DE3124593C2 - Verfahren und Einrichtung zur zeitgesteuerten Druckdosierung von Flüssigkeiten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Dosierung von Flüssigkeiten. Das Verfahren besteht im Ansteigen der Flüssigkeit in einem Abgießrohr (2) durch eine Erhöhung des auf diese wirkenden Druckes. Es wird der Zeitpunkt des Durchlaufes des Gießstrahls durch einen überwachten Durchlaßquerschnitt erfaßt, die Flüssigkeit unter Einwirkung des nach einem Programm gesteuerten Druckes abgegossen und dann der Druck herabgesetzt. Gemäß der Erfindung wird die Druckerhöhung mit einer konstanten Geschwindigkeit vorgenommen, die Druckänderung nach dem Programm erfolgt in bezug auf einen bei dem Durchlauf des überwachten Durchlaßquerschnittes festgestellten Druck und die Druckherabsetzung wird mit einer konstanten Geschwindigkeit durchgeführt. Die Geschwindigkeiten der Druckänderung bei sämtlichen Dosierzyklen werden gleichgroß aufrechterhalten. Die Einrichtung weist ein mit dem Behälter (1) verbundenes Abgießrohr (2) auf, das mit der zu dosierenden Flüssigkeit gefüllt wird. Die enthält weiterhin eine aus einem Induktor und einem Elektromagnet bestehende elektromagnetische Pumpe. Die Wicklung des Elektromagneten wird über einen Spannungswandler (17) gespeist. Ein Steuerungssystem gibt den Verlauf der Druckänderung vor, demgemäß vom Spannungswandler (17) Impulse mit erforderlicher Amplitude erzeugt werden, welche an die von der Wicklung des Elektromagneten und einem zu dieser parallelgeschalteten Kondensator (14) gebildete LC-Kette gelangen. Die Impulsfrequenz ist der des Induktorstromes gleich .

Description

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

6.2. der Impulsformer als ein T-Vierpol ausgestattet ist, dessen Längszweig enthält

6.2.1. einen der Einstellung der Speisespannung des Elektromagneten dienenden gesteuerten Auflade-Thyristor (20) und

6.2.2. einen die Phase dieser Spannung bestimmenden Entlade-Thyristor (21),

6.2.3. während sein Querzweig einen Speicherkondensator (22) aufweist, wobei

6.2.4. die Steuerelektrode des Aufladc-Thyristors (20) an den Eingang des Programmgebers (18) zur Speisespannungsregelung des Elektromagneten

6.2.5. über eine Steuereinheit (19) des Spannungswandlers (17) angeschlossen ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem genannten T-Vierpol antipanJlel ein anderer ihm identischer Vierpol geschaltet wird.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bzw. 9, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Auflade-Thyristor (20) eine Drossel (26) geschaltet wird.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlade-Thyristor (21) steuerbar beschaltet wird.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8,9 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsformer an eine Spannungsquelle (27) angeschlossen wird, deren Ausgangsspannung der Differenz zwischen der verdoppelten stabilisierten Netzspannungsamplitude und deren Augenblickswert gleich ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8,9,10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich mit einem Funktionsumformer (33) zur Teilung einer dem Quadrat der stabilisierten Netzspannungsamplitude des Elektromagneten proportionalen Größe durch eine dem Augenblickswert der genannten Spannungsamplitude proportionale Größe ausgerüstet ist, wobei der Ausgang des Funktionsumformers (33) über den Programmgeber (18) zur Speisespannungsregelung des Elektromagneten und die Steuereinheit (19) des Spannungswandlers (17) an die Steuerelektrode des Auflade-Thyristors (20) angeschlossen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf die Dosierung von Flüssigkeiten ui>d betrifft insbesondere Verfahren und Einrichtungen zur ieitgcsWuerten Druckdosierung von aggressivem Hochtemperatur-Schmelzgut.

Besonders erfolgversDrechend kann die Erfindung in der Metallurgie und Gießereiindustrie zur Automatisierung des dosierten Vergießens von flüssigem Metall in Gießformen verwendet werden.

Eine breite Anwendung haben Druckdosieranlagen gefanden, bei denen die zu dosierende Flüssigkeit unter Druck in ein Abgießrohr dosierungsweise herausgedrückt und nachfolgend durch eine über dem maximalen Flüssigkeitsniveau des Behälters angeordnete Ablauföffnung abgegossen wird. Am effektivsten können derartige Dosieranlagen bei der Dosierung von aggressivem Hochtemperatur-Schmelzgut insbesondere von flüssigem Metall angewendet werden. Am häufigsten kommen druck- und elektromagnetisch gesteuerte Dosieranlagen für flüssiges Metall zum Einsatz.

Bekannt sind Verfahren zur Druckdosierung von Schmelzgut nach Masse, Volumen und Zeit. Eine breite Anwendung hat unter diesen Verfahren die zeitgesteuerte Druckdosierung gefunden, da sie ein einfaches und in einigen Fällen das einzig mögliche Verfahren ist, z. B. bei der Dosierung von kleinen Metallmengen (0,1 bis 1,0 kg).

Der Bewegungsablauf des Gießgutes bei der zeitgesteuerten Dosierung kann in einige Stufen unterteilt ■ werden:

1. Füllen des Abgießrohres bis zur Auslauföffnung,

2. gesteuertes Abgießen (Abgießen unter Druckeinwirkung),

3. passives Abgießen (Abgießen nach der Druckabnahme),

4. Wiederherstellung des Anfangsniveaus von flüssigem Metall im Abgießrohr.

Diese Metallbewegung ist unstabil, was vor allem durch eine Änderung des einwirkenden Druckes bedingt ist. Wäre aber selbst dieser Druck im Laufe des Dosierungszyklus konstant, so sind die Bewegungsgeschwindigkeit und die Duichflußmenge vom Metall in der Dosieranlage innerhalb der Zyklusdauer durchaus nicht unveränderlich, weil dabei Trägheitskräfte einen bedeutenden Einfluß haben. Beim Vergießen von kleinen Metallmengen ändert sich die Bewegungsgeschwindigkeit und die Durchflußmenge im Laufe des gesamten Dosierungszyklus.

Schwankungen des auf das Metall wirkenden Druckes stellen einen der die Dosismenge beeinflussenden Faktoren dar. Unter den anderen Faktoren seien die Änderungen von dem Metallstand im Behälter, vom hydraulischen Widerstand des Abgießrohres und von physikalischen Eigenschaften des Metalls hervorgehoben.

Den größten Einfluß hat gewöhnlich die Metallstandänderung. Sind der mittlere Wert des einwirkenden Drukkes und die Zeit seiner Wirkung konstant, so vermindert sich die Dosismenge im Maße der Senkung des Metallstandes im Behälter.

Ursachen dabei sind:

a) Vergrößerung der Zeit zum Füllen des Abgießrohres,

b) Verminderung der Geschwindigkeit der Metallbcwcgung zum Gießbeginn,

c) Überdruckabfall im Laufe des gesteuerten Abgießens,

d) Verkleinerung der während des passiven Abgießens auslaufenden Metallmcnge infolge sowohl einer Verminderung der Geschwindigkeit der Mctallbewcgung zum Gießbeginn als auch einer Vergrößerung der innerhalb dieser Zeit auf das Metall wirkenden und durch den Metallstand im Behälter hervorgerufenen Druckdifferenz.

Es sind Verfahren zur Dosierung bekannt, (s. SU-Urhe-

berschein 129 307), demgemäß der Metallstand im Behälter zuerst mittels eines Druckerzeugers aufrechterhalten und nachfolgend im Laufe des Dosierungsvorganges mit Hilfe einer anderen Einrichtung zur Erzeugung eines zusätzlichen Druckes gesteuert wird.

Diese Verfahren zur Dosierung und Einrichtungen zu deren Durchführung sind durch einen zusätzlichen Energieaufwand zwecks Aufrechterhaltung eines gleich großen Metallstandes im Abgießrohr und durch Kompliziertheit wegen dem Vorhandensein von zwei Druckerzeugern gekennzeichnet. Bei der Dosierung von aggressivem Hochtemperatur-Schmelzgut insbesondere von flüssigen Metallen sind Schwierigkeiten beim Halten der Schmelze auf ein und demselben Niveau zu verzeichnen, da Verschlammung bzw. Verschlackung des Abgießrohres an der Grenzschicht Metall/Luft zustande kommt. Es müssen außerdem Wärmeverluste der Schmelze im Abgießrohr kompensiert werden.

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren (s. SU-Urheberschein 2 26871), demgemäß der auf das zu dosierende Metall wirkende Druck mittels einer Preßluft-Dosieranlage vor dem Abgießen der Dosismenge vergrößert wird, und danach wird dem luftdichten Behälter der Dosieranlage eine konstante Preßluftmenge zugeführt. Die Dosierungsgenauigkeit wird bei diesem Verfahren durch die Ungewißheit des realen Verlaufes der Druckerhöhung zum Gießbeginn, eine Senkung des real wirkenden Überdruckes im Maße der Entleerung des Behälters während dem Gießvorgang und eine Verkleinerung der während der dritten Stufe der Dosierung (passives Abgießen) auslaufenden Metallmenge negativ beeinflußt.

Da die vorstehend beschriebenen Verfahren die erforderliche Dosierungsgenauigkeit nicht ermöglichen, haben bei der Dosierung von aggressivem Hochtemperatur-Schmelzgut einfachere, jedoch zum gleichen Ergebnis führende Verfahren eine verbreitete Anwendung gefunden.

Gemäß einem dieser Verfahren (s. CSSR-PS 115 834), erfolgt die Zählung der Dosierungszeit nicht seit dem Beginn der Druckerzeugung, sondern von dem Zeitpunkt an, wenn der Gießstrahl des zu dosierenden Metalls einen überwachten Durchlaßquerschnitt des Abgießrohres passiert, um den Einfluß einer Vergrößerung der zum Füllen des Abgießrohres mit der dosierten Metallmenge benötigten Zeit auszuschließen. Den Durchlaßquerschnitt wählt man gewöhnlich nahe der Auslauföffnung und installiert dort ein geeignetes Überwachungsgerät.

Dieses Verfahren zur zeitgesteuerten Druckdosierung von Schmelzgut besteht im Ansteigen des Gießgutes in einem Abgießrohr infolge einer von einem Anfangsdruck beginnenden Druckerhöhung nach dem Signal über den Dosierungsbeginn, der Erfassung des Zeitpunktes, in dem der Gießstrahi einen überwachten Durchlaßquerschnitt des Abgießrohres passiert, dem Abgießen des Gießgutes unter Einwirkung eines nach einem vorgegebenen, von dem genannten Zeitpunkt beginnenden Programm gesteuerten Druckes und der darauffolgenden Druckherabsetzung.

Zur Erhöhung der Dosierungsgenauigkeit sind jedoch auch die übrigen oben genannten Faktoren auszuschließen. Das beschriebene Verfahren gewährleistet es nicht.

Bei einer der Modifikationen des Verfahrens nimmt man zwecks der Stabilisierung der Dosismenge eine Korrektur der Dosierungszeit im Maße der Senkung des Metallstandes vor, der entweder direkt gemessen oder aus dem Zusammenhang zwischen dem Füllstand und der Dosisgröße indirekt bestimmt wird. Dieses Verfahren ist in einer Druckluftanlage AGAL 600 für Aluminiumlegierungen, hergestellt von Firma Otto Junker (BRD), verwirklicht.

Der Zusammenhang zwischen der Füllstandänderung und der Dosierungszeit ist bei einer konstant bleibenden ^r> Dosismenge nicht linear, infolgedessen sind zur Einführung der erwähnten Korrektur komplizierte elektronische Einrichtungen erforderlich. Was aggressives Hochtemperatur-Schmelzgut (Metalle, Schlacken, Schmelzzuschläge) anbelangt, so ist die kontinuierliche Füllstandmessung ίο im Behälter eine schwer lösbare Aufgabe, wobei die erreichbare Genauigkeit derartiger Messung nicht hoch wird. Die indirekten Meßmethoden sind hingegen ungenau wegen eines sich fortpflanzenden Fehlers, der infolge einer Änderung des Behältervolumens der Dosieranlage während des Betriebs sowie einer Abweichung des Metall-Anfangsstandes im Behälter vom Nennstand zustande kommt. Bekannt ist auch eine andere Variante der Korrektureinrührung: Man hat vorgeschlagen, die Dosierungsdauer in Abhängigkeit von der Zeit, innerhalb der das Metall die Meßstrecke des Abgießrohres durchströmt, zu verändern. Untersuchungen haben aber erwiesen, daß diese Abhängigkeit von komplizierter Form ist, infolgedessen macht die Realisierung der Korrektureinführung eine spezielle elektronische Einrichtung erforderlich. Außerdem wird die Dosierungsgenauigkeit im gegebenen Fall durch eine Änderung des Durchlaßquerschnittes des Abgießrohres und andere veränderliche Faktoren wesentlich beeinflußt.

Zur Verwirklichung des beschriebenen Verfahrens zur Dosierung von aggressivem Hochtemperatur-Schmelzgut ist es am zweckmäßigsten, einen mit einem Steuerungssystem ausgerüsteten Induktionsofen (s. Zin M.R. »Ulutschschenie charakteristik privoda elektromagnita magnitodinamitscheskoj ustanovki MDH-6« VIII Rizhskoe sovechanie po magnitnoi gidrodinamike, III, MGD-Metody i ustroystva, Riga, Verlag »Sinatne«, 1975, Seiten 113-114) zu verwenden.

Diese Anlage enthält ein mit zu dosierendem flüssigem Metall zu füllendes Abgießrohr und eine Anordnung von miteinander, mit einem Behälter für das zu dosierende Metall und mit dem Abgießrohr verbundenen Rinnen. Zur Induzierung vom elektrischen Strom irn flüssigen Metall dient ein Induktor, dessen geschlossener Magnetleiter eine der Rinnen umfaßt und dessen Wicklung mit Wechselstrom gespeist wird. Die Anzahl der Induktoren wird nach den konkreten Bedingungen bestimmt. Die Anschlußstelle von mindestens einer Rinne an das Abgießrohr wird von einem weiteren zur Induzierung eines mit dem im Metall fließenden elektrischen Strom in so Wechselwirkung stehenden Magnetflusses dienenden Elektromagnet umschlossen. Dieser Elektromagnet weist in der Regel eine Hauptwicklung, welche mit einem parallel geschalteten Kondensator eikne LC-Kette bildet, auf. Diese Wicklung wird über einen Spannungswandler gespeist, der die Speisespannung des Elektromagneten in Übereinstimmung mit dem vom Steuerungssystem vorgegebenen Verlauf der Druckänderung aussteuert.

Das Steuerungssystem setzt sich aus einem Programmgeber zur Speisespannungsregeiung des Elektromagneten und einer Spannungswandler-Steuereinheit zusammen.

Der Elektromagnet weist weiterhin Kompensationswicklungen nach der Anzahl der Induktoren auf, welche mit den Wicklungen der Induktoren in Reihe geschaltet werden.

Außer mit den genannten Baueinheiten ist die Anlage mit einem an dem überwachten Durchlaßquerschnitt des Abgießrohres installierten und an den Programmgeber angeschlossenen Füllstandgeber versehen.

Zu den Vorteilen der angeführten Dosieranlage seien niedrige Trägheit der Drucksteuerung, effektive Kompensation der Wärmeverluste der Schmelze, hoher Leistungsfaktor des Elektromagneten und damit verbundener niedriger Anschlußwert des Spannungswandlers hin- ^ri gezählt. Solchen Dosieranlagen ist aber eine nicht lineare Abhängigkeit des erzeugten Druckes von der Speisespannung des Elektromagneten eigen, welche mit einem voreilenden Abklingen der Spannungsgrundwelle und einer Änderung der Phasenverschiebung zwischen dieser κι Grundwelle und dem in der Schmelze fließenden Strom insbesondere bei großen Regeleinwirkungen, d.h. bei kleinen Drücken, zusammenhängt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur zeitgesteuerten Druckdosierung von Flüssigkeiten ι '-> und eine Einrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, die es durch die Aurechterhaltung konstanter Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit bei sämtlichen Stufen des Dosierungszyklus unabhängig vom Flüssigkeitsstand im Behälter infolge eines linearen Zusammenhanges zwischen dem erzeugten Druck und der Speisespannung des Elektromagneten der Dosieranlage auf dem gesamten Bereich der Druckänderung ermöglichen, die Dosierungsgenauigkeit zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur zeitgesteuerten Druckdosierung von Flüssigkeiten, bei dem Ansteigen der Flüssigkeit im Abgießrohr infolge einer von einem Anfangsdruck beginnenden Druckerhöhung nach dem Signal über den Dosierungsbeginn, Erfassung des Zeitpunktes, in dem der Gießstrahl der zu dosierenden Flüssigkeit einen überwachten Durchlaßquerschnitt des Abgießrohres passiert, dem Abgießen der Flüssigkeit unter Einwirkung eines nach einem vorgegebenen, von dem genannten Zeitpunkt beginnenden Programm gesteuerten Druckes und der darauffolgenden Druckherabsetzung erfolgt, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Druckerhöhung mit einer konstanten Geschwindigkeit dermaßen erfolgt, daß zum Zeitpunkt des Durchlaufes des Gießstrahls durch den überwachten Durchlaßquerschnitt die Bewegungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit konstant wird, die Druckänderung nach vorgegebenem Programm in bezug auf einen zum Zeitpunkt des Durchlaufes des Gießstrahls durch den überwachten Durchlaßquerschnitt erreichten Druck erfolgt und die Druckherabsetzung mit einer konstanten Geschwindigkeit bis zum Senken der Flüssigkeit im Abgießrohr auf den überwachten Durchlaßquerschnitt geschieht, wobei die entsprechenden Geschwindigkeiten der Druckänderung bei sämtlichen Dosierungszyklen gleich groß aufrechterhalten werden.

Dieses Verfahren sichert eine konstant bleibende Dosismenge bei veränderlichem Flüssigkeitsstand im Behälter. Der Verlauf der P.üssigkeitsbedarfän.derung während der Dosierung und die gesamte Dauer des Abgießens der Flüssigkeit bleiben für sämtliche Dosierungszyklen gleich.

Es ist zweckmäßig, die Druckänderung nach dem vorgegebenen Programm bei Aufrechterhaltung der Geschwindigkeit der Druckerhöhung innerhalb eines Zeitintervalls, dessen Dauer durch den erforderlichen Flüssigkeitsbedarf bestimmt wird, und Konstanthaltung dieses erreichten Druckes innerhalb des darauffolgenden Zeitintervalls, dessen Dauer von der Dosismenge festgelegt wird, vorzunehmen.

Eine derartige Variante des Verfahrens läßt das Programm der Druckänderung mit Hilfe eines relativ einfachen Steuerungssystems realisieren.

In einigen Fällen ist es zweckmäßig, beginnend von dem Zeitpunkt, in dem die Flüssigkeit unter den überwachten Durchlaßquerschnitt des Abgießrohres gesunken ist, den zu diesem Zeitpunkt erreichten Druck um einen vorgegebenen Wert zu vermindern.

Dies läßt den Flüssigkeits-Anfangsstand im Abgießrohr ohne direkte Überwachung in bezug auf die Auslauföffnung in allen Arbeitsgängen der Dosierung konstant halten. Infolgedessen wird die Verschmutzung von leichtoxydierenden Legierungen vermindert und die Konstanz der gesamten Dosierungszeit erreicht.

Es ist vorteilhaft, beginnend von dem Zeitpunkt, in dem die Flüssigkeit unter den überwachten Durchlaßquerschnitt des Abgießrohres gesunken ist, die Geschwindigkeit der Druckherabsetzung innerhalb einer vorgegebenen Zeit konstant zu halten.

Falls bei Schwankungen der Netzspannung eine elektrisch leitende Flüssigkeit mittels einer elektromagnetischen Pumpe, die sich aus zwei Elektromagneten zusammensetzt, von denen einer zur Induzierung von elektrischem Strom in der Flüssigkeit und der andere zur Schaffung eines mit diesem Strom in Wechselwirkung stehenden Magnetflusses in der Flüssigkeit dient, dosiert wird, ist es zweckmäßig, die für sämtliche Dosierungszyklen gleich großen Geschwindigkeiten der Druckänderung dadurch aufrechtzuerhalten, daß der Elektromagnet zur Induzierung des Magnetflusses in der Flüssigkeit mit einer Spannung, deren Amplitude dem zahlenmäßigen Verhältnis zwischen dem Quadrat der stabilisierten Netzspannungsamplitude und deren Augenblickswert gleich ist, gespeist wird.

Dies läßt die Aufnahmeleistung des Netzspannungsstabilisators herabsetzen, was eine Erhöhung der Dosierungsgenauigkeit bei einer Verminderung der zu stabilisierenden Leistung um ein Vielfaches im Vergleich zu der von der Dosieranlage aufgenommenen Gesamtleistung ermöglicht.

Für den vorstehend genannten Fall kann das Steuerungssystem der Speisespannung des Elektromagneten vereinfacht werden, indem die für sämtliche Dosierungszyklen gleich großen Geschwindigkeiten der Druckänderung dadurch aufrechterhalten werden, daß der Elektromagnet zur Induzierung des Magnetflusses in der Flüssigkeit mit einer Spannung, deren Amplitude der Differenz zwischen der verdoppelten stabilisierten Netzspannungsamplitude und deren Augenblickswert gleich ist, gespeist wird.

In einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für den Fall, daß eine elektrisch leitende Flüssigkeit dosiert wird, bestehend aus einem mit der zu dosierenden Flüssigkeit gefüllten Abgießrohr, einer Anordnung von Rinnen, die miteinander, mit dem Behälter für die zu dosierende Flüssigkeit und mit dem Abgießrohr verbunden sind, mindestens einer« zur Induzierung vom elektrischen Strom in der Flüssigkeit dienenden Induktor, dessen geschlossener Magnetleiter eine der Rinnen umfaßt und dessen Wicklung mit Wechselstrom gespeist wird, wobei die Anschlußstelle zumindest einer Rinne an das Abgießrohr von einem Elektromagnet umschlossen ist, der zur Induzierung eines mit dem in der Flüssigkeit fließenden elektrischen Strom in Wechselwirkung stehenden Magnetflusses dient und mindestens eine Hauptwicklung mit parallel geschaltetem Kondensator, welche über einen Spannungswandler gespeist wird, der der Steuerung der Speisespannung des Elektromagneten in Übereinstimmung mit dem Druckänderungsverlauf dient, welcher von einem Steuerungssystem vorgegeben wird, das sich aus einem Programmgeber zur Speisespannungsregelung des Elektromagneten, einer Spannungs-

wandler-Steuereinheit und einem an dem überwachten Durchlaßquerschnitt des Abgießrohres installierten Füllstandsgeber zusammensetzt, sowie Kompensationswicklungen nach Anzahl der Induktoren aufweist, welche in Reihe mit den Wicklungen der Induktoren geschaltet werden, stellt eine Weiterbildung gemäß der Erfindung der Spannungswandler einen Impulsformer der Spannung der vom Elektromagnet und Kondensator gebildeten LC-Kette dar, wobei die Impulsamplitude in Übereinstimmung mit dem Programm der Druckänderung gesteuert wird, die Impulsfrequenz gleich der des Induktorstromes ist und die Kapazität des Kondensators so gewählt wird, daß die Frequenz der freien Schwingungen der LC-Kette das 1- bis l,5fache der Impulsfrequenz am Ausgang des Impulsformers beträgt.

