DE1056388B

DE1056388B - Anordnung zur elektrischen UEberwachung von stroemenden Medien mit oertlich und/oder zeitlich verschiedener optischer Dichte bzw. Farbe

Info

Publication number: DE1056388B
Application number: DEF20035A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Georg Schubert
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1956-04-13
Filing date: 1956-04-13
Publication date: 1959-04-30
Also published as: FR1168793A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur elektrischen Überwachung von strömenden Medien mit örtlich und/oder zeitlich verschiedener Dichte bzw. Farbe, insbesondere zur Rauchbeohachtung von Feuerungsanlagen auf dem Wege zwischen Feuerstellen und Schornsteinmündung.

Häufig liegt das Problem vor, die Beschaffenheit oder Geschwindigkeit eines strömenden Mediums innerhalb eines Kanals zu überprüfen und z. B. einen geringeren oder größeren Gehalt an mitgeführten Schwebeteilchen festzustellen. Ein Beispiel hierfür ist die Beobachtung des Rauches einer Feuerungsanlage, um je nach der Beschaffenheit des Rauches die Feuerung so regulieren zu 'können, daß ein Minimum an Rußstoffen auftritt, daß sie mit dem besten Wirkungsgrad arbeitet und daß Belästigungen der Umgebung durch übermäßige Rauchentwicklung vermieden werden. Eine direkte Beobachtung des Rauches an dar Schornsteinmündung ist bei der oft erheblichen Höhe der Schornsteine nur bei gutem Wetter möglich und außerdem nur von bestimmten Standorten aus durchführbar. Man ist daher vielfach dazu übergegangen, zur Beobachtung des Rauches an der Schornsteinmündung eine Fernsehanlage zu benutzen. Die Fernsehkamera kann dann in der günstigsten Beobachtungsposition angebracht werden, während der Empfänger an beliebiger Stelle auch im Innern von Gebäuden, in der Nähe der Regelungen für die Feuerung oder der Befehlszentrale des Kraftwerkes aufgestellt werden kann. Durch den Einsatz mehrerer Empfänger ist auch eine Beobachtung an mehreren Stellen gleichzeitig durchführbar.

Für den erfahrenen Feuerungstechniker bietet das Bild der Rauchfahnen an der Schornsteinmündung einen sicheren Anhaltspunkt für den Wirkungsgrad der Feuerung und die Einregulierung der Luftzufuhr. Diese Beobachtung ist jedoch durch verschiedene schwerwiegende Nachteile eingeschränkt. Die Beleuchtung des aus der Scho-rnsteinmündung ausströmenden Rauches schwankt in ihrer Stärke und Richtung mit der Tageszeit und ist außerdem vom Wetter abhängig. Bei Nacht ist eine Beleuchtung der Schornsteinmündung und des Raumes darüber durch starke künstliche Lichtquellen erforderlich. Bei Nebel oder im Falle sehr hoher Schornsteine wird die Beobachtung der Schornsteinmündung mit Fernsehkameras sehr erschwert. Da aber das Fernsehbild je nach der Beleuchtung verschiedene Schwärzungswerte aufweist und außerdem der Kontrastumfäng durch Einstellung der Betriebsdaten verändert werden kann, so bietet das so erzielte Bild der Schornsteinmündung keinen sehr sicheren Anhaltspunkt für die tatsächliche Schwärzung des Rauches und den Betriebszustand der Feuerung.

Anordnung zur elektrischen überwachung

von strömenden Medien
mit örtlich und/oder zeitlich verschiedener optischer Dichte bzw. Farbe

