DE3312031A1 - Air screen of a radiation thermometer - Google Patents
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Abstract
Description
DiPL.-PHYS. DR. WALTHER JUNIUS 3 HannoverDiPL.-PHYS. DR. WALTHER JUNIUS 3 Hanover
- Α- Α
Ι. April 1983Ι. April 1983
Dr. J/JDr. Y / Y
Meine Akte: 2724My file: 2724
ELITEX !concern textilniho stro jirenstvi, Liberec (Tschechoslowakei)ELITEX! Concern textilniho stro jirenstvi, Liberec (Czechoslovakia)
Luftblende eines RadiationsthermometersAir screen of a radiation thermometer
Die Erfindung betrifft eine Luffblende eines Radiationsthermometers zur Messung der Temperatur eines Flächengebildes während seiner Trocknung oder Erwärmung.The invention relates to an air screen of a radiation thermometer for measuring the temperature of a fabric during its drying or heating.
Radiationsthermometer sind heute ein üblicher Bestandteil vieler Systeme zur Messung und Regelung technologischer Prozesse, bei denen die Erwärmung oder Trocknung eines laufend sie bewegenden Materials in geschlossenen Öfen stattfindet. Dieses Material können z.B. granulierte Lebensmittel oder Futter, Polymerfolien, Papier, Textilien usw. sein.Radiation thermometers are now a common component of many systems for measuring and regulating technological processes, where the heating or drying of an ongoing them moving material takes place in closed ovens. This material can e.g. granulated food or feed, Be polymer films, paper, textiles, etc.
Die aus dem Material sich lösenden Produkte dieser Erwärmung I oder Trocknung sind dann einschließlich des Wasserdampfes durch, das Trockenmedium (meistens durch Luft) abgeführt. Diese Pro- : dukte des technologischen Prozesses (im weiteren nur als Produkte bezeichnet) sind häufig durch üldärapfe und Oligomere organischer Stoffe gebildet und kondensieren auf allen inneren Flächen des Ofens oder Trockners und ebenfalls auf dem Ein- ; gangsfenster oder Objektiv des Radiationsthermpmeters. Dieses ; Kondensieren ist in hohem Maße unerwünscht, denn die konden- 'The products of this heating I or drying which are released from the material are then, including the water vapor, through, the drying medium (mostly by air) is removed. These products of the technological process (hereinafter only as products labeled) are often formed by üldärapfe and oligomers of organic substances and condense on all internal Surfaces of the oven or dryer and also on the entrance; passage window or lens of the radiation thermometer. This ; Condensation is highly undesirable because the condensate '
sierten Produkte sind für Infrastrahlung undurchlässig. Daher verschlechtert sich die Punktion des Thermometers -allmählich. Trotz dieser Gefahr der Kondensation der Produkte im Objektiv des Radiationsthermometers (im weiteren nur als Thermometer bezeichnet), sind diese Thermometer sehr verbreitet, weil sie ein kontaktloses Abtasten der Temperatur ermöglichen, .eine niedrige Zeitkonstante aufweisen und eine relativ einfache Installierung des gesamten Meßsystems ermöglichen.ized products are impermeable to infrared radiation. Therefore the puncture of the thermometer gradually deteriorates. Despite this risk of condensation of the products in the lens the radiation thermometer (hereinafter referred to as thermometer), these thermometers are very common, because they allow the temperature to be sampled without contact, have a low time constant and a relatively simple one Enable installation of the entire measurement system.
Neben dem Nachteil der bereits erwähnten Verschlechterung der optischen Durchlässigkeit des Objektivs durch Absorption der Infrastrahlung im Raum zwischen dem gemessenen Gegenstand und dem Thermometer ist es ein weiterer Nachteil, daß die Ausgangsdaten vom Emissionsgrad des gemessenen Gegenstandes abhängig sind.In addition to the disadvantage of the already mentioned deterioration in the optical permeability of the lens due to absorption of the Infrared radiation in the space between the measured object and the thermometer is another disadvantage that the Output data are dependent on the emissivity of the measured object.
Die Beseitigung der Kondensation von Produkten auf dem Thermometerobjektiv lösen bekannte Hersteller dieser Thermometer durch einen quer zum Strahlengang vor dem Objektiv verlaufenden Luftstrom, also durch eine quer angeordnete Luftblende, die vor dem Eingangsfenster des Thermometers angebracht ist. .Diese bekannten Blenden enthalten einen Lüfter und eine rechteckige Leitung, aus der ein kühler aus der Umgebung angesaugter Luftstrom in Richtung senkrecht zur optischen Achse des Thermometers austritt. Die Querströmung reißt einen Teil des inneren verunreinigten Mediums mit. und tritt dann in den äußeren Raum, d.h. in den Arbeitsraum der Trockneranlage, aus. ,The elimination of condensation from products on the thermometer lens known manufacturers solve this thermometer by a transverse to the beam path in front of the lens Air flow, i.e. through a transversely arranged air screen, which is attached in front of the entrance window of the thermometer. These well-known bezels contain a fan and a rectangular one Line from which a cool air stream sucked in from the environment in a direction perpendicular to the optical axis the thermometer leaks. The cross-flow entrains part of the internal contaminated medium. and then enters the outer room, i.e. into the working area of the dryer system. ,
Die Menge der ausgeblasenen Luft hängt vom optischen System und von der Geometrie des Thermometers ab. Bei bekannten Torrichtungen, die mit einem klassischen optischen System ausgestattet sind (welche Sammellinse oder Hohlspiegel aufweisen) und bei denen diese optischen Systeme wegen ihrer niedrigen Empfindlichkeit des eigenen Fühlers sehr umfangreichThe amount of air blown out depends on the optical system and the geometry of the thermometer. With known gate directions, which are equipped with a classic optical system (which have a converging lens or concave mirror) and in which these optical systems are very extensive because of their low sensitivity of their own feelers
5 ■-■.. .- 3 - ■ 5 ■ - ■ .. .- 3 - ■
sind, ist auch die durch die Luftblende ausgeblasene 'Luftmenge sehr groß.the amount of air blown out through the air screen is also very large.
Die große Menge kühler Luft kann aber z.B. nicht in den inneren Arbeitsraum der Trockenanlage geblasen werden, denn dadurch würde sich die Wärmebilanz der Anlage wesentlich verschlechtern. .,However, the large amount of cool air cannot be blown into the inner workspace of the drying system, for example. because this would significantly worsen the heat balance of the system. .,
Die Verwendung der Luftblende beseitigt bei bekannten Vorrichtungen die Gefahr des Kondensierens von Produkten auf dem Eingangsfenster des Thermometers, es wird jedoch der Energieverbrauch erhöht, die zur Beförderung einer großen Menge Luft durch die Luftblende dient, es erhöhen sich die Abmessungen des gesamten Thermometers und es bleiben auch alle Nachteile (d.h. Absorption der Infrastrahlung durch das Trockenmedium und Abhängigkeit des Ausgangssignals Vom Emissionsgrad des gemessenen Materials) bestehen.In known devices, the use of the air screen eliminates the risk of condensation of products on the entrance window of the thermometer, however, it increases the energy consumption required to carry a large amount of air through the air shutter is used to increase it the dimensions of the entire thermometer and all the disadvantages remain (i.e. absorption of infrared radiation due to the drying medium and the dependence of the output signal on the emissivity of the measured material) exist.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Luftblende zu schaffen, die den hohen Energieverbrauch vermeidet, kleine Abmessungen des Thermometers ermöglicht und vor allem die Messung von Fehlern aus der unerwünschten Absorption der Infrastrahlung im Raum zwischen dem gemessenen Gegenstand und dem Thermometer befreit.The invention avoids these disadvantages. It's the job the invention to provide an air screen that avoids the high energy consumption, small dimensions of the thermometer enables and, above all, the measurement of errors from the undesired absorption of infrared radiation in the Space between the measured object and the thermometer freed.
