сканирующее устройство для измерения профиля температуры ленты расплавленного или нагретого вещества

Формула изобретения

1. СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЛЕНТЫ РАСПЛАВЛЕННОГО ИЛИ НАГРЕТОГО ВЕЩЕСТВА, содержащее движущуюся тележку на колесах, на которой расположен с возможностью возвратно-поступательного движения охлаждаемый жезл с реверсивным приводом, электродвигатель которого приводит в движение связанную с указанным жезлом механическую передачу, средство для ограничения хода жезла, первичный пирометрический преобразователь и оптическую систему для приема ИК-излучения от вещества и передачи его на упомянутый преобразователь, электрический сигнал от которого поступает на установленный на тележке измерительный преобразователь пирометра, связанный с прибором, регистрирующим температуру, отличающееся тем, что оптическая система содержит не менее одной собирающей линзы и ИК-фильтры, тележка дополнительно оснащена автономной системой охлаждения, включающей соединенные между собой резервуар с хладагентом для подачи в жезл при помощи насоса с электродвигателем и сброса обратно в резервуар через гибкие трубопроводы, стойками регулируемой длины, расположенными по периметру тележки , и стойкой, расположенной в центре тележки и снабженной средством для регулирования высоты положения жезла, на которых горизонтально закреплена рама с вылетом, снабженным опорой для дополнительного крепления сканирующего устройства со средством для регулирования угла наклона жезла, и с платформой, закрепленной на раме с возможностью поворота в вертикальной плоскости, при этом на платформе установлены реверсивный привод с механической передачей в виде плоской передачи с цевочным зацеплением, направляющие ролики, в которых расположен жезл, стойки которых снабжены концевыми выключателями для ограничения хода жезла, первичный пирометрический преобразователь и датчик кромки для определения момента времени прохождения первичным преобразователем кромки ленты расплавленного или нагретого вещества и термостойкая опора, расположенные со стороны "горячего" конца жезла, и блок управления, содержащий пульт управления, устройство управления насосом, устройство управления реверсивным приводом , преобразователь сигнала датчика кромки, устройство измерения температуры корпуса первичного пирометрического преобразователя, логическое устройство, ключевое устройство и генератор регистрирующего прибора, причем первый выход пульта управления связан с входом устройства управления насосом, первый выход которого соединен с электродвигателем насоса, а его второй выход и второй выход пульта управления соединены соответственно с первым и вторым входами устройства управления приводом, третий вход которого связан с выходом устройства для измерения температуры корпуса первичного пирометрического преобразователя, а четвертый и пятый его входы соединены соответственно с каждым из концевых выключателей, при этом первый выход указанного устройства управления приводом соединен с электродвигателем привода, а второй - с первым входом логического устройства, второй вход которого связан с выходом преобразователя сигнала датчика кромки, а выход - с входом генератора регистрирующего прибора и входом управления ключевого устройства, выход генератора регистрирующего прибора соединен с входом устройства управления регистрирующего прибора, выход ключевого устройства соединен с входом измерительного преобразователя пирометра, а вход - с первым выходом первичного пирометрического преобразователя, второй выход которого соединен с входом устройства для измерения температуры корпуса первичного преобразователя, а вход преобразователя сигнала датчика кромки - с выходом датчика кромки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для регулирования высоты положения жезла выполнено в виде передачи винт-гайка, при этом винт жестко соединен с рамой с возможностью перемещения относительно снабженной маховиком гайки, закрепленной на центральной стойке при помощи подшипника.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для регулирования угла наклона жезла выполнено в виде передачи винт-гайка, при этом на жестко соединенном с рамой винте последовательно расположены снабженная маховиком гайка с возможностью перемещения относительно указанного винта, две пары сухарей, которые симметрично охватывают также надетую на винт платформу, и гайка для фиксации положения указанного средства.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительная опора выполнена в виде снабженного маховиком винта с опорной поверхностью, перемещающегося в снабженном резьбой отверстии рамы.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плоская передача с цевочным зацеплением выполнена в виде симметрично расположенных относительно жезла, установленных на платформе зубчатых колес и консольно закрепленных вдоль жезла цевок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для измерения и автоматического контроля температуры.

