从而带动天线对料面进行径向扫描。实际机械传动结构成品为电机与丝杠组合的密封防尘转台装置，保障系统运行的可靠性与稳定性。
[0119]图6为天线转动滑块设计，连接板移动带动滑块22在微波通道30上进行上下滑动，滑块22通过轴承座固定件28固定在轴承29上，最终实现天线在高炉内的径向扫描。
[0120]图7为机械传动装置总体示意图，31为密封转台装置横截面，信号处理板盒32固定在转台上部，随丝杠15做垂直纸面方向的进给运动。微波发射盒33固定在天线微波通道30的顶端，直接与微波通道相连，随天线做垂直纸面方向的旋转运动，与信号处理板盒32通过控制线相连。滑杆34与转动滑块22相连，转动滑块22固定在天线微波通道上，电机丝杠通过滑杆34带动滑块22做垂直纸面方向的进给运动，从而带动天线沿垂直纸面方向转动。例如，当丝杠向进入纸面的方向运动时，天线微波通道位于万向球6上部的部分向进入纸面的方向运动，位于万向球6下部的部分向远离纸面的方向运动，带动天线实现往复扫描。
[0121]图8为滑块示意图，其中凹槽35内嵌PTFE材料，PTFE材料直接与微波通道30接触摩擦滑动，防止金属之间直接摩擦发生高温抱死现象。另一种设计方法:去除凹槽35内嵌的PTFE材料，此时微波通道滑动段37和轴承座固定件之间会出现0.5-lmm的空隙，在对扫描精度要求不是要求特别高的情况下，出现小的空隙，电机运行也可以长期稳定地完成任务。图9为轴承座固定件。
[0122]机械扫描高温雷达天线如图10，考虑天线微波通道加工难度问题，微波通道延长为三段:微波通道滑动段37、万向球部分6以及微波通道延长管39 ；38为PTFE微波介质卡件，改善微波信号质量及防止高炉内部气体从微波通道内溢出；41为在同一高度以一定角度入射的氮气孔，雷达套筒为密封结构，氮气只能从氮气孔旋转吹出，冷却微波通道天线以及对天线进行吹扫除尘。
[0123]水冷套的具体设计见图11，水冷套为雷达天线预留出了扫描路径，水箱底设计万向球套44，边缘开槽填充PTFE介质，固定于小筒底部；冷却水由进水管43进入水箱环绕万向球，并冷却雷达本体套筒，后经由出水管45流出水箱，起到冷却降温的目的。水套的大小可以根据小筒的大小适当变化。
[0124]本实用新型公开一种能够实时监测高炉料面变化的雷达扫描装置，解决高炉生产状态下料面形状不能实时监测的问题，为高炉生产布料控制提供可视化的参考依据，从而实现高炉生产中资源的高效利用，节能减排的目的。
[0125]本实用新型并不局限于前述的【具体实施方式】。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组入口 O
【主权项】
1.一种能够实时监测高炉料面变化的雷达扫描装置，其特征在于，该雷达扫描装置安装位置选择靠近高炉风罩上部位置，保证垂直入射料面时，其机械扫描的左右夹角相等或相近，垂直夹角控制在±30度以内；该雷达扫描装置包括雷达固定支撑套筒，机械扫描雷达本体；其中，所述机械扫描雷达本体包括:雷达本体套筒和冷却装置，机械扫描装置；所述雷达本体套筒为上下两个筒的阶梯型圆筒结构，上部为大筒，下部是小筒，大筒底部固定机械传动装置，雷达天线由小筒底部深入高炉内部，雷达本体套筒与高炉内部由旋转关节隔离；所述雷达天线包括了天线止转结构，该天线止转结构通过对万向球或滑块进行改造，以防止天线自转；所述机械传动装置结构为将内部镶嵌PTFE材料的转动滑块直接与雷达天线的外径相配合，通过滑杆带动滑块做轴向进给运动，同时天线随滑块做径向扫描运动；所述雷达扫描装置还包括监控装置，该监控装置包括视频采集装置和温度采集装置。
2.如权利要求1所述的雷达扫描装置，其特征在于，采用万向球防止天线自转的结构为:万向球对称两侧加工两个侧耳，并在下托盘与上盖板上分别开槽与万向节侧耳配合，由此限定万向节只在高炉径向扫描方向转动；或者，对万向节上半部分直接切掉一部分，并在上盖板上加工配合面，保证万向节只在高炉径向扫描方向转动。
3.如权利要求1所述的雷达扫描装置，其特征在于，采用滑块防止天线自转的结构为:在滑块上增加一个止转的突起或者凹陷结构，将天线微波通道运动方向固定，即天线只能沿固定好的方向转动，而不能围绕天线轴心自己转动。
4.如权利要求1-3之一所述的雷达扫描装置，其特征在于，所述雷达固定支撑套筒设计上部为阶梯型，下部为马蹄形碳钢支撑套筒焊接在高炉上，阶梯型套筒焊接筋板提高支撑应力强度并与雷达本体套筒配合安装节省空间；马蹄形套筒深入高炉内部30-50mm且与高炉内壁平行。
5.如权利要求1-3之一所述的雷达扫描装置，其特征在于，在所述大筒两侧焊接两个方形盒，分别安装伺服电机和雷达硬件电路，方形盒与雷达套筒内部采用密封方法隔绝。
6.如权利要求1-3之一所述的雷达扫描装置，其特征在于，所述机械传动装置和雷达天线，安装在套筒内，天线通过滑块与连接板和高温丝杠相连，丝杠固定在滑动导轨滑块上两端由轴承及轴承座支撑，由伺服电机传动力矩实现滑动导轨滑块的左右进给运动及天线滑块沿微波通道的上下滑动，从而带动天线对料面进行径向扫描。
7.如权利要求6所述的雷达扫描装置，其特征在于，将所述丝杠与电机组合密封，构成一套电机模组转台装置，不仅能够遮挡灰尘，对丝杠进行有效防护，而且能够在其外部安装光电开关，来指示天线的零位，该转台装置有利于减少故障、保证丝杠精度，并且便于电机的调试。
8.如权利要求1-3之一所述的雷达扫描装置，其特征在于，所述视频采集装置采用带有夜视功能的摄像头，实时观察雷达内部机械装置的运动状态，机械装置有无故障等；此夕卜，将视频信号采集装置配合冷却装置安装于小筒底部，面向高炉内部，传回高炉内部溜槽和料面视频图像。
9.如权利要求1-3之一所述的雷达扫描装置，其特征在于，所述温度采集装置在雷达本体套筒内部安装温度传感器，实时监控雷达信号采集装置的工作温度，当温度过高时电机回停止位，系统保护性断电；此外，将温度传感器置于小筒底部，可以实时监测炉顶高炉内部温度信息。
10.如权利要求1-3之一所述的雷达扫描装置，其特征在于，所述冷却装置包括氮气冷却装置以及水冷装置；所述氮气冷却装置由雷达套筒法兰盘吹入氮气，对高温丝杠及轴承直接吹扫实现降温，雷达套筒为密封装置，氮气经由微波通道上的孔吹入喇叭形天线内部对天线实现降温并最终吹入高炉内部；所述水冷装置将小筒内部用水冷套冷却整个金属腔体，包括对万向球的冷却，防止高温金属膨胀抱死现象的发生。
【专利摘要】一种能够实时监测高炉料面变化的雷达扫描装置，将其设置在合适的位置保证了料面成像的实时性和真实性，将雷达天线深入高炉内部，通过机械设计传动装置控制天线的转动，实现在选定位置，通过最优视角范围和最优测距范围的考虑，实现对高炉半个料面的扫描。
【IPC分类】C21B7-24
【公开号】CN204434646
【申请号】CN201420853174
【发明人】陈先中, 马金芳, 万雷, 郑敬先, 贾国利, 史东磊
【申请人】北京科技大学, 北京首钢股份有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2014年12月29日