DE3407958C1

DE3407958C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Wasservorhanges

Info

Publication number: DE3407958C1
Application number: DE19843407958
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 4630 Bochum Bracht; Horst Dipl.-Ing. 5000 Köln Staubermann
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1984-03-03
Filing date: 1984-03-03
Publication date: 1985-11-28

Description

Ein anderes günstiges Verfahren zur Überwachung des Wasservorhanges ist dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand zwischen dem Wasserkasten und mindestens einer in dem ungestörten Wasservorhang eintauchenden Elektrode gemessen und die bei einer Störung des Wasservorhanges auftretende Widerstandsänderung als Signal zur Störungsmeldung verwendet wird.
Das Erkennungsprinzip beruht darauf, daß der Widerstand des laminaren Wasservorhanges ein anderer ist als der des gestörten Vorhanges bei »Fahnen« oder in Tropfen abfließendem Wasser. Die Änderung des Widerstandes läßt sich in einfacher Weise von einem Widerstandsmeßgerät auswerten, welches auf die entsprechenden Parameter eingestellt ist. Die Parameter sind abhängig von der Geometrie des Vorhanges und werden einmalig festgelegt. Bei dieser Festlegung lassen sich werkseitige Wasserdaten (Analysenwerte des Wassers) berücksichtigen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Wasservorhanges je eine Elektrode mittig in den Vorhang eintauchend angebracht und über je ein Widerstandsmeßgerät mit dem Wasserkasten verbunden ist.
Es werden zwei Elektroden mit Widerstandsmeßgeräten verwendet, da je nach Abrißrichtung eine treite »Fahne« bestehen bleiben kann, deren Wiederstandsmeßwert im ungünstigsten Extremfall dem Meßwert des intakten Vorhanges entsprechen könnte. In diesem Fall würde die zweite Elektrode der anderen Vorhangseite die Störung melden.
Es hat sich als günstig gezeigt, die Elektroden in einem Abstand von 30 bis 70 mm vertikal vom Wasseraustritt entfernt und ca. 5 bis 15 mm in den ungestörten Vorhang eintauchend anzuordnen.
Da nach dem Durchlauf des Kühlgutes der Wasservorhang abgeschaltet wird, kann es in der »Trockenphase« zu einer Korrosion der Elektroden kommen, die den Meßwert verfälscht. Aus diesem Grund ist es empfehlenswert, die Elektroden mit einem korrosionshemmenden Überzug, wie Gold oder dergleichen zu überziehen.
Es ist auch denkbar, die Elektroden mit einer Abstreifvorrichtung zum Entfernen der Korrosionsschicht zu versehen.
Schließlich können die Elektroden mit einer Luft-und/oder Wasserdusche beaufschlagbar sein, die nach Abschalten des Wasservorhanges die Elektroden vor Korrosion schützt.
Schließlich wird ein drittes Verfahren zur Überwachung des Wasservorhanges vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet, ist, daß oberhalb des Schlitzes innerhalb des Wasserkastens an mehreren über die Schlitzbreite verteilten Stellen der Druck gemessen und die bei einer Störung des Wasservorhanges auftretende Druckänderung als Signal zur Störungsmeldung verwendet wird. Dieses Verfahren verwendet die Erkenntnis, daß, wenn das Wasser in laminarer Form als geschlossener Vorhang austritt, dieser Vorhang im Wasserkasten einen Unterdruck erzeugt, der von der Kastenkonstruktion und der Wassermenge, die je Zeiteinheit zugeführt wird, abhängt. Reißt der Vorhang ab, so geht der Wasserkasten in einen drucklosen Zustand über, was meßbar ist.
Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrcns ist dadurch gekennzeichnet, daß im Wasserkasten oberhalb des Schlitzes für den Wasseraustritt mehrere über die Schlitzbreite verteilte Druckmeßdosen angeordnet sind, die mit je einem Gerät zur Auswertung des Meßwertes und zur Signalisierung von Störungen verbunden sind.
Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung darge- stellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Vorrichtung zur Überwachung des Wasservorhanges mittels eines Ultraschall-Signals, F i g. 2 eine Überwachungsvorrichtung mit einem Widerstandsmeßgerät und Fig. 3 eine Überwachungsvorrichtung für den Wasservorhang mit Unterdruckmessung.
In F i g. list der Wasserkasten mit 1 bezeichnet, der sich quer zu dem bei 2 angedeuteten Blech erstreckt.
Der Wasserkasten list an seiner Unterseite mit einem Schlitz 3 versehen, durch die der Wasservorhang mit Laminarströmung freifaliend austritt. In der Zeichnungsfigur ist der gestörte Zustand des Wasservorhanges dargestellt, bei dem sich das Wasser zu »Fahnen« 4 eingeschnürt hat. Zur Erfassung der Störung wird ein Ultraschall-Signal verwendet, das in einem Ultraschall-Geber 5 erzeugt und von einem Sender 6, der in den Wasservorhang eintaucht, zu dem Empfänger 7 auf der anderen Seite des Wasservorhanges gesendet wird. Das empfangene Signal wird im Verstärker 8 verstärkt und einem Grenzwertschalter 9 weitergegeben. Bei dem dargestellten Zustand des gerissenen Wasservorhanges erreicht das vom Sender 6 abgesandte Signal den Empfänger 7 nicht; es wird an der Übergangsstelle zwischen dem Medium Wasser zum Medium Luft, die bei 10 angedeutet ist, total reflektiert. Diese Reflexion gibt einen unmittelbaren Hinweis darauf, daß der Wasservorhang gestört ist.
Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 sind gleiche Teile gleich bezeichnet. Auf beiden Seiten des Wasservorhanges ist je eine Elektrode 11 vorgesehen, die über ein Widerstandsmeßgerät 12 mit dem Wasserkasten 1 in Verbindung steht. Mit dem Widerstandsmeßgerät 12 lassen sich Widerstandsänderungen zwischen Wasserkasten 1 und Elektrode 11 erfassen und einem Grenzwertschalter 9 zuführen.
Wie in der Fig.2 dargestellt, werden zwei Widerstandsmeßgeräte 12 auf beiden Seiten des Vorhanges vorgesehen, die mit zwei Elektroden 11 zusammenwirken. Wenn, wie im gezeigten Beispiel, die linke Elektrode 11 in die Wasserfahne eintauchend den vorhandenen Widerstand zwischen Wasserkasten 1 und Elektrode 11 erfaßt, könnte dieses Signal als »intakter Vorhang« gewertet werden. In diesem Fall gibt die rechte Elektrode 11, die nicht in den Vorhang eintaucht, das Signal »Vorhang gestört«. Es ist in der Praxis unwahrscheinlich, daß gleichzeitig auf beiden Seiten des Austrittschlitzes 3 eine Wasserfahne 4 gebildet ist, in die beide Elektroden 11 eintauchen.
Zur Feststellung der Störung des Wasservorhanges wird das Widerstandsmeßgerät 12 zunächst auf die vorhandenen Parameter eingestellt, so daß ein Widerstandswert festgelegt wird, der dem intakten Wasservorhang entspricht. Auf diese Weise kann davon ausgegangen werden, daß ein gemessener Widerstand, der beispielsweise kleiner als 7 kOhm ist, einen ungestörten Wasservorhang signalisiert. Sobald der Widerstand über diesen Wert ansteigt, bedeutet dies eine Störung des Wasservorhanges, die somit leicht erkennbar wird.
Ein anderes Beispiel ist in F i g. 3 schematisch dargestellt. Auch hier sind gleiche Teile gleich beziffert. Die Überwachung des Wasservorhanges erfolgt hier mit Hilfe von Druckmeßdosen 13, die im Bereich des Schlitzes 3 innerhalb des Wasserkastens 1 angeordnet und mit je einem Gerät 14 zur Auswertung des Meßwertes verbunden sind. Die Geräte 14 signalisieren jede Druckänderung innerhalb des Wasserkastens, wobei ein Abfall des Unterdruckes hin zu einem drucklosen Zustand eine Störung im Wasserkasten signalisiert. Die Anordnung mehrerer Druckmeßdosen 13 stellt sicher, daß auch der im Ausführungsbeispiel dargestellte Zustand der Wasserfahnen 4 erkennbar wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Überwachung eines Wasservorhanges zum Kühlen von bewegten Blechen oder Bändern, der aus dem Schlitz eines sich quer über das Blech oder Band erstreckenden Wasserkastens kontinuierlich im freien Fall mit laminarer Strömung austritt, dadurch gekennzeichnet, daßderungestörte Wasservorhang in seiner Breite von einem Ultraschall-Signal durchstrahlt wird, das bei einer Störung des Wasservorhanges von der Störungszone unterbrochen wird, wobei diese Unterbrechung als Signal zurStörungsmeldungverwendetwird.
2. Verfahren zur Uberwachung eines Wasservorhanges zum Kühlen von bewegten Blechen oder Bändern, der aus dem Schlitz eines sich quer über das Blech oder Band erstreckenden Wasserkastens kontinuierlich im freien Fall mit laminarer Strömung austritt, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand zwischen dem Wasserkasten und mindestens einer in den ungestörten Wasservorhang eintauchenden Elektrode gemessen und die bei einer Störung des Wasservorhanges auftretende Widerstandsänderung als Signal zur Strömungsmeldung verwendet wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Wasservorhanges je eine Elektrode (II) mittig in den Vorhang eintauchend angebracht und über je ein Widerstandsmeßgerät (12) mit dem Wasserkasten (1) verbunden ist
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (11) in einem Abstand von 30 bis 70 mm vertikal von Wasseraustritt (3) entfernt und ca. 5 bis 15 mm in den ungestörten Vorhang eintauchend angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (11) mit einem korrosionshemmenden Überzug, wie Gold oder dergleichen überzogen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (11) mit einer Abstreifvorrichtung zum Entfernen der Korrosionsschicht versehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (11) mit einer Luft- und/ oder Wasserdusche beaufschlagbar sind.
8. Verfahren zur Überwachung eines Wasservorhanges zum Kühlen von bewegten Blechen oder Bändern, der aus dem Schlitz eines sich quer über das Blech oder Band erstreckenden Wasserkastens kontinuierlich im freien Fall mit laminarer Strömung austritt, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Schlitzes innerhalb des Wasserkastens an mehreren über die Schlitzbreite verteilten Stellen der Druck gemessen und die bei einer Störung des Wasservorhanges auftretende Druckänderung als Signal zur Störungsmeldung verwendet wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Wasserkasten (1) oberhalb des Schlitzes (3) für den Wasseraustritt mehrere über die Schlitzbreite verteilte Druckmeßdosen (13) angeordnet sind, die mit je einem Gerät (14) zur Auswertung des Meßwertes und zurSignalisierungvon Störungenverbunden sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Überwachung eines Wasservorhanges zum Kühlen von bewegten Blechen oder Bändern, der aus dem Schlitz eines sich quer über das Blech oder Band erstreckenden Wasserkastens kontinuierlich im freien Fall mit laminarer Strömung austritt.

Zur gezielten Kühlung von Blechen und Bändern mittels Wasser ist es erforderlich, den freifallend auf das Kühlmittel auftreffenden Wasservorhang laminar zu gestalten. Es sind zu diesem Zweck eine Reihe von Vorrichtungen vorgeschlagen worden, mit denen sich der Wasservorhang erzielen läßt.

So beschreibt beispielsweise die britische Patentschrift 15 95 312 einen Wasserkasten, dessen sich quer über das Blech oder Band erstreckender Schlitz als Düse ausgebildet ist, die mit Führungskanälen für das Wasser versehen ist, damit der austretende Wasservorhang laminar ist. Leider ist dies in der Praxis nicht grundsätzlich vorauszusetzen, es treten vielmehr immer wieder Vorhangabrisse auf, die nicht visuell erkannt werden können, weil die Kühlvorrichtungen wegen der starken Dampfentwicklung in Gehäusen angeordnet sind und deshalb eine optische Überwachung des Wasservorhanges nicht möglich ist.

Da aber ein gestörter Wasservorhang eine ungleichmäßige Kühlung des Bleches oder Bandes bedeutet und dadurch die Qualität des Kühlgutes stark negativ beeinflußt wird, muß im Hinblick auf gleichmäßige Materialqualitäten eine Störung der Kühlung sofort erkannt werden.

Ausgehend von diesen Problemen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit der die Vollständigkeit des laminaren Wasservorhanges überwacht und Störungen des Wasservorhanges umgehend erkannt werden.

Zur Lösung der Aufgabe werden die nachfolgenden Verfahren vorgeschlagen. Ein erstes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der ungestörte Wasservorhang in seiner Breite von einem Ultraschall-Signal durchstrahlt wird, das bei einer Störung des Wasservorhanges des von der Störungszone unterbrochen wird, wobei diese Unterbrechung als Signal zur Störungsmeldung verwendet wird.

Die Erfindung macht sich zunutze, daß der laminare Wasservorhang, mindestens bis zu einer definierten Breite, von einem Ultraschall-Signal durchstrahlbar ist, wenn ein Ultraschall-Sender seitlich deckend in den Vorhang eingetaucht und auf der gegenüberliegende Seite ein Ultraschall-Empfänger in den Vorhang ebenfalls eintauchend vorgesehen ist. Das Ultraschall-Signal pflanzt sich geradlinig quer durch den Vorhang vom Sender zum Empfänger fort und ist dort auswertbar.

Tritt eine Unterbrechung des Vorhanges auf, d. h.

reißt dieser in seiner laminaren Form ab, so fließt das Wasser in mehr oder minder breiten »Fahnen« ab oder tropft ab. In diesem Fall tritt an der ersten Störungsstelle am Übergang von dem Medium Wasser zum Medium Luft bereits eine Totalreflektion des Ultraschall-Signales auf, durch das die Verbindung zwischen Sender und Empfänger übertragungsmäßig gestört ist. Daraus läßt sich ein Signal ableiten, das die Störung des Wasservorhanges meldet.