DE102013114388A1 - Temperature difference measuring device - Google Patents
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Abstract
Temperaturdifferenz-Messvorrichtung (1) mit einem ersten und einem zweiten Messaufnehmer zur Bestimmung der Temperatur, wobei der erste und der zweite Messaufnehmer in einem gemeinsamen Messeinsatz (11) angeordnet sind, wobei der erste Messaufnehmer teilweise in einem ersten als erste Messspitze dienenden Fortsatz (2) des Messeinsatzes (11) angeordnet ist, und wobei der zweite Messaufnehmer in einem zweiten als zweite Messspitze dienenden Fortsatz (3) des Messeinsatzes (11) angeordnet ist.Temperature difference measuring device (1) with a first and a second sensor for determining the temperature, wherein the first and the second sensor are arranged in a common measuring insert (11), wherein the first sensor partially in a first serving as a first measuring tip extension (2 ) of the measuring insert (11) is arranged, and wherein the second sensor is arranged in a second serving as a second measuring tip extension (3) of the measuring insert (11).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperaturdifferenz-Messvorrichtung, eine Verwendung der Temperaturdifferenz-Messvorrichtung, ein Heizelement, einen Heizkessel, sowie auf ein Verfahren zur Temperaturdifferenzbestimmung.The invention relates to a temperature difference measuring device, a use of the temperature difference measuring device, a heating element, a boiler, and to a method for determining temperature difference.
Zur Wärmeerzeugung werden heutzutage Brenner eingesetzt, die bspw. zur Wärmeerzeugung geeignete Brennstoffe verbrennen. Alternativ kann es sich dabei allgemeine um ein Heizelement, wie bspw. ein elektrisches Heizelement, handeln. Eine entsprechende technische Einrichtung wird als Feuerung bezeichnet.For heat generation burners are nowadays used, which burn, for example, suitable for heat generation fuels. Alternatively, it can generally be a heating element, such as, for example, an electric heating element act. A corresponding technical device is called firing.
Bspw. ist aus der Patentschrift
Zudem ist aus der Veröffentlichung
Die Veröffentlichung
Ferner weist bspw. der in der Patentschrift
Zudem ist es aus dem Stand der Technik bekannt geworden, ein Thermometer an einem Ofenrohr anzubringen.In addition, it has become known from the prior art to attach a thermometer to a stovepipe.
Vorliegend jedoch tritt das Problem auf, dass am Brenner, an dem die Wärme erzeugt wird, sich bspw. Kalk an der Außenwand des Brenners ablagert. Derartige Ablagerungen führen dazu, dass eine höhere Brennertemperatur notwendig, damit bspw. die gleichen Dampfbedingungen gelten. Somit wird bspw. über längere Zeit nicht erkannt, dass diese Dampfbedingungen mit einem erhöhten Energiebedarf und somit ineffiezient erreicht werden.In the present case, however, the problem arises that at the burner, where the heat is generated, for example, lime deposits on the outer wall of the burner. Such deposits lead to a higher burner temperature necessary so that, for example, apply the same steam conditions. Thus, it is not recognized, for example, for a long time that these steam conditions are achieved with an increased energy requirement and thus inefficiently.
Dieses Problem wird durch die vorliegende Erfindung in Form einer Temperaturdifferenz-Messvorrichtung, ein Heizelement, einen Heizkessel, sowie ein Verfahren zur Temperaturdifferenzbestimmung gelöst.This problem is solved by the present invention in the form of a temperature difference measuring device, a heating element, a heating boiler, and a method for temperature difference determination.
Hinsichtlich der Temperaturdifferenz-Messvorrichtung wird die Aufgabe durch eine Temperaturdifferenz-Messvorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Messaufnehmer zur Bestimmung der Temperatur gelöst, wobei der erste und der zweite Messaufnehmer in einem gemeinsamen Messeinsatz angeordnet sind, wobei der erste Messaufnehmer teilweise in einem ersten als erste Messspitze dienenden Fortsatz des Messeinsatzes angeordnet ist, und wobei der zweite Messaufnehmer in einem zweiten als zweite Messspitze dienenden Fortsatz des Messeinsatzes angeordnet ist.With regard to the temperature difference measuring device, the object is achieved by a temperature difference measuring device having a first and a second sensor for determining the temperature, wherein the first and the second sensor are arranged in a common measuring insert, wherein the first sensor partially in a first as the first Measuring tip serving extension of the measuring insert is arranged, and wherein the second sensor is arranged in a second serving as a second measuring tip extension of the measuring insert.
Die Messvorrichtung umfasst also zumindest den Messeinsatz, welcher zwei Messaufnehmer enthält. Diese Messaufnehmer weisen vorzugsweise an einem ihrer Enden ein Sensorelement auf. Dieses Sensorelement ist dann in dem jeweiligen Fortsatz angeordnet. Die restlichen Verbindungsleitungen des ersten bzw. zweiten Messaufnehmer sind dann in einem gemeinsamen bspw. länglichen Körper des Messeinsatzes angeordnet.The measuring device thus comprises at least the measuring insert, which contains two sensors. These sensors preferably have a sensor element at one end thereof. This sensor element is then arranged in the respective extension. The remaining connecting lines of the first and second sensors are then arranged in a common, for example. Elongated body of the measuring insert.
Der erste und der zweite Messaufnehmer können bspw. abschnittsweise in ein Keramikmaterial eingebettet sein.For example, the first and second sensors may be partially embedded in a ceramic material.
Als Messeinsatz wird dabei das Bauteil einer Messvorrichtung bezeichnet, welche bestimmungsgemäß mit dem Messstoff in Berührung kommen soll.As a measuring insert while the component of a measuring device is called, which is intended to come into contact with the medium in contact.
Vorzugsweise können der erste und der zweite Fortsatz einen bestimmten vorgegeben Abstand aufweisen. Dieser Abstand kann durch die Geometrie, d. h. der Form des Messeinsatzes bestimmt werden. Der Messeinsatz weist zu diesem Zweck bspw. eine Gabelung, insbesondere an seinem Ende, auf, welche Gabelung durch die beiden Fortsätze gebildet wird.Preferably, the first and the second extension may have a certain predetermined distance. This distance can be determined by the geometry, i. H. be determined by the shape of the measuring insert. The measuring insert has for this purpose, for example, a fork, in particular at its end, which fork is formed by the two extensions.
In einer Ausführungsform der Messvorrichtung unterscheidet sich die Oberflächenbeschaffenheit des ersten und des zweiten Fortsatzes zumindest in einem Teilbereich der Oberfläche des ersten und des zweiten Fortsatzes voneinander, insbesondere hinsichtlich ihrer Hydrophobie.In one embodiment of the measuring device, the surface properties of the first and of the second extension differ from one another, at least in a partial area of the surface of the first and the second extension, in particular with respect to their hydrophobicity.
In einer weiteren Ausführungsform der Messvorrichtung unterscheiden sich der erste und der zweite Fortsatz hinsichtlich ihrer geometrischen Form voneinander, wobei insbesondere der zweite Fortsatz eine konische oder keilartige Form aufweist.In a further embodiment of the measuring device, the first and the differ second extension with respect to their geometric shape from each other, wherein in particular the second extension has a conical or wedge-like shape.
In einer weiteren Ausführungsform der Messvorrichtung ist die zweite Messspitze thermisch von der ersten Messspitze entkoppelt, insbesondere von der ersten Messspitze bzw. dem ersten Fortsatz beabstandet.In a further embodiment of the measuring device, the second measuring tip is thermally decoupled from the first measuring tip, in particular spaced from the first measuring tip or the first extension.
In einer weiteren Ausführungsform der Messvorrichtung dienen der erste und der zweite Messaufnehmer dazu, eine Temperaturdifferenz zw. der ersten Messspitze und der zweiten Messspitze zu bestimmen.In a further embodiment of the measuring device, the first and second sensors serve to determine a temperature difference between the first measuring tip and the second measuring tip.
Hinsichtlich der Verwendung wird die Aufgabe durch die Verwendung der Temperaturdifferenz-Messvorrichtung zur Erkennung von Ablagerungen auf einer Außenwand eines Heizelements, wie bspw. eines Brenners, welche Außenwand zur Wärmeübertragung an ein zu erhitzendes Medium dient, gelöst.With regard to use, the object is achieved by the use of the temperature difference measuring device for detecting deposits on an outer wall of a heating element, such as a burner, which outer wall is used for heat transfer to a medium to be heated.
Hinsichtlich des Heizelements wird die Aufgabe durch ein Heizelement, insbesondere einen Brenner, für die Feuerung an Heiz- oder Dampfkesseln mit einer Temperaturdifferenz-Messvorrichtung nach einer der vorherigen Ausführungsformen gelöst, wobei das Heizelement eine Außenwand aufweist, die zur Wärmeübertragung an ein zu erhitzendes Medium dient, wobei die erste Messspitze an der Außenwand angeordnet ist, und wobei die zweite Messspitze beabstandet von der Außenwand angeordnet ist.With regard to the heating element, the object is achieved by a heating element, in particular a burner, for firing on heating or steam boilers with a temperature difference measuring device according to one of the previous embodiments, wherein the heating element has an outer wall, which serves for heat transfer to a medium to be heated wherein the first measuring tip is disposed on the outer wall, and wherein the second measuring tip is spaced from the outer wall.
In einer weiteren Ausführungsform des Heizelements ist die zweite Messspitze derart angeordnet und/oder geformt und/oder ist wenigstens ein Teil der Oberfläche der zweiten Messspitze derart beschaffen, dass die zweite Messspitze vermittels Einwirkung der Schwerkraft im Wesentlichen frei von einer Ablagerung bleibt, wobei die Ablagerung bspw. durch eine Ausfällung einer Substanz aus dem vermittels des Brenners zu erhitzenden Medium stammt.In a further embodiment of the heating element, the second measuring tip is arranged and / or shaped and / or at least a part of the surface of the second measuring tip is such that the second measuring tip remains substantially free of deposition by the action of gravity, the deposition For example, by precipitation of a substance from the means of the burner to be heated medium.
Hinsichtlich des Heizkessels wird die Aufgabe durch einen Heizkessel zur Erhitzung eines Mediums mit einem Heizelement nach einem der vorherigen Ausführungsformen gelöst.With regard to the boiler, the object is achieved by a boiler for heating a medium with a heating element according to one of the previous embodiments.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Temperaturdifferenzbestimmung, insbesondere zur Erkennung von Ablagerungen auf der Außenwand eines Heizelement, insbesondere eines Brenners, wobei vermittels eines ersten Messaufnehmer eine erste Temperatur an einer ersten Messspitze ermittelt wird, wobei vermittels eines zweiten Messaufnehmers eine zweite Temperatur an einer zweiten Messspitze ermittelt wird, wobei der erste und der zweite Messaufnehmer in einem gemeinsamen Messeinsatz angeordnet sind, und wobei die erste und die zweite Temperatur verglichen werden und wobei in dem Fall einer Abweichung die über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, eine entsprechende Meldung, die insbesondere eine Ablagerung auf der Außenwand eines Heizelements angibt, erzeugt wird.With regard to the method, the object is achieved by a method for temperature difference determination, in particular for detecting deposits on the outer wall of a heating element, in particular a burner, wherein a first temperature at a first measuring tip is determined by means of a first sensor, wherein by means of a second sensor a second temperature is determined at a second measuring tip, wherein the first and the second sensor are arranged in a common measuring insert, and wherein the first and the second temperature are compared and wherein in the case of a deviation is above a predetermined threshold, a corresponding message, the Specifically indicates a deposit on the outer wall of a heating element is generated.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt eine Erkennung einer Ablagerung auf einer Außenwand eines Heizelements unabhängig von anderen, insbesondere an einer anderen Stelle erfassten, Temperatur, insbesondere des erhitzten Mediums.In one embodiment of the method, a detection of a deposit on an outer wall of a heating element takes place independently of other, in particular detected at another location, temperature, in particular of the heated medium.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to the following drawings.
Es zeigt:It shows:
Ferner weist die Temperaturdifferenz-Messvorrichtung
Die gezeigte Temperaturdifferenz-Messvorrichtung
Wässer eines bestimmten mittleren bis hohen Härtegrades hineinragen, d. h. deutsche Härte dH = 14 – 21 i. a. im Heizbetrieb eine Kalkabsetzung erfahren. Durch die lokale Erwärmung eines Kalk-haltigen, d. h. Kalziumhydrogencarbonat-haltigen Wassers wird i. a. Kohlendioxid aus dem thermisch verschobenen Hydrolyse-Gleichgewicht von Kalziumhydrogencarbonat freigesetzt, was zu einer Kalkverkrustung durch ausfallendes Kalziumkarbonat führt. Ist die Metalloberfläche bereits mit Kalziumkarbonat-Ablagerungen behaftet, können weitere Kalkablagerungen zu Kalkverkrustungen im Zentimeterbereich führen. Derartige Verkrustungen sollen unabhängig von Temperaturunterschieden innerhalb eines Heizwasserkreislaufes erkannt werden.Waters of a certain medium to high degree of hardness protrude, ie German hardness dH = 14 - 21 ia experience in the heating operation lime deposition. The local heating of a lime-containing, ie calcium bicarbonate-containing water ia carbon dioxide is released from the thermally shifted hydrolysis equilibrium of calcium bicarbonate, resulting in a Calcification by precipitating calcium carbonate leads. If the metal surface is already covered with calcium carbonate deposits, further limescale deposits can lead to calcification in the centimeter range. Such encrustations should be recognized independently of temperature differences within a Heizwasserkreislaufes.
Die hier gezeigte Außenwand
Neben der ersten Temperaturmessung mittels des ersten Messaufnehmers, wie bspw. des o. g. Skin-Thermometers, wird nun ein zweiter in das zu erhitzende Medium, wie bspw. Heißwasser ragender Messaufnehmer der verwendet.In addition to the first temperature measurement by means of the first sensor, such as the o. G. Skin thermometers, a second is now in the medium to be heated, such as. Hot water protruding sensor used.
Der zweite Messaufnehmer ist thermisch vom ersten Messaufnehmer, i. e. dem Skin-Thermometer, entkoppelt und ist bspw. mindestens über das sechsfache des Durchmessers des zweiten Fortsatzes
Die Oberfläche des zweiten Fortsatzes
Sollte es trotz der thermischen Abkopplung des zweiten Messaufnehmers zu Kalkausfällungen kommen, wird dabei der gerade ausfallende Kalk nicht an der Oberfläche des zweiten Fortsatzes
Die Bewertung der Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Messaufnehmer und dem zweiten Messaufnehmer bietet eine Richtgröße, bspw. in Abhängigkeit der bekannten Aufheizrate, zur Erkennung von Kalkablagerungen unabhängig von etwaigen Temperaturdifferenzen innerhalb des Heizwasserkreislaufes, dessen Temperatur bspw. an einer dritten Stelle erfasst wird, die vom Ort der ersten und zweiten Thermometervorrichtung unterschieden ist.The evaluation of the temperature difference between the first sensor and the second sensor provides a benchmark, eg. Depending on the known heating rate, for the detection of limescale independent of any temperature differences within the Heizwasserkreislaufes whose temperature is detected, for example. At a third location, the place the first and second thermometer device is distinguished.
Üblicherweise wird die der erste Messaufnehmer mit dem angesetzten zweiten Messaufnehmer an der mit Heiß-Wasser umströmten Seite des Heizrohres angeordnet, bevorzugt an einer Heißwasser befüllten Stelle direkt über dem Brenner- bzw. Ofen-Raum oder über der Elektro-widerstands- oder Elektro-induktiv beheizten Ofenvorrichtung.Usually, the first sensor with the attached second sensor is arranged on the side of the heating tube around which hot water flows, preferably at a point filled with hot water directly above the burner or oven chamber or via the electrical resistance or electro-inductive heated oven device.
Wie in der
Der Messeinsatz
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