JPS5934963B2 - 圧力計測装置を用いて経時的液体計測を行う方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液体計測に関し、特に、圧力計測装置を用い
た経時的液体計測のための方法、および高温の侵食性の
溶解金属を計測する場合に該方法を行う装置に関する。

本発明は鋳型への液体金属の計量的鋳込みの自動化用に
、冶金および鋳造工程において最も有利に用いられ得る
。

圧力液体計測装置による広汎な応用が見出されており、
その場合に、計測された部分の送出は、計測されつつあ
る液体の圧力の下において放出導管内を上昇すること、
およびそれに引続き導管内の液体の最高レベルよりも上
方に設けた開口を通して或る容器内へ液体を放出するこ
との結果として生ずる。

このような計測装置は、高温の侵食性の溶解金属、特に
液体金属を計測するのに最も有効である。空気力学的お
よび電磁的液体金属計測装置が、最も多く用いられる。
圧力計測装置を用いることにより、重量により、容積に
より、および時間により（経時的に）液体金属を計測す
る方法は従来技術として知られている。

経時的計測は最も広い適用を見出しており、これは最も
簡単な計測として、或る場合、例えば金属の小部分（０
．１ないし１．０Ｋ２）を計測するにおいては、唯一の
可能な方法である。経時的計測の過程における液体の動
きは幾つかの段階から成る、すなわち、（１）放出開口
まで放出導管の充填；（２）制御した放出（印加された
圧力の下での液体の流出）；（３）慣性放出（圧力を除
去した後の液体の放出）；そして（４）放出導管内の液
体の初期レベルへの復帰から成る。液体の動きは不安定
性を特徴とし、それはまず印加される圧力の変動から生
ずる。

しかし、計測サイクルにわたり圧力が一定であつても、
液体速度および計測装置からの液体放出の割合は、慣性
力の実質的影響の故に、サイクルの相当な部分にわたり
変化する。液体の小さい計測部分を型取りするにおいて
、その速度および流量は全体の計測サイクルにわたり変
動する。液体に印加される圧力の変動は、計測部分の大
きさに影響を及ぼす要因の１つであり、他の要因は容器
内の液体レベル、放出導管の水力抵抗および液体の物理
特性の変動を含有する。

一般に、液体レベルの変動により、最も強い効果が及ぼ
される。

印加される圧力の平均値およびその作用の時間が一定で
あるなら、計測部分の質量は容器内の液体レベルが低下
するにつれて小さくなる、すなわち、これは次の理由に
より生ぜしめられる。ａ）放出導管の充填時間の延長； ｂ）放出の初期における液体速度の低下；ｃ）制御放出
の過程での過剰圧力の低下；ｄ）この計測の段階の始ま
りの時点の液体速度の低下と、この期間に液体に作用し
容器内の液体レベルにより定められる圧力差の増加によ
り、生成される慣性放出の間に流出する液体の質量の減
少。

まず１つの与圧手段を用いて、液体レベルが一定に維持
され、次で計測時間に別の手段により一定の追加圧力が
生成される計測方法が提案されている（ソ連発明者証第
１２９，３０７号参照）。

上記の計測方法および装置は、放出導管内の液体の一定
レベルを維持するのに必要とされる相当な余分なパリ一
および２つの与圧手段による計測装置の複雑な構成を必
要とする。高温の活性溶解金属、なかでも液体金属の計
測には溶解金属の同一レベルを維持することの困難性が
含まれる、すなわち放出導管は、結晶化した金属又は溶
滓により金属一空気界面で閉塞される。

更に、放出導管内の溶解金属の熱損失は補償されねばな
らない。計測されている液体に加わる圧力は、計測部分
の放出の開始の前に空気計測装置により増加され、次で
一定量の圧縮空気が計測装置の気密容器内に導入される
。

この方法においては、計測精度は放出の開始の前の圧力
増加の実際の特性の不確実性により、また液体を放出す
る過程で容器の自由空間が増す時の実際の過剰圧力の低
下により、また（慣性放出の間の）計測の第３段階での
放出された溶解金属の量の減少により、逆の影響をうけ
る。上述の方法は所望の計測精度を与えないので、同じ
結果をもたらすより簡単な方法により、高温の活性溶解
金属の計測における最も広汎な適用が見い出された。計
測部分の質量への増加する放出導管の充填時間の影響を
除去する方法の１つによると（チエコスロバキア特許第
１１５，８３４号参照）、計測時間は与圧の初期からで
はなく、計測される液体流の前面が放出導管の監視され
た断面を通過する時から計数され、該断面は一般に放出
開口の近くに選択され、そこに適宜の監視装置が設けら
れる。

圧力計測装置を用いて、時間により液体を計測をするこ
の方法は、計測の開始の信号の初期レベルから圧力を止
昇させることにより、放出導管の液体をリフトさせる工
程、液体流の前面が放出導管の監視断面を通過する時を
検知する工程、前記の時から所定のプログラムの実行が
始まる該プログラムにより変動される圧力の下で、液体
を放出する工程およびその後に圧力を低下させる工程を
有する。しかしながら、計測の精度を高めるためには、
残りの前記フアクタも除去されねばならないが、前述し
た方法ではそうすることができない。

計測量を安定化するためには、該方法の改良の１つによ
ると液体レベルが低下するにつれ計測時間が補正され、
該レベルは例えば計測量の連続番号の関数として直接に
計測されるか、又は間接的に定められる。該方法はアル
ミニウム合金を計測するようにした。ＡＧＡＬ６ＯＯ空
気計測装置（オツトージアンカーコンパニ一、ＦＲＧ）
において実現される。計測量の一定の質量をもつたレベ
ル変動と計測時間との間の関係は非線形であり、このよ
うな補正には複雑な電子装置が必要とされる。

