DE102012211959A1

DE102012211959A1 - Überwachungseinrichtung für die Überwachung von industriellen Beheizungseinrichtungen nebst Verwendung

Info

Publication number: DE102012211959A1
Application number: DE201210211959
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2014-01-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung umfassend eine Sonde, insbesondere eine UV-Sonde für die Überwachung von industriellen Beheizungseinrichtungen wie Industrieöfen. Es wird eine Überwachungseinrichtung für die Überwachung einer Flamme eines Brenners einer industriellen Beheizungseinrichtung mit einer Sonde, insbesondere einer UV-Sonde bereitgestellt. Eine mit Kunststoff ummantelte Glasfaser ist für das Leiten einer elektromagnetischen Strahlung von der Flamme des Brenners zur Sonde vorhanden. Insbesondere wird ein Glasfaserbündel vorgesehen, um die elektromagnetische Strahlung mit für eine Überwachung hinreichend hoher Intensität von der Flamme eines in einer industriellen Beheizungseinrichtung eingesetzten Gasbrenners zur Sonde leiten zu können. Das Glasfaserbündel umfasst eine Mehrzahl von mit Kunststoff ummantelten Glasfasern. Insbesondere wird eine UV-Strahlung von der Flamme zwecks Überwachung zur Sonde mittels Glasfasern geleitet. Durch die Erfindung wird der Aufwand für eine Überwachung insgesamt gering gehalten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung umfassend eine Sonde, insbesondere eine UV-Sonde für die Überwachung von industriellen Beheizungseinrichtungen wie Industrieöfen nebst Verwendung. Eine UV-Sonde, die derart ausgestaltet ist, dass diese für die Überwachung von Gasbrennern in Industrieöfen eingesetzt werden kann, wird von der deutschen Fa. Elster GmbH, Osnabrück, unter der Bezeichnung „UVS 10” kommerziell vertrieben.
Beheizungseinrichtungen wie zum Beispiel Wärmebehandlungsöfen werden mit Gasbrennern beheizt. Temperaturen in einem erfindungsgemäßen Ofen, insbesondere Wärmebehandlungsofen betragen regelmäßig mehr als 500°C. Bei Gasbrennern mit hoher Wärmeleistung sorgen Zündbrenner für den Start von Hauptbrennern. Insbesondere der Betrieb von solchen Hauptbrennern wird mit UV-Sonden überwacht. Das Überwachen einer Flammenintensität mittels einer UV-Sonde wird beispielsweise in der Druckschrift EP 2284130 A1 erwähnt.
Mit industriellen Beheizungseinrichtungen wie zum Beispiel Wärmebehandlungsöfen werden beispielsweise aus Metall bestehende Profile beheizt, um das eingesetzte Ausgangsmaterial auf Walztemperatur bringen zu können. Darüber hinaus kann ein Beheizen einer Warmverformung von metallischen Gegenständen dienen. Weitere Beispiele für industrielle Beheizungseinrichtungen sind Wärmeöfen für Walzwerke und Schmieden oder Schmelzöfen zum Beispiel für ein Schmelzen von Aluminium oder Nichteisenmetalle.
Um eine Flamme eines Brenners einer industriellen Beheizungseinrichtung zu überwachen, wird mit Abstand zur Flamme eine UV-Sonde in einem thermisch geschützten Bereich platziert. Die UV-Sonde befindet sich in der Regel hinter einer thermisch isolierenden Wand. Durch die thermisch isolierende Wand führt eine Öffnung in Richtung Flamme hindurch. Durch diese Öffnung gelangt UV-Strahlung von der Flamme zur Sonde bzw. zum Sensor. Soweit erforderlich, wird die UV-Sonde zusätzlich zum Beispiel mittels Gebläse gekühlt, um übermäßig hohe Temperaturen zu vermeiden.
Soweit nachfolgend nicht etwas anderes ausgesagt wird, können die vorgenannten Merkmale einzeln oder in Kombination mit den Gegenständen der Ansprüche kombiniert werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Überwachungseinrichtung der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass insgesamt der technische Aufwand für die Überwachung gering gehalten wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Überwachungseinrichtung mit den Merkmalen des ersten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Überwachungseinrichtung für die Überwachung einer Flamme eines Brenners einer industriellen Beheizungseinrichtung mit einer Sonde, insbesondere einer UV-Sonde bereitgestellt. Eine mit Kunststoff ummantelte Glasfaser ist für das Leiten einer elektromagnetischen Strahlung von der Flamme des Brenners zur Sonde vorhanden. Insbesondere wird ein Glasfaserbündel vorgesehen, um die elektromagnetische Strahlung mit einer für eine Überwachung hinreichend hohen Intensität von der Flamme eines in einer industriellen Beheizungseinrichtung eingesetzten Gasbrenners zur Sonde leiten zu können. Das Glasfaserbündel umfasst eine Mehrzahl von mit Kunststoff ummantelten Glasfasern. Insbesondere wird eine UV-Strahlung von der Flamme zwecks Überwachung zur Sonde mittels Glasfasern geleitet.
Zwar erhöht der Einsatz einer Glasfaser den technischen Aufwand, den Bauraum und dämpft darüber hinaus das von der Flamme stammende Signal. Aufgrund der Kunststoffummantelung muss der Glasfaserleiter ebenfalls vor Hitze geschützt werden. Durch Vorsehen einer Glasfaser kann aber der Sensor örtlich flexibler platziert werden und zwar insbesondere so, dass er für Wartungsarbeiten leicht erreichbar ist. Dies gilt vor allem für den Fall, dass die wenigstens eine Glasfaser mit Kunststoff ummantelt ist, da die Biegsamkeit der Glasfaser hierdurch verbessert wird. Ist die Glasfaser hinreichend biegsam, so kann die Unterbringung der Sonde bzw. des Sensors weiter verbessert frei ausgewählt werden. Außerdem wird durch die Biegsamkeit die Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationen, also mechanischen Einwirkungen verbessert.
So sind die Sonden bauartbedingt herkömmlich meistens so platziert, dass diese nur durch Hilfsmittel wie Leiter erreicht werden können. Auch können diese so platziert sein, dass ein erhöhtes Sicherheitsrisiko besteht, weil beispielsweise im Fall einer Störung heiße Luft in die Nähe des Sensors gelangen könnte. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Sonde daher so platziert, dass diese ohne Hilfsmittel von einer Person erreicht und ausgetauscht werden kann. Insbesondere befindet sich die die Sonde in einer Höhe von bis 1,70 m, vorzugsweise von bis zu 1,40 m oberhalb eines begehbaren Untergrunds. Befindet sich die Sonde hinter einer thermischen Wand mit einer Öffnung, so ist die Sonde vorteilhaft außerhalb des verlängerten Bereichs der Öffnung, also nicht fluchtend, angeordnet. Es wird so die Gefahr minimiert, dass ein Monteur einem heißen Luftstrom ausgesetzt werden kann.
Versuche haben ergeben, dass die durch die Glasfaser bewirkte Dämpfung nicht derart groß ist, dass dadurch die Überwachung der Flamme eines Brenners nachteilhaft beeinträchtigt wird. Es hat sich herausgestellt, dass insgesamt der zu betreibende Aufwand vermindert und die Produktivität verbessert werden kann.
Zwar stehen andere Möglichkeiten zur Verfügung, eine UV Strahlung, also eine ultraviolette Strahlung, von einer Flamme zu einer Sonde derart leiten und lenken zu können, dass die Sonde in einem Bereich platziert werden kann, der für Wartungsarbeiten leicht zugänglich ist. So kann dies mit einer Optik umfassend ein oder mehrere Spiegel realisiert werden. Die erfindungsgemäße Lösung ist im Vergleich dazu jedoch weniger störanfällig und zwar insbesondere gegenüber Vibrationen, wie Versuche gezeigt haben.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Eintrittsbereich für eine elektromagnetische Strahlung in die Glasfaser(n) hinein nicht mit Kunststoff ummantelt. Dieser Bereich befindet sich vergleichsweise nahe bei der zu überwachenden Flamme. Es hat sich daher als vorteilhaft herausgestellt, bei einem bzw. angrenzend an den Eintrittsbereich auf Kunststoff und damit einerseits zwar auf Biegsamkeit, aber andererseits vorteilhaft auf eine mit dem Kunststoff einhergehende thermische Empfindlichkeit zu verzichten. Hierdurch wird vermieden, die Glasfaser(n) gerade im Eintrittsbereich kühlen zu müssen.
In einer Ausführungsform der Erfindung befindet sich die Glasfaser bzw. das Glasfaserbündel nebst der daran optisch angekoppelten Sonde hinter einer thermisch isolierenden Wand. Die Wand umfasst einen Durchlass insbesondere in Form einer Öffnung für die vom Sensor, also der Sonde, zu überwachende elektromagnetische Strahlung. Die zumindest eine Glasfaser bzw. der Eintrittsbereich der zumindest einen Glasfaser ist optisch derart an den Durchlass angekoppelt, dass die zu überwachende elektromagnetische Strahlung von der Flamme eines Brenners in die Glasfaser gelangen kann. Diese Ausführungsform stellt einen hinreichenden thermischen Schutz für die Überwachungseinrichtung sicher.
Die thermisch isolierende Wand ist so ausgelegt, dass sie den Betriebstemperaturen gewachsen ist. Um thermisch isolieren zu können, umfasst die Wand grundsätzlich Fasern, poröses Material mit geschlossenen Poren und/oder Kunststoffmaterial mit geringer thermischer Leitfähigkeit und/oder ist mehrere cm dick.
In einer Ausführungsform der Erfindung liegt der Durchlass in Form einer Öffnung vor. In den Durchlass hinein gibt es ein oder mehrere Lufteinlässe angrenzend an die zumindest eine Glasfaser. Über die ein oder mehreren Lufteinlässe strömt Luft in die Öffnung hinein und zwar in Richtung Flamme des Brenners, um so den Eintrittsbereich der Glasfaser vor Ablagerungen zu schützen.
Die Glasfaser besteht insbesondere aus Quarzglas, vorzugsweise mit einem derart hohen OH^–-Gehalt, dass elektromagnetische UV-Strahlung mit hinreichend hohem Wirkungsgrad zur Sonde geleitet werden kann, um so die Flamme eines Gasbrenners in gewohnter Weise überwachen zu können.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Ende der Glasfaser mit einem optischen Kleber an einer optischen Linse der Sonde festgeklebt. Es wird so ein Luftspalt vermieden, der andernfalls zur Dämpfung beitragen könnte. Der Wirkungsgrad der Weiterleitung von ultraviolettem Licht von einer Flamme zur Sonde wird so weiter verbessert optimiert. Ein optischer Kleber erlaubt das nahezu verlustfreie Passieren einer elektromagnetischen Strahlung.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die optische Linse lösbar mit der übrigen Sonde verbunden. Muss die Sonde beispielsweise ausgetauscht werden, so wird der übrige Teil der Sonde von der Linse gelöst und ausgetauscht, da in der Regel die optische Linse nicht mit ausgetauscht werden muss.
Die Erfindung ermöglicht eine zuverlässige, besonders störungsfreie Überwachung einer Flamme mit geringem Aufwand.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Figur näher erläutert.
Es zeigt 1: Schnitt durch eine Überwachungseinrichtung für einen Gasbrenner.
In der 1 wird ein Flammrohr 1 eines Gasbrenners gezeigt, an dessen Ende ein Brenngas-Sauerstoffgemisch verbrannt wird. Von der dadurch erzeugten Flamme 2 gelangt UV-Strahlung in eine dafür geeignet verlaufende Öffnung 3 hinein. Die Öffnung 3 führt durch eine thermisch isolierende Wand 4 hindurch zu einem Eintrittsbereich 5 von gebündelten Glasfasern 6. Beim Eintrittsbereich gibt es einen Abschnitt 7 der Glasfasern 6 ohne Kunststoffummantelung. Dieser praktisch nicht biegsame Glasfaserbündelabschnitt 7 wird durch eine insbesondere aus Metall bestehende, vorzugsweise 30 bis 60 mm lange Hülse 8 mechanisch stabilisiert. Darüber hinaus sind die Glasfasern 6 jeweils mit Kunststoff ummantelt. Optional ist eine schlauchförmige, hinreichend temperaturresistente Hülle vorgesehen, die die Glasfasern 6 umgibt und so vor äußeren Einflüssen zusätzlich schützt.
Die anderen Enden der Glasfasern 6 sind mit einem optischen Klebstoff auf einer optischen Linse 9 einer UV-Sonde 10 festgeklebt. Die Linse 9 kann von der übrigen UV-Sonde 10 abgenommen werden, um die übrige Sonde 10 bei Bedarf austauschen zu können. Hier kann es eine weitere, zum Beispiel aus Metall bestehende Hülse geben, die dieses Ende der Glasfasern 6 mechanisch stabilisiert.
Eine Luftzuführung 11 mündet in die Öffnung 3 angrenzend an den Eintrittsbereich 5 ein, um mit Hilfe von einströmender Luft den Eintrittsbereich 5 vor Verunreinigungen zu schützen.
Die in der 1 gezeigte Sonde ist außerhalb der Verlängerung der Öffnung 3 platziert, also nicht fluchtend zur Öffnung 3. Strömt heiße Luft zum Beispiel aufgrund einer Beschädigung und fehlerhaften Handhabung unplanmäßig durch die Öffnung 3 hindurch, so strömt diese heiße Luft grundsätzlich nicht unmittelbar in Richtung Sonde 10.
Bezugszeichenliste

1: Flammrohr eines Gasbrenners
2: Flamme
3: Öffnung in einer thermisch isolierenden Wand
4: thermisch isolierende Wand
5: Eintrittsbereich eines Glasfaserbündels
6: Glasfaser
7: Abschnitt der Glasfasern ohne Kunststoffummantelung
8: Hülse
9: optische Linse
10: UV-Sonde
11: Luftzuführung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2284130 A1 [0002]

Claims

Überwachungseinrichtung für die Überwachung einer Flamme (2) eines Brenners (1) einer industriellen Beheizungseinrichtung mit einer Sonde, insbesondere einer UV-Sonde (10), gekennzeichnet durch ein oder mehrere mit Kunststoff ummantelte Glasfasern (6) für das Leiten einer elektromagnetischen Strahlung von der Flamme (2) des Brenners (1) zur UV-Sonde (10).
Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ein oder mehreren Glasfasern (6) angrenzend an einen Eintrittsbereich (5) nicht mit Kunststoff ummantelt sind.
Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (10) oberhalb eines begehbaren Untergrundes in einer Höhe bis zu 1,70 m, vorzugsweise von bis zu 1,40 m angeordnet ist und/oder außerhalb einer Verlängerung einer Öffnung (3), die durch eine thermisch isolierende Wand (4) hindurch führt.
Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung nebst Glasfaser(n) (6) hinter einer thermisch isolierenden Wand (4) angrenzend an einen Durchlass (3) für elektromagnetische Strahlung vorgesehen sind.
Überwachungseinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass eine Öffnung (3) ist, in die der Eintrittsbereich (5) der ein oder mehreren Glasfasern (6) einmündet.
Überwachungseinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftzuführung (11) in die Öffnung (3) einmündet und zwar vorzugsweise angrenzend an den Eintrittsbereich (5) für elektromagnetische Strahlung in die ein oder mehreren Glasfasern (6) hinein.
Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein nicht mit Kunststoff ummantelter Abschnitt (7) der ein oder mehreren Glasfasern (6) in einer Hülse (8) angeordnet sind, die vorzugsweise aus Metall besteht.
Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der ein oder mehreren Glasfasern (6) an einer optischen Linse (9) der Sonde (10) mit einem optischen Klebstoff festgeklebt sind.
Überwachungseinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Linse (9) von der Sonde (10) abnehmbar ist.
Verwendung einer Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer industriellen Beheizungseinrichtung zur Überwachung der Flamme (2) eines Gasbrenners (1).