DE2402369C2

DE2402369C2 - Verfahren und Durchführungsanordnung zur Abstandsüberwachung bei der Beförderung von Gegenständen durch lange gerade Tunnel

Info

Publication number: DE2402369C2
Application number: DE19742402369
Authority: DE
Inventors: Robert 6312 Laubach Friedrichs
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-01-18
Filing date: 1974-01-18
Publication date: 1975-06-12
Also published as: DE2402369B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Durchfuhrungsanordnung zur Überwachung des Abslandes zwischen Gegenständen und den Wänden eines langen geraden Tunnels, durch den die Gegenstände mit sehr geringem Abstand von den Wänden befördert werden, oder zur Überwachung der Abstände nicht bewegter Gegenstände von den Wänden eines Raumes. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Abstandsüberwachung in solchen Tunneln, in denen eine sehr hohe Hitze zwecks Wärmebehandlung der beförderten Gegenstände herrscht. Dies ist z. R. bei Tunnelofen zum Brennen von Keramikgut der Fall oder bei Sinterofen, Glühofen oder Trockenofen, beispielsweise zum Trocknen der Lackierung von Gegenstanden.

Bei Ί unnelöfen zum Brennen von keramischem Gut, auf deren Überwachung sich die Erfindung insbesondere bezieht, wird das Gut auf Transportwagen gestapelt, die auf Schienen geführt sind und mittels geeigneter Antriebe durch den Tunnelofen geschoben werden.

Die Transportwagen werden derart mit dem zu brennenden Gut beladen, daß der Querschnitt des Tunnels fast vollständig von dem Gut ausgefüllt ist. Diese Maßnahme hat einen zweifachen Grund. Einerseits soll die Kapazität des Ofens möglichst hoch ausgenutzt werden. Andererseils wird im Ofen eine Luftströmung erzeugt, und die dadurch in Bewegung gesetzte heiße Luft soll möglichst viel der in ihr enthaltenen Wärme an das Gut abgeben und nicht ungenutzt aus dem Tunnelofen abgesaugt werden. Das Gut wird daher in solcher Weise auf den Wagen gestapelt, daß der Abstand zu den seitlichen Wänden und der

Decke möglichst klein ist. Gleiches gilt lür die Abslande, die /wischen benachbarten Reihen von zu brennenden Gütern gelassen werden. Infolge der exi rc mc π Hitzeeinwirkung kann es leicht passieren, da IA sich das gestapelte Gut oder auch die Ofenwände verlormen, mit der Folge, daß das Gui die Tunnclwand streift und das gestapelte Gut zusammenstürzt. Auch mechanische Erschütterungen können ein Zusammenstürzen des Gutes verursachen. Das Gut kann sich dann /wischen den Tunnelwänden verklemmen und beim Weiterschieben der Wagen das auf den nachfolgende!; Wagen gestapelte Gut ebenfalls zum Einsturz bringen. Hs kann sogar vorkommen, dall das eingestürzte Gut zwischen den Tunnelwünden festbrenni und die Förderwagen, die mit sehr starker Kraft weilergeschoben werden, am Austrittsende des Tunnels ohne Gut herausgeschoben werden. Der Ölen muß dünn stillgesetzt und ausgeräumt werden. Hierdurch entstehen sowohl Verluste an vorbereitetem keramischem Gut sowie hohe Ausfallzeiten für den Ofen.

