Устройство для контроля и регулирования температуры

 

I. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, например, в прокалочиой печи с несколькими огневыми каналами, каждый со смотровым окном и регулируемой горелкой, содержащее корпус, в котором установлены два плоских зеркала, одно из которых - с возможностью вращения, а второе - неподвижно , привод, на оси которого размещено указанное зеркало, диафрагму, оптическую систему, фотодатчик, эталонный источник света, блок сравнения и исполнительный блок, причем поворотное зеркало , диафрагма, оптическая система и фотодатчик расположены на одной оси в указанной последовательности, неподвижное зеркало установлено так, что углы между его поверхностью и направлениями на по , воротное зеркало и эталонный источник света одинаковы, фотодатчик через блок сравнения соединен с блоком управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля и регулирования температуры , повышения производительности и качества продукции, оно снабжено светонепроницаемой цилиндрической камерой, в которую соосно с ней помещено поворотное зеркало, световодами, наприм&р волоконными , равной длины, одни концы которых с собирающими линзами размещены против смотровых окон прокалочной печи, а другие (также с собирающими линзами) в отверстиях обода светонепроницаемой камеры, коммутаторами, размещенными на оси поворотного зеркала, задатчиками и регуляторами уровня температуры в каждом огневом канале, и задатчиком распределения температуры в печи, фотодатчик через коммутатор соединен с входами блоков i сравнения, с другими входами которых соединены задатчики температуры, а задат (Л , чик распределения температуры в печи соединен с задатчиками уровня температуры в каждом огневом канале. 2.Устройство по п. I, отличающееся тем, что задатчик распределения температуры в печи и задатчики уровня температуры в каждом огневом канале выполнены в виде источника стабилизированного напряжения, подключенного последовательно с ним реостата и включенных параллельно источнику 05 с реостатом потенциометров, движки и од4;а ин концы которых соединены с регуляторами температуры каждого канала. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что привод поворотного зеркала и комму таторы выполнены в виде шагового искателя , на оси которого закреплено поворотное зеркало.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 1064107 А

Уд) F 27 D 1900

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO

Cb

4ь

Ю с,) (21) 3528606/22-02 (22) 31.12.82 (46) 30.12.83. Бюл. № 48 (72) С. А. Сурков, С. Г. Наумов, В. К. Чинарев и А. И. Лутков (53) 621-525(088.8) (56) i. Вайнер Ш. А.,Вайнер С. А. Фото копировальные системы управления тех-. нологическим оборудованием. М., «Машиностроение»,1971, с. 25, рис. 18.

2. Стороженко В. А. и др. Теиловиэор с одноосевым оптико-механическим сканированием.- «Оптико-механическая промышленность», № 12, 1977, с. 23-24. (54) (57) !. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, например, в прокалочной печи с несколь-" кими огневыми каналами, каждый со смо-. тровым окном и регулируемой горелкой, содержащее корпус, в котором установлены два плоских зеркала, одно из которых— с возможностью вращения, а второе — неподвижно, привод, на оси которого размещено указанное зеркало, диафрагму, оптическую систему, фотодатчик, эталонный источник света, блок сравнения и исполнительный блок, причем поворотное зеркало, диафрагма, оптическая система и фотодатчик расположены на одной оси в укаэанной последовательности, неподвижное зеркало установлено так, что углы между его поверхностью и направлениями на по, воротное зеркало и эталонный источник света одинаковы, фотодатчик через блок сравнения соединен с блоком управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля и регулирования температуры, повышения производительности и качества продукции, оно снабжено светонепроницаемой цилиндрической камерой, в которую соосно с ней помещено поворотное зеркало, световодами, например волоконными, равной длины, одни концы которых с собирающими линзами размещены против смотровых окон прокалочной печи, а другие (также с собирающими линзами) в отверстиях обода светонепроницаемой камеры, коммутаторами, размещенными на оси поворотного зеркала, задатчиками и регуляторами уровня температуры в каждом огневом канале, и задатчиком распределения температуры в печи, фотодатчик через коммутатор соединен с входами блоков сравнения, с другими входами которых соединены задатчики температуры, а задат.чик распределения температуры в печи соединен с задатчиками уровня температуры в каждом огневом канале.

2. Устройство ио п. 1, отличающееся тем, что задатчик распределения температуры в печи и задатчики уровня температуры в каждом огневом канале выполнены в виде источника стабилизированного напряжения, подключенного последовательно с ним реостата и включенных параллельно источнику с реостатом потенциометров, движки и одни концы которых соединены с регуляторами температуры каждого канала.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что привод поворотного зеркала и коммутаторы выполнены в виде шагового искателя, на оси которого закреплено поворотное зеркало.

1064 !07

Изобретение относится к разработке конструкций прокалочных печей для углеродных материалов, а именно к конструктивным элементам и оборудованию общего назначения для прокалочных печей, в частности к устройствам для управления.

Известно устройство для контроля параметров протяженного объекта, содержащее осветитель, оптическую систему, плоское вращающееся зеркало, привод зеркала и фотодатчик, в котором сигнал от осветителя через исследуемый объект попадает на вращающееся зеркало, а от него — на фотодатчик. Таким образом достигается контроль всего протяженного объекта (!!.

Недостатки данного устройства — его полная незащищенность от влияния окру- жающей среды (пыль, колебания температуры) и сравнительно невысокая точность контроля параметров, так как с помощью укаэанного технического решения проводится не относительные, а абсолютные измерения, подверженные влиянию различных погрешностей.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для контроля и регулирования температуры, содержащее корпус, в котором установлены два плоских зеркала, одно из которых— с воэможностью вращения, а второе — неподвижно, привод, на оси которого размещено указанное зеркало, диафрагму, оптическую систему, фотодатчик, эталонный источник света, блок сравнения и блок управления (регистрирующий прибор). Поворотное зеркало, диафрагма, оптическая систеМ8 и фотодатчик расположены на прямой в укаэанной последовательности,,неподвижное зеркало установлено так, что углы между его поверхностью и направлениями на поворотное зеркало и эталонный источниксвета одинаковы, а фотодатчик через блок сравнения соединен с исполнительным блоком (2).

Недостатком данного устройства является невозможность его применения в производственных условиях для измерения распределения температуры в прокалочной печи с несколькими огневыми каналами изэа того, что смотровое окно каждого канала печи ориентировано так, что измерение температуры можно проводить только в на. правлении, перпендикулярном стенке печи.

Если установить зеркала, то значительные расстояния от прибора (до 6 м) и температурные перепады не дают возможности точной юстировки системы. Кроме того, запыленность и меняющаяся температура воздуха приводят к значительному и непостоянному по величине и спектру поглощению, что существенно снижает точность измерений. Цель изобретения — повышение точнос ти контроля и регулирования температуры повышение производительности и качества продукции.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство для контроля и регулирования температуры, например, в прокалочной печи с несколькими огневыми каналами, каждый со смотровым окном и регулируемой горелкой, содержащее корпус, в котором установлены два плоских зеркала, одно из которых — с возможностью вращения, а второе неподвижно, привод, на оси которого размещено указанное зеркало, диафрагму, оптическую систему, фотодатчик, эталонный источник света, блок сравнения и исполнительный блок, причем поворотное зеркало, диафрагма, оптическая система

15 и фотодатчик расположена на одной оси в указанной последовательности, неподвижное зеркало установлено так, что углы между его поверхностью и направлениями на

Поворотное зеркало и эталонный источник света одинаковы, фотодатчик через блок сравнения соединен с блоком управления, снабжено светонепроницаемой цилиндрической камерой, в которую соосно с ней помещено поворотное зеркало, световодами, например волоконными, равной дли2S. ны, одни концы которых с собирающими линзами размещены против смотровых окон прокалочной печи, а другие (также с собирающими линзами) в отверстиях обода светонепроницаемой камеры, коммутаторами, размещенными на оси поворотного

ЗО зеркала, задатчиками и регуляторами уровня температуры в каждом огневом канале, и задатчиком распределения температуры в печи, фотодатчик через коммутатор соединен с входами блоков сравнения, с дру. гими входами которых соединены задатчики температуры, а эадатчик распределения температуры в печи соединен с эадатчиками уровня температуры в каждом огневом ка н ал е.

4О Кроме того, задатч (1 распределения температуры в печи и задатчики уровня температуры в каждом огневом канале выполнены в виде источника стабилизированного напряжения, подключенного последо-вательно к ним реостата и включенных па45 раллельно источнику с реостатом потенциометров, движки и одни концы которых соединены с регуляторами температуры каждого канала, Причем привод поворотного зеркала и коммутаторы выполнены в виде шагового искателя, на оси которого закреплено поворотное зеркало.

На фиг. схематично показано устрой ство для контроля и регулирования температуры, общий вид; на фиг, 2 — пример выполнения задатчика распределения температуры в печи.