更に、高温の活性溶解金属（金属、溶滓、融剤）に対し
ては、容器内の液体レベルの連続した計測は達成するの
が困難であり、このような測定の達成された精度は低い
。他方、間接的な測定方法は、動作の過程での計測装置
の容器の容積の変化、および（充満後の）容器内の初期
の液体レベルの定格値からのずれの積み重なる測定誤差
を考慮していないので、該方法の与える精度は同様に低
い。導管の測定長さを液体が通過する時間に依存して計
測時間を変える別の補正の例も提案されている。しかし
ながら、調べて見たところ、この関係はかなり複雑で特
別な電子装置を必要とすることが分つた。更に、この場
合計測精度が導管断面積の変化により、また他の可変フ
アクタにより、相当に影響される。高温活性溶解金属を
計測するのに上記方法を利用するには、制御システムを
具えたチヤンネル型の誘導炉を用いるのが最も都合がよ
い。

（エム・アール・ツイン等による″Ｕｌｎｃｈｓｈｅｎ
ｉｅｋｈ−Ａｒａｋｔｅｒｉｓｔｌｋｂｉｔｉｒｉｓｔ
ＯｒｎＯｇＯｐｒｉｖａｄａｅｌｅｋｔｒｖｍａｙｎｉ
ｔａｍａｙｎｉｔＯｄｊＮａｍ−Ｉｃｈｅｓｋａｙｕｓ
ｔａｎＯｖｋｉＭＤＩ−６゛，ＶＩＩＩＲｉｚｈｓｋＯ
ｙｅｓＯｖｅｓｈｃｈａｎｉｅｐＯｍａｙｎｉｔ−ＮＯ
ｙｇｉｄｒＯｄｌｎａｍｉｋｅ，ｌｌｌ，ＭＧＤ−Ｍｅ
−Ｔｖｄｙｉｕｓｔｒｕｙｓｔｖａ２ＲｉｙａごＺｉｎ
ａｔｎｅ，ｌ９７５年１１３−１１４頁参照）。前記装
置は、計測される液体を充満した放出導管と相互にまた
液体容器と更に放出導管と連通するチヤンネルシステム
を有する。

液体中の電流は、誘導子により生成され、該誘導子の閉
じた磁気コアはチヤンネルの１つを包囲し、またその巻
線には交流が供給される。誘導子の数は、特別の条件か
ら選ばれる。放出導管との少なくとも１つのチヤネルの
接続個所は、液体中の電流と相互作用する磁場を液体中
に発生するようにした電磁石により包囲される。該電磁
石は、一般に並列に接続したコンデンサと共に発振ＬＣ
回路を形成する１つの主巻線を有し、該巻線には制御シ
ステムにより設定された圧力変動パターンに従つて、電
磁供給電圧を変える電圧変換器を介して、電流が供給さ
れる。制御システムは、電磁供給電圧を制御するプログ
ラムを設定するユニツトと、電圧変換器を制御するユニ
ツトとを有する。

該電磁石は補償巻線も有し、該補償巻線の数は誘導子の
数に等しく、誘導子巻線と直列に接続されている。

上記の要素とは別に、装置は放出導管の監視断面に設け
られ、プログラム設定ユニツトに作動的に結合した液体
検出器を有する。

上述した計測装置の利点には低圧力の制御ラグ、溶解金
属の熱損失に対する有効な補償、電磁石の高い電力フア
クタおよび電圧変換器の結果として生ずる低い電力が含
まれる。

しかしながら、このような計測装置は発生された圧力の
電磁供給電圧への非直線の依存性を特徴とし、該非直線
性は電圧の第１の調波の振幅のしだいに減少してゆくこ
とと、特に大きい制御角度、すなわち低い圧力での調波
と溶解金属内の電流との間の位相シフト角度の変化から
生ずる。本発明は、全体の圧力変化領域にわたつて、計
測装置の電磁供給電圧への生成圧力の直線的な依存性に
より、容器内の液体レベルに関係なく計測サイクルのあ
らゆる段階で、一定のパターンの液体速度変化を維持す
ることにより、より高い計測精度を保証するようにした
圧力計測装置を用い、時間により液体を計測するための
このような方法と装置を提供することを目的とする。

本発明においては、特定発明として、圧力計測装置を用
いて経時的液体計測を行う方法であつて、該方法が、計
測の開始信号で初期レベルから圧力を増大させることに
より、放出導管の液体を上方移動させ、液体流の前面が
放出導管の１つの監視された断面を通過する時点を検出
し、該通過の時点からプログラムの実行が開始される所
定のプログラムにより変化させられる圧力の作用の下で
液体を放出し、次いで該圧力を減少させる各過程からな
る、圧力計測装置を用いて経時的液体計測を行う方法に
おいて、該圧力の増大は、監視される断面を液体流の前
面が通過する時までに液体流の速度は一定になるような
一定の割合で行われ、所定のプログラムにより該圧力を
変化させることは、液体流の前面が監視される断面を通
過する時点において到達される圧力に関して行われ、そ
して、該圧力の減少は導管内の液体が監視される断面よ
り以下に降下するまで、一定の割合で行われ、各々の圧
力の変化の割合は計測サイクルの全体にわたり一定に維
持される、ことを特徴とする圧力計測装置を用いて経時
的液体計測を行う方法が提供される。

本発明の方法によると、容器内の変化する液体レベルを
もつた計測部分の一定性が確保される。

計測の過程における液体の流速変化のパターンおよび全
体の液体放出時間は、すべての計測サイクルに対して同
じである。必要な液体の流速によりその長さが定められ
る第１の時間間隔において、圧力上昇速度を維持し、こ
の後に計測容量によりその長さが定められる第２の時間
間隔において、圧力を一定に維持するよう、所定のプロ
グラムにより圧力を変えることは合理的である。

該方法のこのような改良により、圧力変化プログラムが
比較的に簡単な制御系統を用いて実行可能となる。

或る場合には、放出導管の監視された断面よりも液体が
下げられる時から始まつて、この時に到達された圧力は
所定の量だけ低下されるのが得策である。

これにより、放出導管内の初期の液体レベルは、該レベ
ルを直接定めることなくすべての計測サイクルにおいて
放出開口に関して一定に維持され、その結果容易に酸化
された合金の汚染は減少され、全体の計測時間の一定性
が達成される。

放出導管の監視される断面より以下に液体が降下する時
から始まつて、所定の時間圧力の低下速度を維持するこ
とが有用である。

電源の電圧変動条件の下で、２つの電磁系統を有する電
磁ポンプを用いて導電性の液体が計測される時に（なお
、前記２つの電磁系統の一方は液体中に電流を発生する
ように作動し、他方は液体中の電流と相互作用する磁場
を液体中に発生するように作動する）、すべての計測サ
イクルにおいて圧力変化速度を同一に維持することは、
液体中に磁場を発生するように作動する電磁系統に、そ
の大きさがその実行値に対する安定化した電源電圧の２
乗値に等しい電圧を供給することにより行なうのが効果
的である。

これにより、電源電圧安定装置の取付電力容量が相当に
減少されて、計測の精度は高められ、安定化した電力は
計測装置により消費される全体の電力に対して数倍減少
される。

上記の場合、電磁電圧制御系統は、液体中に磁場を発生
するように作動する電磁系統に、その大きさがメインの
電圧の安定化した２重値とその実行値との間の差に等し
い電圧を供給することにより、すべての計測サイクルに
おいて圧力の変化速度を回一に維持することにより簡単
化され得る。

上記の目的はまた導電性の液体が計測される場合に、該
方法を実施する装置によつて達成され、本発明によると
該装置は計測されている液体を満たした放出導管、相互
にそしてまた容器および放出導管と連通するチヤンネル
導管からなるシステム、液体中に電流を生成するように
作動する少なくとも１個のインダクタを有し、該インダ
クタの閉じた磁気コアは導管の１つを包囲し、またその
巻線には交流が供給され、放出導管との少なくとも２つ
のチヤンネル導管の接続個所は、電磁供給電圧および電
圧変換器制御ユニツトを制御するプログラムを設定する
ユニツトを有する制御システムにより設定される圧力変
化パターンに従つて、電磁供給電圧変換器を通つて電流
を供給される並列に接続したコンデンサを具えた少なく
とも１つの主巻線を有し、液体中の電流と相互作用する
磁場を液体中に発生するように作動する電磁石により包
囲され、さらにその数がインダタタの数と等しくインダ
クタ巻線と直列に接続された補償巻線、そしてまた放出
導管の監視される断面に設けられる液体検出装置を有し
、該電圧変換器は電磁石とコンデンサにより構成される
ＬＣ回路の電圧のパルス成形器であり、該パルスの振幅
は圧力変動プログラムに従つて制御され、パルスの周波
数は誘導電流の周波数に等しく、該容量は該ＬＣ回路内
の自由発振周波数がパルス成形器出力におけるパルスの
周波数の１ないし１．５の範囲内にあるように選択され
る。装置のこのような構成により、より低い電圧でのよ
り高い圧力に対し、またより低い電力消費に対し、電圧
と圧力との間の直線関係を与える全体の制御領域にわた
る出力電圧の調波構成の一定性が与えられる。

装置内のパルス成形器は、電磁供給電圧の大きさを設定
する制御可能な充電サイリスタをその長手方向回路が有
し、そしてコンデンサをその横方向回路が有してなるＴ
字形の４極の形を有するのが効果的であり充電サイリス
タの制御電極は、電圧変換制御ユニツトを介して電磁供
給電圧を制御するプログラムの設定ユニツトの入力に接
続される。

上記の成形器によると、交流電源からの電力供給で、可
変振幅パルスは充電サイリスタの位相制御により成形さ
れ得る。

該Ｔ字形の４極と同一の別の４極が、該Ｔ字形の４極と
逆並列に接続されるのが望ましい。

これにより、電磁電圧曲線および入力電流曲線の形が改
良される。本発明の一実施例においては、チヨークが充
電サイリスタと直列に接続される。

これにより、全体としての変換器の力率が増す。

最大圧力を増すためには、電圧位相制御は電圧の大きさ
に依存しないということにより、放電サイリスタは制御
可能であることが適切である。本発明の別の実施例にお
いては、パルス成形器はその大きさが２倍にし安定化し
たメインの電圧とその実行値との間の差に等しい電圧の
源に接続される。これにより、制御系統を変えることな
く、標準の電圧安定化装置の使用により、圧力は安定化
され得る。

圧力の安定化を増し、電力回路の電圧安定化装置の除去
により、電力消費を減少せしめるため、電圧の実行値に
比例する値により、電磁石電源の２乗にした安定化電圧
に比例した値を割る関数発生器を更に装置内に組み入れ
ることには価値があり、該関数発生器の出力は、充電サ
イリスタの制御電極に接続した電圧変換器制御ユニツト
および電磁石供給電圧を制御するプログラムを設定する
ユニツトを通す必要がある。

