DE9408736U1

DE9408736U1 - Vorrichtung zur optischen Beobachtung

Info

Publication number: DE9408736U1
Application number: DE9408736U
Authority: DE
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1994-05-27
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 1994-10-06
Anticipated expiration: 2004-05-28
Also published as: DE19517122A1; DE19517122B4

Description

BASF Aktiengesellschaft 27. Mai 1994

&Ngr;&Agr;&Egr; 19940307 G/bt

Vorrichtung zur optischen Beobachtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur optischen Beobachtung von Gegenstandsbereichen, die dem Beobachter nicht &iacgr;&ogr; unmittelbar zugänglich sind. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Periskop, vorzugsweise ein Hochtemperatur-Periskop.

In verschiedenen Bereichen der Technologie, insbesondere der Hochtemperatur-Technologie und der chemischen Technologie, besteht ein is Bedürfnis nach einer Beobachtung von Vorgängen im Inneren von Behältern unter Betriebsbedingungen.

Zur Visualisierung von Verbrennungsvorgängen oder zur optischen Begutachtung von Feuerräumen gibt es bislang die Möglichkeiten, entweder Schaugläser in der Brennraumwand anzuordnen oder ein handelsübliches optisches Periskopsystem einzusetzen. Bei der ersten Möglichkeit ist der konstruktive Aufwand zur Realisierung der Sichtöfmungen und der stark eingeschränkte Blickwinkel nachteilig. Bei komplizierten Brennraumgeometrien können nur Teilbereiche eingesehen werden, so daß mehrere Sichtöffnungen anzubringen sind.

Beim Einsatz eines handelsüblichen optischen Periskops kann der Brennraum bzw. der Verbrennungsvorgang durch Einbringen des Systems z. B. durch einen Beobachtungsstutzen optisch zugänglich gemacht werden. Dieses Periskop besteht im wesentlichen aus einem gekühlten Mantelrohr mit innenliegender Optik, die aus einem Objektivsystem, einem Leitsy-

stem und einem Okularsystem besteht. Nachteilig hierbei ist der zur Unterbringung der Optik erforderliche Platzbedarf. Ohne zusätzliche Einrichtungen kann die Prozeßbeobachtung nur mit dem menschlichen Auge erfolgen, zur Registrierung muß zusätzlich eine hochempfindliche Photo- oder Filmkamera vor das Okular angebracht werden. Dann ist allerdings die direkte Prozeßbeobachtung nicht möglich. Außerdem war die Beobachtung durch optische Bedingungen hinsichtlich des Bereiches begrenzt.

&iacgr;&ogr; Aus diesem Grund soll ein System entwickelt werden, das im Vergleich zu bekannten Periskopen flexibler, kompakter, einfacher zu handhaben und leichter an unterschiedliche Umgebungen anpassbar ist. Vorzugsweise sollte die optische Zugänglichkeit z. B. eines Feuerraumes bei simultaner Visualisierung für das menschliche Auge und Registrierung der BiIdinformationen ermöglicht werden. Zur besseren Handhabung und zur universellen Einsetzbarkeit ist die Minimierung der äußeren Abmessungen ein weiteres Ziel.

Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur optisehen Beobachtung von Gegenstandsbereichen, die dem Beobachter nicht unmittelbar zugänglich sind, gelöst, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist. Es wurde dadurch ein Gerät geschaffen, das in vorteilhafter Weise mit kleinen Abmessungen realisiert werden konnte.

Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zur optischen Beobachtung von Gegenstandsbereichen aus, die dem Beobachter nicht unmittelbar zugänglich sind, wobei die Vorrichtung einen Verbindungsabschnitt aufweist, der eine vorzugsweise fernfokussierbare Optik trägt und im Gebrauch der Vorrichtung derart relativ zu dem zu beobachtenden, nicht unmittelbar

so zugänglichen Gegenstandsbereich angeordnet wird, daß durch diesen

Verbindungsabschnitt das von der Optik erzeugte Bild des betreffenden Gegenstandsbereichs zugänglich wird. Erfindungsgemäß ist in dem Verbindungsabschnitt eine Bildumwandlungseinheit vorgesehen, die das von der Optik erzeugte Bild digitalisiert. Diese Umwandlungseinheit ist bevorzugterweise ein optisch-elektrischer Wandler, insbesondere eine CCD-Empfangseinrichtung, die das optische Bild in digitale elektrische Signale umwandelt.

Es kann auch eine Videokamera in dem Verbindungsabschnitt angeordnet &iacgr;&ogr; werden. Es ist bevorzugt, daß der optisch-elektrische Wandler über eine Kabelverbindung mit einem außerhalb des Verbindungsabschnitts angeordneten Steuerteil, und insbesondere einem Videorecorder und einem Monitor, verbunden ist.

Weitere bevorzugte Merkmale des Erfindungsgegenstandes werden im folgenden aufgelistet:

a. Der Verbindungsabschnitt ist für eine Durchströmung eines Schutzfluids, vorzugsweise eines Spülgases, ausgelegt;

b. der Verbindungsabschnitt ist mit einer Flüssigkeitsaußenkühlung, insbesondere einer Wasseraußenkühlung, versehen;

c. eine optische Umlenkeinrichtung, insbesondere ein Umlenkspiegel, ist an oder in dem Verbindungsabschnitt angeordnet. Diese Umlenkeinrichtung ist vorzugsweise vor der Optik angeordnet;

d. der Verbindungsabschnitt ist als Rohr mit vorzugsweise kreisförmigem Außenquerschnitt ausgebildet;

e. der Verbindungsabschnitt ist aus mehreren konzentrischen Rohren aufgebaut;

f. der Verbindungsabschnitt weist einen Kühlmantel mit je einem Zufuhranschluß und einem Abfuhranschluß für Kühlflüssigkeit, insbesondere für Kühlwasser, auf;

g. der Verbindungsabschnitt ist zumindest im Außenbereich aus thermisch beständigem, vorzugsweise hochtemperaturbeständigem, insbesondere erst über 500 ⁰C erweichendem bzw. schmelzendem Material, aufgebaut;

h. der Verbindungsabschnitt weist einen Gaszuleitungsanschluß für die Zufuhr von Spülgas in das Innere des Verbmdungsabschnitts auf;

i. der Verbindungsabschnitt ist als langgestrecktes rohrförmiges Bauteil von vorzugsweise 1 bis 5 m Länge gestaltet;

j. der Verbindungsabschnitt ist so gestaltet, daß er in einer Behälterwand verschoben werden kann;

k. der Verbindungsabschnitt ist so gestaltet, daß er in einer Behälterwand gedreht werden kann;

1. vor oder hinter der Optik ist ein Filter angeordnet;

m. hinter der Optik ist eine vorzugsweise von außen verstellbare Blende angeordnet;

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&eegr;. der Verbindungsabschnitt weist ein Schutzglas auf, durch das hindurch die Beobachtung erfolgt und das vorzugsweise zumindest von einer Seite von Spülgas überströmt wird;

5 o. der Verbindungsabschnitt ist für Außentemperaturen bis zu 1600 ⁰C und für einen Überdruck im Inneren des Verbindungsabschnitts gegenüber dem Außenbereich bis zu 50 kPa ausgelegt;

p. vor oder hinter einer Umlenkeinrichtung, insbesondere eines Spiegels, &iacgr;&ogr; ist eine Einrichtung zur optischen Wiederherstellung der Seitenrichtigkeit des Bildes, insbesondere ein Prisma, vorgesehen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben, in der

ein erfindungsgemäßes Hochtemperatur-Videoperiskop schematisch dargestellt ist.

Das Videoperiskop wird durch die Kombination eines wassergekühlten Kühlmantels oder Schutzmantels 1 mit einer handelsüblichen CCD-Videokamera 13 realisiert (CCD = charge coupled device). Dabei wurde die Mikrochip-Schaltung 2 der Kamera, insbesondere also der optisch-elektrische Wandler, der CCD- Baustein, in den Kopfteil des Kühlmantels eingeführt. Das Steuerteil 3 der Kamera ist in einem separaten Gehäuse außerhalb des Schutzmantels angebracht und über eine Kabelverbindung 16 mit dem Empfängerteil (Microchip 2, CCD-Baustein) der Kamera verbunden. Mittels eines handelsüblichen Monitors 4 kann der Brennraum oder der Verbrennungsvorgang visuell beobachtet werden, eine Registrierung kann durch einen Videorecorder 5 erfolgen.

Je nach Anwendungsfall kann vor der Linse der Kamera ein Spiegel 6, der um einen festen aber beliebigen Winkel angestellt ist, montiert werden. Dies führt zu einer Umlenkung der optischen Achse und damit ggf. zu einer verbesserten optischen Zugänglichkeit. Bei einem Anstellwinkel von 45° wird die optische Achse um 90° abgelenkt, d. h. damit ist ein Blick "um die Ecke" möglich.

Der Kühlmantel besteht aus mehreren konzentrisch angeordneten Rohren, wobei die Miniaturkamera im Innenrohr 7 angeordnet ist. Dieses Innenrohr kann ggf. mit einem Spülgas von einer Zufuhrleitung 8 axial in Richtung Sondenkopf bzw. Periskopkopf 9 durchströmt werden. Das Spülmedium kann am Periskopkopf entweder direkt nach außen geleitet werden oder ein wahlweise eingebautes Schutzglas 10 zur Vermeidung von Verschmutzung oder korrosivem Angriff umströmen. Um das Innenrohr sind konzentrisch weitere Rohre zur Führung des Kühlwassers von der Eintrittsstelle 11 zum Periskopkopf und dann zurück zur Austrittsstelle 12 angeordnet. Der Kühlwasserstrom ist so ausgelegt, daß ein Einsatz des Periskops bis zu Temperaturen von 1600 ⁰C möglich ist.

