LU82512A1

LU82512A1 - Procede et dispositif pour observer l'interieur d'une enceinte

Info

Publication number: LU82512A1
Application number: LU82512A
Authority: LU
Inventors: R Pirlet
Original assignee: Centre Rech Metallurgique
Priority date: 1979-06-11
Filing date: 1980-06-10
Publication date: 1980-10-24
Also published as: CA1127888A; ES492288A0; AU534943B2; LU82538A1; ZA803418B; AU5916680A; BE876917A; ES8104573A1; US4264203A

Description

λ 1 4 I ' /-, Revendication de la priorité d'une demande de brevet déposée en Belgique le 11.6.1979 sous le No 876.917 j ! C 1924/7906.

! BL-2887 j :

U

il i :|

. BREVET D' INVENTION

A

3 *1 j ü i ! j CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES - ICENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE,

Association sans but lucratif - Vereniging zonder winstoogmerk 2 à BRUXELLES, (Belgique).

if ' Procédé et dispositif pour observer l'intérieur d'une enceinte.

• -βί \ Îj - --- ___ £ * . , , ....... —--------- __L-------------- - I La présente invention est relative à un procédé % ï- et à un dispositif permettant d'observer l'intérieur d'une en- £ I ceinte dans le but d'effectuer certaines mesures particulières, . '« | par exemple des mesures thermométriques.

| La description qui suit est axée sur l'applica- jj - tion de ce dispositif pour l'observation de la charge à l'inté- J rieur d'un haut fourneau, mais c'est là uniquement à titre d'exem ple et sans aucun caractère de limitation; le dispositif de 1' j‘j * invention peut en effet s'appliquer à l'observation de l'intérieur \ 2.- / t i j La détermination des niveaux et des températures de la surface de la charge d'un haut fourneau est bien connue et le demandeur a déjà préconisé à cette fin, la mise en oeuvre d‘ un matériel donnant des résultats très satisfaisants, dans des conditions particulièrement avantageuses au point de vue écono- •f j inique.

i Ce matériel comprend notamment un ensemble de !i I! déflecteurs pour balayer tout ou partie de la surface à observer que l'on peut décrire de la façon suivante, à l'aide de la figure i ci-annexée.

L'organe de mesure est un pyromètre P dont l'axe i de visée est représenté en (1). Ce pyromètre est disposé de façon fixe sur un support (2) . Les déflecteurs sont constitués par des i j miroirs plans (3) , (4) , (5) et (6) . Un diaphragme (7) impose une ouverture constante au système optique mis en oeuvre. Le prolon- ; gement de l'axe de visée est dévié suivant une ligne brisée sous 1 l'action des miroirs et traverse la petite ouverture (8) de l'o-

L

rifice d'observation, avant de pénétrer dans l'enceinte que l'on veut observer. Cette ouverture (8) est située en face du hublot (9) transparent.

j Les miroirs plans (3) , (4) et (5) sont fixes j l'un par rapport à l'autre et seul le miroir plan (6) est mobile ί I ï en ce sens qu'il peut tourner autour d'un axe (10) perpendicu laire au plan contenant l'axe de visée (1) et son prolongement suivant la ligne brisée 3, 4, 5 et 6. Cet axe (10) est situé en ; dehors de la trajectoire suivie par le rayonnement depuis l'ou- I verture (8) jusqu'au pyromètre (P) .

i

Les positions des intersections communes (11) et (12) au faisceau reçu et retransmis par le miroir mobile (6) dans deux positions différentes, montrent bien que ces intersections sont soumises à un mouvement combiné de rotation et de transla-L tion au cours du déplacement du miroir mobile (6) .

i | 3.- /

Suivant la modalité représentée sur la figure 1, le mouvement du miroir (6) est obtenu de la façon suivante : un tube fixe (13) solidaire du support (2) est relié à un tube mobile (14) par des roulements à aiguilles (15) . A l'intérieur du tube mobile (14), un deuxième tube mobile (16) tourne par rapport au tube (14) et est maintenu en place par deux roulements à aiguilles avec butées (17). Le mouvement de rotation est communiqué aux tubes (14) et (16), par l'intermédiaire respectivement des couronnes dentées (18) et (19), d'un différentiel constitué par les roues dentées (20) et (21) et d'un moteur (22) . Les éléments (20), (21) et (22) sont disposés de façon fixe sur le support (2) .

Un indicateur de position (23) est également prévu. A l'extrémité du tube (16) est située une came (24) dont le mouvement déplace 1' axe d'un galet (25) monté dans le bras rotatif (26) solidaire du miroir (6) . Un ressort de rappel (27) maintient le bras rotatif (26) en contact avec la came (24) .

L'ensemble des miroirs (3), (4), (5) et (6) peut tourner autour d'un axe qui coïncide avec l'axe de visée (1) et qui est disposé de façon fixe sur le support (2).

Le système formé par les éléments (18 - 19 -20 - 21) constitue une commande différentielle des tubes (14) et (16), de telle sorte que quand le tube (14) effectue par exemple 10 rotations, le tube (16) en effectue 11 dans le même sens. Il en résulte que pendant les 10 rotations du tube (24) , le miroir (6) effectue un aller et retour.

On assure le balayage ce la surface à observer à l'intérieur de l'enceinte au moyen de deux mouvements : d'une part, celui fourni par la rotation du miroir mobile (6) et d'autre part, celui fourni par la rotation de l'ensemble des miroirs (3), (4), (5) et (6), autour d'un axe coïncidant avec l'axe de visée (1) .

I .

i « » ! " . 3 b

On notera également l'intérêt d'installer une boîte à gaz (28) devant le hublot (9) pour faire tampon entre le hublot • et l'intérieur du four. La boîte à gaz (28) est alimentée par la circulaire (29) , au moyen des conduits (30).

! • On peut démonter aisément le hublot (9) de son sup port qui est monté sur la boîte à gaz (28), elle même boulonnée sur la boîte à eau (31) de refroidissement.

L'expérience a montré que d'excellents résultats ; sont obtenus quand on réalise une répartition uniforme des points de la trajectoire de balayage autour du centre de visée qui est défini comme étant le point d'intersection de l'axe optique de 1' j organe de mesure avec la surface à observer.

Toutefois on constate que la réalisation d'une telle répartition uniforme peut présenter certaines difficultés suivant ! la position de l'axe optique de l'organe de mesure vis-à-vis de la ! surface à observer, notamment quand le dit axe optique n'est pas perpendiculaire à la surface à observer.

ij Or, il n'est pas toujours possible de placer le dis- I positif de façon à éviter ces difficultés et c'est notamment le cas du haut fourneau, comme il va être expliqué ci-après, à l'aide des 1 figures 2a et 2b qui représentent respectivement une coupe schéma- I i tique en élévation du gueulard d'un haut fourneau et une projection ? horizontale de la surface de la charge de ce haut fourneau.

i | Suivant la figure 2a, le haut fourneau (32) est re présenté avec son axe vertical (33) , les niveaux maximum (34) et -, minimum (35) de la surface de la charge qui est supposée horizon- | taie pour la facilité du dessin et de sa description. La position I idéale de l'organe de mesure de la température des différents points il j| ’ de la dite surface de la charge est évidemment a l'aplomb de 1' orifice d'enfournement (36), car de cette façon l'axe optique de ,'j. cet organe est en permanence perpendiculaire à la surface à ob- I ί j| server quel que soit le niveau de cette surface. Malheureusement, . -si · j

!?I

5.- cet orifice est fortement encombré et on est contraint de placer J le dispositif de mesure sur la paroi latérale (37) du haut four- neau. La position définitive de ce dispositif est déterminée par la nécessité de couvrir avec le champ de vision (38) de ce dispositif, toute la surface de la charge quel que soit son niveau a et notamment à son niveau maximum. De ce fait, la position de 1' axe optique (39) de cet appareil représenté par son centre optique (40) est imposée sans que soit satisfaite la condition de per- » pendicularité de cet axe sur la surface de la charge. De plus, le centre de visée se déplace sur la surface à observer lorsque le niveau de cette dernière varie. Par exemple, quand cette surface est au niveau maximum, le centre de visée est en (41), alors que le centre géométrique est en (42) et quand cette surface est au niveau minimum, le centre de visée est en (43), alors que le centre géométrique est en (44). On constate dans cette situation de non perpendicularité, que la répartition des points de la trajectoire autour du centre de visée n'est plus uniforme. Suivant la figure 2b qui représente une projection horizontale de la surface de la charge au niveau maximum, on peut voir en effet que d'un côté de la projection du centre de visée (41) les distances a^, a2, a^, a^,..., entre spires successives, sont de plus en plus petites et du côté opposé les distances b^, b2» b^, b^,..., également entre, spires successives, sont de plus en plus grandes au fur et à mesure qu'on s'éloigne du dit centre de visée Une telle irrégularité dans la distribution des points de la trajectoire de balayage constitue évidemment une difficulté affectant la précision des résultats de mesure, par exemple d'une mesure de la température de la charge.

La présente invention a pour objet un procédé permettant de remédier à ces difficultés.

Le procédé, objet de la présente invention, dans lequel on balaye la surface à observer à l'intérieur d'une en-« ceinte au moyen d'un ensemble de déflecteurs assurant la trans-; mission suivant une ligne brisée des rayonnements entre l'inté- i . i . · •1 i I 6. — rieur de l'enceinte et l'organe de mesure situé à 1'extérieur, ;j en faisant tourner cet ensemble de déflecteurs autour d'un axe (coïncidant avec l'axe de visée de l'organe de mesure et simultanément en faisant tourner, au moins un de ces déflecteurs, autour | , d'un axe perpendiculaire au plan contenant la dite ligne brisée, :j est essentiellement caractérisé en ce que l'on assure une répar- Ί ! tition uniforme des points de la trajectoire de balayage autour du (centre de visée, en agissant sur le mouvement d'au moins un des dits déflecteurs en rotation autour d'un axe perpendiculaire au plan contenant la dite ligne brisée.

I Suivant une modalité de l’invention, on fait tour-

Iner le ou les déflecteurs mobiles par rapport aux autres déflecteurs, au moyen d'une came procurant à la trajectoire de balayage la forme d'une spirale à spires équidistantes développées unifor- ï mément autour du centre de visée de l'organe de mesure quand 1' i S axe optique de cet organe est perpendiculaire à la surface à ob- server. Un tracé de came de èe type est représenté aux figures 3a I (projection horizontale) et 3b (coupe AB) , la figure 3c étant re- I lative à une trajectoire de balayage ayant la forme d'une spirale J à spires équidistantes (a^ = = a^ = b^ = b^ = b^ = b^) .

I Suivant une autre modalité de l'invention, on adapte | ^ la came commandant le déplacement du ou des déflecteurs mobiles par rapport aux autres déflecteurs, en modifiant certaines parties | du tracé régulier du tyoe représenté à la figure 3 ci-annexée.

Cette modalité est particulièrement intéressante dans le cas ou 1' ! axe optique de l'organe de mesure n'est pas perpendiculaire à la il surface à observer.

il I Suivant une modalité particulièrement intéressante i | ‘ de l'invention, on mesure la température des différents points ou endroits concernés de la surface à observer, par l'intermédiaire J - <! du rayonnement de longueur d'onde choisie, émis par cette surface.

I La longueur d'onde de ce rayonnement est choisie, de préférence if entre 3,9 et 4,1 micromètres, de façon à minimiser l'influence de !| l'absorption causée par les gaz présents entre la charge observée ί 7,- j ί i et l'appareil de mesure ainsi que l'influence des poussières et des variations du coefficient d'émission (émissivité) de la surface à observer.

La surface à observer est avantageusement consti-! tuée, suivant l'invention, par la surface de la charge d’un four j à cuve et en particulier d'un haut fourneau.

La présente invention a également pour objet un , dispositif pour la mise en oeuvre du procédé développé ci-dessus, dispositif tel que décrit et représenté sur les figures annexées.

Ce dispositif comprend notamment : a) un organe d'observation ou de mesure sensible au rayonnement d'un émetteur et/ou au rayonnement de la surface à observer dans une gamme de longueurs d'ondes choisies. Par exemple dans le cas ! de la mesure de la température de la surface de la charge d'un haut fourneau, l'organe de mesure est de préférence un pyromètre sensible au rayonnement de la dite surface de la charge.

b) des moyens pour balayer tout ou partie de la surface consistant en : - un ensemble de déflecteurs, dont au moins un est mobile par rapport aux autres, assurant la transmission suivant une ligne , brisée plane, du rayonnement entre la surface à observer à 1' ' intérieur de l'enceinte d'une part, et l'organe d'observation ou de mesure situé à l'extérieur de la dite enceinte d'autre part, une partie de la dite ligne brisée coïncidant avec ou étant parallèle à l'axe optique de l'organe d'observation ou de mesure, ! - des mécanismes pour faire tourner le ou les déflecteurs mo biles par rapport aux autres autour d'un axe perpendiculaire au plan formé par la dite ligne brisée, - des mécanismes pour faire tourner l'ensemble des déflecteurs autour d'un axe situé dans le plan formé par cette ligne bri- / sée et coïncidant avec ou étant parallèle à une partie de la J- dite ligne brisée, i , , i · -i i 1 8.- i i % ! c) des moyens pour focaliser et filtrer le rayonnement sur la surface sensible de l'organe d'observation ou de mesure ou sur un diaphragme intercalé dans le circuit formé par la dite ligne brisée, , d) un support sur lequel sont disposés, de façon fixe, d'une part l'organe d'observation ou de mesure et d'autre part, l'axe de rotation autour duquel l'ensemble des déflecteurs est destiné à tourner, ainsi que les mécanismes destinés à faire tourner cet ensemble, I avec le perfectionnement que les mécanismes pour faire tourner le Ί | ou les déflecteurs mobiles par rapport aux autres comprennent une IS came soit de tracé régulier, par exemple du type représenté aux I figures 3a et 3b ou encore et de préférence dans le cas d'un haut fourneau, une came de tracé spécial résultant d'une modification i appropriée de certaines parties du tracé régulier du type repré- ! senté aux figures 3a et 3b; grâce à ce perfectionnement, il est I possible d'assurer une répartition uniforme des points de la tra- j ; jectoire de balayage autour du centre de visée.

f ; si i i· . m ' $ i * 5! i i 2 i -S‘ . k

Claims

9,- f i1 , h ' , i ; ; ^ REVENDICATIONS )
1. Procédé pour observer l'intérieur d'une enceinte, procédé dans lequel on balaye la surface à observer au moyen d'un [i • ensemble de déflecteurs assurant la transmission, suivant une li- i » ; gne brisée, des rayonnements entre l'intérieur de l'enceinte et ! l'organe de mesure situé à l'extérieur, en faisant tourner cet I ensemble de déflecteurs autour.d'un axe coïncidant avec l'axe de i I visée de l'organe de mesure et simultanément en faisant tourner ! au moins un de ces déflecteurs autour d'un axe perpendiculaire j. au plan contenant la dite ligne brisée, caractérisé en ce que 1' i on assure une répartition uniforme des points de la trajectoire ! de balayage autour du centre de visée, en agissant sur le mouve- ' ment d'au moins un des dits déflecteurs en rotation autour d'un axe perpendiculaire au plan contenant la dite ligne brisée. t
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait tourner le ou les déflecteurs mobiles par rap- - port aux autres déflecteurs, au moyen d'une came procurant à la ! * trajectoire de balayage la forme d'une spirale à spires équidis tantes développées uniformément autour du centre de visée de 1' organe de mesure, quand l'axe optique de cet organe est perpendiculaire à la surface à observer.
3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé j en ce que, dans le cas où l’axe optique de l'organe de mesure n' i- I . - est pas perpendiculaire à la surface à observer, on adapte la i came commandant le déplacement du ou des déflecteurs mobiles par rapport aux autres déflecteurs, en modifiant certaines parties du tracé procurant à la trajectoire de balayage la forme d'une spirale à spires équidistantes développées uniformément autour du centre de visée de l'organe de mesure. $ i j Iio.-
4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on mesure la température des différents points ou endroits concernés de la surface à ob- I server, par l'intermédiaire du rayonnement de longueur d'onde choisie, émis par cette surface. |j 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé [ 3 M en ce que la surface à observer est constituée par la surface de la charge d'un four à cuve et en particulier d'un haut fourneau. ! i ‘
6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé il suivant l’une ou l'autre des revendications 1 à 5, tel que dé- • \ J crit et représenté sur les figures annexées. || —r ’ il il ;| - !» ] Z \ a r i « i j*i [i î-1 i 1 i W If