さて、本発明は実施例を用いて更に詳細に説明される。

なお、実施例は上述した目的を達成する説明の便宜上与
えたものであつて、それにより請求範囲に定めた本発明
の範囲が限定されるものでない。上述したように、ここ
に提案される液体の計測方法は、導電性液体すなわち液
体金属を計測する精度を高めるという問題の解決が最も
求められるような冶金および鋳造の実施に特に有利であ
る。

しかしながら、いま説明している方法は、導電性および
非導電性のいずれの液体の計測の精度をも高めるもので
ある。本発明の主たる適用分野に鑑みて、導電性の液体
が圧力計測装置により計測される場合に対しての実施例
が、後に開示される。

該方法を実施する装置が最初に記載される。第１図を見
るに、本発明の方法を実施する装置の好ましい改良は、
計測されるべき液体を満たした容器１を有し、該容器中
の液体のレベルは「ｈ」で示されている。

容器１は、放出開口３を有する放出導管２と連通する。
液体の流れの前面が放出導管の監視される断面を通過す
るのを検出する検出器が、放出導管２と作動的に連結さ
れている。監視される断面の位置は、異なる条件に対し
て変わることがある。従つて、短い急な角度で上昇する
放出導管に対して、監視される断面は、好ましくはでき
るだけ放出開口３に近く選択される一方、水平部分を有
する長い放出導管に対しては、該開口は放出開口から更
に遠ざかつて位置され、好ましくは急な角度で上昇する
部分に位置せしめられる。検出器４の構成は、計測され
るべき液体およびその温度に関して選択される。

このような検出器としての使用には、光電型、誘導型、
容量型、フロート型のトランスミツタが知られている。
セラミツク管を介して送られる液体金属に対して、液体
流の前面が監視される断面を通過する時を検出する最良
の精度が、電気接触検出器の使用により達成される。該
装置はまた相互に連通し更に容器１および放出導管２と
連通する導出管５，６，７のシステムを有する。

計測される液体中の電流は、２つのインダクタにより生
成され、該インダクタの磁心８，９は閉鎖され、それぞ
れ導管５，７を包囲する。インダクタの巻線１０，１１
には交流が供給される。導管５，６，７の接続個所は、
液体中の電流と相互作用する磁場を液体中に発生するよ
うにした電磁石の電磁コア１２により包囲される。

電磁石は、直列に接続した２つのコイルを有する１個の
主巻線１３を有する。主巻線１３と並列にコンデンサ１
４が接続されている。コンデンサ１４は、電磁巻線１３
と共にＬＣ回路を形成するが、その目的は後述する。

電磁石は、またそれぞれインダクタ巻線１０，１１と直
列に接続された補償巻線１５，１６を有する。

補償巻線は、液体金属中の電流により、また電圧変換器
１７の出力に逆起電力が存在しないことにより、磁気コ
ア１２内に生成された磁束に対する補償を与える。

巻線１３には、制御システムにより設定される圧力変動
パターンに従つて、電磁供給電圧を変えるように作用す
る電圧変換器１７を介して電流が供給される。

該制御システムは、電磁供給電圧を制御するプログラム
を設定するユニツト１８、および電圧変換器１７を制御
するユニツト１９を有する。

本発明によると、電圧変換器１７は該ＬＣ回路の電圧の
パルスの成形器である。パルスの振幅は、計測されてい
る液体中の圧力の変動のプログラムに従つて制御され、
パルスの周波数はインダクタ電流の周波数に等しい。コ
ンデンサ１４の容量は、該ＬＣ回路の自由発振の周波数
がパルス成形器出力のパルス周波数の１なし１．５の範
囲内にあるように選定される。本発明の好ましい実施例
においては、パルス成形器はＴ字形の４極であり、その
長手方向回路は電磁供給電圧の大きさを設定するように
作用する充電サイリスタ２０（第２図）と電圧の位相を
制御する放電サイリスタ２１を有する一方、その横方向
回路が蓄積コンデンサ２２を有する。

充電サイリスタ２０の動作は、電磁供給電圧を制御する
プログラムを設定するユニツト１８により制御され、そ
のため充電サイリスタ２０の制御電極は、電圧変換器１
７を制御するユニツト１９を介してユニツト１８の入力
に接続される。蓄積コンデンサ２２は、正弦波の交流電
圧の正の半波が変換器１７の入力で作用する時に充電さ
れる。

コンデンサ２２に蓄積されたエネルギーは、短時間パル
スとして放電サイリスタ２１を介して、コンデンサ１４
に移送される。これは該ＬＣ回路内に持続発振を生じ、
その周波数はＬＣ回路のパラメータにより調節され、成
形器出力でのパルス周波数の１ないし１．５の範囲内に
あることが必要とされる。発振の振幅は、蓄積コンデン
サ２２が充電される電圧レベルに依存する。このレベル
の変化は、変換器１７の出力での電圧の変化を生ずる。
或る改良例によると、パルス成形器は前述したのと同じ
で逆並列にそれに接続した別のＴ字形４極を有する。

このパルス成形器の改良例は第３図に示され、この場合
該別のＴ字形４極の構成要素は次の通りである。すなわ
ち、充電サイリスタ２３、放電サイリスタ２４および蓄
積コンデンサ２５である。蓄積コンデンサ２２を充電す
る場合に充電サイリスタ２０を通る電流の土昇速度を制
限するように作用するチヨーク２６が、充電サイリスタ
２０と直列に接続されている。

