KR100467748B1 - 로(爐) 내부 감시용 비젼튜브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로(爐)의 운용중 고온의 로 내부를 수시 관찰하여 로 내부 상황에 대처하거나 온도를 제어함에 있어 판단의 기준이 될 수 있도록 하는 로(爐) 내부 모니터링 시스템에 사용되는 비젼튜브에 관한 것으로, 선단렌즈와 각각의 렌즈를 내부에 배열하여 렌즈의 군으로 형성하고 이를 조합이 가능하도록 블록식으로 만들어진 블록렌즈와 각각의 블록렌즈의 군의 조합을 통하여 전달된 로 내부의 영상을 촬영하기 위한 소형 카메라를 내부에 장착한 내관으로 구성하되, 내관과 외관의 사이에 컨트롤박스로 부터 공급되는 압축공기가 통과하여 전면부로 분사되게 하고, 최소형 카메라의 전단부에 포커스 조절용 핸들을 설치하여서 된 것이다.

상기와 같이 본 발명은 소형카메라가 내장되고, 렌즈를 블록단위로 설계하여 조립 및 해체가 용이하도록 제작한 비젼튜브를 사용함으로써 설치가 용이하며, 장비의 부분품화로 인하여 수리가 용이한 소형/저가의 카메라 일체형의 비젼튜브를 이용하여 로(爐) 내부의 더 많은 부분을 감시할 수가 있고, 또한 저가에 높은 성능의 제품을 제작하여 제공함으로서 제철 공장은 물론 시멘트공장 및 소각로, 발전소등의 로(爐) 내부 상시감시가 가능하며 제품의 신뢰성 및 상품성을 향상 시켜 산업로 산업을 크게 발전 시킬 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Description

로(爐) 내부 감시용 비젼튜브{Vision tube for funace monitoring}

본 발명은 금속이나 유리, 또는 시멘트 등을 용융시키는 로(爐)에 설치하여 사용사는 비젼튜브에 관한 것으로, 로의 운용중 고온의 로 내부를 수시 관찰하여 로(爐) 내부 상황에 신속히 대처하거나 온도를 제어함에 있어 판단의 기준이 될 수 있도록 하는 로(爐) 내부 모니터링 시스템에 사용되는 렌즈와 카메라에 관한 것이다.

일반적으로 산업용 로(Furnace)의 종류는 생산하는 제품에 따라 여러 종류로 대별된다.

예를 들어, 폐기물 등을 소각하는 산업용 소각로, 금속을 용해하는데 사용되는 제철소용 용광로, 유리를 용해하는데 사용되는 가스로, 시멘트로, 도자기로, 소성로 등이 있다.

이와 같은 여러 종류의 로(爐)에서 운용자의 공통된 요구들 중의 하나는 로(爐)의 운용 중에 로(爐) 내부를 깨끗한 화상으로 수시 관찰할 수 있느냐 하는 것이다.

로(爐)는 한번 작동되기 시작하면 특별한 고장이 발생되지 않는 한 일정 기간동안은 연속적으로 운용되므로 운용중 로(爐) 내부를 수시로 관찰하여 로(爐)내부의 상황을 점검하여야 한다.

산업용 로(爐) 내부를 관찰하는 종래의 방법으로는 로(爐) 벽에 일정 크기의 구멍을 형성하고, 상기 구멍의 입구에는 도어를 개폐가 가능하게 설치하여 필요에 따라 운용자가 닫혀있던 도어를 열은 다음 구멍을 통해 육안으로 로(爐)내부 상황을 확인하는 것이 보편화되어 있다.

이러한 방법은 현재 운용중인 로(爐)의 약 70%이상을 차지하고 있는데, 상기와 같은 방법으로 로 내부를 관찰할 때, 시력을 보호하고 강한 가시광선을 차단하기 위해 적외선 유리가 부착된 별도의 얼굴가리개를 사용하여야 한다.

그러나 이러한 방법은 로(爐)벽에 구멍이 형성되므로 열효율이 떨어지고 외부공기가 유입되어 연소 혼합비율의 변동을 초래하며, 로(爐)벽의 구멍의 크기가 작고 로(爐)벽이 두꺼우므로 육안으로 들여다 볼 수 있는 시야 각이 극히 일부로 한정되며, 운용자가 화상을 입을 우려가 있다.

