DE1526204C3 - Safety and temperature control device for gas-fed radiant heating pipes - Google Patents

Safety and temperature control device for gas-fed radiant heating pipes

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Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheits- und Temperaturregelvorrichtung für in Industrieöfen angeordnete brenngasgespeiste Strahlheizrohre, in deren das Brenngas und das Oxydationsmittel zuführenden Leitungen Ventile vorgesehen sind, die durch Regler gesteuert werden, die von Thermoelementen beeinflußt sind.The invention relates to a safety and temperature control device for fuel gas-fed radiant heating tubes arranged in industrial furnaces, in which the fuel gas and the lines supplying the oxidizing agent are provided with valves which are controlled by regulators influenced by thermocouples.

Für den Betrieb derartiger Strahlheizrohre sind einerseits Sicherheitsvorrichtungen erforderlich, die nach dem Verlöschen der Flammen, z. B. bei zeitweiliger Unterbrechung der Brenngaszufuhr oder auch bei zu starker Drosselung derselben, die Gasleitungen absperren, bis die Strahlheizrohre wieder gezündet werden. Andererseits werden Regelvorrichtungen benötigt, um die Flammengröße der Strahlheizrohre entsprechend der im Ofenraum gewünschten Temperatur einstellen zu können.For the operation of such radiant heating tubes, on the one hand, safety devices are required, which according to the extinguishing of the flames, e.g. B. with temporary interruption of the fuel gas supply or with too strong Throttling the same, shut off the gas lines until the radiant heating tubes are ignited again. on the other hand control devices are required to adjust the flame size of the radiant heating tubes according to the to be able to set the desired temperature in the furnace chamber.

Es sind für gasbeheizte Haushaltsgeräte, die mit einem Zündbrenner und einem Hauptbrenner ausgerüstet sind. Sicherheitsvorrichtungen bekanntgeworden, bei denen an den Zündbrennern angeordnete Thermoelemente verwendet werden. Durch die von diesen erzeugten Ströme wird über bekannte elektrische und eventuelle weitere mechanische Mittel die Gaszufuhr unterbrochen, wenn die Flammen der Zündbrenner ausgegangen sind. Für Strahlheizrohre, wie sie bei Industrieöfen verwendet werden, lassen sich die von Haushaltsgeräten'her bekannten Sicherheitsvorrichtungen nicht verwenden, da Strahlheizrohre keine Zündbrenner haben und deren Zündung durch elektrische Entladung erfolgt.They are for gas-heated household appliances that are equipped with a pilot burner and a main burner are. Safety devices have become known in which thermocouples are arranged on the pilot burners be used. By the currents generated by these is known about electrical and any other mechanical means interrupted the gas supply when the flames of the pilot burner went out. For radiant heating tubes, as used in industrial furnaces, the from Household appliances known safety devices do not use, as radiant heating tubes do not have pilot burners and their ignition is electrical Discharge takes place.

Nicht mehr neu ist es nach der US-PS 1 578 280, bei gasbeheizten Industrieöfen die Temperatur des zu behandelnden Gutes und diejenige des Ofenraumes durch verschiedene Thermoelemente gleichzeitig abzunehmen und mittels der von diesen erzeugten Spannungen Stellglieder zu beeinflussen, die das Regelventil für die zuzuführende Brenngasmenge steuern. In der DT-AS 1 023 847 ist eine Sicherheitsvorrichtung für Ofenanlagcn beschrieben, bei welcher durch ein Thermoelement über einen Regler die Magnetventile für einen Differcn/.ialzyiindcr beeinflußt werden, der in der Gaszuleitung und der Zuleitung für die Verbrennungsluft an-According to US Pat. No. 1,578,280, it is no longer new for gas-fired industrial ovens to be the temperature of the furnace to be treated Good and that of the furnace chamber can be removed at the same time using different thermocouples and by means of the voltages generated by these actuators to influence which the control valve for the Control the amount of fuel gas to be supplied. DT-AS 1 023 847 describes a safety device for furnace systems described in which the solenoid valves for a Differcn / .ialzyiindcr be influenced, which occurs in the gas supply line and the supply line for the combustion air.

geordnete Schnellschlußklappen beim Überschreiten der zulässigen Grenztemperatur schließt. Da bei diesen beiden Einrichtungen in unmittelbarer Nähe des Bren- · ners kein Thermoelement vorgesehen ist, durch welches das Erlöschen der Flamme sofort registriert wird, kann dies erst dann festgestellt werden, wenn die Temperatur im Ofenraum abzusinken beginnt. Bis zu diesem Zeitpunkt aber strömt weiteres unverbranntes Gas in den Ofenraum ein, das in diesem oder beim Austreten aus demselben zu Explosionen führen kann.orderly quick-closing flaps closes when the permissible limit temperature is exceeded. As with these both devices in the immediate vicinity of the burner no thermocouple is provided through which the extinction of the flame is registered immediately, this can only be determined when the temperature begins to sink in the furnace chamber. Up to this point, however, more unburned gas will flow into the furnace chamber, which can lead to explosions in this or if it escapes from the same.

