DE4332044A1 - Feuerraumsondenkamera mit Technoskop - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Feuerraumsondenkamera für die Videoüberwachung in Heißbereichen von Öfen, Wannen, ins­ besondere von Floatbädern bei der Glasherstellung, mit Kame­ ra, Optik, Filter, Stromversorgung und Videoanschluß und ei­ ner in den Heißbereich hineinreichenden, von Kühlmittel durchflossenen Kühlsonde, deren Blickaustrittsöffnung mit Stickstoff gespült ist.

Bei der Prozeßüberwachung von Heißbereichen in Öfen, Wannen, Floatbädern und ähnlichen technischen Räumen spielt die Videoüberwachung eine zunehmend große Rolle. Bei bekann­ ten Feuerraumsondenkameras im Heißbereich von Floatbädern sind die Kamera, Optik, Filter, Stromversorgung und Videoan­ schluß, d. h. auch die Verkabelung in einer in den Heißbe­ reich hineinreichenden Kühlsonde untergebracht. Dies erfor­ dert eine sehr großflächige Kühlsonde, die nur schwer zu handhaben ist und die darüber hinaus nachteiligerweise über einen eigenen Fernsehsondenwagen installiert werden muß. Auf­ gabe der in derartigen Kühlsonden untergebrachten Über­ wachungssystemen ist es, den Lauf der Toprollen bei derarti­ gen das Glas führenden Toprollenmaschinen zu überwachen. Bei auftretenden Fehlern oder gar bei Stillstand der Toprollen muß möglichst schnell eingegriffen werden, was bei einer Überwachung der Toprollen kurzfristig gesichert ist. Derarti­ ge Feuerraumsondenkameras sind bei der Glasherstellung seit langer Zeit im Einsatz. Nachteilig dabei ist, daß die gesamte Überwachungseinheit im geschlossen gekühlten System unterge­ bracht werden muß, wobei zusätzlich auch noch die Austritts­ öffnung mit Stickstoff gespült werden muß. Einstellarbeiten und Reparaturen sind somit nur möglich, wenn die gesamte Kühlsonde aus dem Heißbereich herausgefahren wird. Bei mit Überdruck fahrenden Systemen stellt dies eine nicht unerheb­ liche Problematik dar. Darüber hinaus stört die relativ groß bemessene, d. h. insbesondere einen großen Durchmesser auf­ weisende Kühlsonde aufgrund ihrer Ausbildung den Prozeß, so daß derartige Überwachungssysteme nur dort angebracht werden, wo sie auch wirklich unbedingt benötigt werden. In anderen Bereichen könnten sie aber mit gleichem Vorteil eingesetzt werden, wenn nicht eine entsprechende Beeinflussung zu be­ fürchten wäre. Nachteilig ist darüber hinaus, daß bedingt durch den großen Durchmesser der großen Kühlsonde, der wie­ derum durch die zum Einsatz kommenden Überwachungssystemteile bedingt ist, ein sehr großer Kühlmittelbedarf auftritt, ganz davon abgesehen, daß dies auch aufgrund der gegebenen Kanäle für den Stickstoffverbrauch zutrifft.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein im Heißbereich stationär anzuordnendes, den Prozeß nicht beein­ flussendes, notwendige Einstellarbeiten und Reparaturen er­ leichterndes Überwachungssystem für Heißbereiche zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Spiegel in der Blickaustrittsöffnung und die außerhalb des Heißbereiches angeordnete Kamera mit der Optik über ein Tech­ noskop verbunden sind, wobei das Technoskop im mittleren Rohr der Kühlsonde angeordnet ist und einen Durchmesser von 5-20 mm aufweist.

