DE2926862A1 - Precision piston position monitoring system for hydraulic cylinder - uses measuring cylinder of equivalent vol. to monitor fluid leakage - Google Patents

Precision piston position monitoring system for hydraulic cylinder - uses measuring cylinder of equivalent vol. to monitor fluid leakage

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Abstract

The position monitoring system, used in a high temp. environment, obtains the piston position from the measured fluid leakage losses. A measuring cylinder with an identical vol.. to the working cylinder is used, lying outside the high temp. environment. One working space of both cylinders is coupled to a pumportank and each other working space coupled in flow relationship with one another. The piston rod of the measuring cylinder is coupled to a precision position display via an adjustable shutter which moves along a reference path of a coupling block to provide periodic signals for the display.

Description

Beschreibung description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der exakten Stellung eines Arbeitskolbens in einem Hydraulik-Zylinder, der extremen Umgebungsbedingungen, insbesondere hohen Temperaturen ausgesetzt ist.The present invention relates to a method and an apparatus to determine the exact position of a working piston in a hydraulic cylinder, is exposed to extreme environmental conditions, especially high temperatures.

Vielfach ist der Einsatz von hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten an Orten extremer Umweltbedingungen, insbesondere hoher Temperaturen nicht möglich, da eine exakte Steuerung der Kolben und der mit diesen verbundenen Stellorganen aufgrund der großen Leckprobleme an den Kolbendichtungen bei solchen Umgebungsbedingungen nicht gewährleistet ist. Es ist hierbei insbesondere an den Einsatz von Kolben-Zylinder-Einheiten für die Verstellung von Gießpfannenschiebern gedacht. Flr eine Automatisierung des Stranggießens ist es wichtige Voraussetzung, die exakte Position des Gießpfannenschiebers ansteuern und feststellen zu können. Hierfilr hat man den Gießpfannenschieber mit entsprechenden Signalgebern gekoppelt. Diese meist sehr empfindlichen Signalgeber sind den hohen Umgebungstemperaturen und dem rauhen Stahlwerksbetrieb nahezu ungeschützt ausgesetzt, was sehr oft zu deren Ausfall rührt.In many cases, hydraulic piston-cylinder units are used not possible in places of extreme environmental conditions, especially high temperatures, there is an exact control of the pistons and the actuators connected to them due to the major leakage problems at the piston seals in such environmental conditions is not guaranteed. It is particularly important to use piston-cylinder units intended for the adjustment of ladle slides. For an automation of the In continuous casting, the exact position of the ladle slide is an important prerequisite to be able to control and determine. For this you have the ladle slide with you corresponding signal generators coupled. These mostly very sensitive signal transmitters are almost unprotected from the high ambient temperatures and the harsh steelworks exposed, which very often leads to their failure.

Ferner benötigen die Signalgeber zusätzliche Verbindungsmittel zur Korrespondenz mit zentralen Steuereinheiten. Diese Verbindungsmittel, meist elektrische Leitungen, sind ebenfalls relativ empfindlich und insbesondere im Betrieb sehr hinderlich.Furthermore, the signaling devices require additional connecting means Correspondence with central control units. These fasteners, mostly electrical Lines are also relatively sensitive and very cumbersome, especially during operation.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, das bzw.The present invention is now based on the object of a method and to provide a device that

die eine Ermittlung der exakten Stellung eines Arbeitskolbens in einem extremen Umgebungsbedinq;ungen ausgesetzten Hydraulik-Zylinder ohne zusätzliche Signalgeber und Verbindungsmittel am Einsatzort der vom Kolben betätigten Stellorgane erlaubt.one determination of the exact position of a working piston in hydraulic cylinders exposed to extreme environmental conditions without additional Signal transmitter and connection means at the place of use of the actuating elements actuated by the piston permitted.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, daß die Ermittlung der Kolbenstellung unter Bercksichtigung der Leck-Flüssigkeitsverluste im Arbeitszylinder erfolgt.With regard to the method, this object is achieved in that the determination of the piston position taking into account the leakage liquid losses takes place in the working cylinder.

Hinsichtlich der vorrichtungsgemäßen Lösng der gestellten Aufgabe wird auf die Ansprüche 2 bis 17 verwiesen.With regard to the device-related solution of the task at hand reference is made to claims 2 to 17.

Die vorliegende Erfindung zeigt besonders filr alle Prozesse, die unter erschwerten Umgebungsbedingungen abgewickelt werden, die Möglichkeit einer exakten Stellungs-Rückmeldung ohne zusätzliche Signalgeber und Verbindungsmittel am Einsatzort der Stellorgane, z. B. der Schieberverschlsse für Pfannen und Zwischenbehälter von Stranggießanlagen.The present invention particularly shows for all processes that be handled under difficult environmental conditions, the possibility of a exact position feedback without additional signal transmitters and connecting means at the place of use of the actuators, e.g. B. the slide locks for pans and intermediate containers of continuous casting plants.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei bevorzugten Ausführungsformen, die in den anliegenden Zeichnungen schematisch dargestellt sind, näher erläutert.In the following the invention is based on two preferred embodiments, which are shown schematically in the accompanying drawings, explained in more detail.

Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.1 shows a first embodiment of a device for Implementation of the method according to the invention, and FIG. 2 shows a second embodiment a device for carrying out the method according to the invention.

Mit der Bezugsziffer 8 ist ein Arbeitsylinder bezeichnet, der extremen Umgebungsbedingungen, insbesondere hohen Temperaturen ausgesetzt ist Die Kolbenstange 15 des dem kbeitszylinder 8 zugeordneten Arbeitskolbens 14 ist z. B. mit einem Gießpfannenschieber zu dessen Verstellung verbunden.Reference number 8 denotes a working cylinder, the extreme one Ambient conditions, particularly exposed to high temperatures The piston rod 15 of the working cylinder 8 associated working piston 14 is z. B. connected to a ladle slide to adjust it.

Abseits von dem Ort extremer Umgebungsbedingungen ist ein dem Arbeitszylinder 8 volumenmäßig Squivalenter Meßzylinder 2 angeordnet, wobei es zweckmc1Rig ist, die Kolben-und Kolbenstangendurchmesser in gleichem Verhältnis gegenüber dem Arbeitszylinder zu verkleinern, um damit die Hublänge analog zu vergrößern, was eine bessere Auflösung des Hubes des dem Meßzylinder 2 zugeordneten Meßkolbens 12 ermöglicht.Away from the location of extreme environmental conditions is a working cylinder 8 Equivalent measuring cylinder 2 arranged in terms of volume, whereby it is expedient to the piston and piston rod diameter in the same ratio compared to the working cylinder to reduce it in order to increase the stroke length analogously, which results in a better resolution of the stroke of the measuring piston 12 assigned to the measuring cylinder 2.

Dadurch, daß der Meßzylinder 2 dem rauhen Stahlwerksbetrieb oder dgl. nicht direkt ausgesetzt ist, kann er in seiner Ausführung kostengünstiger gestaltet werden als der Arbeitszylinder 8. Wie Fig. 1 deutlich zeigt, sind die jeweils von den Kolbenstangen 13, 15 durchsetzten Arbeitsräume 16,17 der beiden Zylinder 8,2 durch die Leitung 1o unmittelbar fluidverbunden. Wenn sich der Arbeitskolben 14 in Fig. 1 nach links bewegt, bewegt sich der Meßkolben 12 nach unten und umgekehrt. Durch die Fluidverbindun 10 beeinflußt die /keit Rücklaufflüsslg im Arbeitszylinder 8 unmittelbar die Stellung des Meßkolbens 12 im Meßzylinder 2. Auf diese Art und Weise ist eine exakte Stellung-Rückmeldung des Arbeitskolbens 14 im Arbeitszylinder 8 gewährleistet. Am freien bzw. aus dem Meßzylinder 2 heraustretenden Ende der Kolbenstange 15 des Meßkolbens 12 ist eine Blende 19 angeordnet, die in den Block eines Gabelkopplers 4 hineinragt. Die Blende 19 ist dabei in Richtung der Meßkolbenstange 15 verstellbar angeordnet, wobei die Verstellung in einfacher Weise durch eine Justiermutter 3 erfolgen kann. Die Justiermutter 3 ermöglicht bei einem Feingewinde jederzeit eine genaue Synchronisation der Hubwege der beiden Kolben 12,14. Der Gabelkoppler 4 ist mit einer nicht dargestellten elektronischen Positionsanzeige verbunden.The fact that the measuring cylinder 2 to the rough steel works or the like. is not directly exposed, it can be designed more cost-effectively in its execution are called the working cylinder 8. As Fig. 1 clearly shows, each of the piston rods 13, 15 penetrated working spaces 16,17 of the two cylinders 8,2 directly fluidly connected by the line 1o. When the working piston 14 Moved to the left in Fig. 1, the measuring piston 12 moves downward and vice versa. The fluid connection 10 influences the return fluid in the working cylinder 8 directly the position of the measuring piston 12 in the measuring cylinder 2. In this way and Way is an exact position feedback of the working piston 14 in the working cylinder 8 guaranteed. At the free end of the piston rod or at the end of the piston rod emerging from the measuring cylinder 2 15 of the measuring piston 12 is a diaphragm 19 is arranged in the block of a fork coupler 4 protrudes. The diaphragm 19 is adjustable in the direction of the measuring piston rod 15 arranged, the adjustment being carried out in a simple manner by means of an adjusting nut 3 can be done. The adjusting nut 3 allows a fine thread at any time precise synchronization of the stroke paths of the two pistons 12, 14. The fork coupler 4 is connected to an electronic position indicator, not shown.

Zur Korrektur bzw. zum Ausgleich der Flssikeitsübermenen oder Verlustmengen aufgrund der Leckagen im Arbeitszylinder 8 ist eine zwei Druckbegrenzungsventile 6,7 umfassende Korrektureinrichtung vorgesehen. Das eine Druckbegrenzungsventil 6 ist direkt vom Pumpendruck gesteuert und in der zu der Fluidverbindung lo fahrenden Leitung 20 angeordnet. Diese Leitung 20 weist außerdem noch ein Korrekturflußmeßgerät 11 auf, dessen Korrekturfluß-Signale als stetiger Korrekturwert in die Meldung über die Position des Meßkolbens 12 bzw. Arbeitskolbens 14 einbezogen werden. Das Druckbegrenzungsventil 6 erlaubt einen Ausgleich von Leckverlusten im Arbeitsraum 16 des Arbeitszylinders 8. Über das Druckbegrenzungsventil 6 wird in der in Fig. 1 rechten Endstellung des Arbeitskolbens 14 soviel Drucköl nachgeliefert, daß dieser sich zwangsläufig in die Synchronposition des Meßkolbens 12 begibt.To correct or compensate for excess fluid or loss quantities due to the leakage in the working cylinder 8 is a two pressure relief valves 6.7 comprehensive correction facility provided. The one pressure relief valve 6 is controlled directly by the pump pressure and in the direction of the fluid connection lo Line 20 arranged. This line 20 also has a correction flow meter 11, whose correction flow signals are transferred to the message as a continuous correction value the position of the measuring piston 12 or working piston 14 can be included. The pressure relief valve 6 allows leakage losses in the working space 16 of the working cylinder to be compensated for 8. About the pressure relief valve 6 is in the right end position of the in Fig. 1 Working piston 14 replenished so much pressure oil that this inevitably turns into the synchronous position of the measuring piston 12 enters.

