EA 026028B1 20170228

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000026028b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Способ измерения температуры потока текучей среды из расплавленного материала, причем указанный способ содержит этапы обеспечения потока текучей среды из расплавленного материала, такого как расплавленная горная порода, обеспечения в указанном потоке текучей среды из расплавленного материала разделителя струи для раскрытия потока текучей среды так, чтобы обеспечить доступ к сердцевине потока в области, расположенной непосредственно за указанным разделителем по потоку, для возможности бесконтактного измерения температуры сердцевины указанного потока, и определения температуры сердцевины потока текучей среды из расплавленного материала посредством бесконтактного устройства измерения температуры.

2. Способ по п.1, включающий в себя промежуточный этап сканирования потока текучей среды посредством бесконтактного устройства измерения температуры для определения границы местоположения потока текучей среды для позиционирования разделителя струи.

3. Способ по п.2, в котором указанное сканирование включает в себя вычисление на основе поперечного сканирования центральной линии потока текучей среды.

4. Способ по любому из пп.1-3, в котором бесконтактное устройство измерения температуры представляет собой оптическое устройство измерения температуры, такое как пирометр.

5. Способ по любому из пп.1-4, в котором бесконтактное устройство измерения температуры является инфракрасной камерой.

6. Способ по п.3, в котором разделитель выдвигают в поток текучей среды на указанную определенную центральную линию потока текучей среды.

7. Способ по любому из пп.1-6, в котором разделитель выдвигают в поток текучей среды до тех пор, пока не будет детектировано превышение температурой заданного значения.

8. Способ по любому из пп.1-7, в котором разделитель выдвигают в поток текучей среды на заданное расстояние.

9. Способ по любому из пп.1-8, в котором разделитель поддерживают внутри потока текучей среды до тех пор, пока не будет получен максимальный результат измерения температуры и/или в течение максимального заданного периода времени.

10. Способ по любому из пп.1-9, в котором температура измеряется непрерывно.

11. Устройство для измерения температуры потока текучей среды из расплавленного материала, причем указанное устройство содержит разделитель струи, выполненный с возможностью раскрытия потока текучей среды из расплавленного материала так, чтобы обеспечить доступ к сердцевине потока в области, расположенной непосредственно за указанным разделителем по потоку, для возможности бесконтактного измерения температуры сердцевины указанного потока; бесконтактное устройство измерения температуры сердцевины потока для определения температуры потока текучей среды из расплавленного материала; и средства управления для управления работой бесконтактного устройства измерения температуры, при этом разделитель струи выполнен с возможностью перемещения для перемещения в поток текучей среды и из него, а средства управления управляют перемещением разделителя в потоке текучей среды между задвинутым положением и выдвинутым положением.

12. Устройство по п.11, причем устройство содержит средства для перемещения разделителя потока в двух взаимно ортогональных направлениях.

13. Устройство по любому из пп.11 и 12, в котором бесконтактное устройство измерения температуры сконфигурировано с возможностью определения границы местоположения потока текучей среды, и при этом средства управления включают в себя средства вычисления центра потока текучей среды на основе поперечного сканирования.

14. Устройство по любому из пп.11-13, в котором бесконтактное устройство измерения температуры является оптическим устройством измерения температуры, таким как пирометр.

15. Устройство по любому из пп.11-14, в котором разделитель струи является водоохлаждаемым.

16. Устройство по любому из пп.11-15, в котором средства управления дополнительно содержат средства для автоматического выполнения цикла измерений, использующие способ по любому из пп.1-10 и повторяющие указанный цикл измерений.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

8. Способ по любому из пп.1-7, в котором разделитель выдвигают в поток текучей среды на заданное расстояние.

10. Способ по любому из пп.1-9, в котором температура измеряется непрерывно.

15. Устройство по любому из пп.11-14, в котором разделитель струи является водоохлаждаемым.

