SU1733970A1 - Устройство дл измерени температуры расплава в печи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к пирометрии и может быть, использовано дл  измерений температуры расплавов в печах в металлургическом , литейном, стекольном и других производствах. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений и упрощение конструкции. Предлагаемое устройство дл  измерений температуры в печах , содержащее стационарно установленный в смещающейс  футеровке печи армированный огнеупорный светопрозрач- ный элемент, пирометрический преобразователь и рубашку охлаждени , дополнительно снабжено направл ющей втулкой, тонкостенной визирной трубкой с термоизол ционным узлом, термостатирующим конусом с рубашкой охлаждени , уплотн ющей шайбой, выполненной из гибкого огнеупорного материала, и защитной диафрагмой. При С/

Description

Изобретение относитс  к пирометрии и может быть использовано дл  измерений температуры расплавов в печах в металлургическом , литейном, стекольном и других производствах.

Цель изобретени  - повышение точности измерений и упрощение конструкции.

Сущность изобретени  по сн етс  на фиг. 1-3.

В футеровке 1 печи стационарно установлен армированный огнеупорный свето- прозрачный элемент 2, предназначенный дл  передачи излучени  термометрируе- мой среды 3 на пирометрический преобразователь 4. Во избежание разрушени  элемента 2 длина его части, контактирующей с футеровкой 1, равна толщине внутреннего максимально смещающегос  ее сло . Остальна  часть элемента 2 находитс  в плоскости термостатирующего конуса 5, снабженного рубашкой охлаждени . Меньшее основание конуса 5 отделено от футеровки 1 шайбой 6, выполненной из гибкого огнеупорного материала, например асбестового картона. Эта шайба, наход сь на границе максимально смещающегос  сло  футеровки, деформиру сь, предохран ет элемент 2 от разрушени . На наружном конце светопрозрачного элемента 2 закреплена направл юща  втулка 7, на которой при помощи резьбового соединени  закреплена визирна  трубка 8. Визирна  трубка состоит из двух частей, выполненных из одного материала, соединенных термоизол ционным узлом 9 дл  уменьшени  теплопередачи от элемента 2 к пирометрическому преобразователю. Наружна  часть визирной трубки служит дл  установки пирометрического преобразовател  и снабжена отверсти ми дл  улучшени  конвективного теплоотвода от преобразовател . Дл  обеспечени  номинального рабочего рассто ни дл пирометрического

преобразовател  длина визирной трубки равна уменьшенной на длину светопрозрачного элемента сумме номинального рабочего рассто ни  и длины преобразовател 

1трНр+1п-1е(фиг.1)

Диаметры входного отверсти  термостатирующего конуса, защитной диафрагмы и внутренней трубки рубашки охлаждени  равны диаметрам направл ющей втулки и

визирной трубки, увеличенным на удвоенное их максимальное смещение за счет па- раллельного и углового смещений светопрозрачного элемента. При заданном соотношении диаметров входного отверсти  термостатирующего конуса, защитной диафрагмы и внутренней трубы рубашки охлаждени  обеспечиваетс  свободное перемещение светопрозрачного элемента с визирной трубкой в термостатирующем конусе и рубашке охлаждени  при смещени х футеровки и, следовательно, исключаетс  составл юща  погрешности измерений за счет нарушени  визировани  пирометрического преобразовател  на иммерсионный торец светопрозрачного элемента, Визирна  трубка и направл юща  втулка выполнены такими, что при их сочленении геометрическа  ось элемента и оптическа  ось преобразовател  совмещены. За счет этого на пирометрической преобразователь

передаетс  излучение только контактирующего с термометрируемой средой торца эле- мента 2, что позвол ет исключить погрешность, возникающую вследствие передачи на приемник излучени  пирометрического преобразовател  излучени  боковой поверхности элемента 2. Визирующа  трубка и пирометрический преобразователь размещены в полости рубашки 10 охлаждени , предусмотренной дл  защиты

его от механических повреждений дл  отвода тепла от пирометрического преобразовател .

