DE10029896A1 - Vorrichtung zur Messung der Temperatur in einem mit Staub beladenen Gasstrom - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Temperatur in einem mit Staub beladenen Gasstrom mit einem Temperaturfühler (40) und einem stromauf von dem Temperaturfühler (40) angeordneten, den Temperaturfühler (40) wenigstens teilweise umschließenden Prallstab (18) und einem Flansch (10) zum Halten des Temperaturfühlers (40) und des Prallstabs (18) in dem Gasstrom im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung, bei welcher in dem Prallstab (18) im wesentlichen parallel zum Temperaturfühler (40) und in Strömungsrichtung gesehen im Abstand vor diesem mindestens ein mit unter Druck stehendem Druckmittel gefüllter Längskanal (56) vorgesehen ist, welcher über einen in dem Flansch (10) verlaufenden Verbindungskanal (62) mit einem Druckfühler (72; 82) verbunden ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art einfacher und preisgünstiger herzustellen und den Austausch verschlissener Prallstäbe zu erleichtern. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Prallstab (18) mit dem Flansch (10) lösbar verbunden ist, wobei zwischen der Stirnfläche des Prallstabs (18) und dem Flansch (10) eine Dichtung vorgesehen ist, welche die Verbindung zwischen Längskanal und Verbindungskanal abdichtet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Temperatur in einem mit Staub beladenen Gasstrom mit einem Temperaturfühler und einem stromauf von dem Temperaturfühler angeordneten, den Temperaturfühler wenigstens teilweise umschließenden Prallstab und einem Flansch zum Halten des Temperaturfühlers und des Prallstabs in dem Gasstrom im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung, bei welcher in dem Prallstab im wesentlichen parallel zum Temperaturfühler und in Strömungsrichtung gesehen im Abstand vor diesem mindestens ein mit unter Druck stehendem Druckmittel gefüllter Längskanal vorgesehen ist, welcher über einen in dem Flansch verlaufenden Verbindungskanal mit einem Druckfühler verbunden ist.

Eine solche Vorrichtung ist bekannt durch die DE 33 01 886 C2.

Bei der bekannten Vorrichtung sind Prallstab und Flansch miteinander verschweißt. Auf diese Weise wird der von dem Längskanal und dem Verbindungskanal gebildeter Raum dauerhaft dicht abgeschlossen. Der einmal erzeugte Druck in diesem Raum bleibt über lange Zeit aufrechterhalten. Die Verbindung durch Schweißen hat verschiedene Nachteile: Prallstab und Flansch müssen dann aus dem gleichen Material bestehen. Der Prallstab muß aber aus einem hochabriebfesten Material, z. B. C60-Stahl, bestehen. Der Prallstab ist ja ständig dem Gasstrom mit den mitgeführten Partikeln ausgesetzt. Ein Flansch aus diesem Material hat den Nachteil, daß er sich schlecht bearbeiten läßt. In dem Flansch müssen beispielsweise Langlöcher für die Verschraubung mit der Wandung des den Gasstrom und die Partikel führenden Kanals angebracht werden. Außerdem ist dieses Material teuer.

Nach einiger Zeit ist der Prallstab bis auf einen kritischen Wert verschlissen. Dann wird der Längskanal freigelegt, so daß der Druck in dem Längskanal zusammenbricht und den Verschleiß signalisiert. Bei der bekannten Konstruktion, bei welcher Prallstab und Flansch verschweißt sind, muß die gesamte Vorrichtung einschließlich Flansch ausgetauscht werden. Da Prallstab und Flansch aus dem hochabriebfesten Material bestehen, ist dieser Austausch wirtschaftlich aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art einfacher und preisgünstiger herzustellen und den Austausch verschlissener Prallstäbe zu erleichtern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Prallstab mit dem Flansch lösbar verbunden ist, wobei zwischen der Stirnfläche des Prallstabs und dem Flansch eine Dichtung vorgesehen ist, welche die Verbindung zwischen Längskanal und Verbindungskanal abdichtet.

