KR20170089938A

KR20170089938A - 용광로의 송풍구 영역 내의 내부 상태를 관측하기 위한 광학 모니터링 시스템

Info

Publication number: KR20170089938A
Application number: KR1020177020576A
Authority: KR
Inventors: 폴 토커트; 브누아 융
Original assignee: 뽈 우이르뜨 에스.아.
Priority date: 2015-02-10
Filing date: 2016-02-09
Publication date: 2017-08-04
Also published as: UA119387C2; BR112017013853B1; KR101810031B1; WO2016128366A1; RU2017131555A3; BR112017013853A2; CN107110606A; RU2017131555A; US20180031323A1; JP2018509527A; JP6339747B2; EP3256610B1; TWI678417B; LU92653B1; RU2686730C2; TW201636431A; EP3256610A1; CN107110606B; US9982946B2

Abstract

본 발명은 용광로의 송풍구 영역 내의 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템(26)에 관한 것이다. 이러한 시스템은 광 편향 디바이스(40)를 포함하며, 광 편향 디바이스(40)의 제1 면(46)에 피프 사이트(28)가 배열되고 광 편향 디바이스(40)의 제2 면(48)에 광학 센서(30)가 배열된다. 송풍구 영역으로부터의 입사 광을 피프 사이트(28)와 광학 센서(30)를 향해 지향시키도록 광 편향 디바이스(40) 내에 광 편향기(41)가 배열된다. 광 편향 디바이스(40)는 내부에 구형 몸체(60)가 회전가능하게 배열되는 하우징(56)을 포함한다. 구형 몸체(60)는 3개의 통로, 즉 광 편향 디바이스(40)가 블로 파이프(18)의 후방부에 연결될 때, 송풍구 영역으로부터의 입사 광이 구형 몸체(60)에 진입하는 것을 허용하도록 송풍구와 대면하는 제1 통로(62); 피프 사이트(28)와 대면하는 제2 통로(68); 및 광학 센서(30)와 대면하는 제3 통로(72)를 포함한다. 제1 통로(62), 제2 통로(68) 및 제3 통로(72)는 구형 몸체(60) 내에서 서로 만나도록 구성된다. 광 편향기(41)는 제1 통로(62), 제2 통로(68) 및 제3 통로(72)의 교차부에서 구형 몸체(60) 내에 배열된다. 나아가, 광 편향 디바이스(40)는 하우징(56) 내에서 구형 몸체(60)의 회전을 허용하도록 구형 몸체(60)에 액세스하기 위해 하우징(56)의 제3 면(50)에 개구를 포함한다. 구형 몸체(60)는 제3 면(50)의 개구(76)와 대면하는 소켓(78)을 포함한다. 개구(76)는 소켓(78)의 직경과 실질적으로 동일한 폭을 갖는 안내 슬롯(86)이다.

Description

용광로의 송풍구 영역 내의 내부 상태를 관측하기 위한 광학 모니터링 시스템

본 발명은 일반적으로 용광로의 송풍구 영역 내의 내부 상태를 관측하기 위한 광학 모니터링 시스템에 관한 것이다.

잘 알려져 있는 바와 같이, 용광로는 일반적으로 다수의 유체 주입 경로를 포함하는데, 이에 의해 고온 가스가 블로 파이프(blowpipe) 및 송풍구를 통해 용광로에 주입된다. 송풍구 노즐의 전방에 재료가 누적되면, 주입 포트가 막힐 수 있다. 미감지 상태로 남겨져 있게 되면 유체는 더 이상 블로 파이프를 빠져나올 수 없고, 따라서 용광로에 공급되지 않게 된다. 나아가, 송풍구는 용광로에 미분탄을 공급하는데 종종 이용된다. 주입 포트가 막히면 이에 의해 물론 미분탄이 용광로에 들어가지 못하게 되며 송풍구와 블로 파이프에 미분탄이 누적될 수 있다.

송풍구가 막혔는지 여부를 관측하기 위해, 종종 피프 홀(peephole) 또는 피프 사이트(peep sight)로도 불리는 송풍구 사이트 홀이 블로 파이프의 후단에 배열된다. 이러한 피프 사이트는 오퍼레이터가 블로 파이프와 송풍구 영역을 통해 들여다 볼 수 있게 하여, 송풍구의 상태를 검사하고 송풍구 영역 내에 막힘 현상이 발생하였는지 여부를 감지할 수 있게 된다.

