專利名稱：應(yīng)用在高溫火焰監(jiān)視系統(tǒng)中的火焰探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種火焰探頭。更具體地說，是一種應(yīng)用在高溫火焰(如火力發(fā)電廠鍋爐燃燒火焰)監(jiān)視系統(tǒng)中的火焰探頭。
對于高溫燃燒環(huán)境狀況的監(jiān)視，其經(jīng)濟(jì)意義是不言而喻的。如火力發(fā)電廠鍋爐燃燒火焰，是數(shù)拾萬千瓦電力產(chǎn)生的第一步，鍋爐自身的造價數(shù)拾億元。因此，不論是鍋爐自身安全，還是為把熱能轉(zhuǎn)換成電能更為有效，監(jiān)視都是十分必要的，可以說是火力發(fā)電不可缺少的僅器設(shè)備。
現(xiàn)有技術(shù)中，應(yīng)用在該場合中的火焰探頭都是采用光學(xué)鏡片傳像技術(shù)。但是，從鍋爐自身的結(jié)構(gòu)來說，其爐壁既是火焰限定邊界，又是被加熱水的熱交換區(qū)，為了減少燃燒區(qū)邊界以外的熱能損失，同時也為工人正常的維護(hù)，操作提供可以耐受的環(huán)境溫度，其爐壁外部必需設(shè)置保溫層和防護(hù)層。這樣一來，爐壁就有了相當(dāng)?shù)暮穸?。為了能對爐內(nèi)火焰有充分的場景觀察，攝取圖象的鏡頭必須伸入到爐內(nèi)側(cè)(此處為1600℃左右的高溫區(qū))，而鏡頭的成像面又必須處在爐壁外部(爐壁外部為隨季節(jié)變化的常溫區(qū))，就爐壁厚度一般而言，攝取燃燒場景的鏡頭從最前面的鏡片到成象面太約有600mm左右，由相應(yīng)長度的金屬筒定位各光學(xué)鏡片。根據(jù)光學(xué)鏡片傳像的技術(shù)特點(diǎn)，我們不難看出，由于金屬的熱脹冷縮，現(xiàn)有技術(shù)中以金屬筒為基礎(chǔ)的鋼性聯(lián)接，在這個特定的距離內(nèi)很難在允許的誤差范圍內(nèi)嚴(yán)格符合如下技術(shù)要求1、保持一定的鏡片距離。2、保持精密的光學(xué)軸心的同心度。不僅如此，其使用壽命也受到極大限制。為了讓這種特殊加長的鏡頭在溫差變化如此大的環(huán)境中安全、有效地工作，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有相當(dāng)大的難度，使用壽命受到相當(dāng)?shù)南拗啤?br> 本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可保證傳像質(zhì)量、使用壽命長、維護(hù)方便、能行之有效地應(yīng)用在高溫火焰監(jiān)視系統(tǒng)中的火焰探頭。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用光纖傳像，由耦合器將物鏡與光纖束耦合連接，外部設(shè)置隔熱鞘。
光纖束，由數(shù)拾萬根光纖按一定秩序排列，首尾一一對應(yīng)，每單根光學(xué)纖維由兩種具有不同折射率n的玻璃組成，其結(jié)構(gòu)如同導(dǎo)線，由芯線和包層組成，芯線材料的折射率大于包層材料的折射率，單根光纖最大直徑約為10微米，光纖束由數(shù)拾萬根光纖包扎在一起，并由很短的金屬外套與膠粘結(jié)，其余部分為松散狀，外部加套保護(hù)膠管和金屬軟管，柔軟可彎曲，長度從600mm到幾米可以制造，最火外徑為15mm左右。因此與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、與已有技術(shù)中金屬套筒相比，本發(fā)明光纖束最大外徑僅為15mm左右，占用空間很小，因而保護(hù)它在爐壁內(nèi)外溫差變化區(qū)的結(jié)構(gòu)在機(jī)械上條件寬松，易于實(shí)現(xiàn)。
2、由于玻璃線脹系數(shù)遠(yuǎn)比金屬小，則同樣溫差造成的絕對變化量遠(yuǎn)比金屬小，加之幾十萬根同處在一樣溫度條件中，同脹同縮，光路上無相對誤差，因而可保證傳象質(zhì)量。
3、由于能夠很好地適應(yīng)熱脹冷縮的工作環(huán)境，使本發(fā)明較之現(xiàn)有技術(shù)使用壽命大大提高、維護(hù)方便。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明應(yīng)用在監(jiān)視系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)原理圖。
以下通過實(shí)施例，結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例
參見附圖1、2，采用光纖傳像，由耦合器2將物鏡1與光纖束3耦合連接，外部設(shè)置隔熱鞘。
本實(shí)施例中，物鏡1采用大視場物鏡，其視場角為90度。耦合器2為長度可調(diào)的螺紋套筒。隔熱鞘為多層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為石英玻璃密封管4，外部為多層薄壁金屬套管，在薄壁金屬套管的前端形成視窗8，薄壁金屬套管為三層，包括內(nèi)層金屬套管5、中層金屬套管6和外層金屬套管7。各層間有流動的壓力冷卻介質(zhì)，壓力冷卻介質(zhì)由隔熱鞘鞘尾壓入，流經(jīng)隔熱鞘層間，從視窗8噴出。壓力冷卻介質(zhì)可以是壓縮空氣。
如圖2所示，具體實(shí)施中，設(shè)置裝有散熱片10的定位套9，將該定位套9固定焊接在爐壁上，探頭插入定位套9，并由螺紋套管11旋緊固定。這一安裝方式可極大地方便維護(hù)。為了有效地進(jìn)行隔熱，在定位套9與探頭外層金屬套管7之間，同樣設(shè)置流動的冷卻介質(zhì)夾層，即流動的壓縮空氣層，壓縮空氣入口12設(shè)置在散熱片10中。
本實(shí)施例中由于冷氣流不斷在隔熱鞘夾層中流過，并從薄壁金屬套管前端形成的視窗中噴出，不但能持續(xù)吹掃物鏡前滯留的燃燒灰塵，保持視窗部位的清潔，而且，冷介質(zhì)的流動使得由外層熱輻射和對流傳導(dǎo)的熱量被冷介質(zhì)帶走，并形成沿徑向上的溫度梯度，從而為處在多層包圍之中的物鏡及光纖束等部件提供正常工作所需的溫度環(huán)境。
如圖2所示，通過調(diào)整耦合器的長度，使物鏡成像在光纖束端面上，由光纖束將所攝取的現(xiàn)場實(shí)象分解為各個象素，并傳遞到其另一端面，在該端面上，由轉(zhuǎn)向鏡13投射到CCD電荷耦合器，實(shí)現(xiàn)光電耦合及光電轉(zhuǎn)換，即完成了火焰探頭的信號檢測。在后繼的系統(tǒng)裝置中，以視頻信號輸出，最終可在顯示器上重顯現(xiàn)場狀況。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用在高溫火焰監(jiān)視系統(tǒng)中的火焰探頭，其特征是采用光纖傳像，由耦合器(2)將物鏡(1)與光纖束(3)耦合連接，外部設(shè)置隔熱鞘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用在高溫火焰監(jiān)視系統(tǒng)中的火焰探頭，其特征是所述耦合器(2)為長度可調(diào)的螺紋套筒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用在高溫火焰監(jiān)視系統(tǒng)中的火焰探頭，其特征是所述隔熱鞘為多層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為石英玻璃密封管(4)，外部為多層薄壁金屬套管，在薄壁金屬套管的前端形成視窗(8)，各層間有流動的壓力冷卻介質(zhì)，壓力冷卻介質(zhì)由隔熱鞘鞘尾壓入，流經(jīng)隔熱鞘層間，從視窗(8)噴出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用在高溫火焰監(jiān)視系統(tǒng)中的火焰探頭，其特征是所述多層薄壁金屬套管為三層，包括內(nèi)層金屬套管(5)、中層金屬套管(6)和外層金屬套管(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用在高溫火焰監(jiān)視系統(tǒng)中的火焰探頭，其特征是所述流動在隔熱鞘層間的壓力冷卻介質(zhì)為壓縮空氣。
全文摘要
一種應(yīng)用在高溫火焰監(jiān)視系統(tǒng)中的火焰探頭,其特征是采用光纖傳像,由耦合器將物鏡與光纖束耦合連接,外部設(shè)置隔熱鞘。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、可保證傳像質(zhì)量、使用壽命長、維護(hù)方便、能行之有效地應(yīng)用在高溫火焰監(jiān)視系統(tǒng)中作為火焰探頭。
文檔編號G01J5/08GK1262429SQ99114039
公開日2000年8月9日 申請日期1999年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月29日
發(fā)明者劉麗潔 申請人:合肥海克光電技術(shù)有限責(zé)任公司