一种工业加热炉内温度与气体组分测量的镜头冷却装置的制作方法

1.本实用新型涉及光学测量技术领域，特别涉及一种工业加热炉内温度与气体组分测量的镜头冷却装置。


背景技术：

2.工业加热炉的内部情况测量一直是燃烧诊断中的重要组成部分，对加热炉进行高精度的温度和气体组分测量有助于了解燃烧场的信息，提高设备的工作效率，可调谐半导体激光光谱（tdlas）作为一种新型的非接触式测量技术，具有灵敏度高、测量精确、抗干扰性强以及响应速度极快等优点，随着tdlat技术不断发展，可以通过ct算法从吸光度重建出火焰温度、组分浓度等火焰流场参数的空间分布，tdlat具有较高的温度准确度与测量速度，并且作为一种非接触式测量无需侵入燃烧场，不会对燃烧场产生影响，在燃烧诊断的在线测量中有着非常大的优势，由于测量镜头离燃烧室较近，在测量的过程中，温度迅速升高，因此需要对镜头做冷却保护。
3.但是现有的镜头冷却保护装置存在着一些问题，首先，常用的冷却方法只是单纯的使用水冷和风冷进行冷却，不能根据加热炉温度的变化做实时调整，其次，加热炉在高温情况下会产生水蒸气，在对镜头冷却时，水蒸气会冷凝在镜头上，影响测量的准确度，鉴于此，我们提出一种工业加热炉内温度与气体组分测量的镜头冷却装置。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题克服现有的缺陷，可以有效解决背景技术中的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
6.一种工业加热炉内温度与气体组分测量的镜头冷却装置，包括包括第一冷却筒和第二冷却筒，所述第二冷却筒套设在第一冷却筒的内部，所述第一冷却筒的内壁与第二冷却筒的外壁相接触，且所述第一冷却筒与第二冷却筒滑动连接，所述第一冷却筒的一端的外壁固定连接有固定法兰，所述第二冷却筒的远离固定法兰的一端安装有控制器，所述第二冷却筒的内部固定安装有激光器、准直器和隔离玻璃，所述激光器和准直器位于控制器和隔离玻璃之间，所述控制器、激光器和准直器之间通过光纤连接。
7.通过采用上述方案，加热炉的两侧均设有测量装置，通过控制器控制激光器发射激光，激光器发射激光通过准直器完成准直，确保激光被加热炉另一侧的接收器接收，隔离玻璃用于确保光学部件保持稳定状态，防止测量光路被燃烧场中恶劣的环境影响，随着加热炉的温度变化对冷却保护装置进行调整，当测量的温度过高时，向外拉动第二冷却筒，来延长冷却距离，防止测量装置中的部件损伤。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述第一冷却筒的内部开设有导水腔，所述第一冷却筒的顶部开设有循环水进入口，所述第一冷却筒的底部开设有循环水排出口，所述循环水进入口和循环水排出口均与导水腔相连通。
9.通过采用上述方案，将水流从循环水进入口导入，吸收热量的水流从循环水排出口导出，确保导水腔内水循环，对测量装置进行冷却保护。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述第二冷却筒的内部开设有充气腔，所述第二冷却筒的顶部开设有冷却气体入口，所述第二冷却筒的内壁开设有冷却气体出口，且所述冷却气体出口位于隔离玻璃的靠近固定法兰的一侧，所述冷却气体入口和冷却气体出口均与充气腔相连通。
11.通过采用上述方案，将干燥的低温气体通过冷却气体入口，导入充气腔内，用来对整体测量装置做进一步的降温，同时充气腔内的低温气体通过冷却气体出口排出，由于隔离玻璃离加热炉更近，来对隔离玻璃降温。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述第二冷却筒的内壁固定安装有电热丝，所述电热丝位于隔离玻璃的外侧。
13.通过采用上述方案，进行冷却的过程中若出现冷凝水，对电热丝通电，隔离玻璃的温度升高，粘在隔离玻璃上的冷凝水被蒸发掉，避免对测量光路产生影响。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述第一冷却筒的内壁固定安装有l形连接杆，所述l形连接杆的尾端贯穿安装有刮水环，所述刮水环位于第二冷却筒的内部，且所述刮水环的外壁与第二冷却筒的内壁贴紧，所述刮水环的内壁固定安装有吸水棉。
15.通过采用上述方案，第二冷却筒的内壁出现的冷凝水，通过拉动第二冷却筒，第二冷却筒与刮水环之间发生相对滑动，刮水环将水刮下，避免水流动造成短路影响测量，而吸水绵用于在水过多时，吸收多余的水，避免通过刮水环内壁流到已经刮干净的一侧。
16.作为本实用新型的进一步改进，所述第一冷却筒的内壁的底部开设有倾斜槽和储水槽，所述储水槽位于倾斜槽的尾端。
17.通过采用上述方案，刮下来的冷凝水会流到第一冷却筒底部，然后沿着倾斜槽进入储水槽内，由于储水槽力加热炉近，通过高温将冷凝水蒸发去除，同时冷却气体将水蒸气重新吹向炉体内。
18.作为本实用新型的进一步改进，所述固定法兰的内部开设有螺纹孔，所述螺纹孔的内部螺纹连接有螺栓。
19.通过采用上述方案，使用螺栓和固定法兰将第一冷却筒安装在加热炉上。
20.与现有技术相比，一种工业加热炉内温度与气体组分测量的镜头冷却装置，通过设置的第一冷却筒和第二冷却筒能够进行多次冷却，同时可以根据加热炉温度的变化做实时调整，在冷却装置不能及时将温度降下时，通过增加距离，来给冷却提供足够的时间，避免高温对测量装置造成损伤。
21.与现有技术相比，一种工业加热炉内温度与气体组分测量的镜头冷却装置，通过设置的第一冷却筒、第二冷却筒、电热丝、刮水环和倾斜槽，能够将冷却时冷凝在隔离玻璃和第二冷却筒内壁的水清除干净，并通过倾斜槽将冷凝水导流在一起重新蒸发掉，避免冷凝水堆积。
附图说明
22.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
23.图1为本实用新型一种工业加热炉内温度与气体组分测量的镜头冷却装置的整体结构示意图。
24.图2为本实用新型一种工业加热炉内温度与气体组分测量的镜头冷却装置的第二冷却筒剖视示意图。
25.图3为本实用新型一种工业加热炉内温度与气体组分测量的镜头冷却装置的刮水环结构示意图。
26.图4为本实用新型一种工业加热炉内温度与气体组分测量的镜头冷却装置的第一冷却筒内部结构俯视示意图。
27.图中：1、第一冷却筒；2、第二冷却筒；3、导水腔；4、循环水进入口；5、循环水排出口；6、倾斜槽；7、充气腔；8、冷却气体入口；9、冷却气体出口；10、控制器；11、激光器；12、准直器；13、隔离玻璃；14、l形连接杆；15、刮水环；16、固定法兰；17、螺纹孔；18、螺栓；19、电热丝；20、吸水棉；21、储水槽。
具体实施方式
28.下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制，为了更好地说明本实用新型的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的，基于本实用新型中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
29.实施例1
30.如图1所示，一种工业加热炉内温度与气体组分测量的镜头冷却装置，包括第一冷却筒1和第二冷却筒2，第二冷却筒2套设在第一冷却筒1的内部，第一冷却筒1的内壁与第二冷却筒2的外壁相接触，且第一冷却筒1与第二冷却筒2滑动连接，第一冷却筒1的一端的外壁固定连接有固定法兰16，第二冷却筒2的远离固定法兰16的一端安装有控制器10，第二冷却筒2的内部固定安装有激光器11、准直器12和隔离玻璃13，激光器11和准直器12位于控制器10和隔离玻璃13之间，控制器10、激光器11和准直器12之间通过光纤连接。
31.在本实施例中，第一冷却筒1的内部开设有导水腔3，第一冷却筒1的顶部开设有循环水进入口4，第一冷却筒1的底部开设有循环水排出口5，循环水进入口4和循环水排出口5均与导水腔3相连通。
32.在本实施例中，第二冷却筒2的内部开设有充气腔7，第二冷却筒2的顶部开设有冷却气体入口8，第二冷却筒2的内壁开设有冷却气体出口9，且冷却气体出口9位于隔离玻璃13的靠近固定法兰16的一侧，冷却气体入口8和冷却气体出口9均与充气腔7相连通。
33.在本实施例中，固定法兰16的内部开设有螺纹孔17，螺纹孔17的内部螺纹连接有螺栓18。
34.通过本实施例可实现：通过设置的第一冷却筒1和第二冷却筒2能够进行多次冷却，同时可以根据加热炉温度的变化做实时调整，在冷却装置不能及时将温度降下时，通过增加距离，来给冷却提供足够的时间，避免高温对测量装置造成损伤，将水流从循环水进入口4导入，吸收热量的水流从循环水排出口5导出，确保导水腔3内水循环，对测量装置进行
冷却保护，将干燥的低温气体通过冷却气体入口8，导入充气腔7内，用来对整体测量装置做进一步的降温，同时充气腔7内的低温气体通过冷却气体出口9排出，由于隔离玻璃13离加热炉更近，对隔离玻璃13降温，当测量装置的温度还是过高时，向外拉动第二冷却筒2，来延长冷却距离，来给冷却提供足够的时间，防止测量装置中的部件损伤。
35.实施例2
36.如图1-4所示，一种工业加热炉内温度与气体组分测量的镜头冷却装置，包括第一冷却筒1和第二冷却筒2，第二冷却筒2套设在第一冷却筒1的内部，第一冷却筒1的内壁与第二冷却筒2的外壁相接触，且第一冷却筒1与第二冷却筒2滑动连接，第一冷却筒1的一端的外壁固定连接有固定法兰16，第二冷却筒2的远离固定法兰16的一端安装有控制器10，第二冷却筒2的内部固定安装有激光器11、准直器12和隔离玻璃13，激光器11和准直器12位于控制器10和隔离玻璃13之间，控制器10、激光器11和准直器12之间通过光纤连接。
37.在本实施例中，第一冷却筒1的内部开设有导水腔3，第一冷却筒1的顶部开设有循环水进入口4，第一冷却筒1的底部开设有循环水排出口5，循环水进入口4和循环水排出口5均与导水腔3相连通。
38.在本实施例中，第二冷却筒2的内部开设有充气腔7，第二冷却筒2的顶部开设有冷却气体入口8，第二冷却筒2的内壁开设有冷却气体出口9，且冷却气体出口9位于隔离玻璃13的靠近固定法兰16的一侧，冷却气体入口8和冷却气体出口9均与充气腔7相连通。
39.在本实施例中，第二冷却筒2的内壁固定安装有电热丝19，电热丝19位于隔离玻璃13的外侧。
40.在本实施例中，第一冷却筒1的内壁固定安装有l形连接杆14，l形连接杆14的尾端贯穿安装有刮水环15，刮水环15位于第二冷却筒2的内部，且刮水环15的外壁与第二冷却筒2的内壁贴紧，刮水环15的内壁固定安装有吸水棉20。
41.在本实施例中，第一冷却筒1的内壁的底部开设有倾斜槽6和储水槽21，储水槽21位于倾斜槽6的尾端。
42.在本实施例中，固定法兰16的内部开设有螺纹孔17，螺纹孔17的内部螺纹连接有螺栓18。
43.当测量高温气体时，过低的光强吸收率会使得吸收峰被噪声淹没，此时向炉腔内通入少量水提高光强吸收率，从而达到提高信噪比的目的，充入水蒸气后高温炉腔内温度经历一段时间后达到稳定，此时即可取值作为标定点。
44.通过本实施例可实现：通过设置的第一冷却筒1、第二冷却筒2、电热丝19、刮水环15和倾斜槽6，能够将冷却时冷凝在隔离玻璃13和第二冷却筒2内壁的水清除干净，并通过倾斜槽6将冷凝水导流在一起重新蒸发掉，避免冷凝水堆积，对隔离玻璃13降温进行冷却的过程中若出现冷凝水，对电热丝19通电，隔离玻璃13的温度升高，粘在隔离玻璃13上的冷凝水被蒸发掉，避免对测量光路产生影响，第二冷却筒2的内壁出现的冷凝水，通过拉动第二冷却筒2，第二冷却筒2与刮水环15之间发生相对滑动，刮水环15将水刮下，避免水流动造成短路影响测量，而吸水绵用于在水过多时，吸收多余的水，避免通过刮水环15内壁流到已经刮干净的一侧， 刮下来的冷凝水会流到第一冷却筒1底部，然后沿着倾斜槽6进入储水槽21内，由于储水槽21力加热炉近，通过高温将冷凝水蒸发去除，同时冷却气体将水蒸气重新吹向炉体内，避免冷凝水堆积。
45.以上为本实用新型较佳的实施方式，以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化以及改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。