Устройство для контроля и регулирования температуры

(9) (И) 1064107 Д З(51) Г 27 Р9 00 О ИЯ АВТОРСКОМУ СВ ВУ ЕЛЬ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Вайнер Ш. АВайнер С. А. Фотокопировальные системы управления технологическим оборудованием. М., Машиностроение,971, с, 25, рис, 18. 2. Стороженко В. А. и др. Теиловиэорс одноосевым оптико-механическим сканированием.- Оптико-механнческая 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, фотодатчи к 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 по п. 1, отличающееся тем, ф что задатчик распределения температуры в печи и задатчики уровня температуры в каждом огневом канале выполнены в виде источника стабилизированного напряжения, вам подключенного последовательно с ним реостата и включенных параллельно источнику с реостатом потенциометров, движки и од. ни концы которых соединены с регулято 4 ь рами температуры каждого канала.В3. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что привод поворотного зеркала н коммутаторы выполнены в виде шагового иска-"теля, на оси которого закреплено поворот. ное зеркало,Изобретение относится к разработкеконструкций прокалочных печей для углеродных материалов, а именно к конструктивным элементам и оборудованию общегоназначения для прокалочных печей, в частности к устройствам для управления.Известно устройство для контроля па.ра метров протяженного объекта, содержащее осветитель, оптическую систему, плоское вращающееся зеркало, привод зеркалаи фотолатчик, в котором сигнал от осветителя через исследуемый объект попадаетна вращающееся зеркало, а от него - нафотолатчик. Таким образом достигаетсяконтроль всего протяженного объекта.Недостатки данного устройства - егополная незащищенность от влияния оиружающей среды (пыль, колебания температуры) и сравнительно невысокая точностьконтроля параметров, так как с помощьюукаэанного технического решения проводится не относительные, а абсолютные измерения, подверженные влиянию различных погрешностей,Наиболее близким техническим реше.нием к предлагаемому является устройстволля контроля и регулирования температуры,содержащее корпус, в котором установлены лва плоских зеркала, одно из которых -с воэможностью вращения, а второе - неподвижно, привод, на оси которого размещено указанное зеркало, диафрагму, оптическую систему, фотодатчик, эталонныйисточник света, блок сравнения и блок управления (регистрирующий прибор), Поворотное зеркало, диафрагма, оптическая систе.ма и фотодатчик расположены на прямойв указанной последовательностинеподвиж.ное зеркало установлено так, что углы между его поверхностью и направлениями наповоротное зеркало и эталонный источник"света одинаковы, а фотодатчик через блоксравнения соединен с исполнительным блоком (2.Недостатком данного устройства является невозможность его применения в производственных условиях для измерения распределения температуры в прокалочнойпечи с несколькими огневыми каналами изэа того, что смотровое окно каждого кана.ла печи ориентировано так, что измерениетемпературы можно проводить только в на.правлении, перпендикулярном стенке печи.Если установить зеркала, то значительныерасстояния от прибора (до 6 м) и темпера.турные 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 температурыповышение производительности и качества продукции.Укаэанная цель достигается тем, чтоустройство 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 осив 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 соелинен с блоком управления, снабжено светонепроницаемой цилиндрической камерой, в которую соосно с ней помещено поворотное зеркало, световодами, например волоконными, равной дли. ны, одни концы которых с собирающимилинзами размещены против смотровых окон прокалочной печи, а другие (также с собирающими линзами) в отверстиях обола 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 сое.динен 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 канале. 4 О Кроме того, задатч) распределениятемпературы в печи и залатчики уровня температуры в каждом огневом канале выполнены в виде источника стабилизирован.ного напряжения, подключенного последо-.вательно к ним реостата и включенных па раллельно источнику с реостатом потенциометров, движки и одни концы которых соединены с регуляторами темперЬтуры каждого канала,Причем привод поворотного зеркала икоммутаторы выполнены в виде шагового искателя, на оси которого закреплено поворотное зеркало.На фиг.схематично показано устройство для контроля и регулирования температуры, общий вид; на фиг, 2 - пример выполнения задатчика распределения температуры в печи.Смотровые окнавыполнены в корпу.се прокалочной печи 2. Напротив каждого31064 074иэ смотровых оконустановлена собираю- подключается к устройствч 27 чиравзения щая линза 3, за которой размещен один приводом 28 горелки 29 для каждого канаиз концов световодов 4 равной длины (на- ла 23пример в виде пучка стеклянных волокон), На фиг, 2 показан пример выполнении другие концы которых размещены в отвер- задатчиков 25 темиерат рыстиях на обо 5на 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 парал.8 п ивода 9.Поворотное зеркало 6 размещено на оси лельно потенциометрам 38 випривода 9. Ось 8 выполнена с электро- О концы которых соединены блоками 24 сравизоляционными вставками 10, на ней раз- нения каждого канала 23.мешены коммутаторы- 13, выполненные Устройство для конт оля и егкаждый нап ипример, в виде полого иолуци- ния температуры работает следующим об. линдра 14 из электроироводящего материа- разомцла, например меднои фольги, и закреплен- При нагреве печи световые сигналы ченого на поверхности цилиндра .15 из иэо реэ смотровые окна 1 попадают на линзы ляционного материала, поверхности кото, 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 б диафрагма 6, оп. труб с внутренней полировкой и т. д, Светическая система 17 и фотодатчик 8 раз- товоды 4 имеют равную длину что дости20гащ ы в корпусе 19, где также находятся ется их зигзагообразным выполнением, и и- неподвижное плоское зеркало 20 и эталон- чем по мере приближения к прямой, на ко. ный источник 2. света (иитаемый стабили- торой лежат поворотное зеркало б, диафрагзатором 22). Зеркало 20 установлено .так, ма 6, оптическая система 7 и фотодатчик чтобытобы углы между направлениями на пово, световоды 4 изгибаются все больше н ротное зеркало б и на эталонный источник 25 больше, Свет по световодам 4 попадает в 2 света (выполненный, иаи име в винапример, в виде светонепроницаемую цилиндрическую каме- эталонной лампы, были одинаковы. о, одинаковы. Фо- ру 5, собирается линзами 7 и подается на тодатчик 18 че ез комм тато 1 ир ур подклю- 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 рагму 6, которая вырезает часть светового внения, задатчик 25 уровня температуры потока, затем через оптическую систему му баждом огневом канале, регулятор 26, 7 (увеличивающую размеры изображлок 27 управления приводом горелки, при- .ния) световои пучок попадает на фотодатвод 28 горелки, горелку 29. Кроме того, чик б. Сигнал с фотодатчика 16 подается фотодатчик 18 через коммутатор 11 под- через коммутатор 11 поочередно на блоки ключен к регистрируюгцему прибору 30 (мо 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 ио последова в печи.тельности пиков на диаграмме прибора). Для практической схемы на фиг, 2, гдеС датчиками 25 уровня температуры в в качестве задатчиков 25 использованы по- каждом оневом канале соединен задатчик тенциометры 38, а в качестве задатчика 3 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 раэ питания подается на приводы 33 перфо- ность ЭДС источника питания и давлений рированяых дисков или заслонок 34, за- напряжения на реостате 37 и потенциометре крываюших смотровые окнаи размещен. Разностный сигнал с блока 24 сравнения ных снаружи или эа стеклом смотрового подается на знакочувствительный регулятор окна (последний вариант предпочтитель, управляющий работой привода 28 го.50нее, 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 слу. ного смотрового стекла). Перфорированныечае блоки 27 и 28 объединяет электродвидиски могут быть посажены на оси двига- гатель постоянного тока СЛ, вал котелей или сельсинов, а заслонки связаны 55 торого связан с парой винт-гайка, иередвис сердечниками электромагнитов. На оси гающей заслонку подачи горючего газа или привода 9 размешен коммутатор 2, через окислителя в горелку 29) увеличивает или который источник 35 питания поочередно умЕньшает выделение тепла горелкой 29.10641Привод 28 питается от источника 35 пигания, который подключается к соответствующему блоку 27 управления приводом28 с помощью коммутатора 2. За счет такого подключения при отсутсвии сигналас фотодатчика 18 яа данном канале 23при постоянном сигнале с задатчиком 25 и3 яе происходит срабатывания привода28 горелки 29, а температурный режим данного. канала 23 поддерживается на заданном уровне и подправляется только в слу- Очае поступления сигнала от соответствующего смотрового окна 1 на фотодатчик 18.Одновременно с .подачей сигнала с фотодатчика 18 и напряжения питания с источника 35 коммутатор 13 подает напряжениепитания с .источника 32 на привод 33 заслонки соответствующего канала, и соответствующее смотровое окно 1 открывается,что позволяет измерить температуру в печив данном огневом канале, При вращениизеркала 6 на фотодатчик 18 также периодически поступает свет от эталонной лампы21, питаемой от стабилизированного источника 22 питания, что позволяет следитьза стабильностью характеристики фотодатчика 18 и производить сравнительные измерения температуры в огневых каналах 2по отношению к температуре лампы 21.После того, как поворотное зеркало пройдет все те положения, в которых лучи слинз 7 проектируются на диафрагму 16, онобудет проходить такое положение, в кото,юм на диафрагму 16 попадает сигнал от З 0эталонного источника 21 света через плоскм зеркало 20. В этот момент будет осуществлена проверка работы фотодатчика18 (произошел ли сдвиг нуля), в соответствии с которой после обработки диаграммысамописца 30 могут быть внесены коррективы в результате измерений для получе, ния действительных значений температурв прокалочной печи,07Привод 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 осу. ществлять переключение каналов, выпол. няя функцию коммутаторов 1 - 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 18 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. Предложен. ная схема соединения с использованием коммутаторов позволяет 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 от последних до прибора (погрешность измерения температуры уменьшается с О до 5%), а также повысить качество выпускаемой продукции (углеродных материалов), например повысить предел прочности на растяжение от 20 до 140 кгс/см в связи со стабилизацией режима прокалки кокса.06407 Х регулюлорау юров Составитель В. Этинген Редактор А. Мотыль Текред И. Верес Корректор М. Лемчнк Заказ0347/41 Тираж 615 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППГ 1 Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4