Einrichtung zum Bestimmen einer lokalen Temperatur von Körpern in heisser Umgebung. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bestimmen einer lokalen Temperatur von Körpern in heisser Umgebung, insbesondere eines den Temperaturen des Feuerraumes eines Gas-und Dampferhitzers, ausgesetzten Rohres.
Ist in solchen Erhitzern zum Beispiel ein Gas auf 600 C zu erwärmen, so beträgt die Temperatur derRohrwand über 600 C und@die Temperatur der heissen Umgebung, das heisst der Feuergase, zum Beispiel 1500 C. In der artigen Fällen gestatten weder th,ermoelek- tTi.sche noch pyrometrische Methoden und In strumente die Wandtemperaturen der Rohre zuverlässig zu ermitteln.
Die Lötstellen der Thermoelemente sind .grossen Temperaturgra dienten ausgesetzt, so,dass die Anzeigewerte infolge :der Wärmeleitung .der Drähte und durch @Sekundärthermospannungen nicht den zu ermittelnden Wandtemperaturen entspre chen. Strahlungspyrometer verlangen optische Sichtverhältnisse und ein Zwischenmedium, das selbst nicht strahlt, -weshalb sie bei Er- hitzern nur sehr beschränkt angewendet wer den können.
Bekannte Einrichtungen zur Temperatur bestimmung, bei welchen sich diese Bestim mung auf den Unterschied der Längendeh nungen zwischen zwei aus verschiedenem Material hergestellten Teilen gründet, gestat ten lediglich die mittlere Temperatur eines erhitzten Körpers zu bestimmen, was aber in den im vorhergehenden erwähnten Fällen nicht genügend ist, .da solche Einrichtungen keine Anhaltspunkte über vorhandene lokale Höchstwerte der Temperaturen geben.
Nun sind es ,aber gerade solche Temperaturhöchst werte, welche die Betizebssicherheit zum Bei- spieJ der Rohre von Röhrengaserhitzern be grenzen.
Bei neuzeitlichen Kesseln, Erhitzern und, ,dergleichen ist es ferner aus dem Grunde auch besonders wichtig, dass man bestimmte lokale Temperaturen möglichst genau fest stellen kann, weil solche Apparate weitgehend aus hochhitzebeständigen und daher teuren Werkstoffen herzustellen sind und deshalb wegen,des Anschaffungspreises.
schon im ge wöhnlichen Betrieb bis zur höchst zulässigen Temperatur ausgenützt werden, was eine Re- gelung und. Fes.tstellüng der Temperaturen an den heissesten Stellen auf - 10 C Ge nauigkeit erfordert.
Zweck der Erfindung ist nun, eine Ein richtung zum Bestimmen einer lokalen Tem peratur von Körpern zu schaffen, beider sich diese Temperaturbestimmung ebenfalls auf den Unterschied der Längendehnungen zwi- echen zwei aus verschiedenem 31aterial her gestellten Teilen gründet, die sich aber von bekannten Einrichtungen dieser Art dadurch unterscheidet, ;d'ass die ,lokale Temperatur ge nügend rasch mit bisher nicht erreichbarer Zuverlässigkeit ermittelt werden kann.
Zu diesem Behufe bildet bei einer erfindungs- gemässen Vorrichtung ein Linienelement des Körpers selbst, dessen Temperatur zu bestim men ist, einen der zwei Teile, auf deren Längendehnimgsimterschied sich die. Tempe raturbestimmung gründet.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind ver schiedene beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes vera.nsebaulieht, und zwar zeigt: Fig. 1.
in vereinfachter Darstellungsiveisc eine Einrichtung. mit, einem als Stab aus gebildeten Bezugselement zum Ermitteln der Entfernung zwischen zwei Ansch.lä,gen, die an den Endpunkten eines ausgewählten Linienelementes auf der Oberfläche .des Kör pers, von dem eine lokale Temperatur zu be stimmen ist, angebracht sind, Fig. 2 eine Einrichtung, bei der relative Längendehnungen zwischen einem Linien element auf der Oberfläche des Körpers, von dem eine lokale Temperatur zu bestimmen ist, und - einem zweiten,
als Bezugselement die nenden Teil auf mechanischem Wege auf einer in Temperatureinheiten geeichten Skala zur Anzeige gebracht werden und Fib. 3 eine Einrichtung, bei der sich auch die E.ibentemperatu.r eines als Bezugselement dienenden Teils messen lässt und die richti-e Einstellung des Zeigers einer Anzeigevorrieb- tung bezüglich einer Skala im betriebswar- nien Zustande kontrolliert werden kann.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Körper. der sich frei ausdehnen kann und von dessen
EMI0002.0043
Werkstoff <SEP> die <SEP> Wärmeausdehnungszahl <SEP> be kannt <SEP> ist. <SEP> Dieser <SEP> Körper <SEP> 1 <SEP> befindet <SEP> sieh <SEP> in
<tb> einer <SEP> heissen <SEP> 1\n <SEP> i@@'el)unn@#, <SEP> ? <SEP> bezeichnet <SEP> ein <SEP> aus bewähltes <SEP> Linienelement <SEP> auf <SEP> der <SEP> Oberfläelie
<tb> dieses <SEP> Körpers <SEP> 1. <SEP> an <SEP> einer <SEP> Stelle, <SEP> an <SEP> der <SEP> die
<tb> lokale <SEP> Temperatur <SEP> <B>(</B>1e= <SEP> Körpers <SEP> zii <SEP> 1)e.z;tinimen
<tb> ist. <SEP> Diese <SEP> loli;i-le <SEP> T3#niperatur <SEP> ist <SEP> die <SEP> mittlere
<tb> T'emperaiur <SEP> des <SEP> Linienelementes <SEP> ?;
<SEP> d:is <SEP> Be zugszeichen <SEP> a. <SEP> bezc#iclinet <SEP> dessen <SEP> Liinge <SEP> im
<tb> warmen <SEP> Zustand)'. <SEP> Ain <SEP> obern <SEP> rund <SEP> untern <SEP> End punkt <SEP> des <SEP> Linienelementes <SEP> 3 <SEP> sind <SEP> .?@nschläg'e
<tb> 3 <SEP> bezw. <SEP> 4 <SEP> aiigebraeht, <SEP> zwischen <SEP> denen <SEP> ein
<tb> durch <SEP> diese <SEP> @nscldüge <SEP> gefübrtes, <SEP> als <SEP> Stal) <SEP> 5
<tb> ausgebildetes <SEP> Bezugselement <SEP> vorgesehen <SEP> ist.
<tb> Die <SEP> Länge <SEP> des <SEP> Sta.l;
cs <SEP> ., <SEP> entspriebt <SEP> bei <SEP> einer
<tb> bestimmten <SEP> Tc#nipi#ratui' <SEP> der <SEP> dünge <SEP> n <SEP> de
<tb> Linienel)-in)>ntes. <SEP> lind <SEP> er <SEP> besteht <SEP> a11., <SEP> einem
<tb> andern <SEP> Werksi-off <SEP> als <SEP> der <SEP> Körper <SEP> 1. <SEP> Dabei <SEP> ist
<tb> der <SEP> @@Terh.aoff <SEP> d)#,z <SEP> Stahes <SEP> :) <SEP> so <SEP> heseliaffen,
<tb> dass <SEP> dieser <SEP> 1-@@#i <SEP> @enip@-raturünderim@@cn <SEP> prak tiseli <SEP> keine <SEP> @ün;
@enünd@,run@@@en <SEP> erfährt. <SEP> s@, <SEP> dass
<tb> mit <SEP> zunehmc#iider <SEP> TcmPeratnr <SEP> die <SEP> L <SEP> änge <SEP> des
<tb> Linienelementes <SEP> 2 <SEP> stiirker <SEP> wüdist <SEP> als <SEP> die
<tb> Länge <SEP> des <SEP> Siiil)i@s <SEP> <B>7)</B>. <SEP> Letzterer <SEP> ist <SEP> über <SEP> eii)e
<tb> Zahnstange <SEP> < i <SEP> unil <SEP> eine <SEP> F'cdt#r <SEP> 7 <SEP> mit <SEP> einem
<tb> ESZenterantrü#1> <SEP> 8, <SEP> !l, <SEP> 10 <SEP> verlum.den, <SEP> durch
<tb> den <SEP> er <SEP> zwiselieii <SEP> den <SEP> Anselilügen <SEP> 3 <SEP> und <SEP> 4 <SEP> biii
<tb> und <SEP> her <SEP> bewegt <SEP> werden <SEP> kann.
<SEP> In <SEP> die <SEP> Zalin stan--e <SEP> h <SEP> -reift <SEP> (,in <SEP> Zahnrad <SEP> <B>11</B> <SEP> ein, <SEP> durch <SEP> das
<tb> ein <SEP> #Zei(,<U>></U>'er <SEP> 1? <SEP> Tiber <SEP> einer <SEP> Skala <SEP> 13 <SEP> bev-e"t wird. <SEP> Mrenn <SEP> d(,i' <SEP> Antrieb <SEP> sich <SEP> der <SEP> obern <SEP> Tot punktlaue <SEP> nähert, <SEP> wird <SEP> die <SEP> Spaniiun;#' <SEP> der
<tb> Feder <SEP> 7 <SEP> gr@;ss#@r <SEP> als <SEP> die <SEP> Snn)ine <SEP> der <SEP> von <SEP> den
<tb> daran <SEP> gcliän@@t)@n <SEP> C@et@-ielüen <SEP> herrübrc=nden
<tb> Kräfte <SEP> und <SEP> der <SEP> in <SEP> den <SEP> Fiihrn:ncen <SEP> auftreten den <SEP> P.eil)im@@shriifte, <SEP> so <SEP> (lass <SEP> der <SEP> Sial) <SEP> 7) <SEP> a131
<tb> obern <SEP> Anselilag <SEP> 3 <SEP> auschIägt. <SEP> Bei <SEP> Ann <SEP> ülierimz;
'
<tb> a.n <SEP> die <SEP> innere <SEP> Totpuul@tlage <SEP> be#vii'ht <SEP> das <SEP> Ge wicht <SEP> des <SEP> Stabes <SEP> :) <SEP> di@gegen <SEP> ein <SEP> #Nnscbla-en
<tb> desselben <SEP> ain <SEP> untern <SEP> Anselilag <SEP> 4. <SEP> Die <SEP> Aus sclil < i--e <SEP> des <SEP> Geigers <SEP> l? <SEP> sind <SEP> immitaelbar <SEP> ein
<tb> Mass <SEP> für <SEP> die <SEP> r(-lativen <SEP> L <SEP> üngendelinungen <SEP> z -i seben <SEP> der <SEP> au..\@#,:wälilten <SEP> Sireeke <SEP> ? <SEP> und <SEP> dem
<tb> Stab <SEP> 5; <SEP> dieses <SEP> llass <SEP> ist <SEP> seinerseits <SEP> ein <SEP> Mass <SEP> für
<tb> die <SEP> mittlere <SEP> Temperatur <SEP> des <SEP> ausgewählten
<tb> Linienelementes <SEP> ? <SEP> auf <SEP> der <SEP> 0berfliielie <SEP> des
<tb> Körpers <SEP> 1.
In F'ig.2 bezeichnet 14 ein Stück eines Rohres aus einem Werkstoff, dessen Wärme ausdehnungszahl bekannt ist, und 15 bezeich net ein ausgewähltes Linienelement auf der Oberfläche dieses Rohres, das zum Beispiel zu einem Lufterhitzer gehört. Ferner be zeichnet 16 ein als Rohr ausgebildetes Bezugs element, das aus einem praktisch keine Län genänderungen erleidenden Material, also zum Beispiel aus Quarz oder einer kerami- sehen Masse besteht und auf einem Anschlag 17 aufliegt, welcher am untern Ende des Linienelementes 15, dessen mittlere Tempe ratur zu ermitteln ist, angebracht ist.
Am obern Ende des Linienelementes 15 ist ein Anschlag 18 angebracht, über den die Län gendehnungen des Linienelementes 15 ins Innere des Quarzrohres 16 übertragen wer den. An der Stelle 19, die in der Nähe des Anschlages 18 gelegen ist, ist am Quarzrohr 16 das eine Ende eines als Übertragungsorgan dienenden Drahtes 20 befestigt, der über eine Rolle 21 läuft und mit dem andern Ende am Anschlag 18 befestigt ist, so da.ss er eine Schleife bildet. Die zwei Hälften der Draht schleife sind. somit parallel geführt, so dass sie praktisch dieselbe Temperatur haben und deren eigene Wärmedehnungen sich infolge dessen gegenseitig aufheben. Die beiden Schleifenhälften des Drahtes 20 werden von einer Feder 24 stets gespannt gehalten.
Tre ten relative Längendehnungen zwischen dem Quarzrohr 16 und der Strecke 15 ein, so be wirkt der Draht 20 zwangsläufig eine Dre- humg,dem Ra17ie 21, mit der ein Zeiger 22 dreh fest verbunden ist. Dieser Zeiger 22 bewegt sieh über einer Skala 23, die in Temperatur graden geeicht ist und somit jederzeit die augenblickliche lokale Temperatur des Rohres anzeigt.
In Fig. 3, welche eine dritte Ausführungs form der erfindungsgemässen Einrichtung zeigt, bezeichnet 25 ein .Stück eines Rohres und 26 ein ausgewähltes Linienelement auf der Oberfläche dieses Rohrstückes 25. An den Endpunkten des Linienelementes 26 sind An- .#ehläge 27 und 28 angebracht. Im weiteren bezeichnet20 ein aus Quarz bestehendes Rohr, das also bei Temperaturänderungen nur ge ringe, praktisch oft vernachlässigbare Län gendehnungen erleidet und das mit einem Bund 29' auf dem Anschlag 28 aufliegt. 30 bezeichnet ein zweites, im Innern des Rohres 29 angeordnetes Quarzrohr. Die zwei Teile 29, 30 bilden zusammen ein Bezugselement.
Durch@daiaZusammienwiTken4nerHüls:e31, die starr mit dem äussern Quarzrohr 29 verbun den ist, und einer Feder 32, die gegen einen Anschlag 33 des innern Quarzrohres 30 und gegen das untere Ende der Hülse 31 anliegt, wird erreicht, dass das obere, gewölbte Ende des Quarzrohres 30 stets gegen den Anschlag 27 und das äussere Quarzrohr 29 stets mit seinem Bunde 29' auf dem Anschlag 28 an liegt. An innern Quarzrohr 30 ist eine Hülse 34 mit Drehachse für einen Zeiger 35 mit Tasthebel 35' fest angebracht.
Der Unter schied in den Längendehnungen zwischen dem Linienelement 26 des Rohres 25 und dem Bezugselement 29, 30 wird über dieses und die Zeigervorrichtung 34, 35 stetig auf einer in Temperaturgraden geeichten Skala 36, die fest mit der Hülse .31 verbunden ist, zur An zeige gebracht. Im Innern des Rohres 30 ist ferner ein Thermoelement 37 zum Messen<I>der</I> Eigentemperatur des Bezugselementes, also der Quarzrohre 29, 30, vorgesehen.
Diesem Thermoelement 37 sind eine T'emperaturver- gleichsstelle 38 und ein Millivoltmeter 39 zu geordnet. Bei dieser Ausführung lässt sich somit mit Hilfe des Thermoelementes .37 auch die Eigentemperatur des Bezugselementes messen, so dass sie bei der Ermittlung der mitt leren Temperatur des ausgewählten Linien elementes 26 berücksichtigt werden kann, in dem eine entsprechende Korrektur an der vom Zeiger 35 angezeigten Temperatur angebracht wird.
Die Ausführungsform nach Fig. 3 ist be sonders für Fälle geeignet, bei denen die Temperatur des Rohrstückes 25 wesentlich von der Temperatur der Quarzrohre 29 und 30 abweicht. Weiter kann bei der Ausfüh rungsform nach Fig. 3 auch im betriebswar men Zustand die richtige Einstellung des Zei gers 35 bezüglich der Skala 36 kontrolliert werden, indem zum Beispiel von Hand das Rohr 30 entgegen der Kraft der Feder 32 be wegt wird, bis sein Teller 40 gegen das obere Ende des Rohres 29 stösst. Dann muss der Zei ger 35 auf den dem minimalen Abstand der Anschläge 2,7 und 28 entsprechenden Punht der Skala 36 zeigen.