DE2358074B2 - Kontaktloser induktionsgeber zur bestimmung der trennungsgrenze zweier medien - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf emen kontaktlosen Induktionsgeber zur Bestimmung der Trennungsgrenze zweier Medien, die verschiedene spezifische Dichte und verschiedene spezifische elektrische Widerstände besitzen und von denen mindestens eines elektri'ch leitend und unmagnetisch ist, enthaltend Arbeits- und Meßwicklungen, auf zwei C-förmigen Magnetkörpern, deren Stirnflächen in senkrechten Ebenen zur Trennungsfiäche zweier Medien angeordnet sind.

Es ist beispielsweise aus der DT-AS 10 23 945 bekannt, Induktionsgeber zum gegenseitigen Ausrichten von Bauteilen einer Werkzeugmaschine od. dgl. zu verwenden.

Ferner ist es aus der CH-PS 2 90 929 bekannt, zur Messung des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter einen mittels Feder gehaltenen Schwimmer zu verwenden, der entsprechend dem ihm durch die Hüssigkeit so verliehenen Auftrieb verschieden tief in den Spalt eines Ringmagneten eintaucht, wobei der Schwimmer ein magnetisches Element darstellt, das den magnetischen Widerstand in dem Ringmagneten ändert.

Schließlich ist es beispielsweise aus der GB-PS 6 31 987 bekannt, in Arbeitswicklungen eines Magnetkörpers einen Magnetfluß zu erzeugen und den Unterschied zwischen den erzeugten magnetischen Flüssen, der von einer Veränderung der Trennungsgrenze zweier Medien hervorgerufen sein kann, mittels einer Meßwicklung /u bestimmen. Dabei ist es wesentlich, daß der Behälter, der die beiden Medien enthält, deren Trennungsgrenze bestimmt werden soll, aus nicht magnetisierbarem Material besteht, während die Kokillen, in denen die Trennungsgrenze von flüssigem Metall oder Schlacke oder von flüssigem Metall und gasförmigem Medium bestimmt werden soll, im allgemeinen aus Kiinfer ausgeführt sind. Dies würde eine übermäßige Vergrößerung der Abmessungen des Gebers sowie für jeden konkreten Fall zusätzliche Berechnungen und Versuche erfordern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kontaktlosen Induktionsgeber zur Bestimmung der Trennungsgrenze zweier Medien anzugeben, der neben geringen Abmessungen eine hohe Empfindlichkeit aufweist.

Dies wird bei einem kontaktlosen Induktionrgeber der eingangs erwähnten Art, der Arbeits- und Meßwicklungen auf zwei C-föimigen Magnetkörpern enthält, deren Stirnflächen in senkrechten Ebenen zur Trennungsfläche zweier Medien angeordnet sind, erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß beide Magnetkörper parallel zueinander und übereinanderliegend angeordnet sind.

Dadurch läßt sich die Trennungsgrenze zweier Medien entsprechend dem Abstand zwischen den Magnetkörpern mit hoher Empfindlichkeit genau bestimmen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 die Gesamtansicht eines kontaktlosen Induktionsgebers zur Bestimmung der Trennjngsgrenze zweier Medien nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig.3 einen Schnitt nach der Linie II1-III in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

F i g. 4 die Anordnung des Induktionsgebers an einem Behälter.

F i g. 5 die elektrische Schaltungsanordnung für einen kontaktlosen Induktionsgeber nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist die Gesamtansicht des kontaktlosen Induktionsgebsrs zur Bestimmung der Trennungsgrenze zweier Medien dargestellt, die verschiedene spezifische Dichte und verschiedene spezifische Widerstände haben, von denen mindestens eines elektrisch leitend und unmagnetisch ist. Der Geber enthält eine Arbeitswicklung 1, die zwei gleiche C-förmige Magnetkörper 2 und 3 (Fig. 2) umfaßt, von denen jeder von einer eigenen Meßwicklung 4 bzw. 5 umfaßt ist. Die Magnetkörper 2 und 3 liegen parallel zueinander und sind zu Paketen aus einer gleichen Anzahl von Elektroblechen geschichtet. Hierbei sind die Arbeitswicklung 1 und die beiden Meßwicklungen 4 und 5 auf einem Träger 6 angeordnet, der aus zwei Teilen besteht und aus einem elektrotechnischen Isolierstoff wie Hartgewebe, Karbolit oder Kapron ausgeführt ist. Die Seiten 7 (F i g. 3) und 8 der Stirnflächen der C-förmigen Magnetkörper 2 und 3, die beim Anbringen des kontaktlosen Induktionsgebers zur Bestimmung der Trennungsgrenze zweier Medien 9 (Fig.4) und 10 der Trennungsgrenze 11 dieser Medien 9 und 10 zugekehrt sind, liegen in einer Ebene.

Der Induktionsgeber ist in einer Hülle 12 eingeschlossen, die aus unmagnetischem Material ausgeführt ist, wozu nichtrostender Stahl, Kapron, Karbolit, organisches Glas verwendet werden kann. Der Induktionsgeber wird an einem Teil 13 der Wand 14 eines Behälters befestigt, der zwei Medien 9 und 10 enthält, die verschiedene spezifische Dichte und verschiedene spezifische Widerstände haben und von denen mindestens eines elektrisch leitend und unmagnetisch ist; die Trennungsgrenze U dieser Medien wird bestimmt. Der

Teil 13 der Wand 14 ist für den Durchtritt des magnetischen Feldes »durchdringbar«. Dabei wird der Geber auf solche Weise befestigt, daß seine geöffneten C-förmigen Magnetkörper 2 und 3, die parallel zueinander liegen, zur Trennungsgrenze 11 parallel sind.

Die Bestimmungsgenauigkeit der Trennungsgrenze zweier Medien ist vom Abstand zwischen den beiden C-förmigen Magnetkörpern 2 und 3 abhängig. |e geringer der Abstand zwischen den Magnetkörpern 2 und 3 ist, um so genauer läßt sich die Trennungsgrenze zweier Medien bestimmen, und umgekehrt.

Die elektrische Schaltung des kontaktlosen Induktionsgebers zur Bestimmung der Trennungsgrenze zweier Medien enthält zwei gegeneinander geschaltete Meßwicklungen 4 (Fig. 5) und 5 und die Arbeiiswickiung 1. Die Arbeitswicklung 1 wird von einem Generator mit Wechselstrom einer Frequenz von 5 — 8 kHz gespeist. Dieser Frequenzbereich von 5 —8 kHz gewährleistet das maximale Eindringen des magnetischen Feldes des Gebers in die Zone der elektrisch leitenden Medien. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit und Störsicherheit des Gebers wird in den Stromkreis der Meßwicklungen 4 und 5 ein Kondensator 16 eingeschaltet, der mit diesen einen Resonanzkreis bildet.

Nachfolgend wird die Arbeit des kontaktlosen Induktionsgebers an einem Beispiel der von diesem vorgenommenen Bestimmung der Trennungsgrenze von geschmolzener Schlacke und flüssigem Metall betrachtet.

Als Medium 9 (Fig. 4) tritt hier geschmolzene Schlacke, als Medium 10 flüssiges Metall auf.

Bei der Zuführung einer Wechselspannung zu der Arbeitswicklung 1 erzeugt deren Magnetisierungsstrom in den Magnetkörpeni 2 und 3 gleiche magnetische Flüsse einer Richtung, was es erlaubt, das gegenseitige Shunten der magnetischen Flüsse zu vermeiden.

Dicsl· magnetischen Flusse induzieren in den Meßwicklungen 2 und i gegeneinander gerichtete elektromotorische Kräfte, die einander kompensieren. Befindet sich im magnetischen Feld des Gebers s geschmolzene Schlacke, werden in dieser Wirbelströme induziert, die die beiden magnetischen Ströme gleichermaßen verzerren, die von der Arbeitswicklung 1 in den Magnetkörpern 2 und 3 erzeugt werden, und das Ausgangssignal des Gebers bleibt gleich Null. Erreicht

κ die Trennungsgrenze 11 einen von diesen Strömen oder, wie es in F ι g. 4 dargestellt ist, den magnetischen Strom, der von der Arbeitswicklung 1 im Magnetkörper 3 erzrugt wird, so gibt der Induktionsgeber ein Signal ab. Dies erklärt sich dadurch, daß die im flüssigen Metall

is induzierten Wirbelströme den magnetischen Fluß, der von der Arbeitswicklung 1 im Magnetkörper 3 erzeugt wird, gegenüber der durch die Wirbelströme herbeigeführten Verzerrung des magnetischen Stromes, der von der Arbeitswicklung 1 im Magnetkörper 2 erzeugt wird.

stärker verzerren, wodurch in den Meßwicklungen 4 und 5 ein Unterschied der elektromotorischen Kräfte entsteht, der von der Lage der Trennungsgrenze 11 in bezug auf den Geber abhängt. Der Unterschied der elektromotorischen Kräfte wird dann maximal sein, wenn die Trennungsgrenze 11 mitten zwischen den Magnetkörpern 2 und 3 liegt.

Die Anwendung des kontaktlosen Induktionsgebers zur Bestimmung der Trennungsg^renze zweier Medien gestattet es nicht nur die Trennungsgrenze zu

>ü bestimmen, sondern auch in der vorgegebenen Höhe aufrechtzuerhalten. Wird der Geber in der speziellen Elektrometallurgie, bei der Elektroschlacke-, Elektronenstrahl-, Plasmabogenprozessen, bei der Elektroschlacke-Schweißung oder im Strangguß angewandt, so

^ läßt sich mit seiner Hilfe der Stand des flüssigen Metalls in bezug auf die Kokille bestimmen und jeder dieser Prozesse automatisch regeln.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kontaktloser Induktionsgeber zur Bestimmung der Trennungsgrenze zweier Medien, die verschiedene spezifische Dichte und verschiedene spezifische elektrische Widerstände besitzen und von denen mindestens eines elektrisch leitend und unmagnetisch ist, enthaltend Arbeits- und Meßwicklungen, auf zv/ei C-förmigen Magnetkörpern, deren Stirnflächen in senkrechten Ebenen zur Trennungsfläche zweier Medien angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß beide Magnetkörper (2 und 3) parallel zueinander und übereinanderliegend angeordnet sind.

2. Kontaktloser Induktionsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Magnetkörper (2 und 3) von einer eigenen Meßwicklung (4 und 5) umfaßt ist und die beiden Meßwicklungen (4 und

5) gegeneinander geschaltet sind und daß die beiden Magnetkörper (2 und 3) von einer gemeinsamen Arbeitswicklung (1) umfaßt sind.

3. Induktionsgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis der Meßwicklung (2 und 3) ein Kondensator (16) eingeschal tet ist.

4. Induktionsgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswicklung (1) mit Wechselstrom der Frequenz 5bis8kH/gespeist ist.