(19)
Евразийское
патентное
ведомство
026028
(13) B1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.02.28
(21) Номер заявки 201490739
(22) Дата подачи заявки
2012.09.21
(51) Int. Cl.
C03B 37/07 (2006.01) G01J5/00 (2006.01)
(54)
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОТОКА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ
(31) 11183542.7
(32) 2011.09.30
(33) EP
(43) 2014.07.30
(86) PCT/EP2012/068631
(87) WO 2013/045357 2013.04.04
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
РОКВУЛ ИНТЕРНЭШНЛ А/С (DK)
(72) Изобретатель:
Чжоу Хаошен, Бёллунд Ларс, Сап Ероен Петрус Вилхелмус, Стеенберг
Пер (DK)
(74) Представитель:
Котов И.О., Харин А.В. (RU)
(56) ЕР-А2-0806640 DE-A1-19925685 US-A-4040563
(57) Изобретение относится к способу и устройству для измерения температуры потока текучей среды, причем указанное устройство содержит подвижный корпус, имеющий первый конец, направленный в поток текучей среды для измерения, и противоположно направленный второй конец; разделитель потока, подвижно установленный на корпусе с возможностью выдвижения в упомянутый поток текучей среды; оптическое устройство измерения температуры для определения температуры потока текучей среды посредством измерения теплового излучения от указанного потока текучей среды и средства управления для управления перемещениями корпуса и разделителя струи и управления действиями оптического устройства измерения температуры.
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для измерения температуры потока текучей среды.
Очень часто важно знать температуру производственных процессов для их оптимизации в отношении, например, расхода топлива или управления производственным процессом.
Примеры систем, предназначенных для измерения температуры струи расплава, известны, например, из патентов US 4297893, US 4812151 или ЕР 0080963. Однако ни одна из этих в высокой степени автоматических систем измерения температуры не подходит для измерения повышенной температуры расплавленного сырья в производстве минеральной шерсти.
Вместе с тем при производстве минеральной шерсти важно знать температуру расплава. При производстве минеральной шерсти сырье расплавляют в печи, и расплав течет через сифон к вращательному устройству, например к высокоскоростному колесу, для получения волокон.
Температура расплава достигает значения 1500°С, а свойства полученных волокон зависят от точности температуры, кроме того, температура расплава оказывает существенное влияние на расход топлива и на износ оборудования.
Однако из-за очень высокой температуры и неблагоприятных условий температуру расплава трудно измерить.
Кроме того, температура на поверхности струи расплава значительно ниже, чем температура сердцевины внутри струи расплава, при этом в идеальном случае следует измерять именно эту температуру сердцевины струи расплава.
Традиционно измерение температуры производится работником вручную, либо контактным термометром, например термопарой, которая измеряет температуру сердцевины струи расплава, либо каким-либо бесконтактным термометром, например пирометром, снабженным оптической системой и детектором, который измеряет тепловое излучение от струи расплава, т. е. фактически температуру поверхности струи расплава. Таким образом, измерения подвержены ошибкам. Кроме того, такие измерения являются трудоемкими для выполнения и, следовательно, дорогостоящими.
Таким образом, цель настоящего изобретения - предложить способ автоматизированного измерения температуры и систему, которая является более точной, менее трудоемкой и менее дорогостоящей.
Эта цель достигается способом измерения температуры потока текучей среды, указанный способ содержит этап обеспечения потока текучей среды в виде расплавленного материала, такого как расплавленная горная порода, этап обеспечения в указанном потоке текучей среды разделителя струи, предназначенного для раскрытия потока текучей среды, и этап определения температуры потока текучей среды посредством бесконтактного устройства измерения температуры.
Кроме того, изобретение обеспечивает устройство для измерения температуры потока текучей среды, причем указанное устройство содержит разделитель струи, выполненный с возможностью раскрыть поток текучей среды; бесконтактное устройство измерения температуры, предназначенное для определения температуры потока текучей среды; и средства управления, предназначенные для управления работой бесконтактного устройства измерения температуры.
В соответствии с изобретением понятно, что для измерения температуры внутри расплава струя расплава может быть раскрыта посредством разделителя струи, а температура сердцевины может быть измерена посредством оптического устройства измерения температуры, такого как пирометр. В соответствии с изобретением было обнаружено, что предпочтительно можно использовать пирометр для измерения температуры в процессе раскрытия струи расплава и таким образом для определения, когда поток текучей среды (или струя расплава) раскрыт в достаточной степени, чтобы получить показания температуры, соответствующие сердцевине потока текучей среды. Далее, предоставляемый в соответствии с изобретением указанный способ имеет преимущество, поскольку делает возможным автоматизированное измерение температуры в потоке текучей среды в виде расплавленного материала, в частности расплавленной горной породы. Раскрытие расплава означает, что целость относительно более холодной поверхности потока расплава нарушается таким образом, что обнажается относительно более горячая сердцевина.
Предпочтительно способ включает промежуточный этап сканирования потока текучей среды посредством бесконтактного устройства измерения температуры с целью определения поперечного местоположения потока текучей среды для определения местоположения разделителя струи. Предпочтительно указанное сканирование также включает вычисление центральной линии потока текучей сред, на основе поперечного сканирования. Тем самым, обеспечивается простой и надежный способ определения местоположения потока текучей среды. Со временем, например, из-за износа сифона или по причине ремонтных работ, поток текучей среды в виде расплавленной горной породы может несколько сместиться из стороны в сторону после выливания из сифона. Однако применение бесконтактного измерительного устройства, которое записывает боковой профиль температуры (посредством чего локализуются значительные температурные различия в местах расположения боковых краев потока текучей среды), позволяет достигнуть надежного определения точного местоположения потока текучей среды. Если системе известно положение боковых краев, то центр потока текучей среды вычисляется как среднее положение между двумя указанными боковыми краями. Другие методы расчета могут быть использованы без выхо
да за рамки изобретения, но в настоящее время данный простой способ определения центральной линии потока текучей среды является предпочтительным. Таким образом, в отношении местоположения данный способ является самокалибрующимся. Предпочтительно бесконтактное устройство измерения температуры представляет собой оптическое устройство измерения температуры, такое как пирометр. Альтернативно или дополнительно, бесконтактное устройство измерения температуры может содержать инфракрасную камеру.
Для того чтобы получить настолько точные измерения температуры, насколько это возможно, предпочтительно, чтобы разделитель выдвигался в поток текучей среды на заданную центральную линию.
В предпочтительном варианте осуществления разделитель выдвигается в поток текучей среды пока не будет детектировано превышение температурой заданного значения. Указанное превышение означает, что поток текучей среды раскрыт. Если измерения температуры стабилизируются на уровне, превышающем уровень, когда разделитель не был выдвинут, указанный более высокий уровень соответствует "внутренней" температуре горячего потока текучей среды. В другом варианте осуществления разделитель выдвинут в поток текучей среды на заданное расстояние.
Если разделитель выдвинут в свое выдвинутое положение, то в соответствии с одним вариантом осуществления разделитель поддерживают внутри потока текучей среды пока не будет получено максимальное измерение температуры и/или в течение максимального заданного периода времени.
Преимущественно разделитель струи может быть выполнен подвижным с возможностью движения в поток текучей среды и обратно.
Преимущественно устройство содержит средства для обеспечения движения в двух взаимно ортогональных направлениях.
По данному изобретению обнаружена предпочтительность постоянного измерения температуры, поскольку измерения температуры используются для управления процессом автоматического измерения температуры, включающим определение местоположения горячего потока текучей среды в виде расплавленного материала. В соответствии с изобретением средства управления регулируют движение разделителя между задвинутым положением и выдвинутым на заданное расстояние в поток текучей среды.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения с целью обеспечения приемлемого срока службы разделитель является водоохлаждаемым. Разделитель в одном варианте осуществления может быть выполнен в виде наклонного квадратного полого корпуса с верхним углом, направленным вверх по потоку, и диагонально противоположным самым нижним углом, направленным вниз по потоку потока текучей среды.
В дальнейшем изобретение будет описано более подробно с помощью примеров и со ссылками на чертежи, на которых
на фиг. 1 представлено схематическое изображение производственной линии минеральной шерсти; на фиг. 2 представлен ее схематический детальный вид;
на фиг. 3 в соответствии с изобретением на виде сбоку представлено схематическое изображение горячего потока текучей среды в виде расплавленного материала горной породы, выходящего из сифона, и оборудования автоматического измерения температуры;
на фиг. 4 в соответствии с вариантом осуществления изобретения схематически представлен вид в перспективе устройства для автоматизированного измерения температуры;
фиг. 5-11 в соответствии с изобретением представляют собой пояснительные детальные иллюстрации относительно функционирования указанного устройства; и
на фиг. 12-14 в соответствии с изобретением представлены соответственно вид сверху и вид сбоку предпочтительного варианта осуществления головки разделителя.
Настоящее изобретение относится к бесконтактному измерению температуры потока текучей среды и, в частности, измерению температуры потока горячей текучей среды в виде расплавленного материала 1, такого как расплавленная горная порода, применяемого, например, в производстве волокон минеральной шерсти, см. фиг. 1-3. Согласно фиг. 1 каменный материал 1 расплавляют в печи 2, выливают из печи через корыто сифона 10 (см. фиг. 2) и разделяют на волокна 3. Поток 11 текучей среды из расплавленного материала затем подвергают воздействию некоторого количества вращательных устройств 7 (в показанном примере на фиг. 2 обеспечены четыре вращательных устройства), в результате чего расплавленный материал преобразуют в каменные минеральные волокна в формирователе волокна 3. Как показано на фиг. 1, волокна затем укладывают на транспортер 4, затем формируют в изоляционные плиты и от-верждают в участке 5 отверждения, после чего нарезают в размер в участке 6 резания.
В соответствии с изобретением в выходящем из сифона 10 потоке 11 текучей среды обеспечивается устройство-прототип 12 автоматического измерения температуры (см. также фиг. 3).
В простейшем варианте осуществления изобретения разделитель струи статичен и выполнен с возможностью находиться в потоке текучей среды постоянно. Кроме того, положением потока текучей среды можно управлять, таким образом, поток текучей среды может быть расположен вблизи разделителя струи. Тем не менее, автоматическое измерение температуры является более универсальным, поэтому оно будет обсуждаться в дальнейшем.
Это устройство 12 измерения температуры представляет собой автоматически управляемое оборудование на основе пирометра, измеряющее температуру раскрытой струи расплава. Это устройство представлено на фиг. 4. Оно состоит из трех гидравлических цилиндров 13, 14, 15, задвижки 18, консоли разделителя^ с внешней штангой 16а и внутренней штангой 16b, водоохлаждаемой головки 9 разделителя, прикрепленной к внутренней штанге 16b, пирометра 8, двух ультразвуковых датчиков расстояния 13с, 14с (x-DS и y-DS) (и их отражающих пластин 13а, 14b), а также детектора потока (не показан), установленного на выходное отверстие охлаждающей воды. Помимо этого, используются четыре бесконтактных выключателя с целью детектировать местоположение цилиндров.
В последующем объяснении устройства есть ссылки на х-направления и у-направления, которые взаимно перпендикулярны. Под х-направлением понимается направление выдвижения разделителя струи, а под у-направлением подразумевается направление поперечного движения пирометра.
Устройство 12 предпочтительно расположено на крыше камеры участка вращательного устройства 7. В целях защиты цилиндра 15 задвижки и пирометра 8 водоохлаждаемая пластина 17 установлена на стенке камеры вращательного устройства.
Согласно фиг. 4 функции отдельных частей в устройстве таковы.
Консоль разделителя 16 содержит водоохлаждаемую головку 9 для разделения потока 11 текучей среды, внутреннюю штангу 16b, соединенную с х-гидравлическим цилиндром 13, и внешнюю штангу 16а, соединенную с у-гидравлическим цилиндром 14.
Х-гидравлический цилиндр 13 управляет движением внутренней штанги 16b в х-направлении с целью раскрыть поток 11 текучей среды.
У-гидравлический цилиндр 14 управляет движением внешней штанги 16b в у-направлении с целью обнаружения центра струи расплава.
Цилиндр 15 задвижки раскрывает и закрывает задвижку 18.
Задвижка 18 предназначена для защиты от пламени, исходящем от сифона 10, и от капель расплава, исходящих от потока 11 текучей среды, разбрызганных по крыше камеры вращательного устройства.
Пирометр 8 используется не только для измерения температуры расплава, но и для определения краев струи расплава в у-направлении. Пирометр 8 расположен под внешней штангой 16а. При движении у-цилиндра пирометр 8 вращается вместе с консолью 16 разделителя.
Ультразвуковой датчике13с расстояния в х-направлении используется для измерения смещения внутренней штанги 16b. Положение, когда стержень х-гидравлического цилиндра 13 находится в полностью выдвинутом положении, определяется как исходное положение консоли 16 разделителя в х-направлении.
Ультразвуковой датчик 14с расстояния в у-направлении используется для измерения смещения внешней штанги 16а. Положение, когда стержень у-гидравлического цилиндра 14 находится в полностью выдвинутом положении, определяется как исходное положение консоли 16 разделителя в у-направлении.
Водоохлаждаемая пластина 17 предназначена для защиты цилиндра 15 задвижки и пирометра 8.
Бесконтактные выключатели 15а и 15b детектируют местоположение цилиндра 15 задвижки. Основная цель использования двух выключателей 15а, 15b - детектировать, находится ли задвижка 18 в закрытом состоянии или в раскрытом состоянии. Начальное положение, детектируемое выключателем 15b, указывает, что задвижка 18 находится в закрытом состоянии, а местоположение цилиндра задвижки, детектируемое выключателем 15а, указывает, что задвижка 18 находится в раскрытом состоянии.
Выключатели 13b и 13а детектируют местоположение х-цилиндра. Главная цель использования выключателя 13а в том, чтобы детектировать, находится ли х-цилиндр 13 в его начальном положении, в то время как выключатель 13b, детектирующий местоположение х-цилиндра, используют для остановки х-цилиндра 13.
Принцип работы устройства измерения температуры. Движение консоли 16 разделителя имеет два основных этапа.
Во-первых, консоль разделителя 16 поворачивается вместе с движением стержня у-цилиндра, между тем пирометр 8 сканирует поток 11 текучей среды, детектирует края 11b, 11с струи расплава и обнаруживает центр 11а струи расплава (см. этап а на фиг. 5).
Во-вторых, головка 9 разделителя приближается к потоку 11 текучей среды и раскрывает его для последующего измерения температуры пирометром (см. этап b на фиг. 5).
Говоря более подробно, способ, выполняемый устройством, включает в себя следующие последовательности:
1. Инициирование.
Задвижка 18 находится в закрытом состоянии. Бесконтактный выключатель 15b детектирует, находится ли задвижка 18 в закрытом состоянии, если нет, то цилиндр 15 задвижки должен выдвинуться и закрыть задвижку 18, что может быть детектировано выключателем 15а.
Х-цилиндр 13 находится в начальном положении. Бесконтактный выключатель 13а детектирует, находится ли х-цилиндр 13 в начальном состоянии, если нет, то х-цилиндр 13 должен двигаться в обратном направлении в его полностью выдвинутое положение.
У-цилиндр 14 находится в начальном положении. Для определения, находится ли у-цилиндр 14 в
начальном положении, указанное расстояние между 14с и отражающей пластиной 14b (как показано на фиг. 3, а) должно быть равно установленному значению. В противном случае у-цилиндр 14 должен двигаться в обратном направлении в его полностью выдвинутое положение.
2. Охлаждающая вода, проходящая по разделителю.
Сигнал от детектора потока используется для проверки, достаточно ли охлаждающей воды проходит по разделителю 9. В случае недостаточно большого потока охлаждающей воды операторам должны быть поданы сигналы тревоги, при этом не следует проводить никаких дальнейших действий в отношении разделителя до тех пор, пока не будет обеспечено достаточное охлаждение.
3. Расплав из сифона.
Устройство может работать только при наличии расплава, вытекающего из сифона. Это можно определить, если гарантировать что автоматическое измерение температуры осуществляется только, если вращательное устройство (или вращательные устройства) 7 потребляют количество энергии, большее заданного, например большее 8 кВт.
4. Открытие задвижки.
Задвижка 18 должна быть открыта прежде чем начинает работать консоль 16 разделителя. Бесконтактный выключатель 15а подает сигнал, когда задвижка 18 полностью открыта.
5. Движение в у-направлении.
Стержень у-цилиндра двигается вперед от его начального положения 14а (см.фиг. 6а) до его полностью выдвинутого положения (14с). Во время этого движения профиль 20 измеренной пирометром температуры может быть описан следующим образом (см. фиг. 7). Во-первых, сигнал ошибки INV (для получения сигнала ошибки используется заданное значение температуры, например 1200°С) выдается пирометром 8, пока фокусная область измерений пирометра не достигнет поверхности расплава, после чего измеренная пирометром температура скачкообразно изменяется, так как пятно пирометра заходит на поверхность расплава (точка (а); при этом стержень находится в положении (а'). И при нахождении пятна пирометра на поверхности расплава измеренная пирометром температура достаточно стабильно держится на высоком уровне (около 1450°С). Наконец, измеренная пирометром температура опять представляет собой сигнал ошибки, так как пятно пирометра движется в направлении от поверхности расплава (точка (b), при этом стержень находится в положении (с). Таким образом, края струи расплава можно определить по сигналам двух резких изменений температуры в точках (а) и (b) температурного профиля 20. Стержень цилиндра останавливается сразу, как только пятно пирометра удаляется от края струи расплава в точке 1. Программа рассматривает край струи как детектированный, когда температура, измеренная пирометром, скачкообразно изменяется вверх/или вниз, например, до 1350°С.
В тот момент, когда пятно пирометра заходит на точку 1 и едва удаляется от точки (а), расстояния (еа' и ес, где е представляет собой y-DS (т. е. удлинение стержня у-цилиндра), с и а' являются у-отражающей пластиной) между y-DS и отражающей пластиной одновременно измеряются посредством указанного y-DS. Для определения центра струи расплава стержень цилиндра затем движется в обратном направлении (от с к d), на половину расстояния са' (ес1=0.5(ес-е2')). Стержень цилиндра движется с заданной скоростью, например 1,0 см/с.
6. Движение в х-направлении.
На фиг. 8 показаны три этапа движения х-цилиндра 13 после обнаружения центра расплава. Сначала (аа) х-цилиндр 13 быстро движется вперед до достижения определенного положении; затем (bb) х-цилиндр 13 движется очень медленно до последнего расстояния и раскрывает струю расплава, и затем (cc) после измерения пирометром температуры х-цилиндр 13 быстро движется назад в начальное положение.
Начальное положение х-цилиндра 13/разделителя 9, 16 (показаны сплошной линией на фиг. 9) детектируется бесконтактным выключателем 13с.
Раскрытая струя расплава и измерение температуры.
На фиг. 10 показан принцип определения раскрытого потока 11 текучей среды разделителем 9 расплава. Когда головка 9 разделителя расплава касается поверхности струи расплава (см. фиг. 10а), пирометром 8 может быть детектирован скачок температуры (см. фиг. 11). Считается что поток жидкости 11 раскрыт, если скачок температуры (TJ) больше чем 20°С (см. фиг. 11). Скачок температуры вычисляется следующим образом: (T-Tbasis)> 20°C, где Т - температура, измеренная, когда разделитель 9 находится в режиме медленного движения (динамическое значение), и Tbasis -температура, измеренная, когда разделитель 9 находится в начале режима медленного движения (статическое значение в измерениях).
Скачок температуры TJ указывает, что расплав немного раскрыт с помощью разделителя. После этого х-цилиндр 13 движется в расплаве 11 дальше вперед (см. L на фиг. 10, здесь и далее через L обозначена глубина проникновения). Время нахождения головки 9 разделителя в потоке 11 текучей среды в предпочтительном варианте осуществления составляет 1 мин. Максимальная температура Tmax за минуту измерений рассматривается в качестве температуры сердцевины струи расплава. Кроме того, измеренная температура расплава должна находиться в определенном диапазоне, например между 1400 и 1550°С. В противном случае операторам будет выдан сигнал тревоги.
Для того чтобы избежать попаданий головки 9 разделителя в сифон 10 и вызываемых этим повреж-
дений либо разделителя 9, либо сифона 10, смещение разделителя 9 расплава ограничивается. 7. Возврат в исходное состояние х- и у-цилиндров и закрытие задвижки.
После измерения температуры струи расплава стержень х-цилиндра быстро движется обратно в начальное положение со скоростью, например, 5 см/с, далее задвижка 18 закрывается, и, наконец, у-цилиндр 14 возвращается в начальное положение.
Последовательности, имеющие место во время измерения температуры, а также движения отдельных деталей, т.е. производственный цикл автоматического измерения температуры, может быть описан следующим образом:
1. Начало.
2. Открытие задвижки.
3. Обнаружение краев струи расплава.
4. Обнаружение центра струи расплава.
5. Разделитель расплава движется вперед и раскрывает струю расплава.
6. Измерение температуры и макс. температура.
7. Х-цилиндр движется назад к начальному положению.
8. Закрытие задвижки.
9. Х-цилиндр движется к начальному положению.
На фиг. 12-14 представлен предпочтительный в настоящее время вариант осуществления головки 9 разделителя. Головка 9 разделителя содержит пластину 91 разделителя, которая расположена в наклонном положении на трубчатом установочном элементе 92. Трубчатый установочный элемент 92 обеспечен монтажной пластиной 95. Пластина 91 разделителя является полой, благодаря чему формируемая внутри полость сообщается по потоку с полостью трубки 92 разделителя. В монтажной панели 95 обеспечены входное отверстие для воды 93 и выходное отверстие для воды 94 для подачи охлаждающей воды в полость разделителя внутри трубки 92 и в пластину разделителя.
Пластина 91 разделителя обеспечивается, по существу, квадратной приемной поверхностью 96 потока текучей среды, которая в показанном варианте осуществления осуществляется таким образом, что ее самый нижний угол является ее дальним углом 97, который выдвигают в поток 11 текучей среды (см. фиг. 14). Диагонально противоположный угол установлен в трубке 92, благодаря чему головка 9 разделителя фиксируется в наклонной, по существу, "алмазоподобной" конфигурации. Пластина 91 разделителя может быть выполнена из любого подходящего материала, такого как стальные пластины или аналогичного материала, который хотя и подвержен износу в процессе эксплуатации, но устойчив к температурам в относительной короткий период времени, когда пластина 91 введена в струю расплава.
Понятно, что во втором варианте осуществления непрерывный мониторинг температуры поверхности расплава может быть выполнен термографической камерой с регистрацией горячего пятна. По этой причине этап сканирования для обнаружения струи расплава в отличие от первого варианта осуществления не является необходимым. В этом варианте осуществления используются три камеры и используется самый высокий результат измерения температуры. Как вариант, возможно дополнительное упрощение в виде использования только двух камер, так как этого достаточно, чтобы иметь избыточность данных. Расстояние от камер до струи расплава может составлять 2,5-3 м, это будет относительно безопасно.
Еще одно преимущество использования термографической камеры состоит в том, что изображение с камеры можно показать оператору на мониторе.
Время от времени измеренная температура калибруется путем сравнения с температурой сердцевины расплава, полученной путем раскрытия расплава посредством разделителя расплава и измерения температуры термографической камерой, аналогичной указанной выше. В результате измерения разности между температурой поверхности и температурой сердцевины расплава было обнаружено, что непрерывное измерение температуры поверхности струи расплава обеспечивает измерение, индикативное температуре сердцевины расплава, так как разность температур затем калибруют с регулярными интервалами. Другими словами, индикативная температура сердцевины расплава обеспечивается на основе непрерывно измеряемой температуры поверхности расплава, которая через интервалы калибруется в отношении измеренной температуры сердцевины расплава с тем, чтобы установить значение разности температур между температурой сердцевины и температурой поверхности. Таким образом, индикативная температура сердцевины расплава может быть представлена в виде непрерывно предоставляемого значения на основе постоянно измеряемой температуры поверхности расплава плюс установленная разность температур, которая является постоянной величиной, получаемой путем калибровки во время измерения фактической температуры сердцевины расплава.
В альтернативном варианте осуществления разделитель расплава (или разделитель струи) представляет собой торпедообразный элемент, который подвешивается прикрепленным к проволоке как маятник. Потянув за проволоку, оператор может оттянуть от струи разделитель струи. В дальнейшем, при ослаблении проволоки торпедообразный элемент под действием силы тяжести качается и движется в струю расплава. По прошествии около 15 с торпедообразный разделитель струи снова выдвигается в струю расплава. Торпедообразный разделитель струи является неохлаждаемым, и имеет переднюю часть в виде сменного носа, который в результате воздействия струи расплава становится изношенным и по
этому требует замены через регулярные промежутки времени, например через каждые несколько месяцев. Считается, что точное положение торпедообразного разделителя струи не имеет решающего значения, важно, чтобы торпедообразный разделитель струи попадал в струю расплава. Местоположение камеры не имеет решающего значения, так как детектируется горячее пятно.
Вариант осуществления является технически весьма простым, так как отсутствует необходимость определять местоположение разделителя струи. Кроме того, непрерывное измерение является важным преимуществом в отношении возможности управлять процессом и дальнейшие нарушения процесса сведены к минимуму, так как измерения температуры внутри расплава могут быть относительно немногочисленными, при этом они выполняются только для калибровки.
Изобретение описано со ссылкой на предпочтительные в настоящее время варианты осуществления. Вместе с тем понятно, что вариации и адаптации некоторых особенностей могут быть обеспечены без выхода за пределы объема изобретения, который определяется прилагаемой формулой изобретения. Например, понятно, что способ в соответствии с изобретением может также быть использован для автоматического измерения температуры в потоке текучей среды в иных приложениях, отличных от описанных выше.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ измерения температуры потока текучей среды из расплавленного материала, причем указанный способ содержит этапы
обеспечения потока текучей среды из расплавленного материала, такого как расплавленная горная порода,
обеспечения в указанном потоке текучей среды из расплавленного материала разделителя струи для раскрытия потока текучей среды так, чтобы обеспечить доступ к сердцевине потока в области, расположенной непосредственно за указанным разделителем по потоку, для возможности бесконтактного измерения температуры сердцевины указанного потока, и
определения температуры сердцевины потока текучей среды из расплавленного материала посредством бесконтактного устройства измерения температуры.
2. Способ по п.1, включающий в себя промежуточный этап сканирования потока текучей среды посредством бесконтактного устройства измерения температуры для определения границы местоположения потока текучей среды для позиционирования разделителя струи.
3. Способ по п.2, в котором указанное сканирование включает в себя вычисление на основе поперечного сканирования центральной линии потока текучей среды.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором бесконтактное устройство измерения температуры представляет собой оптическое устройство измерения температуры, такое как пирометр.
5. Способ по любому из пп.1-4, в котором бесконтактное устройство измерения температуры является инфракрасной камерой.
6. Способ по п.3, в котором разделитель выдвигают в поток текучей среды на указанную определенную центральную линию потока текучей среды.
7. Способ по любому из пп.1-6, в котором разделитель выдвигают в поток текучей среды до тех пор, пока не будет детектировано превышение температурой заданного значения.
8. Способ по любому из пп.1-7, в котором разделитель выдвигают в поток текучей среды на заданное расстояние.
9. Способ по любому из пп.1-8, в котором разделитель поддерживают внутри потока текучей среды до тех пор, пока не будет получен максимальный результат измерения температуры и/или в течение максимального заданного периода времени.
10. Способ по любому из пп.1-9, в котором температура измеряется непрерывно.
11. Устройство для измерения температуры потока текучей среды из расплавленного материала, причем указанное устройство содержит
разделитель струи, выполненный с возможностью раскрытия потока текучей среды из расплавленного материала так, чтобы обеспечить доступ к сердцевине потока в области, расположенной непосредственно за указанным разделителем по потоку, для возможности бесконтактного измерения температуры сердцевины указанного потока;
бесконтактное устройство измерения температуры сердцевины потока для определения температуры потока текучей среды из расплавленного материала; и
средства управления для управления работой бесконтактного устройства измерения температуры, при этом разделитель струи выполнен с возможностью перемещения для перемещения в поток текучей среды и из него, а средства управления управляют перемещением разделителя в потоке текучей среды между задвинутым положением и выдвинутым положением.
12. Устройство по п.11, причем устройство содержит средства для перемещения разделителя потока в двух взаимно ортогональных направлениях.
13. Устройство по любому из пп.11 и 12, в котором бесконтактное устройство измерения темпера
12.
туры сконфигурировано с возможностью определения границы местоположения потока текучей среды, и при этом средства управления включают в себя средства вычисления центра потока текучей среды на основе поперечного сканирования.
14. Устройство по любому из пп.11-13, в котором бесконтактное устройство измерения температуры является оптическим устройством измерения температуры, таким как пирометр.
15. Устройство по любому из пп. 11-14, в котором разделитель струи является водоохлаждаемым.
16. Устройство по любому из пп.11-15, в котором средства управления дополнительно содержат средства для автоматического выполнения цикла измерений, использующие способ по любому из пп.1-10 и повторяющие указанный цикл измерений.
14.
14.
14.
14.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
026028
- 1 -
026028
- 1 -
026028
- 1 -
026028
- 1 -
026028
- 1 -
026028
- 1 -
026028
- 1 -
026028
- 4 -
026028
026028
- 11 -