Пристрій для визначення положення поверхні поділу шлакового шару

1. Пристрій для визначення положення принаймні однієї поверхні поділу між шаром шлаку і розплавом металу, що містить несучу трубку, на одному кінці якої встановлена вимірювальна головка із зафіксованим у несучій трубці корпусом, що має обернений від несучої трубки торець, який відрізняється тим, що всередині вимірювальної головки встановлений генератор, а поза корпусом, перед його торцем встановлена, зв'язана з генератором, індукційна котушка, для визначення положення поверхні поділу. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що індукційна котушка принаймні з боків оточена захисною трубкою, зафіксованою на корпусі. 3. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що захисна трубка виготовлена із картону, кераміки чи кварцового скла. 4. Пристрій за п. 2 або 3, який відрізняється тим, що захисна трубка зовні оточена шаром із картону, паперу чи іншого спалимого матеріалу. 5. Пристрій за одним із пп. 1-4, який відрізняється тим, що діаметр захисної трубки перевищує діаметр індукційної котушки щонайбільше у 6 разів, переважно щонайбільше у 3 рази. 2 (19) 1 3 Винахід стосується пристрою для визначення положення принаймні однієї поверхні поділу шлакового шару на розплаві металу, що має несучу трубку, на кінці якої встановлена вимірювальна головка із закріпленим на несучій трубці, переважно циліндричним, елементом, що має обернену від несучої трубки торцеву поверхню. Такі пристрої відомі, наприклад, із публікації DE 36 41 987 А1. В ній описана встановлена всередині несучої трубки індукційна котушка, призначена для визначення висоти шару шлаку на розплаві металу. Із публікації DE 44 02 463 А1 відоме сумісне застосування першого електромагнітного датчика і другого датчика для визначення товщини шару шлаку. Із публікації WO 98/14755 відомий датчик для вимірювання товщини шару шлаку, причому вимірювання здійснюють з використанням світловоду. Згідно з публікацією DE3133182C1 рівень розплаву у ванні визначають за зміною напруги внаслідок утворення короткого замикання. У публікації JP 2003049215 описане визначення товщини шару шлаку за допомогою двох індукційних котушок, інший пристрій для вимірювання товщини шару шлаку відомий із публікації WO 03/060432. В ній описане використання втрачуваного вимірювального електронного пристрою всередині датчика, причому сигнали датчика передаються до пристрою для обробки без використання провідників. Відоме також визначення товщини шару шлаку за допомогою мікрохвиль (US 5,182,565). В основі винаходу лежить задача розробки покращеного вимірювального пристрою, за допомогою якого може бути дуже точно визначена товщина шару шлаку, що лежить на розплаві металу. Задача вирішена ознаками незалежного пункту формули винаходу. Вигідні форми виконання відображені у додаткових пунктах формули винаходу. Завдяки тому, що всередині вимірювальної головки встановлена друкована плата (чи вивідна рамка або інший пристрій для встановлення електричних конструктивних елементів) з генератором, а зовні головки, перед її торцем, встановлена зв'язана з генератором індукційна котушка, можливе дуже точне визначення положення поверхні поділу між шлаком і розплавом металу, оскільки індукційна котушка при відповідному налаштуванні електроніки дуже точно сприймає зміну переходу від шлаку до електропровідного розплаву металу, і дуже точно зв'язує відповідну зміну сигналу з переходом між цими матеріалами. Висота поверхні поділу корелюється або із швидкістю опускання вимірювальної головки, причому вимірюють час від початку переміщення до моменту зміни сигналу, або безпосередньо зі зміною положення закріпленої на несучій трубці вимірювальної головки (вимірювання положення), завдяки чому може бути точно визначене положення індукційної котушки в момент зміни сигналу. Сигнали передаються через контактний елемент за допомогою пропущених крізь вимірювальну фурму сигнальних провідників, під'єднаних до блока обробки. Вимірювальна фурма є звичайною фурмою, на яку насаджена несуча трубка для вимірювань, і за допомогою якої несуча трубка утримується під час вимірювань. 