NO772157L - Detektor for p}visning av flytende metall - Google Patents

Description

Detektor for påvisning av flytende metall.

Foreliggende oppfinnelse angår en detektor for påvisning av nærvær av flytende metall i forbindelse med stopning, smeltebehandling og håndtering av smeltet metall. Den raske utvikling av elektromagnetiske pumper som særlig anvendes for pumping av reaktive metaller, slik som f.eks. aluminium, har medfort behov for en detektor som kan angi nærvær av smeltet metall i en beholder eller rorledning og er i stand til å avgi et elektrisk signal, som f.eks. kan påvirke den elektriske styring av en elektromagnetisk pumpe og gjore den til gjenstand for et forut fastlagt reguleringsprogram. ,Det vil på denne måte være mulig å oppnå en meget noyaktig bestemmelse av den mengde smeltet metall som faktisk innfores i en stopeform.

Det foreligger naturligvis for nærværende tallrike typer detektorer for avfoling av nivået av en metallsmelte og som er i stand til å utlose en elektrisk strom hvis et forut bestemt nivå er nådd i en stopedigel, men sådanne innretninger er vanskelig å tilpasse til påvisning av passasje av smeltet metall gjennom et ror.

Det synes således onskelig å tilvirke en innretning som like godt kan inngå i et pumperor som i et stope- eller tilforselsror for smeltet metall, og i tillegg også kan anvendes som en nivådetektor i en beholder eller digel med et innhold av smeltet metall. Det vil være åpenbart at en sådan innretning i lopet av et meget kort tidsintervall kan frembringe et tilstrekkelig kraftig signal til å påvirke en reguleringsénhet.På denne bakgrunn gjelder foreliggende oppfinnelse en detektor for påvisning av nærvær av smeltet metall og som omfatter: en varmebestandig rorlengde som avgrenser et forste romområde hvori ikke smeltet metall bor forekomme fra et annet rom-

område hvor i nærvær av smeltet metall skal påvises;

en lukket magnetisk krets i et plan vinkelrett på rorlengden og som forloper med en forste kretsgren i det forste rom-

område gjennom en primærvikling for induksjon av en magnet-

fluks i den magnetiske krets;

en elektrisk primærkrets for stromtilforsel til primærviklingen ved frembringelse av nevnte magnetfluks, og

utstyr for påvisning av en forandring av nevnte stromtil-

forsel .

På denne bakgrunn av kjent teknikk har detektoren i -

henhold til oppfinnelsen som særtrekk at nevnte magnetkrets har en annen, kretsgren som bef inner seg innleiret i en kjerne av varmebestandig material med lav termiskeledningsevne innvendig i nevnte annet romområde, såledesCat en kortslutnings-strom kan flyte rundt nevnte annen kretsgren i smeltet metall, når sådant metall er nærværende i det annet rom-

område, hvorved den elektriske strom i primærviklingen bringes til å forandre sin stromstyrke når smeltet metall foreligger rundt den annen kretsgren^,

Den "elektriske primærkrets omfatter fortrinnsvis en primærvikling rundt den forste kretsgren av den magnetiske krets samt en transformator méd en forste vikling koblet i serie med nevnte primærvikling og en annen vikling forbundet med utstyr for påvisning av en forandring i stromtilforselen.

Ved en utforelsevariant av detektoren befinner det forste

volum seg på utsiden av rorlengden, mens. ,det annet volum er innvendig i rorlengden og denne rorlengde er anordnet for innpasning som en del av et transportror for smeltet

metall.

Ved en alternativ utforelse befinner det forste volum seg innvendig i rorledningen, mens det annet volum er utenfor rorledningen og har en lukket ende, i det rorledningen i drift er nedsenket i et bad av smeltet metall.

Fra et elektrisk synspunkt virker den beskrevete: anordning

som en stromtransformator hvis primærside utgjores av nevnte vikling og hvis sekundærside eir en kortslutningssloyfe som dannes i det smeltete metall når det kommer frem til et visst térskelområde i--den varmebestancHge rorledning. Det vil da finne sted en skarp okning av strømstyrken i primærkretsen. Denne plutselige forandring av stromstyrken kan detekteres

på hvilken som helst 'konvensjonell måte som er kjent av fagfolk på området.

Det er naturligvis kjent å benytte en stromtransformator

i forbindelse med smeltet metall. Det er i denne forbindelse særligtkjent å anvende en lukket magnetisk krets med'sin ene kretsgren neddyppet i smeltet metall for dannelse av en elektrisk strombane i det smeltede metall rundt denne kretsgren. Dette forhold er særlig anvendt ved konstruksjon av elektromagnetiske pumper.

Det er også velkjent å frembringe den sekundære, krets ved hjelp av en spole fylt med smeltet metall under drift av vedkommende apparat. En sådan utforelse har vært anvendt i elektromagnetiske pumper og apparater for måling av mot-

stand i smeltet metall.

Foreliggende oppfinnelse er imidlertid begrenset til anvendelse i forbindelse med en kort varmebestandig rorlengde med en gjennomgående kretsgren av en stromtransformator, samt for påvisning av ankomsten av smeltet metall til vedkommende avsnitt av rorlengden ved en okning av den stromstyrke som flyter i transformatorens primærvikling.

For å sikre at apparatet i henhold til oppfinnelsen

arbeider under tilfredsstillende driftsforhold, vil det være nodvendig at den del av den magnetiske kretsgren som passerer gjennom midtområdet av det smeltede metall er beskyttet mot agressiv påvirkning av vedkommende metall samt mot for hoy temperaturstigning i det indre av denne magnetiske kretsgren, for at denne ikke skal bli oppvarmet til en temperatur nær Curie-punktet for det anvendte magnetiske material. Denne del av den magnetiske krets er derfor omhyllet av et varmebestandig material med meget lav termisk ledningsevne. Den varmemengde som mottas av denne del av den magnetiske krets er således ikke storre enn at den kan bortledes ved termisk ledning gjennom resten av den magnetiske krets, således at den resulterende likevekts-temperatur vil være langt under den kritiske verdi. Det nevnte omhyllningsskikt av varmebestandig material må imidlertid hå} en viss tykkelse, som faktisk kan gjore denne sentrale del så stor at rorledningens innerdiameter må

okes, hvis nedsatt stromningshastighet for det smeltede metall og for stort trykktap skal unngås.

Foreliggende detektor og dens anvendbarhet vil bli nærmere klargjort ved folgende beskrivelse av utforelseeksempler under henvisning til de vedfoyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 er en perspektivskisse av en utforelse av oppfinnelsens detektor; Fig. 2 viser et horisontalt snitt gjennom denne utforelse; Fig. 3..viser skjematisk plasseringen av sådanne detektorer i et tilforselsror til en stopeform; og Fig. 4 viser anordning av et antall detektorer i henhold til oppfinnelsen for måling av det foreliggende nivå av smeltet metall i en beholder. Fig. 1 og 2 viser skjematisk utfdreisen av en detektor av foreliggende art, og som, sett fra utsiden, utgjores av en rorlengde 1 av varmebestandig material, f.eks. keramikk som utgjores av keramiske fibre iblandet et bindemiddel slik som kalsiumaluminat, som er kjent for å ha en meget lav termisk ledningsevne av stbrrelseorden 0,2 W/m/°C.

Som vist i fig. 2, ser dette rorelement ut som et meget

kort, dobbelt rorkne. Hvis rorledningen har en ytterdiameter på 10 cm, kan dette element være 8 cm langt. I midten av rorledningen er det anordnet en profilkjerne 2 som omgir og beskytter grenen 3 av den magnetiske krets 4, som har en annen kretsgren 5 med en primærspole 6 forbundet med primærkretsen 7, som omfatter flere spoler 8 i serie.

Det smeltede'metall trenger inn i roret 10 gjennom innlops-åpningen 11. I visse tilfeller har det vært nodvendig å

gi keramikkroret 1 en storre tykkelse samt å innleire i keramikkmaterialet hele kretsgrenen 3 av den magnetiske krets samt'"i det minste delvis også kretselementene 9 og 9'

som forbinder de to kretsgrener 3 og 5.

Arbeidsfunksjonen for denne detektor er lett å forstå:

Når spolen 6 befinner seg under spenning, vil det opptre

en strom I som frembringer et magnetisk felt i den magnetiske krets 4.

Når det smeltede metall trenger inn i rorledningen^10"og

kommer frem til et visst terskeiområde, vil det dannes en elektrisk ledende sloyfe i roret rundt kretsgrenen 3 av den magnetiske krets. Det vil således oppstå en kortslutnings-bane av smeltet metall rundt kretsgrenen^3, og en kraftig strom vil oppstå i denne strombane. Dette vil fore til en plutselig forandring av stromtilforselen til spolen 6,.

Dette abrupte stromsprang detekteres av spolene 8 for å frembringe énmåleeller styrepuls i en krets 12.

Fig. 3 tilsvarer det tilfelle at en pumpe 21 (vanligvis av elektromagnetisk type) tilforer metallsmelte til en stope-innretning (ikke vist). To detektorer 23 og 24 i henhold til oppfinnelsen er innlagt i tilforselsroret 22.

Som det vil fremgå av figuren er metalldetektoren 23 av samme konstruksjon som den detektor som nettopp er beskrevet under henvisning til fig. 1 og 2. Ved henvisnings-tallet 20 vil det således gjenkjennes en kjerne av varmebestandig isolasjonsmateriale som omgir en av kretsgrenene 25 av den magnetiske krets hvis annen kretsgren 26 omgis av primærspolen 27.

Den annen metalldetektor 24 tilsvarer også beskrivelsen ovenfor, idet man lett kan gjenkjenne kjernen 30 «av varmebestandig material, den magnetiske kretsgren 31 vinkelrett på roret samt kretsgrenen 32 omgitt av spoler 33. Det varme-bestandige ror er forlenget med et vertikalt avsnitt 34, som utgjor en integrerende del av rorledningen for å unngå anvendelse av en tett skjot.

Med bare metalldetektoren 24 i drift ville man være i stand til ;å -bestemme meget noyaktig det tidspunkt hvorved smeltet metall passerer kjernen 30, og folgelig også det tidspunkt hvorved metallet forlater det vertikale roravsnitt 34. Likeledes vil det være mulig å fastlegge like noyaktig det oyeblikk hvorved metallet slutter å strbmme, således at tidsintervallet for stopning kan fastlegges med hoy nøy-aktighetsgrad . .^Hvis en trykks to pning utfores på kjent måte, helles metallet inn i en injeksjonssylinder, hvoretter stemplet i denne sylinder ved et forut bestemt tidspunkt skyver metallet inn i stopeformen. Hvis man således kjenner den tid som er nodvendig for fylling av den onskede metallmengdé i sylinderen, vil det være tilstrekkelig å stoppe metall-tilforselen ved å påvirke den elektriske styring av til-fbrselspumpen et gitt tidsinervall etter angivelsen av det forste signal fra detektoren 24.

Metalldetektoren 23 er forst og fremst anoidnet av sikkerhets-grunner. Enhver metallpassasje ved feilaktig tidspunkt vil frembringe et signal, hvis virkning er å nedsette eller av-bryte stromtilforselen til den elektromagnetiske pumpe.

Ved samtidig anvendelse av detektorene 23 og 24 kan det imidlertid oppnås meget spesielle resultater. Når den elektromagnetiske pumpe energiseres, vil det smeltede metall forst nå frem til detektoren 23 og derpå til detektoren 24. Hvis avstanden mellom de to detektorer er kjent, kan pumpens pumpekapasitet og folgelig også stromningstakten i roret utledes.

En kombinasjon av to detektorer gjor det således mulig

å opprette en stromningsmåler som letter bestemmelsen av den smeltede metallmengdé som innfores i en injeksjonssylinder som angitt ovenfor. Et signal som angir"slutten-

av stopeprosessen og utsendes av detektoren 24, tillater stans av injeksjonsstemplet i sylinderen uten anvendelse av mer kompliserte innretninger som for nærværende er i bruk for å unngå sjokkvirkning av stemplet mot stopeformen.

I fig. 4 er det vist en meget enkel anordning for måling

av nivået av smeltet material i en beholder, idet flere detektorer i henhold til oppfinnelsen anvendes for dette formål. Det viste apparat utgjores hovedsakelig av en hul sylinder 40 av et varmebestandig material og nedsenket i det smeltede metall i beholderen opptil et gitt merke 41. Dette merke 41 kan f.eks. sammenfalle med den ovre kant av beholderen. Ved denne konstruksjon er fleré detektorer av den art som er beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 1

og 2, fort gjennom nevnte sylinder 40 inn i den omgivende metallsmelte.

Det foreligger således en detektor 42 som er fort gjennom bunnen 43 av dm hule sylinder 40, samt flere ytterligere detektorer 44, 45 og 46. Spolene for disse detektorer er anordnet i det indre av den hule sylinder 40. I foreliggende tilfelle er imidlertid massen av varmebestandig material tykkere enn vanlig, således at avsnittene 9 og 9' som forbinder de to nevnte kretsgrener (fig. 1) av den magnetiske krets, befinner seg innleiret i keramisk material og beskyttet mot påvirkning av det smeltede metall utenfor den hule sylinder 40.

De signaler som avgis fra disse forskjellige nivådetektorer, kan Cogså angis for bestemmelse av fyllningstakten for forskjellige beholdere.

Claims (4)

1. Detektor for påvisning av nærvær av smeltet metall og som omfatter: en varmebestandig rorlengde som avgrenser et forste romområde hvori ikke smeltet metall bor forekomme, fra et annet romområde hvori nærvær av smeltet metall skal påvises; en lukket magnetisk krets i et plan vinkelrett på rorlengden og som forloper med en forste kretsgren i det forste romområde gjennom en primærvikling for , induksjon av en magnetfluks i den magnetiske krets; en elektrisk primærkrets for strbmtilforsel til primærviklingen vecl frembringelse av nevnte magnetfluks, og utstyr for påvi sning av en forandring av nevnte stromtilforsel; karakterisert ved at nevnte magnetkrets har en annen kretsgren som befinner seg innleiret i en kjerne av varmebestandig material med lav termisk ledningsevne inne i nevnte annet romområde, således at en kort-slutningstrom kan flyte rundt nevnte annen kretsgren i smeltet metall, når sådant metall er nærværende i det annet romområde, hvorved den elektriske strom i primærviklingen bringes til å forandre sin stromstyrke når smeltet metall foreligger rundt den annen kretsgren.

2. Detektor som angitt i krav 1, karakterisert ved at den elektriske primærkrets omfatter nevnte primærvikling rundt den forste kretsgren av den magnetiske krets samt en transformator med en forste vikling koblet i serie med primærviklingen og en annen vikling forbundet med utstyr for påvisning av forandring i stromtilforselen.

3. Detektor som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det forste romområde befinner seg utenfor rorlengden, mens det annet romområde er innvendig i ;rorlengden, som er anordnet som en integrerende del av en rorledning for smeltet metall.

4. Detektor som angitt i krav 1 eller 2, karakteris e: r t ved at nevnte forste romområde befinner seg innvendig i rorlehgdenr mens det annet romområde er på utsiden av rorlengden, som er avtettet i sin ene ende og i drift nedsenket i et bad av smeltet metall.