CZ2001174A3

CZ2001174A3 - Vkládání kamery do pece

Info

Publication number: CZ2001174A3
Application number: CZ2001174A
Authority: CZ
Inventors: Dale R. Miller; Robert D. Chambers
Original assignee: Fosbel International Limited
Priority date: 1998-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2001-08-15
Also published as: US6229563B1; BR9912092A; CA2337244A1; AU4917799A; PL345688A1; EP1097345A1; WO2000004329A1; JP2003526005A; KR20010074715A; ZA200100414B

Description

Oblast techniky

V mnoha situacích je žádoucí prohlídka horké pece, například v případech potřeby opravy metodou keramického sváření (tak, iak popisuje U.S. patent 5,378,493, jehož obsah je do následujícího popisu začleněn) nebo v případě, kdy je třeba zkontrolovat, zda byla oprava řádně provedena, a to především ve špatně přístupných částech pece. Ve většině běžných kamerových systémů pro kontrolu stavu pece zůstává kamera z důvodu nepříznivých podmínek v peci vně pece a dovnitř se vkládá vodou chlazená čočka komunikující s kamerou. Vodou chlazená trubka s Čočkou bývá obvykle krátká a rovná a může tudíž pozorovat pouze objekty nacházející se přímo před touto trubkou. Toto jednak omezuje schopnost pozorování některých částí pece, a jednak může zkreslit obraz. Podle patentu 5,378,493 je kamera umístěna poblíž, ale nevyhnutelně mimo konec zaváděcí tyče ' používané ke keramickému sváření. Tato kamera je chlazena vodním pláštěm zaváděcí* tyče a vzduchová clona překrývá kamerovou čočku tak, aby ji udržela čistou a napomáhala jejímu chlazení. Z důvodu umístění kamery na zaváděcí tyči však nemůže poskytnout přesný pohled na všechny části pece tak, jak by si její obsluha přála.

Dosavadní stav techniky

Uvedený systém kontroly pece za vysokých teplot při použití videokamery poskytuje pohled na jakoukoli část pece a vzhledem k přenosnému monitoru umožňuje obsluze přesnou orientaci v pozorované části pece. Systém uvedeného vynálezu je jednoduchý a s minimálním počtem potřebných komponentů a je použitelný v jakémkoli praktickém rozsahu teplot, včetně teplot přesahujícím 2000° F, až do teplot blížícím sej 3000° F.

Doba osvitu kamery pro uvedený vynález by měla být snadno měnitelná. To umožňuje zastavení rozostření obrazu (například z důvodu přílišného světla) a použití v oblastech s vysokou hodnotou UV světla, viditelnosti, a infračerveného světla. Tato doba

444

4 «444 • 4

4 444 se obvykle pohybuje v rozmezí od 1/60 do 1/10 000 vteřiny a může být regulována přes kompaktní kamerovou jednotku, monitor nebo videosoupravu.

Uvedený vynález pro monitorování pece sestává z následujících komponentů:

vzduchem nebo kapalinou chlazené zaváděcí tyče s jedním koncem umožňujícím uchopení obsluhou a s druhým koncem upraveným ke vsunutí do pece, kamery (například mikrokamery, endoskopu nebo horoskopu s Širokoúhlým úhlem záběru okolo 30°) s kamerovou čočkou, která je namontována do druhého konce zaváděcí tyče a je chlazená společně se zaváděcí tyčí, elektrického spojení kamery,které je namontováno dovnitř zaváděcí tyče a protaženo ven z pece, a kontrolní jednotky (nejlépe v přenosném pouzdře: mající celkovou hmotnost nepřevyšující 20 liber) vně pece připojené k elektrickému spojení. Přenosné pouzdro je nejlépe vzducho a/nebo vodotěsné.

Kamera je umístěna ve vodotěsném kovovém pouzdře (tak, aby byla chráněna proti kondenzaci) s elektrickým spojením na druhém konci, než je kamerová čočka. Kamerová čočka je před žárem chráněna druhou, žáruvzdornou a nedeformovatelnou, nejlépe safírovou, čočkou. Elektrické propojení je překryto aramidem (kevlarem) vyztuženým kryjícím materiálem, který přiléhá k pouzdru. Vzduchem chlazené části jsou připojeny ke tlakovému vzduchu tak, aby napomáhaly chlazení kamery.

Systém dále obsahuje nepřenosný videomonitor v kontrolní jednotce operativně připojené ke kameře a dále přilbu pro obsluhu zaváděcí tyče. Přenosný videomonitor s přímým přenosem je mechanicky připevněn k přilbě obsluhy tak, aby měla co možná nejlepší přehled o sledované Části pece. Ke kontrolní jednotce může být také připojen videoregulátor (videoovladač). Pro jednoduchost by měl být ke kontrolní jednotce přípoje^ nezávislý zdroj elektrického proudu pro napájení všech komponentů systému.

Zaváděcí tyč je chlazena vodním pláštěm majícím přívod a odvod na, nebo v těsné blízkosti prvního (vnějšího) konce zaváděcí tyče. Tento vodní plášť obepíná všechny Části kamery. Vodní plášť zaváděcí tyče a kamera jsou konstruovány tak, aby mohly být použity • ··· • φφφφ φ φ φ φ φ φ φφφφ φ· φ φ φφ «φφ φφ φφφφ φφ φφφ i při teplotách v peci převyšujících 2000° F a aby poskytovaly skutečně dobrý a přesný pohled na všechny Části pece.

Podstata vynálezu

V rámci výhodného provedení vynálezu systém zahrnuje přílbu pro obsluhu zaváděcí tyče. Přenosný videomonitor pro přímý přenos je mechanicky připevněn k přilbě tak, aby na něj obsluha viděla, a operativně připojen ke kameře prostřednictvím kontrolní jednotky.

Z jiného pohledu metoda kontroly pece podle uvedeného vynálezu při teplotě nad

400° F (případně nad 2000° F až do 3000° F) za použití videokamery umístěné na volném konci zaváděcí tyče zahrnuje : (a) vsunutí volného konce zaváděcí tyče do pece při teplotě nad 400° F (případně nad 2000° F) a její pohyb uvnitř pece: (b) chlazení kamery pomocí cirkulace chladícího vzduchu nebo tekutiny v plášti kolem kamery: a (c) pozorování části pece v rozsahu zorného úhlu kamery na bázi přímého přenosu, a to vně pece a nezkresleně.

Bod (a) je vykonáván obsluhou s přilbou a bod (c) je pak praktikován pozorováním přenosného videomonitoru připevněného na této přilbě. Metoda dále zahrnuje pozorování dané části pece v rozsahu zorného úhlu kamery na nepřenosném videomonitoru umístěném na kontrolní jednotce. Možné je také nahrávání pozorované části pece pomocí videorekordéru připojeného ke stejné kontrolní jednotce. Metoda je vybavena nezávislým zdrojem elektrické energie napájejícím celý systém včetně kamery a ostatních elektrických komponentů a struktur s ním souvisejícím. Chlazení zaváděcí tyče (b) je dosaženo nepřetržitou cirkulací kapaliny ve vodním plášti a také vedením stlačeného vzduchu (okolo í 30 psi) kolem kovového obalu kamery. Při relativně nízkých teplotách pece je vhodnější pro chlazení používat plyn (vzduch) než kapalinu, případně kapalinu a plyn.

Toto je základní účel uvedeného vynálezu - jednoduchý a efektivní způsob prohlížení všech částí pece za vysoké teploty. Tento účel, jakožto i další, budou vyjasněny v následujícím detailním popisu vynálezu.

	• · ·	• v » ·
•	• · · ·« ····	♦ ’ *	• ·

Přehled obrázků na výkresech

Obrázek 1 představuje schematický pohled uvádějící základní komponenty systému prezentovaného vynálezu, pro používání metody související s vynálezem.

Obrázek 2 znázorňuje detaily kamery v perspektivním pohledu a v částečném řezu a jejího namontování do zaváděcí tyče podle vynálezu a

Obrázek 3 znázorňuje čelní pohled na kameru a zaváděcí tyč (z obrázku 2).

Podrobný popis vynálezu

Systém pro monitorování pece 5 je obecně znázorněn na obrázku l.Pec 5 je znázorněna schematicky a může ji být jakýkoliv konvenční typ pece, většinou pracující v / teplotách nad 400° F, někdy nad 2000° F až do 3000° F. .Pec 5 má jednu nebo více zdí 7, kterými může procházet zaváděcí tyč, s vnitřním povrchem 8, který má být pozorován, když je pec 5 zahřátá na vysokou teplotu.

Systém 6 zahrnuje zaváděcí tyč 10 s jedním koncem opatřeným madlem 11 pro snadnou manipulaci a druhým, volným, koncem 12. Kamera 13 je montována na konec 12. Zaváděcí tyč 10 je chlazena chladícím pláštěm, nejlépe vodním 14, který má přívod 15 a odvod 16 u prvního konce zaváděcí tyče 10 (vně pece 5).Přívod 15 a odvod 16 jsou připojeny obvykle k chladiči vody nebo ke zdroji studené vody 17, znázorněnému schematicky pod číslem 17 na obrázku 1. Zatímco je preferován vodou chlazený plášť 14 s komponenty 15-17 , pakliže teplota v peci 5 není příliš vysoká, může být jako chladicí prostředek použit i plyn (vzduch). $

Zaváděcí tyč 10 je speciálně upravená zaváděcí tyč pro uložení kamery 13, nebojí může být modifikovaná verze běžné zaváděcí tyč pro keramické sváření používané Fosbel lne. of Borea, Ohio.

Kamerou 13 je většinou mikrokamera, endoskop, nebo horoskop. V případě mikrokamery se jedná o upravenou verzi běžné miniaturní videokamery, jak je uvedena v U.S. patentu 5,066,122,která je schopna podávat kompletní, nejlépe barevný, pohled na pozorovanou část objektu, jako vnitřní povrch 8. Dvě vhodné endoskopické kamery, které mohou být použity jako kamera 13, jsou k dostání u Kinoptik lne., Typ 373,A,OOD1 a Typ 360,A,33,00, obě s úhlovým rozpětím okolo 30° (úhel a na OBR. 2). Úhel by měl mít přinejmenším 20° ,nejlépe 20° - 50°, bez ohledu na to, zda se jedná o mikrokameru, endoskop nebo horoskop.

Systém 6 dále sestává z elektrického připojení 18 mikrokamery 13 ke kontrolní jednotce 20 vně pecní zdi 7. Kontrolní jednotka může být montována na kola nebo do přenosného obalu, vážícím méně než 201Íber (9 kilogramů), v čemž není zahrnuta váha zaváděcí tyče 10. Jednotka 20 je uložena ve vzducho nebo vodotěsném obalu, s nímž není /

během použití pohybováno, a obsahuje všechny potřebné elektrické komponenty pro systém 6 (například nezávislý zdroj energie - jako 110 voltové přímé napojení kabelem 21 k jednotce 20 -pro napájení všech komponentů systému 6, jednoduchý kabel 21 je použit pro jednoduchost provedení). Zdroj energie 22 napájející kameru 13 (operativně připojenou elektrickým spojem 18), zdroj energie 23 pro pohyblivý monitor, kompaktní kamerová jednotka 24, nepřenosný monitor 25 a běžný videorekordér 26 jsou umístěny v kontrolní jednotce 20.

Obsluha pohybující se zaváděcí tyčí 10 má přilbu 27, v některých případech kompletní ochranný oblek.Přenosný videomonitor 28 je mechanicky připevněn k přilbě 27 tak, aby skýtal obsluze dobrý pohled. Tímto videomonitorem může být například videomonitor prodávaný pod obchodní značkou PT-01, k dostání od 01 Products, Westlake Village, Califomia. Tento videomonitor je operativně připojen ke kameře 13 přes kontrolní} jednotku 20 napájenou zdrojem 23 a přes kompaktní kamerovou jednotku 24. Mechanické spojení mezi videomonitorem 28 a přilbou 27 může být jakékoli běžné spojení, například držákem, sponou, lepidlem, skobou apod.

Užitečnost systému 6 spočívá v možnosti obsluhy jednotlivě zkontrolovat vnitřní povrchy 8 pece 5 při vysokých teplotách (nad 400° F, i nad 2000° F, v podstatě • · ·· ···· jakýchkoli teplotách nepřesahujících 3000° F), použitím kamery 13, připevněné na konci 12 zaváděcí tyče 10, které jsou jinak značně nepřístupné. Metoda sestává z:

-Vsunutí konce 12 zaváděcí tyče 10 do pece 5 (například navrženým otvorem ve zdi 7 a podobně), která je zahřáta na vysokou teplotu, a jejím pohybem v peci pro kontrolu vnitřních povrchů 8. Kontrolou je možno zjistit, co je zapotřebí opravit, zkontrolovat keramické svary a podobně. Toto je prováděno lidskou obsluhou manipulující se zaváděcí tyčí 10, kterou drží pomocí madel 11. Přenosný videomonitor 28 je připevněn k její přilbě 27.

- Chlazení kamery 13 cirkulací chladícího fluida (nejlépe tekutinou jako je voda) v chladícím plášti 14 okolo kamery 13 (tak jako všemi částmi vyjma čočky kamery 13). Toto je prováděno stálou cirkulací tekutiny ve vodním plášti 14 z přívodu 15 do odvodu 16 a ke nebo ze zdroje nebo chladiče 17.

- Pozorování sledované části pece (například stěn) vně této pece. To je uskutečňováno obsluhou pozorující přenosný videomonitor 28 připevněný k její přilbě 27, a/nebo pozorováním nepřenosného monitoru 25 na kontrolní jednotce 20. Je možné pozorované objekty nahrávat na videorekordér 26. Zařízení dále obsahuje nezávislý zdroj energie, připojený (například pomocí elektrického kabelu 21) k systému 6, pro napájení kamery 13 a ostatních elektrických zařízení a komponentů s ní související (kompaktní kamerová jednotka 24, monitory 25,28 a videorekordér 26) tak, aby bylo možno se zařízením pohybovat.

Doba osvitu kamery 13 je upravována vně pece v závislosti na monitorech 25,28 za pomoci kompaktní kamerové jednotky 24 (většinou mezi 1/60 - 1/10 000 vteřiny). ( Rozostřenost obrazu upravuje obsluha změnou doby osvitu kamery, dokud obraz nezaostří.

Detaily ochrany kamery 13 tak, aby byla schopna práce i za vysokých teplot (2000 F i více) v peci, jsou znázorněny v obrázcích 2 a 3.

··· • · · · · ·* · · • ·* ··· ·· ··· ·· ···

Obrázky 2 a 3 znázorňují kameru 13 jako endoskop Type 373,A,00,Dl. Plastový obal tohoto endoskopu je umístěn ve vodotěsném kovovém (např. ocelovém) pouzdře 30 tak, aby byla kamera chráněna před zplodinami. Elektrické připojení 18 na zadní části kamery 13 je též upraveno ve vodotěsném kovovém pouzdře 30 a vyúsťuje na druhém konci, než je umístěna Čočka 31 kamery. Běžný elektrický vodič 18 je překryt aramídem (Kevlarem) zpevněným obalem 32 zabraňujícím poškození. Aramidem zpevněný obal 32 těsně přiléhá k vodotěsnému kovovému pouzdru 30 a nijak nemění délku zaváděcí tyče 10.

Pro ochranu čočky 31 kamery od žáru je druhá čočka 33 namontována před ni. Čočka 33 je z ohnivzdorného nedeformovatelného materiálu jako je safír. Pro čitelnost je ohnivzdorná čočka 33 na obrázcích 2 a 3 umístěna daleko od čočky 31 kamery, ve skutečnosti může být umístěna bezprostředně před ní.

Obrázky 2 a 3 také znázorňují přesné uložení vodotěsného kovového pouzdra 30^y/ zaváděcí tyči 10 a vnitřní a vnější běžný obal 35,36 pro vodní plášť 14, který zevně obklopuje vodotěsné kovové pouzdro 30. Kamera 13 a vodotěsné kovové pouzdro 30 jsou namontovány do montážního pouzdra 38 a ve vnitřním otvoru 39 jsou upevněny šroubem 40, který je drží v požadované poloze s ohledem na otevřený konec zaváděcí tyče 10. Poloha vodotěsného kovového obalu 30 může být měněna uvolněním šroubu 40 a posunutím tohoto obalu 30 uvnitř montážního pouzdra 38.

Montážní pouzdro 38 je namontováno do vodního pláště 14 zaváděcí tyče 10 křížovou (víz čelní pohled obr. 3) objímkou 41, která může být součástí tohoto pouzdra 38. Křížový tvar objímky 41 (jiný profil, například s dvěma, třemi nebo více než čtyřmi rameny může být případně použit) vytváří vzduchové kanálky 42 okolo vnitřního okolí vodního pláště 14 pro průchod stlačeného vzduchu ze zdroje 43 (viz obr 1 a 2). Stlačený vzduch, proudící kolem pouzdra 38 skrze vzduchové kanálky 42 do pece 5, napomáhá chlazení kamery 13. Vzduch proudí ze zdroje 43 pod tlakem okolo 30 psi, nejlépe pak za použití běžného agregátoru pod tlakem 65 psi.

Uvedený vynález představuje jednoduchý a efektivní systém kontroly pece pracující při vysokých teplotách a jednoduché a efektivní nakládání s ním. Vynález byl • ··· * ·’ » 9 • «99« ·'·· ·· ··♦ ·· ··♦· «· ··» shora znázorněn a popsán pro konkrétní využití při kontrole pece, ale zřejmé modifikace tohoto vynálezu mohou být využity v souladu s nej širším výkladem nároků, pod které lze zahrnout ekvivalentní systémy a metody.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1) Monitorovací systém pro pece, vyznačuj ící se tím, že sestává z:

vzduchem nebo tekutinou chlazené zaváděcí tyče, mající jeden konec přizpůsoben k držení obsluhou a druhý konec přizpůsoben k vkládání do pece kamery, umístěné na druhém konci uvedené zaváděcí tyče, a chlazené společně se zaváděcí tyčí, obsahující kamerovou čočku elektrického propojení této kamery namontované do zmíněné zaváděcí tyče a vyúsťující ven z pece kontrolní jednotky, umístěné vně pece, spojené se zmíněným elektrickým propojením
2) Monitorovací systém pro pece, podle nároku 1,vyznačující se tím, že dále obsahuje videomonitor ve zmíněné kontrolní jednotce operativně připojené ke kameře
3) Monitorovací systém pro pece, podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, i e dále obsahuje přilbu pro obsluhu zmíněné zaváděcí tyče a přenosný videomonitor mechanicky připevněný k uvedené přilbě tak, aby na něj měla obsluha dobrý výhled, přičemž přenosný videomonitor je operativně připojen ke zmíněné kameře přes uvedenou kontrolní jednotku
4) Monitorovací systém pro pece, podle nároku 2 nebo 3,vyznačující se tím, ž e dále obsahuje videorekordér, umístěný ve zmíněné kontrolní jednotce
5) Monitorovací systém pro pece, podle předchozích nároků, vyznačující se tím, že dále obsahuje nezávislý elektrický zdroj, připojený ke zmíněné kontrolní jednotce a napájející všechny komponenty zmíněného systému í
6) Monitorovací systém pro pece, podle všech předchozích nároků, vyznačující se tím, že je zmíněná zaváděcí tyč chlazena vodním pláštěm, majícím přívod a odvod umístěn na nebo v těsné blízkosti zmíněného prvního konce zaváděcí tyče a kdy tento vodní plášť zcela obklopuje zmíněnou kameru kromě její čočky « φ • · » * φφ* • ··· • · · * • · · · ♦ · 1 ···♦ ··
7) Monitorovací systém pro pece, podle nároku 6, vyznačující se tím, že je kamera a vodní plášť konstruován a umístěn tak, aby mohl pracovat i při teplotách v peci převyšujících 2000° F
8) Monitorovací systém pro pece, podle všech předchozích nároků, vyznačující se tím, že je zmíněná kamera upevněna ve vodotěsném kovovém obalu a její elektrické spojení sestávající z elektrického kabelu vyúsťuje na druhém konci tohoto vodotěsného kovového obalu, než jsou umístěny kamerově čočky
9) Monitorovací systém pro pece, podle všech předchozích nároků, vyznačující se tím, že dále obsahuje druhou, žáruvzdornou a nedeformovatelnou, čočku umístěnou před zmíněnou kamerovou čočkou tak, aby ji chránila před žárem
10) Monitorovací systém pro pece, podle nároku 9, vyznačující se tím, že / zmíněná druhá čočka je čočka safírová
11) Monitorovací systém pro pece, podle nároku 10, vyznačující se tím, že dále obsahuje části v zaváděcí tyči, které vzduchem pod tlakem nejméně 20 psi chladí uvedenou kameru
12) Monitorovací systém pro pece, podle všech předchozích nároků, vyznačující se tím, že uvedená kamera, která může být představena mikrokamerou, horoskopem nebo endoskopem, má zorný úhel nejméně 20°
13) Způsob inspekce pece za teplot nad 400° F za pomoci kamery umístěné v otevřeném konci zaváděcí tyčea vyznačuj ící se tím, že zahrnuje: f

a) vložení otevřeného konce zaváděcí tyče do pece při teplotě nad 400° F a jeho pohyb uvnitř pece

b) chlazení kamery pomocí cirkulujícího plynu nebo kapaliny v chladícím obalu okolo kamery a • ··· • · · · · · · · · • · · · · t · ·· ··♦ ·· ··♦♦ ·*

c) z vnějšku pece pozorování Části pece v rozsahu zorného úhlu kamery a to nerozostřeně a v přímém přenosu
14) Způsob inspekce pece, podle nároku 13,vyznačující se tím, že krok (a) je prováděn obsluhou s přilbou a krok (c) je prováděn tak, že obsluha pozoruje ve skutečném čase videomonitor umístěný na přilbě obsluhy
15) Způsob inspekce pece, podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že dále zahrnuje pozorování části pece v rozsahu zorného úhlu kamery v přímém přenosu a nahrávání tohoto obrazu z kamery na pevném místě
16) Způsob inspekce pece, podle předchozích nároků 13-15,vyznačující se tím, že krok (b) je proveden kontinuální cirkulací kapaliny ve vodním obalu a směrováním vzduchu stlačeného na nejméně 30 psi ke kameře
17) Způsob inspekce pece, podle předchozích nároků 13-16,vyznačující se tím, že dále obsahuje nezávislý elektrický zdroj pro napájení kamery a všech dalších elektrických komponentů a struktur s ní související
18) Způsob inspekce pece, podle předchozích nároků 13-17,vyznačuj ící se tím, že krok (a) je prováděn za teplot nad 2000 F a dále obsahující úpravu doby osvitu kamery vně pece v závislosti na kroku (c)