この場合、電源から導びかれた電流の波形は、正弦波の
波形により近ずき、これによりパルス成形管の力率を増
すことが可能となる。電磁石の電流の位相を正しくし、
これにより１０ないし１５％だけ計測装置により発生さ
れた圧力を増すことを可能にする電源電圧の位相に関し
て、負荷の両端の出力電圧の位相を制御するという観点
から、放電サイリスタ２１は制御可能である。

電源の電圧変動は、装置の正規の動作条件をゆがめ、こ
のため第１に圧力変動プログラムが混乱することにより
もたらされる計測部分の質量における好ましくないずれ
を生ずる。

本発明により、特に小重量（およそ０．５Ｋｆ）の計測
における計測の精度を高めるため、パルス成形器は２倍
にした安定化電源電圧と連続する電源電圧との間の差に
等しい大きさの電圧の源２７（第４図）の出力に接続さ
れる。このような構造の加良は、第５図に示される。電
源２７では電圧安定化装置２８を有し、該装置２８の入
力端子２９と３０は電源電圧を受け、その出力端子３１
と３２において、電源電圧の２倍の大きさを有する安定
化した電圧が生成される。端子２９と３１は、相互に接
続される一方、端子３０と３２は電源２７の出力となる
。電磁石により導びかれた電力は、１０ＫＷのオーダー
であり、電圧変換器は１００を超える増幅フアクタをも
つた電力増幅器であるので、電源電圧変動に対する補正
は、電圧変換器１７を制御するシステムに適用されるの
が更に有利である。この目的のため、また変動する電源
電圧をもつた圧力変動プログラムの不変性を確実にする
ため、提案される装置の改良の１つは、電圧の実行値に
比例する値により、電磁石電源の２乗の安定化した電圧
に比例した値を割るための関数発生器３３（第５図）を
有する。このような関数発生器の入力信号を得ることを
可能にする装置は、当業技術分野においてよく知られて
いる。関数発生器３３の出力は、電磁石供給電圧の制御
プログラムを設定するためのユニツト１８と電圧変換器
１７を制御するためのユニツト１９を介して、充電サイ
リスタ２０と２３の制御電極に接続される。

本発明の方法は、計測部分の量により定められる計測プ
ロセスに対するさまざまな生成要件、計測されている液
体などを考慮に入れることができる。

第６図は、提案された方法の改良の１つを説明する時間
に対する圧力変化のグラフを示す。

計測が開始される前に、放出導管２内の液体は生成プロ
セスの条件により定められる初期レベルに維持される。
この時、電磁石には圧力ＰＯのあらかじめ設定した値と
、この圧力に相当する初期の液体レベルを確かにする電
圧が供給される。多くの場合、液体の初期レベルは、容
器内のレベルに等しく、このため放出導管内の液体は、
容器内の液体と流体静力学上の平衡状態にあり、電磁石
には、零の印加電圧を生成する電圧が供給される。時点
ｔ１において、ユニツト１８に到達する時点ｔ１からの
計測開始信号で、該ユニツ口８は信号を形成し、これら
の信号に従つて電磁石の供給電圧は、一定の速度で土昇
される。本発明の方法を実施する装置の構成は、圧力の
変動とプログラムによりあらかじめ定められる電磁石の
供給電圧の変化との間の対応を与え、このことは後に詳
細に説明される。該圧力の増加により、計測される液体
は放出導管２に沿つて放出開口３の方に向つて流れさせ
られる。

圧力上昇の上述したプロセスにおいては、圧力変化の速
度は０．０５−０．１ｍ／ｓに等しく一定に選択され、
このため液体の加速と関連した水圧遷移プロセスの完遂
が確実にされ、放出導管内の計測されている液体のレベ
ルの変化と、液体流の前面が監視される断面を通過する
時までの、電磁石の供給電圧の変化との間の同期を与え
、その結果導管の監視される断面を通過する際の金属速
度は、容器内の金属レベルから独立したものとなる。計
測されている液体の流れの前面が監視される断面を通過
する時ｔ１に液体検出器４が作動しそれに続いて圧力変
動プログラムの実行が開始される。

本発明によると、液体流の前面が監視される断面を通過
する時に到達される圧力Ｐ１に関して、圧力は変えられ
る。いま説明しているプログラムの改良によると、速度
１で圧力を上昇させることは、時間ｔ二まであらかじめ
設定した時間間隔τ１にわたつて継続され、この間に液
体は放出導管２内で上昇し続ける。

時間弓において、圧力Ｐ二で液体は放出開口３に到達し
、計測装置からの金属放出が始まる。時間ｔ１に対応す
るＰ１まで、更に圧力が上昇すると、生成プロセスによ
り必要とされる大きさＱｍａｘまで金属流速Ｑは増す。
流速Ｑｍａｘを増すことは、τ１とＶ１を増すことによ
り達成される。時間間隔τ１が終つた後に、時間ｔ１ま
で時間間隔τ２にわたつて圧力は変らない。時間間隔τ
２において、差Ｐ二一Ｐ二に等しい過剰圧力の作用の下
で、液体の放出が進行する。

計測部分の質量は、一般にプログラムにより設定される
値τ２により定められる。特別の場合には、より小さい
計測部分が流出された時、τ２は零となる。時間間隔τ
２が終ると、一定速度で電磁石の電圧を変えることが開
始され、これにより一定の速度Ｖ２で圧力が低下される
。