Ein derartiger konstruktionsmäßiger Aufbau der Einrichtung sichert konstant bleibende spektrale Zusammensetzung der Ausgangsspannung auf dem ganzen Regelbereich. Es werden dadurch ein linearer Zusammenhang zwischen der Spannung und dem Druck sowie ein höherer Druck bei niedrigeren Spannungen und eine Aufnahmeleistungsverminderung erreicht.

Es ist zweckmäßig, den Impulsformer als T-Vierpol auszuführen, dessen Längszweig einen der Einstellung der Speisespannung des Elektromagneten dienenden gesteuerten Auflade-Thyristor und einen die Phase dieser Spannung bestimmenden Entlade-Thyristor aufweist, während der Querzweig einen Speicherkondensator enthält. Dabei ist die Steuerelektrode des Aufiade-Thyristors an den Eingang des Programmgebers zur Speisespannungsregelung des Elektromagneten über eine Steuereinheit des Spannungswandlers angeschlossen.

Der Impulsformer läßt bei der Speisung vom Wechselstromnetz Impulse mit veränderlicher Amplitude durch die Phasensteuerung des Auflade-Thyristors gewinnen.

Es ist vorteilhaft, zum T-Vierpol einen anderen dazu identischen Vierpol antiparallel zu schalten.

Dies läßt die Kennlinie der Elektromagnetspannung und die vom Eingangsstrom verbessern.

Gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung ist in Reihe mit dem Auflade-Thyristor eine Drossel geschaltet.

Dies ermöglicht eine Erhöhung des Leistungsfaktors des Spannungswandlers im Ganzen.

Um den maximalen Druck infolge einer von der Amplitude unabhängigen Phasenregelung der Spannung zu erhöhen, ist es zweckmäßig, den Entlade-Thyristor steuerbar zu beschälten.

Gemäß einer weiteren Ausrührungsform der Erfindung wird der Impulsformer an eine Spannungsquelle angeschlossen, deren Ausgangsspannung der Differenz zwischen der verdoppelten stabilisierten Netzspannungsamplitude und deren Augenblickswert gleich ist.

Dies, ei iViöglicht cine Di ücksiabiüsicrung ohne Modifikation des Steuerungssystems unter Verwendung eines standardisierten Spannungsstabilisators.

LIm die Druckstabilisierung zu erhöhen und den Energieaufwand durch Weglassen des Spannungsstabilisators im Kraftstromkreis herabzusetzen, ist es zweckmäßig, wenn die Hinrichtung mit einem Funktionsumformer zur Teilung einer dem Quadrat der stabilisierten Netzspannungsamplitude des Elektromagneten proportionalen (milk- durch eine dem Augenblickswert der genannten Spaiinungsamplitiide proportionale Größe ausgerüstet «ml. wobei der Ausgang des Funktionsumformers über den Programmgeber zur Speisespannungsregelung des Elektromagneten und die Spannungswandler-Steuereinheit an die Steuerelektrode des Auflade-Thyristors angeschlossen sind.

Im weiteren wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 ein elektrisches Schema einer Ausrührungsvariante des erfindungsgemäßen Spannungswandlers;

Fig. 3 ein elektrisches Schema einer anderen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Spannungswandlers;

Fig. 4 eine Variante der Schaltungsanordnung des erfindungsgemäßen Spannungswandlers:

Fig. 5 eine Variante der Schaltungsanordnung des Steuersystems an den erfindungsgemäßen Spannungswandler;

Fig. 6 einen Verlauf der Druckänderung in Abhängigkeit von der Zeit, welche eine der möglichen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht;

Fig. 7 einen Verlauf der Druckänderung in Abhängigkeit von der Zeit, welcher eine andere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht.

Wie bereits erwähnt, kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Dosierung von Flüssigkeiten besonders zweckmäßig in der Metallurgie und Gießereiindustrie Verwendung finden, wo das Problem einer Erhöhung der Dosierungsgenauigkeit von elektrisch leitenden Flüssigkeiten, wie es flüssige Metalle sind, am aktuellsten ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es aber, die Genauigkeit der Dosierung nicht nur elektrisch leitender sondern auch elektrisch nichtleitender Flüssigkeiten zu erhöhen.

Ausgehend von dem bevorzugten Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung werden Ausführungsbeispiele für die Fälle erläutert, wenn mittels einer Druckdosieranlage eine elektrisch leitende Flüssigkeit (Gießgut) dosiert wird. Zunächst sei eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.

Wie Fig. 1 zeigt, enthält die bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens einen mit Gießgut gefüllten Behälter 1. Der Füllstand ist mit dem Buchstaben h gekennzeichnet. Mit dem Behälter 1 ist ein mit einer Ablauföffnung 3 versehenes Abgießrohr 2 verbunden.

Am Abgießrohr 2 ist ein Füllstandgeber 4 installiert, der den Durchlauf des Gießstrahls durch einen damit überwachten Durchlaßquerschnitt des Abgießrohres wahrnimmt. Die Anordnungsstelle des überwachten Durchlaßquerschnittes kann unter verschiedenen Bedingungen unterschiedlich gewählt werden. So ist z. B. zweckdienlich, bei kurzen steil ansteigenden Abgießrohren der überwachte Durchlaßquerschnitt möglichst nahe der Auslauföffnung 3 anzuordnen, während für lange Abgießrohre mit horizontalen Strecken dieser möglichst weit vor¹, der Ablauföffnung weg, vorzugsweise auf einer steil ansteigenden Strecke, zu wählen ist.

Die bauliche Gestaltung des Gebers 4 wird unter Berücksichtigung der Art der zu dosierenden Flüssigkeit und deren Temperatur gewählt. Als ein solcher Geber können bekannte fotoelektrische. Induktions-, Kapazitätsbzw. Schwimmergeber Verwendung finden. Was flüssige Metalle in Keramik-Abgießrohren anbelangt, so liefern Elektrokontaktgeber die höchste Genauigkeit bei der Wahrnehmung des Durchlaufs des Gießstrahls durch den überwachten Durchlaßquerschnitt.

Die Einrichtung weist weiterhin eine Anordnung von miteinander, mit dem Behälter 1 und mit dem Abgießrohr 2 verbundenen Rinnen 5, 6 und 7 auf. Zur Induzierung von elektrischem Strom im Gießgut sind zwei Induktoren

bestimmt. Die Magnetleiter 8 bzw. 9 der Induktoren sind geschlossen und umschließen entsprechend die Rinnen 5 bzw. 7. Die Wicklungen 10 und 11 der Induktoren werden mit Wechselstrom gespeist.

Die Anschlußstelle der Rinnen 5, 6 und 7 ist von einem Magnetleiter 12 eines Elektromagneten umschlossen, der der Induzierung eines mit dem im Gießgut fließenden elektrischen Strom in Wechselwirkung stehenden Magnetflusses dient. Der Elektromagnet weist eine sich aus zwei hintereinander geschalteten Wicklungen zusammensetzende Hauptwicklung 13 auf. Parallel der Hauptwicklung 13 ist ein Kondensator 14 geschaltet.

Der Kondensator 14 samt der Wicklung 13 des Elektromagneten bilden eine LC-Kette. deren Bestimmungszweck nachstehend erläutert wird.

Der Elektromagnet weist weiterhin in Reihe mit den Wicklungen 10 bzw. 11 der Induktoren geschaltete Kompensationswicklungen 15, 16 auf.

Die Kompensationswicklungen sichern den Ausgleich des Magnetflusses, der vom im Gießgut fließenden elektrischen Strom im Magnetleiter 12 des Elektromagneten induziert wird, beim Ausbleiben der elektromotorischen Gegenkraft am Ausgang des Spannungswandlers 17.

Die Wicklung 15 wird über den Spannungswandler 17 gespeist, der der Steuerung der Speisespannung des Elektromagneten in Übereinstimmung mit dem von einem Steuerungssystem vorgegebenen Verlauf der Druckänderung dient.

Das Steuerungssystem setzt sich aus einem Programmgeber 18 zur Speisespannungsregelung des Elektromagneten und einer Steuereinheit 19 des Spannungswandlers 17 zusammen.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung stellt der Spannungswandler 17 einen Impulsformer der Spannung der erwähnten LC-Kette dar. Die Amplitude dieser Impulse wird in Übereinstimmung mit dem Programm der Änderung des auf das Gießgut wirkenden Drucks geregelt, während ihre Frequenz der des Induktorstromes gleich ist. Die Kapazität des Kondensators 14 wird so gewählt, daß die Frequenz der freien Schwingungen der genannten LC-Kette in einem Bereich vom 1- bis l,5fachen der Impulsfrequenz am Ausgang des Impulsformers beträgt.

In der bevorzugten Ausfuhr* »ngsform der Erfindung ist der Impulsformer als ein T-Vierpol ausgestattet. Im Längszweig dieses Vierpols sind ein gesteuerter der Einstellung der Speisespannungsamplitude des Elektromagneten dienender Auflade-Thyristor 20 (Fig. 2) und ein die Phase dieser Spannung bestimmender Entlade-Thyristor 21 geschaltet. Im Querzweig des genannten Vierpols liegt ein Speicherkondensator 22.

Der Auflade-Thyristor 20 wird vom Programmgeber 18 zur Speisespannungsregelung des Elektromagneten gesteuert, indem dieser Programmgeber eingangsseitig über die Steuereinheit 19 des Spannungswandlers 17 der Steuerelektrode des Auflade-Thyristors 20 zugeführt ist.

Der Speicherkondensator 22 wird über den Auflade-Thyristor 20 unter Wirkung der positiven Wechselspannungshalbwelle an dem Eingang des Spannungswandlers 17 aufgeladen. Die in dem Kondensator 22 gespeicherte Energie in Form von kurzen Impulsen gelangt an dem Kondensator 14 über den Entladc-Thyristor 21. Dabei entstehen in der erwähnten LC-Kette ungedämpfte Schwingungen, deren Frequenz nach den Kenndaten der LC-Kette bestimmt wird und in einem Bereich vom 1- bis l,5fachen der Impulsfrequenz an dem Ausgang des Formers liegt. Die Amplitude hängt von der Spannungshöhe

ab, bis zu welcher der Speisekondensator 22 aufgeladen wird. Die Änderung dieser Höhe ruft eine Änderung der Spannung an dem Ausgang des Spannungswandlers 17 hervor.

In einer der Ausführungsformen weist der Impulsformer einen weiteren T-Vierpol auf, der mit dem oben beschriebenen identisch ausgeführt und antiparallel geschaltet ist. Diese Ausführungsform des Impulsformers ist in Fig. 3 dargestellt. Dabei sind die Bauelemente des zweiten T-Vierpols mit folgenden Positionsnummern bezeichnet: Auflade-Thyristor 23, Entlade-Thyristor 24, Speicherkondensator 25.

In Reihe mit dem Auflade-Thyristor 20 kann eine der Begrenzung der Geschwindigkeit des Stromanstieges im Auflade-Thyristor 20 beim Aufladen des Kondensators 22 dienende Drossel 26 (Fig. 2) geschaltet werden. Dabei wird die Form des vom Netz gespeisten Stromes einer Sinuskurve angenähert, wodurch der Leistungsfaktor des Impulsformers erhöht wird.

Der Entlade-Thyristor 21 kann steuerbar beschaltet werden. Zweck dieser Steuerung liegt gegebenenfalls darin, daß die Spannungsphase am Ausgangslastwiderstand in bezug auf die Spannungsphase des Speisenetzes gesteuert wird, infolgedessen kann auf Kosten einer Korrektur der Stromphase des Elektromagneten der in der Dosieranlage erzeugte Druck um 10 bis 15% erhöht werden.

Es ist bekannt, daß Spannungsschwankungen im Speisenetz Störungen des sachgemäßen Betriebes der Einrichtung verursachen können, was vor allem zu unerwünschten Schwankungen der Dosismenge infolge Störungen im Programm der Druckänderung führen kann. Um die Dosierungsgenauigkeit insbesondere bei kleinen Dosismengen (etwa 0,5 kg) von flüssigem Metall zu erhöhen, wird der Impulsformer erfindungsgemäß an den Ausgang einer Spannungsquelle 27 (Fig. 4) angeschlossen, welche eine der Differenz zwischen der verdoppelten stabilisierten Netzspannungsamplitude und deren Augenblickswert gleiche Spannung zur Verfügung stellt. Eine derartige Schaltungsanordnung ist in Fig. 5 gezeigt. Die Spannungsquelle 27 weist einen mit den Eingangsklemmen 29 und 30 an das Netz angeschlossenen Spannungsstabilisator 28 auf, an dessen Ausgangsklemmen 31 und 32 eine bezüglich der Netzspannung verdoppelte stabilisierte Spannung zur Verfügung steht. Die Klemmen 29 und 31 sind miteinander verbunden, während die Klemmen 30 und 32 als Ausgangsklemmen der Spannungsquelle 27 dienen.

Da die Aufnahmeleistung des Elektromagneten etwa 10 kW beträgt und der Spannungswandler 17 als ein Leistungsverstärker mit einem Verstärkungsfaktor über 100 arHpitpt ict pe vorteilhafter die Korrektur der Scriv/iinkiirigen der Netzspannung im Steuerungssystem des Spannungswandlers 17 vorzunehmen. Dafür und ebenso für die Gewährleistung der Stabilität des Programmes der Druckänderung bei Schwankungen der Netzspannung ist in einer Ausführungsform der vorliegenden Einrichtung ein Funktionsumformer 33 (Fig. 5) zur Teilung einer dem Quadrat der stabilisierten Netzspannungsamplitude des Elektromagneten proportionalen Größe durch eine dem Augenblickswert der genannten Spannungsamplitude proportionale Größe vorhanden. Einrichtungen, die solche Ausgangssignale liefern können, sind bekannt.

Ausgangsseitig ist der Funktionsumformer über den Programmgeber 18 zur Speisespannungsregelung des Elektromagneten und die Steuereinheit 19 des Spannungswandlers 17 mit den Steuerelektroden der Aufiade-Thyristoren 20 und 23 gekoppelt.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt unterschiedliche durch Dosismenge, Art der zu dosierenden Flüssigkeit u.a. bedingte Forderungen an den Dosierungsvorgang berücksichtigen.

In Fig. 6 ist der zeitliche Verlauf der Druckänderung zur Veranschaulichung einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung grafisch dargestellt.

Vor dem Dosierungsbeginn wird das Gießgut im Abgießrohr auf einem durch konkrete Bedingungen des technologischen Vorganges bestimmten Anfangsniveau gehalten. Dabei wird dem Elektromagnet eine Spannung zugeführt, die einen vorgegebenen Druck P₀ und ein diesem entsprechendes Anfangsniveau des Gießgutes gewährleistet. Am häufigsten wird das Anfangsniveau vom Gießgut im Abgießrohr gleich der Füllstandshöhe des Behälters festgelegt. Dabei liegt Gleichgewicht zwischen dem Metall im Abgießrohr und im Behälter vor, und dem Elektromagnet wird eine Spannung zugeführt, welche einen Druck Null bewirkt. Nach einem Signal über den Dosierungsbeginn wird die Speisespannung des Elektromagneten mit einer konstanten Geschwindigkeit erhöht. Der konstruktionsmäßige Aufbau der Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gewährleistet Übereinstimmung der Änderung des von einer elektromagnetischen Pumpe erzeugten und auf das Gießgut wirkenden Druckes mit der Änderung der Speisespannung des Elektromagneten. Dies wird nachfolgend ausführlich erläutert.

Die Druckerhöhung bewirkt eine Gießgutbewegung im Abgießrohr 2 in Richtung der Auslauföffnung 3. Bei dem beschriebenen Vorgang der Druckerhöhung ist die Geschwindigkeit der Druckänderung konstant und beträgt 0,05 bis 0,1 m/s, was die Beendigung des mit dem Anlauf des Gießgutes verbundenen Übergangsvorganges und das Erreichen der Übereinstimmung zwischen Füllstandsänderung des zu dosierenden Gießgutes im Abgießrohr und Änderung der Speisespannung des Elektromagneten zu dem Zeitpunkt, in dem der Gießstrahl den überwachten Durchlaßquerschnitt passiert, gewährleisten läßt. Dabei wird Unabhängigkeit der Geschwindigkeit der Metallbewegung zum Zeitpunkt des Durchlaufes des Gießstrahls durch den überwachten Durchlaßquerschniit des Abgießrohres von dem Füllstand im Behälter erreicht.

Zum Zeitpunkt t\, wenn der Gießstrahl den überwachten Durchlaßquerschnitt des Abgießrohres passiert, spricht der Füllstandsgeber 4 an, wonach das Programm der Druckänderung abzulaufen beginnt. Gemäß der Erfindung geschieht diese Druckänderung in bezug auf den Druck P\, der zum Zeitpunkt des Durchlaufes des Gießstrahls durch den überwachten Durchlaßquerschnitt erreicht wurde.

Gemäß der betrachteten Variante des Programmes wird die Druckerhöhung mit einer Geschwindigkeit V| innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne r, bis zum Zeitpunkt t\ fortgesetzt. Dabei dauert das Ansteigen des Gießgutes im Abgießrohr 2 an. Zum Zeitpunkt t\ erreicht es beim Druck P\ die Auslauföffnung 3, wonach das Abgießen vom Metall aus der Dosieranlage beginnt. Eine weitere Druckerhöhung bis auf den Wert von P\, der zum Zeitpunkt t\ erreicht wird, führt zur Vergrößerung des Metallverbrauches Q bis auf einen technologisch erforderlichen Wert Q,„ax ■ Der Verbrauch Q„_ax kann durch eine Erhöhung von i\ und v, vergrößert werden.

Nach der Beendigung der Zeitspanne η wird der Druck innerhalb der Zeitspanne r₂ bis zum Zeitpunkt t\ konstant gehalten.

Das Abgießen vom Metall erfolgt dabei unter Einwirkung eines der Differenz P\ — P\ gleichen Überdruckes.

Die Dosismenge wird in der Regel durch die vom Programm vorgegebene Größe r₂ bestimmt. Im Einzelfall, beim Abgießen von kieinen Dosismengen, kann r₂ zu Null werden.

Nach dem Ende der Zeitspanne r₂ verändert man mit einer konstanten Geschwindigkeit die Speisespannung des Elektromagneten, infolgedessen fällt der Druck mit einer konstanten Geschwindigkeit v₂.
Zum Zeitpunkt /5 fallt der Druck bis auf den Wert von P\ ab, da aber das Gießgut eine Trägheit aufweist, dauert das Abgießen bis zum Druckabfall auf den Wert von P\ an, was zur Zeit t\ geschieht. Danach wird der Druck bis auf den Anfangswert zurückgebracht. Der Verlauf der Druckänderung auf dieser Stufe übt keinen Einfluß auf die Dosismenge aus. Demzufolge kann der Druck nach dem Unterschreiten vom Gießgut des überwachten Durchlaßquerschnittes des Abgießrohres durch das Gießgut nach einem Gesetz oder sprungartig verkleinert werden. Im vorliegenden Fall setzt man die Druckabnahme mit einer konstanten Geschwindigkeit v₂ fort. Zum Zeitpunkt /' passiert der Gießstrahl absinkend den überwachten Durchlaßquerschnitt beim Druck yon P\, zum Zeitpunkt t\ wird er zu Null, wonach das hydrostatische Gleichgewicht zwisehen dem Gießgut im Abgießrohr 2 und im Behälter 1 wiederhergestell. wird.

Zu diesem Zeitpunkt unterschreitet der Gießgutspiegel

im Abgießrohr sein Anfangsniveau vor dem Abgießen der gegebenen Dosis um einen Wert, der der Senkung des

κι Gießgut-Füllstandes im Behälter 1 nach der Dosisabgabe entspricht.

Aus dieser Beschreibung des Verfahrens ist ersichtlich, daß die Geschwindigkeit v₂ so gewählt werden muß, daß das Abgießen vor dem Abfall des Druckes auf den Anfangswert beendet wird.

Betrachtet man einen beliebigen nachfolgenden Dosierungszyklus, so muß zum Ansteigen vom Gießgut bis zum überwachten Durchlaßquerschnitt ein entsprechend höherer Druck P\ zum Zeitpunkt f₂ erzeugt werden, weil der Gießgutstand im Behälter nach Dosierung jeweils sinkt. Dementsprechend beginnt das Abgießen vom Metall zum Zeitpunkt i\ bei einem Druck von P\, wonach eine Druckerhöhung bis zur Zeit t\ auf den Wert von P\ vorgenommen wird. Das Abgießen dauert beim Druck P\ bis zum Zeitpunkt t] an, nachdem man den Druck mit einer konstanten Geschwindigkeit v₂ bis auf den Anfangswert herabsetzt. Dabei wird das Abgießen zum Zeitpunkt ti bei einem Druck von P\ beendet.

Da die Höhendifferenz zwischen dem überwachten Durchlaßquerschnitt und der Ablauföffnung des Abgießrohres, die Geschwindigkeit der Druckerhöhung vi und die mit der letzteren in bezug auf den Zeitpunkt des Durchlaufes des Gießstrahls durch den überwachten Durchlaßquerschnitt in Übereinstimmung gebrachte Geschwindigkeit des Gießgutansteigens im Abgießrohr von dem Anfangsniveau unabhängig sind, ist das Zeitintervall (h-h) des Gießgutansteigens auf der Strecke vom überwachten Durchlaßquerschnitt bis zur Auslauföffnung des Abgießrohres bei sämtlichen Dosierungszybo klen gleich groß, d.h. t\-t\ = t\ — t\. Demzufolge wird auch der maximale Überdruck (P}-P₂) bei sämtlichen Dosierungszyklen konstant bleiben:

-ti)]= VilH-Ul "Λ)]

= const (I)

Entsprechend werden auch mittlere Druckwerte inner-

halb der Stufe des gesteuerten Abgießens konstant, sie werden gemäß dem Verhältnis zwischen dem Flächeninhalt S des Trapezes 1-2-3-4 und dem ebenfalls konstanten Zeitintervall (u -1₂) bestimmt.

(P₂-P₃).

Aus den Beziehungen ist es zu ersehen, daß darin lediglich Größen enthalten sind, welche vom Anfangsniveau des Metalls und der Zeit t_x unabhängig sind (früher wurde gezeigt, daß das Zeitintervall (/2 -1\) für eine gegebene Geschwindigkeit η konstant ist).

Die Konstanz des Überdruckes und der Geschwindigkeiten seiner Herabsetzung hat die Konstanz der Geschwindigkeit der Gießgutbewegung zu dem Zeitpunkt, wenn der Überdruck zu Null wird, bei sämtlichen Dosierungszyklen zur Folge. Da diese Geschwindigkeit die Anfangsgeschwindigkeit für die Stufe des passiven Abgießens ist und die Druckherabsetzung mit ein und derselben Geschwindigkeit ,durchgeführt wird, muß das passive Abgießen innerhalb einer und derselben Zeitspanne (/₆ - is) bei einem bezüglich dem Dnlckwert von P₂ konstanten Überdruck (P₂ -P₄) zu Ende gehen, demzufolge muß auch der mittlere auf das Gießgut innerhalb der Stufe des passiven Abgießens wirkende Druck bei sämtlichen Dosierungszyklen konstant sein. Diese Behauptung ist offenbar, sie kann jedoch, wie auch die vorherige, durch Lösung eines entsprechenden Differentialgleichungssystems bewiesen werden. Die Konstanz der Änderung der Druckdifferenz bei sämtlichen Dosierungszyklen und der Anfangsgeschwindigkeit vom Gießgut beim Durchlauf des überwachten Durchlaßquerschnittes gewährleistet die Konstanz der Dosismenge bei jeweiligem Zyklus, d. h., die Dosismenge und die Zeit r₃ sind vom Metallstand im Behälter und im Abgießrohr unabhängig.

Die Höhe des Metall-Anfangsstandes im Abgießrohr 2 kann unterdessen einen wesentlichen Einfluß auf technologische Parameter des Dosierungsvorganges ausüben. So erhöht sich bei der Dosierung von leichtoxydierenden Legierungen (z. B. Mn-Legierungen) während der Senkung des Metatistandes im Abgießrohr 2 bis auf den Anfangsstand im Behälter bei jeweiligem Dosierungszyklus die Gefahr der Gießgutverschmutzung mit Oxydationsprodukten, welche nach der jeweiligen Metallabsenkung an der Rohrinnenwandung zurückbleiben. Unterschiedliche Zeitintervalle zur Metallsteigung vom Anfangsniveau bis zum überwachten Durchlaßquerschnitt (/| - C₀) führen im Maße des Metallabgießens aus dem Behälter zu einer Erhöhung der gesamten Dauer des Dosierungszyklus, was in einigen Fällen die Automatisierung des Gießvorganges erschwert und seine Produktivität herabsetzt.

In diesen Fällen ist es ökonomisch vorteilhaft, das Gießgut im Abgießrohr 2 auf einem bezüglich der Auslaufö'ffnung 3 konstanten Niveau zu halten, trotz einigem zusätzlichen Energieverbrauch. Diese Aufgabe löst man, indem der Druck P₅, der zu dem Zeitpunkt erreicht wird, in dem der Metallspiegel den überwachten Durchlaßquerschnitt unterschreitet, um einen von vornherein gegebenen Wert vermindert wird. Die Konstanz dieses Wertes sichert ein Halten des Gießguts im Abgießrohr auf ein und demsel-,ben Abstand vom überwachten Durchlaßquerschnitt und folglich auch von der AuslauföfTnung 3.

Das gleiche Ergebnis erzielt man, indem die Geschwindigkeit V₂ der Druckherabsetzung innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Durchlauf des Gießstrahls durch den überwachten Durchlaßquerschnitt aufrechterhalten wird:

mit

Pe—AnfangsQAick bei sämtlichen außer den ersten Dosierungszyklen. Da /₇ - /₆ = const ist, so ergibt sich daraus ρ = const. Die Senkung des Metallstandes im Abgießrohr beim jeweiligen Dosierungszyklus erfolgt unter Einwirkung ein und derselben Druckdifferenz

Ap = V₂O -1₆)

mit

I - mittlere Zeit.

Demzufolge erreicht das Gießgut den überwachten Durchlaßquerschnitt bei sämtlichen Dosierungszyklen bei einer und derselben Druckdifferenz (P₂ - P₅) und, falls man zum Zeitpunkt des Durchlaufes des Gießstrahls durch den überwachten Durchlaßquerschnitt den zu diesem Zeitpunkt erreichten Druck um einen konstanten Wert vermindert, wird das Gleichgewicht vom Gießgut praktisch auf ein und derselben Höhe bezüglich dem überwachten Durchlaßquerschnitt erreicht (d. h., die Drücke P₆ und P, wachsen im Maße der Rinnenentleerung, die Druckdifferenz (P\-P_b) bleibt aber konstant). Da der Metallstand im Abgießrohr 2 in bezug auf den überwachten Durchlaßquerschnitt konstant bleibt, wird die Zeitspanne (/| - ίο) zum Füllen des Abgießrohres bis zum überwachten Durchlaßquerschnitt und dadurch auch die gesamte Dauer des Dosierungszyklus t_n -1\ konstant.
Bei der Durchführung der angegebenen Verfahren wird der erste Dosierungszyklus wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel durchgeführt, d.h., der Metallstand im Abgießrohr 2 und im Behälter I weist gleiche Höhe auf.

Ein in bezug auf die Auslauföffnung 3 konstanter vorgegebener Mctallstand im Abgießrohr 2 wird automatisch am Ende des ersten Dosierungszyklus festgestellt und bis zur Beendigung des Abgießvorganges automatisch konstant gehalten, wonach er auf das Metallniveau im Behälter 1 gesenkt werden muß. Der letztere Umstand läßt den

so gesamten Energieverbrauch herabsetzen und das Zusammenwachsen der Innenwandung des Abgießrohres infolge des Anhaftens von Metall-Oxydationsprodukten vermindern.

In der Dosieranlage wird der Zusammenhang zwischen der Speisespannung von Elektromagneten und dem erzeugten Druck durch folgende Beziehung beschrieben:

P'
wobei

A'i konstanter Proportionalitätsfaktor;

U\ Speisespannung des Elektromagneten zur Induzierung vom elektrischen Strom;

U₂ Speisespannung des Elektromagneten zur Induzierung vom Magnetfluß bezeichnen.

Andererseits gilt:

17 18

U₁=Ic₂Uo (7) Uis stabilisierte Netzspannung bezeichnet,

I (8) so gilt

wobei I₇ _

₅ t/2 -ICiJKiUi KiJ.

i/_r —Netzspannung;

Jt₂ und Jt₃-Proportionalitätsfaktoren und p = k^k₂kifU\ = k\k₂kifU]_N. (12)

/ -Zeitfunktion der Speisespannungsänderung des

Elektromagneten innerhalb eines Dosierungszy- Bei relativ niedrigen Druckschwankungen kann diese

kJus bezeichnen. ^|0 Korrektur durch eine vereinfachte Approximationsfunk-

tion ersetzt werden

Daraus ergibt sich:

2Ui_N-Ui

p f (9) ^ Ui

is

Liegen Schwankungen der Netzspannung vor, so ändert U₂=kifk_AU_c = kiJ\2Ui_S-U_c\ (14)

sich der von der elektromagnetischen Pumpe erzeugte, dann gilt reai wirkende Druck, was die Dosierungsgenauigkeit

beeinflußt. Wenn die Speisespannung des Elektromagne- ρ = k^k₂kißJ.Uis)Ui = k\k₂ksf2Uis

ten mit Hilfe eines folgenden Ausdruckes korrigiert wird 20 -(ί/,+Ji/) (U_c+ AU) = k\k₂kiftU²i_S-AU¹)

hkkfU]. (15)

U Da die Spannungsschwankungen unter 10% liegen,

werden die Druckschwankungen unter einem Prozent wobei ²⁵ bleiben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur zeitgesteuerten Druckdosierung von Flüssigkeiten, bei dem Ansteigen der Flüssigkeit *> in einem Abgießrohr infolge einer von einem Anfangsdruck beginnenden Druckerhöhung nach dem Signal über den Dosierungsbeginn, Erfassung des Zeitpunktes, in dem der Gießstrahl der zu dosierenden Flüssigkeit einen überwachten Durchlaß- i<> querschnitt des Abgießrohres passiert. Abgießen der Flüssigkeit unter Einwirkung eines nach einem vorgegebenen, von dem genannten Zeitpunkt beginnenden Programm gesteuerten Druckes und darauffolgende Druckherabsetzung erfolgt, dadurch ge- r> kennzeichnet, daß

1. die Druckerhöhung mit 2iner konstanten Geschwindigkeit dermaßen erfolgt, daß zum Zeitpunkt des Durchlaufens des Gießstrahls durch 2< > den überwachten Durchlaßquerschnitt die Bewegungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit konstant wird,

2. die Druckänderung nach dem vorgegebenen Programm in bezug auf einen zum Zeitpunkt des r> Durchlaufes des Gießstrahls durch den überwachten Durchlaßquerschnitt erreichten Druck erfolgt, und

3. die Druckherabsetzung mit einer konstanten Geschwindigkeit bis zum Senken der Flüssigkeit jo im Abgießrohr auf den überwachten Durchlaßquerschnitt geschieht, wobei

4. die entsprechenden Geschwindigkeiten der Druckänderung bei sämttichen Dosierungszyklen gleich groß aufrechterhalten werden. π

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckänderung nach dem vorgegebenen Program bei Aufrechterhaltung der Geschwindigkeit der Druckerhöhung inne^rhalb eines Zsitintervalls, 4» dessen Dauer durch den erforderlichen Flüssigkeitsbedarf bestimmt wird, und der Konstanthaltung dieses erreichten Druckes innerhalb des darauffolgenden Zcitintcrvalls, dessen Dauer von der Dosismenge festgelegt wird, vorgenommen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß, beginnend von dem Zeitpunkt, in dem die Flüssigkeit unter den überwachten Durchlaßquerschnitt des Abgießrohres gesunken ist, der zu diesem Zeitpunkt erreichte Druck um einen v> vorgegebenen Wert vermindert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß, beginnend von dem Zeitpunkt, in dem die Flüssigkeit unter den überwachten Durchlaßquerschnitt des Abgießrohres gesunken ist, die ü Geschwindigkeit der Druckherabsetzung innerhalb einer vorgegebenen Zeit konstant gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mit Schwankungen der Netzspannung eine elektrisch leitende Flüssigkeit mittels einer elektromagnetischen mi Pumpe, die sich aus zwei Elektromagneten zusammensetzt, von denen einer zur Induzierung von elektrischem Strom in der Flüssigkeit und der andere zur Schaffung eines mit diesem Strom in Wechselwirkung stehenden Magnetflusses in der Flüssigkeit dient, μ dosiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufrcchterhaltung der für sämtliche Dosierungszyklen gleich großen Geschwindigkeiten der Druckänderung dadurch geschieht, daß der Elektromagnet zur Induzierung des Magnetflusses in der Flüssigkeit mit einer Spannung, deren Amplitude dem zahlenmäßigen Verhältnis zwischen dem Quadrat der stabilisierten Netzspannungsamplitude und deren Augenblickswert gleich ist, gespeist wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mit Schwankungen der Netzspannung eine elektrisch leitende Flüssigkeit mittels einer elektromagnetischen Pumpe, die sich aus zwei Elektromagneten zusammensetzt, von denen einer zur Induzierung von elektrischem Strom in der Flüssigkeit und der andere zur Schaffung eines mit diesem Strom in Wechselwirkung stehenden Magnetflusses in der Flüssigkeit dient, dosiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufrochterhaltung der für sämtliche Dosierungszyklen gleich großen Geschwindigkeiten der Druckänderung dadurch geschieht, daß der Elektromagnet zur Induzierung des Magnetflusses in der Flüssigkeit mit einer Spannung, deren Amplitude gleich der Differenz zwischen der verdoppelten stabilisierten Netzspannungsamplitude und deren Augenblickswert ist, gespeist wird.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ncch Anspruch 1 für den Fall, daß eine elektrisch leitende Flüssigkeit dosiert wird, bestehend aus

1. einem mit der zu dosierenden Flüssigkeit gefüllten Abgießrohr,

2. einer Anordnung von Rinnen, die

2.1. miteinander

2.2. mit dem Behälter für die zu dosierende Flüssigkeit und

2.3. mit dem Abgießrohr verbunden sind,

3. mindestens einem der Induzierung von elektrischem Strom in der Flüssigkeit dienenden Induktor,

3.1. dessen geschlossener Magnetleiter eine der Rinnen umfaßt, und

3.2. dessen Wicklung mit Wuchselstrom gespeist wird, wobei

4. die Anschlußstelle von mindestens zwei Abgießröhren von

5. einem Elektromagnet umschlossen ist, der der Induzierung eines mit dem in der Flüssigkeit fließenden elektrischen Strom in Wechselwirkung stehenden Magnetflusses dient und

5.1. Kompensationswicklungen nach der Anzahl der Induktoren, welche in Reihe mit den Wicklungen der Induktoren geschaltet werden und

5.2. mindestens eine Hauptwicklung aufweist, die

5.2.1. parallel zu einem Kondensator geschaltet wird

5.2.2. und gespeist wird über

6. einen Spannungswandler, der zur Änderung der Speisespannung des Elektromagneten in Übereinstimmung mit dem Druckänderungsverlauf bestimmt ist, der

7. von einem Steuerungssystem vorgegeben wird, welches sich zusammensetzt aus

7.1. einem Programmgeber zur Speisespannungsregelung des Elektromagneten,

7.2. einer Spannungswandler-Steuereinheit und

8. einem Füllstand-Geber, der

8.1. an dem überwachten Durchlaßquerschnitt des Abgießrohres installiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß

6.1. der Spannungswandler (17) einen Impulsformer der Spannung der vom Elektromagnet und

Kondensator (14) gebildeten LC-Kette darstellt, wobei

6.1.1. die Impulsamplitude in Übereinstimmung mit dem Programm der Druckänderung gesteuert wird,

6.1.2. die Impulsfrequenz gleich der des Induktorstromes ist und

6.1.3. die Kapazität des Kondensaiors (14) so gewählt wird, daß die Frequenz der freien Schwingungen der LC-Kette das 1- bis l,5fache der Impulsfrequenz am Ausgang des Impulsformers beträgt.