Das andere Druckbegrenzungsventil 7 ist in einer zum Reservoir 21 für das Hydraulikmedium führenden Abzweigung 22 von der Fluidverbindung 1o angeordnet. Dieses Druckbegrenzungsventil dien-t zum Abführen von Flüssigkeitsübermengen im Arbeitsraum 16 des Arbeitszylinders 8. Die Flüssikeitsübermengen im Arbeitsraum 16 entstehen durch Leckagen zwischen dem Arbeitskolben 14 und der Innenwandung des Arbeitszylinders 8. Die kolbenstangenfreien Arbeitsräume 18,19 der beiden Zylinder 8,2 sind über ein Vier/Drei-Wegeventil 1 mit der Pumpe bzw. dem Tank verbindbar.The other pressure relief valve 7 is in one facing the reservoir 21 arranged for the hydraulic medium leading branch 22 from the fluid connection 1o. This pressure relief valve is used to drain excess liquid in the Working space 16 of the working cylinder 8. The excess quantities of liquid in the working space 16 are caused by leaks between the working piston 14 and the inner wall of the Working cylinder 8. The piston rod-free working spaces 18, 19 of the two cylinders 8.2 can be connected to the pump or the tank via a four / three-way valve 1.

Wis oben bereits dargelegt, wird das Druckbegrenzungsventil 6 unmittelbar vom Pumpendruck gesteuert, d. h. ist mit der Pumpe über die Leitung 20 unmittelbar verbunden. Das Ventil 6 ist so eingestellt, daß es öffnet, wenn der Meßkolben 12 in Fig. 1 seine obere Endstellung erreicht hat. Sofern dann der Arbeitskolben 14 noch nicht seine in Fig. 1 erreichte Endstellung erreicht hat, wird er in diese Stellung durch das über das Ventil 6 nachströmende Hydraulikmedium geschoben. Beide Kolben 12,14 sind dann wieder synchron geschaltet.As already stated above, the pressure relief valve 6 is immediately controlled by the pump pressure, d. H. is directly connected to the pump via line 20 tied together. The valve 6 is set so that it opens when the measuring piston 12 in Fig. 1 has reached its upper end position. Unless then the Working piston 14 has not yet reached its end position reached in Fig. 1, it is in this position by the hydraulic medium flowing in via the valve 6 pushed. Both pistons 12, 14 are then switched synchronously again.

Um evtl. Leckagen zwischen dem Arbeitskolben 12 und der Innenwandung des Arbeitszylinders 8 auszugleichen, ist der Ventil-Steuerdruckdes Druckbegrenzungsventils7 so eingestellt, daß dieses erst dann öffnet, wenn der Meßkolben 12 in Fig. 1 seine untere Endstellung erreicht hat. Dann kann, sofern der Arbeitskolben 14 seine in Fig. 1 linke Endstellung noch nicht erreicht hat, die sich im Arbeitsraum 16 befindende Überschußmenge iiber das Druckbegrenzunzsventil 7 in das Reservoir 1 abfließen.To avoid any leaks between the working piston 12 and the inner wall of the working cylinder 8 is the valve control pressure of the pressure relief valve 7 adjusted so that it only opens when the measuring piston 12 in FIG has reached the lower end position. Then, provided that the working piston 14 is in Fig. 1 has not yet reached the left end position that is located in the working space 16 Excess amount flow through the pressure limiting valve 7 into the reservoir 1.

Sollte dagegen der Arbeitskolben 14 seine in Fig. 1 linke Endstellung bereits erreicht haben, der Meßkolben 12 dagegen seine in Fig. 1 untere Endstellung noch nicht erreicht haben, strömt silber das Druckbegrenzungsventil 6 soviel Hydraulikmedium in den von der Kolbenstange 15 durchsetzten Arbeitsraum 17 des Meßzylinders 2 nach, bis der Neßkolben 12 seine in Fig. 1 untere Endstellung erreicht hat. Auf diese Art und Weise können also auch Leckagen im Meßzylinder 2 ausgeglichen werden. Die beiden Druckbegrenzungsventile 6 und ? gewährleisten also einen vollständigen Ausgleich von Flüssigkeitsübermengen oder Verlustmengen.If, on the other hand, the working piston 14 is in its end position on the left in FIG. 1 have already reached, the measuring piston 12, however, its lower end position in Fig. 1 have not yet reached, the pressure relief valve 6 flows silver as much hydraulic medium into the working space 17 of the measuring cylinder 2 penetrated by the piston rod 15, until the Neßkolben 12 has reached its lower end position in FIG. To this In this way, leaks in the measuring cylinder 2 can also be compensated for. the both pressure relief valves 6 and? thus guarantee a complete balance excess or loss of fluid.