時間ｔ：において、圧力はＰ↓の値に達するが、液体は
或る慣性を有するので、圧力が時間ｔ二においてＰ１の
値に低下するまで、その放出は継続する。

この後、圧力は初期レベルに低下される。この段階での
圧力変動のパターンは、計測部分の質量に何らの影響を
及ぼさず、従つて液体流が放出導管の監視される断面よ
り以下に降下した後、圧力変動は前と同じパターンに従
うか、又は急激に実行される。いま説明している方法の
改良例においては、圧力低下は一定の速度Ｖ２で継続す
る。時間ｔ＋において、圧力Ｐ１の液体は監視される断
面を通過する。時間ｔ１において、加わる圧力は零にな
り、その後に放出導管２内の液体と容器内の液体との間
の流体静力学的平衡状態が、再び設定される。この時に
、放出導管２内の初期の液体レベルは、計測部分を放出
した後の容器１内の液体レベルの低下に等しい値だけ、
上記計測部分を放出する前の初期レベルよりも低い。

方法についての上述した記載から、圧力が初期レベルに
低下されるより前に、液体放出が終りになるように、速
度Ｖ２が選択されるべきことが分る。

次の計測サイクルのいずれかにおいて、容器１内の液体
レベルの低下により、監視される断面に液体をリフトさ
せることは、時間ｔ１において達成される適宜のより高
い圧力Ｐ２を加えることを必要とする。従つて、液体放
出は時間Ｔ２において圧力Ｐ２で開始し、圧力上昇はＰ
２の値に進み時間弓において終る。圧力Ｐ：での放出は
時間Ｔ２までに完遂され、それに続いて初期レベルへの
一定速度Ｖ２での圧力低下が開始され、液体放出は時間
Ｔ２において圧力Ｐ２で終る。監視される断面のレベル
と放出開口のレベルとの間の差、圧力の土昇速度Ｖ，、
および監視された断面を通過する時までに圧力上昇速度
と同期した導管内の液体の上昇速度は、初期の液体レベ
ルに依存しないので、監視された断面から放出開口まで
の液体上昇に対する時間間隔（Ｔ２−ｔ１）は、すべて
の計測サイクル、すなわちｔ１−ｔ１＝Ｔ２に対して同
じである。

従つて、最大の過剰圧力（Ｐ３−Ｐ２）の値は同様にす
べてのサイクルに対して同じである。従つて、同様に一
定である制御放出の段階での時間間隔（Ｔ４−Ｔ２）に
対しての台形１−２−３一４の面積Ｓの比として定めら
れる制御放出の段階で平均圧力も一定である。

明らかに、上記の式は初期の金属レベルおよび時間に依
存しない量のみを有する（時間間隔（Ｔ２−ｔ１）は、
与えられた値Ｖ１に対して一定であることが上記に示さ
れる）。

過剰圧力およびその低下速度の一定性は、すべての計測
サイクルに対して過剰圧力が零になる時の液体速度の一
定性を与える。

この速度は、慣性放出の段階に対しての初期のものであ
り、圧力は同一の速度で低下するので、慣性放出は、圧
力Ｐ２に関して一定である圧力差（Ｐ２−Ｐ４）におい
て、同一の時間（Ｔ６−Ｔ５）に対して終りになるべき
であり、すなわち慣性放出の段階で金属に作用する平均
圧力は、同様にあらゆるサイクルに対して一定である。
この点は明らかであるが、以前の場合と同様に、適宜の
システムの微分方程式を解くことにより、証明され得る
。あらゆる計測サイクルにわたつて金属に作用する圧力
差の変化パターンの一定性、および監視された断面を通
過する際の初期の金属速度の一定性は、サイクル中の金
属放出の質量の一定性、すなわち容器および導管中の金
属レベルからの金属の放電時間τ３および計測部分質量
の非依存性を与える。同時に、放出導管中の初期の金属
レベルの大きさは、計測プロセスの生成条件に実質的に
影響し得る。

従つて、容易に酸化される（マグネシウムのような）合
金を計測するにおいては、あらゆるサイクルにおいて、
容器内のレベルへの放出導管２内の金属の復帰は、金属
のあらゆる降下の後に導管の壁に残る酸化生成物により
金属が汚染される危険を増す。監視される断面（ｔ１−
ＴＯ）への初期レベルからの金属上昇の変化する継続時
間は、金属が容器から放出されるにつれ、全体の計数サ
イクル時間を長くし、これはある場合にはプロセスの自
動化をさまたげ、またその出力を低下させる。このよう
な場合には、さらに幾分の電力消費があるにもかかわら
ず、放出開口３に関して一定レベルに放出導管２内の金
属を維持することが実用的である。

この問題は、所定の値だけ監視される断面より以下に液
体が低下する時に、到達される圧力Ｐ５を低下させるこ
とにより解決される。

同じ結果は、監視される断面（第７図）を通過した後の
あらかじめ設定した時間に対し、圧力の低下速度Ｖ２が
維持される時に達成される。

ΔＰＯｐ５−Ｐ６２ｖ２（Ｔ７−Ｔ６）ここに、Ｐ６は
最初の計測サイクルを除いたすべての計測サイクルに対
する初期圧力、Ｔ７−Ｔ６一ＣＯｎｓｔ．であり、した
がつてΔｐ＝ＣＯｎｓｔ．である。

すべてのサイクルに対しての導管内の液体レベルの降下
は、同一の圧力差ΔＰ＝Ｖ２（ｔ−Ｔ６）（ここにｔは
実行時間である）の作用の下に進行する。従つて、すべ
てのサイクル中の液体が同一の圧力差（Ｐ２−Ｐ５）に
おいて、監視された断面に到達する；金属が監視された
断面を通過する時に、到達する圧力が或る一定値だけ減
少されると、液体は監視される断面に関してほぼ同一の
レベルで平衡状態になる（すなわち圧力Ｐ１に似た圧力
Ｐ６は、容器が空になるにつれて上昇するが、圧力差（
Ｐ１−Ｐ６）は一定のままである。監視される断面に関
して、放出導管２内の液体レベルは一定のままであるの
で、監視される断面まで放出導管を充満させるための時
間（ｔ１−ＴＯ）も一定のままであり、従つて全体の計
測サイクルの時間Ｔ８−ｔ１も一定である。上記の方法
を実施するにおいて、第１の計数サイクルが上述した例
における如く、すなわち容器１内のそのレベルに等しい
放出導管２内の金属レベルにおいて、開始される。

放出開口３に関しての放出導管２内の所定の一定レベル
の金属は、第１の計数サイクルの終りにおいて、自動的
に始まり、容器１からの放出が完遂するまで、自動的に
一定に維持され、その後に容器１内の金属レベルまで低
下されねばならない。これにより、全体の電力消費量が
減少され、また金属酸化生成物による放出導管の詰りが
減少される。いま説明している計測装置においては、電
磁系統の供給電圧と発生圧力との間の関係は、次式によ
り与えられる。

Ｐ＝ＫｌＵｌＵ２ ここに、ｋ１は一定の比例フアクタ、Ｕ１は電流誘導系
統の電圧そしてＵ２は磁束発生系統の電圧である。

他方、 Ｕ１＝Ｋ２Ｕ３ Ｕ２−Ｋ３ｆＵ３ ここにＵ３はメインの電圧、Ｋ２，ｋ３は比例フアクタ
、ｆはサイクルにわたる電磁石の電圧変化の時間関数で
ある。

上記から、 Ｐ＝Ｋｌｋ２ｋ３ｆＵ：（９）となる。

メインの電圧の変動により、計測精度に影響を及ぼすポ
ンプにより発生される実際の圧力の変動が生ずる。

Ｕ３ （ここにＵ３Ｎは、メインの電圧の安定化した値である
）の形での追加の補正があると、その時晶−ｂ−ＵＩゞ
３Ｎ「−′となることが明らかである。

相対的に小さい圧力変動では、簡単化した近似関数の形
で補正がなされとなり、 その時に となる。

電圧のずれは小さい（１０％以下）ので、このような補
正での圧力のずれは１％を越えない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により構成された装置を一部断面で示す
図、第２図は電圧変換器の変形の回路を示す図、第３図
は電圧変換器の他の変形の回路を示す図、第４図は電圧
変換器接続の変形を示す図、第５図は本発明により構成
された電圧変換器への制御系統接続の変形を示す図、第
６図は本発明の方法の１つの変形を示す圧力対時間曲線
を示す図、第７図は本発明の方法の他の変形を示す圧力
対時間曲線を示す図である。 １・・・・・・容器、２・・・・・・放出導管、３・・
・・・・液体検出器、５，６，７・・・・・・チヤンネ
ル導管系統、８，９・・・・・・インダクタ磁心、１０
，１１・・・・・・インダクタ巻線、１３・・・・・・
電磁石主巻線、１４・・・・・・コンデンサ、１５，１
６・・・・・・補償巻線、１７・・・・・・電圧変換器
、１８・・・・・・電磁石電圧制御プログラム設定用の
ユニツト、１９・・・・・・電圧変換器制御用ユニツト
、２０・・・・・・充電用サイリスタ、２１・・・・・
・放電用サイリスタ、２２・・・・・・蓄積用コンデン
サ、２６・・・・・・チヨーク、２７・・・・・・電源
、３３・・・・・・関数発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧力計測装置を用いて経時的液体計測を行う方法で
   あつて、該方法が、計測の開始信号で初期レベルから圧
   力を増大させることにより、放出導管の液体を上昇させ
   、液体流の前面が放出導管の１つの監視された断面を通
   過する時点を検出し、該通過の時点からプログラムの実
   行が開始される所定のプログラムにより変化させられる
   圧力の作用の下で液体を放出し、次いで該圧力を減少さ
   せる各過程からなる、圧力計測装置を用いて経時的液体
   計測を行う方法において、該圧力の増大は、該監視され
   た断面を液体流の前面が通過する時までに液体流の速度
   が一定になるような一定の割合で行われ、所定のプログ
   ラムにより該圧力を変化させることは、液体流の前面が
   該監視された断面を通過する時点において到達される圧
   力に関して行われ、そして、該圧力の減少は導管内の液
   体が該監視された断面以下に降下するまで一定の割合で
   行われ、各々の圧力の変化の割合は計測サイクルの全体
   にわたり一定に維持される、ことを特徴とする圧力計測
   装置を用いて経時的液体計測を行う方法。 ２ 該所定のプログラムにより該圧力を変化させること
   が、所要の液体流量によりその長さが定められる第１の
   時間間隔において、圧力の増大の割合を維持し、その後
   に計測部分の容量によりその長さが定められる第２の時
   間間隔において、圧力を一定に維持するように行われる
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の方法
   。 ３ 放出導管の監視される断面より以下に液体を降下さ
   せる時点から開始して、この時点に到達される圧力は所
   定量だけ減少させられることを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項又は第２項に記載の方法。 ４ 放出導管の該監視された断面より以下に液体が降下
   する時点から開始して、該圧力減少割合は所定の期間維
   持されることを特徴とする、特許請求の範囲第３項に記
   載の方法。 ５ 電源の電圧変動の条件の下で、一方の系統が液体中
   に電流を発生させるのに役立ち、他方の系統が液体中に
   液体中の電流と相互作用する磁場を発生させるのに役立
   つ２つの電磁系統を備えた電磁ポンプにより、導電性の
   液体が計測される場合のために、計測サイクルの全体に
   わたつて圧力変化割合を同一に維持することが、電源電
   圧の２乗値の電源電圧実際値に対する比に等しい大きさ
   をもつ電圧を、液体中に磁場を発生させるのに役立つ電
   磁系統に供給することにより行われることを特徴とする
   、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ６ 電源の電圧変動の条件の下で、一方が液体中に電流
   を発生させるのに役立ち、他方が液体中に液体中の電流
   と相互作用する磁場を発生させるのに役立つ２つの電磁
   系統を備えた電磁ポンプにより、導電性の液体が計測さ
   れる場合のために、計測サイクルの全体にわたつて圧力
   変化の割合を一定に維持することが、電源の安定化電圧
   の２倍値と電源電力実際値の差に等しい大きさをもつ電
   圧を液体中に磁場を発生させるのに役立つ電磁系統に供
   給することにより行われることを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。 ７ 計測の開始信号で初期レベルから圧力を増大させる
   ことにより、放出導管の液体を上昇させ、液体流の前面
   が放出導管の１つの監視された断面を通過する時点を検
   出し、該通過の時点からプログラムの実行が開始される
   所定のプログラムにより変化させられる圧力の作用の下
   で液体を放出し、次いで該圧力を減少させる各過程から
   なる、圧力計測装置を用いて経時的液体計測を行う装置
   であつて、該圧力の増大は、該監視された断面を液体流
   の前面が通過する時までに液体流の速度が一定になるよ
   うな一定の割合で行われ、所定のプログラムにより該圧
   力を変化させることは、液体流の前面が該監視された断
   面を通過する時点において到達される圧力に関して行わ
   れ、そして、該圧力の減少は、導管内の液体が該監視さ
   れた断面以下に降下するまで一定の割合で行われ、各々
   の圧力の変化の割合は計測サイクルの全体にわたり一定
   に維持される、経時的液体計測を行う装置であり、計測
   される液体を充満した放出導管２、相互に連通しまた容
   器１および放出導管２と連通するチャンネル導管５、６
   、７からなる系統、液体中に電流を発生させるのに役立
   ちその閉じた磁心８、９が導管５、７の１つを包囲し、
   またその巻線１０、１１には交流が供給される少なくと
   も１つのインダクタを有し、少なくとも２つの導管の接
   続個所は、電磁供給電圧を制御するプログラムを設定す
   るユニット１８および電圧変換器１７を制御するための
   ユニット１９を有する制御系統により設定される圧力変
   動パターンに従つて、電磁供給電圧を変化させるように
   した電圧変換器１７を通して、電流供給される並列接続
   されたコンデンサ１４を備えた少くとも１つの主巻線１
   ３と、その数がインダクタの数に等しくかつインダクタ
   巻線１０、１１と直列に接続された補償巻線１５、１６
   を有し、液体中の電流と相互作用する磁場を液体中に発
   生させるのに役立つ電磁石により包囲され、更に放出導
   管２の監視される断面に装着された液体検出器４を有す
   る、導電性の液体が計測される場合のための装置におい
   て、電圧変換器１７は電磁石とコンデンサ１４により形
   成されるＬＣ回路の電圧のパルス成形器であり、パルス
   の振幅は圧力変動プログラムに従つて制御され、パルス
   の周波数はインダクタ電流の周波数に等しく、コンデン
   サ１４の容量は該ＬＣ回路の自由発振の周波数が該パル
   ス成形器出力におけるパルス周波数の１倍ないし１．５
   倍の範囲にあるように選択されたことを特徴とする、経
   時的液体計測を行う装置。 ８ パルス成形器は、その長手方向回路が電磁石供給電
   圧の大きさを設定する制御可能な充電サイリスタ２０と
   電圧の位相を制御する放電サイリスタ２１を有する一方
   、その横方向回路が蓄積コンデンサ２２を有するＴ字形
   の４極の形を有し、充電サイリスタ２０の制御電極は、
   電磁石供給電圧を制御するプログラムを設定するユニッ
   ト１８の入力に電圧変換器を制御するユニット１９を介
   して接続されたことを特徴とする、特許請求の範囲第７
   項に記載の装置。 ９ 該Ｔ字形の４極と同一の別の４極が、該Ｔ字形の４
   極に逆並列に接続されたことを特徴とする特許請求の範
   囲第８項に記載の装置。 １０ チョーク２６が充電サイリスタ２０と直列に接続
   されたことを特徴とする、特許請求の範囲第８項又は第
   ９項に記載の装置。 １１ 放電サイリスタは制御可能であることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第８、第９、第１０項のいずれかに
   記載の装置。 １２ パルス成形器は、その大きさが電源電圧の２倍と
   実際の電源電圧の差に等しい電圧源２７に接続されたこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第７ないし第１１項の
   いずれかに記載の装置。 １３ 電圧の実行値に比例した値により、電磁石の電源
   の２乗の安定化した電圧に比例した値を除算するための
   関数発生器３３を更に有し、該関数発生器３３の出力は
   電磁石供給電圧を制御するプログラムを設定するための
   ユニット１８および電圧変換器１７を制御するためのユ
   ニット１９を通して充電サイリスタ２０の制御電極に接
   続されたことを特徴とする、特許請求の範囲第８項に記
   載の装置。