Известно сканирующее устройство для измерения температуры стекла, транспортируемое через отжиговую печь, имеющую свод, в котором выполнен вытянутый в поперечном направлении и простирающийся в вертикальном направлении лабиринтный канал, выходящий во внутреннюю полость печи. Устройство содержит пирометр для регистрации температурного профиля с кареткой, установленной на раме в лабиринтном канале с возможностью совершения возвратно-поступательного движения при помощи реверсивного двигателя. Охлаждение пирометра происходит благодаря циркуляции хладагента (воды) по сообщающимся впускному и выпускному каналам, которые связаны с расположенными в опорной конструкции пирометра резервуарами, которые, в свою очередь, связаны с источником воды за пределами печи отжига. При этом головка пирометра находится во внутренней полости печи отжига, а остальная часть устройства герметизирована в указанном канале при помощи расположенной поперек канала эластичной перегородки, выполненной из термостойкой ткани. Окно доступа, выполненное в одной из боковых стенок печи, сообщающееся с одним концом канала и снабженное герметизирующей от наружной атмосферы дверцей, позволяет при необходимости извлечь пирометр из печи [1].

Эксплуатация описанного сканирующего устройства требует прокладки дополнительного, не связанного с технологией, в данном случае производства стекла, лабиринтного канала, причем везде, где предполагается осуществлять технологический контроль и измерять температурный профиль на поверхности ленты. К тому же металлические элементы опорной конструкции пирометра способны поглощать значительные количества тепла, исходящего от печи, что может привести к их изгибу и короблению, и как следствие, помешать нормальному перемещению каретки или воспрепятствовать вообще. Это приходится учитывать при отключении магистральной системы охлаждения, от которой устроена подпитка системы охлаждения рассматриваемого устройства. При этом устройство не имеет защиты на случай превышения допустимого значения температуры корпуса пирометра, что ведет к более частым выходам из строя термочувствительного элемента. Следует отметить,что головка пирометра постоянно находится в зоне высоких температур - как в процессе отсъема показаний, так и в интервале времени между отсъемами, в связи с чем при использовании наиболее распространенного в производственных условиях хладагента - воды - происходит отложение солей в каналах системы охлаждения, что снижает ее эффективность и надежность. Кроме того, существенным недостатком является то, что измерение температурного профиля упомянутым пирометром осуществляется просто по сечению печи отжига без установления соответствия между началом (концом) ленты и начальной (конечной) точкой кривой температуры. При этом визуализация поверхности ленты происходит с расстояния, при котором на термочувствительный элемент пирометра в результате отражений и переотражений может попасть излучение конструктивных элементов печи, что приводит к дополнительному воздействию помех на полезный сигнал и, как следствие, снижению качества измерения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является сканирующее устройство для измерения профиля температуры, содержащее движущуюся тележку на колесах, которая подъезжает к технологическим смотровым окнам, например печи отжига ленты стекла. На тележке установлен полый охлаждаемый жезл прямоугольного сечения с возможностью возвратно-поступательного движения, осуществляемого при помощи реверсивного привода, электродвигатель которого приводит в движение связанную с указанным жезлом цепную передачу. "Горячий конец" жезла снабжен вращающимся зеркалом, а в его нижней части, обращенной к поверхности расплавленного вещества, выполнено отверстие, закрытое сапфировым окном, при этом первичный пирометрический преобразователь расположен с противоположного конца жезла. ИК-излучение от вещества происходит через сапфировое окно, отражается зеркалом и далее по оптическому каналу, расположенному внутри полого жезла, поступает на первичный пирометрический преобразователь, электрический сигнал от которого поступает на установленный на тележке измерительный преобразователь пирометра и далее на прибор, регистрирующий температуру. Система охлаждения выполнена в виде трубопроводов, расположенных внутри полого жезла и соединенных с источником воды вне устройства [2].

Устройство-прототип имеет следующие недостатки. Первичный пирометрический преобразователь не подвержен влиянию высоких температур, но конструктивно расположен таким образом, что в процессе измерения температуры прежде, чем достичь его, полезное излучение от вещества проходит путь в несколько метров. При этом потеря полезного излучения происходит вначале при отражении от зеркала, затем в результате поглощения его внутренними стенками жезла при прохождении оптического канала до первичного пирометрического преобразователя, на который попадает также помехосоздающее излучение внутренних стенок полого жезла. Из-за сложности теплообменных процессов нельзя однозначно оценить величину потерь полезного излучения и влияние помех, однако ясно, что чем длиннее путь проходит излучение, тем выше степень влияния дестабилизирующих факторов на процесс измерения и, как следствие, снижение качества измерения. При этом также следует учитывать, что усложняется процесс градуировки, при проведении которого необходимо максимально приблизиться к реальным условиям. В отношении получаемого при помощи устройства-прототипа температуры следует сказать, что так же, как в известном устройстве, описанном выше, отсутствует соответствие между началом (концом) - кромками - ленты и начальной (конечной) точкой кривой температуры. Измерительный жезл не защищен от перегрева, выше допустимого, когда помехосоздающее излучение его внутренних стенок может значительно исказить истинное значение температуры. Ввод и вывод жезла из печи происходит с одинаковой скоростью, что также способствует его излишнему нагреву. Кроме того, ввод жезла в печь сопряжен с возможностью соприкосновения с лентой вещества, температуру которого измеряют, что крайне нежелательно, так как может привести к повреждению как жезла, так и самой ленты. И, наконец, конструкция устройства в целом достаточно металлоемка, поскольку таким образом обеспечивается ее устойчивость при вводе-выводе жезла.

Целью изобретения является повышение качества измерения температуры за счет снижения потери полезного сигнала от вещества путем снижения влияния помех, связанных с переизлучением, расширением технологических возможностией за счет осуществления регистрации измеряемого температурного профиля по ширине ленты в строгом соответствии между началом (концом) ленты и начальной (конечной) точкой кривой температуры, снижение металлоемкости и увеличение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что сканирующее устройство для измерения профиля температуры ленты расплавленного или нагретого вещества, содержащее движущуюся тележку на колесах, на которой расположен с возможностью возвратно-поступательного движения охлаждаемый жезл с реверсивным приводом, электродвигатель которого приводит в движение связанную с указанным жезлом механическую передачу, а также средством для ограничения хода жезла, первичным пирометрическим преобразователем и оптической системой для приема ИК-излучения от вещества и передачи его на упомянутый преобразователь, электрический сигнал от которого поступает на установленный на тележке измерительный преобразователь пирометра и далее на прибор, регистрирующий температуру, согласно изобретению дополнительно оснащено расположенными по периметру тележки стойками регулируемой длины и одной, расположенной в центре и снабженной средством для регулирования высоты горизонтального положения жезла, на указанных стойках горизонтально закреплена рама, вылет которой снабжен опорой для дополнительного крепления названного сканирующего устройства, и на которой дополнительно расположены средство для регулирования угла наклона жезла с платформой, закрепленной на указанной раме с возможностью поворота в вертикальной плоскости, при этом на указанной платформе установлены рверсивный привод, в качестве механической передачи которого использована плоская передача с цевочным зацеплением, и дополнительно направляющие ролики, в которых расположен жезл, при этом их стойки снабжены концевыми выключателями в качестве средства для ограничения хода жезла, первичный пирометрический преобразователь и дополнительно датчик кромки для определения момента времени прохождения указанным первичным пирометирическим преобразователем кромки расплавленного или нагретого вещества и термостойкая опора расположены со стороны "горячего конца" жезла, а в качестве оптической системы использованы взятые соответственно в количестве не менее одной штуки собирающие линзы и ИК-фильтры первичного пирометрического преобразователя, на упомянутой тележке также дополнительно установлены автономная система охлаждения, включающая соединенные между собой резервуар с хладагентом для подачи в жезл при помощи насоса с электродвигателем и сброса обратно в резервуар через гибкие трубопроводы, и блок управления, содержащий пульт управления, устройство управления насосом, устройство управления реверсивным приводом, преобразователь сигнала датчика кромки, устройство для измерения температуры корпуса первичного пирометрического преобразователя, логическое устройство, ключевое устройство и генератор регистрирующего прибора, причем первый выход пульта управления связан с входом устройства управления насосом, первый выход которого соединен с электродвигателем насоса, а его второй выход и второй выход пульта упраления соединены соответственно с первым и вторым входами устройства управления приводом, третий вход которого связан с выходом устройства для измерения температуры корпуса первичного пирометрического преобразователя, а четвертый и пятый его входы соединены соответственно с каждым из концевых выключателей, при этом первый выход указанного устройства управления приводом соединен с электродвигателем привода, а второй - с первым входом логического устройства, второй вход которого связан с выходом преобразователя сигнала датчика кромки, а выход - с входом генератора регистрирующего прибора и входом управления ключевого устройства, выход генератора регистрирующего прибора соединен с входом управления регистрирующего прибора, выход ключевого устройства соединен с входом измерительного преобразователя пирометра, а вход - с первым выходом первичного пирометрического преобразователя, второй выход которого соединен с входом устройства для измерения температуры корпуса первичного пирометрического преобразователя, а вход преобразователя сигнала датчика кромки - с выходом датчика кромки.

