DE1473246B2 - Strahlungspyrometer mit Thermoelemen ten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Strahlungspyrometer mit In F i g. 2 ist ein Schauloch 13 in der Wand 14

Thermoelementen, die in einer wärmebeständigen, einer Feuerstelle dargestellt, wobei das in dem Schauelektrisch isolierenden, undurchlässigen Material- loch befindliche Strahlungspyrometer mit einem Meßschicht gelagert sind und deren Kaltlötstellen auf instrument 8 verbunden ist.
konstanter Temperatur gehalten sind. 5 Gleiche Teile sind in beiden Figuren mit den glei-

Das Gerät ist auf dem Prinzip der Messung von chen Bezugszeichen versehen.

Wärmeunterschieden auf den Oberflächen von zwei Die Heißlötstellen 6 der Thermoelemente liegen an

definierten Schichten begründet. den Stellen der Höchsttemperaturen des Bodens 1.

Bisher bekannte Einrichtungen dieser Art sind mit Die Kaltlötstellen 7 werden von der siedenden Kühlverschiedenen Nachteilen behaftet. Sie vertragen io flüssigkeit 5 umspült und auf diese Weise auf einer keine hohen Temperaturen, besitzen hohe · Zeitkon- konstanten Temperatur wie in einem Thermostat stanten (kapazitive und Transportverzögerung), sie gehalten. Eine Änderung der Intensität des auffallenarbeiten auf dem Prinzip der nichtstationären Wärme- . den Wärmestroms 4 äußert sich schnell als eine Anleitung mit Funktionsunterbrechung, oder deren derung der Temperatur der Eintrittsfläche 2 des elektrische Leistung am Ausgang des Abtastgerätes 15 Bodens 1. Dadurch ändert sich auch die Spannung ist derart klein, daß sie eine ganze Reihe von Hilfs- der Batterie der Thermoelemente, und das Meßinstrueinrichtungen benötigen (spezielle Verstärker,- ma- ment 8 zeigt auf einer geeignet geeichten Skala ungnetische Verstärker, Generatoren einer stabilen mittelbar den Wert des Wärmeflusses 4 an.
Frequenz, Spannungsstabilisatoren u. dgl.). Andere Die Kaltlötstellen 7 der Thermoelemente sind in

bekannte Einrichtungen sind fest an den Wasser- 20 einer Entfernung von einigen Millimetern von der umlaufrohren eines Kessels oder in der Wand eines Austrittsfläche 3 des Bodens 1 angebracht, damit sie Wasserumlaufrohres befestigt und können deshalb ganz gleichmäßig von der siedenden Kühlflüssigkeit 5 während des Betriebes nicht ausgewechselt werden. umspült werden^; und damit ihre Temperatur nicht

Aufgabe der Erfindung ist es, ein sehr einfach auf- . durch die veränderliche, turbulente Grenzschicht in gebautes Strahlungspyrometer zu schaffen, das keine 25 knapper Nähe der Austrittsfläche 3 des Bodens 1 benennenswerte Wärmeträgheit aufweist, mechanisch einflußt wird.

und chemisch widerstandsfähig und einfach aus- Eine der möglichen Ausführungen des Gerätes ist

wechselbar ist. . ^;' ■ --in vereinfachter Weise in Fig.'1 angedeutet. Der

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- ■'„ eigentliche Körper des Strahlungspyrometers kann löst, daß das Strahlungspyrometer ein mit einer zwei- 30 z. B. aus einer technologisch geeignet zubereiteten phasig siedenden Kühlflüssigkeit gefülltes Rohr auf- Masse (Elektroporzellan) hergestellt sein. Eine geweist, welches an seinem der Wärmebeaufschlagung eignete Form bietet eine kreisförmige Scheibe, deren zugekehrten Ende mit einem aus der Materialschicht Dicke etwa 3 bis 4 mm beträgt. In dieser Scheibe gebildeten Boden verschlossen ist, und die Heißlöt- sind die bereits vorher in beschriebener Weise in stellen der Thermoelemente mit der Eintrittsfläche 35 Reihe geschalteten Thermoelemente eingebaut. Die des Bodens, in welche der Wärmestrom eintritt, in Scheibe wird mittels eines Stahlansatzes, oder auch Berührung stehen und deren Kaltlötstellen aus der ohne einen solchen, unmittelbar in ein Ende des zyder Kühlflüssigkeit zugekehrten Austrittsfläche des lindrischen, aus Metall; oder Keramik hergestellten Bodens heraus in die Kühlflüssigkeit hineinragen Rohres 9 derart eingepreßt, daß die Heißlötstellen 6 und das andere Ende des Rohres durch einen Deckel 40 in der Eintrittsfläche 2 der Scheibe sich an der äußeverschlossen ist, in welchem Durchführungen für die ren Seite des derart entstandenen Bodens 1 des zyelektrischen Anschlüsse der Thermoelemente; vor-.:,: -lindrischen Körpers befinden. Das zweite Ende des gesehen sind, und der aus dem Rohr, dem Boden und Rohres 9 ist durch einen Deckel 10 abgeschlossen, dem Deckel gebildete* Behälter eine Zuleitung für durch den die elektrischen Ausführungen aus der Kühlflüssigkeit sowie einen Ablaß-für-Dainpf; auf-: 45 Batterie der Thermoelemente; herausgeführt werden, weist. Das derart entstandene zylindrische Gefäß, welches

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung istanHand mit siedender Kühlflüssigkeit 5, z.B. Wasser, gefüllt der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt und mit einer Zuleitung 11 für die Zufuhr zusät^-

Fig. 1 einen Schnitt durch das Strahhmgspyror _ri, liehen Wassers und mit einem Ablaß 12 zur Abfuhr meterund /"'',' ■ ' 50 des Dampfes 15 versehet ist,¹ kann als Kühfvorrich-

Fig. 2 den Einbau des Strahlungspyrometers in - tung und gleichzeitig auch als Thermostat für die die Wand einer Kesselfeuerstelle. ; : Kaltlötstellen 7 dienen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich,

In Fig. 1 ist eine wärmebeständige,, isolierende,...... kann.das Strahlungspyrometer .unmittelbar, in die

undurchlässige Materialschicht 1 dargestellt, in deren Schaulöcher 13, die in den Wänden 14 der Feuerstelle Eintrittsfläche 2 der Wärmestrom 4 eintritt. Aus der55:;angeordnet sind,: hineingeführt werden. _:
Austrittsfläche 3 der Schicht tritt der Wärmestrom Versuche haben bewiesen, daß sich auch diese ein-

aus. Die siedende, zweiphasige Kühlflüssigkeit 5 be- fachste Ausführung _:desr erfindungsgemäßen Strahfindet sich in dem keramischen oder metallischen lungspyrometers bewährt. Eine'kleine Neigung des Rohr 9 des Strahlungspyrometers, in welches der Körpers aus der waagerechten Lage genügt, damit Boden 1 mit Thermoelementen eingesetzt ist; Die 60 der sich bildende Dampf 15 leicht aus der siedenden Heißlötstellen 6 und die Kaltlötstellen 7 der Thermo- Kühlflüssigkeit 5 abgeführt wird, und zwar entweder elemente sind an dem Boden 1 angeordnet. Der das in die freie Atmosphäre oder in einen Oberflächen-Rohr 9 am entgegengesetzten Ende abschließende kühler zur wiederholten Verwendung. Die auf fallende Deckel 10 weist Durchführungen für die elektrischen Wärmestrahlung 4 verursacht an beiden Oberflächen Anschlüsse der Thermoelemente auf. 65 des keramischen Bodens 1 einen Wärmeunterschied

Eine Zuleitung 11 dient zur Zufuhr von Kühlflüs- von einigen Hundert Grad Celsius. Bei Anwendung sigkeit, ein Ablaß 12 ermöglicht die Abfuhr des an der Feuerstelle eines 50-MW-Kessels war der Dampfes 15. elektrische Ausgang aus einem Strahlungspyrometer

mit acht Thermoelementen im Bereich des Normalbetriebes der Feuerstelle etwa 60 bis 180 mV, also bei Verwendung von fünf gleichzeitig arbeitenden Strahlungspyrometern könnte man ein Signal in der Größenordnung von 0,3 bis 0,9 V erhalten.

Die Zeitkonstante des Strahlungspyrometers ist bloß einige Sekunden. Etwa 10 bis 20 % der Signaländerung wird durch das Strahlungspyrometer ohne merkliche Verzögerung übertragen.

Das erfindungsgemäße Strahlungspyrometer ist im Prinzip für die Abtastung der Wärmestrahlung bestimmt, welche alle industriellen Wärmeprozesse begleiten, die vor allem bei einer Temperatur über 1200° K verlaufen, insbesondere zum Zweck der automatischen Steuerung dieser Prozesse in Regelkreisen.

Dank seiner hohen Empfindlichkeit ist das erfindungsgemäße Strahlungspyrometer insbesondere für Feuerstellen von Granulierkesseln mit hoher Leistung zwecks kontinuierlicher Beobachtung des Temperaturverlaüfs und Erleichterung der Bedienung be-. stimmt.

Das erfindungsgemäße Strahlungspyrometer ersetzt dje unbefriedigenden, engwinkligen Strahlungspyrometer mit optischem System, welche kein richtiges Bild des Prozesses liefern. Es übernimmt auch die Funktion der Wächter von Brennern und gibt mit minimaler Verzögerung Informationen über das Ausfallen irgendeines der Brenner und Information über die Änderung der Menge oder Heizkraft von Brennstoffen. Es reproduziert den Einfluß der Änderung der Zufuhr der Verbrennungsluft auf die Heizleistung der Feuerstelle.

Bei Verwendung einiger Strahlungspyrometer kann die Natur der Bewegung der Wärmefelder — der. Flammenkerne — leicht erkannt werden. Das Gerät kann also gewissermaßen auch die Anwendung der industriellen Fernsehtechnik ersetzen.

Weitere Möglichkeiten der Anwendung des erfindungsgemäßen Gerätes bieten sich in der Hüttenindustrie, bei verschiedenen Arten von Schmelzofen und nach spezieller Anpassung auch zur kontinuierlichen Beobachtung der Wärme von Schmelzen. In der keramischen Industrie eignet sich das Gerät zur automatischen Steuerung von Rotationsöfen zur Herstellung von Kalk, Zement usw. und in der chemischen Industrie zur Beobachtung der Temperatur in einem aggressiven Milieu. Das erfindungsgemäße Gerät kann auch leicht für diese Zwecke adaptiert werden.

Im Bedarfsfall kann das erfindungsgemäße Gerät auch derart gestaltet werden, daß die Heißlötstellen 6 des Thermoelementes durch den Werkstoff des Bodens 1 gänzlich verdeckt und gegen unmittelbare schädliche Einwirkung des heißen Milieus geschützt sind. Die Heißlötstellen 6 müssen allerdings knapp unter der Eintrittsfläche 2 der Scheibe 1 liegen. Falls die Gefahr dieser schädlichen Einwirkungen nicht besteht, können die Heißlötstellen 6 in der Eintrittsfläche 2 teilweise frei liegen, oder sie können auch an der Eintrittsfläche 2 des Bodens 1 liegen. Sie müssen sich aber mit ihr im engen Kontakt befinden, um deren Temperatur zu besitzen. Eine Kombination freiliegender und verdeckter Lötstellen 6 ist auch möglich.

Aufbau und Herstellung des erfindungsgemäßen Strahlungspyrometers sind sehr einfach. Das Gerät ist im Betrieb sehr verläßlich und leicht austauschbar. Seine Form kann den verschiedensten Bedingun-

ao gen angepaßt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Strahlungspyrometer mit Thermoelementen, die in einer wärmebeständigen, elektrisch isolierenden, undurchlässigen Materialschicht angeordnet sind und deren Kaltlötstellen auf konstanter Temperatur gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungspyrometer ein mit einer zweiphasig siedenden Kühlflüssigkeit (5) gefülltes Rohr (9) aufweist, welches an seinem der Wärmebeaufschlagüng zugekehrten Ende mit einem aus der Materialschicht gebildeten Boden (1) verschlossen ist, und die Heißlötstellen (6) der Thermoelemente mit der Eintrittsfläche (2) des Bodens (1), in welche der Wärmestrom (4) eintritt, in Berührung stehen und deren Kaltlötstellen (7) aus. der der Kühlflüssigkeit (5) zugekehrten Austrittsfläche (3) des Bodens (1) heraus in die Kühlflüssigkeit (5) hineinragen und das andere Ende des Rohres (9) durch einen Deckel (10) verschlossen ist, in welchem Durchführungen für die elektrischen Anschlüsse der Thermoelemente vorgesehen sind, und der aus dem Rohr (9), dem Boden (1) und dem Deckel (10) gebildete Behälter eine Zuleitung (11) für Kühlflüssigkeit sowie einen Ablaß (12) für Dampf (15)

   so aufweist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen