CN1554962A - 一种光学镜头防护装置 - Google Patents
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Abstract
一种光学镜头防护装置，属于光电检测、工业监视技术领域，适用于恶劣环境下的光学镜头的防护，如加热炉内的摄像镜头的防护等。本装置的特征是在由防护腔内筒，防护腔外筒，前端盖等部分组成的光学镜头防护装置中设置一个导流装置，使通过的防护气体在光学镜头前产生旋转扩散气流，形成一个局部无尘的小环境，实现保护光学镜头免受灰尘的污染、有害气体的侵蚀和高温的影响。本发明的效果和益处是保护气体在通过光学通道后迅速发散，减少了保护气体向前的流速和对周围污浊空气的带动而形成桶状沉积对光学***视场角的影响；避免了污垢在光学镜头和前端盖表明附着；保护气流可以有效冷却光学镜头，从而达到了保证光学镜头长期可靠工作的目的。
Description
技术领域
本发明属于光电检测、工业监视技术领域，涉及一种用于高温、粉尘及有害化学成分等恶劣环境下，如高温加热炉内的光学镜头防护装置。
背景技术
目前，高温加热炉内的耐高温电视摄像***已经得到广泛应用，下列专利文献公开了与镜头防护方法相关技术：如《内窥式火焰监视器成像镜头冷却装置》(申请号93211332.X)，《耐高温变焦距电视摄像镜头》(申请号98224057.0)，《新型风冷耐高温电视镜头》(申请号01256868.6)，《耐高温电视镜头》(申请号01129181.8)，《锅炉火焰电视装置》(申请号95221384.2)，《高温摄像镜头的光学***》(申请号98113031.3)。
在实际应用中，普遍采用水冷套与保护气流相结合的光学镜头防护方法：将镜头放置在一个双层套筒组成的腔体中，两层套筒之间通以冷却水，套筒前端有前端盖，在前端盖的中间为镜头留出光学通道，为防止高温辐射和灰尘对镜头的污染，向腔体内通入纯净保护气体，保持腔内的正气压，并使保护气体从套筒前端的光学通道溢出，可实现冷却镜头和防止灰尘污染镜头的作用。
然而在上述镜头防护装置的使用过程中发现，由于沿光学通道溢出的保护气会形成向前方的运动气流，由于伯努利效应而带动周围含有炉内焦油和粉尘等污物的气体流动，并使这些污物在光学通道的周围沉积，在光学通道的周围形成管状沉积，并且其内径会随着时间推移逐渐减小，使光学镜头的视场角和通光孔径逐渐减小最终导致无法使用，因此必须定期对这些沉积物进行清理。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的光学镜头防护装置，减少污物在光学通道周围沉积，延长光学镜头正常工作时间。
本发明的技术方案是在已有的光学镜头气流防护装置上，设置一个导流机构，使保护气体从光学通道溢出前，首先经过一个导流机构，使气体具有旋转角动量，在通过光学通道溢出后，由于气体角动量的存在会迅速沿通道外缘发散，从而减小保护气体向前的流速，而减少由于伯努利效应对炉内气体的带动，并减少污物在光学通道周围沉积量，从而达到确保光学镜头长期正常工作的目的。
本发明的技术方案所提供的光学镜头防护装置如图1所示，是在已有的由防护腔内筒1，防护腔外筒3，前端盖6等部分组成的光学镜头防护装置上设置一个导流装置4实现的。光学镜头5在一个双层套筒组成的防护腔体中，防护腔体由防护腔内筒1，防护腔外筒3及前端盖6组成，防护腔内、外套筒之间通以冷却水2，在防护腔的前端是外缘为圆锥形的前端盖6，前端盖6的锥角为α，α的范围为20～180度，前端盖6的中间是为光学镜头5留出的一个圆孔型的光学通道，在前端盖6后及光学镜头5之间是一个导流装置4，导流装置4是一个具有2～50个螺旋导流板7的环形装置，每一个螺旋导流板7的出口方向与装置的轴线方向具有一定的偏转角度b，b的范围是30～90度。
通入防护腔内的保护气体首先经过导流装置4的螺旋导流板7(如图2所示)，再经过前端盖6中间的光学通道溢出，其路径如C所示。由于导流装置4的螺旋导流板7的结构，保护气体在经过导流装置4后，会形成具有一定角动量的旋转气流，在通过光学通道后，由于气流角动量的存在，当气流从光学镜头5前的光学通道溢出后，会形成沿前端盖6外缘的锥形面流动的发散气流，这样就使向前气流流速减小，从而减少对炉内污浊气体的带动。同时由于保护气流沿前端盖6锥形面流动，保护气体会在光学镜头和前端盖6锥形面前形成一个局部无尘的小环境，由于没有环境污浊气体存在，所以污垢不会在光学镜头和前端盖6锥形面上沉积。另外由于保护气流经过光学镜头5的表面，可起到冷却光学镜头5的作用。这样既利用了保护气流冷却和防止灰尘污染光学镜头5，同时也避免了由保护气流带来的污垢在光学通道周围沉积而影响光学***的视场角的问题。
本发明的效果和益处是(1)通过设置旋转导流装置，保护气体在通过光学通道后迅速发散，减少了保护气体向前的流速，因此减少了由于伯努利效应对周围污浊空气的带动，减少了污垢在光学通道周围形成桶状沉积而影响光学***的视场角的程度。(2)在光学镜头前形成一个由保护气体组成的局部小环境，避免污垢在光学镜头和前端盖表明沉积。(3)保护气流可以有效冷却光学镜头。
附图说明
图1是本发明提供的光学镜头防护装置的结构示意图。
图中1防护腔内筒，2冷却水，3防护腔外筒，4导流装置，5光学镜头，6前端盖，7螺旋导流板。C保护气体流经路线，α为前端盖6的锥角。
图2是导流装置4示意图。
图中4导流装置，7螺旋导流板，b是螺旋导流板气流出口的方向与防护装置轴向的夹角。
具体实施方式
以下结合附图详细叙述本发明的具体实施方式。
防护腔内筒1为内径为80毫米厚1毫米的不锈钢筒，防护腔外筒3外径90毫米厚2毫米的不锈钢筒，前端盖6为锥形不锈钢，中间光学通道的直径为14毫米，锥角α为90度。导流装置4外径为70毫米，内径为30毫米，高为5毫米的不锈钢环，导流板数量为8个，角度b为60度。光学镜头5为焦距4毫米镜头，视场角为76度。
通入腔体内的保护气体为纯净氮气，流量10升/分钟，防护腔内的冷却水为纯净循环水，流量5升/分钟。
Claims (3)
1.一种光学镜头防护装置，其特征在于在由防护腔内筒1，防护腔外筒3，光学镜头5，前端盖6等部分组成的光学镜头防护装置中设置了导流装置4。
2.一种光学镜头防护装置，其特征在于导流装置4是一个具有2～50个螺旋导流板7的环形装置，每一个螺旋导流板7的出口方向与装置的轴线方向具有一定的偏转角度b；b的范围是30～90度。
3.一种光学镜头防护装置，其特征在于前端盖4外缘为圆锥形，锥角α的范围为20～180度。
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