WO2014009312A1 - Mobile füllstands-messvorrichtung - Google Patents

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WO2014009312A1
WO2014009312A1 PCT/EP2013/064380 EP2013064380W WO2014009312A1 WO 2014009312 A1 WO2014009312 A1 WO 2014009312A1 EP 2013064380 W EP2013064380 W EP 2013064380W WO 2014009312 A1 WO2014009312 A1 WO 2014009312A1
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WO
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measuring device
microwave
mirror
level measuring
base frame
Prior art date
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PCT/EP2013/064380
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Freimann
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Schalker Eisenhuette Maschinenfabrik GmbH
Original Assignee
Schalker Eisenhuette Maschinenfabrik GmbH
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B45/00—Other details
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B41/00—Safety devices, e.g. signalling or controlling devices for use in the discharge of coke
    • C10B41/005—Safety devices, e.g. signalling or controlling devices for use in the discharge of coke for charging coal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves

Definitions

  • the invention relates to a mobile filling level measuring device for coke ovens, comprising a base frame, a microwave distance measuring device and a mirror.
  • Coke oven control device may be the
  • a hot coke transport device such as a coke fire truck, or to act parts of the aforementioned devices or machines.
  • the filling car enables a controlled, gas-tight and emission-free filling of the furnace chambers by means of a filling device.
  • the coke pushed out of the oven is directed by means of a cake guide into a coke fire truck and to a extinguishing or drying plant
  • the aforementioned devices usually have means for cleaning the same.
  • this is a measuring rod used in which the supernatant of the rod is measured after putting on the coal or coke.
  • Measuring bar displayed reading results in the filling level. Obviously, however, this type of measurement is not only inaccurate, but also expensive, since with each individual measurement, the measuring rod has to be introduced into the furnace chamber and has to be led out again after reading the measured value.
  • the object of the present invention to provide a device by means of which the filling level of coal or coke in a furnace chamber can be measured in a particularly simple and on the other hand, particularly accurate manner.
  • Another object of the invention is that the aforementioned device is particularly universal on a
  • the object is achieved by a mobile level measuring device for coke ovens, with a
  • Base frame a microwave distance measuring device and a mirror
  • the base frame has rollers and is configured such that the level measuring device is moved by manual operation of the base frame on a surface, the microwave distance measuring device is arranged on the base frame, and the mirror in such a way the base frame is arranged so that a microwave radiation emitted by the microwave distance measuring device is thrown orthogonally on the surface.
  • the basic idea of the present invention is thus, the filling level or the level in a coke oven or in a
  • movable mobile measuring device to measure by means of microwaves. That is, a human operator operates the level gauge on a furnace chamber, so on the surface, toward a furnace chamber fill port
  • the filling level in the oven chamber or in the oven chamber coke and / or coal can be measured.
  • the measurement is preferably carried out after filling the furnace chamber with coal and after the leveling of the coal filled in the furnace chamber and / or immediately before the coal is pressed.
  • Filling holes can be used to "scan" the profile of the coke cake, which helps to determine the degree of filling between the holes.
  • the particular advantage of the invention is therefore that, in contrast to a manual measurement by means of a measuring rod, the level measuring device in
  • Microwave radiation despite possibly in the oven chamber existing heat, flames, pressure, particles and / or
  • the microwave distance measuring device can in principle be designed as any device for measuring the distance of an object by means of microwaves, so as a
  • Runtime tube with magnetron or other known from the prior art means for emitting and measuring microwaves include.
  • the microwave distance measuring device determines the distance by means known from the prior art
  • the level measuring device has an electrical device, wherein the electrical device for controlling the microwave distance measuring device and for displaying the level measured by the microwave distance measuring device is configured.
  • the electrical device may comprise a computer-based control with a display, such as a touch display, so that the level-measuring device can be configured and operated by means of the display.
  • Touch displays whereby also other functions, such as storage of a plurality of measured levels or interfaces for data transmission, can be provided.
  • other functions such as storage of a plurality of measured levels or interfaces for data transmission.
  • such an electrical device allows a particularly simple operation of
  • Level measuring device for measuring the level in a furnace chamber.
  • the electrical means for converting the from the microwave distance measuring device obtained measurement data to display the level can be configured.
  • the electrical device can be parameterized with required parameters for this purpose, for example the capacity of the furnace chamber and / or the dimension of the furnace chamber as well as the transit time or distance of the microwave radiation within the furnace
  • Level measuring device distance between the bottom and the ceiling of the furnace chamber, thickness of the ceiling of the furnace chamber, etc.
  • the level measuring device is an apron and a
  • Protective cover provided, wherein the fender facing the surface facing the surface is arranged such that the microwave radiation passes through an opening provided on the fender on the surface, the protective cover heat-resistant and permeable to
  • Microwave radiation is configured, and the opening is closed by the protective cover.
  • the protective cover corresponds in extent to the extent of the filling hole of the furnace chamber, so that when the level measuring device for measuring the level is positioned at or above the filling hole, the
  • Protective cover covers the filling hole.
  • the protective cover extends flush with the protective plate, wherein more preferably the protective plate is arranged on the base frame, that in the stationary state of the level-measuring device, the fender touches the surface touching.