Внутренний диаметр внутренней трубы рубашки охлаждени  позвол ет визирующей трубке перемещатьс  без касани  внутренней поверхности рубашки охлаждени . Эти перемещени  (параллельные и угловые) возникают за счет изменени  положени  светопровод щего элемента относительно первоначального при спекании футеровки в процессе ее эксплуатации.

Полости конуса и рубашки разделены защитной диафрагмой, предусмотренной в качестве теплового экрана, т.е. способствующей термостатированию части светопровод щего элемента, наход щегос  в полости конуса, а также снижающей тепло- отвод в полость рубашки охлаждени .

Пример 1. Пусть светопрозрачный элемент выполнен в виде стержн  из кварца . Между стержнем и пирометрическим преобразователем находитс  воздушна  среда. Показатель преломлени  кварца в спектральном диапазоне Л 0,59 мкм пирометрии излучени  составл ет П21 1,5. Длина стержн  светопрозрачного элемента с 200 мм, рабочее рассто ние между преобразователем и излучающим торцом стержн  р 400 мм. Диаметры входного зрачка и входного люка преобразовател  ПЧД-121, Гр.ДГ-17 составл ют: dB.a. 10 мм; бв.л. 18 мм, угол пол  зрени  дл  преобразовател  ш 2°.

Тогда диаметр светопрозрачного элемента согласно предлагаемой формуле

10

Пример 2. Дл  светопрозрачного элемента из кварца, когда между пирометрическим преобразователем и элементом находитс  стержень, например, из сапфира с показателем преломлени  п 1,7, показатель преломлени  в том же спектральном диапазоне

Пкв. 1.5 Псапф. U

Тогда при длине светопрозрачного элемента |с 180 мм и установленном на рабоП21

0,89.

чем рассто нии от излучающего торца стержн  Ip 350 мм преобразователе ПЧД-121, Гр.ДГ-13 с параметрами бв.з. 12 мм; dB.n. 16 мм; (о 2 (фиг.2) диаметр светопрозрачного элемента согласно предлагаемой формуле

12 (1+-J|)360-180v

1

V 1.892 + ( 1.892 + 1 ) ( 1 + Я ) 2tg22°

5 10 -

20

уtg 2°-12 22 мм.

Пример 3. Дл  светопрозрачного элемента, например, из сапфира, когда между преобразователем и излучающим торцом элемента находитс  стержень из одинакового материала - сапфира, показатель преломлени  в том же спектре спектральном диапазоне ,7/1,7 1,

Тогда при длине светопрозрачного элемента Ic 180 мм и установленном на рабочем рассто нии от излучающего торца стержн  Ip 360 мм преобразователе ПЧД- 121, Гр.ДГ-13 с параметрами dB.3.12 мм; йв.л. 16 мм; 2° диаметр светопрозрачного элемента согласно предлагаемой формуле

dc 2(1+-Л)360-180

16

1-1

25

40

45

.O2) (1 + {|)2tg22°

xtg2° - 12 9 мм.

Поле зрени  пирометрического преобразовател  определ етс  исключительно характеристиками оптической схемы преоб разовател  и задаетс  как одна из основных технических характеристик.

Расчетное значение диаметра светопрозрачного элемента из сапфира, установленного в контакте с промежуточной средой из стержн  одинакового материала (сапфир согласно примеру 3) не превышает 9 мм.

Однако, если имеетс  промежуточна  среда с различными показател ми преломлени , необходимо увеличить диаметр светопрозрачного элемента, чтобы он был значительно большего диаметра и его излучающий торец перекрывал поле зрени  пирометра . Например, при П21 1 согласно примеру 2, dc 22 мм и при П21 1 согласно примеру 1 мм.