Средство для регулирования высоты горизонтального положения жезла выполнено в виде передачи винт-гайка, при этом винт жестко соединен с рамой с возможностью перемещения относительно снабженной маховиком гайки, закрепленной на центральной стойке при помощи подшипника.

Средство для регулирования угла наклона жезла выполнено в виде передачи винт-гайка, при этом на жестко соединенный с рамой винт последовательно надеты снабженная маховиком гайка с возможностью перемещения относительно указанного винта, две пары сухарей, которые симметрично охватывают также надетую на винт платформу, и гайка для фиксации положения названного средства.

Дополнительная опора выполнена в виде снабженного маховиком винта с опорной поверхностью, перемещающегося в снабженном резьбой отверстии рамы.

Плоская передача с цевочным зацеплением выполнена в виде расположенных симметрично относительно жезла установленных на платформе зубчатых колес и консольно закрепленных вдоль жезла цевок.

Наличие механических регулировок горизонтального и вертикального положения жезла позволяет располагать находящийся на "горячем конце" измерительный прибор на минимально возможном расстоянии от объекта, температуру которого измеряют. Во избежание соприкосновения первичного пирометрического преобразователя с нагретым (расплавленным) телом предусмотрена термостойкая опора. При таком положении первичного пирометрического преобразователя удается значительно сократить вредное влияние помехосоздающего излучения на процесс измерения, а также упростить процесс градуировки, при проведении которой необходимо максимальное приближение к реальным условиям. В качестве оптической системы, которую подбирают исходя из обеспечения необходимого поля зрения измерительного прибора и выбора спектрального диапазона измерений, оказывается достаточным использовать собирающие линзы и ИК-фильтры первичного пирометрического преобразователя, что также снижает уровень создаваемых помех, которое обязательно возникают в связи с необходимостью охлаждения (обдува) оптики. Кроме того, нахождение первичного пирометрического преобразователя в зоне высоких температур предельно минимизировано: только при вводе жезла с измерительным прибором в печь в процессе измерения; вывод жезла из печи осуществляется с гораздо большей скоростью, поскольку процесс измерения не производят и скорость движения жезла не согласована с быстродействием термочувствительного элемента первичного пирометрического преобразователя.

Все это положительно влияет на качество измерения и достоверность получаемых результатов в виде профилей температуры, поскольку удается значительно увеличить долю полезного излучения в общем потоке, воспринимаемом первичным пирометрическим преобразователем.

В случае возможного перегрева первичного пирометрического преобразователя, связанного с длительными измерениями для получения большого количества профилей температуры, предусмотрен аварийный вывод жезла из печи.

Использование плоской передачи с цевочным зацеплением при выводе-вводе жезла при работе в условиях высоких температур является наиболее предпочтительным по сравнению с другими известными типами механических передач, поскольку деформация и коробление, приводящие к заклиниванию и выходу из строя, наименее вероятны.

По сравнению с известными предлагаемое устройство обладает дополнительными технологическими возможностями, связанными с введением датчика кромки для определения момента времени прохождения первичным пирометрическим преобразователем кромки расплавленного или нагретого вещества. Ситуация такова, что при помощи известных устройств возможно было измерять температуру либо в отдельных точках расплавленной (нагретой) ленты, либо получать профили температур по сечению печи отжига, тогда как важной информацией для технолога является температурный профиль именно по ширине ленты вещества, например, стекла, которая может медленно перемещаться в печи отжига и в поперечном направлении от одной боковой стенки к другой.

Согласованная работа предлагаемого устройства обеспечивается при помощи блока управления, содержащего пульт управления, устройство управления насосом, устройство управления реверсивным приводом, преобразователь сигнала датчика кромки, устройство для измерения температуры корпуса первичного пирометрического преобразователя, логическое устройство, ключевое устройство и генератор регистрирующего прибора.

В предлагаемом устройстве предусмотрена автономная система охлаждения, что позволяет увеличить мобильность устройства и, что особенно важно, использовать в качестве рабочего тела дистиллированную воду либо какой-нибудь иной эффективный хладагент. Кроме того, система охлаждения, не связанная с общей магистралью (водоснабжения, как правило) более надежно обеспечивает работу сканирующего устройства, так как процесс измерения температуры уже не зависит от возможных перебоев с подачей воды и т.д. В свою очередь, организация автономной системы (замкнутого цикла) охлаждения стала возможной благодаря тому, что охлаждение осуществляют только в процессе отсъема показаний. Использование дистиллированной воды, а также сокращение времени пребывания первичного пирометрического преобразователя в зоне высоких температур, а следовательно, времени функционирования системы охлаждения, способствует уменьшению отложения солей в каналах системы, что положительно влияет на эффективность охлаждения, а также увеличивает срок эксплуатации установки.

Следует также отметить, что существенно снижена металлоемкость установки в целом за счет уменьшения площади основания передвижной тележки. Возможность ее опрокидывания при вводе в печь жезла (крайнее положение) исключается благодаря введению дополнительной опоры на балку печи.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 - устройство, план; на фиг.4 - блок-схема автоматического управления; на фиг.5 - средство для регулирования угла наклона жезла, дополнительный вид; на фиг.6 - средство для регулирования высоты горизонтального положения жезла, дополнительный вид; на фиг.7 - опора для дополнительного крепления сканирующего устройства, дополнительный вид; на фиг.8 - временная диаграмма функционирования сканирующего устройства.

Заявляемое устройство состоит из следующих элементов и составных частей.

На движущейся тележке 1, выполненной из листового материала, с колесами 2 рояльного типа диаметром 200 мм расположены по периметру четыре стойки 3 регулируемой длины, каждая из которых представляет собой разъемное соединение двух полых металлических труб, отличающихся диаметром, причем труба меньшего диаметра установлена с возможностью перемещения внутри трубы большего диаметра на раме 4, сваренной из швеллеров. Центральная стойка 5 также расположена на упомянутой тележке и снабжена средством 6 для регулирования высоты горизонтального положения жезла, которое содержит винт 7, соединенный с рамой 4, снабженную маховиком, бронзовую гайку 8, которая закреплена на стойке 5 при помощи подшипника 9. Вылет рамы 4 снабжен опорой 10 для дополнительного крепления сканирующего устройства. Опора 10 содержит винт 11 с опорной поверхностью, выполненной из стали, и глухо посаженную в отверстие рамы 4 бронзовую гайку. На раме 4 расположено средство 12 для регулирования угла наклона жезла с платформой 13, выполненной из листового материала и соединенной с рамой 4 посредством оси 14, которая может быть выполнена из материала. Средство 12 для регулирования угла наклона жезла содержит жестко соединенный с рамой 4 винт 15, выполненный из стали, на который последовательно надеты снабженная стальным маховиком 16 бронзовая гайка 17 с возможностью перемещения относительно винта 15, сухарь 18 и сухарь 19, затем платформа 13, опять сухарь 19 и сухарь 18, образующие две пары, которые симметрично охватывают платформу 13, и, наконец, стальная гайка 20 для фиксации положения средства 12. Сухари 18 и 19 выполнены из стали 45. На платформе 13 в направляющих роликах 21, закрепленных на стойках, расположен охлаждаемый жезл 22, который состоит из трех коаксиально расположенных стальных бесшовных холоднотянутых и холоднокатаных труб, соединенных между собой втулками с отверстиями для пропускания хладагента. Внешняя труба жезла 22 снабжена расположенными симметрично относительно вертикальной плоскости двумя стальными планками 23, в теле которых консольно закреплены цевки 24. В данном конкретном случае (изготовленной опытной установке) каждая планка 23 имеет длину 5400 мм, ширину 16 мм, толщину 6 мм. На планке установлены 250 цевок 24 (на двух планках - всего 500) диаметром 6 мм и длиной 16 мм с шагом 21,5 мм. Следует отметить, что эти размеры существенного значения не имеют и выбираются исходя из условий эксплуатации сканирующего устройства.

Стойки направляющих роликов 21 снабжены концевыми выключателями 25 и 26 крайнего правого и крайнего левого положений жезла 22.

Жезл 22 снабжен реверсивным приводом 27, установленным на платформе 13, в состав которого входит электропривод с двигателем 28, а также механическая плоская передача с цевочным зацеплением, содержащая расположенные симметрично относительно жезла 22 два зубчатых колеса 29 в конкретном исполнении из стали 45 диаметром 180 мм с 24 цевочными прорезями через каждые 15^о.

Со стороны "горячего конца" жезла 22 выполнено охлаждаемое посадочное место для первичного пирометрического преобразователя 30, который представляет собой цилиндрический корпус, внутри которого расположены оптическая система 31, датчик 32 кромки, приемник излучения, предварительный усилитель, построенный по схеме усилителя постоянного тока (УПТ) на операционных усилителях, и датчик температуры корпуса преобразователя 30. Датчик 32 кромки может быть механическим контактным либо электронным бесконтактным, например оптическим или емкостным, в конкретном исполнении представляет собой оптопару с открытым оптическим каналом: источник излучения - светодиод, приемник излучения - фотодиод. Оптическую систему 31 подбирают исходя из обеспечения необходимого поля зрения преобразователя 30, а также требуемого спектрального диапазона. В конкретном случае для измерения температурных профилей ленты стекла в печи отжига в качестве оптической системы использованы собирающая линза из флюорита и инфракрасные фильтры из фторида лития и арсенида индия, обеспечивающие работу в диапазоне 4-8 мкм, в котором излучение стекла приближается к излучению абсолютно черного тела, что позволяет упростить обработку результатов измерений.

Со стороны "горячего конца" жезла 2 установлена также термостойкая опора 33, выполненная в виде шара из графита диаметром 3 мм.

На тележке 1 установлена автономная система охлаждения, включающая резервуар 34 с хладагентом, в качестве которого в данном случае используют дистиллированную воду, который сварен из листовой стали и в конкретном исполнении имеет габаритные размеры 720х250х300, и насос 3 с электродвигателем. Система охлаждения соединена с жезлом 22 при помощи дюритового шланга 36 диаметром 12 мм.

На тележке 1 установлен шкаф для приборов с габаритными размерами 520х535х390, в котором расположены блок 37 управления, измерительный преобразователь 38 пирометра, содержащий в своем составе функциональный преобразователь и блок цифровой индикации, и регистрирующий прибор 39.

Функциональный преобразователь измерительного преобразователя 38 пирометра осуществляет линеаризацию нелинейной зависимости выходного сигнала первичного пирометрического преобразователя 30 от температуры и содержит усилитель, построенный на операционном усилителе; резисторы, определяющие начальный коэффициет передачи усилителя, источник опорного напряжения; звенья, включенные во входной цепи операционного усилителя, каждое из которых содержит диод и резисторы, определяющие величину опорного напряжения на указанных диодах. Блок цифровой индикации преобразователя 38 пирометра содержит АЦП на микросхеме КР572ПВ2Б и цифровое табло из четырех семисегментных светодиодных индикаторов.

В состав блока 37 управления входят пульт 40 управления, содержащий коммутационные элементы для выдачи соответствующих команд - пять переключателей и одно реле; устройство 41 управления насосом 35, содержащее силовые коммутационные элементы для включения электродвигателя насоса - пускатель, два реле; устройство 42 управления реверсивным приводом 27, содержащее соединенные с электроприводом пускатель, три реле; преобразователь 43 сигнала датчика 32 кромки, содержащий усилитель сигнала приемника излучения оптопары, выполненного на базе операционного усилителя и компаратора напряжения; устройство 44 для измерения температуры корпуса преобразователя 30, содержащее УПТ, выполненный на операционном усилителе, компаратор напряжения, источник опорного напряжения, выполненный на стабилитроне; логическое устройство 45, реализующее функцию логическое "И", собранное на микросхеме; ключевое устройство 46; генератор 47 регистрирующего прибора 39, который выполнен по схеме автогенератора и имеет вход разрешения генерации, на который подается сигнал с выхода преобразователя 43 сигнала датчика 32 кромки.

Стопорение сканирующего устройства в момент отснятия показаний обеспечивается при помощи четырех стопорных винтов 48 с рукоятками, которые выдвигаются на необходимую длину путем перемещения относительно гайки, (четыре штуки) каждая из которых закреплена на тележке 1.

Работает сканирующее устройство в процессе измерения профиля температуры ленты расплавленного стекла в печи отжига следующим образом. Оптическая система 31 в данном конкретном случае подобрана таким образом, чтобы обеспечить работу преобразователя 30 в спектральном диапазоне 4-8 мкм, в котором излучение стекла приближается к излучению абсолютно черного тела, в связи с чем коэффициент излучения стекла принимают равным единице.

Устройство работает следующим образом.

Сканирующее устройство подают к технологическому смотровому окну печи отжига вручную. Производят фиксацию при помощи стопорных винтов 48 и дополнительной опоры 10. При этом при помощи маховика 49 винт 11 выдвигается на необходимую длину до упора с балкой печи. Измерительный жезл 22 нацеливают в указанное смотровое окно при помощи средства 6 для регулирования высоты горизонтального положения жезла 22 - вращают маховик гайки 50, при этом жестко соединенный с рамой 4 винт 7 поднимается (опускается) на необходимую высоту, а затем при помощи средства 12 для регулирования угла наклона жезла 22 отпускают гайку 20, а затем относительно жестко соединенного с рамой 4 винта 15 перемещают гайку 17 при помощи маховика 16, при этом пара сухарей 19, охватывающих надетую на винт 15 платформу 13, скользит относительно сухарей 18, благодаря чему указанная платформа 13 поворачивается относительно оси 14 на требуемый угол, что затем фиксируется при помощи гайки 20 (таким образом обеспечивается коррекция до 5^о). Подготовительный этап окончен.

Отсъем показаний происходит в автоматическом режиме. При этом согласованную работу всех механизмов, электронных блоков и автономной системы охлаждения обеспечивает блок 37 управления. Процесс измерения температуры происходит только при условии включения системы охлаждения, а также, когда температура корпуса преобразователя 30 не превышает допустимую.

Первое условие обеспечивается тем, что одна из контактных групп пускателей, который включает электродвигатель насоса 35 системы охлаждения и входит в состав устройства 41 управления насосом 35 включена в цепь управления реверсивного пускателя устройства управления реверсивным приводом, осуществляющего подачу напряжения питания на электродвигатель 28 привода 27. Таким образом, если система охлаждения не включена, то разомкнутая контактная группа пускателя электродвигателя насоса 35 блокирует включение электродвигателя 28 привода 27 и делает невозможным ввод жезла 22 в печь. Если же в процесе измерения, когда жезл 22 находится в печи, происходит случайное отключение системы охлаждения, эта же контактная группа разрывает цепь управления пускателя, электродвигатель 28 останавливается, а затем происходит включение его в обратном направлении для вывода жезла 22 из печи.

Второе условие обеспечивается наличием датчика температуры для измерения температуры корпуса преобразователя 30 и устройства 44 для измерения температуры корпуса преобразователя 30 в составе блока 37 управления. Сигнал с датчика температуры поступает на вход усилителя постоянного тока устройства 44, с выхода которого далее на первый вход компаратора устройства 44, при этом на второй вход компаратора подается опорное напряжение от источника напряжения, которое соответствует максимально допустимой температуре корпуса преобразователя 30. Сигнал на выходе усилителя постоянного тока соответствует температуре корпуса преобразователя 30 в данный момент времени. Как только упомянутый сигнал превышает значение опорного напряжения, на выходе компаратора вырабатывается сигнал, соответствующий логической единице, который поступает в устройство 42 управления реверсивным приводом 27, при этом срабатывает реле, контакты которого размыкают цепь управления реверсивного пускателя устройства 42 и делает невозможным включение привода 27 и ввод жезла 22 в печь. Если же превышение температуры корпуса преобразователя 30 выше допустимого значения произошло в процессе измерения, то при срабатывании упомянутого выше реле происходит остановка электродвигателя 28, а затем включение его в обратном направлении, т.е. происходит аварийный вывод жезла 22 из печи. При этом сигналы U_A и U_C принимают значения логического нуля, ключевое устройство 46 переходит в закрытое состояние и генератор 47 регистрирующего прибора 39 прекращает выдачу сигналов, управляющих лентопротяжным механизмом, таким образом процесс измерений будет прерван.

Процесс измерения начинается после выдачи оператором с пульта 40 управления сигнала, поступающего в устройство 41 управления насосом, которое включает электродвигатель насоса 35 системы охлаждения. Дистиллированная вода из резервуара 34 по впускному шлангу гибкого трубопровода 36 поступает в каналы охлаждения жезла 22, а сброс отработанного хладагента обратно в резервуар происходит по выпускному шлангу упомянутого гибкого трубопровода.