Versuche, Ocn geringen Abstand des Brcmigutes von den Tunnelwänden zu überwachen, um das Auftreter, großer Schäden rechtzeitig verhindern zu können, sind bisher ohne Ertolg geblieben. Die herrschenden Betriebsbedingungen lassen eine wirksame Überwachung unmöglich erscheinen. Die Schwierigkeiten bestehen in der Fnge des Spaltes, der nach Möglichkeit nur wenige Zentimeter betragen soll, der Länge der zu überwachenden Strecke, die 100 und mehr Meter lang sein kann, sowie den hohen Temperaturen, die im mittleren Abschnitt des Tunnelofens herrschen. Hinzu kommt, daß bei direkter Befeuerung des Gutes mit offener Gas- oder Ölflammc im Tunnel auch sehr starke Lichtquellen entstehen. Die unterschiedliche Temperatur der Luft im Tunnel führt ferner zu einer starken Schlierenbildung der Luft, d. h. /u einem unterschiedlichen und schnell veränderlichen Brechungsindex der verschiedenen Luftpartien im Tunnel.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung der eingangs genannten Abstände zu entwickeln, das bei den eben erläuterten extremen Betriebsbedingungen funktionsfähig ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das erfindungsgcnäß dadurch gekennzeichnet ist, daß der Spalt zwischen den Gegenständen und den vertikalen und/oder horizontalen Wänden des Tunnels oder Raumes von Laserstrahlen durchdrungen wird, die von einem linde der zu überwachenden Strecke ausgesendet werden und auf laserstrahlempfindliche Empfangsgeräte am anderen Ende der zu überwachenden Strecke gerichtet sind. In gleicher Weise können auch in Längsrichtung des Tunnels verlaufende Abstandsspalte zwischen verschiedenen Gruppen der zu befördernden Gegenstände bzw. in beliebiger Richtung verlaufende Abstandsspalte zwischen nicht bewegten Gegenständen überwacht werden. Die Laserstrahlen können kontinuierlich oder intermittierend ausgesendet werden, wobei im letzleren Falle die Empfangsgeräte nur während der Sendeintervalle empfangsbereit sind.

Der Vorschub des Brenngutes im Ofen erfolgt kontinuierlich oder intermittierend. Bei intermittierendem Vorschub können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch senkrecht zur Tunnelrichtung vorhandene Abstandsspalte zwischen den Gegenständen durch senkrecht zur Tunnelrichtung gerichtete intermittierende Laserslrahler ausgelastet werden, die in solchen ZeitintcrvaUen gesendet werden, in denen die Gegenstände nicht weiterbewegi werden.

Durch die extrem unterschiedlichen Temperaturen der Luflmassen. die der Laserstrahl auf dem langen Weg durch den Tunnel durchdringt, erfährt der Strahl eine Modulation. Ein fehlerhaftes Ansprechen der Empfangsgeräte infolge dieser schnellen Schwankungen des Strahls kann dadurch vermieden werden, daß

das Empfangsgerät trage eingestellt wird, d. h. seine Ansprechschnelligkeit herabgesetzt wird.

Wenn durch Verformung des keramischen Gutes oder der 'Tunnelwand oder durch umgestürztes keramisches Gut der freie Durchtritt des Strahles durch

'5 den Spalt behindert wird und der Strahl nicht mehr bis zum Empfangsgerät gelangt, gibt dieses ein Signal, durch das entweder eine Anzeigeeinrichtung oder eine den Betrieb unterbrechende Vorrichtung betätigt wird, die beispielsweise den Vorschub stillsetzt oder

²<> die Befeuerung wegnimmt.

Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind durch die in den Ansprüchen 6 bis 12 genannten Merkmale gekennzeichnet.

Die Erfindung schafft eine wirksame und zuverläs-

²S sige Überwachung des im Tunnel durch Wärme zu behandelnden Gutes, so daß sowohl die Zerstörung halbfertigen Gutes wie auch die Betriebsausfallzeiten des Ofens auf ein Minimum reduziert werden. Die Erfindung kann mit gleichem Erfolg für Öfenräume

verwendet werden, in denen das zu brennende Gut nicht weitcrtransportiert wird. Ein Beispiel hierfür sind Steingutöfen, in die lange Steingutrohre zwecks Brennens aufgestellt werden. Ihre Schrägstellung durch ungleichmäßige Erhitzung kann durch das Verfahren nach der Erfindung leicht erfaßt werden.

An Hand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Tunnelofen zum Brennen von Keramikteilen längs der Linie 1-1 in Fi g. 2.

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Tunnelofen gemäß Fig. 1 längs der Linie HI-IlI in Fig. 1,

Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch den Tunnelofen längs der Linie II-1I in Fig. 1,

F i g. 4 den Strahlengang des Laserstrahls bei seiner Umlenkung von einem Tunnelende zum anderen.

Durch den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Tunnelofen 1 läuft ein Strang aneinandergereihter Wagen 3, die eine hitzebeständige Ladefläche haben. Diese

So Wagen werden gewöhnlich durch eine Vorschubrichtung entweder kontinuierlich oder stückweise iintermitticrend) von einem Tunnelende zum anderen geschoben. Die Wagen sind auf Schienen 5 geführt. Im mittleren Abschnitt des Tunnelofens befinden sich Brenndüsen 15, durch die eine Gas- oder ölflamme in direkter Beheizung des /u brennenden Gutes in den Tunnelraum geleitet wird In der Figur sind diese Düsen nur in der Deckenwand angedeutet; sie können auch in den Seitenwanden 9 und 11 vorhanden sein.

Das zu brennende Gut ist auf den Wagen 3 gestapelt. In den Figuren sind auf einem Wagen 3 sechs Brennguisiap' I In bis Tj dargestellt. Die Abstände S₁, und .V_n des Breungutes von den Seitenwanden, der Abstand .V_n von der Deckenwand und die Abstände S₁ und S₁₁ zwischen den Brenngutstapeln werden möglichst klein gehalten, um die Brennkapazität des Ofens mögliehst hoch auszunutzen und die Wärmeverluste durch Luftströmung klein zu halten. In den skizzen-

haften Figuren sind diese Abstände .S /weeks bessere! Veianschaulichung größer als in Wirklichkeit dargestellt. Die Abstände betragen in der Praxis oft mn wenige Zentimeter. Während des Betriebes wird ein kräftiger Luftstrom vom Ausgang des Tunnelolens in Richtung zum Hingang er/eugl. Die Temperatur im Ofen steigt daher von beiden Tunnelenden etwa gleichmäßig an und hat in der Mitte des Ofens, also im Befeuerungsbereich, ihr Maximum. Die dort herrschenden Temperaturen sind sehr hoch. Sie liegen etwa zwischen KMM) und IS(MI C.

Gemäß der Hrfindung werden die Spaltraumc S durch laserstrahlen überwacht. Wie aus den Hg 1 und 3 am besten ersichtlich, wird beispielsweise von einem Lasersender 21 ein Laserstrahl 23 durch den Spaltraum .S',, gesendet und am anderen F.nde des Tunnels von einem Lascrempfangsgerät 25 aufgefangen. Wenn der Spaltraum S„ durch eine Verschiebung des Brenngutes oder der Ofenwand 9 sieh sehr stark verengt oder verschwindet, gelangt der Laserstrahl nicht mehr /um l-.mpfangsgerät 25, wclehes dann ein Warnsignal abgibt oder eine bctriebsstillsctzendc Vorrichtung betätigt.

Dm mit einem Sendegerät 21 den Spaltraum .S'„ in seiner gesamten vertikalen Ausdehnung überwachen zu können, kann der Sender 21 periodische Schwcnk-Ix-wcgungen derart ausführen, daß er in zeitliche! Folge den Spaltraum .V₁₁ an allen Stellen auslastet. Um den Strahl auf der limpfangsseite dem Empfangsgerät zuzuführen, kann dieses b/w. seine lasersttahlcmpfindlicheoplocieklrische Zelle so angeordnet werden, daß sie dem wandernden Laserstrahl synchron folgt. Hine andere Möglichkeit besteht darin, daß auf dei limpfangsseite vertikal uberemander eine Reihe von laserstrahlcmpfindhchen Zellen angeordnet ist, die alle mit demselben Empfangsgerät elektrisch verbunden sind. Auf diese Weise wird stets eine der Zellen von dem wandernden Laserstrahl getroffen. Slat! einer Reihe von Zellen kann auch eine Reihe von laserstrahlreflcktiercnden Spiegeln vorgesehen werden, die alle den reflektierenden Strahl auf ein und dieselbe lascrstrahlcmpfindliche Zelle werfen. In entsprechender Weise können die Spalträume .S₁, und .V₁, durch wandernde Laserstrahlen ausgetastet werden, wobei der I .aserstrahl zur Überwachung des Spaltraumes .V,, in vertikaler Richtung periodisch hm- und herwandert.

Hine fur die praktische I überwachung oft ausreichende Bestückung erhält man. wenn man je einen feststehenden laserstrahl unmittelbar oberhalb der Ladefläche der Wagen in Längsrichtung durch den Tunnel sendet. In Fig. 1 sind diese Steilen mit A gekennzeichnet . In der Regel entsteht eine Stockung des Ui. H lebe- iliiiluu'li. daß Bremigut heiunteilallt und vieh in I lulu iiei Punkte /1 an dei Seilenwand ui klemml.

I'm ilen Meilart an Laserseiulern und limpfangsgc ι.ilen hei alvusel/en. kann man. wie in Fig. 4 dargestellt, den an einem I uunelende austretenden Laseisiiaiii 23 ubei ein Spiegelsystem 22. 29 umlenken und ihn eh einen anderen /u überwachenden Spalt an das andere I tinnclcndc zurücksenden, wo sich das Hmplangsgeiat 25 beliiulcl. hin und derselbe Strahl kann auch mein lach durch den 1 unnel hin- und hergesendet werden.

Das Verfahren nach der I rlnulung kann auch da/u \ ei wendet werden, die Spalt räume /wischen dem

»5 Breiingul /u überwachen. I ine Verschaltung dieser Spalträume führt /war nicht zu einer Blockierung des Gutes im Tunnel, wohl aber zu einer unnötigen Inanspruchnahme des Ofens /um Brennen nicht mehr ver wendbaren Gutes In Fig 3 ist angedeutet, wie ein

*° Lasersender 31 den Spaltraum .S', überwacht und von dem Empfangsgerät 35 aufgefangen wird. Line solche Überwachung wird vorzugsweise im oberen Bereich des gestapelten Ciutes durchgeführt, da sich das Gut biet inlolge der Hitzewirkung am ehesten verformt

»5 Bei inleimitticrende.ni Vorschubsbetrich der Wa gen 3 können auch die senkrecht zur Tunnelrichtung verlaufenden Spallraume S_q in der beschriebenen Weise überwacht werden. Zu diesem Zweck isl in einer Seitenwand (z. B. 9) ein Lasersender und in dei uuleien Seitenwand (/. B. 11) ein Lasercmpfangei eingebaut Voi/ugsweisc werden diese (ieräte in geeigneten Veitieliingen in ilen Wanden untergebracht, um sie vor der c\lrcrnen Hitzeeinwirkung zu schützen Das (int wird hierbei so gestapelt, daß jeweils dann.

wenn die 1 lansportwagen stillstehen, der Laserstrahl gerade durch einen Ouerspalt S₁₁ fällt Beim Weilertranspoil des Gutes in eine neue Position wird das Empfangsgerät dei I.asciüberwachung blockiert, um die falschliche Anzeige eines Fehlers zu verhindern.

4" I aseisende» und hmpfangsgcrat können auch in einer solchen Weise angeordnet werden, daß sie mn kur/lristigm ihre laumlichc Sende- und Empfangsposition gefahren werden und durch kurzfristige Strahlung den Spaltraum ubcrwachen Hine solche Anordnung kann dann vorgesehen werden, wenn räumliche Ciiünde oder die starke Hitzeeinwirkung auf die Gcrate hierzu zwingen. Man kann auch den l^sersendcr und das l.ascrempfangsgcrät außerhalb der zu überwachenden Spaltcbcnc fest anordnen und den Strahl

so an der Sendewelle mittels einer Glasfaseroptik in die zu überwachende Spaltebcne einleiten und an der Empfangsstelle mittels einer weiteren Glasfaseroptik aus der Spaltcbenc wieder herausleiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren /ur Überwachung ties Absiamies /wischen Gegenständen und den Wanden eines langen geraden Tunnels, dureh den die Gegenstände mit sehr geringen) Abstand von den Wanden befördert werden, z. Ii dual, einen Tunnelofen wanderndes Keramikgut, oder zur Üherwachiing der Abslande nicht bewegter Gegenstände von den Wunden eines Raumes, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen den Gegenständen und den vertikalen und/oder horizontalen Wänden des Tunnels oder Raumes von Laserstrahlen durchdrungen wird, die \on einem '5 Ende tier /u überwachenden Strecke ausgesendet werden und auf laserstrahlcmpfindlichc Empfangsgeräte am anderen Ende der /u überwachenden Strecke gerichtet sind.

2. Verfahren »ach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß in gleicher Weise in Längsrichtung des Tunnels verlaufende Abstandsspalte /wischen verschiedenen Gruppen der zu befördernden Gegenstände Iv.w. in beliebiger Richtung verlaufende Abstandsspalte zwischen nicht bewegten Gegenstände überwacht werden.

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlen kontinuierlich oder intermittierend ausgesendet werden und die Empfangsgeräte nur während der Sende-Intervalle empfangsbereit sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß bei intermittierendem Vorschub der /.u befördernden Gegenstände auch senkrecht zur Iunnclrichtung vorhandene Abstandsspalte zwischen den Gegenständen durch senkrecht zur Tunnclrichtung gerichtete intermittierende Laserstrahlen ausgetastet werden, die in solchen Zeitintcrvallen gesendet werden, in denen die Gegenstünde nicht weiterbewegt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangsgerät bei Eimpfangshcrcitschaft und nicht anfallendem Laserstrahl ein Warnsignal auslöst oder eine betriebsstillsct/cnde Vorrichtung betätigt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnei, daß zur Überwachung eines in einer Ebene liegenden Spaltes ein Lasersender (21) dient, der derartig periodisch schwenkbar ist, daß zeitlich nacheinander die gesamte Spaltebene austastbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch fi. dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfangsseite die laserstrahlempl'indliche optoelektrisch»: Empfangszelle (25) der ändernden Strahlrichtung synchron folgt.

H. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfangsseitc eine ^fio Anzahl von Laserspiegeln (22, 29) derart räumlich übereinander angeordnet und gerichtet ist, daß der wandernde Laserstrahl (23) stets auf einen der Laserspiegel trifft und der rellektierte Laserstrahl (23) auf die einzige optoelektrisch Empfangszclle (25) des Empfangsgerätes fällt.

Μ. Vorrichtung nach Anspruch f>. dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfangsseite des Laserstiahlcs (23) eine Anzahl parallel aibeitendei optoelektrischer Empfangszellcn (25) deiart räumlich übereinander angeordnet ist. daß der wandernde Laserstrahl (2Λ) stets auf eine der /ei lcn gerichtet ist.

Ml. Vorrichtung zur Durchführung des V'erlahiens nach einem der Ansprüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, dall der Laserstrahl (23) auf der Enipfangsscite der zu überwachenden Tunnelstrecke über ein SWcm von Laserspiegeln (22. 29) derart umlcnkbar ist. daß er in entgegengesetzter Richtung einen zweiten Spalt im Tunnel austastet und daß das Empfangsgerät (25) an demselben Tunnelende wie der Sender (21) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche (> his IU. dadurch gekennzeichnet, »laß der Laser sender (21) und,oder die laserslrahlempiindlichc Zelle (25) des Empfangsgerätes außerhalb dei /u überwachenden Spaltebene angeordnet ist/sind und der Strahl mittels Glasfaseroptiken in die zu überwachende Spaltcbenc ein- bzw. herausfiihrbar isi.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis Id,dadurch gekennzeichnet, daß hei intermittierendem Betrieb der Überwachungsvorrichtung der Lasersender (21) und das Empfangsgerät bzw. dessen laserstrahlempfindliche optoelektrische Zelle (25) intermittierend und kurzfristig in die zu überwachende Spaltebene einführbar sind.