DD242867A5 - Vorrichtung zur druckimpulsentnahme an von gas-feststoffstroemen durchflossenen rohrleitungen und hoch 2/oder behaeltern - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung besteht aus einem scheibenfoermigen Metallgehaeuse (1), das mit einem konzentrisch zur Mittelpunktachse (7) angeordneten Stroemungskanal (8) versehen ist, der von einer Ringkammer (9) umgeben und von dieser durch eine Sperrschicht (10) aus poroesem verschleissfesten Material getrennt ist. Die Ringkammer (9) weist hierbei Anschluesse (11; 13) an eine Impulsleitung (12) sowie eine Spuelgasleitung (14) auf. Fig. 1

Description

Ausführungsbeispiel

Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie deren unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten sollen nachfolgend an der Abbildung erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1: einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung; Fig.2bis5: deren verschiedene Einsatzmöglichkeiten.

Fig. 1 läßt hierbei den einfachen Aufbauder erfindungsgemäßen Vorrichtung klar erkennen, deren vielfältige Einsatzmöglichkeit sich eindeutig aus den Darstellungen in Fig. 2 bis 5 ergibt.

Die in die Fig. 1 im Schnitt dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus dem scheibenförmigen Metallgehäuse 1, das zwischen den beiden Flanschen 2 und 3 einer Rohrleitung 4 eingespannt ist, die vom zu messenden Gas-Feststoffstrom in Pfeilrichtung durchflossen wird. Die Dichtungsscheiben 5 und 6 sorgen dabei für die erforderliche Abdichtung zwischen dem Metallgehäuse 1 und den Flanschen 2 und 3. Die Materialqualität des Metallgehäuses 1 muß hierbei mindestens der Qualität der Flansche 2 und 3 entsprechen oder höherwertig sein. Das Metallgehäuse 1 weist einen konzentrisch zur strichpunktiert gezeichneten Mittelpunktachse 7 angeordneten Strömungskanal 8 mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt auf, dessen Durchmesser dem Innendurchmesser der Rohrleitung 4 entspricht. Der Strömungskanal 8 ist von einer Ringkammer 9 umgeben und von dieser durch eine Sperrschicht 10 aus porösem verschleißfestem Material getrennt. Die Ringkammer 9 ist hierbei in das Metallgehäuse 1 eingefräst, während die Sperrschicht 10 in Form einer Buchse ausgebildet ist, die den Strömungskanal 8 ringförmig umgibt, und die in das Metallgehäuse 1 eingepaßt ist. Die Verbindung zwischen der Sperrschicht 10 und dem Metallgehäuse 1 muß spaltfrei und gasdicht sein, was durch an sich bekannte Maßnahmen wie Anwalzen, Kleben oder Schweißen erreicht werden kann. Bezüglich der Materialauswahl für die Sperrschicht wird auf die weiter oben gemachten Ausführungen verwiesen. Durch die Sperrschicht 10 wird eine gasdurchlässige Verbindung zwischen dem Strömungskanal 8 und der Ringkammer 9 hergestellt, wobei aber gleichzeitig ein Eindringen von Staub in die Ringkammer 9 vermieden wird. Durch eine entsprechende Bohrung im Metallgehäuse 1 weist die Ringkammer 9 einen Anschluß 11 an eine Impulsleitung 12 auf, die die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem in der Abbildung nicht dargestellten serienmäßigen Druck- und/oder Differenzdruckmeßgerät verbindet. Die Impulsleitung 12 ist dabei zur Vereinfachung der Darstellung in der Abbildung lediglich in Form eines Pfeiles wiedergegeben worden, wobei der Pfeil die Strömungsrichtung des Gases anzeigt. Nach sehr kurzer Zeit stellt sich in der Ringkammer 9 und der Impulsleitung 12 ein Gasdruck ein, der dem Gasdruck des Gas-Feststoffstromes in der Rohrleitung 4 entspricht. Durch die poröse Sperrschicht 10 findet sich ein ständiger Druckausgleich zwischen dem Gas-Feststoffstrom in der Rohrleitung 4 sowie dem Druck- bzw. Differenzdruckmeßgerät und umgekehrt statt. Es ist vorteilhaft, wenn man die Abmessungen für die Ringkammer 9 und die Impulsleitung 12 möglichst klein wählt, damit das Volumen des durch die poröse Sperrschicht 10 zu reinigenden Gasstromes möglichst gering bleibt.

. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gas-Feststoffstromes in der Rohrleitung 4 normalerweise so groß ist, daß sie auf der staubbeladenen Seite der Sperrschicht 10 für eine ausreichende Selbstreinigung sorgt und den Aufbau eines Filterkuchens verhindert. Zum Druckausgleich zwischen dem Strömungskanal 8 und der Ringkammer 9 sind dabei jeweils nur wenig geöffnete Poren in der Sperrschicht 10 erforderlich. Trotzdem ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Interesse der maximalen Betriebssicherheit der Anschluß 13 vorgesehen, in den die Spülgasleitung 14 mündet. Die Spülgasleitung 14 ist zur Vereinfachung der Darstellung in der Abbildung ebenfalls lediglich in Form eines Pfeiles wiedergegeben worden, der gleichzeitig die Strömungsrichtung des Spülgases anzeigt. Die Spülgasbeaufschlagung der Ringkammer 9 kann hierbei sehr klein sein, weil einerseits für den erforderlichen Druckausgleich nur wenige Poren der Sperrschicht 10 freigespült werden müssen und andererseits die Geschwindigkeit des Spülgasströmes in der Impulsleitung 12 kein zu überwachender Grenzwert zur Vermeidung des Staubeintritts in die Ringkammer 9 ist. Es hat sich in der Praxis insbesondere gezeigt, daß eine Spülgasbeaufschlagung der Ringkammer 9 vor allem dann erforderlich ist, wenn der zu messende Gas-Feststoffstrom feuchten und/oder klebrigen Staub enthält. Aber auch in diesem Falle ist lediglich eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Spülgaszugabe erforderlich, die weniger als 1 Vol.-% des Trägergases im Gas-Feststoffstrom ausmacht. Die schematischen Darstellungen in Fig. 2 und 3 zeigen Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 1 an einem Regelventil bzw. an einer geraden Rohrleitung. Bei der Darstellung in Fig.2 handelt es sich um eine Druck- und Differenzdruckmessung an einem Regelventil 15, das in einer in Pfeilrichtung von einem Gas-Feststrom durchflossenen Rohrleitung 4 installiert ist. Hierbei ist je eine erfindungsgemäße Vorrichtung 16 vor und hinter dem Regelventil 15 angeordnet. Die vor dem Regelventil 15 angeordnete Vorrichtung 16 ist dabei über ihre Impulsleitung mit dem Druckmeßgerät 17 und dem Differenzdruckmeßgerät 18 verbunden, während die hinter dem Regelventil 15 angeordnete Vorrichtung 16 über ihre Impulsleitung lediglich mit dem Differenzdruckmeßgerät 18 in Verbindung steht. Der dort ermittelte Differenzdruck kann als Meßwert für die Überwachung des Feststoffmassenstromes in der Rohrleitung 4 verwendet werden. Bei dem Feststoff kann es sich hierbei beispeilsweise um feinkörnige bis staubförmige Kohle handeln. Als besonderer Vorteil des Einsatzes der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einer derartigen Schaltung erweist sich die Tatsache, daß in diesem Falle die Druckimpulsentnahme ohne jedes Auftreten von Turbulenzen im Gas-Feststoffstrom erfolgen kann. Fig. 3 zeigt eine entsprechende Anordnung, wobei allerdings in der geraden Rohrleitung 4 kein Regelventil 15 vorgesehen ist. Die Bezugszeichen haben hierbei in Fig. 3 die gleiche Bedeutung wie in Fig. 2.

In Fig.4 ist als weitere Einsatzmöglichkeit der erfindungsgmäßen Vorrichtung die Anwendung bei der Druck- bzw. Differenzdruckmessung an einem Behälter (Bunker) 20 für staubförmiges bis feinkörniges Gut dargestellt. Das im Behälter 20 zu lagernde staubförmige bis feinkörnige Gut wird in Form eines Gas-Feststoffstromes über die Leitung 19 von oben in den Behälter 20 eingeleitet, darin gelagert und bei Bedarf unten über die Leitung 22 abgezogen. Am Behälterauslaß ist hierzu der Absperrschieber 23 vorgesehen. Da der Behälter 20 im vorliegenden Anwendungsfall unter einem konstanten Betriebsdruck gehalten werden soll, wird über die Leitung 24 Spülgas von unten in den Behälter 20 eingeblasen, sobald sich der Druck im Behälter infolge Feststoffentnahme verringert. Um überschüssiges Spülgas aus dem Behälter 20 abziehen zu können, ist. außerdem im Oberteil desselben die Leitung 25 vorgesehen. In den Leitungen 19 und 25 ist hierbei je eine erfindungsgemäße Vorrichtung 16 installiert. Eine weitere Vorrichtung 16 ist am Flansch 21 installiert, der am Austrittsende des Behälters 20 vor dem Absperrschieber 23 angeordnet ist. Der in der Leitung 19 entnommene Druckimpuls wird dabei von der Vorrichtung 16 über die