  • the base frame in the stationary state of the level-measuring device it is preferable that the base frame in the stationary
  • the surface, or lid surface the surface, or lid surface
  • Furnace understood chamber on which the filling hole is arranged the surface may be a masonry or concrete ceiling of the furnace chamber, on which the level measuring device can then be manually moved by an operator.
  • the mirror can be arranged arbitrarily on the base frame, as long as through the mirror of
  • Microwave beam is reflected such that the
  • Microwave beam orthogonal to the extent of the surface on the surface occurs and / or reflected from the coal or coke microwave radiation through the
  • the mirror can be fixed to the base frame at a variable angle of> 35 ° and ⁇ 55 ° between the mirror surface and the surface. Because by the fact that the angle as mentioned above can be varied and fixed accordingly, manufacturing tolerances can be
  • the microwave distance measuring device has a
  • Microwave funnel wherein the microwave funnel preferably extends conically parallel to the surface.
  • the provision of such a preferably tapered microwave rectifier has the advantage that on the one hand the emitted microwave radiation can be emitted particularly effectively and directionally from the microwave funnel, so on the mirror, and on the other hand, the reflected and deflected by the mirror microwave radiation through the microwave funnel in turn bundled or focused on the microwave distance measuring device
  • the level measuring device has a heat-resistant housing, wherein the microwave distance measuring device and the mirror are arranged within the housing.
  • a housing which is embodied for example from a metal sheet, has the advantage that on the one hand the microwave distance measuring device arranged in the housing and the mirror against external influences as well as heat or flames emitted from the filling hole are protected and on the other hand
  • the microwave distance measuring device As well as the electric
  • an accumulator to provide electrical energy at least for the microwave distance measuring device is provided. More preferably, the accumulator is detachably fastened to the base frame and thus allows a
  • the mirror can be made from any material.
  • the mirror is designed to be heat-resistant, for example of a ceramic material with a metal coating.
  • the mirror may be made of a metal, preferably of a stainless steel.
  • Stainless steel is advantageous in order to rule out incorrect measurements due to corrosion and to avoid maintenance.
  • the base frame is designed as an L-shaped extending sack truck
  • the sack has a bottom part and a head part, between which the rollers are arranged, and the microwave distance measuring device and the mirror are arranged on the bottom part
  • the sack truck is formed of a tubular frame, which very particularly preferably consists of a metal, such as iron or aluminum. More preferably, the bottom part can be detachably attached to the head part
  • the bottom part lies flush on the surface.
  • the microwave distance measuring device a microwave antenna
  • the microwave funnel is arranged between the microwave antenna and the mirror
  • the microwave antenna is disposed at the end of the bottom part associated with the rollers
  • the mirror is arranged on the end of the bottom part arranged opposite to the rollers. More preferably, the sends
  • Microwave antenna can be used with small dimensions. This means that a space-saving realization is possible, in a simple way by hand, so
  • Sack cart is movable.
  • any other known from the prior art type of carts or cars can be used, for example, be provided at both ends of the bottom rollers.
  • the rollers may be designed as a steering and fixed castors and also have means for locking the rollers.
  • the rollers themselves may be coated with a rubber coating on their abradable surface, allowing a simple procedure on the surface
  • rollers and / or the rubber coating of the rollers are made heat-resistant.
  • a parking brake on the rollers may be provided so that during the measurement
  • Displacement of the device can be prevented.
  • a first handle and a second handle are provided, wherein the first
  • Handgrip is arranged on the end remote from the rollers of the head part and the second handle is disposed on the end remote from the rollers of the bottom part.
  • Fig. 1 is a mobile level measuring device according to
  • Fig. 3 shows the mobile level measuring device when measuring the filling level of coal before a leveling in a furnace chamber.
  • Figures 1 to 3 show a mobile level measuring device for coke ovens, which has a base frame 1, which is designed as an L-shaped extending sack truck.
  • the hand truck or the base frame 1 has a bottom part 2 and a head part 3, which are each configured by a tubular frame.
  • Rollers 4 are provided between the bottom part 2 and the head part 3, by means of which the level measuring device can be moved manually by an operator on a surface 5, shown in FIG.
  • the surface 5 is the surface of a bricked furnace chamber 6 of a coke oven.
  • a filling hole 8 is provided in the surface 5.
  • the filled through the filling hole 8 coal 7 is
  • the level measuring device In order to measure the level in the oven chamber 6 with coal 7, the level measuring device has a
  • Microwave distance measuring device 9 which is configured by a microwave antenna 10 and a microwave rectifier 11.
  • the microwave antenna 10 is disposed on the bottom part 2 adjacent to the rollers 4, while the microwave funnel 11 extends from the microwave antenna 10 towards the end of the bottom part 2 conically, the Rolls 4 is opposite. So long as the elongated bottom part 2 touchingly rests on the surface 5, by the microwave distance measuring device 9 a
  • Microwave radiation 12 emitted as shown in FIG. 3rd
  • a mirror 13 is provided on the base frame 1, the mirror surface of which is arranged at an angle of 45 ° to the extent of the surface 5.
  • Microwave radiation 12 which in this case in one
  • Frequency range of 20 GHz is emitted, by means of the mirror 13 back through the microwave funnel 11th
  • an electric device 14 is provided on the hand truck, which is designed here as a computer-based control with a touch screen 15 to the condition of the microwave distance measuring device 9.
  • Level measuring device is independent of a stationary power source operable.
  • the mirror 13 and the microwave distance measuring device 9 are arranged in a housing 17 made of metal.
  • a housing 17 made of metal.
  • an apron 18 having an opening through which the microwave radiation 12 can penetrate through out of the housing 17 out into the oven chamber 6, is provided.
  • the fender 18, like the housing 17, is made of a metal and has a protective cover made of a heat-resistant, however, for the protection of the mirror 13 and the microwave distance measuring device 9
  • Microwave radiation-permeable material with which the opening of the guard plate 18 is closed.
  • the mirror 13 is heat-resistant made of a ceramic and at a variable angle of> 35 degrees and -S 55 degrees between the mirror surface and the
  • the level measuring device allows a very precise measurement of the level of coal 7 in a furnace chamber 6 of a coke oven, the level measuring device in a simple manner by an operator manually from a first filling hole 8 to a second or further filling holes 8 is movable , Reference sign list

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Description

Mobile Füllstands-Messvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine mobile Füllstands- Messvorrichtung für Koksöfen, mit einem Grundgestell, einer Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung und einem Spiegel.
Der Verkokungsprozess von Kohle in einem Koksofen, der oftmals eine Mehrzahl von Ofenkammern aufweist, setzt ein intensives und enges Zusammenspiel aller am
Verkoksungsprozess beteiligten
Koksofenbedienungseinrichtungen voraus. Bei einer
Koksofenbedienungseinrichtung kann es sich um die
betreffende Koksofenbedienungsmaschine als solche, wie um einen Füllwagen, eine Koksausdrückmaschine, eine
Koksüberleitmaschine, eine Heißkoks-Transporteinrichtung, beispielsweise ein Kokslöschfahrzeug, oder aber um Teile der vorgenannten Einrichtungen bzw. Maschinen handeln.
Der Füllwagen ermöglicht ein kontrolliertes und gasdichtes sowie emissionsfreies Befüllen der Ofenkammern mittels einer Befülleinrichtung . Durch die Koksausdrückmaschine erfolgt das Ausdrücken des Kokses aus der Ofenkammer, als auch das dafür notwendige Öffnen und Schließen der Türen sowie das Planieren der vom Füllwagen in den Ofen
eingefüllten Kohle. Der aus dem Ofen gedrückte Koks wird mittels einer Kuchenführung in ein Kokslöschfahrzeug geleitet und zu einer Lösch- bzw. Trockenanlage
abtransportiert. Zudem weisen vorgenannte Einrichtungen in der Regel Mittel zur Reinigung derselben auf.
Um nun den Verkoksungsprozess in optimaler Weise
durchzuführen, ist eine genaue Befüllung bzw. Messung der Füllhöhe der in die Ofenkammer eingefüllten Kohle
erforderlich. Klassischerweise wird dazu eine Messstange verwendet, bei der der Überstand der Stange nach Aufsetzen auf der Kohle bzw. dem Koks gemessen wird. Durch Ermittlung der Differenz zwischen der Ofendecke und des an der
Messstange angezeigten Messwertes ergibt sich die Füllhöhe. Ganz offensichtlich ist jedoch diese Art der Messung nicht nur ungenau, sondern auch aufwändig, da bei jeder einzelnen Messung die Messstange in die Ofenkammer eingeführt und nach Ablesung des Messwertes wieder herausgeführt werden muss .
Entsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mittels derer die Füllhöhe von Kohle bzw. Koks in einer Ofenkammer in einerseits besonders einfacher und andererseits besonders genauer Weise gemessen werden kann. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, dass vorgenannte Vorrichtung besonders universell an einer
Mehrzahl von Ofenkammern einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine mobile Füllstands-Messvorrichtung für Koksöfen, mit einem
Grundgestell, einer Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung und einem Spiegel, wobei das Grundgestell Rollen aufweist und derart ausgestaltet ist, dass die Füllstands- Messvorrichtung durch Handbetätigung des Grundgestells auf einer Fläche verfahrbar ist, die Mikrowellen- Entfernungsmesseinrichtung an dem Grundgestell angeordnet ist, und der Spiegel derart an dem Grundgestell angeordnet ist, dass eine von der Mikrowellen- Entfernungsmesseinrichtung emittierte Mikrowellenstrahlung orthogonal auf die Fläche geworfen wird. Grundidee der vorliegenden Erfindung ist also, die Füllhöhe bzw. den Füllstand in einem Koksofen bzw. in einer
Ofenkammer eines Koksofens mittels einer händisch
verfahrbaren mobilen Messvorrichtung mittels Mikrowellen zu messen. Das bedeutet, dass ein menschlicher Bediener die Füllstands-Messvorrichtung auf einer Ofenkammer, so auf der Fläche, hin zu einer Füllöffnung für die Ofenkammer
verfährt, so dass dann durch die geöffnete Füllöffnung bzw. dem Füllloch hindurch mittels der Mikrowellen- Entfernungsmesseinrichtung die Füllhöhe in der Ofenkammer bzw. des in der Ofenkammer vorhandenen Kokses und/oder Kohle gemessen werden kann. Dabei erfolgt die Messung vorzugsweise nach dem Befüllen der Ofenkammer mit Kohle sowie nach dem Planieren der in die Ofenkammer eingefüllten Kohle und/oder unmittelbar vor dem Drücken der Kohle.
Letztere Messung ist vorteilig, um die verfahrenstechnisch bedingte Schrumpfung des Ofeninhaltes beim
Verkokungsprozess zu ermitteln. Ebenfalls ist möglich, die Füllhöhe kontinuierlich beim Ausdrücken des Kokses zu erfassen. Am letzten Füllloch einer Mehrzahl von
Fülllöchern kann das Profil des Kokskuchens „gescannt" werden. So können Hinweise auf den Füllungsgrad zwischen den Fülllöchern erhalten werden.
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt somit darin, dass, im Gegensatz zu einer händischen Messung mittels einer Messstange, die Füllstands-Messvorrichtung in
besonders einfacher Weise mittels der an dem Grundgestell angebrachten Rollen hin zu der entsprechenden Füllöffnung an der Ofenkammer verfahren werden kann, so dass dann eine besonders genaue Messung mittels der Mikrowellen- Entfernungsmesseinrichtung durchführbar ist. Denn dadurch, dass die Füllstands-Messvorrichtung mobil ist, also aufgrund der an dem Grundgestell vorgesehenen Rollen durch einen Bediener händisch verfahrbar ist, ohne dass ein weiteres Hilfsmittel wie ein Motor benötigt wird, kann auch an einer Mehrzahl von Ofenkammern die jeweilige Füllhöhe gemessen werden, ohne dass für jede einzelne Ofenkammer eine beispielsweise fest installierte
Entfernungsmesseinrichtung vorgesehen sein muss. Das heißt also, dass nur eine einzige mobile Füllstands- Messvorrichtung benötigt wird, somit also gegenüber einer Mehrzahl von fest installierten Füllstandsmessvorrichtungen eine signifikante Kostenersparnis erzielt wird.
Die Messung des Füllstands bzw. der Füllhöhe mittels
Mikrowellen ist vorteilig, da Mikrowellen bzw. die
Mikrowellenstrahlung trotz in der Ofenkammer gegebenenfalls vorhandener Hitze, Flammen, Druck, Partikel und/oder
Verschmutzung eine präzise Messung des Füllstands
ermöglichen. Dabei kann die Mikrowellen- Entfernungsmesseinrichtung grundsätzlich als eine beliebige Einrichtung zur Messung der Entfernung eines Gegenstands mittels Mikrowellen ausgestaltet sein, so als eine
Laufzeitröhre mit Magnetron oder andere aus dem Stand der Technik bekannten Mitteln zur Emittierung und Messung von Mikrowellen umfassen.
Sofern nun die mobile Füllstands-Messvorrichtung über dem geöffneten Füllloch einer Ofenkammer positioniert ist, wird die von der Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung
emittierte Mikrowellenstrahlung auf den Spiegel ausgesendet und von diesem abgelenkt durch das Füllloch hindurch in die Ofenkammer auf die Kohle bzw. Koks geworfen. Die Kohle bzw. der Koks reflektieren die Mikrowellenstrahlung wenigstens zum Teil zurück durch die Fülllochöffnung hindurch auf den Spiegel, welcher die derart reflektierte Strahlung zurück auf die Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung wirft. Die Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung bestimmt dann die Distanz mittels aus dem Stand der Technik bekannten
Verfahren, so beispielsweise aus der Laufzeit der
Mikrowellenstrahlung mittels des sogenannten
Impulsverfahrens oder aus dem Unterschied der Phasenlage der emittierten sowie zurück reflektierten
Mikrowellenstrahlung mittels des sogenannten
Phasenvergleichsverfahrens. Aus den derart erhaltenen
Werten ist dann der Füllstand der Kohle bzw. des Kokses in der Ofenkammer bestimmbar.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Füllstands-Messvorrichtung eine elektrische Einrichtung auf, wobei die elektrische Einrichtung zur Ansteuerung der Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung und zur Anzeige des von der Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung gemessenen Füllstands ausgestaltet ist. Dazu kann die elektrische Einrichtung eine computerbasierte Steuerung mit einer Anzeige, so einem Touchdisplay, umfassen, so dass mittels des Displays die Füllstands-Messvorrichtung konfigurierbar und bedienbar ist. So kann durch die Ausgestaltung mit einem Touchdisplay ein Bedienen der Füllstands- Messvorrichtung bereits durch simples Berühren des
Touchdisplays erfolgen, wobei auch weitere Funktionen, wie Speicherung einer Mehrzahl von gemessenen Füllständen oder Schnittstellen zur Datenübertragung, vorgesehen sein können. In jedem Fall ermöglicht eine derartige elektrische Einrichtung eine besonders einfache Bedienung der
Füllstands-Messvorrichtung zur Messung des Füllstands in einer Ofenkammer.
Ferner kann die elektrische Einrichtung zur Konvertierung der von der Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung erhaltenen Messdaten zur Anzeige des Füllstands ausgestaltet sein. Selbstredend kann dazu die elektrische Einrichtung mit benötigten Parametern parametriert werden, so beispielsweise dem Fassungsvermögen der Ofenkammer und/oder der Abmessung der Ofenkammer als auch der Laufzeit bzw. Distanz der Mikrowellenstrahlung innerhalb der
Füllstands-Messvorrichtung, Distanz zwischen Boden und Decke der Ofenkammer, Dicke der Decke der Ofenkammer etc. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Füllstands- Messvorrichtung ist ein Schutzblech und eine
Schutzabdeckung vorgesehen, wobei das Schutzblech an dem Grundgestell der Fläche zugewandt derart angeordnet ist, dass die Mikrowellenstrahlung durch eine an dem Schutzblech vorgesehene Öffnung auf die Fläche hindurch tritt, die Schutzabdeckung wärmeresistent und durchlässig für
Mikrowellenstrahlung ausgestaltet ist, und die Öffnung durch die Schutzabdeckung verschlossen ist. Vorzugsweise korrespondiert die Schutzabdeckung in ihrer Erstreckung mit der Erstreckung des Fülllochs der Ofenkammer, so dass, wenn die Füllstands-Messvorrichtung zur Messung des Füllstands an bzw. über dem Füllloch positioniert ist, die
Schutzabdeckung das Füllloch überdeckt. Dadurch, dass die Schutzabdeckung wärmeresistent ausgeführt ist, wird eine Beschädigung des Spiegels bzw. der Füllstands- Messvorrichtung beim Messvorgang aufgrund von aus der
Ofenkammer ausströmender Hitze oder Flammen vermieden.
Dabei ist unter wärmeresistent vorzugsweise jegliches
Material zu verstehen, dass der Zerstörung von Hitze und/oder Flammen widersteht.
Ganz besonders bevorzugt erstreckt sich die Schutzabdeckung bündig mit dem Schutzblech, wobei weiter bevorzugt das Schutzblech derart an dem Grundgestell angeordnet ist, dass im stationären Zustand der Füllstands-Messvorrichtung das Schutzblech berührend an der Fläche anliegt. Im Übrigen ist bevorzugt, dass auch das Grundgestell im stationären
Zustand der Füllstands-Messvorrichtung wenigstens teilweise berührend an der Fläche anliegt und über die Füllstands- Messvorrichtung rollbar ist. Unter Fläche ist
beispielsweise die Oberfläche, oder Deckelfläche, der
Ofenkammer verstanden, an der das Füllloch angeordnet ist. So kann beispielsweise die Fläche eine gemauerte oder betonierte Decke der Ofenkammer sein, auf der dann die Füllstands-Messvorrichtung durch einen Bediener manuell verfahrbar ist.
Grundsätzlich kann der Spiegel beliebig an dem Grundgestell angeordnet sein, solange durch den Spiegel der
Mikrowellenstrahl derart reflektiert wird, dass der
Mikrowellenstrahl orthogonal zur Erstreckung der Oberfläche auf die Oberfläche auftritt und/oder die von der Kohle oder dem Koks reflektierte Mikrowellenstrahlung durch den
Spiegel zurück in die Mikrowellen- Entfernungsmesseinrichtung reflektiert wird. Ganz besonders bevorzugt ist der Spiegel jedoch an dem Grundgestell in einem veränderbaren Winkel von > 35° und < 55° zwischen der Spiegelfläche und der Fläche fixierbar. Denn dadurch, dass der Winkel wie vorgenannt variierbar und entsprechend fixierbar ist, lassen sich Fertigungstoleranzen
ausgleichen. Somit lässt sich sicherstellen, dass in jedem Fall die emittierte Mikrowellenstrahlung orthogonal auf die Fläche auftritt. Ganz besonders bevorzugt ist der Spiegel jedoch an dem Grundgestell derart angeordnet, dass der Winkel zwischen der Spiegelfläche und der Fläche 45° beträgt . In weiterer bevorzugter Ausführungsform der Erfindung weist die Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung einen
Mikrowellentrichter auf, wobei sich der Mikrowellentrichter vorzugsweise konisch parallel zur Fläche erstreckt. Das Vorsehen eines derartigen vorzugsweise konisch zulaufenden Mikrowellentrichters hat den Vorteil, dass einerseits die emittierte Mikrowellenstrahlung besonders effektiv und gerichtet aus dem Mikrowellentrichter emittiert werden kann, so auf den Spiegel, und andererseits die reflektierte und durch den Spiegel umgelenkte Mikrowellenstrahlung durch den Mikrowellentrichter wiederum gebündelt bzw. fokussiert auf die Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung
zurückgeworfen werden kann. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Füllstands-Messvorrichtung ein wärmeresistentes Gehäuse auf, wobei die Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung und der Spiegel innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Das Vorsehen eines derartigen Gehäuses, welches beispielsweise aus einem Blech ausgeführt ist, hat den Vorteil, dass einerseits die in dem Gehäuse angeordnete Mikrowellen- Entfernungsmesseinrichtung als auch der Spiegel gegen äußere Umflüsse sowie aus dem Füllloch emittierte Hitze oder Flammen geschützt sind und andererseits ein
unbeabsichtigtes Verstellen des Spiegels bzw. des Winkels zwischen der Spiegelfläche und der Fläche vermieden werden kann .
Grundsätzlich ist es möglich, die Mikrowellen- Entfernungsmesseinrichtung, als auch die elektrische
Einrichtung, kabelgebunden mit Energie zu versorgen.
Allerdings ist nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ganz besonders bevorzugt, dass ein Akkumulator zum Bereitstellen von elektrischer Energie wenigstens für die Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung vorgesehen ist. Weiter bevorzugt ist der Akkumulator lösbar befestigbar an dem Grundgestell angeordnet und erlaubt somit einen
flexiblen und kabelungebundenen Betrieb der Füllstands- Messvorrichtung.
Grundsätzlich kann der Spiegel aus einem beliebigen
Material, das zur Reflektion elektromagnetischer Wellen geeignet ist. Ganz besonders bevorzugt ist der Spiegel jedoch wärmeresistent ausgestaltet, so beispielsweise aus einem keramischen Material mit einer Metallbeschichtung . Ferner kann der Spiegel aus einem Metall, vorzugsweise aus einem nichtrostenden Stahl ausgestaltet sein.
Nichtrostender Stahl ist vorteilig, um Fehlmessungen durch Korrosion auszuschließen und Wartungsaufwand zu vermeiden.
Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Grundgestell als sich L-förmig erstreckende Sackkarre ausgestaltet, wobei die Sackkarre ein Bodenteil und ein Kopfteil aufweist, zwischen welchen die Rollen angeordnet sind, und die Mikrowellen- Entfernungsmesseinrichtung und der Spiegel an dem Bodenteil angeordnet sind. Vorzugsweise ist die Sackkarre aus einem Rohrgestell ausgebildet, welches ganz besonders bevorzugt aus einem Metall, wie Eisen oder Aluminium, besteht. Weiter bevorzugt kann das Bodenteil lösbar an dem Kopfteil
befestigbar sein, so beispielsweise mittels Schrauben, sodass im nichtverbundenen Zustand des Bodenteils und des Kopfteils vorgenannte Teile platzsparend transportiert werden können. Vorzugweise liegt das Bodenteil jedoch bündig auf der Fläche auf.
Zudem ist nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung eine Mikrowellenantenne aufweist, der Mikrowellentrichter zwischen der Mikrowellenantenne und dem Spiegel angeordnet ist, die Mikrowellenantenne an dem den Rollen zugeordneten Ende des Bodenteils angeordnet ist und der Spiegel an dem den Rollen entgegengesetzt angeordneten Ende des Bodenteils angeordnet ist. Weiter bevorzugt sendet die
Mikrowellenantenne die Mikrowellenstrahlung mit einer
Frequenz von > 20 GHz und -S 24 GHz, sodass dadurch, im Vergleich zu anderen Frequenzbereichen, eine
Mikrowellenantenne mit geringen Ausmaßen verwendet werden kann. Das bedeutet, dass eine platzsparende Realisierung möglich ist, die in einfacher Weise händisch, so
beispielsweise in Ausgestaltung durch vorgenannte
Sackkarre, verfahrbar ist. Alternativ zu einer Sackkarre können natürlich auch jegliche andere aus dem Stand der Technik bekannte Art von Karren oder Wagen verwendet werden, so beispielsweise an beiden Enden des Bodenteils Rollen vorgesehen sein. Dabei können die Rollen als Lenk- und Bockrollen ausgeführt sein können und auch Mittel zum Feststellen der Rollen aufweisen. Die Rollen selbst können an ihrer Abiauffläche mit einer Gummierung beschichtet sein, sodass ein einfaches Verfahren auf der Fläche
ermöglicht wird. Vorzugsweise sind die Rollen und/oder die Gummierung der Rollen wärmeresistent ausgestaltet.
Schließlich kann auch eine Feststellbremse an den Rollen vorgesehen sein, damit während der Messung eine
Verschiebung der Vorrichtung unterbunden werden kann.
Zur einfachen Bedienung der Füllstands-Messvorrichtung ist schließlich bevorzugt, dass ein erster Handgriff und ein zweiter Handgriff vorgesehen sind, wobei der erste
Handgriff an dem den Rollen abgewandten Ende des Kopfteils angeordnet ist und der zweite Handgriff an dem den Rollen abgewandten Ende des Bodenteils angeordnet ist. Durch den ersten Handgriff lässt sich durch einen Bediener die
Messvorrichtung zwischen zwei Fülllöchern verfahren. Durch den zweiten Handgriff lässt sich die Vorrichtung über
Fahrbahngleise auf der Ofendecke überheben, um
beispielsweise Fülllöcher an den Enden des Ofens bzw. der Ofenkammern zu erreichen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand einer bevorzugten
Ausführungsform näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine mobile Füllstands-Messvorrichtung gemäß
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 2 die mobile Füllstands-Messvorrichtung in einer
Schnittansicht, und
Fig. 3 die mobile Füllstands-Messvorrichtung beim Messen der Füllhöhe von Kohle vor einem Planiervorgang in einer Ofenkammer.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine mobile Füllstands- Messvorrichtung für Koksöfen, welche ein Grundgestell 1 aufweist, das als sich L-förmig erstreckende Sackkarre ausgestaltet ist. Die Sackkarre bzw. das Grundgestell 1 weist ein Bodenteil 2 sowie ein Kopfteil 3 auf, die jeweils durch einen Rohrrahmen ausgestaltet sind. Zwischen dem Bodenteil 2 und dem Kopfteil 3 sind Rollen 4 vorgesehen, mittels derer die Füllstands-Messvorrichtung händisch durch einen Bediener auf einer Fläche 5, dargestellt in Fig. 3, verfahrbar ist. Wie aus letztgenannter Figur 3 erkennbar ist, handelt es sich bei der Fläche 5 um die Oberfläche einer gemauerten Ofenkammer 6 eines Koksofens. Zum Befüllen der Ofenkammer 6 mit Kohle 7 ist in der Fläche 5 ein Füllloch 8 vorgesehen. Die durch das Füllloch 8 eingefüllte Kohle 7 ist
pyramidenförmig in der Ofenkammer 6 aufgehäuft.
Um nun den Füllstand in der Ofenkammer 6 mit Kohle 7 zu messen, weist die Füllstands-Messvorrichtung eine
Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung 9 auf, welche durch eine Mikrowellenantenne 10 und einen Mikrowellentrichter 11 ausgestaltet ist. Dabei ist, wie aus der Schnittdarstellung in Fig. 2 zu erkennen ist, die Mikrowellenantenne 10 an dem Bodenteil 2 benachbart zu den Rollen 4 angeordnet, während sich der Mikrowellentrichter 11 von der Mikrowellenantenne 10 in Richtung des Endes des Bodenteils 2 konisch erstreckt, das den Rollen 4 gegenüber liegt. Sofern nun also das längliche Bodenteil 2 berührend auf der Fläche 5 aufliegt, wird durch die Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung 9 eine
Mikrowellenstrahlung 12 emittiert, wie aus Fig. 3
ersichtlich, die sich zunächst in einer Richtung parallel zur Erstreckung der Fläche 5 fortsetzt.
Damit nun die Mikrowellenstrahlung 12 durch das Füllloch 8 hindurch zur Messung des Füllstands der Kohle 7 auf die Kohle 7 auftrifft, ist an dem Grundgestell 1 ein Spiegel 13 vorgesehen, dessen Spiegelfläche in einem Winkel von 45° zur Erstreckung der Fläche 5 angeordnet ist.
Das bedeutet, dass die Mikrowellenstrahlung 12 durch den Spiegel 13 derart abgelenkt wird, dass die Mikrowellenstrahlung 12 orthogonal auf die Fläche 5 und durch das Füllloch 8 hindurch auf die Kohle 7 geworfen wird. Entsprechend wird von der Kohle 7 reflektierte
Mikrowellenstrahlung 12, welche vorliegend in einem
Frequenzbereich von 20 GHz ausgesendet wird, mittels des Spiegels 13 zurück durch den Mikrowellentrichter 11
hindurch auf die Mikrowellenantenne 10 reflektiert, sodass dadurch beispielsweise der Abstand A zwischen der
Oberfläche 5 und dem höchsten Punkt der Kohle 7 in der Ofenkammer 6 oder aber zwischen dem Boden der Ofenkammer 6 und dem höchsten Punkt der Kohle 7 in der Ofenkammer 6 bestimmt werden kann.
Zur Ansteuerung der Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung 9 und Anzeige des von der Mikrowellen- Entfernungsmesseinrichtung 9 gemessenen Füllstands ist an der Sackkarre eine elektrische Einrichtung 14 vorgesehen, welche vorliegend als computerbasierte Steuerung mit einem Touchscreen 15 zur Bedingung der Mikrowellen- Entfernungsmesseinrichtung 9 ausgestaltet ist. Die
Energieversorgung der elektrischen Einrichtung 15 sowie der Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung 9 wird durch einen Akkumulator 16 bewerkstelligt, sodass dadurch die
Füllstands-Messvorrichtung unabhängig von einer stationären Energiequelle betreibbar ist.
Um nun den Spiegel 13 sowie die Mikrowellen- Entfernungsmesseinrichtung 9 gegen externe Einflüsse, wie Hitze oder Flammen aus der Ofenkammer 6, zu schützen, sind der Spiegel 13 sowie die Mikrowellen- Entfernungsmesseinrichtung 9 in einem Gehäuse 17 aus Metall angeordnet . An dem den Rollen 4 entgegengesetzten Ende des Bodenteils 2 ist ferner ein Schutzblech 18 mit einer Öffnung, durch die die Mikrowellenstrahlung 12 hindurch aus dem Gehäuse 17 heraus in die Ofenkammer 6 eindringen kann, vorgesehen. Das Schutzblech 18 ist ebenso wie das Gehäuse 17 aus einem Metall ausgeführt und weist zum Schutz des Spiegels 13 sowie der Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung 9 eine Schutzabdeckung aus einem wärmeresistenten jedoch
Mikrowellenstrahlung-durchlässigen Material auf, mit dem die Öffnung des Schutzblech 18 verschlossen ist.
Zur einfachen Bedienung der Sackkarre sind ein erster
Handgriff 19 an dem den Rollen 4 abgewandten Ende des
Kopfteils 3 sowie ein zweiter Handgriff 20 an dem den
Rollen 4 abgewandten Ende des Bodenteils 2 vorgesehen.
Ferner ist der Spiegel 13 wärmeresistent aus einer Keramik ausgestaltet und in einem veränderbaren Winkel von > 35 Grad und -S 55 Grad zwischen der Spiegelfläche und der
Fläche 5 an dem Grundgestell 1 fixierbar.