Der Kühlmantel kann in seinem Außenbereich insbesondere aus hochtemperaturfestem Stahl oder Keramikmaterial aufgebaut sein. Der besondere Anwendungsfall bestimmt letztlich, welches Material für den Kühlmantel bzw. den Schutzmantel 1 verwendet wird.

Mit 14 ist der Netzanschluß für die elektrische Versorgung des Monitors 4, des Videorecorders sowie des Steuerteils 3 der Kamera bezeichnet.

Claims

BASF Aktiengesellschaft 22. August 1994 &Ngr;&Agr;&Egr; 19940307 G/bt Neue Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur optischen Beobachtung von Gegenstandsbereichen, die dem Beobachter nicht unmittelbar zugänglich sind, wobei die

&iacgr;&ogr; Vorrichtung einen Verbindungsabschnitt aufweist, der eine vorzugsweise fernfokussierbare Optik trägt und im Gebrauch der Vorrichtung so relativ zu dem zu beobachtenden, nicht unmittelbar zugänglichen Gegenstandsbereich angeordnet wird, daß durch diesen Verbindungsabschnitt das von der Optik erzeugte Bild des betreffenden Gegenstandsbereichs zugänglich wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

in dem Verbindungsabschnitt eine Büdumwandlungseinheit vorgesehen ist, die das von der Optik erzeugte Bild digitalisiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildumwandlungseinheit einen optisch-elektrischen Wandler, insbesondere einen CCD-Baustein aufweist, der das optische Bild in digitale elektrische Signale umwandelt.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Videokamera in dem Verbindungsabschnitt angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optisch-elektrische Wandler über eine Kabelverbindung mit einem außerhalb des Verbindungsabschnitts angeordneten Steuerteil und

vorzugsweise mit einem Videorekorder und einem Monitor verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsabschnitt für eine Durchströmung eines Schutzfluids, insbesondere eines Spülgases, ausgelegt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsabschnitt mit einer Flüssigkeitsaußenkühlung, insbesondere einer Wasseraußenkühlung, versehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Umlenkeinrichtung, insbesondere ein Umlenkspiegel, an oder in dem Verbindungsabschnitt angeordnet

is ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die

Umlenkeinrichtung vor der Optik angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder mehrere der folgenden Merkmale realisiert ist bzw. sind:

a. Der Verbindungsabschnitt ist als Rohr mit vorzugsweise kreisförmigem Außenquerschnitt ausgebildet;

b. der Verbindungsabschnitt ist aus mehreren konzentrischen Rohren aufgebaut;

c. der Verbindungsabschnitt ist mit einem Kühlmantel mit je einem Zufuhranschluß und einem Abfuhranschluß für Kühlfhiide, insbesondere Kühlwasser, versehen;

d. der Verbindungsabschnitt ist zumindest im Außenbereich aus thermisch beständigem, vorzugsweise hochtemperaturbeständigem Material, aufgebaut;

e. der Verbindungsabschnitt weist einen Gaszuleitungsanschluß für &iacgr;&ogr; die Zufuhr von Spülgas in das Innere des Verbindungsabschnitts

auf;

f. der Verbindungsabschnitt ist als langgestrecktes, rohrförmiges Bauteil von vorzugsweise 1 bis 5 m Länge gestaltet;

g. der Verbindungsabschnitt ist so gestaltet, daß er in einer Behälterinnenwand verschoben werden kann;

h. der Verbindungsabschnitt ist so gestaltet, daß er in einer Behälterwand gedreht werden kann;

i. vor oder hinter der Optik ist ein Filter angeordnet;

j. hinter der Optik ist eine vorzugsweise von außen verstellbare Blende angeordnet;

k. der Verbindungsabschnitt weist ein Schutzglas auf, durch das hindurch die Beobachtung erfolgt und das vorzugsweise zumindest von einer Seite von Spülgas überströmt wird;

1. der Verbindungsabschnitt ist für eine Außentemperatur bis zu 1600 ⁰C und für Druckunterschiede zwischen Innen- und Außenraum des Verbindungsabschnittes von bis zu 50 kPa ausgelegt;

m. vor oder hinter einer Umlenkeinrichtung, insbesondere eines Spiegeis, ist eine Einrichtung zur optischen Wiederherstellung der Seitenrichtigkeit des Bildes, insbesondere ein Prisma, vorgesehen.