DE2031835B2 - Vorrichtung zum ueberwachen des ganges eines ofens, insbesondere eines hochofens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen des Ganges eines Ofens, insbesondere eines Hochofens, durch visuelle Untersuchung der Charge, der Auskleidung und/oder der inneren Ausbildung des Ofens unter Verwendung einer Fernsehkamera.

Derartige Vorrichtungen sind aus dem Aufsatz »The Use Of Photography For Inspecting The Interior Of Blast Furnaces And Coke Oven Stacks« aus der Zeitschrift »Blast Furnace And Steel Plant«, Juni 1966, S. 505 bis 512, und der FR-PS 12 40 625 bekannt. Dabei ist die aus der letztgenannten Veröffentlichung bekannte Vorrichtung bereits zum Schutz gegen die Hitze des Hochofens mit einem hohlen Kühlmantel umgeben, durch den Wasser zirkuliert. Bei beiden vorgenannten Vorrichtungen ist es nicht möglich, den Gang eines in einem beliebigen Bereich unterhalb der oberen Oberfläche befindlichen Teiles der Charge mittels einer Fernsehkamera zu bestimmen oder dessen Lauf zu verfolgen.

Die Erfindung, die von einer Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Gattung ausgeht, liegt die Aufgabe zugrunde, den vorgenannten Mangel zu behe-

>en und hierfür eine Vorrichtung zu schaffen, die auch ien Gang innerhalb der Charge mittels einer Fernsehkamera zu überwachen gestattet, um so ein besseres Bild über die Führung des Ganges zwecks Herstellung optimaler Betriebsbedingungen für die Schmelze zu erhalten.

Diese Aufgabe wird gerne;.' der Erfindung durch eine Vorrichtung gelöst, die sich auszeichnet durch eine, auch in die Charge einführbare Sonde in Form eines hohlen Körpers, durch eine Empfangseinrichtung für optische Strahlen zur Aufnahme der von dem zu untersuchenden Teil der Charge oder des Ofens abgestrahlten optischen Strahlen, welche Empfangseinrichtung mindestens eine bewegbare Fernsehkamera mit einem Kamerakopf enthält und welche in einem zentralen Kanal des hohlen Körpers montiert ist, durch mindestens eine Sendevorrichtung für optische Strahlen, die in dem zentralen Kanal des hohlen Körpers an einem Absatz im Kamerakopf angeordnet ist, ein optisches Abbildungssystem, das im Inneren des zentralen Kanals angeordnet ist und das zu untersuchende Material von der Sendevorrichtung und der Empfangsvorrichtung trennt, durch Mittel zur Weiterleitung des aufgenommenen Bildes zu einer außerhalb des Ofens angeordneten Bildwiedergabevorrichtung, durch Mitte! zur Reinigung einer Oberfläche des optischen Abbildungssystems, die dem zu untersuchenden Material zugewandt ist, durch Mittel zum Kühlen mittels eines Wasserkreislaufs im Inneren der hohlen Wand der Sonde, durch Mittel im zentralen Kanal zum Kühlen der Fernsehkamera und der Sendevorrichtung für Jie optischen Strahlen mittels eines Luftstroms und ferner durch Mittel zum Kühlen des optischen Abbildungssystems mittels Inertgas, wobei die Mittel im Inneren der äußeren Wandung der Sonde angeordnet sind.

Diese Vorrichtung ermöglicht erstmals den Vorteil der Erstellung einer repräsentativen dreidimensionalen Darstellung, die die gewünschten technischen Daten der Meßpunkte in den verschiedenen Niveaus des im Betrieb befindlichen Hochofens sowohl oberhalb als auch innerhalb der Charge wiedergibt wobei die Sonde dank ihrer hitzeresistenten Ausstattung selbst bei längeren Einsätzen voll betriebsfähig bleibt.

