DEO0003144MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 9. September 1953 Bekanntgemacht am 1. März 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf Niveauanzeige- und -kontrollinstrumente. Sie ist nicht beschränkt auf solche Instrumente für die Anzeige bzw. Kontrolle des Niveaus bestimmter Materialien. Besondere Vorteile bietet sie jedoch für Vorrichtungen zur Anzeige und Kontrolle des Niveaus von. geschmolzenem Glas. Sie kann sowohl als Niveauanzeiger allein wie:, vorzugsweise, gleichzeitig als Kontrollinstrument verwendet werden.

Es sind Anzeige- und Kontrollinstrumente für diese Zwecke bekannt, bei denen ein Sondenglied und das geschmolzene Glas Teile eines elektrischen Stromkreises bilden. Sobald die Sonde in Kontakt mit dem geschmolzenen Glas gelangt, wird der Stromkreis geschlossen und dadurch der Impuls für die Anzeige gegeben.

Ein Nachteil von nach diesem Prinzip arbeitenden Instrumenten besteht darin, daß sich aus der Glasschmelze verflüchtigte Stoffe auf der Sonde oder sonstigen Elektrode niederschlagen und hierdurch Kurzschlüsse hervorrufen können. Ferner , bleibt, wenn das Glas, dessen Niveau gemessen wird, steif und zähflüssig ist, jeweils etwas davon an der Spitze der Sonde hängen und sammelt sich

509 660/232

O 3144 IX/42e

nach wiederholtem Eintauchen derselben dort an. Dies verhindert eine genaue Anzeige des Zeitpunktes, in dem die,Spitze der Sonde das Niveau der Schmelze erreicht. ·

Die ebenfalls bekannten pneumatischen Anzeigeapparate besitzen ebenfalls Nachteile. Diese Anzeigeapparate arbeiten üblicherweise so, daß sie ansprechen, sobald das Ende eines hohlen Sondengliedes beim Absenken auf das das zu messende

ίο Niveau bildende Material durch dieses abgedichtet wird und demzufolge ein Gegendruck innerhalb des Sondengliedes entsteht. Auch bei diesen Vorrichtungen ergeben sich wegen des wiederholten Kontaktes der Sonde mit dem geschmolzenen Glas, der erforderlich ist, fälscht- Ergebnisse. Ferner besitzt ein Körper aus geschmolzenem Glas und ähnlichen flüssigen Stoffen, dessen Niveau zu bestimmen ist, keine ausreichende Festigkeit, um einen Gegendruck zu erzeugen, der ohne Verformung des Glases der beträchtlichen Kraft und dem hohen Druck der normalerweise bei solchen pneumatischen Anzeigern verwendeten großen. Gasstromvolumina Widerstand leisten kann. Vielmehr wölbt sich die Oberfläche des geschmolzenen Glases unter der Wirkung des starken Gasstrahles ein, ohne überhaupt oder zum wenigsten rechtzeitig den Gegendruck zu entwickeln, der für eine genaue Bestimmung des Niveaus mittels einer solchen Vorrichtung notwendig ist.

Ferner erfolgt häufig bei diesen Vorrichtungen, sobald schließlich das abwärts bewegte Sondenglied genügend abgedichtet wird, um einen Gegendruck entstehen zu lassen, ein Austreten von Blasen um die Spitze herum.. Dies trägt weiter dazu bei, daß die abzulesenden Werte unregelmäßig und ungenau werden.

Durch die Erfindung wird ein Niveauanzeige- und -kontrollapparat von gegenüber den bisher bekannten und angewendeten Konstruktionen von solchen verbesserter Genauigkeit und Empfindlichkeit geschaffen, dessen besondere Vorteile darauf beruhen, daß er bei seiner Verwendung nicht in tatsächliche Berührung mit dem Material, dessen Niveau bestimmt bzw. kontrolliert werden soll, zu kommen braucht.

Der Niveauanzeiger gemäß der Erfindung ermöglicht ferner auch eine periodische Ablesung, d. h. die Feststellung von Niveauänderungen im zeitlichen Abstand voneinander und die Aufzeichnung der Meßwerte zwischen den Ablesungen zwecks Kontrolle.

Die Anzeige- und Kontrollvorrichtung gemäß der Erfindung besteht aus einem pneumatischen Rohr, dessen eines. Ende offen ist und durch das hindurch Gas gegen ein zu messendes Materialniveau strömen kann. Dieses Meß rohr wird in Zeitabständen auf das Materialniveau zu und von diesem fort bewegt, wobei sich bei der Bewegung der Sonde bis dicht in die Nähe oder bis zur Berührung mit dem Material ein vorbestimmtes Druckdifferential ergibt. Ist dieses vorherbestimmte Druckdifferential einmal hergestellt, so ist das Zurückziehen der Sonde aus dem entsprechenden Niveau unabhängig von dem Material selbst. Selbst dadurch, daß etwa beim Zurückziehen Material an der Sonde hängenbleibt, wird die Genauigkeit der Messung nicht beeinflußt. Da die Zeit der Hin- und Her-^; bewegung der Sonde verlängert werden kann, um zu ermöglichen, daß der abgelesene Wert registriert und für Kontrollzwecke festgehalten wird, steht ausreichende Zeit zur Verfügung, um jedes an der Sonde etwa anhaftende Material durch die Wirkung der Schwerkraft sowie des aus der Sonde selbst dagegen blasenden Gases zu entfernen.