Anmelder:
Femseh G.m.b.H.,
Darmstadt, Am Alten Bahnhof 6

Dr.-Ing. Georg Schubert ¥, Darmstadt,
ist als Erfinder genannt worden

Die erfindungsgemäße Anordnung zur laufenden Überwachung strömender Medien auf ihren Trübungsund Fäfbungsgrad sowie ihre Geschwindigkeit mittels einer Fernsehkamera ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem von einer konstanten Lichtquelle beleuchteten Abschnitt des Strömungskanals im Bildfeld der Kamera ein Strömungsbild erzeugt ist, welches das getrübte bzw. gefärbte Medium in Kontakt mit dem zusätzlich zugeführten reinen Medium zeigt. Nach Ausführungsformen der Erfindung ist es vorteilhaft, die Beobachtung an einer oder mehreren Stellen des Kanals oder der Rohrleitung für das strömende Medium vorzunehmen, insbesondere im Falle der Rauchbeobachtung an verschiedenen Stellen im Innern des Kamins, und hierzu eine die Strömung oder eine Zone derselben beleuchtende Lichtquelle zu verwenden und das durchfallende oder rückgestrahlte Licht periodisch punktweise nacheinander elektrisch zu einer oder mehreren räumlich entfernten Beobachtungsstellen zu übertragen. Hierdurch wird man bei der Beobachtung von den äußeren Bedingungen der Beleuchtung und des Wetters unabhängig. Ein weiterer Vorteil, der sich daraus ergibt, ein Strömungsbild eines Schwebeteilchen enthaltenden oder gefärbten Mediums mit einer Fernsehkamera in dem Strömungskanal selbst zu gewinnen, besteht darin, daß es nunmehr möglich ist, durch Kontrastanhebung ldeinste, für das Auge nicht mehr wahrnehmbare Helligkeitsunterschiede zu erfassen und im Fernsehbild sichtbar zu machen.

Nun ist es zwar auch möglich, über den Schwebeteilchengehalt eines Mediums, insbesondere dem Rußgehalt des Rauches, Meßwerte mit einer Fotozelle zu gewinnen, die einen der Lichtabsorption eines'

SOS 508/204

den Rauchkanal durchsetzenden Lichtstrahles ent- - sprechenden Spannungs- oder Stromwert liefert. Diese Aussage kann jedoch die Beobachtung des Strömungsbildes nicht ersetzen, was schon daraus hervorgeht, daß die Meng« des von einem Rauchgas mitgeführten Schwebestoffes proportional dem Produkt aus dem Logarithmus der Trübung und der Geschwindigkeit der Strömung ist. Das Strömungsbild, sei es das der Schörnsteinmündung oder das im Innern des Kamins, enthält aber Hinweise auf die Geschwindigkeit, auf die Trübung und auf die Farbe des Rauches.

Das erfindungsgemäße Verfahren erbringt weiter den allgemeinen Vorteil, daß eine Beobachtung unzugänglicher Stellen, des Strömungsverlaufes von einem geeignet gewählten Ort aus möglich ist, beispielsweise solcher Stellen, wo sich leicht Schwebungsstoffe absetzen. Ferner kann von diesem Ort aus auch eine Mehrzahl von Beobachtungsstellen gleichzeitig oder nacheinander unter Kontrolle gehalten, werden, und schließlich ist auch die Beobachtung einer oder mehrerer Stellen des Kanals oder mehrerer Kanäle gleichzeitig von mehreren Beobachtungsstellen aus möglich.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden in den Strömungsverlauf Ablenk- bzw. Leitmittel derart eingebaut, daß neben der zu beobachtenden Zone des Mediums auch stets ein Teil der Wand des Strömungskanals sichtbar ist und daß die Strömung durch die Ablenk- oder Leitmittel in solchem Maße mit Wirbeln versehen wird, daß aus dem Fernsehbild eine deutliche Aussage über die Geschwindigkeit der Strömung zu entnehmen ist. Gegebenenfalls kann durch Zuführung von. Frischluft über besondere Kanäle ein Strömungsbild gewonnen werden.

Eine Anwendung dieses Verfahrens besteht bei der Untersuchung von Strömungsprofilen, indem, mit Hilfe der eine starke Kontrastanhebung ermöglichenden Fernsehkamera auch bei nur geringer Trübung oder Färbung des strömenden Mediums eine deutliche Aussage über das Strömungsbild erhalten werden kann.

Die, Beleuchtung selbst kann in verschiedener Weise, angebracht werden. Eine Möglichkeit besteht darin, in der Richtung der Beobachtung an, der gegenüberliegenden Wand des Strömungskanals ein bei euchtetes Fenster vorzusehen. Das von diesem. Fenster ausgehende Licht bietet einen hellen. Hintergrund, über dem das Bild der Strömung und das Maß der Trübung "beobachtet werden kann. Gegebenenfalls können Vergleichslichtquellen nahe der Kameraoptik ein Maß für das ungetrübte Medium vermitteln. Es ist auch möglich, eine von den strömenden Medien freie Zone in der Mitte des Beobachtungsfeldes zii schaffen, indem durch einen geeignet "geformten Leitkörper diese Mittelzone von dem strömenden. Medium frei gehalten wird. Ferner ist es möglich, dem beleuchteten Hintergrund verschiedene Färbung zu geben, um hierdurch eine Aussage über die Farbe des strömenden Mediums zu erhalten. Dies ist z. B. im Hinblick auf die Tatsache wichtig, daß bestimmte, eine Braunfärbung des Rauches bewirkende Schwebeteilchen weniger zur Belästigung der Umgebung des Kraftwerkes beitragen als schwarzfärbende, von unverbranntem Brennstoff herrührende Schwebeteilchen.

Die Beleuchtung kann senkrecht zur Beobachtungsrichtung entweder seitlich von einer oder von beiden Seiten oder in der Strömungsrichtung erfolgen, während die Beobachtungsrichtung im allgemeinen senkrecht zur Strömungsrichtung ist. Die Beleuchtungseinrichtung kann auch mit dem in der Strömlings-

mitte angebrachten Ablenkkörper kombiniert sein. Von besonderer Bedeutung ist eine Aufsichtbetrachtung, bei der das Rauchbild z. B. an einer Grenze zwischen Frischluft und Rauch über eine Fernsehkamera beobachtet wird. Das so· gewonnene Bild vermittelt Aussagen über die Rauchqualität, die denen der Direktbetrachtung an der Schornsteinmündung an Aussageinhalt mindestens gleich, wenn nicht überlegen sind und durch Trübungsmessungen von Fotozellen keineswegs ersetzt werden können.

Bei Anwendung des Verfahrens zur Rauchbeobachtung kann die Beobachtungsstelle an. verschiedenen Punkten des Weges zwischen Feuerung und Schornsteinmündung angebracht werden. Es ist dadurch auch möglich, die Wirkung von Abscheidern, für feste Bestandteile des strömenden Mediums zu kontrollieren, indem eine Beobachtungsstelle vor und die andere hinter dem Abscheider angeordnet wird.

Eine Verhinderung des Niedersclilagens von Schwebeteilchen an der Kameraoptik oder am Beleuchtungsfenster ist dadurch möglich, daß im Schornsteinkanal im allgemeinen ein Unterdruck gegenüber der äußeren Umgebung herrscht, so· daß die Kamera und das Beobachtungsfenster von Frischluft umspült werden können. Gegebenenfalls kann, auch Druckluft zusätzlich zu dem gleichen Zwecke angewandt werden.

Bei Anlagen, bei denen mehrere Feuerungsstellen in einen einzigen Schornstein münden,, kann durch Anordnung der Beobachtungsstelle in. der Nähe der Einmiindungsstellen auch eine unabhängige gleichzeitige oder abwechselnde Beobachtung der einzelnen Feuerstellen erfolgen, was mit dem eingangs erwähnten Verfahren der Beobachtung der Schörnsteinmündung nicht möglich ist.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert, von denen

Fig. 1 die Anordnung einer Fernselikamera und die Ausführung eines Kamins nach einer Variante der Erfindung,

Fig. 2ä und 2 b eine weitere Kameraanordnung in zwei zueinander senkrechten Ansichten und,

Fig. 3 die Anbringung von. Fernsehkameras bei einer Kaminführung mit mehreren Feuerungsstellen zeigt.

Tn Fig. 1 ist 1 ein Kamin, in welchen ein beleuchtetes Fenster 2, eine Anordnung eines Leitbleclies in Düserif orm 3 und eine Einblicköffnung 4 mit einer Fernsehkamera 5 angebracht sind. Zur Beobachtung der Rauchentwicklung wird die Strömung mit Hilfe des Leitbleches 3 etwas eingeschnürt, so daß im Fernseihbild der die Rauchentwicklung beobachtenden Fernsehkamera 5 eine Rauchströmung sich vom Hintergrund des beleuchteten Fensters 2 deutlich abliebt. Die am Rand der öffnung des Leitbleches 3 auftretenden Wirbel geben auch einen Anhaltspunkt für die Strömungsgeschwindigkeit. Um zu verhindern, daß sich gegebenenfalls Schwebeteilchen auf dem Fenster 2 oder auf der Optik der Kamera 5 niederschlagen, wird Frischluft bei 6 und durch die Einblicköffnung der Kamera eingelassen. Im Falle des Fensters 2 tritt die Frischluft vom unteren Rand des Fensters durch die öffnung 6 in den Kamin, ein und bespült die ganze Fensternäohe, so- daß hierdurch eine Berührung desselben mit den Rauchscliwaden verhindert wird.

In Fig. 2 wird eine Anordnung gezeigt, bei der die Rauchschwaden einen Frischluftstrom umhüllen, der durch eine schlitzförmige Öffnung, welche sich quer durch den Schornstein in der Blickrichtung der Kamera erstreckt, eingelassen wird. Die Kamera ist

Claims

wiederum mit 5, das Beobachtungsfenster mit 2 bezeichnet. Durch das stromlinienförmig verkleidete Rohr 7, dessen Querschnitt in Fig. 2 b erkennbar ist, tritt Frischluft in den Schornstein ein, die sich nun im Bereich des Bildausschnitts der Fernsehkamera mit den Rauchschwaden vermischt. Man hat also im Fernsehbild in der Bildmitte einen nicht von Rauchschwaden getrübten Bereich, an den Rändern dagegen einen Bereich, in dem das Licht des Fensters eine der Dichte der Rauchschwaden entsprechende Schwächung erfährt. Die Turbulenz, um die Einströmungsöffnung der Frischluft bietet einen Hinweis auf die Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases. Damit wird das an der SchornsteinöfEnung gebotene Bild im Innern des Rauchfanges nachgeahmt, ohne daß Rücksieht auf metereologische Bedingungen und Beleuchtungsverhältnisse genommen zu werden braucht. Beim Vorliegen mehrerer Feuerungsstellen ist es vorteilhaft, mehrere Kameras an verschiedenen Punkten der Kaminführung anzubringen. In Fig. 3 sind drei Einzelkamine 8, 9 und 10 angedeutet, die drei verschiedenen Feuerungsstellen, zugehören können. Diese sind zu einem einzigen Kamin 11 zusammengefaßt, in welchem sich eine elektrische Entstaubungsanlage 12 befindet. Zur Beobachtung der Betriebsbedingungen der einzelnen Feuerungsstellen empfiehlt es sich, in jedem der Einzelkanäle 8, 9 und 10 je eine Beobachtungsstelle 13,14 und 15 und außerdem hinter der Entstaubungsanlage noch eine Beobachtungsstelle 16 vorzusehen. Die Beobachtungsstellen sind in der Fig. 3 durch Kreuze angedeutet. Die Bilder der vier Beobachtungsstellen können, nun entweder zu vier verschiedenen, an einem Ort aufgestellten Empfängern geleitet werden, gegebenenfalls aber auch auf dem Schirm eines Empfängers gleichzeitig wiedergegeben werden. Zu diesem Zweck benötigt man eine elektrische Umtastvorrichtung, die die Bildsignale der vier Beobachtungsstellen vier Bereichen des Fernsehschirmes zuordnet. In der Fig. 3 kann zum genauen Kontrollieren der Wirkungsweise des Abschneiders. 12 vor diesem noch eine zusätzliche Beobachtungsstelle 17 vorgesehen werden. Patentansprüche:

1. Anordnung zur laufenden Überwachung strömender Medien auf ihren Trübungs- bzw. Färbungsgrad und ihrer Geschwindigkeit mit einer Fernsehkamera, dadurch gekennzeichnet, daß in einem von wenigstens einer konstanten Lichtquelle

beleuchteten Abschnitt des Strömungskanals im Blickfeld der Kamera ein Strömungsbild erzeugt wird, welches das getrübte bzw. gefärbte Medium in Kontakt mit dem zusätzlich zugeführten reinen Medium, zeigt.

2. Anordnung nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem beobachteten Abschnitt des Strömungskanals außerhalb des Mediums zeitlich oder örtlich veränderlicher optischer Durchlässigkeit Bereiche konstanter Helligkeit zu Vergleichszwecken angebracht sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den beobachteten Abschnitt des Kanals ein oder mehrere Frischluft führende Kanäle einmünden.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dad,urch gekennzeichnet, daß die Leitbleche o der Führungen in den Kanal zwecks Schaffung von der Strömungsgeschwindigkeit abhängiger Strömungsformen vorgesehen sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, angewendet auf die Beobachtung des Rauches auf dem Wege zwischen einer Feuerungsstelle und der Schornsteinmündung zwecks Überwachung der Betriebsbedingungen.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera mit Mitteln zur Kontrastanhebung versehen ist.

7. Anordnung nach' einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das das strömende Medium beleuchtende Licht örtlich oder zeitlich verschiedene Färbungen aufweist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine indirekte Beleuchtung verwendet wird.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das getrübte Medium an einer Grenze der Vermischung mit ungetrübtem Medium in Aufsicht betrachtet wird.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameraoptik und die Beleuchtungsquelle zur Verhinderung des Absetzens von Schwebeteilchen mit Frischluft umspült werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Elektronik«, 1953, Nr. 8, S. 64.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen