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WO2003002470A1 - Method and device for determining the level of phase boundary surfaces in melted substance containers - Google Patents

Method and device for determining the level of phase boundary surfaces in melted substance containers Download PDF

Info

Publication number
WO2003002470A1
WO2003002470A1 PCT/EP2002/006931 EP0206931W WO03002470A1 WO 2003002470 A1 WO2003002470 A1 WO 2003002470A1 EP 0206931 W EP0206931 W EP 0206931W WO 03002470 A1 WO03002470 A1 WO 03002470A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
melt
ultrasonic
coupling element
transmitter
glass
Prior art date
Application number
PCT/EP2002/006931
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Sylvio Lauerbach
Original Assignee
Beteiligungen Sorg Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beteiligungen Sorg Gmbh & Co. Kg filed Critical Beteiligungen Sorg Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2003002470A1 publication Critical patent/WO2003002470A1/en

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/24—Automatically regulating the melting process
    • C03B5/245—Regulating the melt or batch level, depth or thickness

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the height of phase interfaces in melt containers with a bottom and an upper bottom surface in glass melting systems using an ultrasound transmitter and an ultrasound receiver and by evaluating reflection signals at these phase interfaces.
  • the glass level measurement and control is - in addition to influencing temperature profiles in the longitudinal direction and in several vertical cross-sectional profiles of a glass channel - an essential prerequisite for fully automatic glass processing for uniform and trouble-free production. Changes in the glass level primarily cause deviating article weights, so that the balance between glass removal and batch inlay is constantly maintained.
  • the invention is based on the object of specifying a method of the type described at the outset with which it is possible to determine the fill level or the height of the melt level above the upper bottom surface of a melt container exclusively by means of ultrasonic signals and their metrological processing, without having to do so in the superstructure the melt container recesses and / or openings would have to be provided.
  • the object is achieved in the method specified at the outset according to the invention by determining the fill level of a glass melt in the melt container by a) passing at least one coupling element through the bottom thereof and at least essentially flushing the top thereof below the melt level of the glass melt arranges the upper floor surface, b) arranges at least one ultrasound element from the group of ultrasound transmitter, ultrasound receiver and transmitter-receiver unit on the underside of the at least one coupling element, and c) from the transit time difference of the sound waves between the ultrasound transmitter, ultrasound receiver or transmitter-receiver unit below Deduction of the transit times in the at least one coupling element determines the fill level.
  • the object of the invention is achieved in full, namely to determine the fill level or the height of the melt level above the upper bottom surface of a melt container exclusively by means of ultrasound signals and their measurement processing, without recesses and / or openings being provided in the superstructure of the melt container would.
  • the ultrasound transmitter is charged with a pulse train for the generation of ultrasound signals via a data processing device and the portions of the ultrasound signals reflected at the phase interfaces are analyzed by means of the data processing device and signals for the fill level are obtained therefrom, and / or if one
  • the invention also relates to a device for determining the height of phase interfaces in melt containers with a bottom and an upper bottom surface in glass melting systems using an ultrasound transmitter and an ultrasound receiver and by evaluating reflection signals at these phase interfaces.
  • such a device is characterized in that, in order to determine the fill level of a glass melt in the melt container a), at least one coupling element is passed through the bottom thereof, the upper side of which is arranged at least substantially flush in the upper bottom surface below the melt level of the glass melt is b) at least one ultrasound element from the group of ultrasound transmitter, ultrasound receiver and transmitter-receiver unit is arranged on the underside of the at least one coupling element, and if c) a data processing device is provided by which the transit time difference of the sound waves between ultrasound transmitter, ultrasound receiver or Transmitter-receiver unit with deduction of the transit times in which the fill level can be determined in the at least one coupling element.
  • two coupling elements are arranged in the bottom of the melt container, one coupling element on the underside of which is provided with an ultrasound transmitter and the other coupling element on the underside of which is provided with an ultrasound receiver, a vertical coupling element is arranged in the bottom of the melt container and is provided on its underside with a transmitter-receiver unit for ultrasonic signals,
  • the ultrasound transmitter can be loaded with a pulse sequence for the generation of ultrasound signals via the data processing device and if the portions of the ultrasound signals reflected at the phase interfaces can be analyzed by means of the data processing device and signals for the fill level can be obtained therefrom,
  • the coupling elements consist of at least one material from the group of ceramic materials, refractory materials with low thermal conductivity, metals and composite materials, and / or if
  • the coupling elements are provided with a cooling device.
  • FIG. 1 shows a highly abstracted vertical section through a first exemplary embodiment, in which ultrasonic transmitters and receivers are arranged separately from one another
  • FIG. 2 shows a vertical section through a second exemplary embodiment analogous to FIG. 1, but in which ultrasonic transmitters and receivers are structurally combined
  • FIG. 3 shows the envelope curves of oscillator diagrams of the receiver with two different surface states of the glass melt (top and bottom) and the formation of differences from these diagrams (middle), and
  • Figure 4 shows a detail of Figure 1 on an enlarged scale, modified in such a way that an insulating material is arranged between the coupling element and the bottom of the melt container.
  • FIG. 1 shows a cross section through a melt container 1, which in the present case is a feeder channel or a forehearth.
  • a melt container 1 which in the present case is a feeder channel or a forehearth.
  • This has a floor 2 with an upper, horizontal and flat floor surface 3 and two side walls 4 and 5 and a ceiling 6.
  • These components consist of refractory materials. Thermal insulation, outer jacket, frame parts and heating and cooling devices are omitted for the sake of simplicity.
  • the melt container 1 is filled with a glass melt 7, which reaches up to a melt level 8, the height of which is an amount "H" above the bottom surface 3, which characterizes the fill level.
  • Two coupling elements 9 and 10 are passed through the bottom 2 in the vertical direction, the flat upper sides 9a and 10a of which lie in one plane with the bottom surface 3 and are touched by the glass melt 7.
  • the coupling elements 9 and 10 carry at their lower ends an ultrasonic transmitter 11 and an ultrasonic receiver 12, hereinafter referred to as “transmitter” and “receiver” for short.
  • Transmitter 11 and receiver 12 are connected via lines 13 and 14 of a data processing device 15, which - not particularly shown - a control unit, a signal processor and a microcomputer contains.
  • the control unit controls the delivery of the pulses to the transmitter 11.
  • the receiver 12 passes the received pulse train to the data processing device 15. Its output signals are applied via a line 16 to a control arrangement 17 for the fill level. Inputs and outputs for setpoints and control signals are not shown.
  • the charging device of a melting tank can be controlled or regulated by the control arrangement 17 in order to maintain the balance between the supply of glass raw materials and the removal of glass melt.
  • the data processing device 15 generally includes an input keyboard 15a, a display device 15b and a printer 15c for signal recording. The input keyboard can be dispensed with if programmed accordingly.
  • the glass melt 7 can have temperatures of 900 ° C to approximately 1,600 ° C depending on the type of glass and the transmitter and receiver, for which piezo crystals can only withstand temperatures of less than 350 ° C
  • the coupling elements 9 and 10 consist of one ceramic material or a refractory material with low thermal conductivity, a metal or composite material and have a corresponding length. Possibly. they can also be provided with cooling devices, not shown.
  • the data processing device 15 emits a sequence of ultrasonic pulses via the transmitter 11, which runs through the coupling element 9 of the transmitter 11 and through the glass melt 7 to the melting mirror 8 and from there back to the coupling element 10 and to the receiver 12 (arrows 18).
  • the data processing device 15 extracts the transit time signal for the melt surface (the melt level 8) and thus the entire pulse transit time from this pulse sequence.
  • the total impulse running time t imp is made up of the running times of the individual sections:
  • the determination of the fill level of the glass melt by the data processing device 15 can be determined by various methods, the data processing device 15 carrying out the selection of the pulse sequences and hiding the reflections on the coupling elements and determining the total pulse transit time t imp .
  • the pulse duration in the glass melt can be calculated on the basis of the total pulse duration and the path length in the glass melt can be determined if the speed of sound in the glass melt is known:
  • the pulse duration in the glass melt can be calculated based on the total pulse duration:
  • the change in the pulse transit time ⁇ t imp can be measured and from this the change in the pulse transit time in the glass melt ⁇ t G) as can be determined and the speed of sound - v G
  • the device can be used in the glass melt - v G
  • the change in the pulse transit time ⁇ t imp can be measured using a parameterization cycle by defined raising and lowering the fill level of the glass melt. Since the lengths of the coupling elements are constant, their pulse transit times are also constant. This means that the change in the pulse transit time is due to the change in the pulse transit time in the glass melt:
  • as - is calculated with a known pulse transit time in the glass melt ⁇ t glass .
  • the device can be parameterized by means of the now known speed of sound in the glass melt - v G ⁇ as .
  • the data processing device 15 selects the pulse transit time in the glass melt t G
  • Speed of sound can be determined by a parameterization cycle, as described above.
  • the transmitter and receiver are connected to a transmitter-receiver unit 19 with a likewise vertically arranged coupling element 21, which also has a flat and horizontal upper side 21 a, which lies flush in the upper floor surface 3. Ultrasonic waves are now emitted from this upper side 21a and return to it, which is indicated by the vertical parallel arrows 20.
  • FIG. 3 shows the envelopes S1 and S2 of the oscillator diagrams of the receiver in the case of two different surface states and the formation of differences from these diagrams (envelopes S3). To a certain extent, these envelopes outline the amplitudes of the vibrations. These are the envelopes of ultrasonic pulses that were recorded with an oscillograph after appropriate amplification.
  • the receiver signal resulted from longitudinal, transverse and surface waves.
  • the time of arrival of the signals from the melt level 8 can be clearly recognized and evaluated from the transit time interval corresponding to H '. Similar evaluations can be obtained from a phase comparison of the pulse sequences.
  • the data processing device is programmed using appropriate software, taking into account the above calculation bases.
  • the display and measurement accuracy was between about 0.1 and 0.3 mm mirror difference.
  • Figure 4 shows a section of the left half of Figure 1 on an enlarged scale, modified in such a way that between the built Circumferential surface 9b of the coupling element 9 and the perforated wall 2a of the bottom 2 of the melt container 1, an insulating material 22 is arranged, which attenuates or eliminates the transverse waves and reflections from the bottom 2 to the coupling element 9.
  • the insulating material 22 has the shape of a sleeve and consists of a heat-resistant material with a lower density than the floor material.
  • the insulating material 22 is protected by a protective layer 23 made of a material resistant to the glass melt, for example from the thinnest possible ring made of platinum.
  • the top of this protective layer 23 lies in the same plane as the bottom surface 3 and the top 9a of the coupling element 9. This installation measure is expediently also used for the coupling elements 10 and 21.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Abstract

In order to determine the level of the surface (8) of the melted substance or the level ('H') of a melted glass material (7) in containers (1) having a bottom (2) and an upper bottom surface (3), an ultrasonic transmitter (11) and an ultrasonic receiver (12) are used, in glass melting installations, and the reflection signals from the surface of the melted substance (8) are evaluated. To this end, (a) at least one coupling element (9, 10) is guided through the bottom (2), and the upper side (9a, 10a) of said coupling element is arranged below the surface (8) of the melted glass material (7), at least essentially flush with the upper bottom surface (3); b) at least one ultrasonic element from the group consisting of the ultrasonic emitter (11), ultrasonic receiver (12) and transmitter-receiver unit is arranged on the lower side of the at least one coupling element (9, 10); and c) the level ('H') is determined from the difference in the propagation times of the sound waves between the ultrasonic emitter (11), the ultrasonic receiver (12) or the emitter-receiver unit, deducting the propagation times in the at least one coupling element. The level can be regulated by regulating the supply quantity of filling material, by means of a regulating device (17), in a melted substance vat which is connected upstream from the melted substance container (1), according to the quantity removed from the melted substance container (1).

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Höhenlage von Phasen-Grenzflächen in Schmelzenbehältern Method and device for determining the height of phase interfaces in melt containers
Ausgangspunkt des Verfahrens nach der Erfindung: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Höhenlage von Phasen-Grenzflächen in Schmelzenbehältern mit einem Boden und einer oberen Bodenfläche bei Glasschmelzanlagen unter Verwendung eines Ultraschallsenders und eines Ultraschallempfängers und durch Auswertung von Reflexionssignalen an diesen Phasen-Grenzflächen.Starting point of the method according to the invention: The invention relates to a method for determining the height of phase interfaces in melt containers with a bottom and an upper bottom surface in glass melting systems using an ultrasound transmitter and an ultrasound receiver and by evaluating reflection signals at these phase interfaces.
Problemstellung:Problem:
Die Glasstandsmessung und -regelung ist - neben der Beeinflussung von Temperaturprofilen in Längsrichtung und in mehreren senkrechten Quer- schnittsprofilen eines Glaskanals - für eine vollautomatische Glasverarbeitung eine wesentliche Voraussetzung für eine gleichmäßige und störungsfreie Produktion. Glasstandsänderungen rufen vor allem abweichende Artikelgewichte hervor, so daß das Gleichgewicht zwischen Glasentnahme und Gemengeeinlage ständig aufrecht zu erhalten ist.The glass level measurement and control is - in addition to influencing temperature profiles in the longitudinal direction and in several vertical cross-sectional profiles of a glass channel - an essential prerequisite for fully automatic glass processing for uniform and trouble-free production. Changes in the glass level primarily cause deviating article weights, so that the balance between glass removal and batch inlay is constantly maintained.
Stand der Technik:State of the art:
Grundlagen der Ultraschall-Technologie, der Sender und Empfänger, der Frequenzen, der Schallausbreitung und verschiedener Anwendungen sind in der "Enzyklopädie Naturwissenschaft und Technik", 1981 , Zweiburgen Verlag, Weinheim, Seiten 4718 und 4719, beschrieben. Durch die US-A-4 194 077 und die US-A-4 302 623 ist es bekannt, die Schichtdicke von Beschickungsgut (Gemenge, Zuschläge, Scherben), das in einer Schmelzwanne auf einer Glasschmelze schwimmt, durch zwei verschiedene Meßverfahren zu bestimmen, nämlich einmal von oben her durch Ultraschallsignale, deren Reflexionen an der Phasengrenze Ofenatmosphäre/Beschickungsgut erfaßt werden, und zum anderen von unten her durch Messung des hydrostatischen Drucks der Glasschmelze mittels eines Bubblers und eines Drucksensors. Aus der Differenz der Meßwerte wird dann die Schichtdicke errechnet. Da beide Meßverfahren mit Meßfehlern unterschiedlicher Ursachen behaftet sind, ergeben sich beträchtliche Ungenauigkeiten. Speziell die Füllstandsmessung durch den Gasdruck in Bubblern, wie sie auch in der US-A-3 200 971 beschrieben ist, ist wegen des erheblichen Einflusses der Glasviskosität sehr ungenau.Fundamentals of ultrasound technology, the transmitter and receiver, the frequencies, the sound propagation and various applications are described in the "Encyclopedia of Natural Sciences and Technology", 1981, Zwei Burgen Verlag, Weinheim, pages 4718 and 4719. From US-A-4 194 077 and US-A-4 302 623 it is known to determine the layer thickness of feed material (batches, aggregates, cullet) which floats on a glass melt in a melting tank by means of two different measuring methods, namely from above by ultrasonic signals, the reflections of which are detected at the phase boundary between the furnace atmosphere and the feed material, and on the other hand from below by measuring the hydrostatic pressure of the glass melt using a bubbler and a pressure sensor. The layer thickness is then calculated from the difference between the measured values. Since both measurement methods have measurement errors from different causes, there are considerable inaccuracies. In particular, the level measurement by the gas pressure in bubblers, as also described in US Pat. No. 3,200,971, is very imprecise because of the considerable influence of the glass viscosity.
Durch die US-A-4 345 106 ist es bekannt, den Füllstand einer Glasschmelze in einer Schmelzwanne von oben her durch Ultraschallsignale unterschiedlicher Frequenzen zu bestimmen und durch Phasenverschiebung und Frequenzmodulation auf die Lage des Schmelzenspiegels zu schließen. Da die Ultraschallsignale hierbei das Beschickungsgut durchdringen müssen, das nicht homogen ist und erhebliche Streuungen der Schallwellen verursacht, ist diese Meßmethode gleichfalls nicht hinreichend genau.From US-A-4 345 106 it is known to determine the fill level of a glass melt in a melting tank from above by means of ultrasound signals of different frequencies and to infer the position of the melt level by means of phase shift and frequency modulation. Since the ultrasound signals have to penetrate the feed material, which is not homogeneous and causes considerable scattering of the sound waves, this measuring method is also not sufficiently precise.
Die Probleme des "Signal rauschens" durch US-Reflexionen an den Oberflächen von losen Schüttungen werden neben anderen Meßmethoden von Dr. Berrie u.a. in dem Aufsatz "Non-contact level measurements in the glass-making industry", veröffentlicht in International Glas Review, Spring/Summer 1996, Seiten 75 bis 79, ausführlich beschrieben.The problems of "signal noise" due to US reflections on the surfaces of loose beds are discussed by Dr. Berrie and others described in detail in the article "Non-contact level measurements in the glass-making industry", published in International Glass Review, Spring / Summer 1996, pages 75 to 79.
Durch den Aufsatz von Faber u.a. "Application of Ultrasonic measuring techniques in industrial glass melting", veröffentlicht in Glastech. Ber. 64 (1991), Nr. 5, Seiten 117 bis 122, ist es bekannt, mittels von oben in die Glasschmelze eintauchender Sender und Empfänger folgende Schmelzparameter zu bestimmen: a) Die Anwesenheit von Blasen, b) Glasströmungen und c) die Korrosion von Feuerfestmaterial. Die Füllstandsmessung ist nicht angegeben.Through the article by Faber and others "Application of Ultrasonic measuring techniques in industrial glass melting", published in Glastech. Ber. 64 (1991), No. 5, pages 117 to 122, it is known to determine the following melting parameters by means of transmitters and receivers immersed in the glass melt from above: a) the presence of bubbles, b) glass flows and c) the corrosion of refractory material , The level measurement is not specified.
Messungen von oben her, und dazu gehören auch die bekannten optischen Messungen durch Infrarot- und Laserstrahlen, radioaktive Strahlungen und mechanische Abtastverfahren, sind jedoch stets mit dem Nachteil verbunden, daß der Oberbau des Schmelzenbehälters (Schmelzwanne, Arbeitswanne und Speiser bzw. Vorherde) mit entsprechenden Durchbrüchen versehen sein muß, in denen sich verdampfte und wieder kondensierte Glaskomponenten absetzen. Die Durchbrüche bzw. Öffnungen können sowohl den Schmelz- als auch den Meßprozeß negativ beeinflussen.Measurements from above, and this also includes the known optical measurements by infrared and laser beams, radioactive radiation and mechanical scanning methods, are always associated with the disadvantage that the superstructure of the melt container (melting tank, working tank and feeder or forehearth) with corresponding Breakthroughs must be provided in which evaporated and again condensed glass components settle. The openings or openings can negatively influence both the melting and the measuring process.
In dem Buch von Fröhler "Glas und Glasprodukte", Informationsschrift 50, 1996, Verlag J. Agst Moers, Seiten 276/277, sind in einer Tabelle verschiedene Meßverfahren für die Glasstandsmessung in Speisern einander gegenüber gestellt, darunter die Abtastung mit einer Pt-Elektrode, die elektrische Widerstandsmessung, die pneumatische Sonde und die radioisotopische Messung. Auch dort wird auf die Notwendigkeit von Öffnungen in der Speiserdecke und auf Spülluft hingewiesen.In the book by Fröhler "Glass and Glass Products", information document 50, 1996, published by J. Agst Moers, pages 276/277, various measuring methods for measuring the glass level in feeders are compared with one another, including scanning with a Pt electrode , the electrical resistance measurement, the pneumatic probe and the radioisotopic measurement. The need for openings in the dining area and purging air is also pointed out there.
Ähnlich einschränkende Bemerkungen sind auch in den Glastech. Ber. Glass Sei. Techno!. 73 C2 (2000), Seiten 111 bis 123, in dem Kapitel "Sensors for Glass Melting Processes" von Faber u.a. zu finden. Dort heißt es abschließend auf Seite 119, daß die Anwendung von akustischen Sensoren immer noch begrenzt ist, weil die Interpretation der akustischen Reflexionen von Glasschmelzen ziemlich komplex ist, und daß solche Ultraschallmessungen nur örtliche Informationen über die Glasschmelze (Defekte, Geschwindigkeit) oder über das Feuerfestmaterial (Wandstärke) liefern.Similar limiting comments are also in the glass tech. Ber. Glass Be. Techno !. 73 C2 (2000), pages 111 to 123, in the chapter "Sensors for Glass Melting Processes" by Faber et al. to find. It concludes on page 119 that the use of acoustic sensors is still limited because the interpretation of the acoustic reflections from glass melts is rather complex, and that such ultrasound measurements only provide local information about the glass melt (defects, speed) or about the refractory material Deliver (wall thickness).
Mit seitlichen Ultraschall-Meßverfahren für die Bestimmung der Restwandstärke von Glaskanälen befassen sich auch die "HVG-Mitteilung Nr. 1801" von Fleischmann u.a. vom 01.08.1993 und die "HVG-Mitteilung Nr. 1875" über einen Vortrag von Fleischmann vom 05.06.1996 anläßlich der 70. Glastechnischen Tagung der DGG in Cottbus. Es geht jedoch nicht um die Füllstandsmessung.The "HVG Communication No. 1801" by Fleischmann et al. From August 1, 1993 and the "HVG Communication No. 1875" on a lecture by Fleischmann on June 5, 1996 deal with lateral ultrasonic measurement methods for determining the residual wall thickness of glass channels on the occasion of the 70th DGG Glass Technology Conference in Cottbus. However, it is not about the level measurement.
Durch die DE 198 47 318 C1 ist es auch bekannt, durch den Boden von Glasschmelzwannen Heizelektroden einzuführen, die an ihren unteren Enden mit Sendern und Empfängern für Ultraschallsignale versehen sind. Dadurch soll jedoch die Restlänge der Elektroden bestimmt werden, die maßgeblich für die Heizleistung ist. Durch signalabhängiges Nachschieben der Elektroden soll die Heizleistung auf konstante Werte eingeregelt werden. Es geht jedoch auch hierbei nicht um eine Füllstandsmessung.From DE 198 47 318 C1 it is also known to introduce heating electrodes through the bottom of glass melting tanks, which are provided at their lower ends with transmitters and receivers for ultrasonic signals. However, this should determine the remaining length of the electrodes, which is decisive for the heating power. By heating the electrodes depending on the signal, the heating output should be adjusted to constant values. However, this is also not a level measurement.
Aufgabe der Erfindung:Object of the invention:
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, mit dem es möglich ist, den Füllstand bzw. die Höhenlage des Schmelzenspiegels oberhalb der oberen Bodenfläche eines Schmelzenbehälters ausschließlich durch Ultraschallsignale und deren meßtechnische Verarbeitung zu bestimmen, ohne daß im Oberbau des Schmelzenbehälters Ausnehmungen und/oder Durchbrüche vorgesehen werden müßten.In contrast, the invention is based on the object of specifying a method of the type described at the outset with which it is possible to determine the fill level or the height of the melt level above the upper bottom surface of a melt container exclusively by means of ultrasonic signals and their metrological processing, without having to do so in the superstructure the melt container recesses and / or openings would have to be provided.
Lösung durch den Verfahrensteil der Erfindung:Solution by the process part of the invention:
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs angegebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß man den Füllstand einer Glasschmelze in dem Schmelzenbehälter dadurch bestimmt, daß man a) durch dessen Boden mindestens ein Kopplungselement hindurchführt und dessen Oberseite unterhalb des Schmelzenspiegels der Glasschmelze zumindest im wesentlichen bündig in der oberen Bodenfläche anordnet, b) an der Unterseite des mindestens einen Kopplungselements mindestens ein Ultraschallelement aus der Gruppe Ultraschallsender, Ultraschallempfanger und Sender-Empfänger-Einheit anordnet, und c) aus der Laufzeitdifferenz der Schallwellen zwischen Ultraschallsender, Ultraschallempfanger oder Sender-Empfänger-Einheit unter Abzug der Laufzeiten in dem mindestens einen Kopplungselement den Füllstand bestimmt. Vorteile der Erfindung:The object is achieved in the method specified at the outset according to the invention by determining the fill level of a glass melt in the melt container by a) passing at least one coupling element through the bottom thereof and at least essentially flushing the top thereof below the melt level of the glass melt arranges the upper floor surface, b) arranges at least one ultrasound element from the group of ultrasound transmitter, ultrasound receiver and transmitter-receiver unit on the underside of the at least one coupling element, and c) from the transit time difference of the sound waves between the ultrasound transmitter, ultrasound receiver or transmitter-receiver unit below Deduction of the transit times in the at least one coupling element determines the fill level. Advantages of the invention:
Durch die Erfindung wird die gestellte Aufgabe in vollem Umfange gelöst, nämlich den Füllstand bzw. die Höhenlage des Schmelzenspiegels oberhalb der oberen Bodenfläche eines Schmelzenbehälters ausschließlich durch Ultraschallsignale und deren meßtechnische Verarbeitung zu bestimmen, ohne daß im Oberbau des Schmelzenbehälters Ausnehmungen und/oder Durchbrüche vorgesehen werden müßten.The object of the invention is achieved in full, namely to determine the fill level or the height of the melt level above the upper bottom surface of a melt container exclusively by means of ultrasound signals and their measurement processing, without recesses and / or openings being provided in the superstructure of the melt container would.
Außerdem sind damit die folgenden weiteren Vorteile verbunden: Es handelt sich um einen einfachen mechanischen Aufbau zur direkten Messung des Füllstandes, so daß eine entsprechende Vorrichtung auch zum Ersatz anderer Vorrichtungen und zur Nachrüstung bestehender Schmelzenbehälter eingesetzt werden kann, und zwar ein- oder mehrfach an nahezu beliebigen Stellen des Behälterbodens von Schmelzwannen, Arbeitswannen und Speisern bzw. Vorherden. Es sind je nach dem Meßprinzip lediglich ein oder zwei Öffnungen im Boden erforderlich, um das Kopplungselement oder die Kopplungselemente mit der Glasschmelze in Berührung zu bringen. Bewegliche Teile sind ebenso wenig erforderlich wie gefährliche und genehmigungspflichtige Strahlungsquellen wie radioaktive Substanzen. Die Meßgenauigkeit ist verblüffend hoch. So können beispielsweise Füllstandsdifferenzen von nur 0,1 bis 0,3 mm ausgeregelt werden. Als Sender und Empfänger können bekannte Systeme wie Piezokristalle verwendet werden.In addition, the following further advantages are associated with this: It is a simple mechanical structure for direct measurement of the fill level, so that a corresponding device can also be used to replace other devices and to retrofit existing melt containers, one or more times at almost any place on the bottom of the melting tank, working tank and feeder or forehearth. Depending on the measuring principle, only one or two openings in the base are required in order to bring the coupling element or the coupling elements into contact with the glass melt. Moving parts are no longer necessary, as are dangerous radiation sources that require approval, such as radioactive substances. The measurement accuracy is amazingly high. For example, level differences of only 0.1 to 0.3 mm can be corrected. Known systems such as piezo crystals can be used as transmitters and receivers.
Die Vermeidung von Durchbrüchen im Oberbau bzw. in der Ofendecke vermeidet die Beeinträchtigung der Glasschmelze und der Temperatur- und Viskositätsverteilung in der Glasschmelze durch unerwünschte Gasaustritte und/oder Lufteinbrüche und damit Prozeßstörungen. Ferner werden Kondensationen verdampfter Glaskomponenten und Feststoffansammlungen auf den Meßeinrichtungen vermieden. Schließlich werden auch unerwünschte Wechselwirkungen mit notwendigerweise vorhandenen Heiz- oder Kühleinrichtungen im Oberofen und/oder in der Decke des Schmelzenbehälters vermieden. Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens nach der Erfinduno: Es ist dabei im Zuge weiterer Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhaft, wenn man - entweder einzeln oder in Kombination - :The avoidance of breakthroughs in the superstructure or in the furnace ceiling avoids the impairment of the glass melt and the temperature and viscosity distribution in the glass melt by undesired gas leaks and / or air ingress and thus process disturbances. Furthermore, condensation of vaporized glass components and accumulations of solids on the measuring devices are avoided. Finally, undesired interactions with necessarily existing heating or cooling devices in the upper furnace and / or in the ceiling of the melt container are also avoided. Further refinements of the method according to the invention: In the course of further refinements of the method according to the invention, it is particularly advantageous if, either individually or in combination:
* im Boden des Schmelzenbehälters voneinander getrennt, senkrecht und parallel zueinander zwei Kopplungselemente anordnet und das eine Kopplungselement an seiner Unterseite mit einem Ultraschallsender und das andere Kopplungselement an seiner Unterseite mit einem Ultraschallempfanger versieht,* Separately, in the bottom of the melt container, arranges two coupling elements perpendicularly and parallel to one another and provides one coupling element on its underside with an ultrasound transmitter and the other coupling element on its underside with an ultrasound receiver,
* im Boden des Schmelzenbehälters ein senkrechtes Kopplungselement anordnet, das an seiner Unterseite mit einer Sender-Empf nger-Einheit für Ultraschallsignale versehen ist,arranges a vertical coupling element in the bottom of the melt container, which is provided on its underside with a transmitter-receiver unit for ultrasonic signals,
* den Ultraschallsender über eine Datenverarbeitungseinrichtung mit einer Impulsfolge für die Erzeugung von Ultraschallsignalen beaufschlagt und die an den Phasen-Grenzflächen reflektierten Anteile der Ultraschallsignale mittels der Datenverarbeitungseinrichtung analysiert und daraus Signale für den Füllstand gewinnt, und/oder, wenn man* the ultrasound transmitter is charged with a pulse train for the generation of ultrasound signals via a data processing device and the portions of the ultrasound signals reflected at the phase interfaces are analyzed by means of the data processing device and signals for the fill level are obtained therefrom, and / or if one
* die Istwert-Signale für den Füllstand sowie Sollwertsignale für den Füllstand einer Regelanordnung aufschaltet und mittels der Regelanordnung das Gleichgewicht zwischen den Zufuhr- und Entnahmemengen von Glasschmelze in und aus dem Schmelzenbehälter auf vorgegebene Werte einregelt, insbesondere, wenn man mittels der Regelanordnung die Zufuhrmenge von Chargiermaterial in eine dem Schmelzenbehälter vorgeschaltete Schmelzwanne nach Maßgabe der Entnahmemenge aus dem Schmelzenbehälter regelt.* the actual value signals for the fill level as well as setpoint signals for the fill level of a control arrangement are activated and the control arrangement regulates the balance between the supply and removal quantities of glass melt in and out of the melt container to predetermined values, especially if the control quantity regulates the supply quantity of Charging material in a melting tank upstream of the melt container controls according to the amount withdrawn from the melt container.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den übrigen Verfahrensansprüchen. Ausgangspunkt der Vorrichtung nach der Erfindung: Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Bestimmen der Höhenlage von Phasen-Grenzflächen in Schmelzenbehältern mit einem Boden und einer oberen Bodenfläche bei Glasschmelzanlagen unter Verwendung eines Ultraschallsenders und eines Ultraschallempfängers und durch Auswertung von Reflexionssignalen an diesen Phasen-Grenzflächen.Further advantageous refinements of the method according to the invention result from the remaining method claims. Starting point of the device according to the invention: The invention also relates to a device for determining the height of phase interfaces in melt containers with a bottom and an upper bottom surface in glass melting systems using an ultrasound transmitter and an ultrasound receiver and by evaluating reflection signals at these phase interfaces.
Lösung durch den Vorrichtungsteil der Erfindung:Solution by the device part of the invention:
Zur Lösung der gleichen Aufgabe ist eine solche Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Füllstandes einer Glasschmelze in dem Schmelzenbehälter a) durch dessen Boden mindestens ein Kopplungselement hindurchgeführt ist, dessen Oberseite unterhalb des Schmelzenspiegels der Glasschmelze zumindest im wesentlichen bündig in der oberen Bodenfläche angeordnet ist, b) an der Unterseite des mindestens einen Kopplungselements mindestens ein Ultraschallelement aus der Gruppe Ultraschallsender, Ultraschallempfanger und Sender-Empfänger-Einheit angeordnet ist, und wenn c) eine Datenverarbeitungseinrichtung vorgesehen ist, durch die aus der Laufzeitdifferenz der Schallwellen zwischen Ultraschallsender, Ultraschallempfanger oder Sender-Empfänger-Einheit unter Abzug der Laufzeiten in dem mindestens einen Kopplungselement der Füllstand bestimmbar ist.To achieve the same object, such a device according to the invention is characterized in that, in order to determine the fill level of a glass melt in the melt container a), at least one coupling element is passed through the bottom thereof, the upper side of which is arranged at least substantially flush in the upper bottom surface below the melt level of the glass melt is b) at least one ultrasound element from the group of ultrasound transmitter, ultrasound receiver and transmitter-receiver unit is arranged on the underside of the at least one coupling element, and if c) a data processing device is provided by which the transit time difference of the sound waves between ultrasound transmitter, ultrasound receiver or Transmitter-receiver unit with deduction of the transit times in which the fill level can be determined in the at least one coupling element.
Weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung nach der Erfindung: Es ist dabei im Zuge weiterer Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders vorteilhaft, wenn - entweder einzeln oder in Kombination - :Further refinements of the device according to the invention: In the course of further refinements of the device according to the invention, it is particularly advantageous if - either individually or in combination:
* im Boden des Schmelzenbehälters voneinander getrennt, senkrecht und parallel zueinander zwei Kopplungselemente angeordnet sind, von denen das eine Kopplungselement an seiner Unterseite mit einem Ultraschallsender und das andere Kopplungselement an seiner Unterseite mit einem Ultraschallempfanger versehen ist, * im Boden des Schmelzenbehälters ein senkrechtes Kopplungselement angeordnet ist, das an seiner Unterseite mit einer Sender- Empfänger-Einheit für Ultraschallsignale versehen ist,* Separate, perpendicular and parallel to each other, two coupling elements are arranged in the bottom of the melt container, one coupling element on the underside of which is provided with an ultrasound transmitter and the other coupling element on the underside of which is provided with an ultrasound receiver, a vertical coupling element is arranged in the bottom of the melt container and is provided on its underside with a transmitter-receiver unit for ultrasonic signals,
* der Ultraschallsender über die Datenverarbeitungseinrichtung mit einer Impulsfolge für die Erzeugung von Ultraschallsignalen beaufschlagbar ist und wenn die an den Phasen-Grenzflächen reflektierten Anteile der Ultraschallsignale mittels der Datenverarbeitungseinrichtung analysierbar und daraus Signale für den Füllstand gewinnbar sind,* the ultrasound transmitter can be loaded with a pulse sequence for the generation of ultrasound signals via the data processing device and if the portions of the ultrasound signals reflected at the phase interfaces can be analyzed by means of the data processing device and signals for the fill level can be obtained therefrom,
* die Istwert-Signale für den Füllstand sowie Sollwertsignale für den Füllstand einer Regelanordnung aufgeschaltet und mittels der Regelanordnung das Gleichgewicht zwischen den Zufuhr- und den Entnahmemengen von Glasschmelze in den und aus dem Schmelzenbehälter auf vorgegebene Werte einregelbar sind,* the actual value signals for the fill level as well as setpoint signals for the fill level of a control arrangement are switched on and by means of the control arrangement the equilibrium between the supply and the withdrawal quantities of glass melt in and out of the melt container can be adjusted to predetermined values,
* die Kopplungselemente aus mindestens einem Werkstoff aus der Gruppe der keramischen Werkstoffe, der Feuerfestwerkstoffe mit geringer Wärmeleitfähigkeit, der Metalle und der Verbundwerkstoffe bestehen, und/oder, wenn* the coupling elements consist of at least one material from the group of ceramic materials, refractory materials with low thermal conductivity, metals and composite materials, and / or if
* die Kopplungselemente mit einer Kühleinrichtung versehen sind.* The coupling elements are provided with a cooling device.
Ausführungsbeispiele:EXAMPLES
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes und deren Wirkungsweise werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert.Exemplary embodiments of the subject matter of the invention and their mode of operation are explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 4.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 einen stark abstrahierten Vertikalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem Ultraschallsender und -empfänger getrennt voneinander angeordnet sind, Figur 2 einen Vertikal schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel analog Figur 1, bei dem jedoch Ultraschallsender und -empfänger baulich vereint sind,FIG. 1 shows a highly abstracted vertical section through a first exemplary embodiment, in which ultrasonic transmitters and receivers are arranged separately from one another, FIG. 2 shows a vertical section through a second exemplary embodiment analogous to FIG. 1, but in which ultrasonic transmitters and receivers are structurally combined,
Figur 3 die Hüllkurven von Oszillator-Diagrammen des Empfängers bei zwei unterschiedlichen Oberflächenzuständen der Glasschmelze (oben und unten) sowie der Differenzbildung aus diesen Diagrammen (Mitte), undFIG. 3 shows the envelope curves of oscillator diagrams of the receiver with two different surface states of the glass melt (top and bottom) and the formation of differences from these diagrams (middle), and
Figur 4 einen Ausschnitt aus Figur 1 in vergrößertem Maßstab, in der Weise modifiziert, daß zwischen dem Kσpplungselement und dem Boden des Schmelzenbehälters ein Dämmstoff angeordnet ist.Figure 4 shows a detail of Figure 1 on an enlarged scale, modified in such a way that an insulating material is arranged between the coupling element and the bottom of the melt container.
In Figur 1 ist ein Querschnitt durch einen Schmelzenbehälter 1 gezeigt, der im vorliegenden Fall ein Speiserkanal bzw. ein Vorherd ist. Dieser besitzt einen Boden 2 mit einer oberen, waagrechten und ebenen Bodenfläche 3 und zwei Seitenwände 4 und 5 sowie eine Decke 6. Diese Bauteile bestehen aus Feuerfestwerkstoffen. Wärmedämmungen, Außenmantel, Rahmenteile und Heiz- und Kühleinrichtungen sind der Einfachheit halber fortgelassen. Der Schmelzenbehälter 1 ist mit einer Glasschmelze 7 gefüllt, die bis zu einem Schmelzenspiegel 8 reicht, dessen Höhenlage um ein Maß "H" über der Bodenfläche 3 liegt, das den Füllstand charakterisiert.FIG. 1 shows a cross section through a melt container 1, which in the present case is a feeder channel or a forehearth. This has a floor 2 with an upper, horizontal and flat floor surface 3 and two side walls 4 and 5 and a ceiling 6. These components consist of refractory materials. Thermal insulation, outer jacket, frame parts and heating and cooling devices are omitted for the sake of simplicity. The melt container 1 is filled with a glass melt 7, which reaches up to a melt level 8, the height of which is an amount "H" above the bottom surface 3, which characterizes the fill level.
Durch den Boden 2 sind in vertikaler Richtung zwei Kopplungselemente 9 und 10 hindurchgeführt, deren ebene Oberseiten 9a und 10a in einer Ebene mit der Bodenfläche 3 liegen und von der Glasschmelze 7 berührt werden. Die Kopplungselemente 9 und 10 tragen an ihren unteren Enden einen Ultraschallsender 11 bzw. einen Ultraschallempfanger 12, nachstehend nur kurz "Sender" und "Empfänger" genannt.Two coupling elements 9 and 10 are passed through the bottom 2 in the vertical direction, the flat upper sides 9a and 10a of which lie in one plane with the bottom surface 3 and are touched by the glass melt 7. The coupling elements 9 and 10 carry at their lower ends an ultrasonic transmitter 11 and an ultrasonic receiver 12, hereinafter referred to as "transmitter" and "receiver" for short.
Sender 11 und Empfänger 12 sind über Leitungen 13 und 14 einer Datenverarbeitungseinrichtung 15 aufgeschaltet, die - nicht besonders dargestellt - ein Steuergerät, einen Signalprozessor und einen Mikrocomputer enthält. Das Steuergerät steuert die Abgabe der Impulse an den Sender 11. Der Empfänger 12 leitet die empfangene Impulsfolge an die Datenverarbeitungseinrichtung 15. Deren Ausgangssignale sind über eine Leitung 16 einer Regelanordnung 17 für den Füllstand aufgeschaltet. Eingänge und Ausgänge für Sollwerte und Stellsignale sind nicht dargestellt. Beispielhaft kann durch die Regelanordnung 17 die Chargiereinrichtung einer Schmelzwanne gesteuert bzw. geregelt werden, um das Gleichgewicht zwischen der Zufuhr von Glasrohstoffen und der Entnahme von Glasschmelze aufrecht zu erhalten. Zur Datenverarbeitungseinrichtung 15 gehören in der Regel eine Eingabetastatur 15a, eine Anzeigeeinrichtung 15b und ein Drucker 15c für eine Signalaufzeichnung. Auf die Eingabetastatur kann bei entsprechender Programmierung verzichtet werden.Transmitter 11 and receiver 12 are connected via lines 13 and 14 of a data processing device 15, which - not particularly shown - a control unit, a signal processor and a microcomputer contains. The control unit controls the delivery of the pulses to the transmitter 11. The receiver 12 passes the received pulse train to the data processing device 15. Its output signals are applied via a line 16 to a control arrangement 17 for the fill level. Inputs and outputs for setpoints and control signals are not shown. For example, the charging device of a melting tank can be controlled or regulated by the control arrangement 17 in order to maintain the balance between the supply of glass raw materials and the removal of glass melt. The data processing device 15 generally includes an input keyboard 15a, a display device 15b and a printer 15c for signal recording. The input keyboard can be dispensed with if programmed accordingly.
Da die Glasschmelze 7 je nach Glasart Temperaturen von 900 °C bis ca. 1.600 °C aufweisen kann und Sender und Empfänger, für die Piezokristalle verwendet werden können, nur Temperaturen von weniger als 350 °C aushalten, bestehen die Kopplungselemente 9 und 10 aus einem keramischen Werkstoff bzw. einem Feuerfestmaterial mit geringer Wärmleitfähigkeit, einem Metall oder Verbundwerkstoff und haben eine entsprechende Länge. Ggf. können sie auch mit nicht gezeigten Kühleinrichtungen versehen sein.Since the glass melt 7 can have temperatures of 900 ° C to approximately 1,600 ° C depending on the type of glass and the transmitter and receiver, for which piezo crystals can only withstand temperatures of less than 350 ° C, the coupling elements 9 and 10 consist of one ceramic material or a refractory material with low thermal conductivity, a metal or composite material and have a corresponding length. Possibly. they can also be provided with cooling devices, not shown.
Das Kopplungselement 9 sendet über seine Oberseite 9a Ultraschallwellen aus, von denen ein Teil am Schmelzenspiegel 8 zur Oberseite 10a des Kopplungselements 10 reflektiert wird, was durch die Pfeile 18 angedeutet ist. Jedes Kopplungselement steht in direktem Kontakt mit der Glasschmelze einerseits und Sender und Empfänger andererseits.The coupling element 9 emits ultrasound waves via its upper side 9a, part of which is reflected at the melt mirror 8 towards the upper side 10a of the coupling element 10, which is indicated by the arrows 18. Each coupling element is in direct contact with the glass melt on the one hand and the transmitter and receiver on the other.
Die Datenverarbeitungseinrichtung 15 gibt über den Sender 11 eine Folge von Ultraschallimpulsen ab, die durch das Kopplungselement 9 des Senders 11 und durch die Glasschmelze 7 zum Schmelzenspiegel 8 und von dort zurück zum Kopplungselement 10 und zum Empfänger 12 verläuft (Pfeile 18). An den durchlaufenen Material- oder Phasengrenzflächen Sender/Kopplungselement, Kopplungselement/Glasschmelze, Glasschmelze/Ofenatmosphäre (Schmelzenspiegel) und zurück, Glasschmelze/Kopp- lungselement, Kopplungselement/Empfänger treten Reflexionen auf, die als zeitlich versetzte Impulsfolgen vom Empfänger registriert werden. Aus dieser Impulsfolge extrahiert die Datenverarbeitungseinrichtung 15 das Laufzeitsignal für die Schmelzenoberfläche (den Schmelzenspiegel 8) und somit die gesamte Impulslaufzeit. Die gesamte Impulslaufzeit timp setzt sich aus den Laufzeiten der einzelnen Teilstrecken zusammen:The data processing device 15 emits a sequence of ultrasonic pulses via the transmitter 11, which runs through the coupling element 9 of the transmitter 11 and through the glass melt 7 to the melting mirror 8 and from there back to the coupling element 10 and to the receiver 12 (arrows 18). At the material or phase interfaces passed through, transmitter / coupling element, coupling element / glass melt, glass melt / furnace atmosphere (melt level) and back, glass melt / coupling tion element, coupling element / receiver, reflections occur, which are registered as temporally staggered pulse sequences by the receiver. The data processing device 15 extracts the transit time signal for the melt surface (the melt level 8) and thus the entire pulse transit time from this pulse sequence. The total impulse running time t imp is made up of the running times of the individual sections:
(1) = ki + 2 x tGlas + tk2> wobei tk1 = Impulslaufzeit im Kopplungselement des Senders, tk2 = Impulslaufzeit im Kopplungselement des Empfängers und tGias = Impulslaufzeit in der Glasschmelze.(1) = ki + 2 xt glass + t k2> where t k1 = pulse transit time in the coupling element of the transmitter, t k2 = pulse transit time in the coupling element of the receiver and t G i as = pulse transit time in the glass melt.
Die Ermittlung des Füllstandes der Glasschmelze durch die Datenverarbeitungseinrichtung 15 kann durch verschiedene Verfahren bestimmt werden, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung 15 die Selektierung der Impulsfolgen vornimmt und die Reflexionen an den Kopplungselementen ausblendet und die gesamte Impulslaufzeit timp ermittelt.The determination of the fill level of the glass melt by the data processing device 15 can be determined by various methods, the data processing device 15 carrying out the selection of the pulse sequences and hiding the reflections on the coupling elements and determining the total pulse transit time t imp .
Folgende Verfahren wurden mit Erfolg erprobt:The following procedures have been successfully tested:
a) Die Schallgeschwindigkeiten für alle Materialien sind bekannt:a) The speeds of sound for all materials are known:
Sind die Schallgeschwindigkeiten und die Längen der Kopplungselemente und somit die Impulslaufzeit bekannt, kann anhand der gesamten Impulslaufzeit die Impulslaufzeit in der Glasschmelze berechnet und bei bekannter Schallgeschwindigkeit in der Glasschmelze die Weglänge in der Glasschmelze ermittelt werden:If the speeds of sound and the lengths of the coupling elements and thus the pulse duration are known, the pulse duration in the glass melt can be calculated on the basis of the total pulse duration and the path length in the glass melt can be determined if the speed of sound in the glass melt is known:
(2) tG,as = 0,5 x (timp - tk1 - tk2), wobei(2) t G , as = 0.5 x (t imp - t k1 - t k2 ), where
^Glas = Glas x tgias und^ Glass = glass x tgias and d
SGias = Weglänge in der Glasschmelze und v Gias = Schallgeschwindigkeit in der Glasschmelze. b) Die Schallgeschwindigkeiten sind nur für die Kopplungselemente bekannt:S Gias = path length in the glass melt and v G ia s = speed of sound in the glass melt. b) The speeds of sound are only known for the coupling elements:
Sind die Schallgeschwindigkeiten und die Längen der Kopplungselemente bekannt, kann anhand der gesamten Impulslaufzeit die Impulslaufzeit in der Glasschmelze berechnet werden:If the speeds of sound and the lengths of the coupling elements are known, the pulse duration in the glass melt can be calculated based on the total pulse duration:
(3) t Glas 0,5 X (timp - tk1 - tk2)(3) t glass 0.5 X (t imp - t k1 - t k2 )
Anhand eines Parametrierungszyklus durch definiertes Anheben und Absenken des Füllstandes der Glasschmelze kann die Änderung der Impulslaufzeit Δtimp gemessen und daraus die Änderung der Impulslaufzeit in der Glasschmelze ΔtG)as ermittelt und die Schallgeschwindigkeit - vG|as - berechnet werden. Die Vorrichtung kann mittels der nun bekannten Schallgeschwindigkeit in der Glasschmelze - vG|as - parametriert werden:Using a parameterization cycle by defined raising and lowering the fill level of the glass melt, the change in the pulse transit time Δt imp can be measured and from this the change in the pulse transit time in the glass melt Δt G) as can be determined and the speed of sound - v G | as - be calculated. The device can be used in the glass melt - v G | as - be parameterized:
(4) vGlas = ΔSG(as / ΔtGlas.(4) v glass = ΔS G (as / Δt glass .
c) Die Schallgeschwindigkeiten in den Materialien sind nicht bekannt: Anhand eines Parametrierungszyklus durch definiertes Anheben und Absenken des Füllstandes der Glasschmelze kann die Änderung der Impulslaufzeit Δtimp gemessen werden. Da die Längen der Kopplungselemente konstant sind, sind auch ihre Impulslaufzeiten konstant. Dies bedeutet, daß die Änderung der Impulslaufzeit auf die Änderung der Impulslaufzeit in der Glasschmelze zurückzuführen ist:c) The sound velocities in the materials are not known: the change in the pulse transit time Δt imp can be measured using a parameterization cycle by defined raising and lowering the fill level of the glass melt. Since the lengths of the coupling elements are constant, their pulse transit times are also constant. This means that the change in the pulse transit time is due to the change in the pulse transit time in the glass melt:
(5) Δtimp = ΔtG,as.(5) Δt imp = Δt G , as .
Mit bekannter Impulslaufzeit in der Glasschmelze ΔtGlas wird die Schallgeschwindigkeit - vG|as - berechnet. Die Vorrichtung kann mittels der nun bekannten Schallgeschwindigkeit in der Glasschmelze - vGιas - parametriert werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung 15 selektiert die Impulslaufzeit in der Glasschmelze tG|as aus der gesamten Impulsfolge. Bei bekannter Impulslaufzeit in der Glasschmelze kann bei bekannter Schallgeschwindigkeit v Gias der Füllstand "H" der Glasschmelze berechnet bzw. bei unbekannterThe speed of sound - v G | as - is calculated with a known pulse transit time in the glass melt Δt glass . The device can be parameterized by means of the now known speed of sound in the glass melt - v G ι as . The data processing device 15 selects the pulse transit time in the glass melt t G | as from the entire pulse train. If the pulse duration in the glass melt is known, the fill level "H" of the glass melt can be calculated if the sound velocity v G i as is known, or if the speed is unknown
Schallgeschwindigkeit durch einen Parametrierungszyklus ermittelt werden, wie vorstehend beschrieben.Speed of sound can be determined by a parameterization cycle, as described above.
In Figur 2 werden für gleiche Teile oder Teile mit gleicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet. In diesem Fall sind Sender und Empfänger zu einer Sender-Empfänger-Einheit 19 mit einem gleichfalls senkrecht angeordneten Kopplungselement 21 verbunden, das eine gleichfalls ebene und waag rechte Oberseite 21a besitzt, die bündig in der oberen Bodenfläche 3 liegt. Ultraschallwellen werden jetzt von dieser Oberseite 21a ausgesendet und kehren zu dieser zurück, was durch die senkrechten parallelen Pfeile 20 angedeutet ist.In Figure 2, the same reference numerals are used for the same parts or parts with the same function. In this case, the transmitter and receiver are connected to a transmitter-receiver unit 19 with a likewise vertically arranged coupling element 21, which also has a flat and horizontal upper side 21 a, which lies flush in the upper floor surface 3. Ultrasonic waves are now emitted from this upper side 21a and return to it, which is indicated by the vertical parallel arrows 20.
Figur 3 zeigt die Hüllkurven S1 und S2 der Oszillator-Diagramme des Empfängers bei zwei verschiedenen Oberflächenzuständen sowie der Differenzbildung aus diesen Diagrammen (Hüllkurven S3). Diese Hüllkurven umreißen gewissermaßen die Amplituden der Schwingungen. Es handelt sich um die Hüllkurven von Ultraschallimpulsen, die nach entsprechender Verstärkung mit einem Oszillographen aufgenommen wurden.FIG. 3 shows the envelopes S1 and S2 of the oscillator diagrams of the receiver in the case of two different surface states and the formation of differences from these diagrams (envelopes S3). To a certain extent, these envelopes outline the amplitudes of the vibrations. These are the envelopes of ultrasonic pulses that were recorded with an oscillograph after appropriate amplification.
Das Empfängersignal resultierte aus longitudinalen, transversalen und Oberflächenwellen. Aus dem Laufzeitabstand entsprechend H' läßt sich deutlich der Eintreffzeitpunkt der Signale vom Schmelzenspiegel 8 erkennen und auswerten. Ähnliche Auswertungen lassen sich aus einem Phasenvergleich der Impulsfolgen gewinnen. Die Programmierung der Datenverarbeitungseinrichtung erfolgt mittels entsprechender Software unter Berücksichtigung der obigen Berechnungsgrundlagen. Die Anzeige- und Meßgenauigkeit betrug zwischen etwa 0,1 und 0,3 mm Spiegeldifferenz.The receiver signal resulted from longitudinal, transverse and surface waves. The time of arrival of the signals from the melt level 8 can be clearly recognized and evaluated from the transit time interval corresponding to H '. Similar evaluations can be obtained from a phase comparison of the pulse sequences. The data processing device is programmed using appropriate software, taking into account the above calculation bases. The display and measurement accuracy was between about 0.1 and 0.3 mm mirror difference.
Figur 4 zeigt einen Ausschnitt aus der linken Hälfte von Figur 1 in vergrößertem Maßstab, in der Weise modifiziert, daß zwischen der eingebauten Umfangsfläche 9b des Kopplungselements 9 und der Lochwand 2a des Bodens 2 des Schmelzenbehälters 1 ein Dämmstoff 22 angeordnet ist, der die Transversalwellen und Reflexionen vom Boden 2 zum Kopplungselement 9 dämpft oder eliminiert. Der Dämmstoff 22 hat die Form einer Hülse und besteht aus einem hitzebeständigen Material mit geringerer Dichte als das Bodenmaterial. Zur Glasschmelze 7 hin ist der Dämmstoff 22 durch eine Schutzschicht 23, aus einem gegen die Glasschmelze resistenten Werkstoff, beispielsweise aus einen möglichst dünnen Ring aus Platin, geschützt. Die Oberseite dieser Schutzschicht 23 liegt in der gleichen Ebene wie die Bodenfläche 3 und die Oberseite 9a des Kopplungselements 9. Diese Einbaumaßnahme wird zweckmäßigerweise auch für die Kopplungselemente 10 und 21 eingesetzt.Figure 4 shows a section of the left half of Figure 1 on an enlarged scale, modified in such a way that between the built Circumferential surface 9b of the coupling element 9 and the perforated wall 2a of the bottom 2 of the melt container 1, an insulating material 22 is arranged, which attenuates or eliminates the transverse waves and reflections from the bottom 2 to the coupling element 9. The insulating material 22 has the shape of a sleeve and consists of a heat-resistant material with a lower density than the floor material. To the glass melt 7, the insulating material 22 is protected by a protective layer 23 made of a material resistant to the glass melt, for example from the thinnest possible ring made of platinum. The top of this protective layer 23 lies in the same plane as the bottom surface 3 and the top 9a of the coupling element 9. This installation measure is expediently also used for the coupling elements 10 and 21.
Bezugzeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Schmelzenbehälter1 melt container
2 Boden2 floor
2a Lochwand2a perforated wall
3 Bodenfläche3 floor space
4 Seitenwand4 side wall
5 Seitenwand5 side wall
6 Decke6 blanket
7 Glasschmelze7 melted glass
8 Schmelzenspiegel8 melt level
9 Kopplungselement9 coupling element
9a Oberseite9a top
9b Umfangsfläche9b peripheral surface
10 Kopplungselement10 coupling element
10a Oberseite10a top
11 Ultraschallsender11 ultrasound transmitters
12 Ultraschallempfanger12 ultrasound receivers
13 Leitung13 line
14 Leitung14 line
15 Datenverarbeitungseinrichtung15 data processing device
15a Eingabetastatur 15b Anzeigeeinrichtung15a input keyboard 15b display device
15c Drucker15c printer
16 Leitung16 line
17 Regelanordnung17 Control arrangement
18 Pfeile18 arrows
19 Sender-Empfänger-Einheit19 Transmitter-receiver unit
20 Pfeile20 arrows
21 Kopplungselement21 coupling element
21a Oberseite21a top
22 Dämmstoff22 insulation
23 Schutzschicht23 protective layer
"H" Maß für Füllstand"H" measure of level
S1 HüllkurvenS1 envelopes
S2 HüllkurvenS2 envelopes
S3 HüllkurvenS3 envelopes
**************** ****************

Claims

Patentansprüche:Patent claims:
Verfahren zum Bestimmen der Höhenlage von Phasen-Grenzflächen in Schmelzenbehältern (1) mit einem Boden (2) und einer oberen Bodenfläche (3) bei Glasschmelzanlagen unter Verwendung eines Ultraschallsenders (11) und eines Ultraschallempfängers (12) und durch Auswertung von Reflexionssignalen an diesen Phasen-Grenzflächen, dadurch gekennzeichnet, daß man den Füllstand ("H") einer Glasschmelze (7) in dem Schmelzenbehälter (1) dadurch bestimmt, daß man a) durch dessen Boden (2) mindestens ein Kopplungselement (9, 10, 21) hindurchführt und dessen Oberseite (9a, 10a, 21a) unterhalb des Schmelzenspiegels (8) der Glasschmelze (7) zumindest im wesentlichen bündig in der oberen Bodenfläche (3) anordnet, b) an der Unterseite des mindestens einen Kopplungselements (9, 10, 21) mindestens ein Ultraschallelement aus der Gruppe Ultraschallsender (11), Ultraschallempfanger (12) und Sender-Empfänger-Einheit (19) anordnet, und c) aus der Laufzeitdifferenz der Schallwellen zwischen Ultraschallsender (11), Ultraschallempfanger (12) oder Sender-Empfänger-Einheit (19) unter Abzug der Laufzeiten in dem mindestens einen Kopplungselement (9, 10, 21) den Füllstand ("H") bestimmt.Method for determining the height of phase interfaces in melt containers (1) with a bottom (2) and an upper bottom surface (3) in glass melting systems using an ultrasonic transmitter (11) and an ultrasonic receiver (12) and by evaluating reflection signals on these phases -Interfaces, characterized in that the fill level ("H") of a glass melt (7) in the melt container (1) is determined by a) passing at least one coupling element (9, 10, 21) through its bottom (2). and the top side (9a, 10a, 21a) of which is arranged below the melt level (8) of the glass melt (7) at least essentially flush in the upper bottom surface (3), b) on the underside of the at least one coupling element (9, 10, 21) at least one ultrasonic element from the group of ultrasonic transmitters (11), ultrasonic receivers (12) and transmitter-receiver unit (19), and c) from the transit time difference of the sound waves between the ultrasonic transmitter (11), ultrasonic receiver (12) or transmitter-receiver unit (19) determines the fill level (“H”), deducting the transit times in the at least one coupling element (9, 10, 21).
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß man im Boden Method according to claim 1, characterized in that in the ground
(2) des Schmelzenbehälters (1) voneinander getrennt, senkrecht und parallel zueinander zwei Kopplungselemente (9, 10) anordnet und das eine Kopplungselement (9) an seiner Unterseite mit einem Ultraschallsender (11) und das andere Kopplungselement (10) an seiner Unterseite mit einem Ultraschallempfanger (12) versieht. (2) of the melt container (1) arranges two coupling elements (9, 10) separately, perpendicularly and parallel to one another and one coupling element (9) on its underside with an ultrasonic transmitter (11) and the other coupling element (10) on its underside an ultrasound receiver (12).
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß man im Boden (2) des Schmelzenbehälters (1) ein senkrechtes Kopplungselement (21) anordnet, das an seiner Unterseite mit einer Sender- Empfänger-Einheit (19) für Ultraschallsignale versehen ist.3. The method according to claim 1, characterized in that a vertical coupling element (21) is arranged in the bottom (2) of the melt container (1), which is provided on its underside with a transmitter-receiver unit (19) for ultrasonic signals.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß man den Ultraschallsender (11) über eine Datenverarbeitungseinrichtung (15) mit einer Impulsfolge für die Erzeugung von Ultraschallsignalen beaufschlagt und die an den Phasen-Grenzflächen reflektierten Anteile der Ultraschallsignale mittels der Datenverarbeitungseinrichtung (15) analysiert und daraus Signale für den Füllstand ("H") gewinnt.4. The method according to claim 1, characterized in that the ultrasound transmitter (11) is subjected to a pulse sequence for the generation of ultrasound signals via a data processing device (15) and the portions of the ultrasound signals reflected at the phase boundaries are analyzed by means of the data processing device (15). and uses this to obtain signals for the fill level (“H”).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Istwert-Signale für den Füllstand ("H") sowie die Sollwertsignale für den Füllstand ("H") einer Regelanordnung (17) aufschaltet und mittels der Regelanordnung (17) das Gleichgewicht zwischen den Zufuhr- und Entnahmemengen von Glasschmelze in und aus dem Schmelzenbehälter (1) auf vorgegebene Werte einregelt.5. The method according to claim 4, characterized in that the actual value signals for the fill level ("H") and the setpoint signals for the fill level ("H") are connected to a control arrangement (17) and the balance is achieved by means of the control arrangement (17). between the supply and removal quantities of glass melt in and out of the melt container (1) is adjusted to predetermined values.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man mittels der Regelanordnung (17) die Zufuhrmenge von Chargiermaterial in eine dem Schmelzenbehälter (1) vorgeschaltete Schmelzwanne nach Maßgabe der Entnahmemenge aus dem Schmelzenbehälter (1) regelt.6. The method according to claim 5, characterized in that the supply quantity of charging material into a melting tank upstream of the melt container (1) is regulated by means of the control arrangement (17) in accordance with the quantity removed from the melt container (1).
7. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß man den Werkstoff für die Kopplungselemente (9, 10, 21) und deren Länge in der Weise wählt, daß die Temperatur von der Temperatur der Glasschmelze an der Oberseite (9a, 10a, 21a) der Kopplungselemente (9, 10, 21) an den unteren Enden der Kopplungselemente (9, 10, 21) auf eine Temperatur abgesenkt wird, die höchstens der maximal zulässigen Betriebstemperatur der Ultraschallelemente (11 , 12, 19) entspricht. 7. The method according to claim 1, characterized in that the material for the coupling elements (9, 10, 21) and their length are selected in such a way that the temperature depends on the temperature of the glass melt on the top (9a, 10a, 21a). the coupling elements (9, 10, 21) at the lower ends of the coupling elements (9, 10, 21) are lowered to a temperature which corresponds at most to the maximum permissible operating temperature of the ultrasonic elements (11, 12, 19).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kopplungselemente (9, 10, 21) kühlt.8. The method according to claim 7, characterized in that the coupling elements (9, 10, 21) are cooled.
9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Datenverarbeitungseinrichtung (15) in der Weise ausgelegt wird, daß sie über den Sender (11) oder die Sender-Empfänger-Einheit (19) eine Folge von Ultraschallimpulsen abgibt, die durch das jeweilige Kopplungselement (9, 21) und durch die Glasschmelze (7) zum Schmelzenspiegel (8) und von dort zurück zum Kopplungselement (10, 21) und zum Empfänger (12) oder zur Sender-Empfängereinheit (19) verläuft, b) die an den durchlaufenen Material- oder Phasengrenzflächen Sender/Kopplungselement, Kopplungselement/Glasschmelze, Glasschmelze/Ofenatmosphäre (Schmelzenspiegel) und zurück durch Glasschmelze/Kopplungselement, Kopplungselement/- Empfänger auftretenden Reflexionen als zeitlich versetzte Impulsfolgen vom Empfänger registriert werden, c) die Datenverarbeitungseinπchtung (15) aus der Impulsfolge das Laufzeitsignal für den Schmelzenspiegel (8) und somit die gesamte Impulslaufzeit extrahiert, wobei sich die gesamte Impulslaufzeit timp aus den Laufzeiten der einzelnen Teilstrek- ken wie folgt zusammensetzt: timp = tk1 + 2 x tGlas + tk2, wobei tk1 = Impulslaufzeit im Kopplungselement des Senders, tk2 = Impulslaufzeit im Kopplungselement des Empfängers und das = Impulslaufzeit in der Glasschmelze.9. The method according to claim 4, characterized in that a) the data processing device (15) is designed in such a way that it emits a sequence of ultrasonic pulses via the transmitter (11) or the transmitter-receiver unit (19). the respective coupling element (9, 21) and through the glass melt (7) to the melt level (8) and from there back to the coupling element (10, 21) and to the receiver (12) or to the transmitter-receiver unit (19), b) the reflections occurring at the material or phase boundary surfaces of the transmitter/coupling element, coupling element/glass melt, glass melt/furnace atmosphere (melt mirror) and back through the glass melt/coupling element, coupling element/receiver are registered as time-offset pulse sequences by the receiver, c) the data processing device (15) The transit time signal for the melt level (8) and thus the entire pulse transit time is extracted from the pulse sequence, whereby the total pulse transit time t imp is composed of the transit times of the individual sections as follows: tim p = t k1 + 2 xt glass + t k2 , where t k1 = pulse transit time in the transmitter's coupling element, t k2 = pulse transit time in the receiver's coupling element and that = pulse transit time in the glass melt.
10. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß bei bekannten Schallgeschwindigkeiten und Impulslaufzeiten für alle Materialien und bei bekannten Längen der Kopplungselemente (9, 10, 21) die Impulslaufzeit und die Weglänge(n) in der Glasschmelze anhand der gesamten Impulslaufzeit wie folgt ermittelt werden: tGias = 0,5 x (timp - tk1 - tk2), wobei10. The method according to claim 1, characterized in that with known sound speeds and pulse transit times for all materials and with known lengths of the coupling elements (9, 10, 21), the pulse transit time and the path length (s) in the glass melt are determined based on the total pulse transit time as follows become: t G ias = 0.5 x (t imp - t k1 - t k2 ), where
SGlas = vGlas x tQlas und S glass = v glass x tQlas and
SG!as = Weglänge in der Glasschmelze und vGias = Schallgeschwindigkeit in der Glasschmelze.S G!as = path length in the glass melt and v Gias = speed of sound in the glass melt.
11. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß bei bekannten Schallgeschwindigkeiten und Längen nur für die Kopplungselemente anhand der gesamten Impulslaufzeit die Impulslaufzeit in der Glasschmelze berechnet wird: tdas = u,5 X (tjmp - tk1 - tk2) , wobei anhand eines Parametrierungszyklus durch definiertes Anheben und Absenken des Füllstandes der Glasschmelze die Änderung der Impulslaufzeit Δtimp gemessen und daraus die11. The method according to claim 1, characterized in that with known sound speeds and lengths, the pulse transit time in the glass melt is calculated only for the coupling elements based on the total pulse transit time: tdas = u .5 X (tj mp - t k1 - t k2 ), where using a parameterization cycle by defined raising and lowering of the fill level of the glass melt, the change in the pulse transit time Δt imp is measured and from this the
Änderung der Impulslaufzeit in der Glasschmelze ΔtG|as ermittelt und die Schallgeschwindigkeit - vG|as - berechnet wird und wobei dieChange in the pulse transit time in the glass melt Δt G | as determined and the speed of sound - v G | as - is calculated and where the
Vorrichtung mittels der nun bekannten Schallgeschwindigkeit in der Glasschmelze - VQ^ - wie folgt parametriert wird: vGlas = ΔSG|as / ΔtG|as.Device is parameterized using the now known speed of sound in the glass melt - V Q ^ - as follows: v G l as = ΔS G | as / Δt G | as .
12. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß bei unbekannten Schallgeschwindigkeiten in den Materialien und konstanten Längen und Impulslaufzeiten der Kopplungselemente (9, 10, 21) anhand eines Parametrierungszyklus durch definiertes Anheben und Absenken des Füllstandes der Glasschmelze die Änderung der Impulslaufzeit Δtirnp gemessen wird, wobei die12. The method according to claim 1, characterized in that with unknown speeds of sound in the materials and constant lengths and pulse transit times of the coupling elements (9, 10, 21), the change in the pulse transit time Δt irnp is measured using a parameterization cycle by defined raising and lowering of the fill level of the glass melt will, whereby the
Änderung der Impulslaufzeit auf die Änderung der Impulslaufzeit in der Glasschmelze wie folgt zurückzuführen ist: jmp = ΔtG)as , und wobei mit bekannter Impulslaufzeit in der Glasschmelze ΔtG!as die Schallgeschwindigkeit - vGιas -in der Glasschmelze berechnet und die Vorrichtung mittels der nun bekannten Schallgeschwindig- keit in der Glasschmelze - vG|as - parametriert wird.Change in the pulse transit time can be attributed to the change in the pulse transit time in the glass melt as follows: jmp = Δt G)as , and with the known pulse transit time in the glass melt Δt G!as the speed of sound - v G ι as -in the glass melt is calculated and the device using the now known speed of sound ity in glass melting - v G | as - is parameterized.
13. Vorrichtung zum Bestimmen der Höhenlage von Phasen-Grenzflächen in Schmelzenbehältern (1) mit einem Boden (2) und einer oberen Bodenfläche (3) bei Glasschmelzanlagen unter Verwendung eines Ultraschallsenders (11 ) und eines Ultraschallempfängers (12) und durch Auswertung von Reflexionssignalen an diesen Phasen- Grenzflächen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Füllstandes ("H") einer Glasschmelze (7) in dem Schmelzenbehälter13. Device for determining the height of phase interfaces in melt containers (1) with a bottom (2) and an upper bottom surface (3) in glass melting systems using an ultrasonic transmitter (11) and an ultrasonic receiver (12) and by evaluating reflection signals these phase interfaces, characterized in that for determining the fill level ("H") of a glass melt (7) in the melt container
(1 ) a) durch dessen Boden (2) mindestens ein Kopplungselement(1) a) through its base (2) at least one coupling element
(9, 10, 21) hindurchgeführt ist, dessen Oberseite (9a, 10a, 21a) unterhalb des Schmelzenspiegels (8) der Glasschmelze (7) zumindest im wesentlichen bündig in der oberen Bodenfläche (3) angeordnet ist, b) an der Unterseite des mindestens einen Kopplungselements (9, 10, 21) mindestens ein Ultraschallelement aus der Gruppe Ultraschallsender (11), Ultraschallempfanger (12) und Sender- Empfanger-Einheit (19) angeordnet ist, und daß c) eine Datenverarbeitungseinrichtung (15) vorgesehen ist, durch die aus der Laufzeitdifferenz der Schallwellen zwischen Ultraschallsender (11), Ultraschallempfanger (12) oder Sender- Empfänger-Einheit (19) unter Abzug der Laufzeiten in dem mindestens einen Kopplungselement (9, 10, 21) der Füllstand ("H") bestimmbar ist.(9, 10, 21), the top (9a, 10a, 21a) of which is arranged at least essentially flush in the upper bottom surface (3) below the melt level (8) of the glass melt (7), b) on the underside of the at least one coupling element (9, 10, 21) at least one ultrasonic element from the group of ultrasonic transmitters (11), ultrasonic receivers (12) and transmitter-receiver unit (19) is arranged, and that c) a data processing device (15) is provided which the fill level ("H") can be determined from the transit time difference of the sound waves between the ultrasonic transmitter (11), ultrasonic receiver (12) or transmitter-receiver unit (19), deducting the transit times in the at least one coupling element (9, 10, 21). .
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (2) des Schmelzenbehälters (1) voneinander getrennt, senkrecht und parallel zueinander zwei Kopplungselemente (9, 10) angeordnet sind, von denen das eine Kopplungselement (9) an seiner Unterseite mit einem Ultraschallsender (11) und das andere Kopplungselement (10) an seiner Unterseite mit einem Ultraschallempfanger (12) versehen ist. 14. The device according to claim 13, characterized in that in the bottom (2) of the melt container (1) two coupling elements (9, 10) are arranged separately from one another, perpendicular and parallel to one another, one of which has a coupling element (9) on its underside an ultrasound transmitter (11) and the other coupling element (10) is provided on its underside with an ultrasound receiver (12).
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (2) des Schmelzenbehälters (1) ein senkrechtes Kopplungselement (21) angeordnet ist, das an seiner Unterseite mit einer Sender-Empfänger-Einheit (19) für Ultraschallsignale versehen ist.15. The device according to claim 13, characterized in that a vertical coupling element (21) is arranged in the bottom (2) of the melt container (1), which is provided on its underside with a transmitter-receiver unit (19) for ultrasonic signals.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der16. Device according to claim 13, characterized in that the
Ultraschallsender (11) über die Datenverarbeitungseinrichtung (15) mit einer Impulsfolge für die Erzeugung von Ultraschallsignalen beaufschlagbar ist und daß die an den Phasen-Grenzflächen reflektierten Anteile der Ultraschallsignale mittels der Datenverarbeitungseinrichtung (15) analysierbar und daraus Signale für den Füllstand ("H") gewinnbar sind.Ultrasonic transmitter (11) can be acted upon via the data processing device (15) with a pulse sequence for the generation of ultrasonic signals and that the portions of the ultrasonic signals reflected at the phase interfaces can be analyzed by means of the data processing device (15) and signals for the fill level ("H") are derived from them. are winnable.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Istwert-Signale für den Füllstand sowie die Sollwertsignale für den Füllstand ("H") einer Regelanordnung (17) auf geschaltet und mittels der Regelanordnung (17) das Gleichgewicht zwischen den Zufuhr- und Entnahmemengen von Glasschmelze in und aus dem Schmelzenbehälter (1) auf vorgegebene Werte einregelbar sind.17. The device according to claim 16, characterized in that the actual value signals for the fill level and the setpoint signals for the fill level ("H") of a control arrangement (17) are switched to and the balance between the supply and Removal quantities of glass melt in and from the melt container (1) can be adjusted to predetermined values.
18. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungselemente (9, 10, 21) aus mindestens einem Werkstoff aus der Gruppe der keramischen Werkstoffe, der Feuerfestwerkstoffe mit geringer Wärmeleitfähigkeit, der Metalle und der Verbundwerkstoffe bestehen.18. The device according to claim 13, characterized in that the coupling elements (9, 10, 21) consist of at least one material from the group of ceramic materials, refractory materials with low thermal conductivity, metals and composite materials.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppiungselemente (9, 10, 21) mit einer Kühleinrichtung versehen sind.19. The device according to claim 18, characterized in that the coupling elements (9, 10, 21) are provided with a cooling device.
20. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kopplungselementen (9. 10, 21) und dem Boden (2) des Schmelzenbehälters (1) ein Dämmstoff (22) für die Unterdrük- kung von Transversalschwingungen und Reflexionen der Ultraschallsignale angeordnet ist. 20. The device according to claim 13, characterized in that an insulating material (22) for the suppression of transverse vibrations and reflections of the ultrasonic signals is arranged between the coupling elements (9, 10, 21) and the bottom (2) of the melt container (1). .
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämmstoff (22) hitzebeständig ist, die Form einer Hülse hat und aus einem Material mit geringerer Dichte als das Bodenmaterial besteht.21. The device according to claim 20, characterized in that the insulating material (22) is heat-resistant, has the shape of a sleeve and consists of a material with a lower density than the base material.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämmstoff (22) gegenüber der Glasschmelze (7) durch eine Schutzschicht (23) aus einem gegenüber der Glasschmelze (7) resistenten Werkstoff abgedeckt ist. 22. The device according to claim 20, characterized in that the insulating material (22) is covered with respect to the glass melt (7) by a protective layer (23) made of a material that is resistant to the glass melt (7).
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