Далее с пульта 40 управления оператором подается сигнал в устройство 42 управления реверсивным приводом 27, которое включает электродвигатель 28 указанного привода в прямом направлении. Жезл 22 перемещается в направляющих роликах 21 в смотровое окно печи отжига благодаря вращению приводных зубчатых колес 29, которые входят в зацепление с цевками 24 на планках 23, размещенных вдоль жезла симметрично относительно вертикальной плоскости. Одновременно с началом движения жезла 22 в прямом направлении (момент времени t₁ устройство 42 вырабатывает сигнал U_A, соответствующий логической единице, который поступает на первый вход логического устройства 45, на второй вход которого подается сигнал U_B, равный логическому нулю, с выхода преобразователя 43 сигнала датчика кромки 32. Устройство 45 реализует функцию логическое "И", поэтому сигнал на его выходе также равен нулю. Этот нулевой сигнал определяет нахождение ключевого устройства 46 в закрытом состоянии и блокирует работу генератора 47, который управляет функционированием лентопротяжного механизма, перемещающего диаграммную ленту регистрирующего прибора 39. Технологическое смотровое окно, через которое жезл 22 входит в печь отжига, снабжено защитной шторкой из термостойкой ткани, которая устраняет влияние внешней окружающей среды на температурное поле внутри печи. Вначале первичный пирометрический преобразователь 30 через оптическую систему 34 воспринимает излучение тех конструктивных элементов печи, которые попадают в поле зрения прибора. В результате этого на выходе преобразователя 30 появляется электрический сигнал, который, однако, не является полезным и информативным. Поскольку конструктивные элементы печи выполнены из разных материалов, имеют различные состояния поверхности, то они обладают различными коэффициентами излучения, которые не учитываются в процессе измерения температуры. Преобразователь 30 настроен на восприятие излучения объекта (стекла) с конкретной, вполне определенной величиной коэффициента излучения, в данном случае равной единице. Таким образом, неполезный электрический сигнал не может попасть с выхода первичного пирометрического преобразователя 30 на вход преобразователя 38, так как ключевое устройство 46 находится в закрытом состоянии благодаря действию нулевого сигнала U_C.

По достижении преобразователем 30 переднего края ленты стекла в момент времени t₂ срабатывает датчик 32 кромки и преобразователь 43 сигнала датчика 32 кромки формирует сигнал U_B, равный логической единице. На выходе логического устройства 45 также появляется сигнал высокого уровня, так как оно реализует функцию логическое "И". При этом ключевое устройство 46 переходит в открытое состояние и пропускает сигнал с выхода преобразователя 30 на вход преобразователя 38. Одновременно генератор 47 регистрирующего прибора 39 начинает выдавать сигнал на вход управления прибора 39. Начинает передвигаться диаграммная лента прибора 39, на которую записывается выходной сигнал преобразователя 38, соответствующий распределению температуры по ширине ленты вещества (стекла). В момент времени t₃, когда преобразователь 30 выходит за пределы заднего края ленты стекла, срабатывает датчик 32 кромки. Сигнал на выходе преобразователя 43, а также на выходе логического устройства 45 становится равным нулю. Генератор 47 прекращает выдавать частоту для управления лентопротяжным механизмом регистрирующего прибора 39, а ключевое устройство 46 переходит в закрытое состояние. Таким образом, в момент времени t₃, когда лента стекла просканирована по ширине (получен профиль), процесс отсъема и записи показаний заканчивается. Однако жезл 22 продолжает движение в прямом направлении до тех пор, пока не срабатывает концевой выключатель 25 крайнего правого положения в момент времени t₄. В этот момент устройство 42 осуществляет остановку электродвигателя 28 и производит включение его в обратном направлении. Сигнал U_A, формируемый на выходе устройства 42, поступающий на вход логического устройства 45, становится равным нулю и блокирует прохождение сигнала от преобразователя 12, формирующего в интервале времени t₅-t₆, на запуск генератора 47 и включение ключевого устройства 46 при движении жезла 22 в обратном направлении.

Включение электродвигателя 28 в обратном направлении осуществляет реверсивный пускатель устройства 42 управления реверсивным приводом 27. При этом указанный пускатель одной из своих контактных групп подключает дополнительный резистор к сопротивлению, в результате чего скорость вращения электродвигателя 28 в обратном направлении увеличивается и вывод жезла 22 из печи осуществляется с большей скоростью, чем ввод. При этом жезл 22 продолжает двигаться до тех пор, пока в момент времени t₇ не срабатывает концевой выключатель 26 крайнего левого положения. Электродвигатель 28 останавливается. На этом заканчивается полный цикл измерения температуры.

Шаровая опора 33 из термостойкого материала (графита), установленная на "горячем конце" жезла 22, предназначена для опоры жезла 22 на поверхность нагретого или расплавленного вещества, в данном случае стекла, предотвращения повреждения ленты, в данном случае ее боения, а также предотвращения соприкосновения первичного пирометрического преобразователя 30 с поверхностью нагретого или расплавленного вещества в случае, если перед началом измерения оператор неправильно установил сканирующее устройство перед печью.