Смотровые окна выполнены в корпусе прокалочной печи 2. Напротив каждого з

1064! 07

4 иэ смотровых окон I установлена собираю- подключается к устройству 27 управления щая линза 3, за которой размещен один приводом 28 горелки 29 для каждого канаиз концов световодов 4 равной длины (например в виде пучка стеклянных волокон), На фиг. 2 показан пример выполнении другие концы которых размещены в отвер- задатчиков 25 температ ры стиях на обо 5 на о оде цилиндрической светоне- нале 23 и задатчика 31 распределения темпроницаемой камеры 5. В камере установ- пературы в печи. лено поворотное зеркало 6, а также соби- Источник 36 стабилизированного напрярающие линзы 7 на концах световодов. жения через реостат 37 подключен парал8 п ивода 9.

Поворотное зеркало 6 размещено на оси лельно потенциометрам 38 ви привода 9. Ось 8 выполнена с электро- !0 концы которых соедйнены блоками 24 сравизоляционными вставками 10, на ней раз- нения каждого канала 23. мешены коммутаторы 11 — 13, выполненные Устройство для конт оля и ег ° каждый нап и пример, в виде полого полуци- ния температуры работает следующим облиндра 14 из электропроводящего материа- разом ла, например меднои фольги. и закреплен- При нагреве печи световые сигналы ченого на поверхности цилиндра .15 из иэо- 5 реэ смотровые окна 1 попадают на линзы ляционного материала, поверхности кото- 3, которые собирают световые пучки к конрого касаются соответствующих токосъемоч- цам световодов 4, которые могут быть выных щеток. Находящиеся на одной прямой, полнены в виде пучков стеклянных волокон, с поворотным зеркалом 6 диафрагма !6, on- труб с внутренней полировкой и т. д. Светическая система 17 и фотодатчик 18 раз- товоды 4 имеют равную длину что дости

20гащ ы в корпусе 19„где также находятся ется их зигзагообразным выполнением, п инеподвижное плоское зеркало 20 и эталон- чем по мере приближения к прямой, на коный источник 21. света (питаемый стабили- торой лежат поворотное зеркало 6, диафрагзатором 22). Зеркало 20 установлено .так, ма 16, оптическая система 17 и фотодатчик чтобы тобы углы между направлениями на пово- !8, световоды 4 изгибаются все больше н ротное зеркало 6 и на эталонный источник 25 больше. Свет по световодам 4 попадает в

21 света (выполненный, иап име в ви например, в виде . светонепроницаемую цилиндрическую камеэталонной лампы), были одинаковы. о), одинаковы. Фо- ру 5, собирается линзами 7 и подается на тодатчик 18 че ез комм тато I! п

p y p noax n- поворотное зеркало 6, которое при вращечен к блокам 23 контроля и регулирования нии его приводом 9 поочередно проектирует температуры в каждом огневом канале. пучок света с каждого световода на диафКаждый блок 23 содержит блок 24 сра- З0 рагму 16, которая вырезает часть светового внения, задатчик 25 уровня температуры потока, затем через оптическую систем у му б аждом огневом канале, регулятор 26, 17 (увеличивающую размеры изображлок 27 управления приводом горелки, при- . ния) световои пучок попадает на фотодатвод 28 горелки, горелку 29. Кроме того, чик 16. Сигнал с фотодатчика 16 подается фотодатчик 18 через коммутатор 11 под- через коммутатор 11 поочередно на блоки ключен к регистрирующему прибору 30 (мо- З5 24 сравнения для каждого канала 23. На жет быть использован многоканальный само- эти же блоки 24 сравнения поступает сигписец или отдельный прибор для каждого нал от задатчика 25 каждого канала и от канала, либо сигнал подаваться на один включенного последовательно с ним засамописец для всех каналов; в последнем датчика 31 распределения температуры случае каналы различают по последова- 40 в печи. тельности пиков на диаграмме прибора). Для практической схемы на фиг. 2, где

С датчиками 25 уровня температуры в в качестве задатчиков 25 использованы покаждом оневом канале соединен задатчик тенциометры 38, а в качестве задатчика

31 распределения температуры в печи. На 3! — реостат 37 в сочетании с источником оси привода 9 размещен коммутатор 13, 36 питания, указанный сигнал для каждос помощью которого напряжение источника 45 го канала 23 будет представлять собой раэ32 питания подается на приводы 33 перфо- ность ЭДС источника питания и давлений рированяых дисков или заслонок 34, за- напряжения на реостате 37 и потенциометре крывающих смотровые окна 1 и размещец- 38. Разностный сигнал с блока 24 сравнения ных снаружи или эа стеклом смотрового подается на знакочувствительный регулятор окна {последний вариант предпочтитель- 26, управляющий работой привода 28 го50 нее, для простоты показано наружное рас- релки 29. В зависимости от знака сигнала положение перфорированных дисков или энакочувствительный блок 27 управления заслонок и их приводов и всего для од- приводом 28 (например в простейшем слуного смотрового стекла). Перфорированные чае блоки 27 и 28 объединяет электродвидиски могут быть посажены на оси двига- гатель постоянного тока СЛ-369, вал котелей или сельсинов, а заслонки связаны 55 торого связан с парой винт-гайка, передвис сердечниками электромагнитов. На оси гающей заслонку подачи горючего газа или привода 9 размещен коммутатор 12, через окислителя в горелку 29) увеличивает или который источник 35 питания поочередно уменьшает выделение тепла горелкой 29.

10641

Привод 28 питается от источника 35 пи. гания, который подключается к соответ ствующему блоку 27 управления приводом

28 с помощью коммутатора !2. 3а счет та кого подключения при отсутсвии сигнала с фотодатчика 18 на данном канале 23 при постоянном сигнале с задатчиком 25 н

3l не происходит срабатывания привода

28 горелки 29, а температурный режим данного.канала 23 поддерживается на заданном уровне и «подправляется» только в слу чае поступления сигнала от соответствующего смотрового окна I на фотодатчик 18.

Одновременно с .подачей сигнала с фотодатчика 18 и напряжения питания с источника 35 коммутатор 13 подает напряжение питания с .источника 32 на привод 33 заслонки соответствующего канала, и соответствующее смотровое окно 1 открывается, что позволяет измерить температуру в печи в данном огневом канале. При вращении зеркала 6 на фотодатчик 18 также периодически поступает свет от эталонной лампы

2l, питаемой от стабилизированного источника 22 питания, что позволяет следить за стабильностью характеристики фотодатчика 18 и производить сравнительные измерения температуры в огневых каналах 2s по отношению к температуре лампы 21.

После того, как поворотное зеркало пройдет все те положения, в которых лучи с линз 7 проектируются на диафрагму 16, оно будет проходить такое положение, в кото,1юм на диафрагму 16 попадает сигнал от эталонного источника 21 света через плоск е зеркало 20. В этот момент будет осуществлена проверка работы фотодатчика

18 (произошел ли сдвиг нуля), в соответствии с которой после обработки диаграммы самописца 30 могут быть внесены коррективы в результате измерений для получе- ., ния действительных значений температур в прокалочной печи, 07

Привод 9 и коммутаторы 11 — 13 могут быть выполнены в виде шагового искателя (не показан), на оси которого закреплено зеркало 6. При срабатывании привода этого шагового искателя зеркало 6 будет по.- ворачиваться на один шаг, контакты параллельных полей шагового искателя будут осуществлять переключение каналов, выполняя функцию коммутаторов 11 — 13.

Использование светонепроницаемой цилиндрической камеры позволяет избежать влияния посторонних Источников света, а также .бликов на элементах прибора, применение светопроводов равной длины приводит к одинаковому поглощению в каждом канале, что дает возможность одинаковым образом градуировать фотодатчнк !8 для каждого канала 23. Применение световодов позволяет избежать влияния загрязнения, колебаний температуры и освещеннос- ти в помещении. Собирающие линзы на двух концах световода. позволяют избежать рассеяния света и собрать информацию о температуре с большей площади. Предложенная схема соединения с использованием коммутаторов г!озволяет простыми средствами обеспечить работоспособность сложной системы регулирования температуры.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения и регулирования температуры в прокалочной печи в связи с тем, что исключено влияние окружающей среды на световые пучки от различных смотровых окон и исключено влияние различных расстояний of последних до прибора (погрешность измерения температуры уменьшается с 10 до 5 /0), а также повысить качество выпускаемой продукции (углеродных материалов), например повысить предел прочности на растяжение от 120 до 140 кгс/см в связи со стабилизацией режима прокалки кокса.

l 064 l07 фггул юорпп юрга

Составитель В. Этинген

Редактор А. Мотыль Текред И. Верес Корректор М. /немчик

Заказ 10347/41 Тираж 615 . Подписное

ВНИ И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППГ1 «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4