I'Sicherheits- und Temperaturregelvorrichtung für gasgespeiste Strahlheizrohretl
.
Die Erfindung betrifft eine nach d'em thermoelektrischen Prinzip arbeitende
Sicherheits- und Temperaturregelvorrichtung für gasgespeiste Strahlheizrohre, die
insbesondere bei Industrieöfen Verwendung finden.I'Sicherheits- and temperature control device for gas-powered Strahlheizrohretl. The invention relates to a thermoelectric principle working on the safety and temperature control device for gas-fed radiant heating tubes, which are used in particular in industrial furnaces.
Für derartige Strahlheizrohre sind einerseits Sicherheitsvorrichtungen
erforderlich, die nach dem Verlöschen der Flammen, z.B. bei zeitweiliger Unterbrechung
der Brenngaazufuhr oder auch bei zu starker Drosselung derselben, die Gasleitungen
absperren, bis die Strahlheizrohre wieder gezündet werden. Andererseits werden Regelvorrichtungen
be ' nötigt, um die Flammengröße der Strahlheizrohre entsprechend der im
Ofenraum gewünschten Temperatur einstellen zu-könaen.For such radiant heating tubes, safety devices are required on the one hand, which shut off the gas lines after the flames have been extinguished, e.g. if the fuel gas supply is temporarily interrupted or if the same is excessively throttled, until the radiant heating tubes are re-ignited. On the other hand control devices are needed any ', adjust the flame size of the radiant according to the desired temperature in the furnace chamber könaen to-be.
Es sind für gaabeheizte Haushaltsgeräte, die mit einem Zündbrenner
und einem liauptbrenner ausgerüstet sind, Sicherheitsvorrichtungen bekannt geworden,
bei denen an den Zündbrennern angeordnete Thermoelemente. verwendet werden. Durch
die von diesen erzeugten Ströme wird über bekannte elektrische und eventuelle weitere
mechanische Mittel die Gaszufuhr unterbrochen, wenn die Flammen der Zündbrenner
ausgegangen sind. Bei Strahlheizrohreng wie sie bei Industrieöfen verwendet werdeng
lassen sich die von Haushaltsgeräten her bekannten Sicherheitsvorrichtungen nicht
verwenden, da Strahlheizrohre keine Zündbrenner haben und derenZündung durch elektrische
Entladung erfolgt. Nicht mehr neu ist es nach der USA-Patentschrift 1 578
2"80, bei gaabeheizten Induatrieöfen die Temperatur des zu behandelnden Gutes und
diejenige den Ofenraumee durch verschiedene Thermoelemente gleichzeitig abzunehmen
und mittels der ,von diesen erzeugten Spannungen Stellglieder zu beeinfluaaengdie
dae Regelventil für die zuzuführende Brenngaamenge eteuern.Da bei dieser Einrichtungen
in unmittelbarer Nähe des Brennere kein Thermoelement
vorgesehen
ist, durch welches das Erlöschen der PlaLuie sofort registriert wird, so kann dies
erst dann festgestellt werden, wenn die Temperatur im Ofenraum abzusinken beginnt.
Bis zu diesem Zeitpunkt aber strömt weiteres unverbranntes Gas in den Ofenraum ein,
das in diesem oder beim Austreten aus demselben zu Explosionen führen kann. Es ist
auch allgemein bekannt, mittels zweier Thermoelemente, die hintereinander oder einander
entgegengeschaltet sind" Temperaturmessungen vorzunehmen. Der Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, eine nach dem thermoelektrischen Prinzip arbeitende Sicherheits-
und Temperaturregelvorrichtung für brenngasgespeiste Strahlheizrohre, die insbesondere
bei Industrieöfen Verwendung finden, zu schaffen, durch die 1. beim Erlöschen
der Flamme am Strahlheizrohr sofort die Zufuhr des Brenngases und gegebenenfalls
des Oxydationsmittels unterbrochen wird, 2. die Temperatur der brennenden Flamme
in Abhängigkeit von derjenigen im Ofenraum oder des zu behandelnden Gutes geregelt
wird, 3. bei abgestelltem Strahlheizrohr durch dieses hindurch das Oxydationsmittel
in den Ofenraum eingelassen wird, wri die Zeitspanne zu verkürzen, die erforderlich
ist, um da2 zu behandelnde Gut bzw. den Ofenraum auf eine bestimmte niedrige Temperatur
abzukühlen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sowohl das Absperrortgan
für das Brenngas als auch dasjenige für das Oxydationsmittel über einen Regler einstellbar
sind, der von zwei einander entgegengeschalteten Thermoelementen beeinflußt wird,
von denen das eine am Strahlheizrohr und das andere im Innenraum des Ofens oder
an dem zu behandelnden Gut angeordnet ist. Um das am Strahlheizrohr angeordnete
Thermoelement einerse-Lts bei brennender Flamme den chemisch aggre-miven Verbrennungsgaser.
so wenig als möglich auszusetzen und um es andererseits bei erloschener Flamme im
vollen Strom des in das Strahlhei.zrohr eintretenden kühlen Oxydationsmittels zu
haben, ist in weiterer Ausg(#-,-staltung der Erfindung das am Strahlheizrohr befindliche,
Thernoelement im Bereich des Luftzuführrohres an der Rückseite dge VerbrenntLigstrichters
befestigt.
Ist der Verbrennungstrichter aus einem Werkstoff hergestellt,der
eine entsprechende Thermokraft'erzeugt, so kann in einer besonderen erfindungegemäßen
Ausbildung der Verbrennungstrichter als der eine Schenkel des am Strahlheizrohr
befindlichen Thermoelementes verwendet werden, an dessen Rückseite im Bereich des
Luftzuführrohres ein zweiter Thermoschenkel angebracht ist. Soll für das am Strahlheizrohr
vorzusehende Thermoelement der Verbrenaungstrichter als der eine Thermoschenkel
verwendet werden, so wird erfindungegemäß noch vorgeschlagen, den Verbrennungstrichter
gegenüber den anderen Teilen des Strahlrohres isoliert anzuordnen. Ein Ausführungebeiapiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigt die einzige Fig. der Zeichnung einen Indugtrieofen 1, dessen Innenraum
2 durch das in diesen hineinreichende mit einem ßrenngas gespeiste Strahlheizrohr
3 erwärmt wird. Dieses hat ein am Verbrennungstrichter 4 endendes inneres
Rohr 5 für die Einleitung des Brenngasee. Konzentrisch zum inneren Rohr
5 ist das Luftzuführrohr 6 für das Oxydationsmittel angeordnet, das
über den Verbrennungstrichter 4 hinaus in den Of en hineinragt. Um das Luftzuführrohr
6 herum ist gleichachsig zu diesem ein im Durchmesser größeres Rohr
7 für die Entlüftung des Innenraumes 2 des Ofens vorgesehen. Am Fußteil
8 des Strahlheizrohres 3 ist eine mit dem Absperrorgan 9 versehene
Brenngaaleitung 10 und eine weitere Leitung 11 für das Oxydationamittel
angeschlossen, die ebenfalls ein Absperrorgan 12 aufweist. Beide Absperrorgane 9,
12 sind über eine Erteuerleitung 13 mit dem Regler 14 verbunden.There are safety devices known for gaabeheizte household appliances that are equipped with a pilot burner and a main burner, in which thermocouples arranged on the pilot burners. be used. As a result of the currents generated by these, the gas supply is interrupted via known electrical and possibly other mechanical means when the flames of the pilot burners have gone out. In the case of radiant heating tubes such as those used in industrial ovens, the safety devices known from household appliances cannot be used, since radiant heating tubes have no pilot burners and are ignited by electrical discharge. According to US patent specification 1 578 2 "80, it is no longer new to use different thermocouples to simultaneously remove the temperature of the goods to be treated and the temperature of the furnace chamber in gaabe-heated induction ovens and to influence the control valve for the control valve to be supplied by means of the voltages generated by these actuators Since these devices do not have a thermocouple in the immediate vicinity of the burner, through which the extinguishing of the plaLuie is registered immediately, this can only be determined when the temperature in the furnace chamber begins to drop unburned gas into the furnace chamber, which can lead to explosions in it or when it escapes from the same. It is also generally known to carry out temperature measurements by means of two thermocouples which are connected in series or in opposition to one another. The invention is based on the object of creating a safety and temperature control device working according to the thermoelectric principle for fuel gas-fed radiant heating tubes, which are used in particular in industrial furnaces, by means of which 1. when the flame on the radiant heating tube is extinguished, the fuel gas and, if necessary, the oxidizing agent are immediately supplied is interrupted, 2. the temperature of the burning flame is regulated depending on the temperature in the furnace or the material to be treated, 3. when the radiant heating tube is switched off, the oxidizing agent is let into the furnace through this, wri shortening the time required, in order to cool the material