专利名称：用于保护光学观察口的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种遮挡装置以及一种用于保护光学观察口的，特别是用于保护观察口免受高炉或类似设备的污染气氛的污染的方法，所述遮挡装置具有喷嘴单元和吹扫气体腔，其中所述喷嘴单元构成用于观察口的遮挡口并且用于构成吹扫气流，其中所述吹扫气体腔构造在观察口的光学面和遮挡口之间，并且其中吹扫气体腔加载有吹扫气体，并且所述吹扫气体能够穿过遮挡口引入污染气氛中。
背景技术：
为了观察高炉的内腔，例如已知的的是，设有观察口，所述观察口可实现向高炉内部的观察。这类观察口也能够配备有相机，所述相机持续地拍摄高炉的内腔，以用于传输给控制台并且在控制台中显示。相机或者还有观察口本身能够具有广角镜头，所述广角镜头可实现在内腔中的全面观察。因此，观察口的尽可能小的遮挡口能够构造有锥形的张角，所述锥形的张角基本上对应于广角镜头的张角。在观察口中还设置有光学保护屏，所述光学保护屏应保护广角镜头或者观察者抵御有害的热辐射或污染颗粒。因为在高炉气氛中存在极其多的污物，所以保护屏或者观察口可能会相对较快地被污染以及变得不透明。为了防止这种问题已知的是，保护屏加载有例如由氮气构成的吹扫气流，使得吹扫气体经过保护屏并且经由遮挡口流出到高炉的污染气氛中。因此防止了污染颗粒能够到达保护屏。因为吹扫气体在高的压力下从遮挡口吹进污染气氛中，所以形成横向于吹扫气流的气流，所述气流朝向遮挡口的方向输送污染颗粒。这导致，围绕遮挡口在遮挡口或者高炉的端侧的壁上堆积有越来越多的污染颗粒，并且所述遮挡口从侧边缘起被污物覆盖。尤其当遮挡口构造有张角时，那么在高的压力下流出的吹扫气体不能足够快地膨胀，以至于在遮挡口的侧面上形成负压，所述负压产生涡流并且吸入越来越多的污染颗粒，所述污染颗粒堆积在遮挡口的例如锥形部中，并且因此能够限制镜头的可视范围。总的来说，这种效果要求频繁地清洗遮挡口。这种问题不仅发生在高炉上，而且原则上也发生在具有会污染这类遮挡口的污染气氛的所有封闭的腔中。
发明内容
因此，本发明基于的目的是，提供一种遮挡装置以及一种用于保护光学观察口的方法，所述遮挡装置或者所述方法防止了遮挡口被快速污染。所述目的通过具有权利要求1的特征的遮挡装置和具有权利要求17的特征的方法来实现。根据本发明的、用于保护光学观察口的、特别是用于保护光学观察口免受高炉或类似设备的污染气氛的污染的遮挡装置具有喷嘴单元和吹扫气体腔，其中所述喷嘴单元构成用于观察口的遮挡口并且用于构成吹扫气流，其中吹扫气体腔构造在观察口的光学面和遮挡口之间,其中吹扫气体腔加载有吹扫气体,并且所述吹扫气体能够穿过遮挡口被引入污染气氛中，其中所述喷嘴单元具有导流装置，所述导流装置实现或能够实现对流出到污染气氛中的吹扫气体进行导流。尤其通过导流装置可能的是，构成吹扫气流，使得由于吹扫气流，在遮挡口中的侧面上不形成负压，并且因此防止了抽吸污染颗粒。此外，吹扫气流在遮挡口的外径的区域中显现得特别强，以至于防止了遮挡口被端侧上堆积的污染颗粒覆盖。与形成基本上仅通过遮挡口的形状而构成的吹扫气流的现有技术不同，在本发明中，构成定向的吹扫气流是可能的，所述吹扫气流最大程度地防止了污染颗粒在遮挡口上的堆积。为了这个目的，在喷嘴单元中构造有导流装置，所述导流装置能够在遮挡口的区域中构成这类吹扫气流。光学面能够构造为简单的平行平板或屏，在所述光学面的后方设置有镜头。所述光学面也能够由镜头自身的透镜构成。在这种情况下，例如也能够将相机设置在吹扫气体腔内。在一个有利的实施方式中，吹扫气体腔能够构成为锥形、沿遮挡口的敞开方向逐渐变窄的。也就是说，吹扫气体腔已经能够导致构成吹扫气流，所述吹扫气流特别是借助相对高的压力沿着遮挡口的侧面流动。由于吹扫气体腔的锥形的形状也能够促进吹扫气体腔内的层流，并且能够避免构成涡流。此外遮挡口能够构造为锥形、沿遮挡口的敞开方向扩宽的。当使用广角镜头来观察时，那么锥形的遮挡口是特别有利的。因此，遮挡口的张角能够基本上相应于镜头的张角。除此之外，遮挡口也能够构造为狭缝形、圆柱形或者具有直的侧面。还有利的是，在遮挡装置中构造有圆环形的环形通道，借助于所述环形通道，吹扫气体能够被输送给喷嘴单元。因此能够从所有侧为遮挡口供应吹扫气体，或者吹扫气体能够在所有侧上流过观察口的光学面或保护屏。因此也能够最大程度地避免喷嘴单元内的压力差，所述压力差能够导致吹扫气体的不期望的涡流。在本文中，环形通道能够构造为，使得能够导致吹扫气体在环形通道中的旋转流动。旋转流动例如能够通过将吹扫气体偏心地、切向地导入环形通道中而产生，或者通过影响流动方向的片产生。已在环形通道中对吹扫气流进行的环形引导能够对从遮挡口流出的吹扫气流造成影响，使得其以旋流，也就是说螺旋形地从遮挡口流出，这有利于遮挡口保持清洁。为了避免遮挡装置内的湍流和涡流有利的是，将导流装置构造为相对于遮挡口的纵轴线旋转对称。在一个有利的实施方式中，喷嘴单元具有内部的导流装置，所述内部的导流装置构造为，使得能够导致吹扫气体围绕遮挡口的纵轴线的螺旋形运动。因此，特别是在锥形的遮挡口的情况下能够避免在侧面的区域中形成负压，并且从而能够避免污染颗粒的堆积。螺旋形或旋流状流出的吹扫气体由于这样引起的离心力沿横向于遮挡口的纵轴线的侧向方向相对快速地膨胀，以至于吹扫气流也紧贴锥形的遮挡口的侧面。为了构成所述螺旋形运动，导流装置能够设置在环形通道和吹扫气体腔之间。因此吹扫气体能够从所有侧流入吹扫气体腔中，其中所述吹扫气体通过所述导流装置经历气流方向的改变，并且在吹扫气体腔中实现圆形的或者旋转的运动。内部的导流装置也能够设置在环形通道和遮挡口之间。因此吹扫气流的旋转也可以仅构成在遮挡口的区域中。当所述吹扫气流在吹扫气体腔内的旋转是不期望的时，这能够是有利的。可替代地，内部的导流装置能够设置在环形通道和过渡区域之间，所述过渡区域为吹扫气体腔和遮挡口的过渡区域。过渡区域例如能够是在吹扫气体腔和遮挡口之间的狭窄部位，在所述狭窄部位内设置有内部的导流装置。导流装置能够由流动通道构成，所述流动通道的通道纵轴线分别相对于遮挡口的纵轴线横向地延伸，而不与该纵轴线相交。也就是说，流动通道能够相对于所述纵轴线定向为，使得所述流动通道例如切向地进入吹扫气体腔中，以至于在吹扫气体腔中构成旋转的吹扫气流。还有利的是，流动通道定向为，使得直接流过光学面，以便有效地排除污染颗粒在所述光学面上的堆积。所述流动通道能够由孔或片形成。也就是说，导流装置能够由一个或也可以是多个孔构成，所述孔在径向方向上偏心地引入吹扫气体腔或遮挡口中或者引入过渡区域中。通过使用片能够实现旋转气流的同样的效果。在此甚至还可以对吹扫气流造成进一步的影响，因为片或者其有效面也能够相对于由光学面形成的平面倾斜。在另一优选的实施方式中，喷嘴单元具有外部的导流装置，所述外部的导流装置构成至少一个环形缝隙，所述环形缝隙包围遮挡口，并且吹扫气体能够从所述环形缝隙呈环形地流出。相应地，穿过遮挡口流出的吹扫气流通过共轴地包围所述吹扫气流的另一吹扫气流补充。所述外部的吹扫气流导致，堆积在遮挡口上的污染物不能够进入遮挡口中，因为所述污染物由于从环形缝隙中流出的吹扫气流不能越过环形缝隙。由于在遮挡口的区域中的局部负压，也能够防止污染颗粒的吸入，因为在此从环形缝隙中流出的吹扫气体也防止了污染颗粒这样地进入遮挡口中。当所述环形缝隙构成在喷嘴单元的内部遮挡环和外部遮挡环之间时，环形缝隙能够特别简单地制成。因此，喷嘴单元能够由两个或多个遮挡环构成，其中所述外部的遮挡环具有内径，内部的遮挡环可至少局部地嵌入到所述外部遮挡环中，以至于形成环形缝隙。遮挡环例如能够在相对于遮挡口的纵轴线的垂直方向上彼此间隔开，使得构成间隙或者也可以构成环形通道，穿过所述间隙或环形通道，吹扫气体能够流入环形缝隙中。因此能够特别简单地制造导流装置。因此环形缝隙能够与环形通道直接连接。当在环形通道中已经构成旋转的吹扫气流时，那么吹扫气流的旋转运动能够越过环形缝隙在污染气氛中继续，并且由于吹扫气流的这样产生的离心力，更加有效地防止了污染颗粒进入遮挡口中。环形缝隙同样能够构成为锥形、沿遮挡口的敞开方向逐渐变窄的。由于从环形缝隙流出的吹扫气流的这类锥形的造型可能的是，从遮挡口流出的吹扫气流聚集成束，以至于在吹扫气流进入污染气氛中时所产生的涡流移动到离遮挡口相对较远的距离处。通过这类影响或从环形缝隙流出的吹扫气流的出射角的不同的构造，能够对涡流在污染气氛中的位置、形状和大小造成影响。同样地，能够减少污染颗粒接近遮挡口。为了实现来自环形缝隙的吹扫气体的高的流出速度，环形缝隙的缝隙通道能够构成为，使得所述缝隙通道沿遮挡口的敞开方向逐渐变窄。当环形缝隙直接设置在遮挡口的外径处时，能够实现对于遮挡口的特别好的保护效果。因此所述环形缝隙能够直接位于过渡区域中，所述过渡区域是遮挡口的或侧面的外边缘与遮挡环的连接在所述外边缘上的端侧或腔壁的的过渡区域。然而还可设想的是，在侧面内或在端侧上与遮挡口成一定距离的用于构成环形缝隙的其它位置。根据本发明的、用于保护光学观察口的、特别是用于保护观察口免受高炉或类似设备的污染气氛的污染的方法借助喷嘴单元和吹扫气体腔实施，其中所述喷嘴单元构成用于观察口的遮挡口并且用于构成吹扫气流，其中所述吹扫气体腔构造在观察口的光学面和遮挡口之间,其中所述吹扫气体腔加载有吹扫气体,并且所述吹扫气体穿过所述遮挡口被引入污染气氛中，其中所述喷嘴单元具有导流装置，借助于所述导流装置实现了对流出到污染气氛中的吹扫气体进行导流。关于所述方法所得出的优点参考对根据本发明的装置的上述说明。从引用装置权利要求的从属权利要求的特征说明中得出所述方法的其它有利的实施方式。
下面参考附图详细阐述本发明。附图示出:图1示出高炉的立体剖视图；图2示出根据现有技术的遮挡口的纵剖视图；图3示出与具有导流装置的一个实施例的遮挡口的纵剖视图；图4示出遮挡装置的纵剖视图；图5示出图4中的遮挡装置的横截面视图；图6示出遮挡装置的立体剖视图；图7示出遮挡装置的另一立体剖视图；图8示出喷嘴单元的立体视图；图9示出喷嘴单元的俯视图；图10示出喷嘴单元的纵剖视图；图11示出另一喷嘴单元的俯视图；图12示出所述另一喷嘴单元的纵剖视图。
具体实施例方式图1示出高炉10，该高炉具有内腔11和炉料12以及位于内腔11中的炉料12之上的污染气氛13。在高炉10的外壁14上，在这里未详细示出的、具有遮挡装置的观察口上设置有相机15。相机15具有在这里同样不可见的广角镜头，借助所述广角镜口能够拍摄内腔11的位于广角镜头的张角或可视范围16内的图像。图2示出根据现有技术的遮挡口 17，所述遮挡口具有相对于纵轴线18这样构成的锥形的侧面19。吹扫气流20在这里用箭头示出。因为吹扫气流20在高的压力下从遮挡口 17中流出，并且因此吹扫气体在污染气氛21中的膨胀能够不完全地在遮挡口 17中进行，所以在侧面19的区域22中形成负压，所述负压构成在污染气氛21中的由箭头标识的气流23。借助所述气流23，来自污染气氛21的在这里未详细示出的污染颗粒沿着遮挡环25的端侧24进入遮挡口 17中，并且如所示出的，在区域22中形成涡流或者被吹扫气流20一起带走。在此导致污染颗粒堆积在区域22附近的端侧24上和侧面19上。在这里能够堆积的污染颗粒多到使得遮挡口 17被遮盖住并且张角变小。图3示出遮挡口 26，所述遮挡口构成为锥形且相对于纵轴线27旋转对称的并且具有张角a。在这种情况下，张角α相应于观察口上的在这里未示出的广角镜头的张角。因此，遮挡口 26构成侧面28，所述侧面通到外部的遮挡环30的端侧29上的外径d中。在外部的遮挡环30中还构成外部的导流装置31，所述外部的导流装置构造为锥形的缝隙通道32并且以相对于纵轴线27旋转对称的方式构造有环形缝隙33。由箭头标识的螺旋形吹扫气流34穿过遮挡口 26进入污染气氛35中。吹扫气流34在从遮挡口 26流出期间由于这样产生的离心力直接膨胀，使得在吹扫气流34和侧面28之间不能够形成负压或者吹扫气流34扫过侧面28。用于产生螺旋状吹扫气流34的内部的导流装置在这里未详细示出。外部的导流装置31产生另一吹扫气流36，所述另一吹扫气流同样用箭头来示出。吹扫气流36直接在外径d处沿纵轴线27从环形缝隙33中流出并且与吹扫气流34汇合。这样在端侧29的区域中产生的负压导致在污染气氛35中构成用箭头标识的气流37。在随气流37所带来的并且在这里未详细可见的污染颗粒能够在到达遮挡口 26的区域中之前，所述污染颗粒被吹扫气流36 —起带走。因此在污染颗粒可能堆积在端侧29上的情况下，遮盖遮挡口 26是不可能的，因为已堆积的污染颗粒不能够越过环形缝隙33或吹扫气流36。也能够最大程度地排除污染颗粒堆积在侧面28上，因为在这里不产生可能会促进这类堆积的负压。因此借助于吹扫气流34将污染颗粒从侧面28运走。因此，遮挡口 26能够保持没有污染物。图4至7的组合图示出遮挡装置38的不同的视图，所述遮挡装置具有根据对图3的前述说明的遮挡口 26。遮挡装置38用于保护具有广角镜头40和在这里未详细示出的相机的观察口 39。在观察口 39的保护屏42的光学面41和遮挡口 26之间构造有吹扫气体腔43。所述吹扫气体腔43是锥形且相对于纵轴线27旋转对称的，构造成沿遮挡口 26的敞开方向逐渐变窄并且通过内部的遮挡环44。所述内部的遮挡环44与保护屏42的固定件45拧紧，使得在内部的遮挡环44和外部的遮挡环30之间构成环形通道46。经由供应管道47在高压下将由氮气构成的吹扫气体输送给环形通道46。在环形通道46中，吹扫气体的用箭头48标识的旋转气流通过在这里未详细示出的机构形成。吹扫气体从环形通道46经由在这里所示出的内部的导流装置49到达吹扫气体腔43中。所述内部的导流装置49由在内部的遮挡环44中的多个贯通孔50构成，其中具有纵轴线51的所述贯通孔50设置在横向于纵轴线27的水平方向上，使得纵轴线51不与纵轴线27线相交。因此借助穿过贯通孔50流入吹扫气体腔43中的吹扫气体，在吹扫气体腔43内产生用箭头52示出的吹扫气体的旋流，所述吹扫气体的旋流在从遮挡口 26流出的情况下在吹扫气流34中继续。内部的遮挡环44嵌入外部的遮挡环30中，使得在遮挡环30或44之间构成具有环形缝隙33的缝隙通道32。如特别从图4中可见，缝隙通道32从环形通道46起朝遮挡口26逐渐变窄。因此缝隙通道构成为锥形且沿纵轴线27倾斜。在图8至10的组合图中示出在这里未详细示出的遮挡装置的喷嘴单元53。所述喷嘴单元53构成基本上构造为锥形的遮挡口 54，其中贯通孔55设置为，使得其在遮挡口54的侧面56内通出。贯通孔55的通道纵轴线57相对于遮挡口 54的纵轴线58横向地延伸但不与其相交。因此这些贯通孔55相对于喷嘴单元53的纵剖面59以距离a错位地平行延伸。此外，贯通孔55以角β彼此错位地设置。在图11和12的组合图中示出喷嘴单元60的另一实施方式，其中在这里贯通孔61设置在遮挡口 63和吹扫气体腔64之间的狭窄部位62的区域中，所述吹扫气体腔在这里仅部分地不出。
权利要求
1.用于保护光学观察口(39)的、特别是用于保护所述光学观察口免受高炉或者类似设备的污染气氛的污染的遮挡装置(38)，具有喷嘴单元(53、60)和吹扫气体腔(43、64)，其中所述喷嘴单元构成用于所述观察口的遮挡口(26、54、63)并且用于构成吹扫气流(34)，其中所述吹扫气体腔构造在所述观察口的光学面(41)和所述遮挡口之间，其中所述吹扫气体腔加载有吹扫气体，并且所述吹扫气体能够穿过所述遮挡口被弓I入污染气氛(35)中， 其特征在于， 所述喷嘴单元具有导流装置(31、49)，所述导流装置实现对流出到所述污染气氛中的吹扫气体进行导流。
2.根据权利要求1所述的遮挡装置， 其特征在于， 所述吹扫气体腔(43、64)构成为锥形、沿所述遮挡口(26、54、63)的敞开方向逐渐变窄的。
3.根据权利要求1或2所述的遮挡装置， 其特征在于， 所述遮挡口( 26、54、63 )构成为锥形、沿所述遮挡口的敞开方向扩宽的。
4.根据上述权利要求之一所述的遮挡装置， 其特征在于， 在所述遮挡装置(38)中构造有圆环形的环形通道(46)，借助于所述环形通道能够将吹扫气体输送给所述喷嘴单元(53、60)。
5.根据上述权利要求之一所述的遮挡装置， 其特征在于， 所述导流装置(31、49 )构造为相对于所述遮挡口( 26、54、63 )的纵轴线(27、58 )旋转对称。
6.根据上述权利要求之一所述的遮挡装置， 其特征在于， 所述喷嘴单元(53、60)具有内部的导流装置(49)，所述内部的导流装置构造为，使得能够引起所述吹扫气体围绕所述遮挡口(26、54、63)的纵轴线(27、58)进行螺旋形运动。
7.根据权利要求6所述的遮挡装置， 其特征在于， 所述内部的导流装置(49)设置在环形通道(46)和所述吹扫气体腔(43)之间。
8.根据权利要求6所述的遮挡装置， 其特征在于， 所述内部的导流装置设置在环形通道和所述遮挡口(54)之间。
9.根据权利要求6所述的遮挡装置， 其特征在于， 所述内部的导流装置设置在环形通道和过渡区域(62)之间，所述过渡区域位于所述吹扫气体腔(64)和所述遮挡口( 63 )之间。
10.根据权利要求6至9之一所述的遮挡装置， 其特征在于，所述内部的导流装置构成流动通道，所述流动通道的通道纵轴线(51、57)分别相对于所述遮挡口(26、54、63)的纵轴线(27、58)横向地延伸，而不与所述纵轴线相交。
11.根据权利要求10所述的遮挡装置， 其特征在于， 所述流动通道由孔(50、55、61)或片构成。
12.根据权利要求1至6之一所述的遮挡装置， 其特征在于， 所述喷嘴单元具有外部的导流装置(31)，所述外部的导流装置构成环形缝隙(33)，所述环形缝隙包围所述遮挡口(26、54、63)，并且吹扫气流能够从所述环形缝隙呈环形地流出。
13.根据权利要求12所述的遮挡装置， 其特征在于， 所述环形缝隙(33)构成在所述喷嘴单元的内部的和外部的遮挡环(44 ；30)之间。
14.根据权利要求12或13所述的遮挡装置， 其特征在于， 所述环形缝隙(33)与环形通道(46)直接连接。
15.根据权利要求12至14之一所述的遮挡装置， 其特征在于， 所述环形缝隙(33)构成为锥形、沿所述遮挡口(26、54、63)的敞开方向逐渐变窄的。
16.根据权利要求12至15之一所述的遮挡装置， 其特征在于， 所述环形缝隙(33)的缝隙通道(32)构成为沿所述遮挡口(26、54、63)的敞开方向逐渐变窄。
17.根据权利要求12至16之一所述的遮挡装置， 其特征在于， 所述环形缝隙(33 )直接设置在所述遮挡口( 26、54、63)的外径(d)处。
18.用于保护光学观察口(39)的、特别是用于保护所述光学观察口免受高炉或者类似设备的污染气氛的污染的方法，所述方法借助喷嘴单元(53、60)和吹扫气体腔(43、64)实施，其中所述喷嘴单元构成用于所述光学观察口的遮挡口(26、54、63)并且用于构成吹扫气流(34)，其中所述吹扫气体腔构造在所述观察口的光学面(41)和所述遮挡口之间，其中所述吹扫气体腔加载有吹扫气体，并且所述吹扫气体能够穿过所述遮挡口被引入污染气氛(35)中， 其特征在于， 所述喷嘴单元具有导流装置(31、49)，借助于所述导流装置，对流出到所述污染气氛中的吹扫气体进行导流。
全文摘要
本发明涉及一种遮挡装置(38)和一种用于保护光学观察口(39)的、特别是用于保护所述光学观察口免受高炉或者类似设备的污染气氛(35)的污染的方法，所述遮挡装置具有喷嘴单元和吹扫气体腔(43)，其中所述喷嘴单元构成用于所述光学观察口的遮挡口(26)并且用于构成吹扫气流，其中所述吹扫气体腔构造在所述观察口的光学面(41)和所述遮挡口之间，其中所述吹扫气体腔加载有吹扫气体，并且所述吹扫气体能够穿过所述遮挡口被引入污染气氛中，其中所述喷嘴单元具有导流装置(31、49)，所述导流装置实现对流出到所述污染气氛中的吹扫气体进行导流。
文档编号F27D21/02GK103154653SQ201180047475
公开日2013年6月12日 申请日期2011年8月29日 优先权日2010年9月29日
发明者汉斯-乌韦·莫根施特恩, 乌尔里希·奥斯特 申请人:Tmt出铁测量技术有限公司