DE1074281B

DE1074281B - Arrangement for registering the height and profile of debris in containers

Info

Publication number: DE1074281B
Application number: DENDAT1074281D
Authority: DE
Inventors: phil nat Siegfried Fahrentholz Kiel Dr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-12-24
Publication date: 1960-01-28
Also published as: DE1150214B

Description

Anordnung zur Registrierung der Höhe und des Profils von Schüttgut in Behältern Es ist bereits bekannt, die Höhe des Flüssigkeitsstandes in Behältern mit Hilfe einer Echoloteinrichtung anzuzeigen oder ihren zeitlichen Ablauf zu registrieren. Die vorliegende Erfindung befaßt sich jedoch nicht mit Flüssigkeiten sondern mit schüttbaren Gütern. wie Kohle. Erz, Kies, Getreide, Hackfrüchten usw., die sich in einem Behälter nicht nach Art einer Flüssigkeit ausbreiten. sondern ein Profil bilden, das von der Art der Schüttung abhängt. Arrangement for registering the height and profile of bulk material in containers It is already known the height of the liquid level in containers with the help of an echo sounder device or to register their chronological sequence. However, the present invention is not concerned with liquids but with pourable goods. like coal. Ore, gravel, grain, root crops, etc., which are Do not spread like a liquid in a container. but a profile form, which depends on the type of bed.

In einer vor dem Anmeldetage veröffentlichten Patentschrift ist schon ein Verfahren zur Feststellung des leeren Raumes zwischen der Oberfläche der Beschickungssäure tiiid der Gicht bei Schachtöfen. insbesondere bei Hochöfen, angegeben worden, das darin besteht, daß der Abstand der Oberfläche der Beschickungssäule von der Gicht mittels NVellen bestimmt wird, die von einer am Schachtverschluß angeordneten Vorrichtung abgesandt und von der Oberfläche der Beschicliungssäule zurückgeworfen werden. wobei die AAlellen, z. B. Schallwellen, mittels an sich bekannter Echoloteinrichtungen erzeugt und aufgenommen werden. In dieser Druckschrift wird auch die Möglichkeit erwähnt. »die gesamte Oberfläche der Beschickungssäule gewissermaßen abzutasten, so daß Meßfehler, die infolge von starken Unebenheiten der Oberfläche der Beschickungssäule auftreten könnten. eliminiert werden«. Eine nach diesem \7verfahren arbeitende Meßanlage ist jedoch nicht bekanntgeworden. so daß auch nicht ersichtlich ist, wie man sich die Abtastung der Oberfläche der Beschickungssäule vorzustellen hat. Man könnte allenfalls daran denken, die Abtastung in ähnlicher NVeise vorzunehmen, wie ein mit einer registrierenden Echolotvorrichtung ausgerüstetes Schiff den AIeeresboden abtastet, d. h. den Sender-Empfänger über das Schüttgut hinwegzufahren. Die Anordnung von bewegten Teilen über dem Schüttgut, insbesondere über der Beschickungssäule eines Hochofens. ist jedoch zu kornpliziert und fiir den rauhen Betrieb zu empfindlich Die erfindungsgemäße Anordnung vermeidet diese Nachteile. In a patent specification published before the filing date is already a method of determining the void space between the surface of the feed acid tiiid the gout in shaft furnaces. especially in the case of blast furnaces is that the distance of the surface of the feed column from the top is determined by means of N-cells, which is determined by a device arranged at the manhole closure sent and thrown back from the surface of the charging column. whereby the AAlelles, e.g. B. sound waves, by means of echo sounder devices known per se generated and recorded. This publication also provides the option of mentioned. »To scan the entire surface of the charging column, so to speak, so that measurement errors resulting from severe unevenness of the surface of the charging column could occur. be eliminated «. A measuring system working according to this procedure However, it has not become known. so that it is also not apparent how to look the scanning of the surface of the charging column has to introduce. One could at best, remember to carry out the scanning in a similar way as a ship equipped with a registering echo sounder device the seabed scans, d. H. to move the transmitter-receiver over the bulk material. The order of moving parts above the bulk material, especially above the charging column of a blast furnace. however, it is too complex and too sensitive for rough operation The arrangement according to the invention avoids these disadvantages.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Registrierung der Höhe und des Profils von Schüttgut (z. B. I(ohle, Erz, Kies, Getreide! in Behältern aller Art (z. B. Bunker, Silos, Laderäumen von Schiffen). insbesondere der Füllung eines Hochofen, mit Hilfe des Echolotes und zeichnet sich dadurch aus, daß über dem Schüttgut eine Reihe von senkrecht nach unten gerichteten Sende- und Empfangsorganen angeordnet sind, die nacheinander mit der Sende- und Empfangseinrichtung verbunden werden, und daß mit der Umschaltung von einem Sende- und Empfangsorgan auf das andere eine Relativbewegung des Schreiborgans gegenüber der Registrierfläche senkrecht zur Schreib- richtung naläufig verbunden ist, so daß die Meßergehnibse nebeneinander registiert werden und zusammen das Profil der Schüttung ergeben. The invention relates to an arrangement for registering the height and the profile of bulk goods (e.g. I (ohle, ore, gravel, grain! in containers of all Type (e.g. bunkers, silos, holds of ships). especially the filling of a Blast furnace, with the help of the echo sounder and is characterized by the fact that above the bulk material arranged a number of vertically downwardly directed transmitting and receiving organs that are connected one after the other to the transmitting and receiving device, and that with the switchover from one transmitting and receiving organ to the other one Relative movement of the writing organ with respect to the registration surface perpendicular to the writing direction nally connected, so that the knife cases are registered next to each other and together give the profile of the bed.

Es ist bereits eine mechanische Standanzeigevorrichtung für Schüttgut bdannt. bei welcher eine Reihe von Tastkörpern. die an je einem Seil hängen, auf das Schüttgut herabgelassen werden, wobei die Seile außerhalb des Behälters mit je einem Anzeigekörper verbunden sind. die zusammen eine rohe Abbildung des Profils des Schüttgutes ergeben. Die Anwendung dieses Prinzips auf das Echolotverfahren führt jedoch nicht zu der Erfindung. da es sich bei der erfindungsgemäß über dem Schüttgut anzubringenden Reihe von Sende- und Empfangsorganen nicht um für sich selbständige Echoloteinrichtungen. sondern nur um Teile einer solchen Einrichtung handelt. Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet überdies nicht mit einer Vielzahl von optischen Schauzeichen, sondern mit einer allen Sende- und Empfangsorganen gemeinsamen Registriervorrichtung. die außerdem nicht nur das zur Zeit gerade hestehende Profil anzeigt, sondern auch durch wiederholte Einschaltung der Meßanordnung den zeitlichen Ablauf der Profiländerungen festzuhalten gestattet. und zwar auch an einer vom Behälter weit entfernten Stelle. It is already a mechanical level indicator for bulk goods bdannt. in which a number of probes. each hanging on a rope the bulk material can be lowered with the ropes outside the container with are each connected to a display body. which put together a raw picture of the profile of the bulk material. The application of this principle to the echo sounding method however, does not lead to the invention. since it is in the invention over the Bulk goods to be attached series of sending and receiving organs not for itself independent echo sounder devices. but only parts of such a facility acts. In addition, the arrangement according to the invention does not work with a large number of visual indicators, but with one that is common to all transmitting and receiving organs Registration device. which is also not just the current profile indicates, but also by repeatedly switching on the measuring arrangement the temporal It is permitted to record the course of the profile changes. also on one of the container distant place.

Ein Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt. An exemplary embodiment of the invention is shown in the figures.

Abb. 1 zeigt das Arbeitsschema der Anordnung, Abb. 2 eine Aufsicht und Abb. 2a eine Seitenansicht des Registriergerätes, während in Abb. 3 die Anordnung der Schwinger in einem Hochofen dargestellt ist. Fig. 1 shows the working diagram of the arrangement, Fig. 2 a plan view and Fig. 2a is a side view of the recording device, while in Fig. 3 the arrangement the oscillator is shown in a blast furnace.

Gemäß Abb. 1 sind über der Schüttung zehn Sender 1 bis 10 und ebenso viele Empfänger 1' bis 10' angeordnet. die an Kontakte K1 bzw. };2 geführt sind. According to Fig. 1, ten transmitters 1 to 10 and the same are above the embankment many recipients 1 'to 10' arranged. those at contacts K1 or}; 2 are led.

Ein Sender und ein Empfänger. beispielsweise 1 und 1', bilden jeweils zusammen eine Loteinrichtung. Diese zehn Loteinrichtungen werden nacheinander durch ein Paar von Schleifkontakten an die Sende- bzw. WIeßvinriclltung angeschaltet. Der Sendeimpuls wird durch die Entladung eines Kondensators 11 erzeugt. der von der Stromquelle 13 über einen Widerstand 12 aufgeladen wird und sich bei Schließen des I(ontaktes r über die jeweilige Au wicklung des magnetostriktiven Schwingers entlädt. so daß ein Impuls diesen Schwinger verläßt. Der Kontakt r wird in folgender ÄNeise durch die Registriereillrichtung selbst betätigt.A sender and a receiver. for example 1 and 1 ', form respectively together a soldering device. These ten soldering devices are carried out one after the other a pair of sliding contacts connected to the transmission or WIeßvinriclltung. The transmission pulse is generated by discharging a capacitor 11. that of the power source 13 is charged via a resistor 12 and when closing of the I (ontaktes r via the respective winding of the magnetostrictive oscillator discharges. so that an impulse leaves this oscillator. The contact r is in the following ÄNeise actuated by the registration direction itself.

Diese besteht aus einem endloen Band 14. das ständig umläuft und mit einer Schreibfeder 15 versehen ist. die auf dem Registrierpapier 17 gleitet. Auf dem land ist ein Nocken 16 angeordnet. der einen Kontakt 18 betätigt. so daß das Senderelais R eingeschaltet wird. das einen Kontakt r besitzt. Im Augenblick. wo also der Kontakt 18 betätigt wird. schließt sich auch der Kontakt r. so daß ein Sendeinipuls den Schwinger verläßt. Zur gleichen Zeit befindet sich die Schreibfeder 15 etwa am oberen Rande des Registrierpapiers.This consists of an endless belt 14th that constantly circulates and with a pen 15 is provided. which slides on the recording paper 17. on A cam 16 is arranged in the land. which actuates a contact 18. so that Transmission relay R is switched on. that has a contact r. At the moment. Where so the contact 18 is actuated. the contact r also closes. so that a Send pulse leaves the transducer. The pen is at the same time 15 at about the upper edge of the recording paper.

Im dargestellten Falle ist von den Sender-Empfänger-Kombinationen die Nummer 5 in Betrieb. Nach einigen Umläufen des Bandes werden die Kontaktbürsten 20 und 20' um einen Schritt weiter geschoben. so daß die nächste Sender-Enlpfänger-Kombination zur NVirkung kommt. Der von dem Schüttgut reflektierte Echoimpuls gelangt über die Kontaktbürste 20' und einen Verstärker 21 an das Reaistrierband. so daß die Schreibfeder 15 Spannung erhält und eine Registrierung auf dem Papier 17 erfolgt. Dieses Papier hesitzt eine Graphitschicht. die durch eine dünne Farhschicht abgedeckt ist. Diese Farbschicht wird durch die unter Spannung stehende Schreibfeder zerstört. so daß die darunterliegende schwarze Graphitschicht zum Norscheiu kommt. in Abb. 2 und 2a ist die Registriereinrichtung etwas austührlicher dargestellt. Das umlaufende Band 14 ist auf einem Schlitten 22 angeordnet, der in Führungen 23 und 24 quer über das Papier 17 gleiten kann. Das umlaufende Band wird über die untere Rolle von einem Niotor 25 mit der längsgenuteten Stelle 26 angetrieben. Auf dem Rahmen 27 des Gerätes sind die ortstesten Kontaktreihen K1 und K2 angeordnet. Über diese Kontaktreihen gleitet der Schlitten 22 mit den Bürsten 20 und 20' und bringt so die einzelnen Echoloteinrichtungen nacheinander zur ÄN'i rkung. Dabei wird auf dem Papier die Profilkurve 30 zusammen mit einer Nullinie 31 aufgezeichnet. Die letztere kommt dadurch zustande. daß der Sender den zugehörigen Empfänger auch unmittelbar beeinflußt. Die Bewiegung des Schlittens über das Papier erfolgt zweck mäßig ehenfalls selbsttätig durch einen nicht dargestellten NIotor. Die Registrierung erfolgt vorzugsweise nur während der einen Transportrichtung, wenn sich z. B. der Schlitten von rechts nach links bewegt.In the case shown, it is from the transmitter-receiver combinations the number 5 in operation. After a few revolutions of the belt, the contact brushes 20 and 20 'moved one step further. so that the next transmitter-receiver combination comes into effect. The echo pulse reflected by the bulk material passes through the Contact brush 20 'and an amplifier 21 to the recording tape. so that the quill 15 receives tension and a registration on the paper 17 takes place. This paper Has a graphite layer. which is covered by a thin layer of paint. These The layer of paint is destroyed by the pen under tension. so that the underlying black graphite layer comes to Norscheiu. in Fig. 2 and 2a the registration device is shown in somewhat greater detail. The circulating Belt 14 is arranged on a carriage 22, which in guides 23 and 24 across the paper 17 can slide. The revolving belt is pulled over the lower roller by a Niotor 25 is driven with the longitudinally grooved point 26. On the frame 27 of the device the most local contact rows K1 and K2 are arranged. About these contact rows The carriage 22 slides with the brushes 20 and 20 'and thus brings the individual Echosounder devices one after the other for amplification. The Profile curve 30 recorded together with a zero line 31. The latter is coming this comes about. that the transmitter also directly influences the associated receiver. The movement of the carriage over the paper is expedient, if necessary, automatically by a not shown Notor. Registration is preferably only during one transport direction, if z. B. the carriage from the right to moved left.

Nach beendeter Überquerung wird das Papier durch Alltreil)en der oberen Rolle um eine Fensterhöhe weiter transportiert. so daß wieder frisches Registrier-Papier für die nächste Aufzeichnung zur Verfügung Gicht. Im Interesse der Papierersparnis kann es jedoch auch vorteilllaft sein, das Papier nur um einen geringen Bruchteil der Fensterhöhe weiter zu transportieren. so daß mehrere Profilkurven in eine Fenster-Reihe hineinfallen. Die Zuordnung der Nullinien zu den Profilkurven ist dann allerdings nicht mehr eindeutig. Wenn man sich nur für das Profil interebsiert, kann auch auf die Nullinie verzichtet werden, indem die Schreibfeder 15 (Abb. 1) etwas höher angeordnet ist. so daß sie bei der Auslösung des Sendeimpulses das Papier noch nicht erreicht hat.After the crossing is finished, the paper becomes the upper one by alltreil) en Roll transported one window height further. so that again fresh registration paper available for the next recording gout. In the interest of saving paper However, it can also be advantageous to reduce the paper by only a small fraction the window height to be transported further. so that several profile curves in a window row fall into it. The assignment of the zero lines to the profile curves is then, however no longer clear. If you are only interested in the profile, you can go for it the zero line will be omitted, by placing the pen 15 (Fig. 1) a little higher is. so that it does not yet reach the paper when the transmission pulse is triggered Has.

In Abb. 3 ist die Anordnung der Schwinger in einem Hochofen dargestellt. Der Hochofen 35 wird nach ohen durch eine Glocke 36 verschlossen, die bei Eeschickung des Ofens abgesenkt wird, so daß das Schüttgut über den WIantei der Glocke herunterrutscht und von außen nach innen in den Ofen hineinfällt. Auf diese Weise bildet sich im Ofen ein Kratzer. dessen Profil durch die Registriereinrichtung aufgezeichnet wird. Die Schwinger 1 bis 10 und 1' bis 10' sind an einer Brücke 37 unter der Glocke angeordnet. Um das Profil in anderen Längsschnitten des Ofens zu erhalten. Iiann die Brücke schwenkbar sein. Es können aber auch zwei oder mehrere derartige Brücken angeordnet sein. die ein Kreuz oder einen Stern bilden. Fig. 3 shows the arrangement of the transducers in a blast furnace. The blast furnace 35 is closed by a bell 36 that is closed when it is sent of the furnace is lowered so that the bulk material slides down over the bell's WIantei and falls into the oven from the outside in. In this way, the Oven a scratch. whose profile is recorded by the registration device. The transducers 1 to 10 and 1 'to 10' are arranged on a bridge 37 under the bell. To get the profile in other longitudinal sections of the furnace. Iiann the bridge be pivotable. However, two or more such bridges can also be arranged be. that form a cross or a star.

Im ührigen braucht die Schüttung nicht die Form eines Kratzers zu haben. das Profil richtet sich vielmehr nach der Art der Fülleinrichtung. So kann die Glocke z. B.-. wie gestrichelt angedeutet, steuerbare Öffnungen besitzen, so daß auch bei angehohener Glocke - diesmal voP innen dasdas Schüttgut zugeführt wird und der Kratzer ausgefüllt und gegebenenfalls in einen Kegei verwandelt werden kann, wie gestrichelt angedeutet. Da die Schwinger von den heißen Gichtgasen umspült sind, müssen Maßnahmen vorgesehen sein, um sie entweder zu kühlen oder so auszubilden, daß ihnen die Temperatur von mehreren hundert Grad nichts anhaben kann. Es ist daher zweckmäßig, die Vidlung z. B. mit keramischen Perlen oder Asbest zu isolieren.In the rest of the world, the bulk does not need to be in the form of a scratch to have. rather, the profile depends on the type of filling device. So can the bell z. B.-. as indicated by dashed lines, have controllable openings, so that even when the bell is raised - this time the bulk material is fed in from the inside and the scratch can be filled in and, if necessary, turned into a kegei, as indicated by dashed lines. Since the transducers are bathed in the hot blast furnace gases, measures must be provided to either cool them or to train them to that the temperature of several hundred degrees cannot harm them. It is therefore expedient, the Vidlung z. B. to isolate with ceramic beads or asbestos.

Als Lotfrequenz wird zweckmäßig Ultraschall im Gebiet von 10 bis 30 kHz verss-endet. obwohl unter Umständen besser auch hörbarer Schall benutzt werden kann. Um zu verhindern, daß auch Impulse aufgezeichnet werden, die von einer zweiten oder weiteren Reflexion herrühren, ist im Empfänger ein nichtlineares Glied, beispielsweise in Gestalt einer vorgespannten Röhre. vorhanden, die nur Impulse mit einer bestimmten Mindestamplitude durchläßt. Ultrasound in the range from 10 to is expediently used as the plumb frequency 30 kHz verses-ends. although it may be better to use audible sound can. In order to prevent impulses from being recorded by a second or result from further reflection, there is a non-linear element in the receiver, for example in the form of a prestressed tube. present that only impulses with a certain Minimum amplitude lets through.

Audi kann zur Blockierung von Fehlechos eine die Empfangseinrichtung zeitweilig sperrende Hilfsschaltung benutzt werden.Audi can use the receiving device to block false echoes Temporary blocking auxiliary circuit can be used.

Die Erfindung ist auf die dargestellte Ausführungsform nicht beschränkt. So kann z. B. die mechanische Betätigung des Sendekontaktes durch das umlaufende Rand durch induktive Beeinflussung ersetzt werden. indem auf dem Band ein Eisen- oder Magnetstück angebracht ist, das in einer ortsfesten Eisenkernspule einen Impuls induziert, der zur Betätigung des Senderelais benutzt wird. An Stelle von getrenilten Schwingern zum Senden und Empfangen kann gegebenenfalls auch der gleiche Schwinger für beide Zwecke dienen oder der benachbarte Sendeschnwinger auf Empfang geschaltet werden. The invention is not limited to the embodiment shown. So z. B. the mechanical actuation of the send contact by the rotating Edge can be replaced by inductive influence. by placing an iron or magnet piece is attached, the in a stationary iron core coil a pulse induced, which is used to operate the transmitter relay. Instead of separate ones The same oscillator can optionally also oscillate for sending and receiving serve for both purposes or the neighboring transducer is switched to receive will.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Arrangement for registering the height and the Profile of bulk material in all kinds of containers, especially the filling of a blast furnace, with the help of the echo sounder, characterized in that a Row of sending and receiving organs directed vertically downwards (1 to 10; 1 'to 10') are arranged, one after the other with the transmitting and receiving device (11, r; V, 14) are connected, and that with the switchover from a send and Receiving organ a relative movement to the other of the writing organ (14) opposite the registration surface (17) inevitably perpendicular to the writing direction connected is.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the Revolving writing device (14) on a carriage that records echo pulses (22) is arranged, which is guided across the paper (17) and thereby on contacts (K1, K9), which slides the individual transceivers (1 to 10; 1 'to 10') one after the other to switch on and off.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the paper transport perpendicular to the path of the carriage (22) and at a time when none Recording takes place.

4. Arrangement according to claim 2, characterized in that when triggered of the transmission pulse a zero line (31) is written, which is used as a reference line Üir the Measurement is used.

5. Arrangement according to claim 3 and 4, characterized in that the Paper (17) is advanced by less than the distance between the zero line (31) and the profile curve (30) corresponds, and that, if necessary, the recording the zero line (31) is omitted.

6. Arrangement according to claim 1 to 5, characterized in that the constantly revolving carrier (14) of the pen (15) itself the transmitting contact (18) triggers which determines the point in time at which the solder pulse leaves the transmitter (11, r).

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that as a carrier the pen (15) is used by a circumferential band (14) which carries a cam (16), which actuates a stationary contact arranged on the slide (22).

8. Arrangement according to claim 6, characterized by one on the carriage (22) stationary ordered iron core coil and one attached to the tape (14) Piece of iron that generates an impulse when sliding past the iron core coil induced, which triggers the transmitter.

9. Arrangement according to claim 2 to 8, characterized in that the Pen (15) at the time of triggering the send contact (18) on the upper edge of the paper and the receiver (1 ', 2' etc.) is directly influenced by the transmitter (1, 2 etc.) will.

10. Arrangement according to claim 9, gekeunzeich by a non-linear Element in the receiving amplifier (V), which only lets the first echo pulse through and weaker impulses resulting from a second or further reflection are suppressed.

11. The arrangement according to claim 1, characterized in that the same The transducer is used for both sending and receiving.

12. Arrangement according to claim 1 to 11 for monitoring the filling of a blast furnace, characterized in that the oscillators are mounted on a bridge (37) housed under the bell (36) which can be lowered for the purpose of charging the blast furnace (35) are.

13. Arrangement according to claim 12, characterized in that two Rows of transducers are arranged perpendicular to each other in the form of a cross.

14. Arrangement according to claim 12, characterized in that the bridge (37) is rotatable.

15. Arrangement according to claim 12 to 14, characterized in that the windings of the magnetostrictive ones serving as transmitting and receiving organs (1 2 ... 1 ', 2') Transducers with ceramic beads are insulated.

Considered publications: German Patent Specifications No. 886 559, 808 167.