DD240947A1 - Anzeigesystem fuer die gefahr von wanddurchbruechen bei schmelzoefen - Google Patents

Abstract

Anwendungsgebiet sind Schmelzoefen mit Tiegeln aus keramischer Masse. Zielstellung ist die Schaffung eines Anzeigesystems, welches die Nachteile der nur-elektrischen-Erfassung der Signale vermeidet. Das Wesen der erfinderischen Loesung besteht in der Anwendung eines optoelektronischen Systems durch den Einsatz von Lichtleitern (Glasfaserbuendel), die axial oder wendelfoermig, einfach oder gekreuzt, flaechig auf die Aussenhaut eines Tiegels aufgebracht werden. Durch die mit abnehmender Tiegelwanddicke zunehmende Temperatur an den Auswaschungsstellen wird die Eigenstrahlungsemission der Lichtleiter erhoeht und im optoelektronischen Empfaenger erfasst und optisch/akustisch als Warnsignal angezeigt. Der technisch-oekonomische Effekt besteht in der Einfachheit der Anordnung und in der Sicherheit der stoerungsfreien Erfassung, Auswertung und Ausloesung der Folgehandlungen vor Eintritt eines Schadens.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung findet Anwendung bei Schmelzofen, die mit keramischen Werkstoffen ausgekleidet sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß beim Schmelzen von Werkstoffe^wie z. B. Stahl, Gußeisen, Glas etc., die den Schmelzraum bildende keramische Masse infolge derthermischen, chemischen und mechanischen Beanspruchung starken Verschleiß (Auswaschung) unterliegt, wobei nicht vorausbestimmbar ist, an welcher Stelle die Auswaschung auftritt und welchen Verlauf sie nimmt Ein Wanddurchbruch ist in jedem Fall mit großem materiellem Schaden , z. B. Zerstörung der Induktionsspule und anderer Anlageteile, und ggf. mit gesundheitlichen Schädigungen verbunden.

Es ist bekannt, daß zur Abwendung derartiger Schaden Einrichtungen und Anordnungen geschaffen worden sind, die über Elektrodensysteme eine rechtzeitige Warnung geben sollen, um sogar die Schmelzreise noch beenden zu können.

Diese bekannten Methoden und Anordnungen beruhen ausschließlich auf der Anwendung elektrischer Wirkprinzipien zur Signalgewinnung.

So wird z. B. in der Patentschrift OS 2824590 der elektrische Widerstand der Gefäßwand kontinuierlich erfaßt, indem die elektrisch leitende Schmelze mit Hilfe einer durch den Boden oder die Wand des Gefäßes eingeführten Elektroden kontaktiert und das gesamte Gefäß auf seiner Außenoberfläche mit einer leitenden Schicht als zweite Elektrode umgeben wird. Bei einem drohenden Wanddurchbruch ist der gemessene elektrische Widerstand des Gefäßes erheblich herabgesetzt. Das Unterschreiten eines zulässigen Wertes des Widerstandes löst das Warnsignal aus.

Praktischen Einsatz fand diese Art dort, wo eine gefahrlose Kontaktierung der Schmelze und eine geeignete leitende Umhüllung des Gefäßes gefunden werden konnten.

So bestehen z. B. die durch die Wand oder den Boden eingeführten Elektroden bei Induktionstiegelöfen (zum Schmelzen von Stahl oder Gußeisen) aus Stahl und die Außenelektroden aus Grafitgewebe oder einem mit elektrisch leitenden, wärmebeständigen Materialien getränkten Glasfaser- oder Keramikfasergewebe.

Weiterhin ist durch die WP-Anmeldung WP F27B 2756967 „Anordnung von Sicherheitseinrichtungen ..." bekannt, mittels Elektroden, die in Nuten an der Außenhaut eines Tiegels eingebracht werden, durch Widerstandsmessung die Signale zu erhalten, die rechtzeitig Durchbruchsgefahrenstellen anzeigen, so daß die Schmelzreise noch unproblematisch zu Ende geführt werden kann. Hierdurch können Zerstörungen weitestgehend ausgeschaltet werden.

Den vorgenannten beschriebenen Methoden und Anordnungen haften folgende Mängel an:

— Die Kontaktelektroden zur Schmelze bringen Inhomogenitäten in der Gefäßwand mit sich und erzeugen Schwachstellen;

— bei Induktionsschmelzöfen bringen leitende Werkstoffe im Bereich der Spule zusätzlich elektrische Verluste mit sich und erhöhen den Aufwand für die Spulenisolation;

— die sichere Kontaktierung der Außenelektrode zum Meßkreis bereitet unter in Schmelzbetrieben vorherrschenden rauhen Betriebsbedingungen Schwierigkeiten;

— elektromagnetische Felder verursachen Störungen im Meßkreis.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, ein System zu schaffen, welches die dargestellten Mängel und Nachteile beseitigt und durchgehende Sicherheit gewährleistet.