Durch die lösbare Verbindung von Prallstab und Flansch statt einer Verschweißung können beide Teile aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden, so daß z. B. für den Prallstab ein hochabriebfestes Material und für den Flansch ein leichter bearbeitbares Material verwendet werden kann. Bei Verschleiß des Prallstabes braucht nur der verschlissene Prallstab ausgetauscht zu werden. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß auch bei einer lösbaren Verbindung der Teile mit einer geeigneten Dichtung statt einer Verschweißung der einmal in dem Längskanal erzeugte Druck über den langen Benutzungszeitraum der Vorrichtung bis zum Ansprechen der Verschleißanzeige aufrechterhalten werden kann.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt einer Vorrichtung zur Temperaturmessung in einem mit Staub beladenen Gasstrom.

Fig. 2 ist eine auseinandergezogene Darstellung der Vorrichtung von Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Ansicht des ersten Flanschteils von links in Fig. 5 gesehen, wobei der Verbindungskanal gestrichelt dargestellt ist.

Fig. 4 ist ein Schnitt durch den zweiten Flanschteil, wobei Gewindebohrungen zur Verschraubung von erstem und zweitem Flanschteil gestrichelt angedeutet sind.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht des ersten Flanschteils, wobei Schraublöcher für die Schrauben zur Verschraubung von erstem und zweitem Flanschteil gestrichelt angedeutet sind.

Fig. 6 ist eine Seitenansicht des ersten Flanschteils, wobei eine Vertiefung in der Endfläche und axiale Bohrungen gestrichelt dargestellt sind, von denen eine das Endstück des Verbindungskanals bildet und die andere einen Zentrierstift aufnimmt.

Fig. 7 ist eine Ansicht des ersten Flanschteils von rechts in Fig. 8 gesehen mit einem Durchbruch für den Temperaturfühler.

Fig. 8 ist eine Seitenansicht des ersten Flanschteils, wobei der Verbindungskanal, eine Vertiefung auf der dem zweiten Flanschteil zugewandten Endfläche und der Durchbruch für den Temperaturfühler gestrichelt dargestellt sind.

Fig. 9 ist eine schematisch-perspektivische Darstellung des Prallstabs.

Fig. 10 zeigt die dem Flansch zugewandte Stirnfläche des Prallstabs.

Fig. 11 ist eine Seitenansicht des Prallstabs.

Fig. 12 zeigt eine Einzelheit in einem Längsschnitt durch den Prallstab.

Fig. 13 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 3 und zeigt eine andere Art der lösbaren Befestigung des Prallstabes an dem Flansch.

Fig. 14 zeigt eine Seitenansicht des ersten Flanschteils von Fig. 13, wobei ein Schraubenloch gestrichelt gezeigt ist.

Fig. 15 ist eine perspektivische Darstellung des Prallstabs ähnlich Fig. 9 für eine Befestigung an dem Flanschteil von Fig. 13 und 14.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Flansch bezeichnet. Der Flansch 10 besteht aus einem ersten, scheibenförmigen Flanschteil 12 und einem zweiten, ringscheibenförmigen Flanschteil 14. Der ringscheibenförmige zweite Flanschteil 14 hat einen zentralen Durchbruch 16. In diesem zentralen Durchbruch 16 sitzt ein Prallstab 18.

Wie aus Fig. 9, 10 und 11 ersichtlich ist, hat der Prallstab 18 zylindrische Grundform mit einer Längsnut 20 in der Mantelfläche. Dicht vor seinem flanschseitigen Ende weist der Prallstab 18 eine Umfangsnut 22 auf. Der Prallstab 18 wird durch den Durchbruch 16 des zweiten Flanschteils 14 hindurchgeschoben. Dann wird in die Umfangsnut 22 ein (nicht dargestellter) Sprengring eingerastet. Des Sprengring liegt dann an der dem ersten Flanschteil 12 zugewandten Endfläche des zweiten Flanschteils 14 an. In der dem zweiten Flanschteil 14 zugewandten Endfläche des ersten Flanschteils 12 ist eine flache, kreisrunde, zentrale Vertiefung 24 (Fig. 3, 5 und 6) gebildet. Diese Vertiefung 24 nimmt das Ende des Prallstabs 18 und den Sprengring auf. Der Boden der Vertiefung 24 begrenzt die Bewegung des Prallstabes 18 in der einen Richtung und der Sprengring begrenzt die Bewegung in der anderen Richtung. Wenn die beiden Flanschteile 12 und 14 durch zwei lösbare Schrauben 26 und 28 (Fig. 3) miteinander verbunden sind, dann ist der Prallstab 18 fest aber - über die Schrauben - lösbar mit dem Flansch verbunden. In Fig. 4 sind Gewindebohrungen 30, 32 in dem zweiten Flanschteil 14 und damit fluchtende Gewindelöcher 34, 36 in dem ersten Flanschteil 12 gestrichelt gezeigt.

Der erste Flansch 14 weist eine Gewindebohrung 38 (Fig. 7 und 8) auf. Durch diese Gewindebohrung 38 ist ein Temperaturfühler 40 (Fig. 2) hindurchgeführt. Der Temperaturfühler 40 ist ein Thermoelement in einem Rohr 42, das in einer Spitze 44 von geringerem Durchmesser und entsprechend geringerer Wärmekapazität ausläuft. Der Temperaturfühler 40 ist mit einem Befestigungsabschnitt 44 in die Gewindebohrung 38 eingeschraubt. An dem Befestigungsabschnitt 44 sitzt über ein Halsrohr 46 ein Anschlußabschnitt 48. Der Temperaturfühler 40 erstreckt sich nach Einschrauben des Befestigungsabschnitts 44 in die Gewindebohrung 38 längs des Prallstabs 18 in der Nut 20. Der Prallstab 18 ist dabei im Abstand von den Wandungen der Nut 20 gehalten. Wenn der Prallstab 18 unter dem Einfluß des Gasstromes und der auftreffenden Partikel zu schwingen beginnt, so werden diese Schwingungen nicht auf den Temperaturfühler übertragen.

In der Stirnfläche des Prallstabs 18 ist eine außermittige Sacklochbohrung 50 (Fig. 9) angebracht. Mit der Sacklochbohrung 50 fluchtet eine entsprechende Bohrung 52 (Fig. 3 und 6) des ersten Flanschteils 12. In den Bohrungen 50 und 52 sitzt ein Zentrierstift 54 (Fig. 12). Der Zentrierstift 54 gewährleistet, daß der Prallstab 18 in genau definierter Winkellage zu dem ersten Flanschteil 12 gehalten wird.

In dem Prallstab 18 ist ein Längskanal 56 gebildet. Der Längskanal 56 ist an dem flanschabgewandten Ende geschlossen. Der Längskanal 56 mündet in der flanschseitigen Stirnfläche des Prallstabs 18. Wie am besten aus Fig. 12 ersichtlich ist, ist der Längskanal 56 im Bereich der Mündung etwas erweitert. In diesem erweiterten Abschnitt des Längskanals 56 sitzt ein Hohlstift 58. Der Hohlstift 58 ist ein Stift mit einem Längskanal. Fluchtend mit dem Längskanal 56 ist in dem ersten Flanschteil 12 eine axiale Sacklochbohrung 60 vorgesehen. Die Sacklochbohrung 60 bildet einen Teil eines Verbindungskanals 62 (Fig. 3, 7 und 8), der in dem ersten Flanschteil 12 verläuft. Der Verbindungskanal 62 weist einen geraden Kanalabschnitt 64 auf, der sich parallel zur Flanschebene quer durch den ersten Flanschteil 12 erstreckt. Der Kanalabschnitt 64 verläuft nicht genau diametral sondern gegen einen Durchmesser etwas versetzt. An den Enden läuft der Kanalabschnitt 64 in Gewindebohrungen 66 und 68 von vergrößertem Durchmesser aus. Der Kanalabschnitt 64 schneidet die Sacklochbohrung 60 an. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist in die Gewindebohrung 66 ein Verschlußstopfen 70 und in die Gewindebohrung 68 ein Manometer 72 eingeschraubt.

Der Hohlstift 58 erstreckt sich durch die Kontaktebene zwischen Prallstab 18 und Flanschteil 12 hindurch und ragt in die Sacklochbohrung 60 hinein. Um den Hohlstift 58 und den Längskanal 56 herum ist in der flanschseitigen Stirnfläche des Prallstabs eine flache Vertiefung 74 gebildet. In dieser Vertiefung und um den Hohlstift 58 herum sitzt ein O-Ring 76 (oder ein anderer geeigneter Dichtring). Dieser O-Ring 76 bewirkt eine Abdichtung der Verbindung zwischen dem Längskanal 56 und dem Verbindungskanal 62.

In den von dem Längskanal 56 und dem Verbindungskanal 62 gebildeten Raum wird ein Druckmittel, vorzugsweise eine frostschutzsichere Flüssigkeit oder Wasser eingefüllt. Dieser Raum ist durch das Manometer und durch den Stopfen 70 abgeschlossen. Durch Einschrauben des Stopfens wird die Flüssigkeit in dem abgeschlossenen Raum unter Druck gesetzt, der an dem Manometer 72 abgelesen wird. Es kann ein Druck von beispielsweise 2,5 bar eingestellt werden. Es hat sich gezeigt, daß sich dieser Druck in dem abgeschlossenen Raum über lange Zeit hält.

Zusätzlich zu dem Manometer kann an eine Abzweigung 80 des Verbindungskanals 62 auch ein Druckwächter 82 oder ein analoger Fernsignalgeber angeschlossen werden, der ein Drucksignal elektrisch fernüberträgt.

Eine andere Art der lösbaren Befestigung ist in Fig. 13 bis 15 dargestellt.

Dort erfolgt die Befestigung mittels einer Senkschraube 90, die durch ein Schraubloch 91 des ersten Flanschteils hindurchgeführt ist. Die Senkschraube 90 ist in eine Gewindebohrung 92 in der Stirnfläche des Prallstabes eingeschraubt.

Bei dieser Konstruktion übernimmt die Senkschraube 90 die Funktion sowohl des Sprengringes als auch des Zentrierstiftes 54. Diese Konstruktion ist fertigungstechnisch sehr einfach.

Die Flanschteile 12 und 14 weisen fluchtende, bogenförmige Langlöcher 84 auf. Diese Langlöcher 84 gestatten es, die Vorrichtung so zu dem Gasstrom winkelmäßig auszurichten, daß der Temperaturfühler im Windschatten des Prallstabs angeordnet ist.

Wenn der Prallstab von dem Gas- und Partikelstrom so weit abgetragen ist, daß der Längskanal 56 freigelegt wird, dann bricht der Druck in dem abgeschlossenen Raum von Längskanal 56 und Verbindungskanal 62 zusammen. Das kann an dem Manometer 72 abgelesen oder durch den Druckwächter 82 den analogen Fernsignalgeber signalisiert werden. Diese Anzeige bedeutet, daß wenn auch nicht sofort so doch aber bei der nächsten Unterbrechung des Gasstroms der ein Verschleißteil bildende Prallstab 18 ausgewechselt werden muß. Es braucht dann aber dank der lösbaren Verbindung nur der Prallstab 18 ausgewechselt zu werden, nicht die gesamte Meßvorrichtung.

Die Flanschteile 12 und 14 mit den gekrümmten Langlöchern können bequem und genau durch Laserschneiden hergestellt werden.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Messung der Temperatur in einem mit Staub beladenen Gasstrom mit einem Temperaturfühler (40) und einem stromauf von dem Temperaturfühler (40) angeordneten, den Temperaturfühler (40) wenigstens teilweise umschließenden Prallstab (18) und einem Flansch (10) zum Halten des Temperaturfühlers (40) und des Prallstabs (18) in dem Gasstrom im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung, bei welcher in dem Prallstab (18) im wesentlichen parallel zum Temperaturfühler (40) und in Strömungsrichtung gesehen im Abstand vor diesem mindestens ein mit unter Druck stehendem Druckmittel gefüllter Längskanal (56) vorgesehen ist, welcher über einen in dem Flansch (10) verlaufenden Verbindungskanal (62) mit einem Druckfühler (72; 82) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallstab (18) mit dem. Flansch (10) lösbar verbunden ist, wobei zwischen der Stirnfläche des Prallstabs (18) und dem Flansch (10) eine Dichtung (76) vorgesehen ist, welche die. Verbindung zwischen Längskanal (56) und Verbindungskanal (62) abdichtet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Prallstab (18) und Flansch (10) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallstab (18) aus hochabriebfesten Material besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (10) aus einem Material besteht, das leichter bearbeitbar ist als das Material des Prallstabs (18).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Flansch (10) zweiteilig aus einem ersten, scheibenförmigen Flanschteil (12) und einem an diesem anliegenden zweiten ringscheibenförmigen, mit einem zentralen Durchbruch versehenen Flanschteil (14) ausgebildet ist,
• b) der Prallstab (18) sich passend durch den Durchbruch des zweiten Flanschteils (14) erstreckt und mit seiner Stirnfläche an der Endfläche des ersten Flanschteils (12) anliegt,
• c) der erste Flanschteil (12) den Verbindungskanal (62) enthält, der in der Endfläche mündet und mit dem in der Stirnfläche des Prallstabes (18) mündenden Längskanal (56) in Verbindung steht, und
• d) die beiden Flanschteile (12; 14) durch eine lösbare Schraubverbindung (26, 28) miteinander verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) in der Mantelfläche des Prallstabs (18) in der Nähe des Endes des Prallstabs (18) eine Umfangsnut (22) angebracht ist, in welcher ein Sprengring sitzt, der sich an die dem ersten Flanschteil (12) zugewandte Endfläche des zweiten Flanschteils (14) um dessen Durchbruch herum anlegt, und
• b) der erste Flanschteil (12) in seiner dem zweiten Flanschteil (14) zugewandten Endfläche eine flache Vertiefung (24) aufweist, die den Sprengring aufnimmt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Längskanal (56) am stirnseitigen Ende- des Längskanals (56) und dem damit fluchtenden Ende (60) des Verbindungskanals (62) ein sich durch die Kontaktfläche zwischen erstem Flanschteil (12) und Prallstab (15) erstreckender Hohlstift (58) sitzt, über welchen die Verbindung der Kanäle hergestellt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung von einem den Hohlstift (58) umgebenden O-Ring (76) gebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stirnfläche des Prallstabes (18) um den Längskanal (56) herum eine Vertiefung (74) gebildet ist, in welcher der O-Ring (76) sitzt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich versetzt zu dem Hohlstift (58) in der Endfläche des ersten Flanschteils (12) und der Stirnfläche des Prallstabes (18) fluchtende Bohrungen (50; 52) vorgesehen sind, in denen ein Zentrierstift (56) sitzt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Verbindung mittels einer Schraube (90) erfolgt, welche sich durch den ersten Flanschteil erstreckt und in eine Gewindebohrung (92) in der Stirnfläche des Prallstabs eingeschraubt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (90) außermittig angeordnet ist.