Das Wesen der erfindungsgemäßen Luftblende besteht darin, daß sie eine ringförmige Düse enthält, die um die optische Achse herum angeordnet ist und in Richtung auf die optische Achse des Radiationsthermometers den Luftstrom austreten läßt, so daß sich um die optische Achse herum eine schlauchförmige, teilweise parallel zur optischen Achse verlaufende Luftströmung bildet.The essence of the air screen according to the invention is that it contains an annular nozzle which is arranged around the optical axis and in the direction of the optical Axis of the radiation thermometer lets the air flow out so that a tubular, forms partially parallel to the optical axis running air flow.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Luftblende besteht darin, daß sie wesentlich die Zuverlässigkeit und die Stabilität der Messung mittels des Radiationsthermometers erhöht. Sin weiterer Vorteil ist es, daß der Zeitäbstand zwischen den vorzunehmenden Reinigungsvorgängen des Eingangsfensters des Thermometers verlängert und dadurch auch die Leistung der Anlage, an der das Thermometer angebracht ist, erhöht wird.The advantage of the air screen according to the invention is that it significantly improves reliability and stability the measurement by means of the radiation thermometer increased. Another advantage is that the time interval between the cleaning operations to be carried out on the entry window of the thermometer are extended and therefore also the performance of the system to which the thermometer is attached is increased.
Die Erfindung läßt sich in baulich einfacher Weise dadurch realisieren, daß die ringförmige Düse durch einen Raum zwischen den beiden Mantelflächen von stumpfen Kegeln gebildet ist, deren Spitzen in der optischen Achse des Radiationsthermometers im Abschnitt zwischen der Luftblende und dem gemessenen Plächengebilde , liegen.The invention can be implemented in a structurally simple manner in that the annular nozzle passes through a space between the two lateral surfaces of truncated cones is formed, the tips of which are in the optical axis of the radiation thermometer in the section between the air diaphragm and the measured planar structure.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der der äußere Rand der ringförmigen Düse in eine Druckkammer mündet, die den gesamten äußeren Umfang der ringförmigen Düse umkreist.An embodiment is particularly advantageous in which the outer edge of the annular nozzle opens into a pressure chamber that extends the entire outer circumference of the annular Nozzle circled.
Um die Luftblende den jeweiligen Betriebsbedingungen anpassen zu können, ist es zweckmäßig, daß eine der Mantelflächen beider stumpfen Kegel, die ringförmige Düse bildet., verstellbar im Körper der Druckkammer gelagert ist.In order to be able to adapt the air screen to the respective operating conditions, it is expedient that one of the lateral surfaces of both truncated cones, which forms the annular nozzle., Is adjustably mounted in the body of the pressure chamber.
Um einen Schutz gegen ungünstige Temperatureinflüsse zu schaffen, ist es zweckmäßig, wenn vor die Druckkammer ein Kühlsystem angeschlossen ist, das einen Detektor und ein optisches System des Radiationsthermometers kreisförmig umgibt, wobei dem Eingang dieses Wärmeaustauschers "eine Druckluftquelle mit einer Temperatur bis 25° C angeschlossen ist.In order to create protection against unfavorable temperature influences, it is useful if a Cooling system is connected, which has a detector and an optical system of the radiation thermometer circular surrounds, with the input of this heat exchanger "a Compressed air source connected with a temperature of up to 25 ° C is.
Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in derThe essence of the invention is explained below with reference to one in
copy Icopy I.
Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung stellt einen Schnitt durch die Luftblende der Erfindung dar.Drawing schematically illustrated embodiment explained in more detail. The drawing represents a section through represents the air screen of the invention.