Zu dem Korrekturflußmeßgerät 11 ist zu sagen, daß dieses nur dann Signale liefert, wenn ein Korrekturfluß in der Leitung 20 auftritt.Regarding the correction flow measuring device 11 it is to be said that this only then Provides signals when a corrective flow occurs in line 20.

Im übrigen kann ein einmaliger Korrekturfluß durch ein Kuppeln der Leitungen zwischen den Arbeitszylindern 2,8 herbeigeführt werden.In addition, a one-time correction flow can be achieved by coupling the Lines are brought about between the working cylinders 2.8.

Ein immer wieder auftretender Korrekturfluß oder das wiederholte Ansprechen der Ventile 6,7 sind ein Zeichen dafür, daß der Arbeitszylinder 8 gewartet werden muß, z. B. die Kolbendichtungen erneuert werden müssen.A recurring flow of correction or repetitive responses the valves 6, 7 are a sign that the working cylinder 8 is being serviced must, e.g. B. the piston seals need to be replaced.

In dem Referenzweg 23 des Gabelkopplers 4 ist ein Kontakt 5 vorgesehen, und zwar etwa in der Mitte des Referenzweges 23. Bei Überfahren des dem Kontakt 5 entsprechenden Referenzpunktes des Gabelkopplers 4 durch die Blende 19 wird der Kontakt 5 geschlossen. Dadurch wird ein bestimmtes Steuersignal ausgelöst, z. B. bei einem Doppelausguß-Schieber die Schieberplatte in ihrer Mittelstellung angehalten. Die Mittelstellung ist bei einem Doppelausguß-Schieber die Schließstellung, bei der also keine Metallschmelze aus der Gießpfanne ausströmen kann.A contact 5 is provided in the reference path 23 of the fork coupler 4, about in the middle of the reference path 23. When driving over the contact 5 corresponding reference point of the fork coupler 4 through the aperture 19 is the Contact 5 closed. This triggers a certain control signal, e.g. B. in the case of a double spout slide, the slide plate is stopped in its central position. The middle position of a double spout slide is the closed position, at so that no molten metal can flow out of the ladle.

Durch gezielte Anordnung mehrerer Kontakte 5 längs der Referenzstrecke 23 ist ein in seiner Vielfalt unbegrenztes Manövrieren mit den an der Kolbenstange 13 des Arbeitskolbens 14 angeschlossenen Stellorganen möglich.Through the targeted arrangement of several contacts 5 along the reference path 23 is unlimited maneuvering in its diversity with the on the piston rod 13 of the working piston 14 connected actuators possible.

Der Gabelkoppler 4 kann auch mit einem integrierten Geber verbunden sein, der wiederum Signale z B. an eine Füllstandsregelung für eine Gießpfanne abgibt.The fork coupler 4 can also be connected to an integrated transmitter which in turn sends signals to a level control for a ladle, for example.

Vorzugsweise ist ein elektronischer Zähler vorgesehen, in dem die Ausgangssignale des Gabelkopplers 4 verarbeitet werden.An electronic counter is preferably provided in which the Output signals of the fork coupler 4 are processed.

Bei Bewegung der Blende 19 längs des Referenzweges 23 werden periodische Signale erzeugt. Im Zähler werden die periodischen Signale so aufbereitet, daß beim Überfahren eines Segments des Gabelkopplers 4 jeweils ein VorwArts- 7.thlimpuls oder ein RÜckwärts-Zählimpuls entsteht. Durch Zählen dieser Impulse - und zwar vorzeichenrichtig, von einem beliebig festlegbaren Bezugspunkt aus - wird dann die jeweilige Verfahrstrecke bestimmt.When the diaphragm 19 is moved along the reference path 23, periodic Signals generated. The periodic Signals processed in such a way that that when driving over a segment of the fork coupler 4 a VorwArts- 7.thlimpuls or a downward counting pulse occurs. By counting these impulses - with the correct sign, from a reference point that can be defined as desired - the respective travel distance then becomes certainly.

Die gezählten Impulse können auch als Stellungsreferenz der Kolbenstange 13 des Arbeitskolbens 14 bzw. des damit verbundenen Gießpfannenschiebers in eine zentrale Rechen-bzw. Steuereinheit eingegeben werden, um dort zur Ansteuerung an einen bestimmten Sollwert ausgewertet zu werden.The counted pulses can also be used as a position reference for the piston rod 13 of the working piston 14 or the associated pouring ladle slide into a central computing or Control unit to be entered in order to control it a certain target value to be evaluated.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform zur Durchfilhrung.In Fig. 2 is another embodiment for implementation.

des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In einer zentralen Hydrauliktation ist vor dem Ausgang 24,25 der beiden hydraulischen Leitungen zu dem in Fi. 2 nicht dargestellten Arbeitszylinder je ein Turbinendurchflußmesser 26, 27 eingebaut. Diese geben über Impulsverstarkereinheiten 28, 29 eine der Durchflußmenge analoge Taktfrequenz an eine verknüpfende Eingangs schaltung in eine Microprozessor 30. Die Eingänge EA werden außerdem verknpft mit den vom Microprozessor 30 kommenden Befehlssignalen E B für die Wirkungsrichtung des Zylinders.of the method according to the invention shown. In a central hydraulic station is before the output 24.25 of the two hydraulic lines to the one in Fi. 2 not Working cylinder shown each have a turbine flow meter 26, 27 installed. These give via pulse amplifier units 28, 29 a clock frequency analogous to the flow rate to a linking input circuit in a microprocessor 30. The inputs EA are also linked to the command signals coming from the microprocessor 30 E B for the direction of action of the cylinder.