Die Sonde hat in der Regel die Form eines hohlen' zylindrischen Körpers, der eine Bewegung zu dem zu messenden Niveau hin und von. diesem fort ausführen kann, Ein Gas, und zwar vorzugsweise ein gegenüber dem das Niveau bildenden Material inaktives Gas, strömt durch den hohlen Teil dieses Körpers hindurch, Als Gas.wird üblicherweise Luft verwendet, jedoch können auch andere Gase, wie Stickstoff, Kohlendioxyd u. dgl., benutzt werden.

Eine besonders große Empfindlichkeit und Genauigkeit des neuen Niveauanzeige- und -kontrollapparats ergibt sich bei Verwendung eines hohlen länglichen Körpers, an, dem nahe seiner Spitze ein geschlossenes Seitenrohr angebracht ist, als Sonde. Für die Funktion dieser Anordnung sind wegen des Verhältnisses zwischen dem hohlen länglichen Glied und dem geschlossenen Rohr nur sehr niedrige Drücke und kleine Volumina erforderlich. Deshalb treten die oben beschriebenen Schwierigkeiten, die bei den bekannten pneumatischen Anzeigevorrichtungen vorhanden sind, nicht auf. Die Notwendigkeit einer tatsächlichen Berührung von Sonde und Niveau kommt völlig in Fortfall.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein hohles längliches Sondenglied in Verbindung mit einem Hilfsrohr mit offenem Ende verwendet, das in unmittelbarer Nähe der Sonde angeordnet ist, wo es den gleichen allgemeinen statischen Druckverhältnissen, ausgesetzt ist wie die Sonde selbst. Bei einer solchen Ausbildung konnten Niveauanzeigen von großer Genauigkeit mit verhältnismäßig kleinen Gasdrücken und -mengen durch. Bestimmung des Druckdifferentials zwischen der Sonde und dem Hilfsrohr in einem pneumatischen Kreis erzielt werden, der mit Ausnahme des Zeitpunktes, in dem die Sonde in dichte Nähe des zu messenden Materialniveaus kommt, ausgeglichen ist. Diese Ausführungsform der Erfindung ist besonders vorteilhaft zur Verwendung unter Messungsbedingungen, bei denen die Atmosphäre, in !der das Niveau zu messen ist, gegenüber der AuJjSenatmosphäre so isoliert oder getrennt ist, daß das \ Material einem anderen statischen Druck als dem\ der allgemeinen. Atmosphäre ausgesetzt ist, ferner unter Bedingungen,, bei denen die die Sonde umgebende Atmosphäre von veränderlicher Natur ist, wie dies häufig bei unter hoher Temperatur durchgeführten Glasschmelzvorgängen der Fall ist.

Wenn Druckänderungen innerhalb, eines eingeschlossenen Raumes durch einen gegen atmosphärischen Druck . ausgeglichenen pneumatischen Anzeiger bestimmt werden, sollen, so· führen Änderungen dieses atmosphärischen Druckes oder des sta-

660/232

O 3144IX/42 e

tischen. Druckes, der innerhalb des eingeschlossenen Raumes herrscht, zu ungenauen Anzeigen aus der Sondenstellung und demzufolge auch der Niveauanzeige. Die Gefahr solcher ungenauen Anzeigen wird bei dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung, bei der der pneumatische Kreis durch_ Drücke in der unmittelbaren Nähe des Sondenendes selbst ausgeglichen wird, ausgeschaltet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Druckdifferential zwischen Teilen eines mit einer einzigen rohrförmigen Sonde verbundenen Venturirohrabschnitts benutzt, um das zu messende Materialniveau zu bestimmen. Bei dieser Anordnung ergibt das als Folge einer Volumenänderung des durch die Sonde hindurchströmenden Gases entstehende Druckdifferential eine Zustandsänderung, die für die Betätigung einer druckempfindlichen Vorrichtung ausgenutzt wird, die anzeigt, daß die Sonde sich in der Nähe des Materialniveaus befindet. Wie bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird auch in diesem Falle die Genauigkeit der durch den pneumatischen Kreis gelieferten Anzeige durch atmosphärische Druckänderungen nicht beeinflußt, weil die innerhalb der Sonde gemessenen, Druckdifferenzen gegeneinander und nicht gegen den atmosphärischen Druck ausgeglichen werden.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Einzelbeschreibung an Hand der Figuren, von Ausführungsbeispielen hervor.

Von diesen ist

Fig. ι eine schematische Darstellung der mechanischen und Luftkreisläufverbindungen, bei einer ersten, Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht der bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwendeten Sonde, in einem Wandbereich eines Glasschmelzofens angeordnet,

Fig. 3 ein vertikaler Längsschnitt der in Fig. 2 dargestellten Sonde,

Fig. 4 ein vertikaler Querschnitt gemäß Linie 4-4 der Fig. 2,

Fig. 5 ein Schaltschema des elektrischen Stromkreises, das für alle Ausführungsformen,der Erfindung im wesentlichen gleich ist;

Fig. 6 zeigt in schenrntischer Darstellung einen Schmelzbehälter mit einer darin, angeordneten Sonde in Kombination mit einer Steuervorrichtung, welche die Speisung des Behälters mit Gemenge in Abhängigkeit von den von der Sonde und der zugehörigen. Aufzeichnungsvorrichtung gelieferten Niveauanzeigen bewirkt;

