair of electrodes 12 to 16 is provided with a source for supplying electrical power pulses of opposite polarity connected, two anti-parallel, controlled silicon rectifiers (SCR 26 and 27) for example the pair of electrodes 12 are provided, which are triggered by an ignition controller 28; the ignition regulation or control circuit to trigger the rectifier can contain current-limiting circuit arrangements, not shown, to the Selectively trigger rectifier when an alternating current is supplied to them via the power transformer 19. in the In the case of the pair of electrodes 12, the power they require is supplied to them via connecting cables 31 and 32. in the In the case of the pair of electrodes 16, the electrode elements are connected to an AC power source that is formed from the secondary winding of a power transformer 33; the current flow also takes place via two controlled silicon rectifiers 34 and 35, to which an ignition control system 36 corresponding to the control circuit 28 is assigned. Here extend there are respectively parallel connecting lines 37, 38 and 41, 42 to the electrode elements 21, 22 and 23, 24. Also for the electrode pairs 13, 14 and 15 are controlled sources for the supply of power pulses of opposite polarity, which are not shown, however, provided; these systems correspond to the transformer 29, the controlled rectifiers 26 and 27 and the control circuit 28.

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a-2i687m -2«- 273QCH9a- 2 i68 7m -2 «- 273QCH9

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Der Widerstand des Elektrodenpaars 12 wird dadurch bestimmt, daß man mit Hilfe eines Transformators 44 die Spannung über den Elektrodenzuleitungen 31 und 32 abtastet, wobei der eine Anschluß der Sekundärwicklung des Transformators 44 mit Masse und die andere Seite über eine Leitung 45 und einen Kontakt eines Relais R1 mit einer sogenannten Bus-Leitung, also einer gemeinsamen Leitung 47 verbunden ist. Die Bus-Leitung 47 legt die ihr zugeführte Spannungswellenform an einen Konverter 48, der den wahren Effektivwert in eine Gleichspannung umwandelt, ein solcher Konverter kann beispielsweise unter der Bezeichnung 4128 von der Firma Burr Brown erstanden v/erden. Dieses, die Effektivspannung darstellende und gegebenenfalls unterteilte oder bemessene Gleichstromsignal, wird über Leitungen 51 und 53 vom Konverter 48 einem Rechner 51 zugeführt und dort vom Rechner zusammen mit einem entsprechend bemessenen oder verkleinerten Signal verarbeitet, welches den Effektivstrom darstellt, der durch das Elektrodenpaar fließt; diese Berechnung erfolgt zur Entv/icklung eines Widerstandswertes für das Elektrodenpaar 12. Der dem Elektrodenpaar 12 zur Erhitzung des geschmolzenen Materials 18 durch Joule'sehe Wärme von einer Leistungsquelle zugeführte Strom wird von einem Strointransformator oder Wandler 54 abgetastet, der über um die Leitung 32 gewickelte Windungen verfügt und einem nachgeschalteten Transformator 55 ein Signal zuführt. Zur Verkleinerung oder Bemessung dieses Stromsignals ist über die Sekundärwicklung des Transformators 55 ein Widerstand 5G geschaltet, wobei der eine Anschluß der Sekundärwicklung an Masse gelegt ist und das Stromsignal über eine Leitung 57 einem Signalkontakt 5 8 des Relais R1 und von dort einer weiteren Bus-Leitung 59 zugeführt wird; diese Bus-Leitung verbindet dann das ihr zugeführte Stromsignal mit einem weiteren Konverter 61, der dem Konverter oder Wandler 48 entspricht und in der Lage ist, den ihm zugoführtenThe resistance of the pair of electrodes 12 is determined by using a transformer 44, the voltage across the electrode leads 31 and 32 scanned, one connection of the secondary winding of the transformer 44 to ground and the other side via a line 45 and a contact of a relay R1 with a so-called bus line, that is to say one common line 47 is connected. The bus line 47 applies the voltage waveform fed to it to a converter 48, which converts the true rms value into a direct voltage, such a converter can be called, for example 4128 purchased from Burr Brown. This represents the rms voltage and, if necessary, subdivided it or measured direct current signal, is fed via lines 51 and 53 from converter 48 to a computer 51 and there processed by the computer together with a correspondingly dimensioned or reduced signal, which represents the effective current represents flowing through the pair of electrodes; this calculation is done to develop a resistance value for the Pair of electrodes 12. The pair of electrodes 12 for heating the molten material 18 by Joule's heat from a Current supplied to the power source is from a stroke transformer or transducer 54, which has turns wound around line 32 and a downstream transformer 55 supplies a signal. To reduce or dimension this current signal, use the secondary winding of the Transformer 55 connected a resistor 5G, the one Connection of the secondary winding is connected to ground and the current signal via a line 57 to a signal contact 5 8 of the Relay R1 and from there to a further bus line 59 is fed; this bus line then connects the current signal supplied to it with a further converter 61, which corresponds to the converter or converter 48 and is able to supply the one supplied to it

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a - 168 - 22 - *a - 168 - 22 - *

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Spannungs- oder Stromeffektivwert in eine Gleichspannung umzuwandeln. Das entsprechend verkleinerte und den Effektivwert des Stromes darstellende Gleichstromsignal gelangt dann über Leitungen 62 und 63 auf den Rechner 51, um dort mit dem entsprechenden "Spannungssignal" zum jeweiligen Widerstandswert verarbeitet zu werden. Der normale Widerstandswert für ein Elektrodenpaar kann dabei durch Rechnung oder Messung bestimmt werden.Convert voltage or current rms value into a direct voltage. The correspondingly reduced direct current signal representing the rms value of the current then passes over Lines 62 and 63 to the computer 51 to be there with the corresponding "Voltage signal" to be processed for the respective resistance value. The normal resistance value for a The electrode pair can be determined by calculation or measurement.

Sobald in dem Schmelzofen 11 ein Gleichgewicht hinsichtlich der Verarbeitungsbedingungen errichtet worden ist, kann von dem Rechner aus den ermittelten Spannungseffektivwerten und Stromeffektivwerten ein Widerstandswert entwickelt werden. Ein Einstellpunkt oder ein eingestellter Wert wird dann als Alarmschwelle errichtet und als Eingangswert einem im Rechner vorgesehenem Vergleicher zugeführt. Der andere Eingang des Vergleichers ist dann mit dem Widerstandswert (R=E/I) beaufschlagt, der aus dem Spannungs- und Stromeffektivwert abgeleitet ist.Once an equilibrium has been established in the processing conditions in the melting furnace 11, of the Calculator from the determined voltage rms values and current rms values a resistance value can be developed. A set point or a set value is then established as an alarm threshold and an input value provided in the computer Comparator supplied. The other input of the comparator is then subjected to the resistance value (R = E / I), which is derived from the voltage and current rms value is.

Dabei werden die Funktionsabläufe der Konverter oder Wandler 48 und 61 und die Verarbeitungsfähigkeit des Rechners 41 für eine Vielzahl von Elektrodenpaaren verwendet, falls eine Vielzahl solcher Paare überwacht werden müssen. Dies erfolgt durch eine Zeitteilerschaltung bzw. mittels eines Zeitmultiplexverfahrens; dabei ist die Zeitmultiplexbasis im Rechner intern gespeichert oder programmiert, so daß der Rechner periodisch eine codierte Adresse den verschiedenen Schaltkreisen übermittelt, deren Widerstandswert überwacht werden muß. In üblicher Weise läßt sich hier etwa ein IBM 1800-Rechner, der ohnehin für eine Vielzahl anderer Prozeßsteuerungs- und Uberwachungsfunktionen verwendet wird, so verwenden, daß er über eine Multi-The functional processes of the converter or converter are thereby used 48 and 61 and the processing ability of the calculator 41 used for a plurality of electrode pairs, if a plurality such couples need to be monitored. This is done by a time divider circuit or by means of a time division multiplex method; the time division multiplex basis is stored or programmed internally in the computer so that the computer periodically a coded address is sent to the various circuits whose resistance value must be monitored. In usual For example, an IBM 1800 computer can be used here, which is anyway for a variety of other process control and monitoring functions used in such a way that it has a multi-channel

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a - 168 - 23 -a - 168 - 23 -

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plexschaltung mit den Elektrodenpaaren aufeinanderfolgend verbunden wird. Bei der Abtastung erfolgt die Überwachung und Errechnung der Vierte für jedes Elektrodenpaar üblicherweise in einem Zeitintervall von etwa 2 Sekunden. Während dieses, 2 Sekunden umfassenden Zeitraums werden die Spannungs- und Stromeffektivwerte abgetastet und eine Widerstandsberechnung durchgeführt. Es wird dann ein codiertes Ausgangssignal ausgegeben, wodurch die Multiplexschaltung mit dem nächsten Schaltkreis verbunden wird, dessen Werte ermittelt und verglichen werden müssen. Der Rechner kann dabei so ausgelegt sein, daß in einem kontinuierlich zyklischen Umlauf die der Auswertung unterv/orfenen Schaltungen abgetastet werden, daß in zueinander einen Abstand aufweisenden Zeiträumen vollständige Abtastzyklen durchgeführt werden, oder daß eine selektive Erfassung vorgegebener Schaltkreise in häufigeren Abständen, verglichen mit anderen Schaltkreisen, erfolgt.plex circuit connected to the electrode pairs in succession will. During the scanning, the fourth is usually monitored and calculated for each pair of electrodes in a time interval of about 2 seconds. During this 2 second period, the voltage and Current rms values are sampled and a resistance calculation is carried out. A coded output signal is then output, whereby the multiplex circuit is connected to the next circuit, whose values are determined and compared Need to become. The computer can be designed in such a way that the evaluation takes place in a continuously cyclical cycle subordinate circuits are scanned that in mutually spaced periods of time complete scanning cycles be performed, or that a selective detection of predetermined circuits at more frequent intervals, compared with other circuits.

Der Rechner 51 gibt die codierten Adressen für die Schaltung in vier binären Signalen heraus, die über Leitungen 64, 65, 66 und 67 einer Decodierschaltung 68 zugeführt werden. Die Decodierschaltung 68 erzeugt individuelle Relais betätigende Signale und führt sie Relais zu, die in ihren Schaltkreisen normalerweise geöffnete Kontakte, also Arbeitskontakte aufweisen; diese Arbeitskontakte liegen zwischen der Signalspannungsquelle und dem Konverter 4 8 für die Spannungssignale und der Signalstromquelle und dem Konverter 61 für die Stromsignale, wobei jedem Elektrodenpaar der entsprechende Code zugeordnet ist. Wird daher das Relais R1 erregt, dann schließt es seine Kontakte 46 und 48 und verbindet das Elektrodenpaar 12 zur Berechnung seines Widerstandswertes. In der gleichen Weise werden durch Erregung der zugeordneten Relais in der Abtastfolge die anderen Elektrodenpaare überwacht und ihr Widerstandswert errechnet.The computer 51 outputs the coded addresses for the circuit in four binary signals which are transmitted via lines 64, 65, 66 and 67 are supplied to a decoding circuit 68. The decoder circuit 68 generates individual relay actuating signals and feeds them to relays that have normally open contacts in their circuits, i.e. normally open contacts; these working contacts are between the signal voltage source and the converter 4 8 for the voltage signals and the signal current source and the converter 61 for the current signals, the corresponding code being assigned to each pair of electrodes. Will therefore the relay R1 energizes, it then closes its contacts 46 and 48 and connects the pair of electrodes 12 to calculate its Resistance value. In the same way, energizing the associated relays in the scan sequence will energize the others Electrode pairs are monitored and their resistance values are calculated.

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Der das Codesignal für die Elektrodenpaare erzeugende Rechner 51 kann gleichermaßen auch einen entsprechenden Paarcode einer Anzeigevorrichtung 71 zuführen, der ein digitaler oder ein in einen anderen Code übersetzter Code sein kann, beispielsweise auch ein Buchstabencode, der im Anzeigefenster 72 der Anzeigevorrichtung 71 angezeigt wird, während die Stromwerte I und die Spannungswerte E dann in den Anzeigefenstem73 und 74 angezeigt werden. Ergibt sich ein Widerstandswert, der für den zu diesem Zeitpunkt überwachten Bereich als zu groß oder übermäßig angesehen wird, dann kann eine Alarmanzeige im Fenster 75 erscheinen und/oder eine sonstige Alarmgabe kann erfolgen, beispielsweise kann ein Ausdruck mittels einer Schreibmaschine oder eine Anzeige auf einer Kathodenstrahlröhre vorgenommen werden, die etwa folgende Anweisung enthält: Elektrodenpaar X, Leistung abschalten und Uberwachungspersonal rufen.The computer 51 which generates the code signal for the electrode pairs can also use a corresponding pair code Feed display device 71, which is a digital or an in may be another code translated code, for example also a letter code, which is displayed in the display window 72 of the display device 71 is displayed while the current values I and the voltage values E are then displayed in the display windows 73 and 74 will. The result is a resistance value that is too large or excessive for the area being monitored at this point in time is viewed, an alarm display can appear in window 75 and / or another alarm can be given, for example, a printout can be made using a typewriter or a display on a cathode ray tube containing the following instructions: Electrode pair X, switch off power and call monitoring personnel.

Da der Widerstandswert zwischen Elektrodenpaaren oder zwischen Elektrodenelementenpaaren unterschiedlich sein kann, verfügt jedes Paar über einen getrennten Einstellwert oder Schwellenwert. Dieser Einstellwert wird zu dem Zeitpunkt, an welchem das betreffende Elektrodenpaar überwacht und dessen Widerstandswert berechnet wird, aus dem Speicher des Rechners 51 abgerufen. Der Einstellwert kann in geeigneter Weise verschoben sein (beispielsweise kann er 120 % des normalen Widerstands betragen) , um so eine Alarmschwelle zur Anzeige eines Versagens einer der Elektrode in dem Elektrodenpaar zu bilden.Since the resistance value can be different between electrode pairs or between electrode element pairs, has each pair has a separate set value or threshold. This setting value is at the point in time at which the pair of electrodes in question is monitored and its resistance value is calculated, retrieved from the memory of the computer 51. The setting value can be shifted in any suitable way (for example, it can be 120% of the normal resistance) so as to form an alarm threshold for indicating a failure of one of the electrodes in the electrode pair.

Es sei darauf hingewiesen, daß das fünfte Elektrodenpaar 16 bzw. die, wenn man in der Darstellung der Fig. 2 von links nach rechts zählt, fünfte Erhitzungszone für das Material im Schmelzofen über zwei Elemente in Form von im engen Abstand zueinander angeordneter, gradlinig runder, zylindrischer Stangen verfügt,It should be pointed out that the fifth pair of electrodes 16 or, if one looks in the illustration of FIG. 2 from left to on the right counts, fifth heating zone for the material in the melting furnace over two elements in the form of closely spaced one from the other arranged, straight, round, cylindrical rods,

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a " loo — <£j — a "loo - <£ j -

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die sich in vertikaler Richtung nach oben aus dem Schmelzofenboden erstrecken, wobei die Elektrodenelemente paarig angeordnet sind, so daß eine überwachung der einzelnen Elemente möglich ist. So ist zwar eine gemeinsame Leistungsquelle zur Stromversorgung des Erhitzungsbereichs 5 in elektrischer Parallelschaltung mit diesen individuellen Elementen verknüpft, es wird jedoch immer lediglich ein solches Element vorgegebener Polarität in einem Abtastintervall überwacht. Die Elemente 21 und 23 werden bezüglich ihrer Spannungswerte von einem Transformator 76 überwacht, v/obei dieser Transformator mit seiner Primärwicklung an die stromzuführenden Kabeln 37 und 41 angeschlossen ist; die Stromüberwachung erfolgt mit einer Wicklung 77 in der Verbindungsleitung 37 zu einem Transformator 78. Diese überwachung ist aufgrund der Adressierung durch die Decodierschaltung 68 in der Weise wirksam, daß die Decodierschaltung 68 ausschließlich das Relais R5 erregt und daher den Kontakt 81 für den ermittelten Spannungswert zum Konverter 43 und den Kontakt 82 für den ermittelten Stromv/ert zum Konverter 61 schließt. Zu diesem Zeitpunkt ruft der Rechner den ihm eingegebenen Schwellenwertwiderstand für die dieses Elektrodenpaar bildenden Elemente ab und betätigt die Anzeigevorrichtung; darüber hinaus ist dann noch ein getrenntes Abtastintervall vorgesehen für die beiden anderen, das Elektrodenpaar bildenden Elemente 22 und 2 4 der Zone 5, die dann erfolgt, wenn der Rechner in abgestimmter Folge eine entsprechende Adresse zur Erregung des Relais R6 herausgibt.which extends vertically upwards from the bottom of the furnace extend, wherein the electrode elements are arranged in pairs, so that a monitoring of the individual elements is possible. It is true that a common power source for supplying power to the heating area 5 is electrically connected in parallel linked to these individual elements, but only one such element is always given Polarity monitored in a sampling interval. The elements 21 and 23 are with respect to their voltage values of one Transformer 76 monitors, v / obei this transformer with his Primary winding is connected to the power supply cables 37 and 41; the current monitoring is carried out with a Winding 77 in the connecting line 37 to a transformer 78. This monitoring is due to the addressing the decoding circuit 68 operates in such a way that the decoding circuit 68 only energizes the relay R5 and therefore the contact 81 for the determined voltage value to the converter 43 and the contact 82 for the determined current value to the converter 61 closes. At this point in time, the computer calls up the entered threshold value resistance for this pair of electrodes forming elements and actuates the display device; there is also a separate sampling interval provided for the other two elements 22 and 2 4 forming the pair of electrodes of zone 5, which then takes place when the computer issues a corresponding address for energizing relay R6 in a coordinated sequence.

Die Programmierung des Rechners 51 kann als Unterprogramm auch eine Alarmgabe bei beginnendem Elektrodenschaden umfassen. Ein solches Unterprogramm hält dann die Anzeige, die zu einem Alarmzustand als Folge eines Widerstandswertes, der sich auf dem Alarmschwellenwert befunden hat, fest. Auf diese WeiseThe programming of the computer 51 can also include, as a subroutine, an alarm signal when the electrode is damaged. Such a subroutine then keeps the display indicating an alarm condition as a result of a resistance value that is on has found the alarm threshold. In this way

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verbleibt die Anzeige für den Code des Elektrodenpaars, welches den Alarmzustand verursacht hat, und die abgetasteten Strom- und Spannungsv/erte angezeigt durch die Anzeigevorrichtung. Alternativ kann der Rechner die Adresse des den Alarmzustand anzeigenden Elektrodenpaars festhalten, wobei Änderungen in den Strom- und Spannungswerten bei 73 und 7 4 angezeigt werden, wenn sie sich nachfolgend zum Beginn der Alarmgabe verändern.the display remains for the code of the electrode pair which caused the alarm condition and the scanned ones Current and voltage values displayed by the display device. Alternatively, the computer can use the address of the alarm condition holding the electrode pair indicating changes in the current and voltage values at 73 and 7 4 indicated if they subsequently change at the start of the alarm.

Zusätzlich zu den verhältnismäßig kurzzeitigen Widerstandsänderungen, die v/eiter oben soeben besprochen worden sind, ist festgestellt worden, daß auch sich über lange Zeiträume erstreckende Widerstandsänderungen (Langzeiteffekte) zwischen Elektroden, die unter Ausnutzung der Joule'sehen Wärmeentwicklung zur Erhitzung von in Wärme erweichenden Materialien verwendet v/erden, von erheblicher Bedeutung bei der Anzeige des Zustands der Schmelz- und Läuterungseinrichtung sowie ihrer einzelnen Bauelemente sind, sich daher auch bei entsprechender überwachung die Lebensdauer der Einrichtung vergrößern läßt. Insbesondere hat sich feststellen lassen, daß Widerstandsänderungen bzw. Änderungen im Strom-Spannungsverhältnis zwischen Elektroden, die als Elektrodenpaare die Hauptversorgungsstromquelle zur Erhitzung eines zwischen sich befindlichen Materialbereiches, in welchen sie selbst eintauchen, dienen, eine Elektrodenverschiebung anzeigen, wenn solche Änderungen als Langzeiteffekte, d.h. über Perioden von mindestens einigen Wochen und häufiger über Monate und sogar Jahre hinweg auftreten. Als Änderungen sind dabei Abweichungen von Anfangswerten definiert, die sich ergeben und beobachtet werden können, wenn die Elektroden in Betrieb genommen werden, in Richtung auf Werte, die mindestens 15 und bis zu 50 % von diesen Anfangswerten abweichen.In addition to the relatively short-term changes in resistance, which have just been discussed above, has been found to extend over long periods of time Changes in resistance (long-term effects) between electrodes that utilize Joule's heat generation used for heating of heat-softening materials, of considerable importance in the display of the State of the melting and refining device as well as its individual components are, therefore, also with appropriate Monitoring can increase the service life of the facility. In particular, it has been found that changes in resistance or changes in the current-voltage ratio between electrodes, which, as electrode pairs, are the main supply current source to heat a material area located between them, in which they are immersed, serve, a Show electrode displacement if such changes are seen as long-term effects, i.e. over periods of at least a few weeks and occur more frequently over months and even years. Deviations from the initial values are defined as changes, which result and can be observed when the electrodes are put into operation, in the direction of values, the at least 15 and up to 50% of these initial values differ.

8D9813/067A8D9813 / 067A

a - 168 - 27 - * ' OUUHJa - 168 - 27 - * 'OUUHJ

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So verändern beispielsweise in vertikaler Richtung aufrecht in einem Körper aus geschmolzenem Glas montierte Elektroden ihren auf das Elektrodenpaar bezogenen (paarigen) Elektrodenwiderstand dann, wenn sie aus ihren vertikalen Orientierung allmählich eine Absenkung bzw. ein Einsacken erfahren, vom Anfangswert in allmählicher Änderung über einen langen Zeitraum, wobei Abweichungen, nämlich Widerstandsanstiege und/oder Abnahmen zwischen 15 und 50 % auftreten; dieses Verhalten steht im Gegensatz zu dem weiter oben beschriebenen, relativ abrupten Änderungsverhalten. Diese Langzeitänderungen werden und müssen daher gegen ihre Anfangswerte gemessen und bestimmt werden, im Gegensatz zu den periodisch neu einzustellenden Vergleichs- oder Einstellpunkten, die dann verwendet werden, wenn ein beginnendes Elektrodenversagen festzustellen ist.For example, electrodes mounted upright in a body of molten glass change their position in the vertical direction (paired) electrode resistance related to the electrode pair when they gradually move out of their vertical orientation experience a decrease or a sag, from the initial value in a gradual change over a long period of time, where deviations, namely increases in resistance and / or decreases between 15 and 50% occur; this behavior stands in contrast to the relatively abrupt change behavior described above. These long-term changes will and must can therefore be measured and determined against their initial values, in contrast to the comparative or set points that are used when an incipient electrode failure is detected.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten System kann ein Absacken, d.h. beispielsweise ein Verbiegen oder Umfallen der Elektroden dadurch überwacht werden, daß man die jeweils aktuellen, gegenwärtigen Widerstandswerte bzw. Stromspannungsverhältnisse mit dem Ursprungswert des Zonenwiderstands zwischen paarigen Elektroden vergleicht. Beobachtet man, daß über einen Zeitraum von mindestens mehreren Wochen die festgestellte Änderung allmählich verläuft und 15 % des Ursprungswertes übersteigt, dann kann ein Anzeigemittel betätigt werden. Man kann daher ein Unterprogramm bzw. eine Unterroutine verwenden, um gegenwärtige Widerstandswerte zwischen paarigen Elektroden mit Anfangswerten zwischen den gleichen Elektroden abzutasten und zu verarbeiten, wobei dann der Rechner 51 und seine zugeordnete alarmgebende Anordnung 75 sowie eine Stromwertanzeigeeinrichtung 74, eine Spannungswertanzeigeeinrichtung 73 und eine Anzeigeeinrichtung 72 für das Paarverhalten betätigt werden.In the system shown in Fig. 2, sagging, e.g. a bending or falling over of the electrodes can be monitored by looking at the current, current one Resistance values or current voltage ratios with the original value compares the zone resistance between paired electrodes. If one observes that over a period of at least several weeks if the change is noticed gradually and exceeds 15% of the original value, then a Display means are operated. One can therefore use a subroutine or a subroutine to get current resistance values to sample and process between paired electrodes with initial values between the same electrodes, where then the computer 51 and its associated alarm-generating arrangement 75 as well as a current value display device 74, a voltage value display device 73 and a display device 72 for the pair behavior can be operated.

809813/0674809813/0674

A 42 397 mA 42 397 m

a - 168 - 28 -a - 168 - 28 -

23. Juni 1977June 23, 1977

Die Anzeige einer Elektrodenabsenkung (electrode slump) hat sich dort als bedeutungsvoll mit Bezug auf die Richtung der Absenkung herausgestellt, wo sich auf Änderungen beziehende zwischenpaarige elektrische Parameter für mehr als eine Elektrode in dem Dereich zur Verfugung stehen, in welchem eine abgesenkte Elektrode angegeben ist. Es hat sich herausgestellt, daß die Absenkung einer Elektrode insbesondere dort die Strom-Spannungsverhältnisse angrenzender Elektrodenpaare beeinflußt, wo eine gewisse Phasenbeziehung zwischen der den verschiedenen Elektrodenpaaren zugeführten Leistung existiert.The display of an electrode slump has proven to be meaningful there with regard to the direction of the Drawdown highlighted where changes related to inter-pair electrical parameters for more than one electrode are available in the area in which a lowered electrode is indicated. It has been found that the lowering of an electrode, in particular there, the current-voltage ratios adjacent pairs of electrodes, where there is a certain phase relationship between the different There is power supplied to electrode pairs.

Der Darstellung der Fig. 3 läßt sich das Planmuster einer Elektrodenanordnung in einem typischen Tank oder Behälter 101 entnehmen, welches so aussieht, daß sechs Reihen von jeweils vier Elektroden vorgesehen sind, die zueinander gleichmäßig entlang der Längsachse des rechteckförmigen Tanks im Abstand angeordnet sind. Im besonderen können die Elektroden zur Energiezuführung in Form von Arbeitspaaren so angeordnet sein, daß es sich entweder um benachbarte Elektroden 116 und 117 in einem Tank handelt, oder um alternierend bzw. jeweils eine Elektrode überspringende Elektrodenpaare 102 und 104 sowie 103 und 105 in einer Reihe; es ist auch möglich, Elektrodenpaare in unterschiedlichen Reihen entweder parallel zur Längsachse des Tanks, in diesem Falle also beispielsweise die Elektroden 102 und 106 oder zur Längsachse des Tanks schräg verlaufend anzuordnen, beispielsweise die Elektroden 102 und 107, die dann ein gemeinsames Arbeitspaar bilden. Eine häufig verwendete Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt; hierbei verlaufen die Hauptströme zwischen alternierenden bzw. jeweils in einer Reihe eine Elektrode überspringenden Elektroden, wie der Stromzuführung von der Sekundärwicklung 108 des Transformators 109 entnommen werden kann, die über antiparallel geschaltete gesteuerte Gleichrichter 111The illustration of FIG. 3 shows the plan pattern of an electrode arrangement in a typical tank or container 101 which looks like that there are six rows of four electrodes each, which are uniform to one another are spaced along the longitudinal axis of the rectangular tank. In particular, the electrodes can be used to supply energy be arranged in the form of working pairs so that there are either adjacent electrodes 116 and 117 in one Tank, or alternating or respectively one electrode skipping pairs of electrodes 102 and 104 as well as 103 and 105 in a row; it is also possible to have pairs of electrodes in different rows either parallel to the longitudinal axis of the tank, in this case, for example, to arrange electrodes 102 and 106 or to run obliquely to the longitudinal axis of the tank, for example the electrodes 102 and 107, which then form a common working pair. A commonly used arrangement is in Fig. 3 shown; in this case the main currents run between alternating electrodes or each skipping one electrode in a row Electrodes, as can be taken from the power supply from the secondary winding 108 of the transformer 109, the controlled rectifier 111 connected in anti-parallel

809813/0674809813/0674

A 42 397 m 27300A9A 42 397 m 27300A9

a - 168 - 29 - * ' ^UH3 a - 168 - 29 - * '^ UH3

23. Juni 1977June 23, 1977

und 112 zur Sekundärwicklung zurückführt. Hierbei stehen die gesteuerten Gleichrichter 111 und 112 unter der Kontrolle einer Zündregelung 113, die entsprechende Ansteuersignale ihren Gate-Elektroden zuführt. Bei einer typischen alternierenden Triggerregelung oder Zündsteuerung für einen Schmelzbehälter oder Tank, dem eine mehrphasige Leistung zugeführt wird, sind die Elektroden einer Reihe mit einer gemeinsamen Phase verbunden, wobei dann aufeinanderfolgende Elektrodenreihen mit unterschiedlichen Phasen geschaltet sind. Allerdings ist diese gemeinsame Phase pro Reihe dann nicht vorhanden,wenn bezüglich der die Stromversorgung vornehmenden Transformatoren und gesteuerten Gleichrichtern zwischenreihige Verbindungen getroffen sind, wie dies beispielsweise zwischen den Elektrodenpaaren 102 und 106 in der erwähnten alternierenden Beziehung der Fall ist. Darüber hinaus ist es möglich, benachbarte Elektroden von einer gemeinsamen Phase über ihre Hauptversorgungsanordnungen zu koppeln, wie dies bei den Elektrodenpaaren 116 und 117 sowie 118 und 119 angrenzend an den Bodenkanal 115 im Bereich der unter Glas liegenden öffnung 114 der Fall ist.and 112 returns to the secondary winding. Here are the Controlled rectifiers 111 and 112 under the control of an ignition controller 113, the corresponding drive signals to their gate electrodes feeds. With a typical alternating trigger control or ignition control for a melting container or Tank to which a multiphase power is supplied, the electrodes of a row are connected to a common phase, then successive rows of electrodes with different Phases are switched. However, this common phase per row does not exist when referring to the transformers providing the power supply and controlled rectifiers made inter-row connections are, as is the case, for example, between the electrode pairs 102 and 106 in the aforementioned alternating relationship is. In addition, it is possible to have adjacent electrodes from a common phase via their main supply arrangements to couple, as is the case with the electrode pairs 116 and 117 as well 118 and 119 adjacent to the floor channel 115 in the area of opening 114 lying under glass is the case.

Benachbarte, d.h. aneinander grenzende Elektrodenpaare 116 und 117 sowie 118 und 119 werden in der gleichen Weise gesteuert und mit Leistung versorgt wie ein typisches Elektrodenpaar 103, 105, nämlich mit Hilfe einer auf dem Prinzip der Phasenanstellsteuerung beruhenden Triggerschaltung 121 für die antiparallel geschalteten gesteuerten Gleichrichter 122 und 123, die mit der Sekundärwicklung 124 eines Transformators in Reihe geschaltet sind.Adjacent, i.e. adjacent, electrode pairs 116 and 117 and 118 and 119 are controlled in the same way and supplied with power like a typical pair of electrodes 103, 105, namely with the aid of a phase adjustment control principle based trigger circuit 121 for the anti-parallel connected controlled rectifier 122 and 123, which with the secondary winding 124 of a transformer connected in series are.

Die Widerstandsänderung, die sich als Änderung im Verhältnis von Strom zu Spannung in dem in Wärme erweichenden Material ergibt, welches mit Hilfe der Elektroden unter Ausnutzung derThe change in resistance, which manifests itself as a change in ratio from current to voltage in the heat-softening material results, which with the help of the electrodes using the

009813/0674009813/0674

a-,« -30-a-, «-30-

28. Juni 1977June 28, 1977

2730Q492730Q49

entwickelten Joule'sehen Wärme erhitzt wird, läßt sich durch eine Vielzahl von meßtechnischen Maßnahmen ermitteln. Wie schon mit Bezug auf die Figuren 1 und 2 und die sich aus der durch Phasenanschnift/ getriggerten, gesteuerten Gleichrichter ergebenden Wellenform erläutert worden ist, läßt sich der Widerstand an genauesten bestimmen und angeben als das Strom-zu-Spannungsverhältnis der Effektivwerte dieser beiden Größen. Durch die Zündregelung ergeben sich Verzerrungen in den Wellenformen, die in den Leistungsschaltkreisen für die dem Joule'sehen Effekt uaterv/orf enen Elektroden vorherrschen sowie in den zwischenphasigen Strömen innerhalb der Masse des in Wärme erweichenden Materials. Allerdings ist die Impedanz der die Joule'sehe Wärmewirkung entwickelnden Schaltkreise im wesentlichen ohmsch, und daher können auch andere Strom- und Spannungswerte verwendet v/erden, insbesondere dort, wo die Änderung ihres Verhältnisses von Bedeutung ist. Es können daher auch nach der Zündung der gesteuerten Gleichrichter die Augenblickswerte oder die Maximalwerte oder auch die Mittelwerte verwendet werden. So werden zwar die Strom- und Spannungswerte mit Hilfe von Effektivwertwandlern oder -konvertern bestimmt, (vgl. die Konverter 48 und 61 der Fig. 2) zu Zwecken der Bestimmung von Widerstandsänderungen im Sinne von Änderungen des Strom-zu-Spannungsverhältnisses können aber auch andere Schaltungsmittel verwendet werden.developed Joule heat is heated through determine a variety of metrological measures. As already with reference to Figures 1 and 2 and from the through phase lock / triggered, controlled rectifier The resulting waveform has been explained, the resistance can be determined and specified as precisely as that Current-to-voltage ratio of the rms values of these two Sizes. The ignition control causes distortion in the waveforms used in the power circuitry for the the Joule effect using external electrodes predominate as well as in the interphase currents within the bulk of the heat softening material. However, the impedance is the Joule's thermal effect developing circuits in the essentially ohmic, and therefore other current and voltage values can also be used, especially where the change their relationship is important. The instantaneous values can therefore also be used after the controlled rectifier has been ignited or the maximum values or the mean values can be used. So are the current and voltage values determined with the aid of effective value converters or converters (cf. converters 48 and 61 of FIG. 2) for purposes of determination of changes in resistance in the sense of changes in the current-to-voltage ratio, however, other circuit means can also be used be used.

In vorteilhafter Weise sollten jedoch diese anderen, Strom- und Spannungswerte erfassenden Schaltungen und Schaltmittel Signale liefern, die angenähert Effektivwerten gleich sind, da diese Effektivwerte dann auch in anderen Messungen weiter verwendet v/erden können, die den zur Durchführung vorliegender Erfindung erforderlichen Verhältnismessungen unterschiedlich sind. Eine Schaltung, die in der Lage ist, eine sehr enge Proportionali-Advantageously, however, these other, electricity and Circuits and switching means that detect voltage values that are approximately the same as the r.m.s. values, since these r.m.s. values are then also used in other measurements that differ from the ratio measurements required to practice the present invention. One Circuit that is able to produce a very close proportional

809813/0674809813/0674

A 42 397 mA 42 397 m

a - 168 - 31 -a - 168 - 31 -

28. Juni 1977June 28, 1977

tätsbeziehung zu Effektivwerten zu liefern, ist die in Fig. 3 gezeigte Schaltung, die zur Erfassung von Strom und Spannung verwendet wird. Diese Schaltung umfaßt einen Spannungsteiler, der über eine Widerstands-Kondensatorkombination eine Spannung entwickelt, die eng proportional zu den wahren Effektivwerten ist. Eine ähnliche Schaltung wird für jede den Strom und die Spannung abtastende Schaltungsanordnung verwendet, wie beispielsweise die Decodierschaltung 6 8 der Fig. 2, die, wie die Relais R1...R6 angeben, die spannung- und stromabtastenden Schaltungen zwischen unterschiedlichen Elektrodenpaaren verschiebt. Relation to rms values is the one in Fig. 3 shown circuit, which is used to detect current and voltage. This circuit includes a voltage divider, which generates a voltage via a resistor-capacitor combination that is closely proportional to the true rms values. A similar circuit is made for each of the current and the Voltage sensing circuitry such as decoding circuit 6 8 of FIG. 2, which, like the Specify relays R1 ... R6 that shifts voltage and current sensing circuits between different electrode pairs.

Die Fig. 3 zeigt als Ausführungsbeispiel, daß eine Abtastung oder Erfassung der Spannung, die an den Leitungen 125 und 126 zu den Elektroden 103 und 105 liegt, mittels eines Transformators 127 erfolgt, dessen Sekundärwicklung 128 einmal mit Masse und zum anderen mit einem Effektivwert-Meßschaltkreis verbunden ist; dieser Schaltkreis ist so ausgebildet, daß von ihm zumindest ein dem Effektivwert proportionales Signal erstellt wird. Dieser eine Effektivwertbildung "simulierende" Schaltkreis umfaßt eine Ladeschaltung mit zwei Zeitkonstanten, die an ihrer Ausgangsleitung 129 ein Ausgangssignal liefert, welches eine Summe von Signalen ist, die unterschiedliche Zeitkonstanten darstellen. Es handelt sich umy9§s dem Widerstand 131 mit dem Kondensator 132 in Verbindung mit einer Diode 133 gebildete Zeitkonstante sowie eine Zeitkonstante, die auf dem Widerstand 134, dem gleichen Kondensator 132 und der Diode 135 basiert. Die Schaltung ist so ausgelegt, daß es zu einer Stromteilung entsprechend den Werten der Widerstände 131, 136, 134 und 137 kommt. Bei einem Ausführungsbeispiel ergeben sich für die Widerstände die folgenden Widerstandswerte: Widerstand 131 390 Ohm, Widerstand 136 1000 0hm, Widerstand 131 560 0hm undFIG. 3 shows as an exemplary embodiment that a sampling or detection of the voltage applied to lines 125 and 126 to the electrodes 103 and 105 is carried out by means of a transformer 127, the secondary winding 128 of which is grounded once and on the other hand is connected to an effective value measuring circuit; this circuit is designed so that from him at least one signal proportional to the rms value is created. This circuit "simulates" an effective value formation comprises a charging circuit with two time constants, which provides an output signal on its output line 129, which is a sum of signals representing different time constants. It is about the resistance 131 with the Capacitor 132 in conjunction with a diode 133 formed time constant as well as a time constant that is based on the resistor 134, the same capacitor 132 and diode 135 are based. The circuit is designed so that there is a current division corresponding to the values of the resistors 131, 136, 134 and 137. In one embodiment, for the resistors have the following resistance values: resistor 131 390 ohms, resistor 136 1000 ohms, resistor 131 560 ohms and

809813/067 4809813/067 4

Λ 42 397 ni ? 7 3 O (K 9Λ 42 397 ni? 7 3 O (K 9

a - 168 - 32 - & ' JuyH3 a - 168 - 32 - &' JuyH3

28. Juni 1(J7 7June 28, 1 ( J7 7

Widerstand 137 300 Ohm; der Kondensator 132 verfügt über eine Kapazität von 20 uV. Auf diese Weise ergibt sich auf der Ausgangsleitung 129 ein Ausgangssignal, welches in engster Annäherung Spannungswerten entspricht, die eine konstante Proportionalität zu den tatsächlichen Effektivwert-Spnnnungsverten haben, die jeweils an den Leitungen 125 und 126 anliegen. Durch eine geeignete Justierung des Voltmeters 138 ist daher eine direkte Ablesung der über den Elektroden liegenden Effektivspannung möglich.Resistor 137 300 ohms; the capacitor 132 has a capacitance of 20 uV. In this way, an output signal is produced on the output line 129 which, in the closest approximation, corresponds to voltage values which have a constant proportionality to the actual rms value voltage values applied to the lines 125 and 126, respectively. By suitably adjusting the voltmeter 138, it is therefore possible to read the effective voltage across the electrodes directly.

Mittels eines v/eiteren Schaltkreises 139 gelingt die Erfassung von Stromsignalen, die proportional zu dem Effektivstrom sind. Vorgesehen ist hierzu eine Stromspule 141, die mit einer zu den Elektroden führenden Leitung so verbunden bzw. dieser wirkungsmäßig so zugeordnet ist, daß beispielsweise von der Leitung 126 und über einen Transformator oder Stromwandler 142 ein Signal gewonnen v/erden kann, welches an der Sekundärwicklung 143 des Transformators anliegt. Die Sekundärwicklung liegt einseitig an Masse und verfügt über einen parallel geschalteten Widerstand 144. Dor entsprechende Anschluß der Sekundärwicklung arbeitet auf einen Schaltkreis 139, der ähnlich dem Schaltkreis ist, der für diu Effoktivwertbestimmung der Spannung eingesetzt wurde. Mit diesem Schaltkreis ist ein Amperemeter 145 verbunden, welche.1; so justiert ist, daß der von der Ausgangsleitung 146 geführte Effektivstrom in proportionalem Anteil angegeben wird.By means of a further circuit 139, it is possible to acquire current signals which are proportional to the effective current. For this purpose, a current coil 141 is provided, which is connected to a line leading to the electrodes or assigned to it in such a way that, for example, a signal can be obtained from line 126 and via a transformer or current converter 142, which signal can be obtained at the secondary winding 143 of the transformer is present. The secondary winding is grounded on one side and has a resistor 144 connected in parallel. The corresponding connection of the secondary winding operates on a circuit 139 which is similar to the circuit used for determining the effective value of the voltage. An ammeter 145 is connected to this circuit, which. 1 ; is adjusted so that the effective current carried by the output line 146 is indicated in a proportional proportion.

Die beiden Leitungen 146 und 129 sind mit einer analogen Teilerschaltung 147 verbunden, die auf ihrer Ausgangsleitung 14Ü aus den zugefiihrton Strom- und Spannungssignalen einen Widerstandswert bzw. das Strom-zu-Spannungsverhältnis ableitet. Die Ausgangsleitung 140 ist mit einem Vergleicher 149 verbunden,The two lines 146 and 129 are connected to an analog divider circuit 147 connected, which on their output line 14Ü a resistance value from the supplied current and voltage signals or derives the current-to-voltage ratio. The output line 140 is connected to a comparator 149,

809813/0674809813/0674

ι i\lV m - 33 - 273Q049ι i \ lV m - 33 - 273Q049

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der über ein einstellbares Potentiometer 1j1 verfügt, mit welchem sich Standardwerte einstellen lassen, die dann als Vergleichspunkte dienen, mit welchen das von der analogen Teilerschaltung errechnete Verhältnissignal (bezüglich des Widerstandes) verglichen wird. Wird der eingestellte Vergleichsstandard von dem Ausgangssignal auf der Leitung 148 erreicht, dann erfolgt eine Alarmgabe über eine alarmgebende Schaltung 150.which has an adjustable potentiometer 1j1 with which standard values can be set, which then serve as comparison points with which the analog divider circuit calculated ratio signal (with respect to the resistance) is compared. If the set comparison standard is reached by the output signal on line 148, an alarm is then issued via an alarm-generating circuit 150.

Das Gesamtsystem kann so ausgelegt werden, daß eine Vielzahl von Elektrodenpaaren mittels eines beispielsweise auf Relais beruhenden Auswahlsystems, etwa der in Fig. 2 gezeigten Art, abgetastet v/erden kann; es ist auch möglich, eine (nicht dargestellte) optische Anzeige vorzusehen, um das Elektrodenpaar zu identifizieren, welches aus seinem vorgegebenen Bereich herausfällt. Die optische Anzeige kann in Form einer Larnpenreihe ausgebildet sein, die über jeweils zugeordnete Verriegelungssysteme dahingehend verfügt, daß die Anzeige des die zulässigen Grenzwerte überschreitenden Elektrodenpaars auch dann noch erfolgt und festgehalten wird, wenn die im Multiplexverfahren arbeitende Abtasteinrichtung das nächste und die folgenden Elektrodenpaare abtastet.The overall system can be designed so that a large number of electrode pairs by means of a relay, for example based selection system, such as the type shown in Figure 2, scanned v / ground; it is also possible to use a (not shown) Provide optical display to identify the pair of electrodes, which from its predetermined area falls out. The optical display can be designed in the form of a row of lamps, each of which has an associated locking system to the effect that the display of the electrode pair exceeding the permissible limit values also then still takes place and is recorded if the multiplexed working scanning device scans the next and the following pairs of electrodes.

Schließlich verfügt das System noch über eine Handschaltung, die nicht dargestellt ist und die so ausgebildet ist, daß die automatisch durchlaufende Abtastung abgeschaltet und das System auf die Auswahl des Elektrodenpaars eingestellt werden kann, welches die Alarmgabe bewirkt hat.Finally, the system also has a manual control, which is not shown and which is designed so that the automatic continuous scanning can be switched off and the system can be set to the selection of the electrode pair, which caused the alarm.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, für jedes Llektrodenpaar die gleichen Proportional-Schaltkreise zu verwenden (also die Schaltkreise, die in enger Proportionalität den Ef-It has been found to be beneficial for each pair of electrodes to use the same proportional circuits (i.e. the circuits that in close proportionality to the Ef-

809813/0674809813/0674

A 42 397 «ιA 42 397 ι

a - 168 - 34 -a - 168 - 34 -

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fektwerten entsprechende Ausgangssignale liefern), damit Änderungen und Abweichungen in den angezeigten Vierten, die auf Unterschiede der einzelnen Schaltkreise zurückzuführen sind, vermieden werden. Dort wo unterschiedliche Standardwiderstandswerte -überwacht werden müssen, beispielsweise an Elektroden, die in Tankbereichen befindlich sind, die über unterschiedliche Temperatureigenschaften verfugen, sind die Einstellpunkte für den Vergleicher 149 für die unterschiedlichen Basiswiderstandswerte unterschiedlich, von welchen die gegebene Abweichung dann wirksam wird. Eine Möglichkeit, die einzelnen Einstellpunkte mit der Abtastung der Elektrodenpaare entsprechend mitzuführen, ergibt sich durch das (nicht dargestellte) Umschalten auf unterschiedliche /ibgriffpositionen am Potentiometer 151. Dies kann durch Umschalten auf unterschiedliche Abgriffe, die jeweils über die zutreffende Einstellung verfügen, vorgenommen v/erden, wobei nicht dargestellte Schaltmittel vorgesehen sind; es ist aber auch möglich, die einzelnen Einstellpunkte für die jeweiligen Elektrodenpaare an unterschiedlichen Tankbereichen dem Vergleicher dadurch zuzuführen, daß man auf getrennte Potentiometer umschaltet, die jeweils in entsprechender Weise justiert sind.supply corresponding output signals) so that changes can be made and deviations in the fourth displayed, which can be attributed to differences in the individual circuits, be avoided. Wherever different standard resistance values have to be monitored, for example on electrodes, that are located in tank areas that have different temperature properties are the set points different for the comparator 149 for the different base resistance values from which the given deviation then takes effect. One way to adjust the individual setting points by scanning the electrode pairs accordingly carry along, results from the switching (not shown) to different handle positions on the potentiometer 151. This can be done by switching to different taps, each with the appropriate setting. made v / ground, with switching means not shown provided are; but it is also possible to set the individual setting points for the respective electrode pairs at different To feed tank areas to the comparator by switching to separate potentiometers, each in corresponding Way are adjusted.

Die erläuterten, vereinfachten, eine Proportionalbeziehung sichernden Schaltkreise sind über den Phasenwinkeleinstellbereich nicht ganz so genau v/ie die echten Effektivwertwandlur, die in Fig. 2 dargestellt sind, obwohl sie in der Lage sind, eine genauere Angabe des Strom-Spannuagsverhältnisses bzw. des Widerstandes für den Werteboreich zu machen, der für unterschiedliche Phaseneinstellungcn bei der phasengesteuerten Triggerung abgeleitet ist, verglichen mit mittelwertbildenden Schaltungen. Diese Schaltkreise sind jedoch ausreichend genau, um Abweichungen innerhalb einiger Prozent von den wahren Effektivv/ertenThe explained, simplified, securing a proportional relationship Circuits are beyond the phase angle adjustment range not quite as accurate as the real rms value conversion, which in 2, although they are able to provide a more precise indication of the current-voltage ratio or the resistance for the range of values for different phase settings in phase-controlled triggering is derived compared to averaging circuits. However, these circuits are accurate enough to avoid deviations within a few percent of the true rms

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A 42 397 mA 42 397 m

a - 1G3 - 35 -a - 1G3 - 35 -

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festzustellen und so die Überwachungsmöglichkeiten vorliegender Erfindung sicherzustellen, die für kurzzeitige /Änderungen realisierbar sind, um ein beginnendes Versagen aufgrund eines inneren Risses der Elektrode oder einer Einschnürung einer Elektrode vor dem Abbrechen der Elektrodenspitze anzuzeigen. Von diesen Schaltkreisen können auch Langzeit-Uiderstandsänderungen, die ein /ibsacken oder Einsacken der Elektrode angeben, abgetastet und erfaßt werden, wobei dann in diesen Tüllen nicht die Notwendigkeit besteht, die Einstellpunkte oder Vergleichswert erneut einzustellen, nachdem einmal die eine Grenze darstellenden Signalabweichungen bezüglich des Vergleichers 149 fixiert worden sind. Bei diesen Langzeit-Widerntandsänderungen erhält man ja den BezugswerL· des Verhältnisses von Strom und Spannung bzw. den Widerstand ursprünglich bei der Arbeitsaufnahme oder anfänglichen Einstellung im Tank bzw. aufgrund der Montage des fraglichen Elektrodenpaars.determine and thus the monitoring options available Invention ensure that for short-term / changes are feasible to prevent an incipient failure due to an internal crack in the electrode or a constriction of a Display electrode before breaking the electrode tip. Long-term changes in resistance, indicating a sagging or sagging of the electrode, are scanned and detected, and then not in these spouts there is a need to set the set points or comparison value again after the one representing a limit Signal deviations with respect to the comparator 149 have been fixed. With these long-term resistance changes one obtains the reference value of the ratio of current and Voltage or resistance originally at the start of work or initial setting in the tank or due to the Assembly of the pair of electrodes in question.

Ein Zusammenhang zwischen Langzeit-Widerstandsündcrungen und der Verschiebung bzv/. Verlagerung von Elektroden innerhalb der in Wärme erweichenden Masse ist ebenfalls beobachtet worden. In bestimmten, für das Schmelzen von Glas bestimmten Tanks oder Schmelzwannen, in denen eine Wärmezuführung durch Joule'-sehen Effekt bewirkende Elektroden installiert worden sind, die sich vertikal durch den Tnnkbodeii nach oben erstreckten, haben sich solche Elektroden nach unten geneigt, sie sind eingesackt und haben auf diese Weise die Arbeitsparaineter des Systems verändert.A connection between long-term resistance losses and the shift or /. Dislocation of electrodes within the heat softening mass has also been observed. In certain tanks or melting tanks intended for melting glass, in which heat is supplied by Joule 'see Effect-creating electrodes were installed that extended vertically up through the Tnnkbodeii, such electrodes have tilted downwards, they are sacked and in this way have the working parameters of the system changes.

Allgemein weist geschmolzenes Glas, welches einem auf JouleL sche Wärmezuführung beruhenden Schmalzvorgang ausgesetzt ist von einer kälteren Oberfläche ausgehend einen thermischen Gradienten auf, der sich durch die Tiefe der Gemengeabdeckung,In general, molten glass, which is subjected to a melting process based on Joule L' s heat input, has a thermal gradient starting from a colder surface, which is caused by the depth of the batch coverage,

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Λ 42 397 mΛ 42 397 m

a - 168 - 36 -a - 168 - 36 -

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durch die Grenzschichtgemenge-geschmolzenes Glas und durch die Tiefe des geschmolzenen Glases erstreckt. Dabei ist Glas am Ubergangsbereich bzw. in der Zwischenschicht Glas-Tankboden Hunderte von Temperaturgraden ( F) kühler als Glas bei und nahe dem Oberteil oder Kopfteil der Elektroden. Aufgrund des steilen negativen Widerstands-Temperaturkoeffizienten von geschmolzenem Glas führt das Einsacken oder Umfallen einer Elektrode dazu, daß diese nunmehr eine Orientierung in einem einen höheren Widerstand aufweisenden Material annimmt. Zieht man diesen Effekt in die Betrachtung mit ein, dann ergibt sich durch die Gegenwart der Elektrode die Tendenz einer Erwärmung des Glases durch Joule'sehe Wärme, die sich um die Elektrode konzentriert, so daß sich eine Erhitzung des Glases angrenzend zum Tankboden ergibt, und zwar in dem Ausmaß, in welchem der höhere spezifische Widerstandswert des kühleren geschmolzenen Glases dies nicht verhindert.extends through the boundary layer molten glass and through the depth of the molten glass. Glass is on Transition area or in the intermediate layer between glass and tank bottom, hundreds of temperature degrees (F) cooler than glass at and near the top or head of the electrodes. Due to the steep negative temperature coefficient of resistance of molten Glass, when an electrode sags or falls over, it now has an orientation in one adopts a higher resistance material. If one takes this effect into consideration, then the result is by the presence of the electrode there is a tendency for the glass to be heated by Joule's heat which surrounds the electrode concentrated, so that there is a heating of the glass adjacent to the tank bottom, to the extent to which the higher resistivity of the cooler molten glass does not prevent this.

In diesem Zusammenhang müssen auch volumetrische Effekte berücksichtigt werden, denn dort, wo eine oder beide von zwei paarig angeordneten Elektroden eingesackt und abgebogen sind, ergibt sich eine Widerstandsänderung im Stromkreis, der dieses Elektrodenpaar und den zugeordneten geschmolzenen Glasbereich umfaßt, und zwar deshalb, weil dann, wenn die Elektrode sich dem Tankboden nähert, sich gleichzeitig die Tendenz ergibt, daß sie ihre radialen Stromflußmuster in den die Elektrode umgebenden geschmolzenen Glaszylinder verliert und lediglich noch das Volumen an geschmolzenen Glases oberhalb der Elektrode übrig bleibt, in das der Strom geleitet werden kann. Im Effekt ergibt sich so eine Volumenreduzierung bezüglich der einer Stromleitung zur Verfügung stehenden Masse, da sich die abgesackte Elektrode nunmehr in der Nähe des Schmelzwannenbodens befindet.In this context, volumetric effects must also be taken into account because where one or both of two electrodes arranged in pairs have sagged and bent, there is a change in resistance in the circuit between this pair of electrodes and the associated molten glass area includes, because when the electrode is approaches the bottom of the tank, at the same time they tend to have their radial current flow patterns in those surrounding the electrode melted glass cylinder loses and only the volume of melted glass remains above the electrode remains, into which the current can be directed. In effect, this results in a volume reduction in relation to that of a power line available mass, since the sagged electrode is now near the bottom of the melting tank.

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ί 12ΐ687" - 37 - 27300Α9ί 1 2 ΐ68 7 "- 37 - 27300Α9

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Es ist erwünscht, eine Verlagerung oder ein Absacken der Elektroden aus ihrer bevorzugten Orientierung bei der Erhitzung von Glas durch Joule'sehe Wärme festzustellen, denn das Absakken unterbricht das gewünschte thermische Muster in dem geschmolzenen Glas und ändert daher auch die Schmelz- und Läuterungsparameter. Darüber hinaus erodieren die feuerfesten Verkleidungen der Schmelzwannenwände mit relativ hoher Rate, wenn sie unerwünschten elektrischen Potentialen ausgesetzt werden, die in ihnen einen Stromfluß bev/irken. Es vergrößert sich daher dann, wenn eine Elektrode in Richtung auf den Schmelzwannenboden absackt, die Rate sowohl der thermischen als auch der elektrischen Erosion erheblich, und zwar bis zu einem solchen Ausmaß, daß sich ein Durchbrechen und eine Beschädigung der Schmelzwannenwand ergibt, wodurch der Betrieb dieser Schmelzwanne vorzeitig eingestellt werden muß. Eine frühe Feststellung eines Elektrodenabsackens ermöglicht es daher dem Wartungspersonal dieser Schmelzwanne, korrigierende Maßnahmen zu ergreifen, die die Verarbeitungsparameter aufrechterhalten und die nutzbare Lebensdauer des Gesamtsystems sichern. So ist es dann in üblicher Weise möglich, die eingesackte Elektrode aus ihrem Tätigkeitsbereich innerhalb der Schmelzwanne herauszulösen, indem man sie beispielsweise von ihrer elektrischen Versorgungsleitung abtrennt oder indem man sie dadurch ersetzt, daß man sie durch den Schmelzwannenofen vor einer Ersatzelektrode nach innen drückt, ohne daß der Betrieb der Schmelzwanne hierbei unterbrochen wird. In bestimmten Fällen kann man dem Absacken der Elektrode auch dadurch Rechnung tragen, daß man die Elektroden und ihre Stromversorgungen neu ordnet. Es ist daher äußerst erwünscht, das Absacken schlechthin und die Art des Absackens festzustellen.It is desirable to prevent the electrodes from dislocating or sagging from their preferred orientation when heated of glass by Joule's heat to be determined, for sagging interrupts the desired thermal pattern in the molten glass and therefore also changes the melting and refining parameters. In addition, the refractory linings of the furnace walls erode at a relatively high rate when they are exposed to undesired electrical potentials which cause a current to flow in them. It therefore increases in size then, as an electrode sags towards the bottom of the furnace, the rate of both thermal and electrical erosion is significant, to such an extent that rupture and damage to the Melting tank wall gives rise to the operation of this melting tank must be set prematurely. An early detection of a sagging electrode therefore enables the maintenance personnel of this melting tank to take corrective measures. that maintain the processing parameters and ensure the useful life of the entire system. That's the way it is then possible in the usual way to remove the bagged electrode from its area of activity within the melting tank, for example by disconnecting them from their electrical supply line or by replacing them with them, that they can be passed through the furnace in front of a replacement electrode pushes inwards without interrupting the operation of the melting tank. In certain cases you can do the Also take account of sagging of the electrode by rearranging the electrodes and their power supplies. It is therefore extremely desirable to determine the sagging per se and the type of sagging.

Die Figuren 4 bis 8 zeigen verschiedene Muster einer Elektro-Figures 4 to 8 show different patterns of an electrical

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A 42 397 mA 42 397 m

a - 168 - 38 -a - 168 - 38 -

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denbeeinträchtigung, die bisher und im folgenden auch als Absacken bezeichnet wird. Für diese Muster sind die Charakteristiken einer Widerstandsveränderung gemessen und verschiedene Verbindungen mit der Versorgungsquelle vorgenommen v/orden, wie die gestrichelten Linien zwischen den Elektrodenpaaren zeigen. Die Figuren 4, 5, 6 und 8 zeigen über den Querschnitt 4-4 der Fig. 3 gesehen eine jeweils eine Elektrode überspringende oder alternierende Ansteuerung, und zwar in der Weise, daß die gestrichelten Linien 152 und 153 die Verbindung der gesteuerten Leistungsquellen angeben, die ihre Leistung den Elektrodenpaaren 105-103 bzw. 104-102 zuführen. Die Grenzschicht zwischen dem geschmolzenen Glas und den Schmelzwannenboden ist durch die Linie 154 angegeben, die Querschnitte sind so bemessen, daß das geschmolzene Glas eine größere Tiefe als die Höhe der aufrechtstehenden Elektroden 104 und 102 der Fig. 4, bezogen auf die Ubergangsschicht 154, hat.denbeeinleßigung, which so far and in the following also as Sagging is called. For these samples, the resistance change characteristics are measured and various Connections to the supply source are made, such as the dashed lines between the electrode pairs demonstrate. FIGS. 4, 5, 6 and 8 show, viewed over the cross section 4-4 of FIG. 3, an electrode that skips over one electrode in each case or alternating control, in such a way that the dashed lines 152 and 153 connect the Specify controlled power sources that feed their power to the electrode pairs 105-103 and 104-102. The boundary layer between the molten glass and the furnace bottom is indicated by line 154 which are cross-sections sized so that the molten glass has a greater depth than the height of the upright electrodes 104 and 102 of the Fig. 4, based on the transition layer 154, has.

Wenn ein arbeitendes Elektrodenpaar in einer alternierenden, mit Strom versorgten Elektrodenreihe in Richtung aufeinander zu wie in Fig. 4 das Elektrodenpaar 105-103 absacken, also der obere Elektrodenbereich nach unten abkippt, dann vergrößert sich der Widerstand des Bereichs zwischen diesen Elektroden. Kippen die Elektroden verhältnismäßig schnell aufeinander zu, d.h. in einem Zeitraum von Stunden, verglichen zur eher üblicheren Dauer von Wochen oder Monaten, dann vergrößert sich dieser Widerstand um etwa 30 %. Dies ist auf die thermische Trägheit der geschmolzenen Glasmasse zurückzuführen. Die größte Stromdichte und die stärkste Joule'sehe Erwärmung ergibt sich in einem dünnen Glashüllenbereich um die Elektroden. Im Falle einer aus Molybden bestehenden, einen Durchmesser von etwa 7,62 cm aufweisenden Elektrode ergibt sich e^n überwiegender Energieverbrauch innerhalb eines Hüllenbereichs mit einer Wand-If a working pair of electrodes in an alternating row of electrodes supplied with current sag towards one another as in FIG. 4, the pair of electrodes 105-103 sag, i.e. the upper electrode area tilts downwards, then the resistance of the area between these electrodes increases. If the electrodes tilt towards one another relatively quickly, ie in a period of hours compared to the more usual period of weeks or months, this resistance increases by about 30%. This is due to the thermal inertia of the molten glass mass. The greatest current density and the greatest Joule's heating result in a thin glass envelope area around the electrodes. In the case of a group consisting of molybdenum, a diameter of about 7.62 cm having electrode e ^ n is obtained predominant energy consumption within a sheath portion with a wall

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A 42 397 mA 42 397 m

a - 168 - 39 - a - 168 - 39 -

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dicke von etwa drei Elektrodendurchmessern, wobei der größte Energieverbrauch im wärmeren Material oberhalb des Schmelzwannenbodens auftritt. Man nimmt theoretisch an, daß dann, wenn eine Elektrode sehr schnell einsackt und sich abbiegt, dies dazu führt, daß die Elektrode aus ihrer eine hohe Temperatur aufweisenden Umgebungshiille herausfällt und dann ganz oder teilweise von kühlerem Glas mit einem höheren spezifischen Widerstandswert umgeben ist, wodurch sich auch der Widerstand des Glases zwischen den Elektroden vergrößert.thickness of about three electrode diameters, the largest being Energy consumption in the warmer material above the bottom of the melting tank occurs. It is theoretically assumed that if an electrode sags and bends very quickly, this causes the electrode to fall out of its high temperature surrounding envelope and then completely or is partially surrounded by cooler glass with a higher specific resistance value, which also increases the resistance of the glass between the electrodes is enlarged.

In den Fällen, bei denen die Elektroden der Fig. 4 langsam aufeinander zusacken, beobachtet man einen Widerstandsanstieg zwischen den zusammengefallenen Elektroden von etwa 20 %. Verbleibt jedoch das andere Elektrodenpaar 104, 102 in seiner bevorzugten Vertikalorientierung, dann verringert sich der Widerstand zwischen ihnen um etv/a 25 %. Diese Widerstandsverringerung ist zurückzuführen auf die Reduzierung des effektiven Längen-zu-Raumbereichs der Stromflußlinien zwischen den Elektroden, da die gegensinnigen elektrischen Pole des eingesackten Elektrodenpaars aus dem Hauptleitungsbereich entfernt sind.In those cases where the electrodes of FIG. 4 are slow collapse towards each other, an increase in resistance between the collapsed electrodes of about 20% is observed. Remains however, the other pair of electrodes 104, 102 in its preferred vertical orientation, then the decrease Resistance between them around 25%. This drag reduction is due to the reduction in the effective length-to-space area of the current flow lines between the Electrodes, as the opposing electrical poles of the bagged electrode pair are removed from the main line area are.

Ein weiteres Veränderungs- bzw. Einsackmuster von Elektroden ist in Fig. 5 gezeigt, wo die Elektroden beider Elektrodenpaare 105, 103 und 104, 102 in Richtung aufeinander zu abgekippt sind. Bezüglich der zeitlichen Reihenfolge des Absackens oder Wegkippens der Elektrodenpaare ergeben sich die folgenden Verhältnisse. Wenn das an zweiter Stelle abgekippte Elektrodenpaar sich aufeinander zubewegt, dann vergrößert sich dessen Widerstandszone von einem Anfangswert um etwa 15 %; das erste abgesackte Elektrodenpaar verringert seinen Zonenwiderstand um etwa 5 bis etwa 15 % seines Anfangswertes; das bedeutet, daßAnother change or sagging pattern of electrodes is shown in FIG. 5, where the electrodes of both electrode pairs 105, 103 and 104, 102 are tilted towards one another. With regard to the chronological sequence of the sagging or tilting of the electrode pairs, the following relationships result. When the pair of electrodes, which has been tilted in the second position, moves towards one another, its resistance zone increases from an initial value by about 15%; the first pair of sagging electrodes reduces its zone resistance by about 5 to about 15 % of its initial value; It means that

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A 42 397 mA 42 397 m

a - 168 - 40 -a - 168 - 40 -

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dieses Elektrodenpaar von einem anfänglichen 20 %igen Anstieg relativ zum Anfangsbezugswert eine Verringerung um 5 % bezüglich dieses Anfangsbezugswerts vornimmt.this pair of electrodes from an initial 20% increase relative to the initial reference value a reduction of 5% in relation to makes this initial reference value.

In Fig. 5 sind die Elektroden 103 und 104 so gezeigt, daß sie sich beim Abkippen zwar aufeinanderzu bewegt haben, ohne sich jedoch zu berühren. Es versteht sich im übrigen, daß das Abkippen und Einsacken der Elektroden in jeder beliebigen Richtung erfolgen kann und daß die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele eines Abkippens oder Einsackens in der allgemeinen Ebene der Querschnittdarstellung lediglich aus Gründen eines besseren Verständnisses und einer besseren Darstellung gewählt worden sind. Dort,wo die Elektroden 104 und 103 sich bis zu einer tatsächlichen oder nahezu erreichten Kontaktberührung angenähert haben und wirksam elektrisch durch einen Pfad niedrigen Widerstands miteinander verbunden sind, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, verbinden solche Elektroden gleichzeitig auch die Sekundärwicklungen ihrer Versorgungstransformatoren und schalten diese in Reihe bezüglich der äußeren Elektroden 102 und 105, so daß der überwiegende Strompfad nunmehr über die äußeren Elektroden 105 und 102 läuft. Der Widerstandswert jeder der beiden Zonen nimmt bemerkenswert in einer Größenordnung ab, die etwa der Hälfte ihrer Anfangswerte entspricht. In FIG. 5, the electrodes 103 and 104 are shown in such a way that they did indeed move towards one another when they were tilted, without moving however to touch. It goes without saying, moreover, that the tipping and sagging of the electrodes can take place in any direction can take place and that the embodiments shown in the figures of a tipping or sagging in general Level of the cross-sectional representation only for the sake of better understanding and better representation have been chosen. Where the electrodes 104 and 103 are up to an actual or almost reached contact contact and are effectively electrically interconnected by a low resistance path like this 8, such electrodes also connect the secondary windings of their supply transformers at the same time and connect these in series with respect to the outer electrodes 102 and 105, so that the predominant current path is now runs over the outer electrodes 105 and 102. The resistance value of each of the two zones increases remarkably in an order of magnitude which corresponds to about half of its initial values.

Falls ein Elektrodenpaar in entgegengesetzten Richtungen absackt und sich voneinander entfernt, wie dies für die Elektroden der Fig. 6 zutrifft, vergrößert sich der Widerstand jeder Zone um etwa 33 % über die anfänglichen Zonenwiderstände. Dies ist auf den größeren effektiven Elektrodenabstand im geschmolzenen Glas, auf die Neupositionierung der Elektroden in einem kälteren Teil der Schmelze und auf den volumetrischen Ef-If a pair of electrodes sags in opposite directions and moves away from each other, as is the case for the electrodes 6, the resistance of each zone increases by about 33% over the initial zone resistances. This is due to the larger effective electrode spacing in the molten glass, to the repositioning of the electrodes in a colder part of the melt and on the volumetric efficiency

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fekt des reduzierten Raums für eine wirksame Stromleitung in der Schmelze zurückzuführen, und zwar aufgrund der Annäherung der abgesackten oder abgekippten Elektroden an den Boden und die feuerfeste Auskleidung der Schmelzwanne. Es ergibt sich nur ein geringer Effekt bezüglich des Zonenwiderstands einer benachbarten Zone in der Reihe dann, wenn das zweite Elektrodenpaar, welches absackt und wegkippt, sich voneinander entfernt, da auch in diesem Fall sein Widerstand sich um etwa 33 % bezüglich des Originalwerts vergrößert. Es wird angenommen, daß das Abkippen des ersten, voneinander wegkippenden Elektrodenpaars einen geringen Einfluß auf den Zonenwiderstand des Elektrodenpaars hat, welches in seiner bevorzugten vertikalen Orientierung verbleibt, da gleiche elektrische Polaritäten nahe beieinander sind, wie dies auf die Elektroden 105 bezüglich 104 und 103 bezüglich 102 zutrifft, so daß die Änderung der Zellenkonstante in der Schmelze aufgehoben wird.effect of the reduced space for effective conduction of current in the melt due to the approximation the sagged or tipped electrodes to the floor and the refractory lining of the melting tank. It results there is little effect on the zone resistance of an adjacent zone in the series when the second Pair of electrodes, which sags and tips away, move away from each other, since in this case, too, their resistance increases by about Enlarged 33% of the original value. It is believed that the tilting of the first, tipping away from each other Electrode pair has a small influence on the zone resistance of the electrode pair, which in its preferred vertical Orientation remains because like electrical polarities are close to each other, as is the case with respect to electrodes 105 104 and 103 hold true with respect to 102, so that the change in the cell constant in the melt is canceled.

Ein nach auswärts gerichtetes Abkippen von Elektrodenpaaren, die nebeneinanderliegend an den Versorgungsstromkreis angeschlossen sind, wie dies für die Elektrodenpaare 116, 117 und 118, 119 entsprechend den gestrichelten Linien 110 und 120 in Fig. 7 zutrifft, führt zu einem Anstieg des Zonenwiderstandes um etwa 30 % bezogen auf den Ursprungswiderstand bei der bevorzugten vertikalen Elektrodenorientierung. Wie im Falle der einander paarig zugeordneten Elektroden 102 und 104, wo ebenfalls nur ein die Spannung erfassender Transformator 152 und eine den Strom aufnehmende Spule 153 dargestellt sind, die dann den Annäherungswerte für die Effektivzahlen liefernden Strom- und Spannungsschaltkreisen so zugeordnet werden, wie dies für den Transformator 127 und die Spule 141 zutrifft, sind auch bei den einander paarig zugeordneten Elektroden 116, 117 und 118, 119 die Spannungs- und Stromschaltkreise in entsprechender Wei-An outward tilting of electrode pairs, which are connected to the supply circuit next to one another are, as is the case for the electrode pairs 116, 117 and 118, 119 corresponding to the dashed lines 110 and 120 in FIG 7 applies, leads to an increase in the zone resistance of about 30% based on the original resistance in the preferred one vertical electrode orientation. As in the case of electrodes 102 and 104, which are assigned to one another in pairs, where likewise only a voltage-sensing transformer 152 and a current-receiving coil 153 are shown, which then the approximate values for the current and voltage circuits supplying the rms numbers are assigned as for the transformer 127 and the coil 141 apply, are also in the paired electrodes 116, 117 and 118, 119 the voltage and current circuits in the appropriate

809813/067%809813/067%

a -,68a -, 68

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se von Spannungstransformatoren 154 und 155 sowie Stromaufnahmespulen 156 und 157 versorgt, die mit den jeweiligen Schaltkreisen zur annähernden Bestimmung der jeweiligen Effektivwerte verbunden sind.se of voltage transformers 154 and 155 and current receiving coils 156 and 157, which are supplied with the respective circuits for the approximate determination of the respective effective values are connected.

Eine Darstellung einer Elektrodenreihe und eines die Elektroden mit Strom versorgenden Schaltmusters ist in Fig. 9 angegeben, wobei das Schaltungsmuster so ausgebildet ist, daß als Folge eines Elektrodenabsackens in beliebiger Richtung gleichmäßige Zonenwiderstandsänderungen oder gleichmäßige Elektrodenpaar-Widerstandsänderungen erzielt werden. Das Schaltungsmuster der Fig. 9 ist so ausgelegt, daß sich gekreuzte, zur Längsachse der Schmelzwanne diagonal orientierte Zonen ergeben, so daß verhältnismäßig lange Hauptleitungswege in der in der Schmelzwanne befindlichen Schmelze 162 gebildet werden. Diese langen, durch die in gestrichelter Linienführung angegebenen Widerstände 163, 164, 165 und 166 gebildeten Stromwege ergeben sich aus dem bei den geltenden Arbeitstomperaturen vergrößerten Widerstand der Schmelze, damit die erforderliche Menge an elektrischer Leistung dem begrenzten Volumen der Schmelze mit hoher Spannung und geringem Strom zugeführt werden kann. Auf diese Weise gelingt es, die Verluste in den Stromzuführungsanordnungen gering zu halten, insbesondere die Transformatoren und Verbindungskabeln.An illustration of a row of electrodes and a switching pattern supplying the electrodes with current is given in FIG. wherein the circuit pattern is formed so that as a result of electrode sagging in any direction uniform Zone resistance changes or uniform electrode pair resistance changes be achieved. The circuit pattern of Fig. 9 is designed so that crossed to the longitudinal axis the melting tank result in diagonally oriented zones, so that relatively long main conduction paths in the in the melting tank located melt 162 are formed. These long, current paths formed by the resistors 163, 164, 165 and 166 indicated in dashed lines result from the increased resistance of the melt at the current work temperatures, so that the required amount of electrical Power can be supplied to the limited volume of the melt with high voltage and low current. To this In this way, it is possible to keep the losses in the power supply arrangements low, in particular the Transformers and connecting cables.

2 gen gering zu halten, insbesondere die Verluste V = I R in den2 conditions to be kept low, in particular the losses V = I R in the

Eine typische Schmelzwanne verfügt über eine Länge von 12,5 m, ist 4,87 m breit und weist sechs Reihen von jeweils vier Elektroden auf. Die bezüglich der unter Glas liegenden Auslaßöffnung 168 am weitesten entfernte Elektrodenreihe 167 befindet sich in einem Abstand von 1,37 m zur Rückwand 169; der Abstand zwischen den einzelnen Elektrodenreihen beläuft sich auf 1,82 m. Die Elektroden sind in einem abstandsmäßigen Bezug zur Schmelzwan-A typical melting tank has a length of 12.5 m, is 4.87 m wide and has six rows of four electrodes each. The one with respect to the outlet opening below the glass The electrode row 167 furthest away from 168 is at a distance of 1.37 m from the rear wall 169; the distance between the individual rows of electrodes is 1.82 m Electrodes are in a spaced relation to the fusible

.809813/0674.809813 / 0674

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ne insgesamt in jeder Reihe so angeordnet, wie dies auf die Reihe 167 zutrifft, bei der die äußeren Elektroden 171 und mit ihren Mittelpunkten 91 cm von den entsprechend nahen Seitenwänden 175 und 176 entfernt sind. Der Abstand zwischen den Elektrodenmittelpunkten längs einer Reihe beläuft sich auf ca. 1 m. Die verwendeten Molybden-Elektroden 171 verfügen über einen Durchmesser von 7,62 cm und sind dem zu erhitzenden Glas, d.h. der Schmelze 162 über eine Länge von 102 cm ausgesetzt. Bei dem dargestellten Verteilungsinuster von Elektroden und zugeordneten Stromversorgungen ergibt sich ein um 25 % größerer Widerstand in den Diagonalzonen, die mit 163 bis 166 bezeichnet sind, bezogen auf die in gleicher Geometrie angeordneten Elektrodenpaare, die in Fig. 3 gezeigt sind und bei denen jeweils eine Elektrode in der Reihe zur Paarbildung übersprungen ist. Es wird theoretisch angenommen, daß dieser vergrößerte Zonenwiderstand das Volumen der Schmelze in der Nähe der Elektroden, bei welchem die überwiegende Joule'sehe Wärmeeinleitung auftritt, vergrößert, so daß volumetrische Einflüsse auf die Zonenwiderstandsänderung reduziert werden können, wie sie sich bei einem Elektrodeneinsacken und -abkippen ergeben. Darüber hinaus reduziert das Fehlen von Elektroden anderer Elektrodenpaare in dem Schmelzevolumen zwischen jedem Elektrodenpaar den Zelleneffekt der Verlagerung oder Verschiebung solcher Elektroden auf die Widerstandsänderung in der Zone. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß eine Zone, die über eine abgekippte oder abgesackte Elektrode in einem System verfügt, welches in Fig. 9 dargestellt ist, einen Widerstandsanstieg über ihren Anfangszustand, bei dem beide Elektroden vertikal angeordnet und aufrecht vom Schmelzwannenboden wegstanden, von etwa 30 % für jede Abkipprichtung aufweist. Der Darstellung der Fig. 9 läßt sich entnehmen, daß eine einphasige (Phase A) Versorgungsspannungsquelle mit den ersten beiden Elektrodenreihen gekoppeltne arranged in total in each row as applies to row 167 in which the outer electrodes 171 and with their centers 91 cm away from the correspondingly close side walls 175 and 176. The distance between the The electrode center points along a row is approximately 1 m. The molybdenum electrodes 171 used have have a diameter of 7.62 cm and are exposed to the glass to be heated, i.e. the melt 162 over a length of 102 cm. In the illustrated distribution pattern of electrodes and associated Power supplies, there is a 25% greater resistance in the diagonal zones, designated 163 to 166 are, based on the electrode pairs arranged in the same geometry, which are shown in FIG. 3 and in each of which an electrode in the pairing row is skipped. It is theoretically believed that this increased Zone resistance is the volume of the melt in the vicinity of the electrodes at which the predominant Joule heat input occurs, so that volumetric influences on the zone resistance change can be reduced as they result from electrode sagging and tilting. In addition, the absence of electrodes reduces other electrode pairs in the melt volume between each pair of electrodes the cell effect of the displacement or displacement of such electrodes on the change in resistance in the zone. In practice it has been found that a zone that has a tilted or sagging electrode in a system shown in Fig. 9 has a resistance increase above its initial state, with both electrodes arranged vertically and upright away from the bottom of the melting tank, of about 30% for each tilt direction. The illustration in FIG. 9 shows that a single-phase (phase A) supply voltage source coupled to the first two rows of electrodes

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A 42 397 m ΟΤΟΠΠ/QA 42 397 m ΟΤΟΠΠ / Q

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ist, und zwar so, daß sämtlichen Elektroden jeder Reihe die gleichen Augenblickspolaritätsverteilungen von den Sekundärwicklungen der Versorgungstransformatoren vermittelt werden. In ähnlicher Weise wird den beiden Elektrodenreihen 177 und 173 eine andere Phase individuell zugeführt, das gleiche trifft für die Elektrodenreihen 179 und 181 zu. Die Leistungszuführung zu jeder Zone erfolgt wie weiter vorn beschrieben.in such a way that all electrodes of each row have the same instantaneous polarity distributions from the secondary windings of the supply transformers. Similarly, the two rows of electrodes 177 and 173 a different phase is supplied individually; the same applies to the electrode rows 179 and 181. The power supply for each zone is carried out as described above.

Die Zone 163 zwischen der Elektrode 171 der Reihe 167 und der Elektrode 184 der Reihe 186 wird von der Sekundärwicklung 187 des Transformators 188 über antiparallel geschaltete gesteuerte Gleichrichter 191 und 192 versorgt, die von einer Zündungsregelung 190 gesteuert sind. Jede Zone wird bezüglich ihrer elektrischen Parameter wie weiter vorn beschrieben überwacht, und zwar dadurch, daß eine Stromaufnahmespule 194 einem zu einer Elektrode führenden Kabel zugeordnet ist; außerdem wird ein die Spannung erfassender Transformator 195 verwendet, der mit beiden, die Elektroden mit Strom versorgenden elektrischen Leitungen verbunden ist.The zone 163 between the electrode 171 of the row 167 and the Electrode 184 of row 186 is connected to secondary winding 187 of the transformer 188 controlled via anti-parallel connected Rectifiers 191 and 192 supplied by an ignition controller 190 are controlled. Each zone is monitored with regard to its electrical parameters as described above, in that a current pickup coil 194 is associated with a cable leading to an electrode; also will a voltage sensing transformer 195 is used, the electrical with both the electrodes supplying power Lines is connected.

Es sind dann weiter den Strom erfassende Anordnungen 196 und die Spannung erfassende Anordnungen 197 vorgesehen, die die Signale von den Stromaufnahmespulen, beispielsweise 194, und von den Spannungstransformatoren wie 195 weiterleiten bzw. genauer gesagt transponieren und analogen Teilerschaltungen zuführen, die einem Vergleicher ein Widerstandssignal bzw. ein Strom/Spannungsverhältnissignal zuführen, wie weiter vorn insgesamt schon beschrieben. Der anfängliche Einstellpunkt bzw. das dem Vergleicher 199 zugeführte Bezugspotential ergibt sich unter Berücksichtigung des Anfangswiderstands des zugeordneten Elektrodenpaars und seines Zonenbereichs als Einstellung am Potentiometer 201, wobei eine alarmgebende Anordnung 202 auf eine voreingestellte Abweichung des Widerstands vom Ursprungs-There are then further the current sensing arrangements 196 and the voltage sensing arrangements 197 are provided that the Forward signals from the current pick-up coils, for example 194, and from the voltage transformers such as 195. more precisely transpose and supply analog divider circuits that a comparator a resistance signal or a Apply the current / voltage ratio signal, as above overall already described. The initial setting point or the reference potential supplied to the comparator 199 is obtained taking into account the initial resistance of the assigned pair of electrodes and its zone area as setting on Potentiometer 201, with an alarm-generating arrangement 202 on a preset deviation of the resistance from the original

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A 42 397 m ΟΤ5ΠΠ/ QA 42 397 m ΟΤ5ΠΠ / Q

a - 168 - 45 - 2730U4Sa - 168 - 45 - 2730U4S

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wert reagiert. In Fig. 9 sind diese Schaltungen lediglich in typischer Blockdarstellungsform angegeben; die Stromaufnahmespulen und die Spannungstransformatoren sind nur für die erste zu erfassende Zone in der Zeichnung wiedergegeben. Es versteht sich, daß in geeigneter Weise Abtastmittel in bevorzugter Multiplexschaltung vorgesehen sind, wie dies auch schon mit Bezug auf Fig. 2 erläutert wurde. Auf diese Weise lassen sich die Widerstände und seine Grenzwerte für jede Zone der jeweiligen Elektrodenpaarungen als auch für die anderen Zonenbereiche 177, 178 und 179, 181 erfassen, dabei ist lediglich eine Erfassungsschaltung erforderlich und die Identifizierung der Zone und die Zuordnung der Vergleichspunktschaltung kann mit der Abtastfunktion der Decodierschaltung koordiniert werden. Durch die Abtastfolge und die Auswahl der Einstellpunkte können, soweit gewünscht, sowohl ansteigende als auch absteigende Widerstandswerte mit Bezug auf die ursprünglichen Zonenwiderstandswerte erfaßt werden.worth responding. In FIG. 9, these circuits are only given in a typical block diagram; the power pickup coils and the voltage transformers are only shown for the first zone to be detected in the drawing. It understands that sampling means are provided in a preferred multiplex circuit in a suitable manner, as has already been done with With reference to FIG. 2 was explained. In this way, the resistance and its limit values for each zone of the respective Detect electrode pairings as well as for the other zone areas 177, 178 and 179, 181, there is only one detection circuit required and the identification of the zone and the assignment of the reference point circuit can be done with the Sampling function of the decoding circuit are coordinated. Through the scanning sequence and the selection of the setting points, so far desired, both increasing and decreasing resistance values with respect to the original zone resistance values can be detected.

Die Größen bzw. Amplituden von Langzeitänderungen des Zonenwiderstands, verursacht durch eine Verlagerung der Elektroden aus ihrer bevorzugten Orientierung sind eine Funktion einer Vielzahl von Faktoren, abgesehen von den weiter vorn schon erwähnten Richtungen des Abkippvorgangs, der Geschwindigkeit des Absackens, der zeitlichen Abkippbeziehungen zwischen Elektrodenpaaren, die den Zonenhauptstrom zur Verfügung stellen, und den Abkippbeziehungen bzw. dem Fehlen eines Abkippens zwischen Elektroden mehrerer Paare. Besonders bemerkenswerte Einflüsse auf die Widerstandsänderungen haben auch die Ansteuer-Konfigurationen der Elektroden, ihre relative Augenblickspolaritätsverteilung und ihre Phasenbeziehungen. Auf jeden Fall ist jedoch eine Langzeit-Widerstandsänderung in einer Zone im Bereich zwischen 15 % bis etwa 5O %, bezogen auf den ursprünglichen Zo-The magnitudes or amplitudes of long-term changes in the zone resistance, caused by a displacement of the electrodes from their preferred orientation are a function of one Numerous factors, apart from the directions of the tipping process already mentioned above, the speed of the Sag, the temporal tipping relationships between pairs of electrodes that make the zone main current available, and the tilt relationships or the lack of tilt between electrodes of multiple pairs. Particularly notable influences The control configurations also respond to the changes in resistance of the electrodes, their relative instantaneous polarity distribution and their phase relationships. In any case it is a long-term change in resistance in a zone in the range between 15% to about 50%, based on the original zo-

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A 42 397 mA 42 397 m

a - 168 - 46 -a - 168 - 46 -

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nenwiderstand eine Anzeige und ein Hinweis dafür, daß eine Elektrode absackt oder abkippt, daß eine Verschiebung der Elektrode aus ihrer bevorzugten Orientierung erfolgt ist. In vielen Fällen gibt die Größe der Widerstandsänderung und geben die Beziehungen der Änderungen des Widerstandes in einander zugeordneten Elektrodenpaarbereichen eine verhältnismäßig genaue Angabe über die Natur und die Richtung der Elektrodenverschiebung aus ihrer bevorzugten Orientierung.an indication and an indication that a Electrode sags or tips over that the electrode has been shifted from its preferred orientation. In many cases there are the magnitudes of the change in resistance and the relationships of the changes in resistance in one another associated electrode pair areas a relatively precise indication of the nature and direction of the electrode displacement from their preferred orientation.

Gerade bezüglich der vielen möglichen Elektrodenorientierungen in einem Heizsystem, welches auf Joule'scher Wärmezuführung zu einem in Wärme erweichenden Material beruht, und der zahllosen Möglichkeiten individueller und kombinierter Elektrodenverschiebung versteht es sich, daß die vorliegende Erläuterung die Erfindung lediglich in ihren Grundzügen verständlich machen konnte und daher auch nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen ist.Especially with regard to the many possible electrode orientations in a heating system that uses Joule heat supply to a material that softens in heat, and the innumerable possibilities of individual and combined electrode displacement It goes without saying that the present explanation only makes the invention understandable in its basic features could and is therefore not to be understood in a restrictive sense.

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Claims (13)

OR.-ING. DIPL.-INS. M. SC. DIt L-P. IVS. DR. DlPL.-PHVS. HÖGER - STELLRECHT- GR.ESSSACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART A 42 397 m a - 168 28. Juni 1977 Owens-Corning Fiberglas Corporation, Fiberglas Tower, Toledo, Ohio 43 659/USA Patentansprüche :OR.-ING. DIPL.-INS. M. SC. DIt L-P. IVS. DR. DIPL.-PHVS. HÖGER - STELLrecht- GR.ESSSACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART A 42 397 m a - 168 June 28, 1977 Owens-Corning Fiberglas Corporation, Fiberglas Tower, Toledo, Ohio 43 659 / USA Patent claims: 1.)Verfahren zur überwachung des Zustande von in einer Masse 1.) Method for monitoring the state of in a mass \ /aus in Wärme erweichendem Material, vorzugsweise Glas, zu\ / made of heat-softening material, preferably glass deren Erhitzung durch Zuführung von Joule'scher Warme untergetauchten Elektroden, dadurch gekennzeichnet , daß bei anfänglicher Benutzung der Elektrode in dem Material elektrische Parameter von Elektrode und dem sich in der Nähe der Elektrode befindlichen Material festgestellt und diese elektrischen Parameter während der Elektrodenlebensdauer überwacht und als Funktion der Änderungsrate und der Änderungsgröße der überwachten elektrischen Parameter eine Verschiebung der Elektrode in der von ihr erhitzten Masse aus ihrer ursprünglichen Orientierung ermittelt wird.their heating by applying Joule heat submerged electrodes, characterized in that when the electrode is initially used in the material, electrical parameters of the electrode and the material in the vicinity of the electrode are determined and these electrical parameters are monitored during the life of the electrode and as a function the rate of change and the magnitude of change in the monitored electrical parameters, a displacement of the electrode in the mass heated by it is determined from its original orientation. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Erhitzung durch Zuführung von Joule'scher Wärme dienende elektrische Energie der Elektrode in Form von Spannungsimpulsen nicht sinusförmiger Wellenform und abwechselnd entgegengesetzter Polarität zugeführt und die überwachten elektrischen Parameter Strom und Spannungswerte sind, die mindestens angenähert den Effektivwerten entsprechen.2. The method according to claim 1, characterized in that the heating by supplying Joule heat is used electrical energy of the electrode in the form of voltage pulses of non-sinusoidal waveform and alternating of opposite polarity and the monitored electrical parameters are current and voltage values that correspond at least approximately to the effective values. 3. Verfahren nach Anspruch 1 odor 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der Elektrode und des sich in ihrer Umgebung befindenden, von ihr erhitzten Materials bei anfänglicher Benutzung der Elektrode festgestellt und während der3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that that the resistance of the electrode and of the material that is in its vicinity and heated by it at the initial level Use of the electrode detected and during the 809813/0674809813/0674 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED 28. Juni 1977June 28, 1977 Elektrodenlebensdauer überwacht und dann eine eine Verschiebung, Verlagerung oder ein Absacken der Elektrode angebende Anzeigeanordnung betätigt wird, wenn die Änderungsgröße des überwachten Widerstands mindestens 15 %, bezogen auf den ursprünglich festgestellten Widerstand, beträgt bei einem Langzeit-Uberwachungsintervall von mindestens mehreren Wochen der Elektrodenbenutzung.Electrode life is monitored and then a displacement, displacement or sagging of the electrode is indicated Display arrangement is actuated when the change in magnitude of the monitored resistance is at least 15%, based on the originally determined resistance is with a long-term monitoring interval of at least several weeks electrode usage. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand zwischen zv/ei anfänglich in einem Körper von durch Wärme zu erhitzenden Material eingetauchten und in diesem sich vertikal nach oben erstreckenden Elektroden ermittelt und eine Langzeitänderung des festgestellten Widerstands bezüglich des ursprünglich ermittelten Widerstands zur Betätigung einer Anzeigeeinrichtung verwendet wird, die das Absacken oder Abkippen der Elektrode(n) aus ihrer vertikalen, aufrechten Orientierung angibt.4. The method according to claim 3, characterized in that the resistance between zv / ei initially in a body of immersed by heat to be heated material and in this vertically upward extending electrodes determined and a long-term change in the determined resistance is used with respect to the originally determined resistance to actuate a display device which sagging or tilting of the electrode (s) from their vertical position, indicates upright orientation. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung auf eine Widerstandsvergrößerung, bezogen auf den ursprünglich ermittelten Widerstand, anspricht.5. The method according to claim 4, characterized in that the display device is based on an increase in resistance responds to the originally determined resistance. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung auf eine Widerstandsverringerung, bezogen auf den ursprünglich ermittelten Widerstand, anspricht.6. The method according to claim 4, characterized in that the display device is based on a resistance reduction responds to the originally determined resistance. 7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der eine Elektrodenverschiebung oder ein Elektrodenabsacken angebende Widerstandsänderung zwischen 15 und 50 %, bezogen auf den ursprünglich ermittelten Widerstand, beträgt.7. The method according to claim 4, characterized in that the size of an electrode displacement or an electrode sagging The specified change in resistance is between 15 and 50%, based on the originally determined resistance. 8. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das in Warme zu erweichende8. The method of claim 3, wherein the to be softened in heat 809813/0674809813/0674 28. Juni 1977June 28, 1977 Material (Glas) in einer eine Längsachse und einen Hoden aufweisenden Schmelzwanne erhitzt wird und die Elektroden als vertikale längliche elektrische, vom Schmelzwannenboden sich in aufrechter Richtung erstreckende Leiter ausgebildet und in Reihen, diese jeweils bestehend aus mindestens zwei Elektrodenpaaren, in Querrichtung zur Längsachse der Schmelzwanne angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zu Paaren zusammengefaßten Elektroden alternierend zur Bildung von Hauptleitungs-Strompfaden zwischen ihnen innerhalb des in Wärme erweichenden Materials so angeordnet sind, daß mindestens eine weitere Elektrode eines anderen Paars zwischen jedem Elektrodenpaar befindlich ist und daß eine Langzeit-Widerstandsabnahme zwischen dem ersten Elektrodenpaar, bezogen auf dessen Ursprungswiderstand zur Betätigung der Anzeigeeinrichtung dahingehend dient, daß eine Elektrode des anderen, zwischen dem ersten Elektrodenpaar angeordneten Paares einsackt oder abkippt.Material (glass) in a longitudinal axis and a testicle having melting tank is heated and the electrodes designed as a vertical elongated electrical conductor extending from the bottom of the melting tank in an upright direction and in rows, each consisting of at least two pairs of electrodes, in the transverse direction to the longitudinal axis of the Melting tank are arranged, characterized in that the electrodes combined in pairs alternate with Forming main conduction paths between them within the heat softening material are so arranged that at least one further electrode of another pair is located between each electrode pair and that one Long-term decrease in resistance between the first pair of electrodes, based on its original resistance for actuation the display device is used to the effect that one electrode of the other, arranged between the first pair of electrodes Couple sinks in or tips over. 9. Verfahren nach einem oder mehereren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstandsanstieg, bezogen auf den Anfangswiderstand, zwischen einer ersten paarigen Elektrodenanordnung, verbunden mit einer Widerstandsabnahme, wiederum bezogen auf den Anfangswiderstand zwischen einer anderen paarigen Elektrodenanordnung in der die erste paarige Elektrodenanordnung und eine Elektrode zwischen dieser Anordnung enthaltenden Reihe ein Hinweis darauf ist, daß die Elektrode des ersten Elektrodenpaars, welches sich zwischen dem zweiten Elektrodenpaar befindet, abgekippt bzw. eingesackt ist.9. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that a resistance increase, based on the initial resistance, between a first paired Electrode arrangement, associated with a decrease in resistance, again based on the initial resistance between a another paired electrode arrangement in which the first paired electrode arrangement and an electrode between them Arrangement containing row is an indication that the electrode of the first pair of electrodes, which is between the second pair of electrodes is, has tipped or sunk. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsanstieg zwischen dem ersten Elektrodenpaar zwi-10. The method according to claim 9, characterized in that the increase in resistance between the first pair of electrodes between 809813/0674809813/0674 A 42 397 mA 42 397 m a - 168 - 4 -a - 168 - 4 - 28. Juni 1977June 28, 1977 sehen 20 und 30 %, bezogen auf ihren Anfangswiderstand, und die Widerstandsabnahme zwischen dem anderen Elektrodenpaar bei etwa 25 %, bezogen auf deren Anfangswiderstand, liegt.see 20 and 30%, based on their initial resistance, and the decrease in resistance between the other pair of electrodes at about 25%, based on their initial resistance, lies. 11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei in Reihen von mindestens zwei Elektrodenpaaren angeordneten Elektroden innerhalb einer Schmelzwanne ein Widerstandsanstieg über den Anfangswiderstand bei einem Elektrodenpaar von etwa 15 % ein Wegkippen oder Einsacken mindestens einer der das Elektrodenpaar bildenden Elektrode in Richtung auf die andere angibt.11. The method according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that in rows of at least two electrode pairs arranged electrodes within a melting tank a resistance increase above the initial resistance with a pair of electrodes of about 15%, at least one of the pair of electrodes tipping away or sagging forming electrode in the direction of the other. 12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Elektroden unterschiedlicher Elektrodenpaare die überwiegende Zeitdauer mit Spannungen unterschiedlicher Polarität versorgt werden und daß eine Widerstandsabnahme zwischen zu Paaren zusammengefaßten Elektroden mit jeweils einer fremden Zwischenelektrode in der Größenordnung von 50 %, bezogen auf deren Anfangswiderstandswert ein Hinweis dafür ist, daß angrenzende Elektroden unterschiedlicher Paare in engster Annäherung zueinander abgekippt oder abgesackt sind.12. The method according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that adjacent electrodes are different Electrode pairs are supplied with voltages of different polarity for the majority of the time and that a decrease in resistance between electrodes combined in pairs, each with an external intermediate electrode in the order of 50%, based on their initial resistance value an indication of this is that adjacent electrodes of different pairs are in close proximity have tilted or sagged towards each other. 13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstandsanstieg zwischen einem Elektrodenpaar um etwa 33 % über ihren Anfangswiderstand ein Hinweis dafür ist, daß die Elektroden dieses Paars in einer Richtung voneinander weg abgekippt oder abgesackt sind.13. The method according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that a resistance increase between a pair of electrodes by about 33% above their initial resistance an indication of this is that the electrodes in this pair have tilted or sagged in one direction away from each other are. 809813/0674809813/0674
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