Das Radiationsthermometer ist im Inneren eines Raumes mit einer Mantelfläche 1 untergebracht, in dem ein Detektor 2 mit einem nicht näher beschriebenen optischen System gelagert ist, das von einem Singangsfenster 3 begrenkfc ist. Am äußeren Umfang der Mantelfläche 1 ist ein Kühlsystem 4 angebracht, das im wesentlichen durch einen Wärmeaustauscher gebildet ist, den eine Leitung 5 mit einer Druckluftquelle verbindet. Dem Ausgang 6 des Kühlsystems 4 ist ein Körper 7 einer Druckkammer 8 angeschlossen, der am unteren Ende des Mantels 1 befestigt ist. Im mittleren Teil des ringförmigen Körpers 7 der Druckkammer 8 ist eine Öffnung 9 ausgebildet. Der Körper 7 der Druckkammer 8 ist so gelagert, ; daß die Achse der Öffnung 9 in der optischen Achse des Detektors 2 liegt. Im unteren Teil des Körpers 7 der Druckkammer 8 ist verstellbar ein Ring Io gelagert. Dieser Ring Io ist im Ausführungsbeispiel durch eine hohle Schraube mit einem Außengewinde gebildet, deren Öffnung mit der im Körper 7 der Druckkammer 8 ausgebildeten Öffnung 9 achsengleich verläufit, und einen gleichen Durchmesser aufweist. Zwischen dem mittleren Teil 71 des Körpers 7 der Druckkammer 8 und dem Ring Io ist ein ringförmiger Spalt 11 gebildet, der zur Zufuhr von Druckluft in die Öffnung 9 dient. Die Druckluft wird dann durch.diese Öffnung 9 in den Raum 12 zwischen dem _ Strahlengang des Radiationsthermometers und dem sich bewegenden Flächengebilde 13 geführt.The radiation thermometer is inside a room with housed a lateral surface 1, in which a detector 2 is mounted with an optical system not described in detail is, which is limited by a Singangsfenster 3 is. A cooling system 4 is located on the outer circumference of the jacket surface 1 attached, which is formed essentially by a heat exchanger, a line 5 with a compressed air source connects. A body 7 of a pressure chamber 8 is connected to the outlet 6 of the cooling system 4, at the lower end of the jacket 1 is attached. In the middle part of the annular body 7 of the pressure chamber 8, an opening 9 is formed. The body 7 of the pressure chamber 8 is mounted so; that the axis of the opening 9 is in the optical axis of the Detector 2 is located. A ring Io is adjustably mounted in the lower part of the body 7 of the pressure chamber 8. This ring Io is in the exemplary embodiment with a hollow screw an external thread is formed, the opening of which is coaxial with the opening 9 formed in the body 7 of the pressure chamber 8 runs, and has the same diameter. Between the central part 71 of the body 7 of the pressure chamber 8 and An annular gap 11 is formed in the ring Io and is used to supply compressed air into the opening 9. The compressed air is then through. this opening 9 into the space 12 between the _ Beam path of the radiation thermometer and the moving sheet-like structure 13 out.
Der mittlere Teil 71 der Druckkammer 8, der Ring Io und der ringförmige Spalt 11 bilden eine ringförmige Düse llo, die kegelförmig gestaltet ist und deren Achse in der optischen Achse liegt.The middle part 71 of the pressure chamber 8, the ring Io and the annular gap 11 form an annular nozzle llo, the Is designed conical and whose axis lies in the optical axis.
OO \ /LKJ O I OO \ / LKJ O I
Im Raum 12 zwischen dem Radiationsthermometer und dem Flächengebilde. 13 (z.B. einer Textilie) befinden sich Pro- . dukte des technologischen Prozesses, die auf dem Eingangsfenster 3 des Detektors 2 kondensieren könnten, wenn nicht das Thermometer erfindungsgemäß ausgebildet wäre.In room 12 between the radiation thermometer and the Fabrics. 13 (e.g. a textile) are pro. products of the technological process that appear on the entrance window 3 of the detector 2 could condense if the thermometer were not designed according to the invention.