Fig. 7 zeigt schematisch, mechanische, elektrische und Luftanschlüsse sowie eine Sondenkonstruktion gemäß, einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 in gleicher Darstellungsweise die mechanischen Luft- und elektrischen Verbindungen, sowie eine Sondenkonstruktion gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. ι ist ein Glasschmelzbehälter 10 dargestellt, der ein Bad 11 von geschmolzenem Glas enthält. Eine Sonde 12, die einen einarmigen bei 13 drehbar gelagerten Hebel bildet, erstreckt sich durch eine Öffnung 14 in der Wand 15 des Schmelzbehälters hindurch, um das Glas zu erreichen. Mit der Sonde ist ein geschlossenes Rohr 16 verbunden, das mit dem Innern der Sonde an einem Punkt 17 in der Nähe ihrer Spitze in. Verbindung steht. Das andere Ende der Sonde ist über ein geeignetes Glied 18 mit einem anderen einarmigen Hebel 19 mit Drehpunkt 20 verbunden.. Das freie Ende dieses zweiten Hebels ist an einen. Schaft 21 angeschlossen, in den eine Zahnstange 22 eingeschaltet ist. Mit dieser Zahnstange kämmt z. B. ein Ritzel 23, das durch einen umsteuerbaren Motor N angetrieben wird, wie aus dem Schaltschema gemäß Fig. S ersichtlich ist. Mit der Zahnstange ist eine Armatur 24 verbunden, die mit einem Übertragungsmittel 25 zusammenarbeitet, das, wie in, Fig. S dargestellt, einen elektrischen Impuls zu der Aufzeichnungs- ■ vorrichtung sendet.

Beim Arbeiten wird Druckluft durch das Ventil

26 zugeleitet. Die Druckluft durchströmt ein Filter

27 und einen Druckregler 28 und wird durch einen biegsamen. Schlauch, der die dauernden vertikalen Bewegungen der Sonde zuläßt, zu der hohlen. Sonde 12 geleitet. Erwünschtenfalls kann, zur Kontrolle des Drucks der eintretenden Luft ein Manometer 29 vorgesehen werden.

Bei Abwärtsbewegung der Sonde wird der Strom der aus der Sondenspitze ausfließenden Luft gedrosselt, wenn die Spitze sich dem Glasniveau nähert. Dies hat einen Druckanstieg innerhalb der Sonde zur Folge. Der Druck im Innern des geschlossenen. Rohres 16 wird, da er statisch ist, von solchen Druckänderungen, in der Sonde beeinflußt und wirkt demgemäß als ein, sofort ansprechendes Mittel, welches jede Drucksteigerung rasch als einen Impuls nach der Diaphragmasteuerung 30 weiterleitet. Dieser Druck kann durch ein Manometer 31 angezeigt werden. Der Druckimpuls dehnt die Membran, aus, und diese schließt demzufolge einen elektrischen Stromkreis, der die Vorrichtungen zum Aufzeichnen der Sondenstellung und für die Umkehrung ihrer Bewegung in vertikaler Richtung betätigt. Diese Bewegung beginnt, sobald der Motor N die Zahnstange 22 hebt, und wird über den Hebel 19 auf die Sonde übertragen. no

Die Sonde hebt sich entsprechend der Aufwärtsbewegung des Schaftes 21 weiter, bis ein; Finger 3i_a an der Zahnstange 22 einen Endschalter 32 auslöst, der in der nachstehend beschriebenen Weise die Richtung der vertikalen. Bewegung der Welle 21 und damit auch der Sonde umsteuert. Darauf wiederholt sich der beschriebene Zyklus. Wenn das pneumatische System versagen, oder das Glasniveau bis außer Reichweite des Anzeigers absinken sollte, so löst der Finger 31 den Endschalter 33 aus, der in der weiter unten, beschriebenen, Weise die ganze Apparatur stillsetzt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird das Lager 13, um das der die Sonde tragende Balken kippt, von Seitenblechen 34 getragen, die in etwa gleicher 125.. Ebene mit der Öffnung 14 der Wand 15 von außen

509 660/232

O 3144 IXI42 e

anliegen. Ein auf das äußere Ende des Sondenbalkens aufgeklemmter Bund 35 ist bei 36 drehbar mit dem Verbindungsglied 18 verbunden.

Die im einzelnen in Fig. 3 dargestellte Sonde 12 besteht vorzugsweise aus einer hohlen zylindrischen Röhre mit einem Eintrittsstutzen 37 für die Einleitung des Gases und einem Auslaßrohr 38, das nach dem Glasniveau hin gerichtet ist. Das geschlossene Hilfsrotor 16 ist oben auf dem Sonden-

to rohr 12 gelagert und steht in dessen Innerem nahe dem Ende oder der Spitze der Sonde sowie mit dem Auslaß rohr bei 17 in Verbindung.

Die Sonde und das geschlossene Rohr bestehen vorzugsweise aus einem Metall, das gegenüber geschmolzenem Glas beständig ist, wie z. B. Platin, Platin-Rhodium-Legierungen, Platin-Nickel-Legierungen u. dgl. Es ist erwünscht, diese Teile gegenüber den Klemmvorrichtungen zu isolieren, die die Sonde und das geschlossene Rohr umgeben und den Drehpunkt bilden, Zum Beispiel sind in Fig. 4 die Sonde 12 und das Rohr 16 mit Quarzfasern, entspannten Glasfasern oder einer anderen gegen hohe Temperatur beständigen Isolierung 39 umhüllt, um eine unmittelbare Berührung mit der Klemme 40 zu vermeiden. Die Klemme ist ein Teil einer Welle 41, die drehbar in Schlitzen der Seitenbleche 34 gelagert ist, die ihrerseits von einer Bodenplatte 42 getragen werden.

