DE1291540B

DE1291540B - Temperaturfuehler fuer Rohrleitungen in Waermekraftanlagen

Info

Publication number: DE1291540B
Application number: DES105943A
Authority: DE
Inventors: Ernst Heinrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-09-20
Filing date: 1966-09-20
Publication date: 1969-03-27

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßfühler zur Erfassung der Temperatur von in Rohrleitungen von Dampfkraftwerken oder anderen mit hohen Temperaturen und Drücken arbeitenden Anlagen strömenden Medien. Bisher war es üblich, solche Temperaturfühler, die in eine Öffnung in die Rohrwand druckdicht eingesetzt sind, weit in das Rohrinnere hineinragen zu lassen, um dadurch die mittlere Temperatur des strömenden Mediums mit möglichst geringen Fehlern zu ermitteln. Bei hohen Geschwindigkeiten des strömenden Mediums, insbesondere dicht hinter Krümmern und Druckmindereinrichtungen, besteht aber die Gefahr, daß die verhältnismäßig langen Fühler abbrechen, da sich die Einspannlänge des Fühlers infolge der unterschiedlichen Passungen in den Einschweißstücken meist nicht exakt bestimmen lassen und damit die Ermittlung der Eigenfrequenz des Fühlers schwierig ist. Außerdem lassen sich die erregenden Frequenzen der Strömung selten genau ermitteln.
Man war daher gezwungen, mit Rücksicht auf die Stabilität des Fühlers eine stabilere Bauweise anzustreben, d. h. den Fühler entsprechend dicker zu gestalten. Damit wird aber wieder ein neuer Nachteil in Kauf genommen, insofern, als ein stärkerer Fühler eine entsprechend größere Behinderung der Strömung des Mediums hervorruft, die meist nachteilig ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßfühler zu schaffen, der die Strömung möglichst wenig beeinträchtigt, andererseits aber die mittlere Temperatur des Mediums möglichst genau erfaßt und dabei durch die Strömung selbst nicht gefährdet wird.
Die Erfindung besteht bei einem Meßfühler der geschilderten Art, der in eine Öffnung in der Rohrwand druckdicht eingesetzt, in das Rohrinnere hineinragt, darin, daß sich lediglich ein eine Wirbelkante bildender Teilkörper des Fühlers im ungestörten Strömungsbereich des Mediums befindet, die Meßstelle selbst aber nicht oder nur unwesentlich die Rohrwand überragt.
Der Fühler ist mit Vorteil in der Nähe der Meßstelle mit Ringschlitzen versehen oder in anderer Weise wärmeelastisch ausgebildet. Durch solche Ringschlitze wird einerseits ein fester Sitz des Fühlers in der Rohrwand innerhalb eines großen Temperaturänderungsbereiches erzielt, andererseits aber auch eine schädliche Wärmeableitung von der Meßstelle zur Rohrwand hin weitgehend unterbunden, so daß einer dadurch bedingten Verfälschung des Meßergebnisses wirksam begegnet wird.
Der eine Wirbelkante bildende Teilkörper ist mit besonderem Vorteil halbringförmig ausgebildet, wobei man je nachdem, mit welchen Strömungsgeschwindigkeiten zu rechnen ist, ein entsprechend abgewandeltes Profil wählen kann. Bei schwacher Durchströmung kann man die Wirbelkante weiter in den Strömungsquerschnitt hineinziehen, um auf diese Weise einen größeren Wirbel zu erzielen.
Um die Halterung des Fühlers im Rohr noch weiter zu verbessern, kann der Fühlerschaft aus zwei verschiedenen Werkstoffen zusammengesetzt sein, wobei der außerhalb des Rohres liegende Teil etwa den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Rohres aufweist, während der nach innen gerichtete Teil des Fühlerschaftes, der wärmeelastisch ausgebildet ist, aus einem Werkstoff mit höherem thermischen Ausdehnungskoeffizienten besteht. Auf diese Weise wird mit zunehmender Temperatur der Fühler immer stärker gegen die Wandung angepreßt und damit die Halterung verbessert.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in vereinfachter Darstellung.
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Temperaturfühler, während Fig. 2 eine Aufsicht vom Rohrinneren her veranschaulicht.
Im Innern des Fühlerschaftesl befindet sich an zentraler Stelle der Konstantanleiter 2, der ein Element des Thermopaares Eisen-Konstantan bildet. Im vorliegenden Fall arbeitet der Temperaturfühler nach dem Prinzip eines Thermoelementes. Die Erfindung hat darüber hinaus naturgemäß aber auch Bedeutung für Temperaturfühler, die nach anderen Prinzipien arbeiten. So können beispielsweise temperaturabhängige Widerstände, Halbleiter usw. die Temperaturmeßstelle bilden, andererseits wäre es auch möglich, die thermische Ausdehnung von festen Körpern, Flüssigkeiten oder Gasen auszunutzen.
Der Konstantanleiter 2 ist mit einer Isolation 3 im Schaft 1 befestigt. Die Meßstelle 6 wird im vorliegenden Fall durch die sogenannte heiße Lötstelle des Thermopaares gebildet.
Zur wärmeelastischen Halterung des Fühlers sind in der Nähe der Meßstelle Ringschlitze vorgesehen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine äußere Eindrehung 4 und ein Ringschlitz 5 vorhanden, die zusammen nicht nur dem Fühler eine ausreichende Elastizität zum exakten Einbau in die Rohrwand geben, sondern auch eine Ableitung von Wärme an die Rohrwand hin und damit eine Fälschung der Temperatur weitgehend verhindern.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ragt die Meßstelle 6 nicht über das Innere der Rohrwand 9 heraus. Damit nun trotzdem die Meßstelle ausreichend von dem strömenden Medium bespült wird, ist eine Wirbelkante 7 vorgesehen, durch die das strömende Medium an die Meßstelle 6 gelenkt wird. Wie F i g. 2 zeigt, ist die Wirbelkante 7 als Halbring ausgebildet, der nach der Strömungsseite hin offen ist.
Um die Halterung des Fühlers zu verbessern, ist der Schaft in der Ebene 8-8 aus zwei verschiedenen Werkstoffen zusammengeschweißt, wobei der obere Teil den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Rohres 9 und des Aufschweißstutzens 10 besitzt, während der untere elastische Teil aus einem Werkstoff mit höherem Ausdehnungskoeffizienten besteht. Auf diese Weise kann der Körper in kaltem Zustand leicht in die Bohrung eingeführt werden, während mit zunehmender Temperatur im Betrieb dann ein immer dichteres Anliegen des Fühlerschaftes in der Bohrung gewährleistet ist. Der Fühler kann in kaltem Zustand nach Abschleifen der Schweißnaht 11 ohne weiteres wieder aus der Bohrung herausgezogen werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Meßfühler zur Erfassung der Temperatur von in Rohrleitungen von Dampfkraftwerken oder anderen mit hohen Temperaturen und Drücken arbeitenden Anlagen strömenden Medien, der, in eine Öffnung in der Rohrwand druckdicht eingesetzt, in das Rohrinnere hineinragt, d a d u r c h gekennzeichnet, daß sich lediglich ein eine Wirbelkante bildender Teilkörper des Fühlers im ungestörten Strömungsbereich des Mediums befindet, die Meßstelle selbst aber nicht oder nur unwesentlich die Rohrwand überragt.
2. Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Fühlerschaft in der Nähe der Meßstelle mit Ringschlitzen versehen oder in anderer Weise wärmeelastisch ausgebildet ist.
3. Fühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- kennzeichnet, daß der eine Wirbelkante bildende Teilkörper halbringförmig ausgebildet ist.
4. Fühler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühlerschaft im Bereich der Meßstelle aus einem Werkstoff mit höherem thermischen Ausdehnungskoeffizienten als dem der Rohrwand besteht.