to be treated or the furnace chamber to a certain low temperature. This object is achieved according to the invention in that both the shut-off device for the fuel gas and that for the oxidizing agent can be set via a controller which is influenced by two thermocouples connected in opposite directions, one on the radiant heating tube and the other in the interior of the furnace or on the item to be treated is arranged. Around the thermocouple arranged on the radiant heating tube, the chemically aggressive combustion gas when the flame is burning. To expose as little as possible and, on the other hand, to have it in the full flow of the cool oxidizing agent entering the radiant heating tube when the flame is extinguished, the therno element located on the radiant heating tube in the area of the air supply tube is in a further embodiment of the invention If the combustion funnel is made of a material that generates a corresponding thermal force, then in a special design according to the invention the combustion funnel can be used as one leg of the thermocouple located on the radiant heating tube, on its rear side in the area of the air supply tube If the combustion funnel is to be used as one of the thermocouples for the thermocouple to be provided on the radiant heating tube, it is proposed according to the invention to arrange the combustion funnel so as to be insulated from the other parts of the radiant tube The invention is shown in the drawing and is described in more detail below. The only FIGURE of the drawing shows an industrial furnace 1, the interior 2 of which is heated by the radiant heating tube 3 which extends into it and is fed with a combustion gas. This has an inner tube 5 ending at the combustion funnel 4 for the introduction of the fuel gas. The air supply tube 6 for the oxidizing agent is arranged concentrically to the inner tube 5 and projects beyond the combustion funnel 4 into the furnace. Around the air supply pipe 6 , a pipe 7 with a larger diameter is provided coaxially to this for venting the interior 2 of the furnace. A fuel gas line 10 provided with the shut-off element 9 and a further line 11 for the oxidizing agent, which likewise has a shut-off element 12, are connected to the foot part 8 of the radiant heating tube 3. Both shut-off devices 9, 12 are connected to the controller 14 via a control line 13.
Im Innenraum 2 des Ofens ist das eine Thermoelement 15 angebracht.
Das andere Thermoelement 16 ist im Leitungsquerschnitt des Luftzuführrohres
6 an der Rückseite des Verbrennungstrichters 4 befestigt, die nicht von der
heißen Flamme berührt wird. Die thermoelektrischen Schenkel gleicher 2olarität
der beiden Thermoelemente 15, 16 sind durch das Kabel 17 miteinander
verbunden, so daß die Thermoelemente einander entgegengesetzt geschaltet sind. Die
anderen ochexiKel der Thermoelemente 15, 16
sind über die Xabel
18, 19 an den Regler 14 angeschlossen.
Es ist selbstverständlich
auch möglich, wenn in einem Ofen mehrere Strahlheizrohre 3 verwendet werden,
jedes von diesen mit einem Thermoelement 16 in der vorgeschlagenen Weise
zu versehen und die einzelnen Thermoelemente über ein Schrittschaltwerk abwechselnd
mit dem im Ofenraum oder an dem zu behandelnden Gut angebrachten Thermoelement
15 zusammenzuschalten. Es soll nun die Wirkungsweise der erfindungegemäßen
Sicherheits-und Teiaperaturregeleinrichtung kurz behandelt werden. Wird bei kaltem
Innenreum 2 eines Industrieofens 1 das Strahlheizrohr 3 durch eine
in der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtung nach dem Oeffnen der Absperrorgane
9, 12 gezündet, so' bleiben diese durch die von den beiden Thermoelementen
15, 16
erzeugte und auf den Regler 14 einwirkende Differenzspannung zunächst
in dieser Stellung stehen. Xit zunehmender Temperatur im Ofenraum 2 verändert sich
fortlaufend die Differenzspannung der Thermoelemente 159 169 so daß sich
die über dem Regler 14 gesteuerten Absperrorgane 9, 12 allmählich schließen
und beim Erreichen der in dem Ofenraum 2 gewünschten Temperatur eine solche Stellung
einnehmen, die erforderlich ist, um die Temperatur im Ofenraum 2 konstant zu halten.
Erlischt durch irgendwelche Umstände die Flamme am Strahlheizrohr 3, so wird
durch das einströmende Oxydationsmittel,das die niedrige Temperatur der normalen
Atmosphäre hat, das Thermoelement 16 stark abgekühlt. Da das andere.Thermoelement
15 im Ofenraum 2 praktisch weiter der gleichen hohen Temperatur wie bisher
ausgesetzt ist, tritt eine sofortige Veränderung der Differenzepannung der beiden
Thermoelemente 15, 16 ein und es wird augenblicklich über den Regler 14 das
Absperrorgan 9 für das Brehngas und auch dasjenige 12 für das Oxydationsmittel
geschl.ossent bis der ZündvorEang für das Strahlheizrohr 3 wieder eingeleitet
wird. One thermocouple 15 is attached in the interior 2 of the furnace. The other thermocouple 16 is fastened in the line cross section of the air supply pipe 6 on the rear side of the combustion funnel 4, which is not touched by the hot flame. The thermoelectric legs of the same polarity of the two thermocouples 15, 16 are connected to one another by the cable 17 , so that the thermocouples are connected in opposition to one another. The other ochexic elements of the thermocouples 15, 16 are connected to the controller 14 via the cables 18, 19. It is of course also possible, if several radiant heating tubes 3 are used in an oven, to provide each of these with a thermocouple 16 in the proposed manner and the individual thermocouples alternately with the thermocouple 15 attached in the oven chamber or on the item to be treated to interconnect. The mode of operation of the safety and temperature control device according to the invention will now be dealt with briefly. If, when the interior space 2 of an industrial furnace 1 is cold, the radiant heating tube 3 is ignited by a device not shown in the drawing after the shut-off devices 9, 12 have been opened, these remain due to the differential voltage generated by the two thermocouples 15, 16 and acting on the controller 14 initially stand in this position. As the temperature in the furnace chamber 2 increases, the differential voltage of the thermocouples 159 169 changes continuously so that the shut-off devices 9, 12 controlled by the controller 14 gradually close and, when the temperature desired in the furnace chamber 2 is reached, assume the position required to to keep the temperature in the furnace chamber 2 constant. If the flame on the radiant heating tube 3 goes out due to any circumstances, the thermocouple 16 is greatly cooled by the incoming oxidizing agent, which has the low temperature of the normal atmosphere. Since the other thermocouple 15 in the furnace chamber 2 continues to be exposed to practically the same high temperature as before, there is an immediate change in the differential voltage of the two thermocouples 15, 16 and the shut-off device 9 for the Brehn gas and also for the one is instantaneously via the controller 14 12 closed for the oxidizing agent until the ignition process for the radiant heating tube 3 is initiated again.
Soll die Vorrichtung nach der Erfindung auch für eine schnelle
Ab-
kühlung des Innenraumes 2 eines Industrieofens 1 auf eine niedri-#gere
Temperatur verwendet werden, so ist dies durch einfaches Umpolen der 1.:ier.#.-.celeme.-ite
15, 16 möglich. Nach dem Oe-Pfrexi des A*"-,spe.-ror--anes 12 für das Oxydationsmittel
bei geschlossenem
Absperrorgan 9 für das Brenngas strömt
das kalte Oxydationsmittel so lange in den Innenraum 2 des Ofens ein, bis die Differenzspan-.nung
der beiden Thermoelemexite 15, 16 einen Wert erreicht hat, welcher der im
Innenraum des Ofens gewünschten niedrigeren Temperatur entspricht. Durch den Regler
14 erfolgt nun das Schließen des Absperrorganes 12, womit der Abkühlvorgang beendet
ist. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich
durch die Anordnung des einen Thermoelementes im Luftstrorj des Oxydationsmittels,
gegen Verbrennungsgase geschützt, am Strahlheizrohr und des anderen Thermoelementes
im Ofenraum oder am zu behandelnden Gut mit einfachen 1-,Iitteln eine unkompliziert.e
und vor allem betriebssichere Vorrichtung herstellen läßt, die sowohl der 3icherheit
der Ofenanlage dient, die aber auch gleichzeitig bei sparsamstem Energieverbrauch
die Erwärmung oder die rasche Abkühlung des zu behandelnden Gutes auf eine bestimmte
Temperatur möglich macht.If the device is according to the invention also for a quick cooling of the waste inner space 2 of an industrial furnace 1 to # crane a low temperature Gere is used, this is by simply reversing the polarity of 1.:ier.#.-.celeme.-ite 15 , 16 possible. According to the Oe-Pfrexi des A * "-, spe.-ror - anes 12 for the oxidizing agent with the shut-off device 9 closed for the fuel gas, the cold oxidizing agent flows into the interior 2 of the furnace until the differential voltage Both thermocouples 15, 16 has reached a value which corresponds to the lower temperature desired in the interior of the furnace. The shut-off element 12 is now closed by the controller 14, which ends the cooling process By arranging one thermocouple in the air flow of the oxidizing agent, protected against combustion gases, on the radiant heating tube and the other thermocouple in the furnace or on the material to be treated, an uncomplicated and, above all, reliable device can be produced using simple means 3 safety of the furnace system, but at the same time with the most economical energy consumption, the heating or the rapid e makes it possible to cool the item to be treated to a certain temperature.