Nachstehend werden nunmehr die Schaltvorgänge der elektrischen Stromkreise gemäß Fig. 5 in chronologischer Reihenfolge erläutert. Die Sonde wird in einem kontinuierlichen Zyklus bewegt, innerhalb dessen das Aufzeichnen der Niveauanzeige erfolgt, sobald die Sondenspitze das untere Ende ihres vertikalen Hubs erreicht. Die Beschreibung dieses Bewegungszyklus beginnt mit der Absenkbewegung der Sonde.

1. Wenn das statisch geschlossene Rohr 16, das anspricht, sobald die Sondenspitze das zu messende Niveau erreicht, einen Impuls auf die Diaphragmasteuerung 30 überträgt, schließt diese ein Paar Druckschalterkontakte 43 und schließt einen normalerweise offenen Haltekontakt 45_a eines Relais 45 kurz, das deshalb¹ erregt wird und den Kontakt 45₆ schließt, SO' daß das Relais 45 so- lange erregt bleibt, bis, wie weiter unten beschrieben, der Kontakt 60 geöffnet wird.

2. Der normalerweise offene Kontakt 45₆ des Relais 45 schließt dann a) ein übliches Verzögerungsrelais 47 (wie z. B. ein Verzögerungsrelais von elektropneumatischer Bauart) mit einem normalerweise geschlossenen Kontakt 47_a und einem normalerweise offenen. Kontakt 47₆, b) ein, Relais 50 mit einem normalerweise offenen Kontakt 5o_e und einem normalerweise geschlossenen Kontakt 50^ und c) das Relais 53, das über den Kontakt so_a betätigt wird und einen normalerweise geschlossenen Kontakt 53_a und einen normalerweise offenen Kontakt 53₆ besitzt.

Durch das Schließen des Kontaktes 45^ des Relais 45 wird die Sonde zum Stillstand gebracht. Das Verzögerungsrelais 47 bewirkt nach seiner Erregung und vor der Betätigung seiner Kontakte eine Verzögerung, während der die Aufzeichnungsvorrichtung in die Aufzeichnungsstellung gelangt. Zwischen den jeweiligen, Aufzeichnungen des Niveaus wird die Schreibfeder verriegelt und durch ein Bremskissen, das in dem Anker eines einpoligen Zwergrelais 57 befestigt ist, in der durch das gemessene Niveau festgelegten Stellung gehalten, um eine Bewegung der Feder als Folge von äußeren Vibrationen zu verhindern.

3. Wenn, das Relais 53 Unter Strom gesetzt wird, so öffnet sich der Kontakt 53_a, unterbricht dadurch das Federbremsrelais 57 und gibt die Feder 56 frei.

4. Gleichzeitig schließt sich der Kontakt 53_& und setzt einen üblichen Aufzeichnungsstromkreis unter Strom, der in dem gestrichelten. Viereck 58 liegt und in diesem Augenblick auf in geeigneter Weise kalibriertem Papier die Höhenlage der Sondenspitze aufzeichnet, die dann dem zu messenden Niveau entspricht. In dem dargestellten Stromkreis wird eine Reihenschaltungs-Resonanzbrücke in Zusammenarbeit· mit dem Anker 24 und dem Übertrager 25 benutzt, um die Aufzeichnung zu bewirken (s. Fig. 1), jedoch können auch andere übliche Aufzeichnungsstromkreise benutzt werden.

5. Kurz nachdem die Aufzeichnung erfolgt ist, ist die durch das Verzögerungsrelais 47 bewirkte Verzögerung nach dem Erregungszeitpunkt beendet, und der normalerweise geschlossene Kontakt 47_a öffnet sich.

6. Die Kontakte 53_a und, 53_ft kehren dann in ihre normalen. Stellungen zurück, verriegeln die Federbremse erneut und machen die Resonanzbrücke des Aufzeichnungsstromkreises stromlos.

7. Die Beendigung der durch das Relais 47 bewirkten Verzögerung bewirkt über den Kontakt 47^ ■auch, eine Umkehr der Drehrichtung des Motors N, da bei dem Relais 50, als es ursprünglich, unter Strom gesetzt wurdei, durch Schließen des Kontaktes 45_& auch der Kontakt so_fl geschlossen und der Kontakt 5O₆ geöffnet wurde, bis die Verzögerungszeit des Relais beendet war. Nun wird die Sondenspitze angehoben,.

8. Das Relais45 wird über den Kontakt4S₁₂ weiter erregt, während die Sonde sich hebt, bis der obere Endschalter 32 durch den Finger 3 τ_α an der Zahnstange 22 betätigt wird, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. no

9. Der Schalter^ hat einen normalerweise offenen Kontakt 59 und, einen normalerweise geschlossenen Kontakt 60. Durch seine Betätigung wird der Kontakt 59 geschlossen, und. läßt eine Kontrollampe 61 aufleuchten, die brennt, bis die Sonde sich abwärts bewegt und der Schalter freigegeben wird.

10. Durch Betätigung des Schalters 32 wird ferner der Kontakt 60 geöffnet und das Relais 45 stromlos gemacht. Der Kontakt 45₆ kehrt daraufhin in seine normale offene Stellung zurück und'macht das Verzögerungsrelais 47 wie das Relais 50 stromlos.