Das Besondere der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Beobachtungen mit Hilfe einer Fernsehkamera nicht allein im Inneren des Hochofens oberhalb der Charge, sondern gleichermaßen im Inneren der Charge des Hochofens erfolgen. Die Bedingungen, denen eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ausgesetzt ist, sind sehr viel schwerer, als diejenigen, denen sie im Verlauf einer einfachen Inneninspektion eines sogar im Betrieb befindlichen Hochofens ausgesetzt wird. Die Sondenkammer mit ihren Vorrichtungen kann während langer Zeiten stark erhöhten Temperaturen widerstehen. Diese Sondenkammer kann auch einen direkten Kontakt übertragen, der durch die glühenden Materialien erfoigt, und selbst im Zustand der teigartigen Verschmelzung, bei der das Chargenmaterial an der Sonde klebt, bleibt die erfindungsgemäße Vorrichtung voll betriebsfähig. f>o

Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an I lain! der Zeichnungen nachstehend näher erläutert. Dabc· zeigt ''>

F i g. 1 11 Querschnitt und .Stirnansicht ein erstes Ausführungshcispiel der erfintlungsgeniäßcn Vorrichtung.

F i g. 2 einen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Stützkörper,

F i g. 3 und 4 Teilschnitte durch weitere Ausführungsbeispiele, und

F i g. 5 einen Querschnitt und eine Stirnansicht eines noch weiteren Ausführungsbeispiels.

Eine bei der enindungsgcinäßen Vorrichtung verwendete Sonde entsprechend F i g. 1 ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Hohlkörper besteht, der mindestens eine bewegbare Fernsehkamera 2 enthält, die in einem zentralen Kanal 1 des Hohlkörpers angeordnet ist; gegebenenfalls mindestens eine Sendevorrichtung 3 zum Aussenden von optischen Strahlen vorhanden ist, die in gleicher Weise im Inneren des zentralen Kanals 1 und vorzugsweise in einem Ansatz 4 gelagert ist, der seinerseits im Kamerakopf 5 angeordnet ist; sowie ein optisches Abbildungssystem 6, das in gleicher Weise im Inneren des zentralen Kanals 1 angeordnet ist und die Sende- und Empfangsvorrichtungen 2, 3 einerseits von dem zu untersuchenden Material andererseits (rennt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zusätzlich eine Vorrichtung 7 zum Reinigen der Oberfläche 8 des optischen Abbildungssystems 6 auf, die dem zu untersuchenden Material zugewandt ist; ferner Mittel 9 zum Kühlen durch Wasserzirkulation im Inneren 10 der äußeren Wandung 16 der Sonde; Mittel zum Kühlen durch Zirkulation von Luft 11 im zentraler. Kanal 1 und um die Fernsehkamera 2 und gegebenenfalls die Sendevorrichtung 3 herum; und ferner Mittel zum Kühlen durch Einblasen von Inertgas 12 auf das optische Abbildungssystem 6, das mit der Empfangsvorrichtung 2 verbunden ist, wobei diese Mittel 12 im Inneren 10 der äußeren Wandung 16 der Sonde angeordnet sind.

Die Sendevorrichtung 3 wird durch vier Quarzfadenlampen oder Glaslampen gebildet, die um den Kamerakopf 5 der Fernsehkamera 2 herum angeordnet sind.

Gemäß einem weiteren Ausfühmngsbeispiel der Erfindung wird die Sendevorrichtung 3 durch mindestens einen Laser gebildet.

Die Sendevorrichtung 3 weist in vorteilhafter Weise mindestens einen Reflektor 13 auf, der zum Bündeln der optischen Strahlen auf das zu untersuchende Material dient.

Das optische Abbildungssystem 6, das mit der Empfangsvorrichtung verbunden ist, ist vorteilhafterweise eine Linse.

Die Mittel 7 zur Reinigung der dem zu untersuchenden Material zugewandten Oberfläche 8 des Abbildungssystems 6 bestehen in vorteilhafter Weise aus einer kupfernen Abstreifvorrichtung, die mittels eines geeigneten Motors, beispielsweise eines elektrischen pneumatischen Motors, eine drehende oder hin- und hergehende Bewegung ausführt, die auf einem geeigneten Lager 14, beispielsweise Kugellager, angeordnet ist.

Das Ende bzw. der äußere Teil des zentralen Kanals 1 der Sonde, der in den Hochofen eingeführt wird weist in vorteilhafter Weise flügelförmigc Ansätze 15 zu dem Zweck auf, die gesamte Anordnung der Vor richtungen, die in dem zentralen Kanal 1 der Sonde angeordnet sind, insbesondere Jas optische Abbil dungssystem 6 und die Mittel 7 ztr Reinigung seinci äußeren Oberfläche 8 zu schützen.

Die I⁷ i g. 2 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbei spiel eines ringförmigen Stüt/körpcrs 17, der innen Aussparungen 18 aul weist.

Die F i g. 2 bis 4 zeigen vorteilhafte Anordnungs möglichkcitcn des obenerwähnten ringförmigen Stütz

körpers 17.

In den F i g. 3 und 4 sind gleiche Teile der Vorrichtung mit den gleichen Bezugs/eichen wie in F i g. 1 versehen: mit 2 ist eine Aufnahmevorrichtung für die optischen Strahlen bezeichnet (Fernsehkamera), mit 3 eine Sendevorrichtung für die optischen Strahlen (Lampen), mit öd das Schut/.organ, mit 12 die Speiseleitungen für das Inertgas zum Kühlen und mit 13 die Reflektoren, die die optischen Strahlen auf das zu untersuchende Material bündeln.

In F i g. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Sonde gezeigt, bei der das Schutzorgan 6,7 zwischen zwei Stützkörpern 17 gehalten ist. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß die beiden Stützkörper derart angeordnet sein müssen, daß ihre Aussparungen miteinander fluchtend angeordnet sind, damit die optischen Strahlen in Richtung des zu untersuchenden Objektes hindurehtreten können.

Die Fig.4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Sonde, bei der das Schutzorgan 6.7 sich einerseits gegen einen Stützkörper 17, andererseits gegen ein elastisches System anlehnt, das schematisch durch Federn 19 dargestellt ist und das sich seinerseits am Gehäuse der Sonde abstützt.

Die F i g. 5 zeigt ein besonderes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Zuführung und Wegleitung des Kühlmittels, das zwischen den beiden transparenten Platten hindurchströml.

In dieser Figur ist mit 1 der Hauptkanal der Sonde bezeichnet, in dem eine Fernsehkamera 2 mit ihrem Kamerakopf 5 angeordnet ist, sowie eine Sendevorrichtung 3 für die optischen Strahlen mit Reflektoren 13 und Reinigungsvorrichtung 7 für das transparente Schutzorgan. Dieses letztere, das mit 6.7 bezeichnet ist, besteht aus zwei transparenten Platten 20 und 21, vorzugsweise aus Quarz, zwischen denen reines Wasser strömt, das durch Leitungen 12 zu- und weggeführt wird, die ihrerseits in der äußeren Wandung 10 der Sonde angeordnet sind. Die äußere Wandung 10 der Sonde ihrerseits wird vom Kühlwasser durchströmt, das mittels Leitungen 9 zugeführt wird.