96118 4 Зміна сигналу в індукційній котушці починається на відстані 1 см чи й менше від розплаву металу, завдяки чому значною мірою усуваються впливи оточення, такі як перехресні перешкоди. Внаслідок наближення чи занурення індукційної котушки в розплав металу коливання генератора спочатку згасають, а потім повністю припиняються. Відповідний сигнал як порогове значення може бути переданий, наприклад, через транзистор. Індукційна котушка принаймні з боків оточена зафіксованою на корпусі захисною трубкою, причому ця трубка виготовлена із картону, кераміки чи кварцового скла. Таким чином, індукційна котушка захищена від впливу шлаку. Захисна трубка зовні може бути оточена шаром із картону, паперу чи іншого матеріалу, що згорає при температурах, що панують безпосередньо над шаром шлаку чи у ньому. Такий захисний шар завдяки згорянню значною мірою запобігає налипанню шлаку на захисній трубці. Для забезпечення якомога вищої точності вимірювань діаметр захисної трубки повинен перевищувати діаметр індукційної котушки щонайбільше у 6 разів, переважно щонайбільше у 3 рази, зокрема щонайбільше у 2 рази. Відстань між індукційною котушкою і генератором повинна становити щонайбільше 5 см, переважно щонайбільше 3 см, завдяки чому мінімізується вплив наявних у оточенні перешкод. На друкованій платі може бути встановлений резистор, а у розміщеному всередині несучої трубки кінці вимірювальної головки встановлений контактний елемент для електричного з'єднання вимірювальної головки з пропущеною крізь несучу трубку вимірювальною фурмою, причому резистор з'єднаний з принаймні одним контактом контактного елемента. Завдяки цьому відомим фахівцеві чином, наприклад, за допомогою короткого замикання двох контактів, зв'язаний із вимірювальною фурмою пристрій обробки сигналів може розпізнавати, що вимірювальна головка містить індукційну котушку для визначення положення поверхні поділу і здійснює обробку сигналу відповідним чином. Завдяки цьому може бути використана стандартна вимірювальна фурма, на яку можуть бути насаджені також інші відомі датчики, наприклад, датчики для вимірювання температури. Завдяки стандартизації розмірів контактного елемента можна використовувати резистор для розпізнавання виду датчика, насадженого на вимірювальну фурму. Поза корпусом вимірювальної головки, перед його переднім торцем розміщений розплавний контакт, заземлений через несучу трубку і приєднану вимірювальну фурму. Цей контакт призначений для додаткового визначення положення поверхні поділу між шаром шлаку і наявної над ним газової атмосфери, оскільки виникає коротке замикання, як тільки розплавний контакт дотикається до шару шлаку (він у нормальному випадку заземлений). Завдяки цьому може бути визначена як верхня, так і нижня поверхня поділу шлаку, і таким чином - товщина шару шлаку. На друкованій платі розміщений зв'язаний з генератором аналого-цифровий перетворювач (АЦП). АЦП з'єднаний з сигнальним провідником 5 96118 6 для подальшої передачі вимірювальних сигналів, контактами 10; 10’, які у свою чергу з'єднані з конпричому він може бути з'єднаний з розміщеним на тактним елементом 11. Насаджена на контактний друкованій платі контактною точкою до якої приєделемент вимірювальна фурма, сигнальні провіднаний сигнальний провідник. Крім того, АЦП має ники якої з'єднані з контактами контактного елемепровідник живлення. нта 11 і, таким чином, з контактами 10; 10’, уможЗавдяки тому, що вимірювальна головка може ливлює виявлення цього резистора і, таким чином, мати контактний елемент, електрично зв'язаний з реєстрацію вимірювальної головки як пристрою сигнальним виходом і виходом живлення АЦП, а для визначення положення однієї (чи кількох) потакож тому, що контактний елемент зв'язаний із верхонь поділу. вставленою у несучу трубку вимірювальною фурПри звичайних розмірах вимірювальної головмою, а всередині вимірювальної фурми розміщеки 1 у рамках звичайних розмірів несучої трубки ний принаймні один сигнальний провід і принаймні відстань між індукційною котушкою 4 і інтегроваодин провід живлення, які приєднані з одного боку ним у мікросхему 8 генератором становить лише до контактного елемента, а з іншого боку до виміблизько 2 см, завдяки чому вплив оточення майже рювального пристрою чи пристрою обробки сигнавиключений. Внутрішня порожнина 12 вимірювалів, можлива передача вимірювальних сигналів від льної головки, а також внутрішня порожнина захидатчиків у цифровій формі, в результаті чого значсної трубки 5 заповнена цементом, завдяки чому ною мірою усунуті зумовлені оточенням перешкоусі чутливі елементи закріплені і захищені цеменди. При цьому аналогові сигнали передаються том. Занурюваний торець індукційної котушки 4 лише на дуже коротких проміжках, а живлення покритий шаром цементу товщиною близько 2-4 здійснюється без проблем. мм. На оберненому від несучої трубки кінці захисПеред захисною трубкою 5 у напрямку зануної трубки для захисту індукційної котушки від рення встановлений розплавний контакт 13, який шлаку встановлена кришка, виготовлена переважприлягає до зовнішньої поверхні вимірювальної но із спалимого при температурах розплавленої головки 1 і заземлений через вимірювальну фурсталі матеріалу, зокрема із паперу чи картону. му, насаджуваний на контактний елемент 11 виміКришка згоряє і короткочасно створює газову карювальної головки 1. Як тільки розплавний контакт меру, яка перешкоджає налипанню шлаку при 13 при опусканні пристрою увійде в контакт з шапронизуванні вимірювальною головкою шлакового ром шлаку, виникає коротке замикання, яке реєстшару. рується комп'ютером чи пристроєм 14 обробки У відповідному винаходові пристрою принцисигналу (фіг. 2). При подальшому опусканні припово усі вимірювальні електронні елементи розрастрою коливання генератора мікросхеми 8 значховані на одноразове використання і мають бути ною мірою затухають, як тільки індукційна котушка утилізовані разом із вимірювальною головкою і 4 наблизиться (приблизно на 1 см) до електропронесучою трубкою. відної поверхні розплаву металу, і зовсім припиВимірювальна головка може містити також інняються при подальшому опусканні пристрою у ші датчики, наприклад, датчики кисню, оптичні розплав металу. Це затухання може бути виявледатчики чи датчики температури, які можуть бути не транзистором, в результаті чого відповідна зміз'єднані з електронним пристроєм обробки сигнана напруги може бути корельована з поверхнею лів через контактний елемент. поділу між шлаком і розплавом металу. При цьому Нижче приклад виконання винаходу детальнірізниця між обома сигналами (короткого замиканше пояснюється з використанням фігур. На них ня розплавного контакту і затухання коливань гесхематично зображено: нератора) може бути безпосередньо корельована Фіг. 1. Переріз вимірювальної головки, з відповідним положенням пристрою при опусканФіг. 2. Схема під'єднання вимірювальної голоні, а за різницею висот може бути визначена товвки. щина шару шлаку. Зображена на фіг. 1 вимірювальна головка 1 Схематично показані на фіг. 2 сигнальні провімає циліндричний корпус 2, встановлюваний у не дники 15; 15’ передають сигнали від мікросхеми 8 зображену несучу трубку до прилягання несучої до комп'ютера чи пристрою 14 обробки сигналу. Ці трубки до краю буртика 3. Таким чином задається сигнальні провідники 15; 15’ прокладені всередині однозначне позиціонування вимірювальної головзвичайної вимірювальної фурми і через контактки. Безпосередньо перед буртиком 3 поза корпуний елемент 11 зв'язані з вимірювальною головсом 2 вимірювальної головки 1 встановлена індуккою 1. В такій же ж вимірювальній фурмі ці сигнаційна котушка 4. З боків вона оточена захисною льні провідники 15; 15’ можуть бути зв'язані з трубкою 5 (із картону чи кварцового скла), на зовіншим вимірювальним пристроєм, тобто з іншою нішній поверхні якої може бути нанесений не зовимірювальною головкою, наприклад, з термоебражений шар із картону. Діаметр захисної трубки лементом. Крізь цю вимірювальну фурму можуть 5 приблизно у 2 рази більший від діаметра індукбути пропущені також інші провідники, завдяки ційної котушки. На зовнішньому торці захисної чому додатково розміщені у вимірювальній головці трубки 5 встановлена кришка 16 із картону. Котуш1 інші датчики, наприклад, термоелемент, електка 4 виконана із мідного проводу, намотаного на рохімічні чи оптичні датчики, можуть бути зв'язані з феритовий сердечник 6. Вона під'єднана до друкомп'ютером чи пристроєм 14 обробки сигналів, кованої плати 7, на якій встановлена мікросхема 8 що уможливлює одночасне здійснення інших виміз генератором і аналого-цифровим перетворюварювань. Можливе також виконання пробної камери чем (АЦП). Крім того, на друкованій платі 7 встау вимірювальній головці чи у несучій трубці. новлений резистор 9. Резистор з'єднаний з двома 7 96118 8 9 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 96118 Підписне 10 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601