DD273681A1 - Temperaturmessanordnung, insbesondere fuer glasschmelzoefen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Temperaturmessanordnung, insbesondere fuer Glasschmelzoefen, bei der ein Temperaturmessfuehler schwenkbar an einem in den Ofenraum einfuehrbaren, gekuehlten, vorzugsweise waagerechten Tragarm angebracht ist. Der dreimantelige Tragarm ist beidendig verschlossen, am ofeninneren Ende mit einem Verschlussstueck, das z. B. Kuehlkanaele aufweist. Ein dreimanteliger Messfuehlertraeger ist nahe dem Verschlussstueckumfang drehbar gelagert und nimmt den Messfuehler auf. Die Vergleichsstellen des Messfuehlers liegen innerhalb des Messfuehlertraegers. Tragarm, Verschlussstueck und Messfuehlertraeger besitzen separate Kuehlmittelfuehrungen. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Temperaturmeßanordnung, insbesondere für Glasschmelzöfen, bei der ein Temperaturmeßfühler schwenkbar an einem, in den Ofenraum einführbaren, gekühlten, vorzugsweise waagerechten Tragarm angebracht ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zur Einstellung oder zur Kontrolle eines vorgegebenen Temperaturregimes in einem Schmelzofen für Glas oder ähnliche Stoffe macht es sich erforderlich, die Temperatur des Schmelzbades an Meßorten zu bestimmen, die mit fest installierten Meßfühlern nicht erreichbar sind. Ein markantes Beispiel hierfür Ist die Bestimmung der Temperaturverteilung über die Tiefe des Schmelzbades - des Schmelzbadtemperaturgradienten - an ausgewählten Steilen des Ofens.

Während im einfachsten Fall hierfür schnell ansprechende Thermoelemente in verschiedene Tiefen getaucht werden, deren Meßköpfe bei jeder Messung ersetzt werden müssen, sind bei dem aus DD-WP 248945 bekannten Tauchelement mehrere Thermopaare gestuft in einem Edelmetallschutzronr untergebracht. Das Schutzrohr wird von einem gekühlten Schaft gehalten, der so lang ausgeführt ist, daß das Einführen des Tauchelementes von oben durch den Oberofen bis zum Ofenboden erfolgen kann.

Bei einen solchen geraden Tauchelement erfordert jede Messung das Anbringen einer Öffnung im thermisch hochbelasteten Gewölbe des Oberofens, was ofenbautechnisch zumeist nicht zugelassen werden kann. Die Arbeitsbedingungen für das Meßpersonal auf dem Ofen gestalten sich sehr schwierig.

Die aus DD-WP 209025 bekannte Anordnung zur Temperaturmessung mit einem wassergekühlten Meßgeräteträger für hohe Temperaturen gestattet ebenfalls Temperaturmessungen an Glasschmelzöfen.

Der dreimantelige Meßgeräteträger mit einem ebensolchen zylinderförmigen, abgewinkelten Kopf wird vorzugsweise waagerecht, oberhalb des Schmelzenspiegels in den Oberofen eingeführt. Durch das offene Innenrohr des Meßgeräteträgers wird an der Spitze eines gewölbten Metallbandes ein thermoelektrischar Meßkopf eingeschoben, der durch eine Viertelkreis-Gleitzunge im Kopf um 90° umgelenkt wird und in die Schmelze eintaucht.

Der vergrößerte und abgewinkelte Kopf dieses Meßgeräteträgers verlangt eine für den Wärmehaushalt bzw. die Lebensdauer des Ofens nachteilig vergrößerte Öffnung in der Ofenwand. Die Führung des Thermoelements an einem Metallband verhindert eine exakte Bestimmung der Lage des Meßkopfes und somit des Meßpunktes im Schmelzbad. Beim notwendigen Hineinziehen des Thermoelements in den Meßkopf nach der Messung erstarrt anhaftende Schmelze am Meßgeräteträger und verhindert so die Durchführung weiterer Messungen.

Aus „Steklo i Keramika" 30 (1973) 5, S. 11-12 ist die Messung der Temperatur der Glasschmelze mit einem Meßkühler bekannt geworden, in dessen Kopf ein um 90° schwenkbarer Meßfühler mit Quarzschutzrohr gelagert ist, der mehrere, gestuft angeordnete Thermopaare beinhaltet. Die Moßeinrichtung wird waagerecht in den Oberofen durch eine Öffnung in der Seitenwand eingeführt und ein Drehmechanismus schwenkt den Meßfühler in die vertikale Arbeitsstellung. Auf diese Weise wird das Temperaturprofil des Schmelzbades stufenweise bis zu 2m Entfernung von der Seitenwand aufgenommen. Nachteilig wirkt sich bei dieser Einrichtung wiederum der gegenüber dem Tragarm vergrößerte Kopf aus und auch die Gefahr des Zurücklaufens flüssigen Glases bis in den Bereich der Lagerung des Meßfühlers in seiner waagerechten Stellung läßt sich nicht vermeiden.

Wesentliche Nachteile der bekonnten Meßeinrichtungen bestehen weiter darin, daß in den offenen Innenraum der Meßeinrichtung heiße, mit Alkalien und Staub belastete Ofenabgase sindringen und den Bewegungsmechanismus beeinträchtigen und daß die kostenaufwendigen Edelmetallthermopaare mindestens bis in den gekühlten Tragarm hineingeführt v/erden müssen, um eine definierte Vergleichsstellentemperatur zu sichern. Weiterhin wirkt sich das dadurch auftretende Biegen oder sogar Knicken der erhitzten Thermopaare am Drehpunkt nachteilig auf die Meßgenauigkeit und die Lebensdauer aus.

Eine Anpassung an verschiedene Ofengeometrie kann bei diesen Meßeinrichtungen, nur durch den Austausch des Meßfühlers erroicht werden, was gegebenenfalls einen unnötig langen Meßfühler und somit unnötigen Edelmetalleinsatz erfordert.

Ziel der Erfindur g

Es ist das Ziel der Erfindung, die Zuverlässigkeit einer insbesondere in Glasschmelzofen anwendbaren Temperaturmeßanordnung zu erhöhen und den Edelmetalleinsatz dafür- auch im Hinblick auf universelle Ersetzbarkeit der Meßanordnung bei unterschiedlichster Wannangeometrle und auf unterschiedlichste Anforderungen an die Anzahl und Lage der Meßorte - zu verringern. Die Gefährdung des Schmelzofens durch zusätzliche oder große Meßöffnungen sowie des Meßpersonals durch elektrische Spannung ist zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Temperaturmeßanordnung, bei der ein Temperaturmeßfühler schwenkbar an einem, in den Ofenraum einführbaren, gekühlten, vorzugsweise waagerechten Tragarm angebracht ist, durch ein neues Konstruktionsprinzip so zu gestalten, daß eine Vergrößerung der Anordnung am ofenseitigen Ende durch einen Kopf vermieden wird, daß das Eindringen von heißen Ofenabgasen in das Innere der Anordnung verhindert wird und daß sich die notwendige Länge des gegebenenfalls elektrisch isolierten Meßfühlers und damit der Edelmetallthermopaare lediglich nach der geforderten Meßtiefe im Schmelzbad bestinrnt.

Die Aufgabe wird erfindungsge näß dadurch gelöst, daß das Innere des dreimanteligen Tragarms beidendig stirnsoitig verschlossen ist, wobei das dem Ofeninneren zugewandte stirnseitige Verschlußstück ein Kühlorgan, z. B. Kühlkanäle, aufweist.

An dem Verschlußstück ist nahe seinem Umfang ein dreimanteliger, kühlbarer Meßfühlerträger drehbar gelagert, der in das Innere des Tragarms hineinreicht. Axial am Meßfühlerträger ist der mit einem einseitig geschlossenen Schutzrohr ausgerüstete Meßfühler angebracht. Die Vergleichsstellen des Meßfühlers sind innerhalb des Meßfühlerträgers angeordnet. Für das Verschlußstück und den Meßfühlerträger sind separate Kühlmittelführungen vorgesehen.

Weitere Merkmale der Erfindung sehen vor, daß das dem Ofeninneren zugewandte stirnseitige Verschlußstück am Tragarm mit schnei! lösbaren Verbindern, beispielsweise mit Keilverbindungen, abnehmbar befestigt ist. In seiner zur Tragarmachse senkrechten Arbeitsstellung wird die Durchführungsöffnung im Tragarm von dem Meßfühlerträger weitgehend verschlossen.

Zur Aufrechterhaltung eines Überdruckes im Tragarminneren ist am ofenabgewandten Ende des Tragarmes ein in das Innenrohr führender Luftstutzen angeordnet. Der dreimantelige Tragarm und der ebensolche Meßfühlerträger bestehen vorzugsweise aus konzentrisch angeordneten Rohren.

Vorteilhafterweise ist die Länge des Meßfühlerträgers und des Meßfühlers der Ofengeometrie durch den Austausch beider der Ofengeometrie angepaßt. Hierzu sind die Kühlmittelführungen für das Verschlußstück und den Meßfühlerträger flexibel gestaltet.

Weiterhin ist das Schutzrohr des Meßfühlers im Meßfühlerträger elektrisch isoliert befestigt. Besitzt der Meßfühler mehrere Thermopaare, sind die Meßorte in an sich bekannter Weise längsversetzt (gestuft) angeordnet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird anhand einer Prinzipskizze, die einen Längsschnitt der Temperaturmeßanordnung zeigt, beispielsweise erläutort.

Durch das Außen-, Zwischen- und Innenrohr 14 des Tragarmes 1 werden zwei kreisringförmige Kühlräume gebildet. In den inneren Kühlraum wird das Kühlmittel 5, vorzugsweise Wasser, eingeleitet und auf bekannte Weise mit Leitmitteln am Umfang verteilt.

In dem Ofen zugewandten Bereich des Tragarms 1 wird das Kühlmittel 5 in den äußeren Kühlraum gelenkt und zurückgeleitet.

Beide Enden des Tragarmes 1 sind stirnseitig verschlossen. Das Verschlußstück 2 ist mit drei Keilverbindungen schnell lösbar am Tragarm befestigt. Im Inneren des Verschlußstückes 2 ist ein mranderförmiger Kühlkanal 11 vorhanden. Die Kühlmittelführung 8, Zu- und Ablauf, wird flexibel mit Schläuchen vorgenommen. Zwischenverbinder in der Kühlmittelführung 8 unterstützen die rasche Wechselbarkeit des Verschlußstücks 2.

Nahe dsm Umfang des Verschlußstücks 2, in Arbeitsstellung der Temperaturmeßanordnung der Schmelze zugewandt, ist ein Lager 12 angeordnet, mit dem der Meßfühlerträger 3 drehbar befestigt ist. Der Meßfühlerträger 3 ist durch eine D'jrcMührungsöffnung im Tragarm 1 hindurchgeführt und ragt in das Innenrohr 14 hinein.

Durch e.'.io spindelartige Verstellung 6 und einen Stellhebel 9 ist der Meßfühlerträger 3 zwischen zwei Endstellungen bewegbar; der senk^recht zur Tragarmachse gerichteten Arbeitsstellung und der Einführungsstellung. Der Schwenkwinkel beträgt etwa

In der Arbeitsstellung verschließt der Meßfühlerträger 3 die Durchführungsöffnung auf Grund des erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzips nahezu Vollständig.

Wie der Tragarm 1 ist der Meßfühlerträgsr 3 dreimantelig ausgeführt zum Hindurchleiten von Kühlmittel 5. Die Kühlmittelführung 8, Zu- und Ablauf, sind ebenfalls flexibel und unabhängig von der Kühlung des Tragarmes 1 und des Verschlußstückes 2; eine Zusammenschaltung der Kühlkreisläufe kann in bestimmten Fällen als Vereinfachung vorteilhaft sein.

Auch in diese Kühlmittelführung H werden Zwischenverbinder eingefügt.

Im äußeren Ende des Meßfühlerträgers 3 ist axial der Meßfühler 4 befestigt. Bei Anwendung der Temperaturmeßanordnung in elektrisch beheizten Schmelzofen ist das Schutzrohr des Meßfühlers 4 elektrisch isoliert gegen den Meßfühlerträger 3 angebracht, vorteilhaft durch Isolierbuchsen 15 aus Glaskeramik.

Innerhalb des gekühlten Meßfühlerträgers 3, wenig hinter dem Ende des Meßfühlers 4, liegen ebenfalls elektrisch isoliert die Vergleichsstellen 13 - die Verbindung der Thermopaare mit den Anschlußleitungen - auf einem niedrigen und konstanten Temperaturniveau.

Die Edelmetallthermopaare weisen so nur die unbedingt notwendige Länge auf, was zur Kostenersparnis beiträgt. Vorzugsweise wird der Meßfühler 4 mit mehreren Thermopaaren ausgerüstet, deren Enden (Meßorte) gestuft angeordnet sind um mit einem Eintauchen des Meßfühlers 4 den Temperaturgradienten des Schmelzbades aufnehmen zu können. Die Anschlußleitungen werden durch den Meßfühlerträger 3 und das Innenrohr 14 am ofensbgewandten Tragarmende herausgeführt.

Da als besonderer Vorteil die Temperaturmeßanordnung keine Teile besitzt, deren Durchmesser größer als der äußere Durchmesser des Tragarmes 1 ist, wird sie in bereits vorhandene (enge) Schaulöcher des Schmelzofens eingeführt. Der Schwenkwinkel von <90° vermeidet das Verkleben der Temperaturmeßanordnung durch zurücklaufendes Glas nach dem Herausschwenksn aus der Schmelze, verlangt daher ein „Kippen" der Temperaturmeßanordnung beim Einführen durch die Ofenwand aus der Waagerechten.

Die Konstruktion gestattet zudem Messungen im Schmelzbad auch durch Schaulöcher in der Ofenwand, die relativ hoch über dem Schmelzenspiegel liegen. Dazu ist der Meßfühlerträger 3 (mit dem Verschlußstück 2) schnell austauschbar und durch eine entsprechende Länge des Meßfühlerträgers 3 ist die Anpassung an die Ofengeometrie leicht zu erreichen. Der Meßfühler wird mit dem Meßfühlerträger 3 ausgetauscht oder auch in den neuen Meßfühle-iräger 3 eingesetzt. Die Länge des Meßfühlers 4 und die Anzahl seiner Thermopaare bestimmt sich in jedem Fall nach der notwendigen Eintauchtiefe in die Schmelze und der Meßaufgabe.

Nahe dem ofenabgowandten Ende des Tragarms 1 ist ein Luftstutzen 7 angeordnet. Er wird beim Einführen der Temperaturmeßanordnung an eine Druckluftleitung angeschlossen. Durch Aufrechterhaltung eines geringen Überdruckes im Inneren des Innenrohres 14 wird das Eindringen von Ofenabgasen - verursacht durch geringen Ofenüberdruck- in die Temperaturmeßanordnung verhindert und so eine unnötige Erwärmung und eine Verschmutzung des Verstellmechanismus vermieden.

Claims (9)

1. Temperaturmeßanordnung, insbesondere für Glasschmelzöfen, bei der ein Temperaturmeßfühler schwenkbar an einom in don Ofenraum einführbaren, gekühlten, vorzugsweise waagerechten Tragarm angebracht ist, daduich gekennzeichnet, daß das Innere des dreimantelirjen Tragarmes (1) beidendig stirnseitig verschlossen ist, daß das dem Ofeninneren zugewandte stirnseitige Verschlußstück (2) des Tragarms (1) ein Kühlorgan, z. B. Kühlkanäle (11), aufweist, daß an dem Verschlußstück (2) nahe seinem Umfang ein dreimanteliger, kühlbarer Meßfühlerträger (3) drehbar gelagert ist, der in das Innere des Tragarms (1) hineinreicht, daß axial am Meßfühlerträger (3) der Meßfühler (4) mit einem einseitig geschlossenen Schutzrohr angebracht ist, daß die Vergleichsstellen (13) des Meßfühlers (4) innerhalb des Meßfühlerträgers (3) angeordnet sind und daß separate Kühlmittelführungen (8) für das Verschlußstück (2) und den Meßfühlerträger (3) vorgesehen sind.

2. Temperaturmeßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Ofeninneren zugewandte stirnseitige Verschlußstück (2) am Tragarm (1) mit schnell lösbaren Verbindern (10). beispielsweise mit Keilverbindungen, abnehmbar befestigt ist.

3. Temperaturmeßanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühlerträger (3) in seiner zur Tragarmachse senkrechten Arbeitsstellung die Durchführungsöffnung im Tragarm (1) weitgehend ν erschließt.

4. Temperaturmeßanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am

ofen abgewandte η Ende des Tragarms (1) ein in das Innenrohr (14) führender Luftstutzen (7) angeordnet ist, zur Aufrechterhaltung ei'ies Überdruckes im Tragarminneren.

5. Temperaturmeßanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dreimantelige Tragarm (1) und der ebensolche Meßfühlerträger (3) vorzugsweise aus konzentrisch angeordneten Rohren besteht.

6. Temperaturmeßanordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Meßfühlerträgers (3) durch den Austausch des Meßfühlerträgers (3) und des Meßfühlers (4) der Ofengeometrie angepaßt ist.

7. Temperaturmeßanordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelführungen (8) für das Verschlußstück (2) und den Meßfühlerträger (3) flexibel sind.

8. Temperaturmeßanordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr des Meßfühlers (4) elektrisch isoliert im Meßfühlerträger (3) befestigt ist.

9. Temperaturmeßanordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (4) mehrere Thermopaare besitzt, deren Meßorte in an sich bekannter Weise längsversetzt (gestuft) angeordnet sind.