Die Abstützung der beiden transparenten Flächen des Schutzorgans 6a sowie gegebenenfalls das Entfernen der beiden Platten 20 und 21 kann mittels ringförmiger Stützkörper mit Aussparungen ähnlich den Stützkörpern 17 vorgenommen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Überwachen des Ganges eines Ofens, insbesondere eines Hochofens, durch visuelle Untersuchung der Charge, der Auskleidung und/oder der inneren Ausbildung des Ofens unter Verwendung einer Fernsehkamera, gekennzeichnet durch eine auch in die Charge einführbare Sonde in Form eines hohlen Körpers, durch eine Empfangseinrichtung (2) für optische Strahlen zur Aufnahme der von dem zu untersuchenden Teil der Charge oder des Ofens abgestrahlten optischen Strahlen, welche Empfangseinrichtung (2) mindestens eine bewegbare Fernsehkamera mit einem Kamerakopf (5) enthält und welche in einem zentralen Kanal (1) des hohlen Körpers montiert ist, durch mindestens eine Sendevorrichtung (3) für optische Strahlen, die in dem zentralen Kanal (1) des hohlen Körpers an einem Absatz (4) im Käme-.,rakopf (5) angeordnet ist, ein optisches Abbildungssystem (6), das im Inneren des zentralen Kanals (1) angeordnet ist und das zu untersuchende Material von der Sendevorrichtung (3) und der Empfangsvorrichtung (2) trennt, durch Mittel zur Weiterlei- Hung des aufgenommenen Bildes zu einer außerhalb des Ofens angeordneten Bildwiedergabevorrichitung, durch Mittel (7) zur Reinigung einer Oberfläche (8) des optischen Abbildungssystems (6), die (dem zu untersuchenden Material zugewandt ist. durch Mittel (9) zum Kühlen mittels eines Wasserkreislaufs im Inneren der hohlen Wand (16) der Sonde, durch Mittel im zentralen Kanal (1) zum Kühlen der Fernsehkamera und der Sendevorrichtung (3) für die optischen Strahlen mittels eines Luftstroms (11) und ferner durch Mittel (12) zum Kühlen des optischen Abbildungssystems (6) mittels Inertgas, wobei die Mittel (12) im Inneren (10) der iußeren Wandung (16) der Sonde angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-Zeichnet, daß in der Sonde eine Sammelvorrichtung (Für die von der zu untersuchenden Zone reflektierten optischen Strahlen angeordnet ist, daß als Vorrichtung zur Aufnahme und zur Weiterleitung der Optischen Strahlen gebündelte optische Fasern ver-Wendet werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung zum Saiürreln Und Weiterleiten der optischen Strahlen eine Anordnung von Prismen und/oder von Spiegeln ver-Sendet wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Empfangsvorrichiung, jie eine gleichzeitige Aussicht in mehreren Richtungen erlaubt und/oder um eine oder mehrere ausge-Wählte Achsen drehbar gelagert ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Zoom-Objektivs zur Fokussierung des Bildes in der Bildebene der Fernsehkamera.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren Λ r Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendevorrichtung (3) für optische Strahlen Strahlen mit Wellenlängen zwischen 0,12 und 40 Mikron aussendet. f>5

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis £>. gekennzeichnet durch ein durchsichtiges Schutzorgan (6a), bestehend aus mindestens zwei im Abstand voneinander angeordnetei parallelen Platten, vorzugsweise aus Quarz, wöbe der Zwischenraum zwischen den Platten von einen strömenden Kühlmittel ausgefüllt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekenn zeichnet, daß das Kühlmitte! eine a!s optisches Fi! ter wirkende Substanz enthält.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren de Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß de äußere Teil der in den Ofen eindringenden Sondf flügeiförmige Stützen oder Rippen (15) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren dei Ansprüche I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß du Mittel zum Reinigen der Oberfläche (8) des opti sehen Abbildungssystems (6), das der zu untersu chenden Materie gegenübersteht, aus einer Schabe vorrichtung (7) aus Kupfer besteht, die eine rotierende oder hin- und hergehende Bewegung ausfuhr! und auf einem Lager (14), beispielsweise einem Kugellager, angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der die Empfangseinrichtung (2) tragende Teil der Sonde einen um eine oder mehrere Achsen orientierbaren Kopf (5) aufweist, der die optischen Einrichtungen trägt.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Sonde entweder mehrere in jeweils eine gewählte Richtung orientierte optische Vorrichtungen, die gegebenenfalls unabhängig voneinander eingestellt werden können, oder spezielle optische Vorrichtungen für einen gleichzeitigen Blick in mehrere Richtungen aufweist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch mindestens eine ringförmige Stützkappe (17), deren innerer Teil regelmäßig angeordnete Ausnehmungen (18) aufweist, die die von der Sendevorrichtung in Richtung der Charge oder in Richtung eines Teils des Ofens ausgestrahlten optischen Strahlen hindurchlassen.