Im Ergebnis erlaubt die Füllstand-Messvorrichtung eine äußerst präzise Messung des Füllstands von Kohle 7 in einer Ofenkammer 6 eines Koksofens, wobei die Füllstand- Messvorrichtung in einfacher Weise durch einen Bediener händisch von einem ersten Füllloch 8 zu einem zweiten bzw. weiteren Fülllöchern 8 verfahrbar ist. Bezugs zeichenliste
Grundgestell 1
Bodenteil 2 Kopfteil 3
Rollen 4
Fläche 5
Ofenkammer 6
Kohle 7 Füllloch 8
Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung 9
Mikrowellenantenne 10
Mikrowellentrichter 11
Mikrowellenstrahlung 12 Spiegel 13
Elektrische Einrichtung 14
Touchdisplay 15
Akkumulator 16
Gehäuse 17 Schutzblech 18
Erster Handgriff 19
Zweiter Handgriff 20

Claims

Schutzansprüche
1. Mobile Füllstands-Messvorrichtung für Koksöfen, mit einem Grundgestell (1), einer Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung (9) und einem Spiegel (13), wobei
das Grundgestell (1) Rollen (4) aufweist und derart ausgestaltet ist, dass die Füllstands-Messvorrichtung durch Handbetätigung des Grundgestells (1) auf einer Fläche (5) verfahrbar ist,
die Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung (9) an dem Grundgestell (1) angeordnet ist, und
der Spiegel (13) derart an dem Grundgestell (1) angeordnet ist, dass eine von der Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung (9) emittierte Mikrowellenstrahlung (12) orthogonal auf die Fläche (5) geworfen wird.
2. Füllstands-Messvorrichtung nach dem vorhergehenden
Anspruch, mit einer elektrischen Einrichtung (14), wobei die elektrische Einrichtung zur Ansteuerung der Mikrowellen- Entfernungsmesseinrichtung (9) und zur Anzeige des von der Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung (9) gemessenen
Füllstands ausgestaltet ist.
3. Füllstands-Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Schutzblech (18) und einer
Schutzabdeckung, wobei das Schutzblech (18) an dem
Grundgestell (1) der Fläche (5) zugewandt derart angeordnet ist, dass die Mikrowellenstrahlung (12) durch eine an dem
Schutzblech (18) vorgesehene Öffnung auf die Fläche (5) hindurch tritt, die Schutzabdeckung wärmeresistent und
durchlässig für Mikrowellenstrahlung (12) ausgestaltet ist, und die Öffnung durch die Schutzabdeckung verschlossen ist.
4. Füllstands-Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Spiegel (13) an dem Grundgestell (1) in einem veränderbaren Winkel von > 35° und -S 55° zwischen der
Spiegelfläche und der Fläche (5) fixierbar ist.
5. Füllstands-Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei der Spiegel (13) an dem Grundgestell (1) derart angeordnet ist, dass der Winkel zwischen der
Spiegelfläche und der Fläche (5) 45° beträgt.
6. Füllstands-Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung (9) einen Mikrowellentrichter (11) aufweist und sich der Mikrowellentrichter (11) parallel zur Fläche (5) erstreckt.
7. Füllstands-Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem wärmeresistenten Gehäuse (17), wobei die Mikrowellen-Entfernungsmesseinrichtung (9) und der Spiegel (13) innerhalb des Gehäuses (17) angeordnet sind.
8. Füllstands-Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Akkumulator (16) zum Bereitstellen von elektrischer Energie für die Mikrowellen- Entfernungsmesseinrichtung (9).
9. Füllstands-Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Spiegel (13) wärmeresistent ausgestaltet ist .
10. Füllstands-Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Grundgestell (1) als sich L-förmig erstreckende Sackkarre ausgestaltet ist, die Sackkarre ein Bodenteil (2) und ein Kopfteil (3) aufweist, zwischen welchen die Rollen (4) angeordnet sind, und die Mikrowellen- Entfernungsmesseinrichtung (9) und der Spiegel (13) an dem Bodenteil (2) angeordnet sind.
11. Füllstands-Messvorrichtung nach dem vorhergehenden
Anspruch und Anspruch 6, wobei die Mikrowellen- Entfernungsmesseinrichtung (9) eine Mikrowellenantenne (10) aufweist, der Mikrowellentrichter (11) zwischen der
Mikrowellenantenne (10) und dem Spiegel (13) angeordnet ist, die Mikrowellenantenne (10) an dem den Rollen (4) zugeordneten Ende des Bodenteils (2) angeordnet ist und der Spiegel (13) an dem den Rollen (4) entgegengesetzt angeordneten Ende des Bodenteils (2) angeordnet ist.
12. Füllstands-Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 oder 11, mit einem ersten Handgriff (19) und einem zweiten Handgriff (20), wobei der erste Handgriff (19) an dem den Rollen (4) abgewandten Ende des Kopfteils (3) angeordnet ist und der zweite Handgriff (20) an dem den Rollen (4) abgewandten Ende des Bodenteils (3) angeordnet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004271446A (ja) * 2003-03-11 2004-09-30 Kansai Coke & Chem Co Ltd コークス炉における石炭装入レベルの測定方法及びその装置
DE102008029771A1 (de) * 2008-06-25 2009-12-31 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Anordnung zur Füllstandsmessung

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