Пример 4, Дл  светопрозрачного элемента, выполненного из двулучепрелом- л ющего кристалла, диаметр стержн  уве )

личивают на величину а, рассчитываемую следующим образом. На фиг. 3 изображен ход лучей в двулучепреломл ющем кристалле , у которого п0 пе (показатели преломлени  двулучепреломл ющего кристалла дл  обыкновенных и необыкновенных лучей). Плоскость чертежа (фиг.З) совпадает с плоскостью главного сечени  кристалла, поэтому проекци  волновой поверхности состоит из круга радиусом 1/п0 и эллипса с ос ми 1/пе и 1/По, описываемого уравнением По2х2+пеу2 1. Точка касани  этих кривых лежит на оси кристалла ОХ, составл ющего с осью световода 00 угол «.Так как необыкновенный луч проходит через точку N касани  эллипса, то его положение определ етс  углом Д т.е., определив его из совместого решени  уравнений эллипса и касательной фронта необыкновенной вол- о ( Пе - По }ща

ны 2э как tg р - - -i-%- получают n0tg2a + пе

искомую величину

з „I. С е -- пр )tga

n0tgza + ni

мм

где а - угол оптической ориентации двулучепреломл ющего кристалла,

При 1С 200 мм, пе 0,9, ,65. a 30°

а -200 9V0f2)0f 47,2мм.

Claims (3)

1. 0,6520,582 + 0.92 Формула изобретени  1. Устройство дл  измерени  температуры расплава в печи,, содержащее стационарно установленный в футеровке печи армированный огнеупорный светопрозрач- ный элемент, пирометрический преобразователь и рубашку охлаждени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений и упрощени  конструкции , оно дополнительно снабжено направл ющей втулкой, тонкостенной визирной трубкой с термоизол ционным узлом, термостати рующим конусом с рубашкой охлаждени , уплотн ющей шайбой, выполненной из гибкого огнеупорного материала, и защитной диафрагмой, при этом длина контактирующей с футеровкой части цельного свегопрозрачного элемента, образующего в футеровке окно, равна толщине внутреннего максимально смещающегос  сло  футеровки , а длина размещенного в оставшейс  наружной части футеровки термостатирую- щего конуса равна ее толщине, направл юща  втулка установлена на наружном конце светопрозрачного элемента и соединена с выполненной из одинакового материала

   внутренней частью визирной трубки, в наружной части которой, отделенной от внутренней термоизол ционным узлом, установлен пирометрический преобразователь , причем все элементы устройства размещены на одной горизонтальной или наклонной оси так, что пирометрический преобразователь расположен ниже светопрозрачного элемента, а в наружной части

   визирной трубки, направл ющей втулки и кожуха печи в зоне термостатирующего конуса выполнены отверсти .
2. 2. Устройство поп.Ч.отличающее- с   тем, что диаметр dc светопрозрачного

   элемента, выполненного из материала, показатель преломлени  которого относительно промежуточной среды равен П21 1 и П21 1, рассчитываетс  по формуле

   20

   dc-2(1+)lp-.e

   (1т

   т)

   & +(n§i + ixi + ilft)2 to2 ю

   5 „tg dB.3.,

   где de.s. - диаметр входного зрачка преобразовател , мм;

   dB.fl. - диаметр входного люка преобразовател , мм;

   IP - рассто ние от иммерсионного торца светопрозрачного элемента до входного зрачка преобразовател , мм;

   1С - длина светопрозрачного элемента, мм;

   П21 - показатель преломлени  светопрозрачного элемента относительно промежуточной среды;

   2(t) - угол пол  зрени , град.
3. 3. Устройство по п. 1,отличающее с   тем, что диаметр светопрозрачного элемента , выполненного из двулучепреломл ющего кристалла, оптическа  ось которого не совпадает с геометрической осью элемента , рассчитываетс  большим на величину

   , (пс -no)tgo:

   0

   5

   0

   5

   n2tg2a + п2

   где 1С - длина светопрозрачного элемента, мм;

   По - показатель преломлени  лучепре- ломл ющего кристалла (дл  обыкновенных лучей);

   пе - показатель преломлени  двулучеп- реломл ющего кристалла (дл  необыкновенных лучей);

   а- угол оптической ориентации двулучепреломл ющего кристалла, град.

   Фиг 2

   ФигЗ