상기의 문제점을 개선을 위한 종래 기술의 또 다른 실시예로는 로(爐) 벽면에 구멍을 형성하고 높은 온도에 견딜 수 있는 석영유리 또는 내열유리로 창을 만들고 그 외부에 카메라와 카메라 보호용 하우징을 설치하여 창에 맺혀진 영상을 카메라와 렌즈를 사용하여 촬영함으로써 로(爐) 내부의 영상을 감시하는 방법이 있다.

그러나 상기와 같은 방법 또한 로(爐) 벽면에 뚫린 구멍을 통해 나오는 극히 제한된 영상만을 볼 수 있기 때문에 로(爐) 내부의 상황을 감시하는데는 한계가 있다.

또한, 유리 자체가 열에 강하지만 충격에 약하고 마모와 부식에 약하여 시간의 경과에 따라 로(爐) 내부에서 연소되어진 분진 등과 같은 비산물이 창 내부 표면에 붙어 투명도가 떨어지게 되므로 선명한 영상을 얻을 수 없기 때문에 꾸준한 유지보수가 이루어져야 한다.

상기와 같은 방법이 이전의 일 실시예보다 장점은 있으나 대형로 또는 온도를 정밀하게 제어할 필요가 있는 로(爐)의 경우에는 부적합하다.

종래 기술의 또 다른 실시 예로 렌즈 튜브라는 영상장비를 로(爐)내부에 집어넣고 렌즈를 통하여 전달된 로 내부의 영상을 카메라로 촬영하여 모니터로 전송하여 로(爐)내부의 영상을 관찰하는 방법이 있다.

상기 방법은 도 1과 같이 기존의 렌즈튜브(8)안에 렌즈(2)를 일렬로 배열하고, 렌즈튜브(8) 뒷부분에 카메라 보호용 하우징(4)을 연결하고, 하우징 내부에 일반 카메라(5)를 설치한다.

이를 도 3과 같이 실린더용 레일 위에 설치하고, 실린더와 하우징 받침대(9)를 고정하고 실린더 내에 압축공기를 후단부의 압축공기 공급 밸브(20)공급하여 하우징 받침대(9)를 이동시켜 렌즈튜브(8)를 로(爐) 내부에 삽입하여 로(爐)내부를 촬영/감시하고, 점검 시 또는 정전시 및 압축공기의 차단등과 같은 비상 발생시 실린더의 전단부의 압축공기 공급밸브(20)에 압축공기를 공급하여 내부로부터 렌즈튜브(8)를 추출하여 로(爐) 내부의 높은 온도로부터 렌즈튜브(8)를 보호한다.

상기와 같은 방법에 의해 로(爐) 내부에 삽입된 영상입사 홀(10)을 통과한 로(爐) 내부의 영상은 렌즈튜브(8) 내부에 일렬로 배열된 렌즈(2)를 통과하여 이미지 센서(3)에 전달되어 맺히게 되고, 일렉트로닉 컨트롤러(ELECTRIC CONTROLLER)(30)를 거쳐 감시실 모니터(100)에 디스플레이 함으로써 로 내부 감시가 가능하게된다.

이때 로(爐) 내부는 높은 온도의 상태이므로 카메라의 보호를 위하여 특수 제작된 카메라 보호용 하우징(4)과 렌즈튜브(8)는 에어컨트롤 박스(AIR CONRTOL BOX)(31)에서 고압의 압축공기를 공급받아 냉각시키고, 이는 일정한 경로를 거쳐 외부로 분사된다.

그러나 상기와 같은 방법에 의한 로 내부 감시 시스템은 실린더타입(TYPE)의 추출장치와 카메라 보호용 하우징(4)을 사용하기 때문에 이를 고정하기 위하여 별도의 구조적 장치가 필요하고, 렌즈부분에 손상이 생겼을 경우 렌즈 튜브(8)전체를 교환하여야 하기 때문에 많은 유지보수 비용 및 가격이 비싸지게 되는 원인이 된다.

본 발명은 로 내부를 촬영하는 렌즈튜브와 카메라, 카메라 보호용 하우징을 사용할 때 상기와 같은 단점이 발생하는 것을 보완하고자 로(爐)내부를 감시함에 있어서, 로(爐)를 밀폐시킴과 동시에 적은 비용으로 설치가 용이하며, 렌즈의 블록화로 인하여 수리가 용이하고, 소형 카메라(16)를 이용하여 구조가 간단하며, 로(爐) 내부의 더 넓은 범위를 고화질로 모니터링이 가능한 로(爐) 내부 감시용 비젼튜브(12)를 개발하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기존의 렌즈튜브(8)와 카메라 보호용 하우징(4)을 사용하는 대신 렌즈를 블록단위로 설계하고 소형카메라(16)를 렌즈블록의 후단부에 내장하여 로 내부영상의 모니터링이 가능하도록 한 비젼튜브(12)에 관한 것이다.

이때 로 내부에 삽입되는 비젼튜브(12)를 높은 온도로부터 보호하기 위하여 컨트롤박스(CONTROL BOX)에서 압축공기를 공급하고 이는 일정한 통로를 통하여 비젼튜브의 선단렌즈블록(11) 앞부분의 영상입사 홀(10)을 통하여 분사 되도록 한 것으로서, 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 기술에 의한 로(爐) 내부 감시용 비젼튜브에 대하여 설명한다.

도 1은 기존 기술의 일 실시예로 렌즈가 일렬로 배열되는 렌즈튜브와 카메라 보호용하우징의 단면도

도 2는 본 발명으로서 렌즈를 블록식으로 제작하고 소형 카메라를 내부에 장착한 비젼튜브의 단면도

도 3은 기존 기술의 또 다른 일 실시예의 시스템 구성도

도 4는 본 발명의 일 실시예로 로 내부를 감시를 위해 자동추출장치에 장착한 사용실시도

**도면의 주요부 분에 대한 부호의 설명**

1. 대물렌즈 2. 렌즈 3. 이미지 센서

4. 카메라보호용 하우징 5. 카메라 6. 내관

7. 외관 8. 렌즈튜브 9. 하우징 받침대

10. 영상입사 홀 11. 선단렌즈 블록 12. 비젼튜브

13. 릴레이 렌즈 블록 14. 돌기 15. 포커스 조절 스프링

16. 소형 카메라 17. 포커스 조절 핸들

18. 포커스 조절 볼트 19. 입출력 콘넥터 20. 압축공기 공급 밸브

21. 컨트롤박스 22. 압축공기 공급 배관

30. 일렉트로닉 컨트롤러 31. 에어컨트롤러 100. 모니터

도 4는 본 발명의 일 실시예로 로(爐) 내부를 감시를 위해 자동추출장치에 장착한 사용실시도로서 로(爐) 내부를 감시하기 위해서 우선 로(爐)벽에 일정한 크기의 구멍을 형성하고 비젼튜브(12)를 도 4와 같이 고정 브라켓(23)과 연결된 캐리지 플레이트와 레일을 결합하고 월 슬리브(24)와 비젼튜브(12)의 프렌지(25)를 공급되어지는 압축공기가 밖으로 나오지 않도록 밀착시키고 설치된 프레임에 설치된 전기식 잠금장치(22)와 비젼튜브 고정 브라켓쪽(23)에 설치된 걸이쇠를 결속 시켜 비젼튜브(12)를 로(爐) 내부로 삽입한다.

로(爐) 내부로 삽입된 비젼튜브(12)는 도 3에서 보는 바와 같이 최초 비젼튜브(16) 최전단에 형성된 영상입사용 홀(10)을 통하여 들어온 로(爐) 내부의 영상이 선단렌즈 블록(11)과 결상렌즈블록(12), 릴레이 렌즈블록(13)을 거쳐 광 감쇄 필터를 통과하여 비젼튜브 내부에 장착되는 소형 카메라(16)의 이미지 센서에 상이 맺히게 된다.

이때, 각각의 렌즈블록에 돌기(14)를 형성하여 렌즈블록이 항상 비젼튜브의 정 중앙에 위치 할 수 있도록 제작한 블록식 렌즈를 사용하여 유지보수 시 손상된 렌즈블록만을 교체 가능하도록 개발하여 기존의 렌즈튜브가 렌즈가 손상되면 렌즈튜브 전체를 교체함으로써 소요비용 및 오랜 기간이 발생하는 단점을 보완할 수 있게 되었다.

또한 소형 카메라(16) 전단부에 포커스(FOCUS) 조절 스프링(15)을 배치하고 포커스(FOCUS)조절 핸들(17)과 포커스 조절 볼트(18)를 사용하여 포커스 조절 핸들(17)을 돌려 포커스(FOCUS) 조절 볼트(18)장치가 좌우 왕복 운동을 하여 소형 카메라(16)를 미세하게 조정하여 비젼튜브의 초기 설정시나 내, 외부의 충격으로 인하여 카메라의 포커스가 변하여 영상이 선명하지 않을 경우 이를 조정 할 수 있으며, 또한 포커스S 조절 스프링(15)의 탄성으로 인하여 충격이 가해졌을 때 충격을 완화하여 렌즈의 손상을 방지 할 수 있다.

도 3에서 보는 바와 같이 비젼튜브의 최후단의 입출력 콘넥터(19)에서 컨트롤박스와 연결되는 케이블은 비젼튜브 내부에 장착된 소형 카메라(16)에 전원을 공급하고, 카메라의 출력단을 통하여 나오는 로 내부의 영상을 컨트롤박스(21)에 전송하여 모니터에 재생이 가능하도록 한다.

또한, 본 발명은 로 내부에 삽입되어지는 비젼 튜브를 높은 온도로부터 보호하기 위하여 압축공기를 사용하여 냉각한다.

이때, 비젼튜브를 보호하기 위한 압축공기는 현장에서 공급되어져 컨트롤박스(21)로 보내지고 컨트롤박스(21)에서 필터를 통하여 정화하여 불순물을 제거하고 압력스위치를 사용하여 일정한 압력으로 공급하게 된다.

상기의 압축공기는 압축공기 공급 배관(22)을 통해 비젼튜브(12)의 후단부에 연결된 압축공기 공급밸브(20)로 연결되어지고 도 3에서 보는 바와 같이 블록식 렌즈와 소형카메라(16)를 보호하기 위한 내관(6)과 외부온도로 부터 내관(6)을 보호하기 위해 특수한 재질로 만들어진 외관(7) 사이를 통과하게 되고, 비젼튜브의 최전단부에 난 영상입사용 홀(10)을 통하여 분사된다.

또한 로(爐)벽에 설치된 월 슬리브의 압축공기 공급밸브(20)로 압축공기를 공급하여 비젼튜브(12)와 로(爐) 구멍 사이의 공간을 통과하여 비젼튜브(12)를 지나 로(爐) 내부로 분사되어 진다.

상기와 같은 방법으로 로(爐) 내부에 삽입되어진 비젼튜브(12)는 높은 온도로부터 견딜 수 있는 재질의 외관(7)을 사용하고, 비젼튜브 내의 내관(6)과 외관(7)사이에 높은 압력으로 압축공기를 공급하여 통과시킨 압축공기를 비젼튜브(12)의 최전단부의 영상입사용 홀(10)을 통하여 분사시키고, 비젼튜브(12)의 외부와 월 슬리브사이에 압축공기를 통과시켜 로(爐)내부로 분사시켜 생기는 냉각효과로 인하여 높은 온도에서 견딜 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명은 블록식 렌즈와 소형카메라로 구성되어지는 비젼튜브를 로 내부에 삽입하여 로 내부 영상을 감시하는 시스템은 기존의 렌즈튜브와 카메라 보호용 하우징을 사용하는 대신 소형카메라가 내장되고, 렌즈를 블록단위로 설계하여 조립 및 해체가 용이하도록 제작한 비젼튜브를 사용하여 설치가 용이하며, 장비의 부분품화로 인하여 수리가 용이한 소형/저가의 카메라 일체형의 비젼튜브를 이용하여 로(爐) 내부의 더 많은 부분을 감시한다.

또한 저가에 높은 성능의 제품을 제작하여 제공함으로서 제철 공장은 물론 시멘트공장 및 소각로, 발전소 등의 로(爐) 내부의 상시 감시가 가능하며, 제품의 신뢰성 및 상품성을 향상 시켜 산업로 산업을 크게 발전 시킬 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 작업자의 근접이 어려운 고온의 로 내부를 로(爐) 벽의 구멍을 통하여 감시하는 로(爐) 내부 감시용 비젼튜브에 있어서,

   비젼튜브의 내부에 설치되는 선단렌즈와 각각의 렌즈를 배열하여 렌즈의 군으로 형성하되 이를 조합이 가능하도록 블록식으로 만들어진 블록렌즈로 구성하고, 그 일측에는 소형 카메라를 내부에 장착한 내관으로 설치하되, 내관과 외관의 사이에 컨트롤박스로 부터 공급되는 압축공기가 통과하여 전면부로 분사되게 하고, 최소형 카메라의 전단부에는 포커스 조절용 핸들을 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 로(爐) 내부 감시용 비젼튜브.
2. 제 1 항에 있어서, 비젼튜브(16) 내부에 영상입사용 홀(10)과 선단렌즈 블록(11)과 결상렌즈블록(12), 릴레이 렌즈블록(13)를 각각 블록렌즈로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 로(爐) 내부 감시용 비젼튜브.