11. Der Kontakt 5o_ft des Relais 50 kehrt daraufhin in seine normale geschlossene Stellung zurück. Der Kontakt 47₆ bewirkt durch seine normalerweise geöffnete Stellung, daß der Motor N seine Dreh-

660/232

O 3144IX/42 e

richtung umkehrt und das Glied 21 wie die Sonde 12 sich erneut nach unten bewegen.

Der ganze Arbeitszyklus verläuft also kurz zusammengefaßt wie folgt: Die Sonde bewegt sich nach unten auf das Glasniveau zu bis zu einem Punkt, an dem der von dem Glas ausgehende Gegendruck ausreicht, um den mit dem geschlossenen Hilfsrohr 16 in Verbindung stehenden Druckschalter 30 zu betätigen. Dies verursacht ein momentanes

ίο Anhalten und dann eine Umkehr der Bewegung der Sonde, die von dem Glasniveau bis zu einem Punkt zurückbewegt wird, an dem sie den Endschalter 32 betätigt. Hierdurch wird eine erneute Umkehr der Bewegung der Sonde in Richtung nach unten, d. h.

der folgende Zyklus von Arbeitsvorgängen eingeleitet. Während des momentanen Anhaltens der Bewegung der Sonde vor ihrem Zurückziehen von dem Glas erfolgt die Ablesung. Der entsprechende Wert wird aufgezeichnet und festgehalten, bis eine spätere erneute Ablesung erfolgt.

Falls das Glasniveau bis unterhalb des Bereichs des Instruments absinkt oder das pneumatische System versagt, setzen die Sonde und der Schaft2i in der Abwärtsphase des Bewegungszyklus ihre Abwärtsbewegung so lange fort, bis der Finger 3i_fl an der Zahnstange 22 (Fig. 1) an den unteren Endschalter 33 anschlägt.

Dieser Schalter erregt, wenn er geschlossen ist, ein Motorsteuerrelais 62 mit einem normalerweise offenen Kontakt 62₆ und einem normalerweise geschlossenen Kontakt 62_a.

Der Kontakt 02_& schließt sich nun und bringt eine rote Warnkontrollampe 65 zum Aufleuchten, während der Kontakt 62_a sich öffnet, den Motor TV stillsetzt und den ganzen Vorgang zum Stillstand bringt. Wenn der Bedienungsmann, sobald er das rote Licht bemerkt, die Apparatur nachprüfen will, drückt er auf einen Druckknopf mit einem normalerweise geschlossenen Kontakt 66_b und einem normalerweise offenen Kontakt 66_a, öffnet hierdurch den Kontakt 66_& und. macht dadurch das Relais 62 stromlos. Durch das gleichzeitige Schließen des Kontaktes 66_a wird das Relais 45 erregt. Demzufolge durchläuft das Instrument einen erneuten Bewegungszyklus, der, auch wenn tatsächlich ein Versagen des pneumatischen Systems vorliegt oder das Glasniveau unter den Bereich des Instruments gefallen ist, das gleiche Aufzeichnungsergebnis erbringt.

In dem letzteren Falle, wenn z.B. die Schmelzanlage mit einem neuen niedrigeren Niveau betrieben werden soll, brauchen nur die mechanischen Verbindungen oder Hebelarmverhältnisse des Instruments geändert zu werden, um dieses niedrigere Niveau zu erreichen und zu messen.

In den beschriebenen Stromkreisen können, wie aus der Abbildung ersichtlich, ein Hauptschalter 68 und eine Schmelzsicherung 69 vorgesehen sein.
Die beschriebene Sondeneinrichtung arbeitet so, daß die Kontrolle der Bewegung der Sonde 12 .auf den elektrischen Stromkreis übergeleitet wird, sobald die Druckschalterkontakte 43 betätigt werden. Dadurch wird sichergestellt, daß der Meßvorgang nicht durch an der Sonde anhaftendes Gut oder durch Störungen an der Oberfläche des zu messenden Niveaus beeinflußt wird. Durch die Betätigung der Druckschalterkontakte 43· wird das Relais 45, das seine eigenen Haltekontakte 45,, besitzt, erregt und bewegt die Sonde 12 so lange, bis der obere Endschalter 59 in Tätigkeit tritt, um das Relais 45 stromlos zu machen. Mit dem Stromloswerden des Relais 45 wird auch das Richtungsrelais 50 stromlos und schließt dadurch dessen Kontakte 50;,, mit dem Ergebnis, daß der Motor M die Sonde auf das Materialniveau absenkt.

Die gemäß der Erfindung verwendete Aufzeichnungsvorrichtung weist zusätzlich zu einer solchen üblichen Bauart die Federbremse 57 auf, die den Federarm 56 jedesmal in der Ablesestellung verriegelt, wenn eine neue Ablesung vorgenommen wird. Da die Sondenstellung durch den Federarm 56 aufgezeichnet und dieser während des ganzen Zyklus des Zurückziehens undAbsenkens der Sonde durch die Federbremse 57 gehalten wird, können die Ablesungen mit besonderem Vorteil dazu dienen, um die Speisung des Glasschmelzbehälters mit Gemenge zu kontrollieren, ohne daß Rücksicht darauf genommen zu werden braucht, ob sich etwa Material an der Sondenspitze ablagern könnte.

