本發(fā)明主要涉及一種用于觀察鼓風(fēng)爐風(fēng)口區(qū)中的內(nèi)部狀況的光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

眾所周知，鼓風(fēng)爐通常包括多個流體注入路徑，從而，熱氣體經(jīng)由吹管和風(fēng)口注入鼓風(fēng)爐。如果材料積聚在風(fēng)口噴嘴的前面，則注入端口可能被堵塞。如果未被檢測，流體可能不再離開吹管，因此不能進入鼓風(fēng)爐。此外，風(fēng)口經(jīng)常用于將粉煤送入鼓風(fēng)爐。如果注入端口被堵塞，這當(dāng)然會阻止粉煤進入鼓風(fēng)爐，并可能導(dǎo)致粉煤在風(fēng)口和吹管中積聚。

為了觀察風(fēng)口是否被阻塞，在吹管的后端布置有通常也稱為窺視孔或照門的風(fēng)口觀察孔。這樣的照門允許操作者看入吹管和風(fēng)口區(qū)，從而檢查風(fēng)口的狀況并檢測風(fēng)口區(qū)域是否發(fā)生堵塞。

風(fēng)口還提供到鼓風(fēng)爐內(nèi)部的窗口。因此，照門還允許觀察鼓風(fēng)爐的內(nèi)部狀況。因此，照門允許監(jiān)測鼓風(fēng)爐中心的狀況和溫度變化。因此，操作者可檢測鼓風(fēng)爐操作中的故障并相應(yīng)地采取措施。

為了便于監(jiān)測并提供更自動化的系統(tǒng)，已經(jīng)開發(fā)了諸如風(fēng)口攝像機的電子監(jiān)測裝置，其連續(xù)地監(jiān)測通過照門發(fā)射的光并向操作者提供反饋。

為了允許兩個監(jiān)測系統(tǒng)同時工作，即允許用肉眼進行視覺監(jiān)測和電子監(jiān)測，可安裝光偏轉(zhuǎn)器以將入射光的一部分偏轉(zhuǎn)到電子監(jiān)測裝置，同時允許部分光通過照門，以用于視覺監(jiān)測。為了使這樣的光偏轉(zhuǎn)器足夠地將光引導(dǎo)到電子監(jiān)測裝置和照門，光偏轉(zhuǎn)器的取向是重要的。因此，光偏轉(zhuǎn)器的調(diào)節(jié)機構(gòu)是有益的，具體而言是因為由于鼓風(fēng)爐裝置的顯著的溫度差異而導(dǎo)致的各種組件之間可能存在相對移動。實際上，一般而言，當(dāng)鼓風(fēng)爐處于停止狀態(tài)時，可安裝電子監(jiān)測裝置、照門和光偏轉(zhuǎn)器。當(dāng)鼓風(fēng)爐達到其工作溫度時，該溫度差導(dǎo)致各種元件之間的相對運動，并可能導(dǎo)致光偏轉(zhuǎn)器的失配。燈偏轉(zhuǎn)器的調(diào)節(jié)變得必要。此外，光偏轉(zhuǎn)器的調(diào)節(jié)可能有助于補償在監(jiān)測系統(tǒng)的生產(chǎn)期間可能發(fā)生的任何構(gòu)造幾何誤差。

在lu90610中，光學(xué)傳感器垂直于從風(fēng)口到照門的光路徑布置。由玻璃板形成的光偏轉(zhuǎn)器布置在圓柱形殼體中以將部分光偏轉(zhuǎn)到光學(xué)傳感器。玻璃板相對于風(fēng)口與照門之間的光路徑形成大約45°的角度。對于調(diào)節(jié)裝置，玻璃板可獨立地在圓柱形殼體內(nèi)沿兩個方向旋轉(zhuǎn)。偏心螺釘可設(shè)置第一支撐板(圍繞垂直于圓柱形殼體的后表面上的中心軸的軸可旋轉(zhuǎn)地安裝)的位置。第二調(diào)節(jié)螺釘允許與彈簧一起，第二支撐板(安裝在第一支撐板上)使玻璃板圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。由于lu90610需要進入布置在殼體內(nèi)的兩個單獨的調(diào)節(jié)螺釘，所以其調(diào)節(jié)機構(gòu)可能被認為是麻煩的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種緊湊且易于調(diào)節(jié)的光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，其能夠不存在上述缺點地觀察鼓風(fēng)爐風(fēng)口區(qū)中的內(nèi)部狀況。該目的通過如權(quán)利要求1所述的光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)。

發(fā)明概述

本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)測鼓風(fēng)爐風(fēng)口區(qū)中的運行狀況的光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括光偏轉(zhuǎn)裝置，被配置為連接到吹管的后部，使得風(fēng)口、吹管和光偏轉(zhuǎn)裝置沿公共軸定位。照門布置在光偏轉(zhuǎn)裝置的第一面中，以允許操作者用肉眼監(jiān)測風(fēng)口區(qū)中的運行狀況。此外，光學(xué)傳感器布置在光偏轉(zhuǎn)裝置的第二面中，用于電子監(jiān)測風(fēng)口區(qū)中的運行狀況。光偏轉(zhuǎn)器布置在光偏轉(zhuǎn)裝置內(nèi)，用于將來自風(fēng)口區(qū)域的入射光向照門引導(dǎo)并向光學(xué)傳感器引導(dǎo)。

根據(jù)本發(fā)明，光偏轉(zhuǎn)裝置包括殼體，球體可旋轉(zhuǎn)地布置在球體中。球體包括三個通道：第一通道，當(dāng)光偏轉(zhuǎn)裝置連接到吹管的后部時，第一通道面向風(fēng)口，允許來自風(fēng)口區(qū)的入射光進入球體；面向照門的第二通道；面向光學(xué)傳感器的第三通道。第一、第二和第三通道被配置為在球體內(nèi)彼此相交。光偏轉(zhuǎn)器被布置在球體內(nèi)第一、第二和第三通道的交叉處。此外，光偏轉(zhuǎn)裝置包括在殼體的第三面中的開口，用于進入球體，以允許球體在殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)。

通過將光偏轉(zhuǎn)器安裝在布置在殼體中的球體中，可從殼體的外部容易且快速地實現(xiàn)殼體內(nèi)的光偏轉(zhuǎn)器的調(diào)節(jié)，從而不需要進入殼體的內(nèi)部如例如根據(jù)lu90610要求接近系統(tǒng)的螺釘。

本發(fā)明的光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)可通過常用的工具容易地制造。允許光通過球體的通道可容易地鉆透球體。

本發(fā)明還減少了光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)所需的組件的數(shù)量。這當(dāng)然對制造成本有積極的影響。由各種組件之間的相互作用引起的問題也減少了。

因此，光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)提供了一種特別容易和堅固的結(jié)構(gòu)，其進一步伴隨著制造和維護成本的降低。

球體包括面向殼體的第三面中的開口的插座，允許插入用于使球體在殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)工具。插座和調(diào)節(jié)工具優(yōu)選地是自鎖的和/或具有能夠傳遞扭矩的任何連接形狀。插座有利地具有非圓形橫截面，并且調(diào)節(jié)工具優(yōu)選地是具有相應(yīng)橫截面的扳手。插座的橫截面可以是能夠圍繞其軸旋轉(zhuǎn)插座的任何形狀，諸如例如三角形、正方形、十字形等等。最有利的是，插座具有六邊形橫截面，并且調(diào)節(jié)工具是六邊形扳手，通常也稱為艾倫扳手。使用與插座接合的調(diào)節(jié)工具允許球體的外表面的容易的平移運動。六邊形插座和六邊形扳手配置進一步允許球形球圍繞包括插座的軸旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的方面，殼體的第三面中的開口是導(dǎo)槽，其寬度基本上與插座的直徑相同，其中，插座沿導(dǎo)槽的線性運動導(dǎo)致球體圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；并且其中，插座的旋轉(zhuǎn)運動使球體繞第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。第一旋轉(zhuǎn)軸優(yōu)選地基本上垂直于第二旋轉(zhuǎn)軸。當(dāng)調(diào)節(jié)工具插入插座時，防止球體的外表面在除了導(dǎo)槽所允許的方向上的平移運動。換句話說，僅允許球體的外表面在一個方向上的平移，從而，第一旋轉(zhuǎn)軸的位置由導(dǎo)槽的配置預(yù)先確定。六邊形插座和六邊形扳手配置允許圍繞包括插座和球體中心的第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)球形球。因此，可通過簡單地插入六邊形扳手并使其在導(dǎo)槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)、滑動，從而可在所有方向上調(diào)節(jié)光偏轉(zhuǎn)器。

有利地，光偏轉(zhuǎn)器固定地布置在球體內(nèi)，例如，通過在光偏轉(zhuǎn)器和球體之間涂覆高溫膠水。其他合適的固定手段可容易獲得并且可作為替代使用。

光偏轉(zhuǎn)裝置優(yōu)選地進一步包括布置在球體和殼體之間的彈簧元件，用于通過摩擦力將球體保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。彈簧元件可以是環(huán)形彈簧，優(yōu)選地是螺旋彈簧墊圈。彈簧元件將球體推壓在殼體的內(nèi)表面上，從而引起摩擦力，防止球形球在殼體內(nèi)移動或旋轉(zhuǎn)。選擇彈簧元件的力，使得除非經(jīng)由調(diào)節(jié)工具施加外力，否則防止球體的任何移動。

優(yōu)選地，殼體包括用于球體的插入和/或移除的可移除的安裝面?？梢瞥惭b面可以是包括照門的殼體的第一面。

環(huán)形座元件優(yōu)選地布置在球體和安裝面之間。這樣的環(huán)形座元件被配置為使得其面對球體的一側(cè)用作球體的座。彈簧元件優(yōu)選地布置在安裝面和環(huán)形座元件之間，使得環(huán)形座元件被推靠在球體上。

球體可包括用于將光偏轉(zhuǎn)裝置收納在其中的狹槽。

照門有利地由夾在殼體的第一面和環(huán)形座元件之間的玻璃板形成。第一環(huán)形密封件可布置在環(huán)形座元件和玻璃板之間，而第二環(huán)形密封件可布置在玻璃板和第一面之間。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖通過實例的方式描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中：

圖1是具有吹管的鼓風(fēng)爐風(fēng)口的側(cè)截面圖，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)連接到該吹管；

圖2是通過圖1的光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)的光偏轉(zhuǎn)裝置的側(cè)截面圖；

圖3是從上方通過圖2的光偏轉(zhuǎn)裝置的橫截面圖；

圖4是圖2的光偏轉(zhuǎn)裝置的底部的視圖；

圖5是根據(jù)球體的插座的另一實施例的圖4的放大圖；以及

圖6是根據(jù)球體的插座的另一實施例的圖4的放大圖。

具體實施方式

圖1是鼓風(fēng)爐風(fēng)口布置的側(cè)截面圖，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)連接到該鼓風(fēng)爐風(fēng)口布置。圖1示出了具有鼓風(fēng)爐壁12的鼓風(fēng)爐10和熱風(fēng)系統(tǒng)14，熱風(fēng)系統(tǒng)14由風(fēng)口區(qū)中的風(fēng)口20、吹管18和環(huán)風(fēng)管16組成。環(huán)風(fēng)管16圍繞鼓風(fēng)爐并通過繞著爐子10的圓周等間隔開的風(fēng)口20將流體，通常為熱空氣，分配到鼓風(fēng)爐10。

吹管18在其肘部中包括延伸管24。光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)26連接到延伸管24并具有與吹管18相同的軸。光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)26包括照門28，允許操作者通過吹管18看入風(fēng)口20。照門28通常與吹管18的中心軸軸向?qū)?。光學(xué)傳感器30還允許對吹管18進行電子監(jiān)測。光學(xué)傳感器30安裝在橫向殼體34中。

圖1中還示意性地示出了布置在來自風(fēng)口20的軸向光路徑中的光偏轉(zhuǎn)裝置40。具有布置在其中的光偏轉(zhuǎn)器41的光偏轉(zhuǎn)裝置40包括連接面42，具有連接管44，用于連接到吹管18的延伸管24。光偏轉(zhuǎn)裝置40進一步包括通常布置成與連接面42相對的第一面46，包括照門28；以及包括光學(xué)傳感器30的第二面48。光偏轉(zhuǎn)裝置40還包括用于調(diào)節(jié)光偏轉(zhuǎn)器41的第三面50，如下面進一步描述的。

光偏轉(zhuǎn)器41布置在光學(xué)傳感器30的軸與吹管18的中心軸的交叉處，并且將一部分光偏轉(zhuǎn)到光學(xué)傳感器30，同時還允許光的一部分到達照門28。來自爐的入射光部分地被引導(dǎo)到光學(xué)傳感器30，在光學(xué)傳感器處其接收足夠的光以監(jiān)測風(fēng)口20。偏轉(zhuǎn)的光可經(jīng)由例如透鏡捆扎以集中偏轉(zhuǎn)光并允許光強測量。

應(yīng)當(dāng)理解的是，代替光學(xué)傳感器30，可在光學(xué)傳感器30中安裝攝像機、光敏檢測器、圖像掃描相機等。

還應(yīng)注意的是，圖1中所示的光偏轉(zhuǎn)裝置40被示意性地表示，并且不應(yīng)被解釋為按比例。

玻璃窗52可布置在延伸管24和光偏轉(zhuǎn)裝置40的連接管44之間，以保護后者免受鼓風(fēng)爐的內(nèi)部惡劣環(huán)境的影響。光學(xué)濾波器(未示出)也可與照門28放置在一起或結(jié)合在照門28內(nèi)，以便保護操作者的眼睛免受從爐子發(fā)出的光的亮光的傷害。

圖1還示出了布置在光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)26和吹管18的延伸管24之間的截止閥54。截止閥54允許將光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)26與吹管18隔離，例如當(dāng)進行維護工作時。

通過參考圖2可更詳細地描述本發(fā)明，圖2更詳細地示出了光偏轉(zhuǎn)裝置40。光偏轉(zhuǎn)裝置40由包括六個面(包括上述連接面42和第一、第二和第三面46，48，50)的殼體56形成。

球體60可旋轉(zhuǎn)地布置在殼體56內(nèi)并且包括用于允許光通過球體60的通道。與殼體56的連接面42中的第一孔64對準的第一通道62用于允許光被饋送到球體60的中心區(qū)域66。與殼體56的第一面46中的第二孔70對準的第二通道68用于允許光從中心區(qū)域66被饋送到照門28。與殼體56的第二面48中的第三孔74對準的第三通道72用于允許光從中心區(qū)域66被饋送到光學(xué)傳感器30。

在球體60的中心區(qū)域66中，光偏轉(zhuǎn)器41被布置成使得將來自風(fēng)口區(qū)的入射光被引導(dǎo)朝向照門28并朝向光學(xué)傳感器30。實際上，光偏轉(zhuǎn)器41(可以是半透明玻璃、涂覆玻璃、彩色玻璃板、半透明反射鏡、玻璃棱鏡或偏振元件)，允許入射光的一部分穿過光偏轉(zhuǎn)器41朝向照門28，而將一部分入射光朝向光學(xué)傳感器30反射。

在殼體56的第三面50中，布置有開口76以用于從外部進入(access，操作)球體60，以便如果需要的話調(diào)節(jié)球體60的位置。出于調(diào)節(jié)的目的，球體60在與開口76相對的區(qū)域中包括六邊形插座78，六邊形插座78可由諸如六邊形扳手(未示出)的調(diào)節(jié)工具接合。優(yōu)選為導(dǎo)槽形式的開口76和六邊形插座78也示于圖4中。替代的插座形狀如圖5和圖6所示。圖5示出了具有三角形橫截面的插座，而圖6示出了具有正方形橫截面的插座?？梢栽O(shè)想許多替代形狀。

雖然開口76在圖4中被示出為基本上矩形的導(dǎo)槽，但是應(yīng)當(dāng)注意，不應(yīng)該排除不同的形狀和尺寸；這些可能提供不同的調(diào)節(jié)可能性。然而，本發(fā)明人選擇了導(dǎo)槽作為優(yōu)選解決方案，因為它允許對球體60的特別有利的調(diào)節(jié)。為此，導(dǎo)槽的寬度基本上對應(yīng)于六邊形插座78的直徑。隨著調(diào)節(jié)工具插入在六邊形插座78中，六邊形插座78的平移運動被限制在由導(dǎo)槽76限定的方向上。實際上，這樣的平移運動允許球體60圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸82旋轉(zhuǎn)，如圖2所示。另一方面，調(diào)節(jié)工具以及因此的六邊形插座78的旋轉(zhuǎn)運動允許球體60圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸84旋轉(zhuǎn)，如圖2所示。平移和旋轉(zhuǎn)運動之間的選擇允許用戶對調(diào)節(jié)過程進行良好的控制，因為圍繞第一和第二旋轉(zhuǎn)軸82，84的旋轉(zhuǎn)可以彼此獨立地執(zhí)行。

殼體56的第一面46可被配置為可移除的安裝面，用于允許球體60插入殼體56中和從殼體56移除。安裝面的配置和安裝過程可通過參照圖3更加詳細地描述，圖3示出了從上方通過殼體56的橫截面圖。

首先，球體60設(shè)置有橫向狹槽86，其允許光偏轉(zhuǎn)器41在球體60不在殼體內(nèi)時插入球體60中。一旦插入，通過適當(dāng)?shù)墓潭ㄑb置，諸如高溫膠，將光偏轉(zhuǎn)器41固定在球體60內(nèi)。其他合適的固定裝置可容易獲得并且可作為替代使用。

一旦球體60和光偏轉(zhuǎn)器41被組裝，球體60可通過第一面46中的孔90插入殼體56中的空腔88中；孔90和空腔88具有基本上對應(yīng)于球體60的直徑的橫截面。

在插入球體60之后，調(diào)節(jié)球體60使得第一、第二和第三通道62，68，72與相應(yīng)的第一、第二和第三孔徑64，70，74對準。為了關(guān)閉孔90并將球體60保持在殼體56內(nèi)，將環(huán)形座元件92放置在孔90中。座元件92被配置為使得其面向球體60的一側(cè)用作球體60的底座。環(huán)形座元件92由通過適當(dāng)?shù)墓潭ㄑb置，諸如例如螺釘96連接到殼體56的端板94保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>

在連接端板94之前，彈簧元件80布置在環(huán)形座元件92和端板94之間。這樣的彈簧元件80優(yōu)選地是環(huán)形彈簧，最優(yōu)選地是螺旋彈簧墊圈，推動環(huán)形座元件92抵靠球體60，從而固定球體60。然而，彈簧元件80具有足夠的彈性，以便在經(jīng)由調(diào)節(jié)工具施加外力時允許球體60旋轉(zhuǎn)。

照門28可以是在端部處具有玻璃板的管道，如圖1所示。然而，優(yōu)選地，照門28集成在安裝面內(nèi)，如圖3所示。為此，玻璃板98被夾在環(huán)形座元件92和端板94之間。第一和第二環(huán)形密封件100，102分別布置在玻璃板98和環(huán)形座元件92之間或玻璃板98與端板94之間。

定心銷110(在圖3和圖4上可見)布置在連接面42上，用于接合延伸管24上的對應(yīng)的孔。這樣的定心銷110允許確保光偏轉(zhuǎn)裝置40相對于延伸管24的正確定位。

參考標號：

10鼓風(fēng)爐

12鼓風(fēng)爐壁

14熱風(fēng)系統(tǒng)

20風(fēng)口

18吹管

16環(huán)風(fēng)管

24延伸管

26光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)

28照門

30光學(xué)傳感器

34橫向殼體

40光偏轉(zhuǎn)裝置

41光偏轉(zhuǎn)器

42連接面

44連接管

46第一面

48第二面

50第三面

52玻璃窗

54截止閥

56殼體

60球體

62第一通道

64第一孔

66中心區(qū)域

68第二通道

70第二孔

72第三通道

74第三孔

76開口

78插座

80彈簧元件

82第一旋轉(zhuǎn)軸

84第二旋轉(zhuǎn)軸

86狹槽

88空腔

90孔

92環(huán)形座元件

94端板

96螺釘

98玻璃板

100第一環(huán)形密封件

102第二環(huán)形密封件

110定心銷。