Das Wesen der Erfindung

Die technische Aufgabe wird dadurch gelöst, indem die Systeme mit rein elektrischen Wirkprinzipien abgelöst werden durch den Einsatz eines optoelektrischen Systems.

Der Erfindung liegt das Prinzip derflächendeckenden Verlegung von Lichtleitern zu Grunde. Die technische Lösung stellt sich so dar, daß im Bereich der äußeren Oberfläche des Schmelzgefäßes Lichtleiter (Glasfaserbündel) so verlegt sind, daß die gesamte Schmelzgefäßoberfläche in ausreichender Dichte bedeckt ist. Der Abstand von Lichtleiter zu Lichtleiter beträgt etwa 1 bis 1,5mal der Wanddicke des Schmelzgefäßes.

Die Merkmale der erfinderischen Lösung stellen sich wie folgt dar:

Verlegung der Lichtleiter in der Außenoberfläche oder nahe der Außenoberfläche in der Gefäßwand; Verlegung wahlweise axial oder wendelförmig um das Gefäß, gekreuzt, wobei jeder Lichtleiter jeden anderen Lichtleiter nur einmal überschneiden darf;

Erfassung des Grades der Auswaschungen und des Ortes der Durchbruchgefahr über die Änderung der örtlichen Lichtintensität im Lichtleiter durch die sich erhöhende Umgebungstemperatur. Vorteile dieser Anordnung sind:

— störungsfreie Erfassung und Übertragung des Signals;

— Auswertemöglichkeit der Intensität des Signals;

— keine Inhomogenitäten in der Gefäßwand;

— einfacher Aufbau.

Ausführungsbeispiel

Das Anzeigesystem soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörenden Zeichnung bedeuten in

Figur 1: Teillängsschnitt einer Tiegelwandung Figur 2: Teilquerschnitt der Lichtleiteranordnung Figur 3: Flächenanordnung der Lichtleiteranordnung

Innerhalb der Ofenspule Sp ist eine isolierende Zwischenlage ZL angebracht, die den Tiegel T gegen die Ofenspule Sp abschirmt.

Zwischen der Zwischenlage ZL und der Wand des Tiegels T sind die Lichtleiter L axial oder spiralförmig angeordnet und führen zum optoelektrischen Empfänger OE.

Die Funktion des Anzeigesystems ist wie folgt:

Im Zustand der unbeschädigten Innenwand des Tiegels T durch die Schmelze Schm befindet sich das optoelektronische System noch in der Anzeigeposition „Null".

Mit beginnender und zunehmender lokaler Auswaschung A in der Tiegelwand erhöht sich dessen Temperatur und damit auch die des Lichtleiters L. Im Lichtleiter L erhöht sich die Eigenstrahlungsemission des Glasmaterials im Lichtleiter L und verändert die Lichtintensität. Diese Änderung wird am optoelektronischen Empfänger OE angezeigt.

Bei Einsatz eines Rechners in das Erfassungssystem kann die Geschwindigkeit des Fortschreitens der Auswaschung errechnet werden.

Durch Kreuzen der Lichtleiter L ist es weiterhin möglich, den Ort einer lokalen Auswaschung oder die Ausdehnung einer

Auswaschung zu erfassen.

Durch die gekreuzte Anordnung tritt das Warnsignal an mindestens zwei Sensoren gleichzeitig auf. Da jeder Kreuzungspunkt Pi, j durch eine axiale und eine tangentiale Koordinate (z und φ) eindeutig fixiert ist, ergibt die Zuordnung

PiJ = Pi,j(z,(p)

den Ort des Kreuzungspunktes (i, j = lfd. Nr. des Lichtleiters in den beiden Verlegungsrichtungen).

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Anzeigesystem für die Gefahr von Wanddurchbrüchen bei Schmelzöfen, gekennzeichnet dadurch, daß in der

   Außenoberfläche oder nahe der Außenoberfläche in der Gefäßwand eines Schmelzgefäßes Lichtleiter verlegt sind.
2. 2. Anzeigesystem nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Lichtleitersystem wahlweise axial oder wendelförmig verlegt ist, wobei eine einmalige Kreuzung mit jedem anderen Lichtleiter für einen bestimmten Lokalerfassungseffekt erforderlich ist.
3. 3. Anzeigesystem nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß durch das optoelektronische System Grad und Ort der Auswaschung angezeigt werden.