Eine derart ausgebildete Feuerraumsondenkamera löst die gestellte Aufgabe erstaunlich sicher und führt zu einem er­ heblich reduzierten Kühlmittel- und auch Stickstoffbedarf. Der verringerte Durchmesser der Kühlsonde, der wiederum er­ reichbar ist, weil die eigentlichen Überwachungssystemteile Kamera, Optik, Filter, Stromversorgung und Videoanschluß au­ ßerhalb des Heißbereiches angeordnet werden können, erbringt die beschriebenen Vorteile bezüglich des Kühlmittel- und Stickstoffbedarfes, führt aber gleichzeitig auch dazu, daß eine stationäre Anordnung im Heißbereich über sehr lange Zeiträume möglich ist, weil bei notwendig werdenden Einstell­ arbeiten aber auch bei Reparaturarbeiten an Kamera, Optik usw. ein Ziehen der Kühlsonde aus dem Heißbereich nicht er­ forderlich ist. Der wesentlich verringerte Durchmesser führt dabei auch noch dazu, daß eine Prozeßbeeinflussung praktisch ausgeschlossen wird, wobei das gesamte Überwachungssystem wesentlich besser angeordnet und befestigt werden kann, weil das Gewicht entsprechend deutlich verringert ist. Die gerin­ gere Beeinflussung des Feuerraumprozesses wird sowohl durch die kleinere Kühloberfläche wie auch dadurch erreicht, daß die Abstände, in denen die Kühlsonde gezogen werden muß, um ein Mehrfaches vergrößert werden kann.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Technoskop einen Durchmesser von 10-12 mm aufweist, so daß gegenüber herkömmlichen Überwachungssy­ stemen eine Reduzierung des Gesamtdurchmessers, d. h. der ge­ samten Kühlsonde von rund 75 mm auf 30-45 mm möglich ist. Aufgrund dieser Ausbildung kann der Kühlwasserverbrauch von rund 4,4 m³/h auf 2,6 m³/h reduziert werden, was über das Jahr gesehen eine Kühlwassereinsparung von rund 15 000 m³ bedeutet.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung sieht vor, daß die Kamera als mittelempfindliche CCD-Kamera ausgebildet ist. Eine solche Kamera zeichnet sich zunächst einmal durch ausge­ sprochen günstige Abmessungen aus, so daß auch dieser Bereich von den Abmessung her verringert werden kann sowie durch eine günstige Bildschirmqualität. Bei mittelempfindlichen CCD-Ka­ meras können insbesondere dann klare Bilder erzeugt werden, wenn zwischen Kamera und Optik ein gegen störende Lichtbe­ standteile schützender Filter angeordnet ist. Eine derartige mittelempfindliche CCD-Kamera ist sowohl bezüglich des Infra­ rotlichtes wie auch des UV-Lichtes optimal einsetzbar. Damit ist gerade für Heißbereiche eine derartige Kamera vorteilhaft einsetzbar.

Weiter vorne ist erläutert worden, daß die bekannten Feuerraumsondenkameras gesonderten Fernsehsondenwagen zuge­ ordnet werden mußten. Ein Verzicht auf diese Fernsehsondenwa­ gen und eine besonders günstige Anordnung ist dadurch mög­ lich, daß die Kühlsonde mit der Kamera und Optik an die Top­ rollmaschinen bei Floatbädern angeflanscht sind. Damit ist eine größere Flexibilität der Toprollmaschinen erreicht, was zu Produktverbesserungen führt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß immer ein optimales Fernsehbild beim Verfahren der Toprollmaschinen vorliegt.

Um ggf. den Ausblick bzw. die Ausblickrichtung zu ver­ ändern, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Spiegel in der Blickaustrittsöffnung im Anstellwinkel, vorzugsweise bis 70° veränderbar ausgebildet ist. Dabei ist der Spiegel zweckmäßigerweise mit einer der Kamera zugeordneten Einstell­ vorrichtung verbunden, so daß er von außerhalb des Heißberei­ ches eingestellt werden kann. Durch diese besondere Ausbil­ dung des Spiegels ist sichergestellt, daß solche Veränderun­ gen auch wirklich vorgenommen werden, da sie mit wenig Auf­ wand verbunden sind. Da ein Ziehen der Kühlsonde und damit eine Beeinflussung des Prozesses ausgeschlossen ist, kann davon ausgegangen werden, daß von dieser Einstellmöglichkeit auch häufig und damit zur Optimierung des gesamten Prozesses Gebrauch gemacht wird.

Eine Beeinflussung des Spiegels durch Staub oder auch des gesamten Inneren wird prinzipiell durch den ausströmenden Stickstoff vermieden. Ergänzend ist vorgesehen, daß vor dem Spiegel, vom Kühlsondeninneren her gesehen, ein Glimmerplätt­ chenschirm angeordnet ist, so daß insbesondere auch heißer Staub abgehalten wird, so daß ein immer sicherer Betrieb des Spiegels gegeben ist.

Ein vorteilhafter Schutz gegen Korrosion wird er­ findungsgemäß dadurch erreicht, daß die Kühlsonde von zwei ineinandergeschobenen Stahlrohren gebildet ist, wobei beide aus St 37 hergestellt sind. Vorteilhaft ist darüber hinaus, daß die so ausgebildete Kühlsonde in der Herstellung günstig ist und auch in Längen von 3,3 m und mehr problemlos herge­ stellt werden kann.

Zur Erleichterung des Anschlusses der notwendigen Ver­ sorgungsleitungen sieht die Erfindung vor, daß die Stahlrohre am kameraseitigen Ende mit Messing-Steck-Schlauchanschlüssen ausgerüstet sind. Ein eventuell notwendig werdender Standort­ wechsel kann damit kurzfristig bewerkstelligt werden.

Die Kühlwirkung einer derartigen Kühlsonde und damit die Beeinflussung des Prozesses kann noch weiter dadurch verrin­ gert werden, daß das äußere Stahlrohr der Kühlsonde zusätz­ lich mit Mineralfasern isoliert ist, die von einem Stahl­ schutzmantel umhüllt sind. In der Regel wird zwar eine der­ artige, den Durchmesser der Kühlsonde ja nicht unerheblich vergrößernde Maßnahme vermieden werden, doch kann es sich insbesondere bei anderen Prozessen als vorteilhaft erweisen.

Weiter vorne ist bereits mehrfach erwähnt worden, daß die Kamera, die Optik bzw. Optikverstellung, das Filter und die Anschlüsse nicht im Hochtemperaturbereich mit 600-1600°C angeordnet sind, sondern vielmehr außerhalb und zwar in der Regel in einem einfachen Gehäuse. Zweckmäßigerweise sind Kamera und Optik voneinander getrennt in einer Rohrhalbschale angeordnet, die doppelwandig ausgebildet ist. Durch das Tren­ nen von Kamera und Optik ist eine Verstellung der Blende und des Fokus wesentlich vereinfacht und ein Kamerawechsel ent­ fällt bzw. kann ohne Ziehen der gesamten Sonde vollzogen wer­ den. Die doppelwandige Ausbildung gibt die Möglichkeit, auch diesen Teil zu kühlen, wenn sich dies als notwendig erweisen sollte.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein Überwachungssystem geschaffen ist, das mit einem Technoskop, also einem optischen System von Prismen und Lin­ sen arbeitet, die in der Kühlsonde untergebracht sind, wäh­ rend die eigentlichen Teile der Überwachungseinheit nämlich Kamera, Optik, Filter, Stromversorgung und Videoanschluß in einem außerhalb des Heißbereiches liegenden Gehäuse unterge­ bracht sind. Da das Technoskop nur einen Durchmesser von 12 mm hat, ist eine Kühlsonde im Einsatz, die einen deutlich ge­ genüber bekannten Kühlsonden verringerten Durchmesser auf­ weist. Damit reduziert sich der Wasser- und auch der Stick­ stoffverbrauch erheblich. Der Hauptvorteil ist aber der, daß alle elektrischen und optischen Teile außerhalb des Heißbe­ reiches liegen, so daß sie für Reparaturen und vor allem auch für Einstellarbeiten ohne Ausbau der Kühlsonde erreichbar sind. Vorteilhaft ist weiter, ein wesentlich vereinfachter Aufbau der Feuerraumsondenkamera insgesamt, die nun aufgrund des einfacheren Aufbaues und auch des geringeren Gewichtes wesentlich besser zu handhaben und beispielsweise bei Float­ bädern an die Toprollmaschinen anflanschbar ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen­ standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 ein wesentlich vereinfachtes Schema der Feuerraumsondenkamera,

Fig. 2 das Gehäuse der Feuerraumsondenkamera teilweise im Schnitt mit der Kühlsonde und

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Kühlsonde im in den Feuerraum hineinreichenden Be­ reich.

Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Schema der Feuerraumson­ denkamera 1, die in einem Heißbereich 2 untergebracht ist und zwar hier im Bereich eines Floatbades, das aber in seinen Einzelheiten nicht dargestellt ist. In diesen Heißbereich 2 hinein reicht die Kühlsonde 3 mit ihrem wesentlich verringer­ ten Durchmesser. Das vordere Ende der Kühlsonde 3 bildet die Blickaustrittsöffnung 4, wobei aus einem Ringspalt 6 eine Stickstoffspülung 5 dafür Sorge trägt, daß die Blickaus­ trittsöffnung frei bleibt und der Ofendruck erhalten bleibt.

Die Kühlsonde 3 besteht aus einem äußeren Stahlrohr 8 und einem inneren Stahlrohr 9. Im dargestellten Beispiel ist das äußere Stahlrohr 8 von einer Mineralfaser-Isolierung 10 umgeben. Diese Mineralfasern 10 sind wiederum von einem Stahlschutzmantel 11 abgedeckt, so daß eine Beeinflussung durch den Feuerraum nicht erfolgt. Diese zusätzliche Schutz­ maßnahme ist aber in der Regel nicht erforderlich, weil eine derart ausgebildete Kühlsonde 3 durch das diese durchfließen­ de Kühlmittel schon ausreichend gesichert ist und weil ande­ rerseits wiederum die Kühlmittelführung so vorgesehen ist, daß eine Beeinflussung des Prozesses nicht oder nur sehr ge­ ringfügig eintritt.

Die Kühlsonde 3 wird über Kühlwasser gekühlt, das über die Kühlwasserzuführung 14 eingeleitet und über den Kühlwas­ serablauf 12 abgeleitet wird. Mit 13 ist die Stickstoffzufüh­ rung bezeichnet, über die die weiter oben schon erwähnte Stickstoffspülung 5 erreicht ist.

Außerhalb des Heißbereiches 2 sind die wesentlichen Tei­ le der Überwachungseinheit, nämlich die Kamera 18, die Optik 19 sowie auch der Filter 28 und die Stromversorgung und der Videoanschluß untergebracht. Das dafür verwendete Gehäuse wird weiter hinten noch erklärt. Diese Teile sind durch das Technoskop 20, das lediglich einen Durchmesser von 12 mm hat, mit dem Spiegel 25 verbunden, der im vorderen Bereich der Kühlsonde 3 angeordnet ist. Über den Technoskopflansch 21 und die Dichtung 22 ist sichergestellt, daß ein wirksamer Ab­ schluß gegen die Rohrhalbschale 15, die die Kamera 18 und die Optik 19 sowie die übrigen Teile des Überwachungssystems auf­ nimmt, gewährleistet ist. Die obere Halbschale 23 ist gegen­ über der unteren Halbschale 15 verschwenkbar ausgebildet, um auf diese Art und Weise an die dort gelagerten Teile leicht heranzukommen. Bei der hier vorgegebenen Schematik ist der Kühlwasserzulauf bzw. die Kühlwasserzuführung 14 hier der doppelwandigen Rohrhalbschale 15 zugeordnet, woraus deutlich wird, daß auch dieser Teil mitgekühlt werden kann, wenn sich dies als notwendig erweist.

Der Spiegel 25 ist verschwenkbar angeordnet, wobei hier im einzelnen nicht wiedergegeben ist, wie dies erfolgen soll. Über eine Einstellvorrichtung ist der Spiegel 25 nämlich mit der Rohrhalbschale 15 bzw. der Kamera 18 verbunden, so daß ein Einstellen des Spiegels 25 von außerhalb des Heißberei­ ches 2 erfolgen kann.

Von dem Kühlsondeninneren 26 her gesehen, ist der Spie­ gel 25 über einen Glimmerplättchenschirm 27 abgedeckt, so daß eine Beeinflussung durch Staub u. ä. nicht eintreten kann.

Die Fig. 2 zeigt die Kühlsonde 3 teilweise im Schnitt, wobei die Anordnung der Schlauchanschlüsse 30 deutlich wird, die als Messing-Steck-Schlauchanschlüsse ausgebildet seien können, um auf diese Art und Weise das Anbringen der Schläu­ che zu erleichtern. Eine solche Ausbildung ist zwar grund­ sätzlich bekannt, ermöglicht aber insbesondere dann erhebli­ che Vorteile, wenn eine derartige Feuerraumsondenkamera hin und wieder in ihrer Position verändert bzw. an anderer Stelle angeordnet werden muß. Diese Schlauchanschlüsse 30 sind am kameraseitigen Ende 31 der Stahlrohre 8, 9 vorgesehen, wobei die in Fig. 2 wiedergegebene Darstellung über die gesamte Länge der Feuerraumsondenkamera 1 keine genaue Beurteilung zuläßt.

Die Darstellung nach Fig. 3 zeigt einen Schnitt im Be­ reich des vorderen Endes der Kühlsonde 3, d. h. des Endes, das im Heißbereich 2 liegt und die Blickaustrittsöffnung 4 aufweist. Diese Blickaustrittsöffnung 4, die trichterförmig ausgebildet ist, ist über einen Technoskopansatz 33 an das eigentliche Technoskop angesetzt und reicht in das innere Stahlrohr 9 hinein. Fig. 2 verdeutlicht, daß das Kühlmittel, d. h. das Kühlwasser entweder aus dem inneren Stahlrohr 9 in das äußere Stahlrohr 8 fließen kann oder auch umgekehrt, je nach dem wie sich dies systemmäßig am besten ergibt.

Fig. 3 zeigt wie erwähnt einen Schnitt im vorderen Teil, wobei deutlich wird, daß die beiden Stahlrohre 8, 9 und das Technoskop 20 über Distanzstege 34, 35 auf Abstand gehalten sind. Theoretisch können diese Distanzstege zwischen den bei­ den Stahlrohren 8, 9 aber auch entfallen, weil schon bei ei­ ner linienförmigen Berührung dieser beiden Stahlrohre 8, 9 ein ausreichender Kühleffekt erzielt werden kann.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfin­ dungswesentlich angesehen.

Claims (12)

1. Feuerraumsondenkamera für die Videoüberwachung in Heißbereichen von Öfen, Wannen, insbesondere von Floatbä­ dern bei der Glasherstellung, mit Kamera, Optik, Filter, Stromversorgung und Videoanschluß und einer in den Heißbe­ reich hineinreichenden, von Kühlmittel durchflossenen Kühl­ sonde, deren Blickaustrittsöffnung mit Stickstoff gespült ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (25) in der Blickaustrittsöffnung (4) und die außerhalb des Heißbereiches (2) angeordnete Kamera (18) mit der Optik über ein Technoskop (20) verbunden sind, wobei das Technoskop im mittleren Rohr (9) der Kühlsonde (3) angeordnet ist und einen Durchmesser von 5-20 mm aufweist.

2. Sondenkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Technoskop (20) einen Durchmesser von 10-12 mm auf­ weist.

3. Sondenkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (18) als mittelempfindliche CCD-Kamera ausge­ bildet ist.

4. Sondenkamera nach Anspruch 1 bis Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlsonde (3) mit der Kamera (18) und Optik (19) an die Toprollmaschinen bei Floatbädern angeflanscht sind.

5. Sondenkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (25) in der Blickaustrittsöffnung (4) im An­ stellwinkel, vorzugsweise bis 70° veränderbar ausgebildet ist.

6. Sondenkamera nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (25) mit einer der Kamera (18) zugeordneten Einstellvorrichtung verbunden ist.

7. Sondenkamera nach Anspruch 1, Anspruch 5 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Spiegel (25), vom Kühlsondeninneren (26) her ge­ sehen, ein Glimmerplättchenschirm (27) angeordnet ist.

8. Sondenkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kamera (18) und Optik (19) ein gegen störende Lichtbestandteile schützender Filter (28) angeordnet ist.

9. Sondenkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlsonde (3) von zwei ineinandergeschobenen Stahl­ rohren (8, 9) gebildet ist, wobei beide aus St 37 hergestellt sind.

10. Sondenkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlrohre (8, 9) am kameraseitigen Ende (31) mit Messing-Steck-Schlauchanschlüssen (30) ausgerüstet sind.

11. Sondenkamera nach Anspruch 1 bis Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Stahlrohr (8) der Kühlsonde (3) zusätzlich mit Mineralfasern (10) isoliert ist, die von einem Stahlschutz­ mantel (11) umhüllt sind.

12. Sondenkamera nach Anspruch 1 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Kamera (18) und Optik (19) voneinander getrennt in einer Rohrhalbschale (15), die doppelwandig ausgebildet ist, ange­ ordnet sind.