Da der Zustand der Sonde zwischen den Ablesungen oder Messungen die Aufzeichnungseinrichtung in keiner Weise beeinflußt, ist es möglich, einen Zeitraum für die Bewegung der Sonde von dem Materialniveau fort und zu ihm hin einzuschalten, der die natürliche Beseitigung von etwaigen Ablagerungen um die Sonde herum unter der Einwirkung der Schwerkraft und des Hindurchblasens" von Gas ermöglicht. Das kann erfolgen, indem die Stellung des oberen Endschalters 32 entsprechend eingeregelt oder die Geschwindigkeit des Motors N geändert wird. Wenn das Material, das sich an der Sonde angesammelt hat, zähflüssig ist, so kann unter Umständen ein längerer Zeitraum notwendig sein, um es zu beseitigen, bevor eine weitere Ab-' lesung vorgenommen wird. Umgekehrt kann, wenn das Gut sich in vergleichsweise .flüssigem Zustand befindet, die Zeit der Bewegung der Sonde verkürzt werden, und es kann auf diese Weise eine größere Zahl von Ablesungen innerhalb einer gegebenen Zeit vorgenommen werden. no

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann so benutzt werden, daß jegliche Berührung mit dem zu messenden Niveau vermieden wird oder nur eine leichte Berührung erfolgt, was in der Hauptsache von der Empfindlichkeit der Sonde in den jeweiligen Stellungen und dem Punkt abhängt, an dem das geschlossene Rohr mit der Sonde in Verbindung steht. Wenn ein steifes, zähflüssiges Glas oder sonstiges Material, das einen gewissen stabilen Gegendruck auszuüben vermag, das.zu messende Niveau bildet, so kann der Gasdruck im Innern der Sonde etwas verstärkt werden, um die Wirkung auf das geschlossene Rohr zu erhöhen.

In diesem Falle ist nur eine dichte Annäherung der Sonde an das Niveau erforderlich, um der Wirkung des Luftstroms entgegenzuwirken und

509 660/232

O3144IX/42e

einen niedrigeren subatmosphärischen oder atmosphärischen Druck in dem geschlossenen Rohr wiederherstellen. Wenn· dies , geschieht, so können die Stromkreise in der gleichen Weise arbeiten, wie vorher erläutert.

Falls die Vorrichtung nach der Erfindung sowohl als Niveaukontrollapparat wie auch als Anzeiger verwendet werden soll, so werden mit ihr geeignete Vorrichtungen kombiniert, die ihrerseits Vorrichtungen betätigen, die z.B. im Falle einer Glasschmelzanlage neues Gemenge zuführen. So kann z. B. das Erreichen eines vorbestimmten Mindestniveaus bewirken, daß ein Relais erregt wird, das einen Stromkreis schließt, in dem ein Motor' liegt, der seinerseits eine Speisevorrichtung, z. B. eine archimedische Schraube, betätigt, die das Gemenge in die Schmelzanlage einfördert. Wenn das Niveau im Schmelzbehälter wieder bis oberhalb des vorbestimmten Mindestniveaus angestiegen ist, so wird der Stromkreis unterbrochen, und der Motor kommt zum Stillstand.

Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht ferner eine besonders deutliche Niveauanzeige dadurch, daß mit ihr Einrichtungen, die bei bestimmten Stellungen der Sonde Druckimpulse geben, mit der üblichen Aufzeichnungsvorrichtung kombiniert werden ^— gemäß dem Ausführungsbeispiel ein durch die Feder 56 betätigter pneumatischer D.rucksteuerapparat 70, der je nach der von dem Federarm eingenommenen Stellung die pneumatischen Druckimpulse gibt. Die diesem Kontrollapparat zugeführte Luft wird über eine Leitung 71 zugeführt, über die je nach der Stellung des Federarms 56 z. B. Drucksignale in dem Bereich von 0,0021 bis 0,01 kg/mm² gegeben werden können. Diese Impulse werden einem Druckzylinder 72 zugeführt, der einen Hebelarm 74 eines geschwindigkeitsveränderlichen Antriebs 73 in Gestalt eines Elektromotors oder eines anderen entsprechend wirkenden Treibmittels betätigt. Die Einstellung des Hebelarmes 74 regelt die Umlaufgeschwindigkeit des Antriebs 73, der die die Masse aus dem Vorratsbehälter 76 zuführende Schnecke 75 betätigt. Diese Vorrichtung ist so eingestellt, daß, wenn die Sonde 12 einen bestimmten Niedrigwert des Niveaus anzeigt und aufzeichnet, die entsprechende Einstellung des Federarms 56 einen Hochdruckimpuls sendet, der den Antrieb 73 auf hohe Geschwindigkeit einstellt, mit dem Ergebnis, daß die Schnecke 75 dem Schmelzbehälter mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit Gemenge zuführt. Wenn der gemessene Niveauwert hoch liegt und sich einem vorbestimmten gewünschten Niveau nähert, so ist der Druckimpuls in der Luftleitung 71 niedrig und stellt dadurch den Schneckenantrieb 73 so ein, daß dem Schmelzbehälter Masse mit nur verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit 'zugeführt wird. Mit anderen Worten wird ein niedriges Niveau in dem Glasschmelzbehälter schnell durch Zuführung von Gemenge mit einer erhöhten Geschwindigkeit ausgeglichen, die allmählich absinkt,, bis das gewünschte Niveau erreicht ist, worauf die Sonde ihre Hin- und Herbewegung fortsetzt und Ablesungen in Abständen vorgenommen werden, damit die Zuführung von neuem Gemenge in den Behälter mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die gerade ausreicht, um das gewünschte Niveau zu halten. Zum Heben und Senken der Sonde kann sie mit der Zahnstange

22 und dem Ritzelantrieb 23 statt durch die in Fig. ι dargestellte Hebeleinrichtung über eine zweite Zahnstange yy und ein kleineres Ritzel 78 verbunden werden. . .

Bei der in Fig. 7 dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung wird eine Sonde 80 mit offenem Ende in Verbindung mit einem Hilfsrohr 81 mit offenem Ende verwendet. Der Sonde wie dem Hilfsrohr wird aus einer gemeinsamen Quelle über ein Kontrollventil 87, ein Filter 88 und einen Druckregler 89 Luft zugeführt. Von dem letzteren wird die Luft über zwei Leitungen einerseits der Sonde, andererseits dem Hilfsrohr zugeführt. In diesen Leitungen sind Einzelnadelventile 82 bzw. 84 vorgesehen. Von den zu der Sonde und dem Hilfsrohr führenden Leitungen gehen Abzweigungen 83 bzw. 85 aus, die beide zu einem Elektromanometer 95 führen, das eine elektrisch leitende Flüssigkeit 92 enthält. Der von dem Hilfsrohr 81 kommende Rohrabzweig 85 wird so in das Manometer eingeführt, daß sein Ende unterhalb der elektrisch leitenden Flüssigkeit liegt, während der Abzweig 83 der Leitung von der Sonde 80 an einem Punkt oberhalb des Niveaus der darin eingeschlossenen Flüssigkeit in das Manometer einmündet. In dem Endteil des Rohrabzweigs 85, das nach unten in die Flüssigkeit 92 hineinragt, ist ein Paar von im Abstand voneinander angeordneten Elektroden 93 und 94 so angeordnet, daß die Flüssigkeit in dem Manometer normalerweise mit der unteren Elektrode 93 in Berührung steht, jedoch die obere Elektrode 94 nicht berührt.

Die, Elektroden sind so geschaltet, daß hierdurch ein elektrischer Detektor 96 betätigt wird, der seinerseits die Schalterkontakte 43 des elektrischen Stromkreises der Fig. 3 betätigt.

Das die Flüssigkeit 92 aufnehmende Gehäuse ist groß im Vergleich zu dem Raum im Ende des Abzweigrohres 85, innerhalb dessen die Elektroden angeordnet sind, so daß, wenn der Druck innerhalb der Sondenabzweigung 83 sich, sobald die Sonde 81 das Materialniveau erreicht, erhöht und der Gegendruck des Materials den Spiegel der Flüssigkeit 92 absenkt, diese in dem Abzweigrohr 85 ansteigt und dadurch den elektrischen Stromkreis für die Betätigung des Detektors 96 schließt. Ein besonderer Vorteil eines Manometers dieser Art besteht darin, daß Druckdifferentiale zwischen der Sonde und dem Hilfsrohr schnell angezeigt werden, da wegen des Unterschieds in den Querschnittsflächen der beiden Teile das Niveau in dem kleineren Abzweigrohr 85 erheblich schneller steigt, als das Niveau in dem Gehäuse 95 fällt.

Beim Schließen der Schalterkontakte 43 bewirkt der umsteuerbare Motor M (Fig. 5), der das Ritzel

23 und die Zahnstange 22 antreibt, das Zurückziehen der Sonde von dem Glasniveau. Dadurch wird der pneumatische Stromkreis wieder aus-

660/232

O 3144 IX/42 e

geglichen, bis im Laufe des nächsten Bewegungszyklus der Sonde die Niveauablesung erneut erfolgt.

Diese Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung besitzt den Vorteil, daß sie nicht durch Änderungen in den Druckverhältnissen entweder in der Nähe der Sonde selbst oder des atmosphärischen Drucks beeinflußt wird. Der atmosphärische Druck spielt keine Rolle für den pneu-

matischen Stromkreis, da kein Ausgleich des Drucks innerhalb des Rohres gegen den atmosphärischen Druck erfolgt. Da die Drücke innerhalb der Sonde 8o und des Hilfsrohres 8i gegeneinander ausgeglichen sind und deren Enden so dicht beieinanderliegen, daß beide den gleichen allgemeinen statischen Drücken unterworfen sind, haben irgendwelche Änderungen dieser statischen Drücke keinen Einfluß auf den Ausgleich der Drücke in dem Manometer.

Bei der in Fig. 8 dargestellten dritten Ausführungsform der Erfindung wird für die Niveaumessung eine mit einer Venturieinschnürung 103 versehene röhrenförmige Sonde 100 benutzt, der Luft über ein Kontrollventil 106, ein Filter 105, einen Druckregler 104 und den Venturiabschnitt 103 zugeführt und aus dem Sondenende auf das zu messende Materialniveau hin gerichtet wird.

Das Manometer, das zur Feststellung des Druckdifferentials an dem Venturiabschnitt benutzt wird, kann ein solches der gleichen Bauart sein, wie es bei der in Fig. 7 dargestellten zweiten Ausführungs- ' form verwendet wird. Statt dessen kann aber auch jedes andere Manometer benutzt werden, das genügend empfindlich ist, um den Druckunterschied zwischen den kleinen und großen Abschnitten des Venturiteils anzuzeigen, und das für die Betätigung der Schalterkontakte 43 des mit der Sonde verbundenen elektrischen Stromkreises, um deren Hin- und Herbewegung zu bewirken, geeignet ist. Die Sonde wird an der Kante des Schmelzbehälters abgestützt, wo ein Drehpunkt geschaffen wird, während das Lufteintrittsende der Sonde in geeigneter Weise mit der Zahnstange 22 verbunden ist, mit der das durch den umsteuerbaren Motor M angetriebene Ritzel 23 in Kontakt steht. Die Sondenstellungen, die den Niveauablesungen entsprechen, werden durch den Geber 25 angezeigt, in der gleichen Weise, wie für das Arbeiten der Anordnung der in Fig. 1

/ dargestellten ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben, der einen durch die Stellung des mit der Zahnstange zusammenarbeitenden Ankers 24 gegebenen elektrischen Impuls zu dem Aufzeichnungsgerät sendet.