Während der Tätigkeit des Thermometers ist kühle Druckluft, die in das Thermometer durch die Leitung 5 eintritt, durch einen Wärmeaustauscher, der als Kühlsystem 4 dient, getrieben, wodurch die erwünschte Abkühlung des Detektors bzw. eines innerhalb der Mantelfläche 1 angebrachten Thermometer-Vorverstärkers, erreicht wird, weil Signale und Stabilität des Torverstärkers entsprechend der sinkenden Temperatur des Thermometers anwachsen. Teilweise erwärmte Luft geht durch die Druckkammer 8 und durch,die ringförmige Düse llo, wobei •im Ausgang aus der Düse die Luft ein konisches Geschwindigkeitsgebilde bildet. Alle austretende Luft verbindet sich hinter der ringförmigen Düse llo in einen Luftstrom 14, der sich in der optischen Achse des Thermometers in Richtung zu dem sich bewegenden Flächengebilde 13 bewegt. Durch einen geeigneten Luftdruck und durch eine geeignete Geometrie der ringförmigen Düse llo kann erreicht werden, daß reine Luft, die keine Produkte der Erwärmung oder Trocknung enthält, bis zum gemessenen Gegenstand strömt und sich in dessen Nahe fein verteilt. Die Folge ist dann eine Beseitigung der unerwünschten Absorption der Infrastrahlung durch Produkte des technologischen Prozesses, die sich im inneren Raum des Ofens befinden und eine Verhinderung der Kondensation dieser Produkte auf dem Eingangsfenster 3 des Detektors 2.During the operation of the thermometer, cool compressed air entering the thermometer through line 5 is through a heat exchanger, which serves as a cooling system 4, driven, whereby the desired cooling of the detector or a thermometer preamplifier attached within the jacket surface 1, is achieved because signals and stability of the gate amplifier increase according to the falling temperature of the thermometer. Partially heated air goes through the pressure chamber 8 and through, the annular nozzle llo, wherein • At the outlet from the nozzle the air forms a conical velocity structure forms. All exiting air combines behind the annular nozzle llo in an air stream 14, the moves in the optical axis of the thermometer in the direction of the moving sheet-like structure 13. Through a suitable air pressure and a suitable geometry of the annular nozzle llo can be achieved that pure air, which does not contain any products of heating or drying, flows up to and near the measured object finely divided. The consequence is then an elimination of the undesired Absorption of infrared radiation by products of the technological process located in the internal space of the furnace and a prevention of condensation of these products on the entrance window 3 of the detector 2.
Eine positive Rolle spielt hier der Umstand, daß der Raum, in dem eine Absorption der Infrastrahlung erfolgen kann, die Form des in Richtung zum Detektor sich verengenden Ke-The fact that the room in which the infrared radiation can be absorbed plays a positive role here. the shape of the narrowing towards the detector
gels aufweist, was praktisch die gleiche Form ist, die der aus der ringförmigen Düse austretende, allmählich sich verbreitende Luftstrom 14 einnimmt.gels, which is practically the same shape as the the gradually spreading air stream 14 emerging from the annular nozzle assumes.
Optimale Übereinstimmung beider Räume kann durch eine Druckänderung im Eingangsteil der ringförmigen Düse Ho oder durch eine Änderung der Breite des ringförmigen Spaltes 11 und zwar mittels einer passenden Umstellung des Ringes Io erreicht werden. Im Ausführungsbeispiel kann die Umstellung mittels einer Umdrehung der hohlen Schraube durchgeführt wer den. .Optimal correspondence between the two rooms can be achieved by changing the pressure in the entrance part of the annular nozzle Ho or by changing the width of the annular gap 11 can be achieved by means of a suitable conversion of the ring Io. In the exemplary embodiment, the conversion carried out by means of one turn of the hollow screw the. .
Wenn ein empfindlicher Hihler verwendet wird, können die Abmessungen des optischen Systems wesentlich verringert werden. Es kann auch der Durchmesser der ringförmigen Düse und dadurch auch der Luftdurchfluß in der Düse auf den Wert verringert werden, der dann.die Wärmebilanz des Ofens oder {trockenkammer nicht mehr wesentlich beeinflussen wird.If a sensitive cover is used, the Dimensions of the optical system can be reduced significantly. It can also be the diameter of the annular nozzle and thereby also the air flow in the nozzle can be reduced to the value that then.die heat balance of the furnace or {drying chamber will no longer have any significant effect.
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Claims (4)
dadurch gekennzeichnet,1.) Air screen of a radiation thermometer for measuring the temperature of a moving surface structure during; its drying or heating, in particular for measuring the temperature of a textile during drying and fixing, which is placed in front of the entrance window of the radiation thermometer,
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