송풍구는 또한 용광로의 내부로의 윈도우를 제공한다. 따라서, 피프 사이트는 또한 용광로의 내부 상태의 관측을 허용한다. 그러므로 피프 사이트에 의해 용광로의 중심부에서의 상태와 온도 변화를 모니터링할 수 있다. 오퍼레이터는 이와 같이 용광로의 동작에 있어서의 기능 장애를 감지하고 그에 따라 동작할 수 있다.

모니터링을 용이하게 하고 보다 자동화된 시스템을 제공하기 위해서, 피프 사이트를 통해 방출된 광을 지속적으로 모니터링하고 오퍼레이터에게 피드백을 제공하는 전자 모니터링 디바이스, 예컨대 송풍구 영상 카메라가 개발되었다.

양자의 모니터링 시스템, 즉 육안을 이용한 시각적 모니터링과 전자 모니터링이 동시에 작동할 수 있게 하기 위해서, 광의 일부는 시각적 모니터링의 용도로 피프 사이트에 전달되도록 하면서 입사 광의 일부를 전자 모니터링 디바이스를 향해 편향시키도록 광 편향기가 설치될 수 있다. 이러한 광 편향기가 전자 모니터링 디바이스 및 피프 사이트 양자 모두에 광을 적절히 지향시키도록 하기 위해서는, 광 편향기의 배향이 중요하다. 따라서 광 편향기를 위한 조절 메커니즘이 도움이 되는데, 이는 특히 용광로 설비의 주요 온도 차이로 인하여 다양한 컴포넌트들 사이에 상대적인 움직임이 있을 수 있기 때문이다. 실제로는 일반적으로 용광로가 정지 상태인 동안 전자 모니터링 디바이스, 피프 사이트 및 광 편향기가 설치될 것이다. 용광로가 작동 온도로 상승됨에 따라 이러한 온도 차이는 다양한 엘리먼트들 사이에 상대적인 움직임을 유발하게 되고 광 편향기의 오정렬을 유발할 수도 있다. 그러면 광 편향기의 조절이 필요하게 된다. 또한, 모니터링 시스템의 생산 중에 발생할 수 있는 임의의 구조 기하학적 오차를 보상하기 위해 광 편향기의 조절이 유용할 수 있다.

LU 90 610에서는, 광학 센서가 송풍구로부터 피프 사이트로의 광로에 수직으로 배열된다. 유리판에 의해 형성되는 광 편향기가 광의 일부를 광학 센서로 편향시키기 위해 원통형 하우징 내에 배열된다. 유리판은 송풍구와 피프 사이트 사이의 광로에 대해 약 45°의 각도를 형성한다. 조절 수단을 위해 유리판은 원통형 하우징 내에서 두 방향으로 독립적으로 회전될 수 있다. 원통형 하우징의 후방면 상에서 중심축에 대해 수직인 축 둘레로 회전가능하게 장착되는 제1 지지판의 위치가 편심 스크루에 의해 설정될 수 있다. 제2 조절 스크루에 의해, 제1 지지판 상에 장착되는 제2 지지판이 스프링과 함께 스위블 축을 중심으로 금속판을 스위블시킬 수 있다. LU 90 610에서는 하우징 내에 배열되는 2개의 별도 조절 스크루에 대한 액세스를 요하기 때문에, 이러한 조절 메커니즘은 다소 불편한 것으로 여겨질 수 있다.

본 발명의 목적은 위에서 살펴본 단점이 나타나지 않는, 용광로의 송풍구 영역 내의 내부 상태를 관측할 수 있는, 컴팩트하고도 용이한 조절가능 광학 모니터링 시스템을 제공하는 것이다. 이러한 목적은 제1항에 청구된 바와 같은 광학 모니터링 시스템에 의해 달성된다.

본 발명은 용광로의 송풍구 영역 내의 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템을 제공한다. 이러한 시스템은 송풍구, 블로 파이프 및 광 편향 디바이스가 공통의 축을 따라 배치되도록 블로 파이프의 후방부에 연결되도록 구성되는 광 편향 디바이스를 포함한다. 오퍼레이터가 육안으로 송풍구 영역 내의 동작 상태를 모니터링하는 것을 허용하도록 광 편향 디바이스의 제1 면에 피프 사이트가 배열된다. 나아가, 송풍구 영역 내의 동작 상태의 전자 모니터링을 위해 광 편향 디바이스의 제2 면에 광학 센서가 배열된다. 송풍구 영역으로부터의 입사 광을 피프 사이트와 광학 센서를 향해 지향시키도록 광 편향 디바이스 내에 광 편향기가 배열된다.

본 발명에 따르면, 광 편향 디바이스는 내부에 구형 몸체가 회전가능하게 배열되는 하우징을 포함한다. 구형 몸체는 3개의 통로: 광 편향 디바이스가 블로 파이프의 후방부에 연결될 때, 송풍구 영역으로부터의 입사 광이 구형 몸체에 진입하는 것을 허용하도록 송풍구와 대면하는 제1 통로; 피프 사이트와 대면하는 제2 통로; 및 광학 센서와 대면하는 제3 통로를 포함한다. 제1 통로, 제2 통로 및 제3 통로는 구형 몸체 내에서 서로 만나도록 구성된다. 광 편향기는 제1 통로, 제2 통로 및 제3 통로의 교차부에서 구형 몸체 내에 배열된다. 나아가, 광 편향 디바이스는 하우징 내에서 구형 몸체의 회전을 허용하도록 구형 몸체에 액세스하기 위해 제3 면에 개구를 더 포함한다.

하우징 내에 배열되는 구형 몸체에 광 편향기를 설치함으로써, 하우징 내에서 광 편향기의 조절이 하우징의 외부로부터 신속하고 손쉽게 이루어질 수 있어, 예를 들면 LU 90 610에 따른 시스템의 스크루에 액세스해야 하는 것과 같이 하우징의 내부에 액세스할 필요가 없게 된다.

본 발명의 광학 모니터링 시스템은 통상적인 기구 사용에 의해 손쉽게 제조된다. 광이 구형 몸체를 통과할 수 있게 하기 위한 통로가 몸체를 통해 손쉽게 타공될 수 있다.

본 발명은 또한 광학 모니터링 시스템에 필수적인 컴포넌트들의 수를 줄인다. 이는 물론 제조 비용에 긍정적인 효과를 가져온다. 다양한 컴포넌트들 간의 상호작용에 의해 유발되는 문제 또한 줄어든다.

따라서 광학 모니터링 시스템은 특별하게 용이하면서도 견실한 구성을 제공하게 되고, 나아가 제조 비용과 유지보수 비용의 감소가 수반된다.

구형 몸체는 구형 몸체를 하우징 내에서 회전시키기 위해 조절 기구의 삽입을 허용하도록 광 편향 디바이스의 제3 면의 개구와 대면하는 소켓을 포함한다. 소켓 및 조절 기구는 셀프-로킹되고 및/또는 토크를 전달할 수 있는 임의의 연결 형상을 가지는 것이 바람직하다. 소켓은 비원형 단면을 가지고 조절 기구는 대응하는 단면을 갖는 키(key)인 것이 유리하다. 소켓의 단면은 그 축을 중심으로 소켓을 회전시킬 수 있는 임의의 형상, 예컨대 삼각형, 정사각형, 십자가형 및 이외 많은 형상일 수 있다. 더 유리하게는, 소켓이 6각형 단면을 가지고 조절 기구는 6각형 키이며, 이는 또한 일반적으로 앨런(Allen) 키라고도 불린다. 소켓과 맞물리는 조절 기구를 이용하면 구형 몸체의 외측 표면을 용이하게 병진 운동시킬 수 있게 된다. 6각형 소켓과 6각형 키 구성은 또한 소켓을 포함하여 구형 볼이 축을 중심으로 회전할 수 있게 한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 광 편향 디바이스의 제3 면의 개구는 소켓의 직경과 실질적으로 동일한 폭을 갖는 안내 슬롯이며, 안내 슬롯을 따르는 소켓의 선형 이동에 의해 구형 몸체가 제1 회전 축을 중심으로 회전하게 되고, 소켓의 회전 운동에 의해 구형 몸체가 제2 회전 축을 중심으로 회전하게 된다. 제1 회전 축은 제2 회전 축에 실질적으로 수직인 것이 바람직하다. 조절 기구가 소켓에 삽입되면서, 안내 슬롯에 의해 허용되는 것과는 다른 방향으로 구형 몸체의 외측 표면이 병진 운동하는 것이 방지된다. 달리 말하면, 구형 몸체의 외측 표면의 병진 운동이 단지 한 방향으로만 허용됨으로써, 제1 회전 축의 위치가 안내 슬롯의 구성에 의해 사전규정된다. 6각형 소켓과 6각형 키 구성에 의해, 구형 볼이 제2 회전 축을 중심으로 회전할 수 있게 되고, 이는 소켓과 구형 몸체의 중심을 포함한다. 결과적으로, 단순히 6각형 키를 삽입하여 이를 회전시키고 안내 슬롯 내에서 미끄러지도록 함으로써, 광 편향기가 모든 방향으로 조절될 수 있다.

유리하게는, 광 편향기가 구형 몸체 내에 고정식 배열되는데, 예를 들면 광 편향기와 구형 몸체 사이에 고온 접착제를 가함으로써 고정식 배열된다. 기타 다른 적절한 고정 수단이 손쉽게 이용 가능할 수 있으며 대안으로 이용될 수 있다.

광 편향 디바이스는, 마찰을 통해 구형 몸체를 정 위치에 유지시키기 위해 구형 몸체와 하우징 사이에 배열되는 스프링 부재를 더 포함한다. 스프링 부재는 환형 스프링, 바람직하게는 나선형 스프링 와셔일 수 있다. 스프링 부재는 하우징의 내측 표면에 대해 구형 몸체를 가압함으로써, 구형 몸체가 하우징 내에서 움직이거나 회전하지 못하게 하는 마찰을 유발한다. 조절 기구를 통해 외력이 가해지지 않는 한 구형 몸체의 어떠한 이동도 방지되도록 스프링 부재의 힘이 선택된다.

하우징은 구형 몸체의 삽입 및/또는 제거를 위한 탈착가능한 장착면을 포함하는 것이 바람직하다. 탈착가능한 장착면은 피프 사이트를 포함하여 하우징의 제1 면일 수 있다.

구형 몸체와 장착면 사이에 링형 시트(seat) 부재가 배열되는 것이 바람직하다. 이러한 링형 시트 부재는 구형 몸체에 대면하는 측이 구형 몸체에 대해 시트로 작용하도록 구성된다. 스프링 부재는 링형 시트 부재가 구형 몸체에 대해 가압되도록 장착면과 링형 시트 부재 사이에 배열되는 것이 바람직하다.

구형 몸체는 광 편향기 디바이스를 내부에 수용하기 위한 슬롯을 포함할 수 있다.

피프 사이트는 하우징의 제1 면과 링형 시트 부재 사이에 개재된 유리판에 의해 형성되는 것이 유리하다. 링형 시트 부재와 유리판 사이에 제1 환형 시일(seal)이 배열될 수 있고, 유리판과 제1 면 사이에 제2 환형 시일이 배열될 수 있다.

이제 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시의 목적으로 설명할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 광학 모니터링 시스템이 연결되는 블로 파이프와 용광로 송풍구의 측 단면도이다.
도 2는 도 1의 광학 모니터링 시스템의 광 편향 디바이스를 통한 측 단면도이다.
도 3은 도 2의 광 편향 디바이스를 통해 위에서 바라본 단면도이다.
도 4는 도 2의 광 편향 디바이스의 저면도이다.
도 5는 구형 몸체의 소켓의 다른 실시예에 따른 도 4의 확대도이다.
도 6은 구형 몸체의 소켓의 또 다른 실시예에 따른 도 4의 확대도이다.

도 1은 본 발명에 따른 광학 모니터링 시스템이 연결되는 용광로 송풍구 배열의 측 단면도이다. 도 1은 용광로 벽(12)을 구비한 용광로(10), 송풍구 영역 내의 송풍구(20)로 이루어진 열풍 시스템(14), 블로 파이프(18) 및 버슬 파이프(16)를 나타낸다. 버슬 파이프(16)는 용광로를 둘러싸고, 유체, 일반적으로 고온의 공기를 송풍구(20)를 통해 용광로(10) 내에 분배하는데, 송풍구(20)는 용광로(10)의 둘레에 균등하게 이격되어 있다.

블로 파이프(18)는 그 엘보 부분에, 연장 파이프(24)를 포함한다. 광학 모니터링 시스템(26)은 연장 파이프(24)에 연결되고 블로 파이프(18)와 동일한 축을 가진다. 광학 모니터링 시스템(26)은 오퍼레이터가 블로 파이프(18)를 통해 송풍구(20) 안을 들여다 볼 수 있게 하는 피프 사이트(28)를 포함한다. 피프 사이트(28)는 일반적으로 블로 파이프(18)의 중심축과 축방향 정렬된다. 광학 센서(30) 또한 블로 파이프(18)의 전자 모니터링을 가능하게 한다. 광학 센서(30)는 측방향 하우징(34)에 장착된다.

도 1에 또한 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 광 편향 디바이스(40)가 송풍구(20)로부터 나오는 축방향 광로에 배열된다. 광 편향 디바이스(40)는 내부에 광 편향기(41)가 배열되어 있으며, 블로 파이프(18)의 연장 파이프(24)에 연결되기 위한 연결 파이프(44)를 갖는 연결 면(42)을 포함한다. 광 편향 디바이스(40)는, 피프 사이트(28)를 포함하여 일반적으로 연결 면(42)의 반대편에 배열되는 제1 면(46); 및 광학 센서(30)를 포함하는 제2 면(48)을 더 포함한다. 광 편향 디바이스(40)는 또한 광 편향기(41)를 조절하기 위한 제3 면(50)을 포함하는데 이에 대해서는 이하에서 추가로 기술할 것이다.

광 편향기(41)는 광학 센서(30)의 축과 블로 파이프(18)의 중심 축의 교차부에 배열되고, 광의 일부를 광학 센서(30)를 향해 편향시키면서, 또한 광의 일부가 피프 사이트(28)에 도달할 수 있게 한다. 따라서 용광로로부터의 입사 광은 부분적으로 광학 센서(30)로 지향되며, 여기서 광학 센서는 송풍구(20)를 모니터링하기에 충분한 광을 수광한다. 편향된 광은 이러한 편향된 광을 집속하여 광 세기 측정을 허용하도록, 예를 들면 렌즈를 통해 다발로 묶일 수 있다.

광학 센서(30) 대신에, 영상 카메라, 광감응 검출기, 이미지 스캐닝 카메라 등이 광학 센서(30)에 설치될 수 있다는 점을 이해할 것이다.

도 1에 또한 도시된 광 편향 디바이스(40)는 개략적으로 도시되어 있는 것임에 주목해야 하며, 축척에 따른 것으로 해석되어서는 안 된다.

연결 파이프(44)를 용광로 내측의 가혹한 환경으로부터 보호하기 위해 광 편향 디바이스(40)의 연결 파이프(44)와 연장 파이프(24) 사이에 유리 윈도우(52)가 배열될 수 있다. 오퍼레이터의 눈을 용광로에서 방출되는 광의 밝기로부터 보호하기 위해 광학 필터(미도시)가 피프 사이트(28) 내에 함께 배치되거나 이에 통합될 수도 있다.

도 1에는 또한, 블로 파이프(18)의 연결 파이프(24)와 광학 모니터링 시스템(26) 사이에 배열되는 차단 밸브(54)가 도시되어 있다. 차단 밸브(54)는, 예컨대 유지 보수 작업이 수행될 때, 블로 파이프(18)로부터 광학 모니터링 시스템(26)을 격리할 수 있다.

본 발명은 도 2를 참조로 하여 보다 상세하게 기술될 수 있는데, 도 2는 광 편향 디바이스(40)를 더 자세하게 나타내고 있다. 광 편향 디바이스(40)는, 위에서 언급한 연결 면(42) 및 제1, 제2, 제3 면(46, 48, 50)을 포함하여 6개의 면을 포함하는 하우징(56)에 의해 형성된다.

구형 몸체(60)는 하우징(56) 내에 회전가능하게 배열되고, 광이 구형 몸체(60)를 통과하도록 하는 통로를 포함한다. 제1 통로(62)는 하우징(56)의 연결 면(42)에 있는 제1 애퍼처(64)와 정렬되어 있으며, 이러한 제1 통로(62)를 이용하여 구형 몸체(60)의 중앙 영역(66)에 광이 공급될 수 있게 된다. 제2 통로(68)는 하우징(56)의 제1 면(46)에 있는 제2 애퍼처(70)와 정렬되어 있으며, 이러한 제2 통로(68)를 이용하여 광이 중앙 영역(66)으로부터 피프 사이트(28)에 공급될 수 있게 된다. 제3 통로(72)는 하우징(56)의 제2 면(48)에 있는 제3 애퍼처(74)와 정렬되어 있으며, 이러한 제3 통로(72)를 이용하여 광이 중앙 영역(66)으로부터 광학 센서(30)에 공급될 수 있게 된다.

구형 몸체(60)의 중앙 영역(66)에서, 송풍구 영역으로부터의 입사 광이 광학 센서(30) 뿐만 아니라 피프 사이트(28)를 향해 지향되도록 광 편향기(41)가 배열된다. 실제로 광 편향기(41)는 아투명(translucent) 유리, 코팅된 유리, 색 유리판, 반투명 미러, 유리 프리즘 또는 편광 소자일 수 있는데, 이에 의해 입사 광의 일부가 광 편향기(41)를 통과하여 피프 사이트(28)를 향하게 되고, 입사 광의 일부는 광학 센서(30)를 향해 반사된다.

하우징(56)의 제3 면(50)에는, 필요한 경우 구형 몸체(60)의 위치를 조절하기 위해 외부로부터 구형 몸체(60)에 액세스하기 위한 개구(76)가 배열되어 있다. 조절의 목적으로, 구형 몸체(60)는 개구(76)와 대면하는 영역에 6각형 소켓(78)을 포함하는데, 이러한 소켓은 6각형 키(미도시) 등의 조절 기구와 맞물릴 수 있다. 바람직하게는 안내 슬롯의 형태인 개구(76)와 6각형 소켓(78) 또한 도 4에 도시되어 있다. 대안적인 소켓 형상이 도 5 및 6에 도시되어 있다. 도 5는 삼각형의 단면을 갖는 소켓을 나타내고, 도 6은 정사각형의 단면을 갖는 소켓을 나타낸다. 수많은 대안적인 형상을 예상할 수 있을 것이다.

도 4에서는 개구(76)가 실질적으로 직사각형 안내 슬롯으로 도시되어 있지만, 이와 상이한 형상과 크기가 배제되는 것이 아니라는 점에 주목해야 한다; 이들은 다양한 조절 가능성을 제공할 수 있다. 그러나 본 발명자들은 바람직한 해결 수단으로 안내 슬롯을 선택하였으며, 이에 의해 구형 몸체(60)를 특별히 유리하게 조절할 수 있기 때문이다. 이러한 목적을 위해서, 안내 슬롯은 6각형 소켓(78)의 직경에 실질적으로 대응하는 폭을 가진다. 조절 기구가 6각형 소켓(78)에 삽입되면, 6각형 소켓(78)의 병진 운동이 안내 슬롯(76)에 의해 정해지는 방향으로 제한된다. 실제로는, 이러한 병진 운동에 의해, 구형 몸체(60)가 도 2에 도시된 바와 같은 제1 회전 축(82)을 중심으로 회전할 수 있게 된다. 한편, 조절 기구의 회전 운동과 결과적으로 6각형 소켓(78)의 회전 운동에 의해, 구형 몸체(60)가 도 2에 도시된 바와 같은 제2 회전 축(84)을 중심으로 회전할 수 있게 된다. 병진 운동과 회전 운동 간의 선택에 의해 사용자가 조절 프로세스를 양호하게 제어할 수 있게 되며, 이는 제1 회전 축(82)과 제2 회전 축(84)을 중심으로 한 회전이 서로 독립적으로 수행될 수 있기 때문이다.

하우징(56)의 제1 면(46)은 구형 몸체(60)가 하우징(56) 내에 삽입되고 하우징(56)으로부터 제거될 수 있게 하기 위해 탈착가능한 장착 면으로 구성될 수 있다. 장착 면의 구성과 장착 프로세스는 하우징(56)을 통해 위에서 바라본 단면도인 도 3을 참조로 하여 더 상세하게 설명할 수 있다.

우선 구형 몸체(60)에 측방향 슬롯(86)이 구비되고, 이러한 측방향 슬롯에 의해 구형 몸체가 하우징 내에 있지 않은 동안 광 편향기(41)가 구형 몸체(60) 내에 삽입될 수 있다. 일단 삽입되면, 광 편향기(41)는 적절한 고정 수단, 예컨대 고온의 접착체에 의해 구형 몸체(60) 내에서 움직이지 못하게 된다. 기타 다른 적절한 고정 수단이 손쉽게 이용가능할 수 있고 대안으로 이용될 수 있다.

일단 구형 몸체(60)와 광 편향기(41)가 조립되면, 구형 몸체(60)는 제1 면(46)에 있는 홀(90)을 통해 하우징(56)의 공동(88) 내에 삽입될 수 있다; 홀(90)과 공동(88)은 구형 몸체(60)의 직경에 본질적으로 대응하는 단면을 가진다.

구형 몸체(60)의 삽입 이후에, 제1, 제2, 제3 통로(62, 68, 72)가 제1, 제2, 제3 애퍼처(64, 70, 74)와 각각 정렬되도록 구형 몸체가 조절된다. 홀(90)을 폐쇄하고 구형 몸체(60)를 하우징(56) 내에 유지하기 위해서, 링형 시트 부재(92)가 홀(90) 내에 배치된다. 시트 부재(92)는, 구형 몸체(60)와 대면하는 측이 구형 몸체(60)를 위한 시트로 작용하도록 구성된다. 링형 시트 부재(92)는 스크루(96) 등의 적절한 고정 수단에 의해 하우징(56)에 연결되는 단부 판(94)에 의해 제 위치에 유지된다.

단부 판(94)을 연결하기 전에, 스프링 부재(80)가 링형 시트 부재(92)와 단부 판(94) 사이에 배열된다. 이러한 스프링 부재(80)는 바람직하게는 환형 스프링이고, 더 바람직하게는 나선형 스프링 와셔인데, 링형 시트 부재(92)를 구형 몸체(60)에 대해 가압함으로써, 구형 몸체를 움직이지 못하게 한다. 그러나 스프링 부재(80)는 조절 기구를 통해 외력이 가해질 때 구형 몸체(60)의 회전을 허용할 수 있도록 충분히 탄성이 있다.

피프 사이트(28)는, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 단부에 유리판이 있는 배관의 단편일 수 있다. 그러나 바람직하게는, 피프 사이트(28)가 도 3에 도시된 바와 같이 장착 면 내에 통합된다. 이러한 목적으로, 유리판(28)이 링형 시트 부재(92)와 단부 판(94) 사이에 개재된다. 유리판(98)과 링형 시트 부재(92) 또는 단부 판(94) 각각 사이에 제1 및 제2 환형 시일(100, 102)이 배열된다.

연장 파이프(24) 상에서 대응하는 홀과 맞물리도록 연결 면(42) 상에 중심설정 핀(110)(도 3 및 4에 나타나 있음)이 배열된다. 이러한 중심설정 핀(110)에 의해 연장 파이프(24)에 대한 광 편향 디바이스(40)의 정확한 위치설정이 가능해진다.

10 용광로 12 용광로 벽
14 열풍 시스템 20 송풍구
18 블로 파이프 16 버슬 파이프
24 연장 파이프 26 광학 모니터링 시스템
28 피프 사이트 30 광학 센서
34 측방향 하우징 40 광 편향 디바이스
41 광 편향기 42 연결 면
44 연결 파이프 46 제1 면
48 제2 면 50 제3 면
52 유리 윈도우 54 차단 밸브
56 하우징 60 구형 몸체
62 제1 통로 64 제1 애퍼처
66 중앙 영역 68 제2 통로
70 제2 애퍼처 72 제3 통로
74 제3 애퍼처 76 개구
78 소켓 80 스프링 부재
82 제1 회전 축 84 제2 회전 축
86 슬롯 88 공동
90 홀 92 링형 시트 부재
94 단부 판 96 스크루
98 유리판 100 제1 환형 시일
102 제2 환형 시일 110 중심설정 핀

Claims

용광로의 송풍구 영역 내의 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템으로서,
송풍구, 블로 파이프(blowpipe) 및 광 편향 디바이스가 공통의 축을 따라 배치되도록 상기 블로 파이프의 후방부에 연결되도록 구성되는 광 편향 디바이스;
오퍼레이터가 육안으로 상기 송풍구 영역 내의 동작 상태를 모니터링하는 것을 허용하도록 상기 광 편향 디바이스의 제1 면에 배열되는 피프 사이트(peep sight);
상기 송풍구 영역 내의 동작 상태의 전자 모니터링을 위해 상기 광 편향 디바이스의 제2 면에 배열되는 광학 센서; 및
상기 송풍구 영역으로부터의 입사 광을 상기 피프 사이트와 상기 광학 센서를 향해 지향시키도록 상기 광 편향 디바이스 내에 배열되는 광 편향기를 포함하고,
상기 광 편향 디바이스는 내부에 구형 몸체가 회전가능하게 배열되는 하우징을 포함하며, 상기 구형 몸체는:
상기 광 편향 디바이스가 상기 블로 파이프의 후방부에 연결될 때, 상기 송풍구 영역으로부터의 입사 광이 상기 구형 몸체에 진입하는 것을 허용하도록 상기 송풍구와 대면하는 제1 통로;
상기 피프 사이트와 대면하는 제2 통로; 및
상기 광학 센서와 대면하는 제3 통로를 포함하고, 상기 제1 통로, 제2 통로 및 제3 통로는 상기 구형 몸체 내에서 서로 만나도록 구성되며,
상기 광 편향기는 상기 제1 통로, 제2 통로 및 제3 통로의 교차부에서 상기 구형 몸체 내에 배열되고,
상기 광 편향 디바이스는 상기 구형 몸체에 액세스하여 상기 하우징 내에서 상기 구형 몸체의 회전을 허용하도록 제3 면에 개구를 더 포함하고,
상기 구형 몸체는 상기 구형 몸체를 상기 하우징 내에서 회전시키기 위해 조절 기구의 삽입을 허용하도록 상기 광 편향 디바이스의 제3 면의 개구와 대면하는 소켓을 포함하고,
상기 광 편향 디바이스의 제3 면의 개구는 상기 소켓의 직경과 실질적으로 동일한 폭을 갖는 안내 슬롯이며,
상기 안내 슬롯을 따르는 상기 소켓의 선형 이동에 의해 상기 구형 몸체가 제1 회전 축을 중심으로 회전하게 되고,
상기 소켓의 회전 운동에 의해 상기 구형 몸체가 제2 회전 축을 중심으로 회전하게 되는, 용광로의 송풍구 영역에서 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템.
제1항에 있어서,
상기 소켓 및 조절 기구는 셀프-로킹되고 및/또는 토크를 전달할 수 있는 임의의 연결 형상을 가지는, 용광로의 송풍구 영역에서 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 소켓은 비원형 단면을 가지고 상기 조절 기구는 대응하는 단면을 갖는 키(key)인, 용광로의 송풍구 영역에서 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 소켓은 6각형 단면을 가지고 상기 조절 기구는 6각형 키인, 용광로의 송풍구 영역에서 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 회전 축은 상기 제2 회전 축에 실질적으로 수직인, 용광로의 송풍구 영역에서 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 편향기는 상기 구형 몸체 내에 고정식 배열되는, 용광로의 송풍구 영역에서 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
마찰을 통해 상기 구형 몸체를 정 위치에 유지시키기 위해 상기 구형 몸체와 상기 하우징 사이에 배열되는 스프링 부재를 더 포함하는, 용광로의 송풍구 영역에서 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템.
제7항에 있어서,
상기 스프링 부재는 환형 스프링, 바람직하게는 나선형 스프링 와셔인, 용광로의 송풍구 영역에서 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 편향 디바이스는 상기 구형 몸체의 삽입 및/또는 제거를 위한 탈착가능한 장착면을 포함하는, 용광로의 송풍구 영역에서 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템.
제9항에 있어서,
상기 탈착가능한 장착면은 상기 피프 사이트를 포함하여 상기 광 편향 디바이스의 제1 면인, 용광로의 송풍구 영역에서 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 구형 몸체와 상기 장착면 사이에 링형 시트(seat) 부재가 배열되는, 용광로의 송풍구 영역에서 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템.
제11항과 조합하여 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 스프링 부재는 상기 장착면과 상기 링형 시트 부재 사이에 배열되는, 용광로의 송풍구 영역에서 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구형 몸체는 상기 광 편향기를 내부에 수용하기 위한 슬롯을 포함하는, 용광로의 송풍구 영역에서 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피프 사이트는 상기 광 편향 디바이스의 제1 면과 상기 링형 시트 부재 사이에 개재된 유리판에 의해 형성되는, 용광로의 송풍구 영역에서 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템.
제14항에 있어서,
상기 링형 시트 부재와 상기 유리판 사이에 제1 환형 시일(seal)이 배열되고,
상기 유리판과 상기 제1 면 사이에 제2 환형 시일이 배열되는, 용광로의 송풍구 영역에서 동작 상태를 모니터링하기 위한 광학 모니터링 시스템.