Bei normalem Strömen des Gases durch die Sonde ist der dynamische Druck am höchsten an der Verengung 101 des Venturi rolires 103 mit einer sich daraus ergebenden geringeren statischen Druckhöhe, die auf das zugehörige Manometer übertragen wird. Der Flüssigkeitsspiegel in dem Gehäuse ist infolgedessen hoch, so daß der Spalt zwischen den Elektroden 93 und 94 offen bleibt und der Detektor 106 nicht erregt wird. Sobald jedoch das Ende der Sonde das zu messende Niveau erreicht, wird der Strom des. Gases durch die Sonde gedrosselt und der statische Druck an der Verengung ioi entsprechend erhöht. Der dem Manometer als Ergebnis dieser Erhöhung des- statischen Druckes zugeführte Druck bewirkt, daß das Flüssigkeitsniveau in dem Gehäuse 95 des Manometers abgesenkt wird und der Spiegel der elektrisch leitenden Flüssigkeit 92 innerhalb des Endes des Rohres 102 ansteigt. Die Erhöhung des Flüssigkeitsspiegels in dieser Abzweigung bewirkt das Schließen des Spalts zwischen den Elektroden 93 und 94, erregt dadurch den Detektor 106 und schließt die Kontakte 43. Wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung bewirkt die Schließung der Kontakte 43 das Anlaufen des umsteuerbaren Motors M, so daß dieser die. Sonde 100 zur Vorbereitung eines erneuten Absenkens derselben auf das Materialniveau zwecks einer folgenden Aufzeichnung des Niveaus bis zu einem vorbestimmten Punkt anhebt.

Wenn auch in den Figuren die Enden der Son-, den bei der ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung als gerade zylindrische Teile dargestellt sind, so hat es sich doch als vorteilhafter herausgestellt, diesen Enden eine sich erweiternde Form zu geben, wie sie aus Fig. 8 ersichtlich ist. Bei einer solchen Form werden aus der Sonde austretende Gase über eine größere Fläche verteilt. Dies führt zu einem niedrigeren Druck dieser Gase auf die Flächeneinheit des Materials, gegen das der Gasstrom gerichtet ist, und damit zu einer Verringerung von Turbulenzerscheinungen oder Blasenbildung in dem Gut, wenn die Sonde in dessen Nähe gelangt.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Niveauanzeige- und -kontrollinstrument mit einer gas- bzw. luftdurchströmten Hohlsonde und auf die Drosselung des durch die Sonde fließenden Gasstromes ansprechenden Mitteln sowie durch die von diesen ausgehenden Impulse gesteuerten Vorrichtungen zum Anzeigen der Höhenlage der Sonde, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (23, 22, 21, 20, 19, 18), die eine periodische Bewegung der Sonde (12) nach dem zu messenden Gutsniveau (11) hin und von diesem weg bewirken. n₀

2. Niveauanzeige- und -kontrollinstrument nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, durch welche die Anzeige der Stellung der Sonde (12) bei jeder Betätigung für eine gewisse Zeitdauer, gegebenenfalls bis zum Wiederholen des Vorgangs fixiert wird.

3. Niveauanzeige- und -kontrollinstrument nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (30, 104) auf pneumatischen Druck anspricht.

4. Niveauanzeige- und -kontrollinstrument nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Druck ansprechende Impulsvorrichtung mit einem Hilfsrohr (16) verbunden ist, das Änderungen des statischen Drucks im Innern der Sonde (12) anzeigt.

509 660/232

O 3144 IXI42 e

5. Niveauanzeige- und -kontrollinstrument nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sondenrohr (100) eine Ventüriverengung (103) aufweist, mit dem die auf Druck ansprechende Vorrichtung (95) arbeitsmäßig verbunden ist.

6. Niveauanzeige- und -kontrollinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (80) mit einem gasdurchströmten Hilfsrohr (81) kombiniert ist, das einen Bezugswert für die Druckänderungen in der Sonde liefert.

7. . Niveauanzeige- und -kontrollinstrument nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (95) so ausgebildet und angeordnet ist, daß er auf eine Druckdifferenz zwischen der. Sonde (80) und dem Hilfsrohr (81) anspricht.

8. Niveauanzeige- und -kontrollinstrument nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß damit eine Vorrichtung kombiniert ist, die bei bestimmten Sondenstellungen einen Druckimpuls sendet.

9. Niveauanzeige- und -kontrollinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Druckimpulse eine Vorrichtung zur Auffüllung des Niveaus des Behälters gesteuert wird, dessen Niveau gemessen wird.

10. Niveauanzeige- und -kontrollinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialzuführungsvorrichtung durch den "Niveauanzeiger so gesteuert wird, daß sie das auffüllende Gut mit einer Geschwindigkeit zuführt, die umgekehrt proportional dem durch die Sonde angezeigten Niveau in dem Behälter ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 509 660/232 2. 56