Impulsleitung 26 auf das Druckmeßgerät 17 und das Differenzdruckmeßgerät 18 übertragen, an welches auch über die Impulsleitung 17 der Druckimpuls übertragen wird, welcher von der am Flansch 21 installierten Vorrichtung 16 entnommen wird. Über die Differenzdruckmessung im Differenzdruckmeßgerät 18 wird der Feststoffinhalt im Behälter 20 gesteuert. Die in der Leitung 25 installierte Vorrichtung 16 ist über die Impulsleitung 28 ebenfalls mit einem Druckmeßgerät 17 verbunden, so daß bei einem unerwünschten Ansteigen des Druckes im Behälter 20 über eine Druckregelung der Stellantrieb 29 des Ventiles 30 gesteuert werden kann, so daß bei entsprechend geöffnetem Ventil 30 überschüssiges Gas über die Leitung 25 entweichen kann. Sobald der unerwünschte Druckanstieg im Behälter 20 abgebaut ist, wird das Ventil 30 automatisch wieder geschlossen. Bei den in Fig. 2 bis 4 dargestellten Druckmeßgeräten 17 und Differenzdruckmeßgeräten 18 kann es sich um serienmäßige Geräte beliebiger Bauart handeln. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung 16 ist nicht an die Verwendung eines bestimmten Gerätetyps gebunden.

Fig. 5 zeigt schließlich den Schnitt durch ein Venturirohr, das unter Verwendung von zwei erfindungsgemäßen Vorrichtungen 16a und 16 b zusammengesetzt ist, und das zur Differenzdruckmessung eingesetzt werden kann. Das Venturirohr wird dabei aus der Vorrichtung 16a, dem Zwischenstück 31, der Vorrichtung 16b und dem Endstück 32 gebildet Die einzelnen Teile sind hierbei in ihrer Formgebung aufeinander abgestimmt, und die Dichtungsringe 33 sorgen jeweils für einen gas- und druckdichten Abschluß zwischen den einzelnen Teilen. Der Auf bau der Vorrichtungen 16aund16b entspricht jeweils dem Aufbau der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, so daß übereinstimmende Bezugszeichen die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1 haben. Der Durchmesser des Strömungskanals 8 ist bei den einzelnen Teilen jeweils so bemessen, daß sich insgesamt gesehen ein Strömungskanal ergibt, der dem Strömungskanal eines normgerechten Venturirohres entspricht. Die Vorrichtung 16a ist hierbei an der Eintrittsseite des Venturirohres angeordnet, während die Vorrichtung 16b sich in dem Bereich befindet, wo der Strömungskanal 8 seinen geringsten Durchmesser aufweist.

Selbstverständlich sind auch Varianten des in Fig. 5 dargestellten Venturirohres möglich, bei denen nur eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anwendung gelangt. Je nachdem wo die Druckimpulsentnahme erfolgen soll, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung dabei entweder an der Eintritts- oder Austrittsseite des Venturirohres oder im Bereich des kleinsten Durchmessers des Strömungskanals angeordnet sein.

Claims (4)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Vorrichtung zur Druckimpulsentnahme an von Gasfeststoffströmen durchflossenen Rohrleitungen und/oder Behältern, gekennzeichnet dadurch, daß dieselbe aus einem scheibenförmigen Metallgehäuse (1) besteht, das mit einem konzentrisch zur Mittelpunktachse (7) des Metallgehäuses angeordneten Strömungskanal (8) versehen ist, der von einer Ringkammer (9) umgeben und von dieser durch eine Sperrschicht (10) aus porösem verschleißfestem Material getrennt ist, wobei die Ringkammer (9) Anschlüsse (11; 13) an eine Impulsleitung (12) sowie eine Spülgasleitung (14) aufweist.
2. 2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Sperrschicht (10) aus Sintermetall, keramischem Material oder Kunststoff besteht.
3. 3. Vorrichtung nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Porosität der Sperrschicht (10) so gewählt wird, daß deren Poren kleiner sind als die mittlere Körnung des Staubes im zu messenden Gas-Feststoffstrom.
4. 4. Vorrichtung nach den Punkten 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Strömungskanal (8) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

   Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckimpulsentnahme zwecks Druck- und/oder Differenzdruckmessung an von Gas-Feststoffströmen durchflossenen Rohrleitungen und/oder Behältern.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Bei der Druckimpulsentnahme zum Zwecke der Druckmessung und/oder Differenzdruckmessung an Rohrleitungen und/oder Behältern, die von Gasen mit hoher Staubbelastung durchströmt werden, oder in denen ein feinkörniger Staub durch ein Trägergas aufgelockert und unter Druck gehalten bzw. pneumatisch gefördert wird, treten immer wieder Probleme auf. Überwiegend handelt es sich dabei um Störungen, die durch Ablagerung von Staub auf den Meßflächen der Druckmeßeinrichtungen, in den Druckmeßkammern selbst oder in den Impulsleitungen zwischen der staubführenden Rohrleitung und/oder dem Behälter und dem Druckmeßgerät entstehen. Durch die Ablagerung von Staub in den Impulsleitungen können dabei die Druckmeßeinrichtungen häufig schon nach kurzer Zeit außer Funktion gesetzt werden. Ein derartiges Meßproblem, bei dem die geschilderten Schwierigkeiten auftreten können, besteht beispielsweise in der Praxis bei der Messung und Überwachung des Massenstromes eines feinkörnigen bis staubförmigen Brennstoffes, der aus einem Vorratsbunker mittels eines Trägergases pneumatisch in einen Vergaser gefördert wird, in dem durch Partialoxidation mit Sauerstoff.der feste Brennstoff vergast wird. Hierbei wird beispielsweise nach einem in der DE-OS 3316368 beschriebenen Verfahren der Brennstoff-Massenstrom, der in einer pneumatischen Förderleitung dem Vergaser zugeführt wird, mit Hilfe einer radiometrischen Dichtemessung sowie einer Differenzdruckmessung in einem Venturirohr unter Anwendung eines Prozeßrechners gesteuert und überwacht.

   Ziel der Erfindung

   Ziel der Erfindung ist es, die Schwierigkeiten durch die Staubablagerung zu vermeiden.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Druckimpulsentnahme zu schaffen, die insbesondere zur Druckmessung und/oder Differenzdruckmessung an Gas-Festströmen mit hoher Staubbbeladung bei Temperaturen über 100⁰C sowie bei erhöhtem Druck geeignet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll sich dabei außerdem durch eine möglichst einfache und unkomplizierte Bauweise sowie durch eine universelle Einsatzmöglichkeit auszeichnen. Die der Lösung dieser Aufgabe dienende Vorrichtung der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe aus einem scheibenförmigen Metallgehäuse besteht, das mit einem konzentrisch zur Mittelpunktachse des Metallgehäuses angeordneten Strömungskanal versehen ist, der von einer Ringkammer umgeben und von dieser durch eine Sperrschicht aus porösem verschleißfestem Material getrennt ist, wobei die Ringkammer Anschlüsse an eine Impulsleitung sowie eine Spülgasleitung aufweist.

   Die Sperrschicht wird dabei aus Sintermetall, Keramik oder Kunststoff hergestellt. Die Auswahl des Materials richtet sich einerseits nach der Korrosion und der erosiven Beanspruchung durch den zu messenden Gas-Feststoffstrom unter den jeweiligen Betriebsbedingungen sowie andererseits hinsichtlich der Porosität des Materials nach der Art des Staubes im zu messenden Gas-Feststoffstrom. Hierbei sollten die Poren des Materials kleiner sein als die mittlere Körnung des Staubes im zu messenden Gas-Feststoffgemisch. Für die Hestellung der Sperrschicht ist hierbei insbesondere Sintermetall mit einer Porenweite zwischen 1 und ΙΟμίτι aus Edelstahl 1.4404 oder Hastelloy geeignet. Hierbei kann es unter Umständen zweckmäßig sein, wenn das verwendete Sintermetall zusätzlich einer Oberflächenbehandlung zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit unterworfen wird. Ferner ist für diesen Zweck auch keramisches Material auf der Basis von AI₂O₃ mit einer Porenweite zwischen 1 und 30 pm gut geeignet. Der Strömungskanal weist vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf.