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Vorrichtung zum Bestimmen der Sattdampftemperatur Da der Dampf in
derartigen Anlagen, also beispielsweise in Dampfmaschinen oder Dampfturbinen, meistens
im überhitzten Zustand verwendet wird, ist es für den Betrieb der Anlage wichtig,
den Grad der Oberhitzung zu kennen. Hierzu wird die tatsächliche Temperatur des
überhitzten Dampfes gemessen und von dem so ermittelten Wert die Temperatur des
Sattdampfes, also des beim herrschenden Druck mit flüssigem Wasser im Gleichgewicht
stehenden Dampfes, abgezogen. Die Ermittlung der Sattdampftemperatur kann beispielsweise
durch Druckmessung und anschließendes Ermitteln der zugehörenden Temperatur aus
einem Diagramm oder einer Tabelle erfolgen. Dieses Verfahren ist aber umständlich
und zeitraubend, so daß der Wunsch besteht, die Sattdampftemperatur bei jedem beliebigen
Druck unmittelbar messen zu können.
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Erreicht wird dies erfindungsgemäß durch ein druckfestes und nichtisoliertes
Gehäuse, ein Steigrohr, welches durch den Boden in das Gehäuse hineinragt und in
geringem Abstand vom Boden Öffnungen aufweist, sowie eine oder mehrere von außen
in das Gehäuse hineinragende Hülsen, die so angebracht sind, daß deren Ende wenig
oberhalb der unteren Kanten der Öffnungen liegen. Das druckfeste und nichtisolierte
Gehäuse ist oberhalb der Meßstelle angeordnet und steht über ein Steigrohr mit der
Dampfanlage, also etwa dem Dampfüberhitzer, der Dampfleitung oder auch der Kraftmaschine
selbst in Verbindung. Das Steigrohr ragt durch den Boden in das Gehäuse hinein und
führt fast bis zu dessen Decke.
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Hierdurch wird der Dampf unmittelbar gegen die Gehäusewand geleitet
und dort zum Teil kondensiert.
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Das Kondensat sammelt sich auf dem Boden des Gehäuses an und fließt
von dort aus durch Öffnungen im Steigrohr wieder in die Dampfanlage zurück.
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Durch diese Anordnung wird erreicht, daß das Gehäuse selbst mit Sattdampf
gefüllt ist, also mit Dampf, der mit dem auf dem Boden angesammelten Kondenswasser
im Gleichgewicht steht. Durch die Verbindung des Gehäuses über das Steigrohr mit
der Dampfanlage wird sichergestellt, daß im Gehäuse derselbe Druck wie in der Anlage
herrscht.
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Zur Messung der Temperatur sind in das Gehäuse eine oder mehrere
Hülsen druckdicht eingeführt, in deren Innerem sich Thermometer, etwa Widerstandsthermometer,
Thermoelemente od. dgl. befinden. Um sicherzustellen, daß die Thermometer tatsächlich
den Temperaturwert des Sattdampfes erfassen, sind die Hülsen so angeordnet, daß
deren unteres Ende sich knapp oberhalb des Kondenswasserspiegels befindet.
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Beim Eintauchen der Enden in das Kondenswasser
selbst bestünde die
Gefahr, daß die Temperaturanzeige zu niedrig ausfallen würde, da das Kondenswasser
infolge seiner unmittelbaren Berührung mit der Gehäusewand leicht unterkühlt sein
kann. Weiter ist die Anordnung so zu treffen, daß der aus der Anlage strömende überhitzte
Dampf nicht unmittelbar auf die Meßspitzen der Hülsen gerichtet ist, da hierdurch
die Temperaturanzeige zu hoch ausfallen würde.
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Um die erfindungsgemäße Vorrichtung näher zu erläutern, wird auf
die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt
ist.
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Die Meßstelle 1 sei beispielsweise das Dampfabführungsrohr einer
Überhitzeranlage oder auch das Dampfeinlaßrohr einer Turbine, einer Kolbendampfmaschine
od. dgl. Durch die Wand 2, die mit einer Isolierung 3 bedeckt ist, führt ein druckdichtes
Steigrohr 4, das durch Schweißstellen 5 und 6 mit dieser verbunden ist. Das Steigrohr
4 ragt durch den Boden 7 bis in den Innenraum des nichtisolierten Gehäuses 8 hinein.
Mit dem Boden 7 ist es durch Schweißstellen 9 druckdicht verbunden. Das obere Teil
des Steigrohres 4 ist weit in das Gehäuse 8 hineingeführt, so daß der ausströmende
Dampf unmittelbar gegen die Decke 10 des Gehäuses 8 strömt. Da die Gehäusewand mit
der Außenluft unmittelbar in Verbindung steht, kondensiert an ihr der einströmende
Wasserdampf, und das Kondensat 11 sammelt sich am Boden des Gehäuses an. In geringem
Abstand 12 vom Boden befindet sich im Steigrohr 4 eine oder mehrere Öffnungen 13,
durch die das Kondensat 11 abfließen kann.
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Die Öffnung 13 kann auf verschiedene Weise im oberen Teil des Steigrohres
angebracht sein. Es ist beispielsweise möglich, eine oder mehrere über den Umfang
des Steigrohres verteilte Bohrungen anzubringen. Einfacher ist es jedoch, das Steigrohr
von der Stirnseite her einzuschlitzen und auf diese Weise die erforderlichen Kondensatabflußöffnungen
zu schaffen. Schließlich ist es auch möglich, das Steigrohr von der Stirnseite her
abzuschrägen, wodurch das Steigrohr eine obere und untere Kante erhält, so daß das
Kondensat über die untere Kante in das Steigrohr abfließen kann. Die letzte Möglichkeit
ist dann zweckmäßig, wenn nur ein Temperaturfühler vorhanden ist. Dabei ist die
Schräge so zu legen, daß der Dampfstrom vom Fühler abgeleitet wird.
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Im Dampfschatten des oder der hochstehenden Steigrohrteile sind ein
oder mehrere Hülsen 14 angeordnet, die druckdicht durch die Wand des Gehäuser 8
hindurchgeführt sind. Im Inneren dieser Hülsen 14 befinden sich in der Zeichnung
nicht dargestellte Temperaturfühler, also etwa Widerstandsthermometer, Thermoelemente
od. dgl. Die Hülsen 14 sind so angeordnet, daß ihre Fühlerenden 15 sich kurz oberhalb
des Kondensatspiegels befinden, jedoch nicht in das Kondensat 11 eintauchen. Auf
diese Weise ist sichergestellt, daß die Fühlerspitzen weder vom einströmenden Dampf
überhitzt noch vom Kondensat unterkühlt werden.
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Um die Kühlwirkung der Wand des Gehäuses 8 zu erhöhen, können auf
diese Kühlrippen 16 aufgeschrumpft oder gegebenenfalls auch aufgeschweißt sein.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn das Gehäuse 8 die Form
eines liegenden und an beiden Enden geschlossenen Rohres aufweist. Um zu vermeiden,
daß das in die Anlage zurückfließende Kondensat gegen die heißen Teile der Anlage
spritzt und dort Temperaturschocks herbeiführt, ist das Steigrohr 4 an seinem vom
Gehäuse 8 abgewandten Ende 17 verschlossen und weist seitlich Öffnungen 18 auf.
Diese Öffnungen sind vorzugsweise so angeordnet, daß sie mit der Strömungsrichtung
des überhitzten Dampfes einen Winkel von etwa 45 bzw. 1200 bilden, um eine Verfälschung
durch Druckanstau oder -senkung zu vermeiden.
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Die praktische Erfahrung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat
gezeigt, daß die gemessenen Werte sehr gut mit den theoretischen Werten übereinstimmen
und in der Regel von diesen um nur
weniger als 10 C abweichen. Der Vorteil der neuen
Vorrichtung besteht darin, daß die Meßwerte bei Verwendung von Widerstandsthermometern,
Thermoelementen od. dgl. als elektrische Größen anfallen, so daß sie unmittelbar
auf ein Meßinstrument gegeben werden können, aber auch als Steuergröße für Entwässerungseinrichtungen,
Regler oder automatische Schalteinrichtungen, z.B. für Anfahrautomatiken, zu verwenden
sind. An Stelle eines Thermometers kann in die erfindungsgemäße Vorrichtung auch
ein Federmanometer od. dgl. eingeführt werden, so daß zusätzlich auch noch mechanische
Stellgrößen erhalten werden.