DE4029406C2

DE4029406C2 - Probe for measuring the level in a shaft furnace

Info

Publication number: DE4029406C2
Application number: DE4029406A
Authority: DE
Inventors: Emile Breden; Emile Lonardi; Edgar Kraemer
Original assignee: Paul Wurth SA
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 1989-11-03
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 2001-12-20
Anticipated expiration: 2010-09-18
Also published as: BR9005586A; GB2237662A; IT9021887A0; LU87617A1; GB9020118D0; DE4029406A1; GB2237662B; IT1243866B; CA2025888A1; CA2025888C; IT9021887A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sonde zur Messung des Füllstandes in einem Schachtofen. Diese Sonde umfaßt einen an einem Seil oder an einer Kette hängenden Sondenfuss, wobei das Seil bzw. die Kette an einer Aufwickeltrommel befestigt ist, welch letztere in einem dichten Gehäuse über dem Ofen angebracht ist. Das Gehäuse steht über eine vertikale Rohrhülse, welche die obere Wand des Ofens durchdringt, mit dem Inneren des Ofens in Verbindung. Ein elektrischer Motor betätigt die Aufwickeltrommel über ein dazwischengeschaltetes Untersetzungs getriebe. Auch sind Mittel vorgesehen zum Erfassen des Auf- und Abwickelvorganges bei der Wickeltrommel und zur Steuerung der Geschwindigkeit und des Drehmomentes des Motors.The present invention relates to a probe for measurement the level in a shaft furnace. This probe includes one probe foot hanging on a rope or chain, whereby the rope or chain is attached to a winding drum is what the latter in a sealed housing over the stove is appropriate. The housing stands over a vertical tube sleeve, which penetrates the top wall of the furnace, with the inside of the Furnace in connection. An electric motor operates the Take-up drum via an intermediate reduction gear transmission. Means are also provided for detecting the opening and closing Unwinding process in the winding drum and to control the Speed and torque of the engine.

Sonden zur Messung eines Füllstandes sind an sich wohl bekannt, und sie werden benutzt, um den Pegel der Beschickungs oberfläche in einem Ofen zu bestimmen, vornehmlich aber, um den Beginn und das Ende einer Begichtungsperiode festzulegen. Diese Sonden müssen einer ganzen Reihe von Zwängen und Kriterien, deren Auswirkungen ganz oft aber gegensätzlich sind, gerecht werden. Was zum Beispiel die Geschwindigkeit anbetrifft, mit welcher der Sondenfuss betätigt wird, um ihn herab auf die Oberfläche der Begichtung zu senken- und um ihn dann erneut hochzufahren, so ist es wünschenswert, eine verhältnismässig hohe Geschwindigkeit für die Trommel zu haben, um Zeitverluste zu verhindern. Dagegen läuft der Sondenfuss bei einer zu hohen Absenkgeschwindigkeit Gefahr in dem Beschickungsgut zu versinken und so die Messresultate zu verfälschen. Man muss also die Geschwindigkeit des Motors so festlegen, dass ein sinnvoller Kompromiss zwischen diesen zwei Forderungen hergestellt wird.Probes for measuring a level are in themselves well known and they are used to control the level of the feed to determine the surface in an oven, but mainly to determine the Determine the start and end of a payment period. This Probes must meet a number of constraints and criteria the effects of which are very often contradictory become. As for speed, for example which the probe foot is operated to bring it down onto the Lower the surface of the survey - and then again start up, it is desirable to have a relatively high To have speed for the drum to waste time prevent. In contrast, the probe foot runs at too high a level Lowering speed Danger of sinking into the load and thus falsify the measurement results. So you have to Set the speed of the engine so that it makes sense A compromise is made between these two demands.

Ein anderes Problem ist dasjenige der Zunahme des auf den Motor ausgeübten Drehmomentes während dem Absenken des Sonden fusses auf die Begichtungsoberfläche. In der Tat addiert sich zu dem Gewicht des Sondenfusses das Gewicht der Kette oder des Seiles in dem Masse, wie sich das Aufhängungsmittel abwickelt, und diese Zunahme des Drehmomentes, bei demselben Bremsmoment des Motors, vergrössert die Absinkgeschwindigkeit des Fusses der Sonde. Nun ist es aber genau das Gegenteil, was erwünscht ist, nämlich eine Verlangsamung des Fusses der Sonde beim Herannahen an die Oberfläche des Beschickungsgutes, um eben ein Eindringen in dieselbe zu verhindern.Another problem is that of the increase in the on the Motor applied torque while lowering the probe feet on the surface. In fact, it adds up the weight of the probe foot the weight of the chain or Rope in the mass as the suspension means unwinds and this increase in torque at the same braking torque of the motor increases the lowering speed of the foot Probe. Now it is exactly the opposite of what is desired namely, a slowdown in the foot of the probe as it approaches to the surface of the load to prevent penetration to prevent in the same.

Ein anderes Problem besteht darin, dass man die notwendigen Massnahmen ergreifen muss, um zu verhindern, dass der Fuss der Sonde nach seinem Kontakt mit der Oberfläche der Beschickung umfällt. Das heisst demzufolge, dass man es so einrichten muss, dass der Fuss der Sonde aufrecht auf der Oberfläche des Beschickungsgutes stehen bleibt und dass er mit der letzteren absinkt ohne umzufallen. Gegenteiligenfalls sind die Resultate der Messung verfälscht. Folglich muss man das Drehmoment des Motors vergrössern, sobald der Fuss der Sonde die Oberfläche der Beschickung berührt. Dabei muss man aber dafür Sorge tragen, dass diese Vergrösserung des Drehmomentes nicht zu gross wird, um zu verhindern, dass die Sonde hochgefahren wird.Another problem is that you have the necessary Must take measures to prevent the foot of the Probe after its contact with the surface of the feed falls over. So that means you have to set it up that the foot of the probe is upright on the surface of the Feed material remains and that it is with the latter sinks without falling over. On the contrary, the results are the measurement falsified. So you have to change the torque of the Motors enlarge as soon as the foot of the probe reaches the surface of the Feeding touches. But you have to make sure that this increase in torque does not become too large to to prevent the probe from starting up.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, benutzte man bis jetzt einen Schleifringläufermotor mit Rotorwiderständen, die im Hinblick auf die Änderung des Drehmomentes des Motors nach Belieben zu- oder abgeschaltet werden können.To meet these requirements, bis was used now a slip ring motor with rotor resistances, which in the With regard to the change in the torque of the engine Can be switched on or off at will.

Wenn es sich darum dreht den, Fuss der Sonde auf die Ober fläche der Beschickung abzusenken, so wird das Drehmoment des Motors über die Rotorwiderstände auf einen bestimmten Wert eingestellt. Letzterer ist kleiner als das von dem Sondenfuss entwickelte Absinkmoment und entspricht einer bestimmten Absink geschwindigkeit. Zwecks Kompensierung der Zunahme des Absink momentes infolge der Zunahme des Gewichtes durch das Abwickeln des Seiles bzw. der Kette und um die Absinkgeschwindigkeit des Sondenfusses konstant zu halten, vergrössert man über die Rotorwiderstände nach und nach das Drehmoment des Motors.When it comes to the foot of the probe on the upper lower the area of the feed, the torque of the Motor over the rotor resistances to a certain value set. The latter is smaller than that of the probe foot developed sinking moment and corresponds to a specific sink speed. To compensate for the increase in sink moment due to the increase in weight due to unwinding of the rope or chain and the rate of descent of the Keeping the probe foot constant is enlarged by using the Rotor resistances gradually the torque of the motor.

In dem Moment wo der Fuss der Sonde die Oberfläche der Beschickung berührt, wird der Wert der Rotorwiderstände noch zusätzlich verkleinert, um das Drehmoment des Motors auf einen Wert zu vergrössern, welcher gross genug ist, um den Fuss der Sonde in einer aufrechten Position zu halten, und zwar so, dass die Sonde nicht von der Beschickungsoberfläche abgehoben wird, und es ihr erlaubt wird, mit der Oberfläche abzusinken.The moment the foot of the probe hits the surface of the Feeding touches, the value of the rotor resistances is still additionally reduced to the torque of the engine on one Value to increase, which is big enough to the foot of the Hold the probe in an upright position so that the probe is not lifted off the loading surface, and is allowed to sink with the surface.

Die verschiedenen Änderungen der Rotorwiderstände zur Fest legung des Drehmomentes des Motors werden automatisch durch geführt unter Zuhilfenahme von Mitteln zur Erfassung der Position des Sondenfusses. Dies geschieht über eine vorher bestimmte Eichung, welche es erlaubt, die verschiedenen, sich aus den Änderungen der Widerstände ergebenden Momente in Funktion der Stellung des Fusses der Sonde anzupassen.The different changes in rotor resistances to fixed The torque of the motor is automatically determined by managed with the help of means for recording the Position of the probe foot. This is done through a beforehand certain calibration, which allows the different ones to stand out moments in function of the changes in the resistances to adapt to the position of the foot of the probe.

Obschon dieses System seit Jahren funktioniert, weist es trotzdem eine gewisse Anzahl von Unzulänglichkeiten auf, welche sich mit fortschreitender technologischer Entwicklung immer stärker zeigen. So ist beispielsweise die Eichung der Sonde und die Anpassung der verschiedenen Werte der Rotorwiderstände eine Arbeit für Spezialisten, und sie muss in regelmässigen Abständen wiederholt werden, denn die Bedingungen des Ganges des Ofens rufen Änderungen des Absenkmomentes der Sonde hervor, welche nicht im voraus vorhergesehen werden können. Diese Änderungen des Momentes können hervorgerufen werden durch Schwankungen in der Temperatur des Schmiermittels, durch die Verschmutzung der Trommel und des Seiles bzw. der Kette, durch die Abnutzung der Stopfbuchsen der Lager des Motors und des Reduktionsgetriebes usw. Die Eichung und die Anpassung der Werte der Widerstände können darüberhinaus nur vorgenommen werden, wenn der Ofen steht. Nun ist es aber eine Selbstverständlichkeit, dass eine schlechte Anpassung der Werte der Widerstände Ungenauigkeiten bei der Messung nach sich ziehen wird.Although this system has worked for years, it shows nevertheless a certain number of shortcomings on which always with advancing technological development show stronger. For example, the calibration of the probe and the adjustment of the different values of the rotor resistances Work for specialists and they have to be done on a regular basis be repeated because the conditions of the course of the furnace cause changes in the lowering moment of the probe which cannot be predicted in advance. These changes of the moment can be caused by fluctuations in the temperature of the lubricant, due to the pollution of the Drum and the rope or chain, due to the wear of the Stuffing boxes of the engine and reducer bearings etc. The calibration and adjustment of the values of the resistors can also only be carried out when the oven is at a standstill. Now it is a matter of course that bad Adjustment of the values of the resistances inaccuracies Measurement will entail.

Um über einen genügend breiten Anpassungsbereich zu verfügen und um so die Arbeit zu erleichtern, dabei aber gleich zeitig den Schwankungen des Wirkungsgrades der Vorrichtung Rechnung zu tragen, ist es notwendig eine genügend schwere Ausrüstung vorzusehen, insbesondere einen Sondenfuss der zwischen 100 und 250 kg wiegt. Infolge dieses ziemlich grossen Gewichtes ist es notwendig mit verhältnismässig geringen Geschwindigkeiten zu operieren, um ein Eindringen des Fußes der Sonde in das Beschickungsgut zu vermeiden.To have a sufficiently wide range of adjustment too to make work easier, but at the same time timely fluctuations in the efficiency of the device Taking into account, it is necessary to have a sufficiently heavy one To provide equipment, in particular a probe base weighs between 100 and 250 kg. As a result of this rather large one Weight is necessary with relatively little Operate at speeds to penetrate the foot of the probe to avoid in the load.

Darüberhinaus benötigt der Schleifringläufermotor eine regelmäßige Wartung wegen der Abnutzung der Rotorringe.In addition, the slip ring motor requires a regular one Maintenance due to wear of the rotor rings.

Aus der DE 33 32 912 C1 ist eine Füllstandsmeßvorrichtung bekannt, die zur Bestimmung von Flüs sigkeitspegeln vorgesehen ist. Die Füllstandsmeßvorrichtung weist eine Tastplatte auf, die mit einem Meßseil an einer mit einem Servomotor verbundenen Seiltrommel angeschlossen ist, wobei das drehbar gelagerte Motorgehäuse in beiden Drehrichtungen federnd an einem festen Gerätegehäuse angekoppelt und dazwischen ein elektrischer Signalgeber angeord net ist. Bei einer durch Niveauänderungen der Meßflüssigkeit verursachten Verdrehung des Motors erzeugt der Signalgeber ein Signal, das in einer angeschlossenen Vergleichsstufe mit einem vorgegebenen Signal verglichen wird, das einem bestimmten Momentengleich gewicht entspricht, wobei eine Einregelung auf das Momentengleichgewicht erfolgt und so die Tastplatte dem Flüssigkeitspegel nachgeführt wird. Durch geeignete Schaltungsmaß nahmen werden Störeinflüsse, wie Wellen auf der Oberfläche der Meßflüssigkeit, eliminiert.From DE 33 32 912 C1 a level measuring device is known, which is used to determine rivers liquid levels is provided. The fill level measuring device has a touch plate, which with a measuring cable is connected to a cable drum connected to a servo motor, wherein the rotatably mounted motor housing resiliently in one direction in both directions of rotation fixed device housing coupled and an electrical signal transmitter arranged in between is not. In the event of a twist caused by changes in the level of the measuring liquid Motors the signal generator generates a signal that is in a connected comparison stage a given signal is compared that is the same as a certain moment weight corresponds, with adjustment to the moment balance and so on the touch plate is adjusted to the liquid level. With a suitable circuit dimension interferences, such as waves on the surface of the measuring liquid, are eliminated.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine neue zur Niveaubestimmung dienende Sonde der eingangs erwähnten Art zu entwerfen, welche einfacher und leichter ist, welche weniger Wartung verlangt und welche keine regelmässigen Anpassungen und Eichungen mehr benötigt.The aim of the present invention is to provide a to design a new probe of the type mentioned at the beginning which serves for determining the level is easier and lighter, which requires less maintenance and which no more regular adjustments and calibrations needed.

Um dieses Ziel zu erreichen, schlägt die hier vorliegende Erfindung eine Niveausonde mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen vor.In order to achieve this goal, the present one suggests Invention a level probe with the features specified in claim 1 before.

Die Speisung des Motors wird durch einen statischen Umformer in Funktion eines die wirkliche Geschwindigkeit des Motors messenden Drehzahlgebers gesteuert, und sie steht unter der Kontrolle von Einstellsignalen, welche von einer Kontroll einheit als Funktion der Stellung des Fusses der Sonde geliefert werden, nachdem diese durch die besagten Meßvorrichtungen zur Erfassung des Abrollens und des Aufrollens des Seiles bzw der Kette erfasst worden sind.The motor is powered by a static Converter as a function of the real speed of the Motor-controlled speed sensor controlled and it is under the control of setting signals, which of a control unit supplied as a function of the position of the base of the probe after this is detected by said measuring devices for detection unrolling and unrolling the rope or chain have been recorded.

Der Strom des Motors wird gesteuert durch eine Schleife zur Regelung des Drehmomentes unter der Kontrolle von Einstellwerten welche von der Kontrolleinheit als Funktion der Stellung des Fusses der Sonde geliefert werden.The current of the motor is controlled by a loop Regulation of the torque under the control of setting values which is determined by the control unit as a function of the position of the Feet of the probe.

Die durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagene Sonde verlangt keine Regelung vor Ort, denn die Absinkgeschwindigkeit des Fusses der Sonde und das Drehmoment des Motors werden automatisch durch zwei Regelschleifen eingestellt.The probe proposed by the present invention does not require any regulation on site because the rate of descent of the foot of the probe and the torque of the motor automatically set by two control loops.

Die Wartung braucht nicht mehr so aufwendig zu sein, denn der Servomotor umfaßt keine verschleissenden Teile mehr. Maintenance no longer needs to be as complex, because the servo motor no longer has any wearing parts.

Die Vorrichtung kann bedeutend leichter sein, denn das System ist von grösserer Empfindlichkeit und erlaubt es, mit Gewichten in der Grössenordnung von einigen Kilo zu arbeiten. Ein leichterer Fuss an der Sonde erlaubt es aber wiederum, die Betätigungsgeschwindigkeit zu vergrössern.The device can be significantly lighter because that System is more sensitive and allows using Weights in the order of a few kilos to work. However, a lighter foot on the probe in turn allows the Increase actuation speed.

Die der vorliegenden Erfindung entsprechende Sonde erlaubt es zudem, wegen der automatischen Kompensation der Änderungen des Absinkmomentes, viel genauere Messungen als bisher zu machen.The probe according to the present invention allows it, because of the automatic compensation of the changes of the sinking moment, much more precise measurements than before do.

Der Verbrauch an Energie der durch die vorliegende Erfindung geschaffenen Sonde wird deutlich verringert. Dies geschieht dank der weniger aufwendigen Ausrüstung und des besseren Wirkungsgrades des benutzten Motors.The consumption of energy by the present Invention probe is significantly reduced. This happens thanks to the less expensive equipment and the better efficiency of the used motor.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Anfahrstopp in der Rohrhülse vorgesehen, um die Referenzstellung des Sonden fusses festzulegen. Diese Stellung dient bei der automatischen Kalibrierung der besagten Meßvorrichtungen, welche zur Erfassung des Abrollens und des Aufrollens des Seiles bzw der Kette dienen, insbesondere dient sie zur automatischen Nullpunkteinstellung dieser Mittel, wenn sich der Sondenfuss in der Ruhestellung befindet.In a preferred embodiment there is a start stop provided in the tube sleeve to the reference position of the probes feet. This position is used in the automatic Calibration of said measuring devices, which are used to record the Unroll and unwind the rope or chain, in particular, it is used for automatic zero point adjustment this means when the probe foot is at rest located.

Es muss in der Tat daran erinnert werden, dass sich infolge der hohen oberhalb der Beschickungsoberfläche vorherrschenden Temperaturen ein Seil sowie auch eine Kette dehnen, dies umso mehr, je grösser das Gewicht des Sondenfusses ist. Da nun aber die Ortungsmittel die Position des Sondenfusses über den Grad der Abwickelung oder der Aufwickelung der Trommel bestimmen, ruft eine Zunahme der Länge des Seiles sowie auch der Kette notgedrungen eine falsche Messung hervor. Bei den herkömmlichen Fühlern würde eine solche Längenzunahme eine neue Einstellung der Ortungsmittel notwendig machen, was eine lokale Intervention unter schwierigen Arbeitsbedingungen erfordern würde. Dagegen macht die erfindungsgemässe Niveausonde ein automatisches Kalibrieren der Ortungsmittel dadurch möglich, dass eine neue Nulleinstellung vorgenommen wird.Indeed, it must be remembered that as a result the high prevailing above the loading surface Temperatures stretch a rope as well as a chain, all the more so the greater the weight of the probe foot. But now the locating means the position of the probe foot over the degree determine the unwinding or winding of the drum, calls an increase in the length of the rope as well as the chain necessarily a wrong measurement. With the conventional Such an increase in length would feel a new attitude the location means make what a local intervention necessary would require under difficult working conditions. On the other hand makes the level probe according to the invention an automatic Calibration of the location means possible that a new one Zero adjustment is made.

Andere Eigenarten und Merkmale ergeben sich aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung einer vorteilhaften Ausführungsform. Diese wird nachstehend zum Zwecke der Veranschaulichung dargestellt, und es wird Bezug genommen auf die beiliegenden Zeichnungen bei welchen:
Other characteristics and features result from the detailed description of an advantageous embodiment below. This is illustrated below for the purposes of illustration and reference is made to the accompanying drawings in which:

- die Fig. 1 ein Blockschema der Sonde gemäss der hier vorliegenden Erfindung zeigt,- Figs. 1 according to the present invention here shows a block diagram of the probe,
- die Fig. 2 das zur automatischen Kalibrierung dienende System in der Ruhestellung zeigt,- Figs. 2 shows the serving for the automatic calibration system in the rest position,
- die Fig. 3 die Einzelheiten des Anschlagstopps im vertikalen Schnitt und in Vergrösserung darstellt, und- Fig. 3 shows the details of the stop stop in vertical section and in enlargement, and
- die Fig. 4 einen Querschnitt durch die Einzelheiten gemäss der Fig. 3 wiedergibt. . 3 represents the 4 shows a cross section through the detail according to the Fig -..

Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Hochofen 10, in welchem man den Pegel 12 des Beschickungsmaterials bestimmen und über wachen will. Zu diesem Zweck bringt man eine zur Niveaumessung dienende Sonde in dem schrägen Teil 14 der Hochofenwand an. Die Niveaumessungssonde selbst besteht vornehmlich aus einem Gewicht oder Sondenfuss 16, wobei dieses Element an dem freien Ende einer Kette oder eines Seiles 18 befestigt ist, während das andere Ende an einer Trommel 20 angebracht ist, welch letztere ihrerseits in einem dichten Gehäuse 22 über dem schrägen Teil 14 der Wand des Ofens 10 untergebracht ist. Dieses Gehäuse 22 steht mit dem Inneren des Ofens über eine vertikale, an dem schrägen Teil 14 der Ofenwand befestigte rohrförmige Hülse 24 in Verbindung. Der untere Rand dieser rohrförmigen Hülse 24 ist als Trichter ausgebildet, um dem Fuss 16 der Sonde zu ermöglichen ins Innere der Hülse in seine Ausgangsstellung einzufahren. Fig. 1 shows schematically a blast furnace 10 , in which one wants to determine the level 12 of the feed material and watch over. For this purpose, a probe is used to measure the level in the inclined part 14 of the furnace wall. The level measurement probe itself consists primarily of a weight or probe foot 16 , this element being attached to the free end of a chain or rope 18 , while the other end is attached to a drum 20 , the latter in turn in a sealed housing 22 over the oblique one Part 14 of the wall of the furnace 10 is housed. This housing 22 communicates with the interior of the furnace via a vertical tubular sleeve 24 attached to the inclined part 14 of the furnace wall. The lower edge of this tubular sleeve 24 is designed as a funnel in order to allow the foot 16 of the probe to move into the interior of the sleeve into its starting position.

Um das Abmontieren des Fusses 1 der Sonde zu ermöglichen, ohne dadurch aber den Gang des Ofens unterbrechen zu müssen, umfaßt die Hülse 24 einen Schieber 26, welcher es erlaubt, den oberen Teil des Gehäuses 22 von dem Inneren des Ofens 10 zu isolieren. Wenn der Fuss 16 der Sonde über diesen Schieber 26 hinaus hochgefahren ist und wenn der letztere abgeschlossen worden ist, so kann der Fuss 16 durch die Türe 28 hindurch aus dem Gehäuse 22 entfernt werden. In order to enable the foot 1 of the probe to be removed without, however, thereby having to interrupt the course of the furnace, the sleeve 24 comprises a slide 26 which allows the upper part of the housing 22 to be insulated from the interior of the furnace 10 . When the foot 16 of the probe has moved up beyond this slide 26 and when the latter has been locked, the foot 16 can be removed from the housing 22 through the door 28 .

Die Trommel 20 wird durch einen Servomotor 30 über das zwischengeschaltete Untersetzungsgetriebe 32 betätigt. Das Abwickeln und das Aufwickeln des Seiles bzw. der Kette 18 auf die Trommel 20 werden durch zwei Messfühler 34 und 36 gemessen, wobei letztere die Winkelstellungen der Antriebsachse der Trommel 20 aufnehmen. Der Messfühler 34 ist ein Pegelübermittler und liefert die dem Niveau 12 der Oberfläche der Beschickung entsprechenden Messignale. Der Messfühler 36 ist ein elektro mechanischer Nockenselektor und liefert die Steuersignale in Funktion der Stellung des Fusses 16 der Sonde.The drum 20 is actuated by a servo motor 30 via the intermediate reduction gear 32 . The unwinding and winding of the rope or chain 18 on the drum 20 are measured by two sensors 34 and 36 , the latter recording the angular positions of the drive axis of the drum 20 . The sensor 34 is a level transmitter and supplies the measurement signals corresponding to the level 12 of the surface of the feed. The sensor 36 is an electro-mechanical cam selector and supplies the control signals as a function of the position of the foot 16 of the probe.

Die von den Messfühlern 34 und 36 erzeugten Signale werden in eine Kontrolleinheit 38 geschickt. Letztere liefert die Einstellwertsignale 40 an einen statischen Umformer 42, welcher seinerseits die Geschwindigkeit und das Drehmoment des Servo motors befehligt. Die Geschwindigkeit des letzteren wird zudem permanent gemessen und die entsprechenden Signale werden über einen Drehzahlgeber 44 an den statischen Umformer 42 weiter geleitet. Wenn bei einer gegebenen Stellung des Fusses 16 der Sonde, so wie sie von dem Übermittler 34 oder von dem Selektor 36 gemessen worden ist, das der gemessenen Geschwindigkeit des Motors 30 entsprechende und von dem Drehzahlgeber 44 gelieferte Signal nicht dem von der Kontrolleinheit 38 gelieferten Anweisungssignal 40 entspricht, so befehligt der statische Umformer 42 automatisch eine entsprechende Beschleunigung oder Verzögerung des Servomotors 30, bis die wirkliche Geschwindig keit desselben der angewiesenen Geschwindigkeit für eine gegebene Position des Fusses 16 der Sonde entspricht. Auf diese Weise werden die auf die Änderungen des Abwickeldrehmomentes des Sondenfusses 16 zurückzuführenden Geschwindigkeitsänderungen automatisch durch die Regelschleife kompensiert, ohne eine zusätzliche Anpassung oder Kalibrierung zu benötigen.The signals generated by the sensors 34 and 36 are sent to a control unit 38 . The latter supplies the set value signals 40 to a static converter 42 , which in turn commands the speed and the torque of the servo motor. The speed of the latter is also measured continuously and the corresponding signals are passed on to the static converter 42 via a speed sensor 44 . If, for a given position of the foot 16 of the probe, as measured by the transmitter 34 or by the selector 36 , the signal corresponding to the measured speed of the motor 30 and supplied by the speed sensor 44 does not correspond to the instruction signal supplied by the control unit 38 40 corresponds, the static converter 42 automatically commands a corresponding acceleration or deceleration of the servo motor 30 until the actual speed thereof corresponds to the commanded speed for a given position of the foot 16 of the probe. In this way, the speed changes due to the changes in the unwinding torque of the probe foot 16 are automatically compensated for by the control loop, without the need for additional adaptation or calibration.

Wenn während dem Absenken des Sondenfusses 16 derselbe die Oberfläche des Beschickungsgutes berührt, fällt der Brems strom des Servomotors 30 auf einen sehr geringen Wert, was von dem statischen Umformer 42 leicht festgestellt wird. Dieser Abfall des Bremsstromes ruft automatisch eine Vertauschung der Geschwindigkeitsregelschleife durch eine Motorendrehmoments regelschleife 46 hervor. Der Einstellwert dieses Drehmomentes wird durch die Kontrolleinheit 38 geliefert, und er wird dem Servomotor 30 automatisch durch den statischen Umformer 42 übermittelt, indem der Motor mit einem angepassten elektrischen Strom gespeist wird. Dieser Strom ist darauf abgestellt, dass der Fuss 16 der Sonde aufrecht auf der Oberfläche 12 stehen bleibt, ohne von dieser abgehoben zu werden. Von diesem Moment an kann der Sondenfuss 16 mit der Beschickungsoberfläche 12 absinken und über den Pegelübermittler 34 kontinuierlich einen Messwert für den Pegel 12 liefern. Wenn der Pegel unter einen im voraus festgelegten Wert abfällt, so muss der Sondenfuss 16 wieder in die Hülse 24 eingefahren werden, so dass für den Ofen eine Begichtungsperiode gestartet werden kann. Im Hinblick auf das besagte Einfahren vergrössert der statische Umformer 42, infolge der Anweisung durch die Kontrolleinheit 38, den Strom des Servomotors 30 automatisch bis auf den Wert der notwendig ist um den Sondenfuss 16 hochfahren zu können.If during the lowering of the probe foot 16 the same touches the surface of the load, the braking current of the servo motor 30 drops to a very low value, which is easily determined by the static converter 42 . This drop in the braking current automatically causes the speed control loop to be exchanged for a motor torque control loop 46 . The set value of this torque is supplied by the control unit 38 and it is automatically transmitted to the servomotor 30 by the static converter 42 by supplying the motor with an adapted electrical current. This current is based on the fact that the foot 16 of the probe remains upright on the surface 12 without being lifted off from it. From this moment on, the probe foot 16 can sink with the loading surface 12 and continuously deliver a measured value for the level 12 via the level transmitter 34 . If the level drops below a predetermined value, the probe foot 16 must be retracted into the sleeve 24 so that a brewing period can be started for the furnace. With regard to said retraction, the static converter 42 automatically increases the current of the servo motor 30 , as a result of the instruction from the control unit 38 , to the value necessary to be able to start up the probe foot 16 .

Beim Herannahen an den Trichter der Hülse 24, welches von dem Selektor 36 ausgemacht wird, wird das Drehmoment des Servo motors 30 automatisch reduziert, um das Hochfahren des Sonden fusses zu verlangsamen und seinen Stillstand in der Parkposition im Innern der Hülse 24 zu erleichtern.When approaching the funnel of the sleeve 24 , which is identified by the selector 36 , the torque of the servo motor 30 is automatically reduced in order to slow the start of the probe foot and to facilitate its standstill in the parking position inside the sleeve 24 .

Wenn nach einer Begichtungsperiode der neue Füllstand, als eine Funktion der Menge des in den Ofen eingegebenen Materials, ungefähr bekannt ist, so ist es zwecks Vornahme einer Messung möglich, den Sondenfuss 16 mit einer verhältnismässig grossen Geschwindigkeit absinken zu lassen und die Sinkbewegung beim Herannahen an den Füllstand 12 automatisch zu verlangsamen.If, after an exposure period, the new level is approximately known as a function of the amount of material placed in the furnace, it is possible to make a measurement by lowering the probe foot 16 at a relatively high speed and the sinking motion as it approaches the level 12 to slow down automatically.

Es wird nun nachstehen mit gleichzeitiger Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 ein vorteilhaftes System zur automatischen Kalibrierung des Regelsystems beschrieben, und zwar im Hinblick auf seine Anpassung an eventuelle Dehnungen des Seiles oder der der Fette 18. Zu diesem Zweck hat man in der Hülse 24, an einer Stelle, welche dem Gipfel des Fusses 16 der Sonde in seiner Referenzstellung entspricht, einen Anschlag 46 vorgesehen, welcher aus zwei Querbalkan bestehen kann, so die dies in der Fig. 4 dargestellt ist. Dieser Anschlag 48 ist an einer horizontalen Schwenkachse 50 so angebracht, dass er ausschwenken kann, sei es durch Handbetätigung, sei es über die Zuhilfenahme eines Motors, zwischen einer durch die voll durchgezogenen Striche auf der Fig. 3 dargestellten horizontalen Arbeits position und einer vertikalen, durch die unterbrochenen Striche dargestellten funktionslosen Position. Diametral gegenüber der Schwenkachse 50 befinden sich mechanische Widerlager 52 in Form von Winkeleisenstücken. Diese verhindern ein Ausweichen der Querbalken des Anschlages 48 unter der Einwirkung des oberen konischen Teiles des Fusses 16 der Sonde bei dem Kontakt der letzteren mit den Querkalken bei der Kalibrierung.An advantageous system for automatically calibrating the control system will now be described with reference to FIGS. 2 to 4, with a view to adapting it to possible elongations of the rope or of the greases 18 . For this purpose, a stop 46 has been provided in the sleeve 24 , at a point which corresponds to the summit of the foot 16 of the probe in its reference position, which can consist of two transverse beams, as shown in FIG. 4. This stop 48 is attached to a horizontal pivot axis 50 in such a way that it can pivot out, be it by manual operation or be it with the aid of a motor, between a horizontal working position shown by the solid lines on FIG. 3 and a vertical, position inoperative represented by the broken lines. Mechanical abutments 52 in the form of angle iron pieces are located diametrically opposite the pivot axis 50 . These prevent the crossbeams of the stop 48 from evading under the action of the upper conical part of the foot 16 of the probe when the latter contacts the crossbeams during calibration.

Bei normalem Funktionieren befindet sich der Anschlag 48 in horizontaler Position.In normal operation, the stop 48 is in the horizontal position.

Nach einer gewissen Anzahl von Arbeitsstunden der Sonde, beispielsweise nach jeder Woche, ist es angesichts der hohen Temperaturen bei welchen der Sondenfuss und das Seil oder die Kette arbeiten müssen, angebracht die Dehnung des Aufhängungs elementes 18 des Sondenfusses nachzuprüfen und, wenn dies notwendig geworden ist, eine erneute Nulleinstellung des Füll standübermittlers vorzunehmen.After a certain number of working hours of the probe, for example every week, it is appropriate in view of the high temperatures at which the probe foot and the rope or chain have to work, to check the elongation of the suspension element 18 of the probe foot and, if necessary, if necessary to reset the level transmitter.

Zu diesem Zweck wird der Fuss 16 mit einer verminderten Geschwindigkeit über die fälschlicherweise als Parkendstellung angezeigte Position hinaus hochgezogen, bis er die zwei Quer balken des Anschlages 48 berührt. Diese Berührung wird durch den Drehzahlgeber 44 des Servomotors festgestellt, welcher "Geschwindigkeit null" anzeigt oder durch eine von dem statischen Umformer 42 verzeichnete Stromzunahme ausgemacht.For this purpose, the foot 16 is pulled up at a reduced speed beyond the position incorrectly indicated as the parking end position until it touches the two cross bars of the stop 48 . This contact is detected by the servo motor's speed sensor 44 , which indicates "zero speed", or is identified by an increase in current recorded by the static converter 42 .

In dieser Stellung kann der Bedienungsmann automatisch eine neue Kalibrierung des Systems anordnen. Auf diese Weise wird die von dem Fuss 16 der Sonde eingenommene Stellung, so wie sie in der Fig. 3 dargestellt ist, auch tatsächlich die Referenz stellung und entspricht dem Wert Null auf dem Pegelübermittler 34.In this position, the operator can automatically order a new calibration of the system. In this way, the position assumed by the foot 16 of the probe, as shown in FIG. 3, actually becomes the reference position and corresponds to the value zero on the level transmitter 34 .

Soll der Fuss 16 der Sonde abmontiert werden, so steht der Anschlag 48 in der funktionslosen, durch die unterbrochenen Striche dargestellten Position, und der Anschlag 48 gibt den Durchgang für den Fuss der Sonde frei.If foot 16 of the probe is to be removed, stop 48 is in the non-functional position shown by the broken lines, and stop 48 clears the passage for the foot of the probe.

Claims

1. Sonde zur Messung des Füllstandes in einem Schachtofen, mit einem an einem Seil oder an einer Kette (18) hängenden Sondenfuß (16), wobei das Seil bzw. die Kette an einer in einem dichten Gehäuse (22) über dem Ofen (10) angebrachten Auf wickeltrommel (20) befestigt ist und das Gehäuse über eine vertikale, die obere Wand des Ofens (10) durchdringende Hülse (24) mit dem Inneren des Ofens in Ver bindung steht, mit einem an ein Untersetzungsgetriebe (32) gekoppelten elektri schen Motor (30) zur Betätigung der Wickeltrommel (20), sowie mit Meßvorrichtun gen (34, 36) zum Erfassen des Auf- und Abwickelns der Wickeltrommel (20), dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein durch eine Regelvorrichtung gesteuerter Servomotor (30) ist, mit:

a) einer Geschwindigkeitsregelschleife zum Regeln der Geschwindigkeit des Servo motors (30) in Abhängigkeit von der durch die Meßvorrichtungen (34, 36) erfaßten Position des Sondenfußes (16) beim Absenken auf die Beschickungsoberfläche (12);
b) Mitteln zum Erfassen des Aufsetzens des Sondenfußes (16) auf der Beschickungs oberfläche (12);
c) einer Drehmomentregelschleife zum Regeln des Drehmoments des Servomotors (30) in Abhängigkeit von der durch die Meßvorrichtungen (34, 36) erfaßten Posi tion des Sondenfußes (16); und
d) Umschaltmitteln zum Umschalten von der Geschwindigkeitsregelschleife auf die Drehmomentregelschleife nach dem Aufsetzen des Sondenfußes (16) auf der Beschickungsoberfläche (12), so daß die eigentliche Messung des Pegels der absinkenden Beschickungsoberfläche (12) unter Kontrolle durch die Dreh momentregelschleife erfolgt.

1. Probe for measuring the fill level in a shaft furnace, with a probe foot ( 16 ) hanging on a rope or on a chain ( 18 ), the rope or chain on a in a sealed housing ( 22 ) above the furnace ( 10 ) attached to the winding drum ( 20 ) and the housing via a vertical, the upper wall of the furnace ( 10 ) penetrating sleeve ( 24 ) with the interior of the furnace in connection with a coupling to a reduction gear ( 32 ) electrical rule Motor ( 30 ) for actuating the winding drum ( 20 ), and with measuring devices ( 34 , 36 ) for detecting the winding and unwinding of the winding drum ( 20 ), characterized in that the motor is a servomotor ( 30 ) controlled by a control device , With:

a) a speed control loop for controlling the speed of the servo motor ( 30 ) in dependence on the position of the probe foot ( 16 ) detected by the measuring devices ( 34 , 36 ) when lowering onto the loading surface ( 12 );
b) means for detecting the placement of the probe foot ( 16 ) on the loading surface ( 12 );
c) a torque control loop for controlling the torque of the servo motor ( 30 ) as a function of the position of the probe base ( 16 ) detected by the measuring devices ( 34 , 36 ); and
d) switching means for switching from the speed control loop to the torque control loop after placing the probe foot ( 16 ) on the loading surface ( 12 ), so that the actual measurement of the level of the sinking loading surface ( 12 ) takes place under control by the torque control loop.

2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitsregelschleife einen statischen Umformer (42) zur Speisung des Servomotors (30) in Abhängigkeit von der tatsächlichen, durch einen Drehzahl geber (44) ermittelten Geschwindigkeit des Servomotors (30) und von vorgegebe nen Sollwerten umfaßt, wobei eine Kontrolleinheit (38) zur Erzeugung der Sollwerte (40) als Funktionswerte der erfaßten Position des Sondenfußes (16) vorgesehen ist. 2. Probe according to claim 1, characterized in that the speed control loop has a static converter ( 42 ) for feeding the servo motor ( 30 ) as a function of the actual, by a speed sensor ( 44 ) determined speed of the servo motor ( 30 ) and from given Setpoints comprises a control unit ( 38 ) for generating the setpoints ( 40 ) as function values of the detected position of the probe base ( 16 ).

3. Sonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentregelschleife zur Steuerung des Stroms des Servomotors (30) nach vorgegebenen Sollwerten sowie eine Kontrolleinheit (38) zur Erzeugung der Sollwerte als Funktionswerte der erfaßten Position des Sondenfußes (16) vorgesehen ist.3. Probe according to claim 1 or 2, characterized in that the torque control loop for controlling the current of the servo motor ( 30 ) according to predetermined setpoints and a control unit ( 38 ) for generating the setpoints as function values of the detected position of the probe base ( 16 ) is provided.

4. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Anschlag (48) in der Hülse (24) zur Festlegung einer Referenzposition des Sondenfußes (16) für die automatische Kalibrierung der Meß vorrichtungen (34, 36), wobei durch einen Drehzahlgeber (44) in der Referenzposition ein Nullsignal erfaßbar ist.4. Probe according to one of claims 1 to 3, characterized by a stop ( 48 ) in the sleeve ( 24 ) for determining a reference position of the probe base ( 16 ) for the automatic calibration of the measuring devices ( 34 , 36 ), being by a speed sensor ( 44 ) a zero signal can be detected in the reference position.

5. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Anschlag (48) in der Hülse (24) zur Festlegung einer Referenzposition des Sondenfußes (16) für die automatische Kalibrierung der Meß vorrichtungen (34, 36), wobei in der Referenzposition über einen statischen Umformer (42) eine Zunahme des Motorstroms erfaßbar ist.5. Probe according to one of claims 1 to 4, characterized by a stop ( 48 ) in the sleeve ( 24 ) for determining a reference position of the probe base ( 16 ) for the automatic calibration of the measuring devices ( 34 , 36 ), being in the reference position An increase in the motor current can be detected via a static converter ( 42 ).