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Vorrichtung zur Feststellung des Pegels einer in einer wasserge-
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kühlten Form befindlichen Metallschmelze Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zur Feststellung des Pegels einer in einer wassergekühlten Form befindlichen
Metallschmelze.
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Es sind bereits mehr als zwanzig verschiedene Sensoren bekannt, mit
denen der Pegel der in einer zum Stranggiessen verwendeten Giessform befindlichen
Stahlschmelze feststellbar ist. Es gibt elektromagnetische Sensoren, Ultraschallsensoren,
optische Sensoren, mechanische Sensoren, Strahlungssensoren sowie solche, die mit
Hilfe von elektrischen Wellen arbeiten, und andere Typen. In der Praxis haben sich
hinsichtlich der Genauigkeit, mit der der Flüssigkeitspegel feststellbar ist, der
Wartung, der Gebrauchsfähigkeit, der Stabilität und der Lebensdauer bislang nur
die mit Gammastrahlen arbeitenden Sensoren bewährt, während die anderen Typen sich
noch im Versuchsstadium befinden.
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Bei den mit Gammastrahlung arbeitenden Sensoren ist jedoch der Kostenaufwand
für den Schutz des Bedienungspersonals vor Strahlungsschäden und für die periodisch
durchzuführenden Inspektionen beträchtlich. Darüber hinaus ist es ziemlich schwierig,
das entsPrechende Bedienungspersonal zu bekommen, und für kleine und mittlere Betriebe
ist es ausserdem schwierig, geeignete Ausbildungsplätze
Bei den
Instrumenten, die eine in die Schmelze eingetauchte Elektrode aufweisen, wird der
Pegel in Abhängigkeit von dem Ein-Ausschaltzustand eines die Elektrode und die Schmelze
umfassenden elektrischen Stromkreises bestimmt. Der übermässige Elektrodenverschleiss
steht jedoch einer Anwendung dieses Instruments in der Praxis entgegen.
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Bei dem elektromagnetischen Induktionstyp wird der Pegel in Abhängigkeit
von den Änderungen der auftretenden Wirbelstromverluste bestimmt. Jedoch ist die
Genauigkeit dieser Methode ebenfalls nicht zufriedenstellend.
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Um die oben angesprochenen Probleme zu vermeiden, ist bereits zur
Feststellung des Pegels der in der Form befindlichen Stahlschmelze ein Sensor vorgeschlagen
worden, der das Infrarotstrahlungsbild erfasst. Dabei wird das Strahlungsbild der
Infrarotstrahlen von der wassergekühlten Oberfläche oder der äusseren Wandfläche
des inneren Mantels der Form abgetastet, um den Pegel der Stahlschmelze in der Form
zu erfassen, wie nachfolgend im einzelnen erläutert wird.
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Wie aus der beiliegenden Figur 1 hervorgeht, weist eine Form zwischen
ihrem Innenmantel b und ihrem Aussenmantel c einen Wassermantel d auf und enthältdieMetallschmelze
e mit dem Pegel f. Der Aussenmantel c weist eine Aussparung g auf, wobei die Höhe
der Aussparung g dem Bereich angepasst ist, in dem sich der Pegel f der Metallschmelze
e innerhalb der Form a erwartungsgemäss ändert. Ein optisches Element h, das den
auftretenden hohen Drücken widerstehen kann, ist auf der äusseren Wandung des Aussenmantels
c in luftdichter Weise befestigt, um die Aussparung g zu verschliessen. Eine Befestigungshaube
i ist an dem Aussenmantel c derart befestigt, dass der Flansch der Befestigungshaube
i in luftdichter Weise den Aussenumfang des optischen Elements h umgibt. An dem
von dem optischen Element h entfernten konvergenten Ende der Befestigungshaube i
ist ein Selektionsrohr j befestigt, das mit optischen Filtern zur Ausbereitzustellen,
damit
die Auszubildenden die für den Umgang mit Padioisotopen erforderliche Lizenz erwerben
können.
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Um diese Probleme zu vermeiden, sind verschiedene Arten von Instrumenten
zur Erfassung des Flüssigkeitspegels ins Auge gefasst worden, bei denen beispielsweise
von der Thermoelektrizität oder der elektromagnetischen Induktion Gebrauch gemacht
wird oder die beispielsweise nach dem Schwimmerprinzip arbeiten oder eine in die
Schmelze eingetauchte Elektrode aufweisen oder mit Hilfe von Ultraschallwellen arbeiten.
Jedoch haben diese Instrumente jeweils ganz spezifische Nachteile, wie sie im folgenden
erläutert werden.
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Im Falle der thermoelektrischen Messmethode sind Paare von thermoelektrischen
Elementen in den Wandungen der Form eingebettet, so dass der Pegel des geschmolzenen
Metalls indirekt aufgrund der Temperaturverteilung in den Wandunqen bestimmt wird.
Dabei ist jedoch die Anordnung und die Verdrahtung der Thermoelemente äusserst schwierig.
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Bei den Instrumenten vom Schwimmer typ konnten für die Schwimmer bislang
noch nicht Materialien gefunden werden, die von dem geschmolzenen Stahl oder dergl.
nicht angegriffen werden. Eine zufriedenstellende Haltbarkeit ist also noch nicht
erzielt worden,und die Messung kann ausserdem nicht mit hoher Genauigkeit durchgeführt
werden.
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Bei den Ultraschallinstrumenten wird der Pegel der Stahlschmelze in
Abhängigkeit von den Änderungen bei der Übertragung der Ultraschallwelle in der
Stahlschmelze infolge der bei der Wasserkühlung der Form auftretenden Blasen bestimmt.
Die Messungen hängen von der Wärmezerstreuung und den Änderungen der Durchflussmenge
des Kühlwassers ab, so dass sie ebenfalls nicht mit der erforderlichen Genauigkeit
durchgeführt werden können.
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wahl der gewünschten Wellenlänge der Infrarotstrahlung und einer Linse
zur Fokussierung des gewünschten Betrachtungsfeldes versehen ist, An dem Selektionsrohr
j ist ein Infrarotstrahlungssensor 1 befestigt, der mit einer Stromquelle verbunden
ist und mit einem Anschlussstück k zur Ableitung der deraturverteilung wiedergebenden
elektrischen Signale versehen ist. Das Selektionsrohr j und der Infrarotstrahlungssensor
1 bilden eine Infrarotstrahlungssensoranordnung.
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Die Durchflussmenge des Kühlwa-ssers im Wassermantel d ist derart
eingestellt, dass die Oberflächentemperatur des Innenmantels b nahe dem Pegel f
der Metallschmelze e in der Form a einige hundert OC beträgt. In dem auf der Aussenwandung
des Innenmantels b abgetasteten Bereich m liegt die in Figur 2 gezeigte Temperaturverteilung
vor. Da die Wärmeübertragung durch den Innenmantel b oberhalb des Pegels f der Metallschmelze
e gering ist, ist die Temperatur in der Mantelwandung oberhalb des Pegels f nur
ein Bruchteil der Temperatur, die in der Mantelwandung unterhalb des Pegels f vorliegt.
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Die Intensität und die Wellenlänge der Infrarotstrahlung, die von
der Messfläche m ausgesandt wird, werden durch das Kühlwasser des Wassermantels
d, das optische Element h und die Haube j hindurch mit Hilfe der aus dem Selektionsrohr
j und dem Sensor 1 bestehenden Infrarotsensoranordnung erfasst. Die Infrarotsensoranordnung
ermittelt den Pegel f in Abhängigkeit von der empfangenen Infrarotstrahlung und
erzeugt das den Pegel f darstellende elektrische Signal, das entweder in analoger
oder digitaler Form vorliegen kann.
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Das Ausgangssignal wird dann von dem Anschlussstück k abgenommen.
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Wie in Figur 1 angedeutet, wird die Metallschmelze über ein Abfallrohr
n in die Form gegossen.
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Die von der Messfläche m des Innenmantels b ausgesandten Infrarotstrahlen
werden in erheblichem Umfang von dem Kühlwasser des Wassermantels
d
absorbiert, so dass die durch das optische Element h aufgefangenen Infrarotstrahlen
geschwächt sind, was sich natürlich nachteilig auf die Feststellung des Pegels f
bemerkbar macht. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, muss die Dicke t1 des Wassermantels
reduziert werden, jedoch erfordert eine solche Reduktion eine Erhöhung der Durchflussmenge
des Kühlwassers, denn sonst lässt sich die Wärme von dem Innenmantel b nicht in
dem notwendigen Umfang abführen und können die Temperaturen der Innenwandung, d.h.
an den mit der Metallschmelze e in Kontakt stehenden Innenflächen, nicht auf einige
hundert OC gehalten werden. Um die Durchflussmenge an Kühlwasser zu erhöhen, muss
der Druck erhöht werden, so dass das optische Element h und die Kühlwasserdichtungseinrichtungen
hohen Drücken standhalten müssen. Wenn die Dicke t2 des optischen Elements h vergrössert
wird, werden die Infrarotstrahlen noch stärker absorbiert und geschwächt, was die
Feststellung des Pegels f noch mehr erschwert. Aus den obigen Überlegungen heraus
muss daher die Form so konstruiert werden, als ob es sich um ein Druckgefäss handeln
würde, worüber die Herstellungskosten in die Höhe getrieben werden. Darüber hinaus
ist aufgrund der oben angesprochenen Dämpfung der Infrarotstrahlen eine zuverlässige
Ermittlung des Pegels und eine stabile Anzeige nicht gewährleistet.
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Der Erfindung liegt daher im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die oben angesprochenen
sowie weitere Nachteile, welche bei den bekannten Infrarot-Pegelsensoren auftreten,
vermieden sind.
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Diese Aufgabe wird grundsätzlich mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst.
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In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
angegeben.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben
sich
aus der nachstehenden, anhand der beiliegenden Zeichnung erfolgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung stellen dar: Figur 1 eine schematische
Ansicht einer bekannten Infrarotsensoreinrichtung, Figur 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung
der Temperaturverteilung auf der wassergekühlten Oberfläche des Innenmantels und
im Innenraum der Form, Figur 3 schematisch eine vertikale Schnittansicht einer ersten
Ausführungsform der Erfindung, Figur 4 schematisch eine Draufsicht auf die erste
Ausführungsform, Figur 5 eine Ansicht in Richtung der Pfeile V-V der Figur 4, Figur
6 schematisch eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Figur 7; schematisch eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform
der Erfindung und Figur 8 schematisch einen Ausschnitt aus einer vertikalen Schnittansicht
zur Erläuterung einer vierten Ausführungsform bzw. einer Infrarot-Wellenleiterbefestigung.
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Abgesehen von Figur 1 sind in allen übrigen Figuren die gleichen Bezugszeichen
für gleiche bzw. ähnliche Teile verwendet.
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Es wird nun auf die erste, in den Figuren 3 bis 5 dargestellte Ausführungsform
eingegangen. Eine Form 1 weist zwischen einem Innenmantel 2 und einem Aussenmantel
3 einen Wassermantel 4 auf. Eine Befestigungshaube 8 ist in wasserabdichtender Weise
mittels Bolzen 9 an dem Aussenmantel 3 befestigt. An dem konvergenten Ende der Befestigungshaube
8 ist eine Infrarotstrahlungssensoreinrichtung befestigt, die (A) ein Selektionsrohr
10 mit Filtern zur Auswahl der gewünschten Wellenlängen aus der zu erfassenden Infrarotstrahlung
und eine Linse zum Fokussieren des gewünschten Betrachtungsfeldes aufweist, sowie
(B) einen Infrarotstrahlungssensor 12, der elektrisch mit einer (nicht gezeigten)
Stromquelle verbunden ist und ein Anschlusstück 11 besitzt, von dem das analoge
oder digitale elektrische Signal, das die Temperaturverteilung auf der Messfläche
wiedergibt, wie noch beschrieben wird, abgenommen wird.
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Die Stirnwand 13 am divergenten Ende der Befestigungshaube 8 ist mit
einem sich in vertikaler Richtung diametral erstreckenden Schlitz 15 versehen, durch
den ein übertragungselement für die Infrarotstrahlung bzw. ein Infrarotwellenleiter
14 gesteckt ist. Der Infrarotwellenleiter 14 besteht aus einem Material, das für
die Infrarotwellen transparent ist, beispielsweise aus Einkristall-Siliziumglas,
Germaniumglas oder künstlichem Saphirglas (single-crystal silicon glass, germanium
glass or man-made sapphire glass).
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Um die Streuung, die Brechung und die Reflexion soweit wie möglich
zu unterdrücken, können die Eintritts- und Austrittsflächen des Infrarotwellenleiters
14 hochglanzpoliert sein oder mit optischen Beschichtungen versehen sein. Die Höhe
des Infrarotwellenleiters 14 ist gleich oder geringfügig grösser als der Bereich
17, innerhalb dessen sich der Pegel 16 der Metallschmelze 6 in der Form 1 erwartungsgemäss
ändert. Das eine Ende bzw. die Eintrittsfläche des Infrarotwellenleiters 14 steht
in innigem Kontakt mit der äusseren Wandfläche des Innenmantels 2, die ausserdem
in Berührung mit dem Kühlwasser 21 des Kühlwassermantels 4 steht. Das andere Ende
bzw.
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die Austrittsfläche des Infrarotwellenleiters 14 erstreckt sich durch
den Schlitz 15 hindurch in die Befestigungshaube 8. Das optische Element 14 ist
am Schlitz 15 von einem rechteckigen Dichtungselement 18 umgeben, das mit Hilfe
eines Befestigungsrings 19 sowie Bolzen und Muttern 20 fest mit der Stirnfläche
13 der Befestigungshaube 8 verbunden ist, wie es am besten aus Figur 5 hervorgeht.
Das Dichtungselement 18 wird in nachgiebiger Weise gegen das optische Element 14
gedrückt, so dass der Innenraum der Befestigungshaube 8 gegenüber dem Wassermantel
4 wassermässig abgedichtet ist.
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Das heisst, dass ein Durchsickern des Kühlwassers 21 aus dem Wassermantel
4 in die Befestigungshaube 8 zuverlässig verhindert werden kann.
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Die Metallschmelze 6 wird über ein nach unten gerichtetes Rohr bzw.
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Abfallrohr 5 in die Form 1 gegossen und verfestigt sich bei 7, da
die Wärme der Metallschmelze 6 über den Innenmantel 2 zum Kühlwasser 21 hin abströmt.
Der verfestigte Mantel 7 wird allmählich nach unten aus der Form 1 gezogen. Der
Pegel 16 der Metallschmelze 6 in der Form ändert sich in Abhängigkeit von den Giessbedingungen.
Wenn sich der Pegel 16 ändert, ändern sich auch die Intensität und die Wellenlängen
der über das optische Element 14 übertragenen Infrarotstrahlen, die durch den Infrarotstrahlungssensor
12 erfasst werden. Da die Infrarotstrahlen durch das optische Element 14 hindurchgeleitet
werden, wird die Absorbtion und die Dämpfung soweit vermindert, dass der Pegel 16
mit der gewünschten Genauigkeit ermittelt werden kann, und zwar mit einer solchen
Genauigkeit, die nach dem Stand der Technik unerreichbar ist.
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Es wird nun Bezug auf die in Figur 6 gezeigte zweite Ausführungsform
genommen. In der zweiten Ausführungsform wird Luft als optisches Medium verwendet.
Das heisst, dass anstelle des optischen Elements 14 ein Hohlleiter 22 in Form eines
flachgedrückten Kastens, der in den gegenüberliegenden Stirnwänden schlitzförmige
Öffnungen
für den Eintritt und den Austritt der Infrarotstrahlung
aufweist, in wasserabdichtender Weise durch den Schlitz 15 der Stirnfläche 13 der
Befestigungshaube 8 hindurchgeführt ist. Die Stirnwand, die die Eintrittsöffnung
aufweist, ist in fester und in wasserabdichtender Weise an der Aussenfläche des
Innenmantels 2 durch Schweissen oder dergl. befestigt. Der Infrarot-Wellenleiter
22 erstreckt sich durch den Schlitz 15 der Stirnfläche 13 der Befestigungshaube
8 derart, dass die Austrittsöffnung innerhalb der Befestigungshaube zu liegen kommt
und zu der Infrarotsensoranordnung hin gerichtet ist. Daher können sich die Infrarotstrahlen
durch die von dem Infrarotwellenleiter 22 eingeschlossene Luftschicht hindurch fortpflanzen.
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Es wird nun auf die in Figur 7 gezeigte dritte Ausführungsform Bezug
genommen.
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Die dritte Ausführungsform weist im wesentlichen den gleichen Aufbau
wie die zweite Ausführungsform auf, mit der Ausnahme, dass ein Medium 24, das im
Hinblick auf eine minimale Absorbtion und Dämpfung bei der Übertragung bzw. Fortpflanzung
der Infrarotwellen für die Infrarotstrahlung durchsichtig ist, in den Hohlraum des
Infrarotwellenleiters 23 eingebracht ist. Das Übertragungsmedium 24 für die Infrarotstrahlung
kann entweder ein Festkörper sein oder aus Fasern bestehen.
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Oben ist bei der Beschreibung der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform
angegeben worden, dass die Eintrittsfläche des optischen Elements 14 unmittelbar
gegen die Aussenfläche des Innenmantels 2, die in Kontakt mit dem Kühlwasser steht,
gedrückt wird und dass die Stirnwand, die die Eintrittsöffnung aufweist, direkt
an die Aussenfläche der Innenwand 2 angeschweisst ist. Auf der Aussenfläche des
Innenmantels 2 kann aber auch eine Nut von geeigneter Tiefe vorgesehen sein, in
die die Eintrittsfläche des optischen Elements 14 oder die Stirnwand mit dem Eintrittsschlitz
im Falle der Infrarotwellenleiter
22 oder 23 bündig eingreift.
Bei einer solchen Anordnung wird das Ansprechverhalten bei Änderungen des Pegels
16 der Stahlschmelze 6 in der Form 1 bemerkenswert verbessert.
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Wenn die wassergekühlte Aussenfläche des Innenmantels 2 sich wiederholenden
thermischen Expansionen und Kontraktionen unterworfen wird. löst sich die Eintrittsfläche
des Wellenleiters 14 bzw. die Öffnung des Wellenleiters 22 von der Aussenfläche,
so dass die Gefahr des Einschlusses von Luftblasen zwischen der Aussenfläche des
Innenmantels und der Eintrittsfläche oder Öffnung besteht. Um diese Schwierigkeit
zu überwinden, wird die vertikale Achse des Infrarotwellenleiters 14 oder 22 um
einige zehntel Grad relativ zu der vertikalen bzw. der in Figur 3 mit dem Pfeil
25 angezeigten Richtung geneigt, in der das Kühlwasser 21 im Wassermantel 3 strömt.
Dann nämlich kann die Strömungsstrecke des Kühlwassers durch den Spalt zwischen
der Wandaussenfläche und der Eintrittsfläche oder Öffnung -verglichen mit dem Fall,
bei dem die Vertikalachse des Infrarotwellenweiters 14 oder 22 exakt vertikal bzw.
parallel zur Flussrichtung 25 des Kühlwassers verläuft - reduziert werden. Daher
können die in dem Spalt eingefangenen Luftblasen durch die aufwärtsgerichtete Strömung
des Kühlwassers leicht ausgetrieben werden. Auf diese Weise wird die Absorbtion
und die Schwächung der Infrarotstrahlen infolge der Luftblasen auf ein Minimum reduziert.
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Es wird nun Bezug auf die in Figur 8 gezeigte vierte Ausführungsform
genommen.
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Wenn der Infrarotwellenleiter 14 oder 22 lediglich mit Hilfe des Dichtungselements
18 und des Befestigungsrings 19 in der oben beschriebenen Weise an Ort und Stelle
gehalten wird, entsteht infolge der immer wiederkehrenden thermischen Expansionen
und Kontraktionen des Innenmantels 2 ein Abstand zwischen der Eintrittsfläche bzw.
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der Öffnung des Infrarotwellenleiters 14 bzw. 22 und der wassergekühlten
Aussenfläche
des Innenmantels 2. Das hat zur Folge, dass das Kühlwasser 21 durch den auf diese
Weise gebildeten Spalt fliesst, so dass die von dem Innenmantel 2 ausgesandte Infrarotstrahlung
durch das Kühlwasser absorbiert und geschwächt wird, bevor sie in den Infrarotwellenleiter
14 ode 22 eintritt. Bei der vierten Ausführungsform der Erfindung wird dieses Problem
im wesentlichen vermieden, indem ein sich in den Wassermantel 4 erstreckender Teil
des Wellenleiters 14 mit Hilfe eines Schuhs oder einer Schutzhülle 27 aus elastischem
Material wasserdicht verschlossen wird. Der Schuh bzw. die Schutzhülle 27 weist
einen im wesentlichen£1-förmigen Querschnitt auf, wie es in Figur 8 gezeigt ist.
Ein Befestigungsflansch 26 an dem einen Ende der Schutzhülle 27 ist derart ausgebildet,
dass er den Schlitz 15 der Stirnwand 13 der Befestigungshaube 8 umgibt. Der Flansch
26 ist in eine Ausnehmung, die den Schlitz 15 umgibt, eingesetzt und mit Hilfe von
Bolzen und Muttern 20 und des Befestigungsringes 19 in fester und wasserdichter
Weise mit der Stirnwand 13 verbunden. Der Infrarotwellenleiter 14 erstreckt sich
durch einen am anderen Ende 28 des Schuhs bzw. der Schutzhülle 27 ausgebildeten
Schlitz 29 nach aussen in den Wassermantel, wobei die Eintrittsfläche bzw. die Öffnung
des Wellenleiters 14 gegen die Aussenfläche des Innemantels 2 gepresst wird.
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Die Austrittsfläche bzw. die Austrittsöffnung des Wellenleiters 14
befindet sich in der Befestigungshaube 8. Ferner ist der Wellenleiter 14 in einem
langgestreckten, T-förmigen Beilagskörper 32 eingesetzt, wobei eine Vielzahl von
Klauen 31 des Beilagskörpers 32 an der Austrittsfläche des Infrarotwellenleiters
14 angreifen. Die Basis des Beilagskörpers 32, die Stirnwand 28 des Schuhs bzw.
der Schutzhülle 27 und ein Abschlusskörper 30 sind, wie in Figur 8 gezeigt ist,
mit Hilfe einer Vielzahl von Bolzen und Muttern 33 fest miteinander verbunden, so
dass der fragliche Abschnitt der Stirnwand des Schuhs bzw. der Schutzhülle 27 in
elastischer und wasserabdichtender Weise gegen den Infrarotwellenleiter 14 gedrückt
werden kann.
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Bei geeignetem hydraulischem Druck P (beispielsweise 6 kg/cm G) im
Wassermantel 4 wird der Schuh bzw. die Schutzhülle 27 senkrecht zu ihrer Achse komprimiert,
so dass die Schutzhülle 27 sich in Längsrichtung auf den Innenmantel 2 zu ausdehnt
und folglich der durch die Schutzhülle 27 festgeklemmte Infrarotwellenleiter 14
gegen die Aussenfläche des Innenmantels 2 gepresst wird. Daher existiert zwischen
beiden kein Spalt, so dass keine Luftblasen und kein Kühlwasser im Spalt eingefangen
wird. Auf diese Weise kann also eine Absorbtion und eine Schwächung der Infrarotstrahlen
vermieden werden.
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Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben
angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist und dass vielfältige Abwandlungen
im Rahmen der Erfindung möglich sind. Beispielsweise kann die Befestigungshaube
8 einstückig mit der Infrarotsensoranordhung ausgebildet sein. Die Infrarotsensoranordnung
kann eine Kamera mit einer Vielzahl von fotoelektrischen Elementen oder ein Bild-Orthikon
oder ein Strahlungsthermometer aufweisen, soweit dieses die gewünschte Termperaturverteilung
ermitteln kann (d.h., die Verteilung der thermischen Wellen). Das Ausgangssignal
der Sensoranordnung kann in geeigneter Weise in einem an die Sensoranordnung angeschlossenen
System zur Steuerung des Pegels der Metallschmelze in der Form verarbeitet werden.
Ausser dem oben beschriebenen Infrarotwellenleitern können auch andere optischen
Materialien verwendet werden, wenn sie bezüglich der Infrarotstrahlung durchlässig
sind.
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Die Merkmale und Vorteile der Erfindung können wie folgt zusammengefasst
werden: (I) Der Pegel der Metallschmelze in der Form wird in Abhängigkeit von der
Verteilung der Intensität und der Wellenlängen der von der Aussenfläche des Innenmantels
der Form emittierten Infrarotstrahlung
ermittelt, wobei die Verteilung
mit Hilfe einer Infrarotsensoranordnung erfasst wird. In diesem Falle werden die
Infrarotstrahlen zu der Sensoranordnung nicht durch das Kühlwasser hindurch geleitet,
sondern durch einen Infrarotwellenleiter, so dass die Absorbtion und Dämpfung der
Infrarotstrahlung auf ein Minimum reduziert werden kann. Folglich kann die Empfindlichkeit
und das Ansprechen der Infrarotsensoranordnuny erheblich verbessert werden.
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(II) Der Pegel der Metallschmelze in der Form wird in Abhängigkeit
von der Verteilung der von der Aussen- bzw. wassergekühlten Wandfläche des Innenmantels
emittierten Infrarotstrahlung ermittelt. Daher wird die Messung nicht durch die
Leuchtsträrke in Höhe des Schmelzspiegels, durch Flammen, durch Rauch und durch
Hochtemperaturgase nachteilig beeinflusst (die Bildverzerrungen bewirken). Somit
ist eine stabile bzw. standfeste Ermitteluna des Pegels der in der Form befindlichen
Stahlschmelze möglich.
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(III) Die von der Aussen- bzw. wassergekühlten Wandfläche des Innenmantels
emittierte Infrarotstrahlung wird über die Linse und die Filter zu der Infrarotsensoranordnung
geleitet, so dass der Pegel der Metallschmelze unabhängig von der Grösse des Erfassungsbereichs
(von der Grösse des Betrachtungsfeldes) und der Temperatur der Metallschmelze (Wellenlängen
der Wärmewellen) genau ermittelt werden kann.
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(IV) Wenn Thermoelemente oder Thermistoren an Stellen, die sich auf
Abstand vom Pegel der Metallschmelze befinden, in die Form eingebettet sind, kann
der Temperaturgradient nahe dem Pegel der in der Form befindlichen Stahlschmelze
aufgrund der hohen Leitfähigkeit der im allgemeinen aus Kupfer bestehenden Form
nicht eindeutig ermittelt werden. Erfindungsgemäss jedoch wird die Temperaturverteilung
an der Grenze zwischen der wassergekühlten Aussenfläche des Innenmantels der Form
und dem Kühlwasser
ermittelt, indem die Verteilung der Intensität
und der Wellenlängen der Infrarotstrahlung ermittelt wird. Das heisst, dass anstelle
der Ermittelung der Temperaturverteilung innerhalb der Form aufgrund der nach oben
gerichteten Wärmeleitung in der Form die Temperaturverteilung quer durch die Form
bzw. den Innenmantel hindurch aufgrund der Leitung der Wärme von der Metallschmelze
zum Kühlwasser erfasst wird.
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Auf diese Weise kann der Pegel der Metallschmelze in der Form, der
über die Temperaturverteilung (Verteilung der Wellenlängen der Wärmewellen) ermittelt
wird, wesentlich genauer bestimmt werden.
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(V) Da der Raum vor der Linse der Infrarotsensoranordnung vollständig
nach aussen abgedichtet ist, können Verunreinigungen der Sensoranordnung vermieden
werden, so dass eine entsprechende Wartung entfällt.