Die verknüpften Signale werden in einer Funktionsrecheneinheit unmittelbar ausgewertet und der zentralen Steuereinheit als Rückmeldung des Befehls mitgeteilt. Außerdem wird das Signal nach entsprechender Angleichung an eine optische Meldeeinheit weitergegeben. Dieser Vorgang ist stetig und erfolgt nicht erst in Zeit- oder Befehlsstufen.The linked signals are processed directly in a functional computing unit evaluated and communicated to the central control unit as feedback of the command. In addition, the signal is sent to an optical signaling unit after it has been adjusted accordingly passed on. This process is continuous and does not only take place in time or command stages.

Leckflüssigkeitsverluste werden berücksichtigt und in der Funktionsrecheneinheit verarbeitet.Leakage leakage is taken into account and in the functional computing unit processed.

Mit der hier in Rede stehenden Anordnung ist es möglich, die Leckanteile zu erfassen und damit die Stellung des Kolbens im Arbeitszylinder genau zu definierenssowie eine Kolbensollstellung stetig anzusteuern Vorzugsweise ist die Rechenschaltung so eingestellt, daß bei einem bestimmten kritischen Flüssigkeitsaustritt, z B.With the arrangement in question here, it is possible to reduce the leakage to detect and thus to precisely define the position of the piston in the working cylinder to continuously control a desired piston position The arithmetic circuit is preferred set so that at a certain critical fluid leakage, e.g.

an der D2htung der Kolbenstange, ein Informaticnssignal zur notwendigen Wartung ausgegeben wird.on the diameter of the piston rod, an information signal for the necessary Maintenance is issued.

Die Erfassung der Leck-Flüssigkeitsmenge wird durch die unterschiedlichen Flachen von Kolben und Kolbenringfläche möglich. Der wirklich vom Kolben zurückgelegte Weg in die Richtung, in die die Kolbenstange zeigt, errechnet sich aus 1wirkl. dltheor. - QLeck .4 (1). d2 7I Der-wirklich vom Kolben zurückgelegte Weg in Richtung der kolbenfreien Seite errechnet sich aus Iwirkl6.Ither. - ~ (=)QLeckx.4 (2) d2tI Dabei ist in Gleichung (1) l orl. . 4 1 ~ theor , 4 D2 qr QLeekdZ ~ QLeekx = QRiIck 4 d2 theor - QVorI. 4 theor. The detection of the amount of leaked fluid is made possible by the different areas of the piston and piston ring surface. The distance actually covered by the piston in the direction in which the piston rod points is calculated from 1 effective dltheor. - QLeck .4 (1). d2 7I The distance actually covered by the piston in the direction of the piston-free side is calculated from Iwirkl6.Ither. - ~ (=) QLeckx.4 (2) d2tI Here in equation (1) l orl. . 4th 1 ~ theor, 4 D2 qr QLeekdZ ~ QLeekx = QRiIck 4 d2 theor - QVorI. 4 theor.

und in Gleichung (2) 1 ~ QVorl.- 4 iN theor . ( D2 . d2 )t 2-fi C-> QLeckx = QVorl. + 1 theor. and in equation (2) 1 ~ Q Prelude - 4 in theor. (D2. D2) t 2-fi C-> QLeckx = QVorl. + 1 theor.

Es bedeuten: D = Innendurchmesser des Arbeitszylinders d = Außendurchmesser der Kolbenstange QVorl. = Flüssigkeitsmenge für Kolbenvorlauf QRUckl. = Flüssigkeitsmenge für Kolbenrücklauf QLeck = Lekstrommenge x = weist auf positive oder negative Teilmenge von QLeck hin; mit dieser jeweiligen Differenzmenge, die von den Turbinendurchflußmessern 26,27 festgestellt wird, wird die Kolbenstellung exakt bestimmt. The following mean: D = inside diameter of the working cylinder d = outside diameter of the piston rod QVorl. = Amount of liquid for piston feed QRUckl. = Amount of liquid for piston return QLeck = leakage current quantity x = indicates a positive or negative partial quantity from QLeck; with this respective differential amount obtained from the turbine flow meters 26,27 is determined, the piston position is determined exactly.

ßlEeor. = theoretischer Hubweg des Arbeitskolbens lilwirkl.= wirklicher Hubweg des Arbeitskolbens. ßlEeor. = theoretical stroke of the working piston real = real Stroke of the working piston.

Wie oben dargelegt, werden die beschriebenen Vorrichtungen vorzugsweise bei der automatischen Ansteuerung eines mit dem Arbeitskolben in Wirkverbindung stehenden Ausgußschiebers an einen vorgegebenen Sollwert bzw. an eine vorgegebene Sollwertkolbenstellung verwendet. Insbesondere finden die beschriebenen Vorrichtungen Anwendung bei einem Verfahren zur Steuerung eines GieB-pfannenschiebers in Abhängigkeit ron der Anderung des Badspiegels des aus der Gießpfanne abgegossenen Sehme7zenvolumens das gekennzeichnet ist durch eine schrittweise Steuerung auf vorbestimmte Sollwerte der Ausgußöffnung, wobei die Steuerungswerte für den mit dem Arbeitskolben in Wirkverbindung stehenden Ausgußsehieber bzw. Gießpfannenschieber unter Heranziehung des Wertes der oberhalb des Ausgußschiebers zum jeweiligen Abgußzeitpunkt bzw. nach einem jeweiligen Abgußzeitraum vorhandenen iiöhenstands der Schmelze mit dem aus dem Zeitintegral der vorhergehenden jeweiligen Ist-Schieberöffnung ermittelten Schmelzenvolumens ermittelt und eingestellt werden.As set out above, the devices described are preferred with the automatic control of one in operative connection with the working piston standing pouring slide to a predetermined target value or to a predetermined one Setpoint piston position used. In particular, find the devices described Application in a method for controlling a GieB ladle slide as a function on the change in the bath level of the volume of the water poured out of the pouring ladle which is characterized by a step-by-step control to predetermined Setpoints the pouring opening, the control values for the working piston in operative connection standing pouring gate or pouring ladle gate using the value the one above the pouring slide at the respective pouring time or after a respective one The level of the melt existing during the pouring period with that from the time integral the previous respective actual slide opening determined melt volume determined and adjusted.

Vorzugsweise liegen die Steuerungsoliwerte innerhalb einem durch zwei Badspiegel-Grenzwert-eßpunkte definierten Sollwertband, derart, daß eine Bewegung des Ausgußschiebers immer dann eingeleitet wird, wenn das Sollwertband über- oder unterschritten wird. Die Korrektur bzw. Ansteuerung an den Sollwert erfolgt ferner unter Berücksichtigung des Zeitintervalls der vorhergehenden Steuerphase sowie der Ausgußgeschwindigkeit der Metallschmelze aus der Gießpfanne in diesem Zeitintervall.Preferably, the control values are within one through two Bath level limit value measuring points defined target value band, in such a way that a movement of the pouring slide is always initiated when the target value range is exceeded or is fallen below. The correction or activation to the setpoint also takes place taking into account the time interval of the previous control phase as well as the The pouring speed of the molten metal from the ladle in this time interval.

Die jeweilige Korrekturbewegung des Ausgußschiebers wird nach folgender Gleichung ermittelt: A2 . C #bn = . z a . #T . v Dabei bedeuten c= Breite des Sollwertbandes = = Zeitintervall der vorhergehenden Steuerphase bzw. Zeit, die während des Anstiegs bzw. Abfalls des Badspiegels über das durch die beiden Grenzwert-Meßpunkte bestimmte Sollwertband verstreicht v = jeweilige Ausgußgeschwindigkeit, a = konstante Seitenlänge der Ausgußfläche A2 = Querschnittsfläche der abgegossenen Schmelzenmenge (Kokille oder Zwischengefä-ß), z = Korrekturbeiwert dbn = Korrekturhub im Aktivitätszeitpunkt n.The respective corrective movement of the pouring slide is as follows Equation determined: A2. C #bn =. z a. #T. v where c = width of the target value range = = Time interval of the previous control phase or the time during the increase or decrease in the bath level above that determined by the two limit value measuring points Setpoint band passes v = respective pouring speed, a = constant side length the pouring area A2 = cross-sectional area of the poured amount of melt (mold or intermediate vessel), z = correction factor dbn = correction stroke im Activity time n.

Die Ausgußgeschwindigkeit wird in einem Rechner nach folgender Gleichung ermittelt: In dieser Gleichung bedeuten L = Länge des Ausflußkanals D = Durchmesser des Ausflußkanals, f = Widerstandsbeiwert (Strömungswi-derstand; ; Reynolds-Zahl) g = Erdbeschleunigung hn = tatsächliche ferrostatische Höhe in der Gießpfanne, wobei die ferrostatische Höhe hn sich aus der Gleichung Qn hn = ho - Ao ergibt ho = maximale ferrostatische Höhe in der Gießpfanne, Ao = Querschnittsfläche der Gießpfanne und Qn - aus der Gießpfanne im Zeitintervall 4 T ausgeflossene Schmel-zenmenge.The pouring speed is determined in a computer using the following equation: In this equation, L = length of the outflow channel D = diameter of the outflow channel, f = drag coefficient (flow resistance; Reynolds number) g = acceleration due to gravity hn = actual ferrostatic height in the ladle, the ferrostatic height hn being derived from equation Qn hn = ho - Ao results in ho = maximum ferrostatic height in the pouring ladle, Ao = cross-sectional area of the pouring ladle and Qn - amount of melt flowing out of the pouring ladle in the time interval 4T.

Die im Zeitintervall d T ausgeflossene Schmelzenmenge Qn ergibt sich aus der Gleichung also in Abhängigkeit von der augenblicklichen Ausgußöffnungsfläche A1, die von den oben beschriebenen Vorrichtungen zur Ermittlung der exakten Stellung des Arbeitskolbens in dem Arbeitszylinder einer das obige Zeitintegral berechnenden Rechnereinheit ständig in Form einer Impulsmenge mitgeteilt wird.The amount of melt Qn that has flowed out in the time interval d T results from the equation thus depending on the current pouring opening area A1, which is continuously communicated in the form of a pulse quantity to a computer unit calculating the above time integral from the devices described above for determining the exact position of the working piston in the working cylinder.

Alle in den Unterlagen offenbarten Merkmale werden einzeln oder in Kombination als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie nicht durch den Stand der Technik vorweggenommen sind.All features disclosed in the documents are individually or in Combination claimed as essential to the invention, unless it is by the state the technology are anticipated.

Claims (18)

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der exakten Stellung eines Arbeitskolbens in einem Hydraulik-Zylinder Patentansprüche (117Verfahren zur Ermittlung der exakten Stellung eines Arbeitskolbens in einem Hydraulikzylinder, der extremen Umgebungsbedingungen, insbesondere hohen Temperaturen ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Kolbenstellung unter Berücksichtigung der Leck-Flüssigkeitsverluste im Arbeitszylinder erfolgt. Method and device for determining the exact position of a Working piston in a hydraulic cylinder the exact position of a working piston in a hydraulic cylinder, the extreme Ambient conditions, particularly exposed to high temperatures, characterized in that that the determination of the piston position taking into account the leakage liquid losses takes place in the working cylinder. 2. Vorrichtung zur Ermittlung der exakten Stellung eines Arbeitskolbens in einem Hydraulikzylinder, der extremen Umgebungsbedingungen, insbesondere hohen Temperaturen ausgesetzt ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Arbeitszylinder (8) volumenmäßig Aquivalenter Meßzylinder (2) vorgesehen ist, der abseits von dem Ort extremer Umgebungsbedingungen angeordnet ist, und daß jeweils ein Arbeitsraum der beiden Zylinder (8,2) mit einer Pumpe oder einem Tank verbindbar ist, während die jeweils anderen Arbeitsräume, z.B, entweder die von einer Kolbenstange (3,15) durchsetzten Arbeitsräume (16,17) oder die kolbenstangen Ereien Arbeitsräume (18,2miteinander fluidverbunden sind. 2. Device for determining the exact position of a working piston in a hydraulic cylinder, the extreme environmental conditions, especially high Is exposed to temperatures, in particular to carry out the method according to claim 1, characterized in that one of the working cylinder (8) is equivalent in volume Measuring cylinder (2) is provided, which is away from the location of extreme environmental conditions is arranged, and that in each case a working space of the two cylinders (8.2) with one Pump or a tank can be connected, while the other work spaces, E.g. either the working spaces (16,17) through which a piston rod (3,15) passes or the piston rods There are work rooms (18, 2 fluid-connected to one another are. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht unmittelbar fluidverbundenen Arbeitsräume der beiden Hydraulikzylinder (8,2) über ein Mehrfach-Wegeventil (1) mit einer Pumpe bzw. einem Tank für die Hydraulikfllissigkeit verbindbar sind.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the not directly fluid-connected working spaces of the two hydraulic cylinders (8.2) a multi-way valve (1) with a pump or a tank for the hydraulic fluid are connectable. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (15) des Meßkolbens (12) mit einer Positionsanzeige in Wirkverbindung steht.4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the piston rod (15) of the measuring piston (12) in operative connection with a position indicator stands. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (15) des Meßkolbens (12) zur elektronischen Wegmeldung mit einem Gabelkoppler (4) zusammenwirkt.5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that that the piston rod (15) of the measuring piston (12) with the electronic path message a fork coupler (4) cooperates. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende der Kolbenstange (15) des Meßkolbens (12) eine Blende (19) angeordnet ist, die in den Gabelkopplerblock hineinragt.6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the free A diaphragm (19) is arranged at the end of the piston rod (15) of the measuring piston (12), which protrudes into the fork coupler block. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (19) an der Meßkolbenstange (15) in Richtung derselben verstellbar befestigt ist.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the diaphragm (19) is attached to the measuring piston rod (15) adjustable in the same direction. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Korrektur bzw. zum Ausgleich der Flüssigkeitsübermengen oder Verlustmengen im Arbeitszylinder (8) und/oder Meßzylinder (2) vorgesehen ist.8. Device according to one of claims 2 to 7, characterized in that that a device for correcting or compensating for excess liquid or losses in the working cylinder (8) and / or measuring cylinder (2) is provided. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung zwei Druckbegrenzungsventile (6,7) umfaßt, wobei das eine Druckbegrenzungsventil (6) direkt vom Pumpendruck gesteuert ist und in einer von der Pumpe zu der Fluidverbindung (lo) zwischen den beiden unmittelbar fluidverbundenen Arbeitsräumen (16,17) der beiden Zylinder (8,2) führenden Leitung (20) liegt, wobei über dieses Ventil Leckverluste in den fluidverbundenen Arbeitsräumen (16,17) ausgeglichen werden. 9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the correction device two pressure relief valves (6,7), one pressure relief valve (6) is controlled directly by the pump pressure and in one of the pump to the fluid connection (lo) between the two directly fluid-connected working spaces (16,17) of the two cylinders (8.2) leading line (20) lies, with leakage losses via this valve be balanced in the fluid-connected working spaces (16, 17). lo. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Druckbegrenzungsventil (7) in einer zum Reservoir (21) für die Hydraulikflüssigkeit führenden Abzweigung (22) von der Fluidverbindung (mio) zwischen den beiden fluidverbundenen Arbeitsräumen (16,17) der Zylinder (8,2) liegt, wobei dieses Druckbegrenzungsventil (7) zum Abführen von Flüssigkeitsübermengen aus den beiden fluidverbundenen Arbeitsräumen (16,17) dient.lo. Device according to claim 8 and 9, characterized in that the other pressure relief valve (7) in one to the reservoir (21) for the hydraulic fluid leading branch (22) from the fluid connection (mio) between the two fluid-connected Working spaces (16,17) of the cylinder (8,2) is located, this pressure relief valve (7) for discharging excess liquid from the two fluid-connected working spaces (16,17) serves. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckbegrenzungsventil (6) ein Korrekturflußmeßgerät (11) vorgeschaltet ist, dessen Korrekturfluß-Signale als stetiger Korrekturwert in die Meldung über die Position des Arbeitskolbens (14) einbezogen werden.11. The device according to claim 9, characterized in that the pressure relief valve (6) a correction flow measuring device (11) is connected upstream, the correction flow signals of which as a constant correction value in the message about the position of the working piston (14) be included. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß längs des Referenzweges (23) des Gabelkopplers (4) an vorbestimmten Stellen Kontakte (5) vorgesehen sind, die vorbestimmten Referenzpunkten entsprechen und ein äußeres Eingreifen an diesen Punkten in die Arbeitszylinder-Steuerung erlauben.12. Device according to one of claims 5 to 11, characterized in that that along the reference path (23) of the fork coupler (4) at predetermined points Contacts (5) are provided which correspond to predetermined reference points and allow external intervention at these points in the working cylinder control. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronischer Zähler vorgesehen ist, in dem die Ausgangssignale des Gabelkopplers (4) verarbeitet werden, derart, daß von einem beliebigen festgelegten Bezugspunkt aus die jeweilige Verfahrstrecke des Meßkolbens (12) und damit des Arbeitskolbens (14) bestimmbar ist.13. Device according to one of claims 5 to 12, characterized in that that an electronic counter is provided in which the output signals of the fork coupler (4) processed be set in such a way that by any one Reference point from the respective travel distance of the measuring piston (12) and thus of the working piston (14) can be determined. 14. Vorrichtung zur Ermittlung der exakten Stellung eines Arbeitskolbens in einm/nyaraui , der extremen Umgebungsbedingungen, insbesondere hohen Temperaturen ausgesetzt ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur ErfassuTIg möglicher Leck-Flüssigkeitsverluste im Arbeitszylinder beiden zu den Arbeitsräumen des Zylinders führenden Leitungen (24,25) je ein Durchflußmesser (26,27) zugeordnet ist.14. Device for determining the exact position of a working piston in einm / nyaraui, the extreme environmental conditions, especially high temperatures is exposed, in particular for performing the method according to claim 1, thereby characterized that for the detection of possible leakage fluid losses in the working cylinder two lines (24, 25) leading to the working spaces of the cylinder each have a flow meter (26,27) is assigned. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Durchflußmesser Turbinendurchflußmesser dienen.15. The device according to claim 14, characterized in that as Flow meters serve turbine flow meters. 16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmesser (26,27) über ImpulsverstSrkereinheiten (28,29) eine der Durchflußmenge analoge Taktfrequenz an eine verknüpfende Eingangs schaltung eines Microprozessors geben, wobei die verknüpften Signale in einer Funktionsrecheneinheit stetig ausgewertet und der zentralen Steuereinheit für den Arbeitszylinder als Rückmeldung des Befehls mitgeteilt werden, wobei das Rückmeldungssignal der exakten Stellung des Kolbens im Arbeitszylinder entspricht.16. The device according to claim 14 or 15, characterized in that that the flow meter (26,27) via pulse amplifier units (28,29) one of the Flow rate analog clock frequency to a linking input circuit of a Microprocessors give, with the linked signals in a functional computing unit continuously evaluated and the central control unit for the working cylinder as feedback of the command, with the feedback signal of the exact position of the piston in the working cylinder. 174 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeldeten Kolbenstellungssignale zur stetigen Ansteuerung an einen vorbestimmten Sollwert dienen, wobei die Kolbenstellungssignale in einem Rechner einer arithmetischen Auswertung unterworfen sind, um dann in einem Geber in entsprechende Steuersignale für die hydraulischen Steuerorgane ( z,B. 4/3-Wegeventil 1 ) umgewandelt zu werden.174 Device according to one of Claims 2 to 16, characterized in that that the reported piston position signals for continuous control to a predetermined Serve setpoint, the piston position signals in a computer an arithmetic Evaluation are subject to then in a transmitter in corresponding control signals for the hydraulic control elements (e.g. 4/3-way valve 1) to be converted. 18. Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche für ein Verfahren zur Steuerung des Ausgußschiebers eines Gefäßes für metallurgische Abgüsse in Abhängigkeit çon der Anderung des Badspiegels des daraus abgegossenen Schmelzenvolumens, das gekennzeichnet ist durch eine schrittweise Steuerung auf vorbestimmte Sollwerte der Ausgußöffnung, bei der die Steuerungswerte für den mit dem Arbeitskolben in Wirkverbindung stehenden Ausgußschieber unter Heranziehung des Wertes der oberhalb des Ausgußschiebers zum jeweiligen Abgußzeitpunkt bzw. nach einem jeweiligen Abgußzeitraum vorhandenen Höhenstands der Schmelze mit dem aus dem Zeitintegral der vorhergehenden jeweiligen Ist-Schieberöffnungen ermittelten Schmelzenvolumens ermittelt und eingestellt werden.18. Use of the device according to one of the preceding claims for a method of controlling the pouring slide of a vessel for metallurgical Castings depending on the change in the bath level of the cast from it Melt volume, which is characterized by a step-by-step control predetermined setpoints of the pouring opening at which the control values for the with the working piston in operative connection with the pouring slide the value of the above the pouring slide at the respective pouring time or after a respective casting period existing level of the melt with the from the time integral of the previous respective actual slide openings determined Melt volume can be determined and adjusted.
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