Der CH-PS 379 678 ist eine an einem mit flüssigem Brennstoff betriebenen Verdampfungsbrenner angeordnete Sicherheitsvorrichtung zu entnehmen, mit der das in der Brennstoffzuleitung angeordnete Ma- /7~ gnetventil bei brennender Flamme durch den Thermo- m.The CH-PS 379 678 is arranged on an evaporation burner operated with liquid fuel Refer to the safety device with which the Ma- / 7 ~ control valve when the flame is burning through the thermo- m.

strom eines Thermoelementes offengehalten wird, dessen Hauptlötstelle sich im Einflußbereich der Flamme befindet und dessen Neben- oder Kaltlötstelle im Verbrennungsluftstrom angeordnet ist, der eine wesentlich niedrigere Temperatur als die Flamme aufweist. In dieser Vorveröffentlichung wird eine Sicherheitsvorrichtung für einen Verdampfungsbrenner behandelt, der eine ins Freie austretende Flamme erzeugt. Da durch diese an den zu erhitzenden Werkstücken Oxydationen und Verschmutzungen entstehen, werden in Industrieöfen derartige Brenner mit offenen Flammen nicht mehr verwendet. Dafür werden heute vollkommen anders konstruierte, in sich geschlossene Strahlheizrohre mit bedeutend größeren Heizleistungen eingesetzt, deren Verbrennungsgase nicht mehr in den Ofenraum gelangen können.current of a thermocouple is kept open, whose main soldering point is in the area of influence of the flame is located and the secondary or cold soldering point is arranged in the combustion air flow, which is one essential temperature is lower than that of the flame. In this prior publication a safety device treated for an evaporation burner that generates a flame emitted into the open air. Through this These oxidations and soiling on the workpieces to be heated are used in industrial furnaces such open flame burners are no longer used. But today will be completely different Constructed, self-contained radiant heating tubes with significantly greater heating capacities are used, their Combustion gases can no longer get into the furnace chamber.

Weiterhin ist es ganz allgemein bekannt, mittels zweier Thermoelemente, die hintereinander oder einander entgegengeschaltet sind, Temperaturmessungen vorzunehmen. ,Furthermore, it is generally known by means of two thermocouples, one behind the other or one behind the other are counteracted to take temperature measurements. ,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine \\. Sicherheits- und Temperaturregelvorrichtung für Industrieöfen zu schaffen, mit der es möglich ist, unter Verwendung der für die Regelung ohnehin notwendigen Geräte sowohl die Regelung der Ofenraumtemperatur bzw. der Temperatur des zu behandelnden Gutes als auch gleichzeitig eine Flammenüberwachung durchzuführen. The invention is based on the object of a \\. To create a safety and temperature control device for industrial furnaces with which it is possible, using the devices that are already necessary for the regulation, to regulate the furnace temperature or the temperature of the material to be treated and, at the same time, monitor the flame.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Thermoelement im Innern des Strahlheizrohres und ein weiteres Thermoelement in an sich bekannter Weise im Innenraum des Ofens oder an dem zu behandelnden Gut angeordnet ist und die beiden Thermoelemente einander entgegengeschaltet sind.This object is achieved according to the invention in that a thermocouple is located in the interior of the radiant heating tube and another thermocouple in a known manner in the interior of the furnace or on the to is arranged to be treated and the two thermocouples are connected in opposition to one another.

Um das am Strahlheizrohr angeordnete Thermoelement einerseits bei brennender Flamme den chemisch aggressiven Verbrennungsgasen so wenig als möglich auszusetzen und um es andererseits bei erloschener Flamme im vollen Strom des in das Strahlheizrohr eintretenden kühlen Oxydationsmittels zu haben, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das am Strahlheizrohr befindliche Thermoelement im Bereich des Luftzuführrohres an der Rückseite des Verbrennungstrichters befestigt. Around the thermocouple arranged on the radiant heating tube, on the one hand, when the flame is burning, the chemical to expose as little as possible to aggressive combustion gases and on the other hand to extinguish it Having a flame in the full stream of the cool oxidant entering the radiant heater tube is in Another embodiment of the invention, the thermocouple located on the radiant heating tube in the area of Air supply pipe attached to the rear of the combustion funnel.

Ist der Verbrennungstrichter aus einem Werkstoff hergestellt, der eine entsprechende Thermokraft erzeugt, so kann in einer besonderen erfindungsgemäßen Ausbildung der Verbrennungstrichter als der eine Schenkel des am Strahlheizrohr befindlichen Thermoe-Iementes verwendet werden, an dessen Rückseite im Bereich des Luftzuführrohres ein zweiter Thermoschenkel angebracht ist.If the combustion funnel is made of a material that generates a corresponding thermal force, in a special embodiment according to the invention, the combustion funnel can be used as the one Legs of the thermocouple element located on the radiant heating tube are used, on the back of which in the A second thermal leg is attached to the area of the air supply pipe.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt die einzige Figur der Zeichnung einen Industrieofen 1, dessen Innenraum 2 durch das in diesen hineinreichende, mit einem Brenngas gespeiste Strahlheizrohr 3 erwärmt wird. Dieses hat ein am Verbrennungstrichter 4 endendes inneres Rohr 5 für die Einleitung des Brenngases. Konzentrisch zum inneren Rohr 5 ist für das Oxydationsmittel das Luftzuführrohr 6 angeordnet, das über den Verbrennungstrichter 4 hinausragt Um das Luftzuführrohr 6 herum ist gleichzeitig zu diesem das im Durchmesser größere, an seinem ao freien Ende verschlossene Mantelrohr 7 für die Abführung der bei der Verbrennung entstehenden Abgase vorgesehen. Diese treten am Fußteil 8 an der mit einem JT) abgewinkelten Pfeil gekennzeichneten Stelle aus demAn embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. The only figure in the drawing shows an industrial furnace 1, the interior 2 of which is heated by the radiant heating tube 3 which extends into this and is fed with a fuel gas. This has an inner tube 5 ending at the combustion funnel 4 for the introduction of the fuel gas. Concentric to the inner pipe 5, the air supply pipe 6 is arranged for the oxidizing agent, which protrudes beyond the combustion funnel 4 Exhaust gases provided. These emerge on the foot part 8 at the point marked with an angled arrow JT)

Strahlheizrohr 3 aus. Am Fußteil 8 ist eine mit dem Absperrorgan 9 versehene Brenngasleitung 10 und eine weitere Leitung 11 für das Oxydationsmittel angeschlossen, die ebenfalls ein Absperrorgan 12 aufweist. Beide Absperrorgane 9,12 sind über eine Steuerleitung 13 mit dem Regler 14 verbunden. Im Innenraum 2 des Ofens ist das eine Thermoelement 15 angebracht. Das andere Thermoelement 16 ist im Leitungsquerschnitt des Luftzuführrohres 6 an der Rückseite des Verbrennungstrichters 4 befestigt, die nicht von der heißen Flamme berührt wird.Radiant heating tube 3 off. At the foot part 8 is provided with the shut-off valve 9 fuel gas line 10 and a Another line 11 for the oxidizing agent is connected, which also has a shut-off element 12. Both shut-off devices 9, 12 are connected to the controller 14 via a control line 13. In the interior 2 of the One thermocouple 15 is attached to the furnace. The other thermocouple 16 is in the line cross section of the air supply pipe 6 attached to the rear of the combustion funnel 4, which is not from the hot The flame is touched.

Die thermoelektrischen Schenkel gleicher Polarität deF. beiden Thermoelemente 15, 16 sind durch das Kabel 17 miteinander verbunden, so daß die Thermoelemente einander entgegengesetzt geschaltet sind. Die anderen Schenkel der Thermoelemente 15,16 sind über die Kabel 18,19 an den Regler 14 angeschlossen.The thermoelectric legs of the same polarity deF. two thermocouples 15, 16 are through the cable 17 connected to one another so that the thermocouples are connected in opposition to one another. the other legs of the thermocouples 15, 16 are connected to the controller 14 via the cables 18, 19.

Es ist selbstverständlich auch möglich, wenn in einem Ofen mehrere Strahlheizrohre 3 verwendet werden, jedes von diesen mit einem Thermoelement 16 in der j , vorgeschlagenen Weise zu versehen und die einzelnen "^7 Thermoelemente über ein Schrittschaltwerk abwechselnd mit dem im Ofenraum oder an dem zu behandelnden Gut angebrachten Thermoelement 15 zusammenzuschalten. It is of course also possible, when used in a furnace a plurality of radiant heating tubes 3, to provide each of them with a thermocouple 16 in the j proposed manner, and the individual "^ 7 thermocouples alternately via a stepping mechanism to the in the furnace or on the to to be treated well attached thermocouple 15 to interconnect.

Es soll nun die Wirkungsweise der erfindungsgemä-Ben Sicherheits- und Temperaturregeleinrichtung kurz behandelt werden.It is now the mode of action of the invention-Ben Safety and temperature control devices are briefly dealt with.

Wird bei kaltem Innenraum 2 eines Industrieofens 1 das Strahlheizrohr 3 durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtung nach dem öffnen der Absperrorgane 9, 12 gezündet, so bleiben diese durch die von den beiden Thermoelementen 15, 16 erzeugte und auf den Regler 14 einwirkende Differenzspannung zunächst in dieser Stellung stehen. Mit zunehmender Temperatur im Ofenraum 2 verändert sich fortlaufend die Differenzspannung der Thermoelemente 15, 16, so daß sich die über den Regler 14 gesteuerten Absperrorgane 9,12 allmählich schließen und beim Erreichen der in dem Ofenraum 2 gewünschten Temperatur eine solche Stellung einnehmen, die erforderlich ist, um die Temperatur im Ofenraum 2 konstant zu halten.If the interior 2 of an industrial furnace 1 is cold, the radiant heating tube 3 is not due to one in the drawing device shown ignited after opening the shut-off devices 9, 12, they remain through the by the two thermocouples 15, 16 generated and acting on the controller 14 initially stand in this position. With increasing temperature in furnace space 2 changes continuously the differential voltage of the thermocouples 15, 16, so that the shut-off devices controlled by the controller 14 9, 12 gradually close and when the desired temperature in the furnace chamber 2 is reached, such a temperature Take up the position that is necessary to keep the temperature in the furnace chamber 2 constant.

Erlischt durch irgendwelche Umstände die Flamme am Strahlheizrohr 3, so wird durch das einströmende Oxydationsmittel, das die niedrige Temperatur der normalen Atmosphäre hat, das Thermoelement 16 stark abgekühlt Da das andere Thermoelement 15 im Ofenraum 2 praktisch weiter der gleichen hohen Temperatur wie bisher ausgesetzt ist, tritt eine sofortige Veränderung der Differenzspannung der beiden Thermoelemente 15, 16 ein und es wird augenblicklich über den Regler 14 das Absperrorgan 9 für das Brenngas und auch dasjenige 12 für das Oxydationsmittel geschlossen, bis der Zündvorgang für das Strahlheizrohr 3 wieder eingeleitet wird.If the flame on the radiant heating tube 3 goes out due to any circumstances, the inflowing Oxidizer, which has the low temperature of the normal atmosphere, the thermocouple 16 strong cooled down Since the other thermocouple 15 in the furnace chamber 2 continues practically at the same high temperature as previously exposed, there is an immediate change in the differential voltage of the two thermocouples 15, 16 and it is instantaneously on the controller 14, the shut-off device 9 for the fuel gas and also the one 12 for the oxidizing agent closed until the ignition process for the radiant heating tube 3 again is initiated.

Soll die Vorrichtung nach der Erfindung auch für eine schnelle Abkühlung des Innenraumes 2 eines Industrieofens 1 auf eine niedrigere Temperatur verwendet werden, so ist dies durch einfaches Umpolen der Thermoelemente 15, 16 möglich. Nach dem öffnen des Absperrorgans 12 für das Oxydationsmittel bei geschlossenem Absperrorgan 9 für das Brenngas strömt das kalte Oxydationsmittel so lange durch das Strahlheizrohr 3 hindurch, bis die Differenzspannung der beiden Thermoelemente 15, 16 einen Wert erreicht hat, welcher der im Innenraum des Ofens gewünschten niedrigeren Temperatur entspricht. Durch den Regler 14 erfolgt nun das Schließen des Absperrorgans 12, womit der Abkühlvorgang beendet ist.Should the device according to the invention also be used for rapid cooling of the interior 2 of an industrial furnace 1 can be used to a lower temperature, this is done by simply reversing the polarity of the thermocouples 15, 16 possible. After opening the shut-off device 12 for the oxidizing agent when it is closed Shut-off element 9 for the fuel gas, the cold oxidant flows through the radiant heating tube for so long 3 through until the differential voltage of the two thermocouples 15, 16 has reached a value which corresponds to the lower temperature desired in the interior of the furnace. Is done by the controller 14 now the closing of the shut-off element 12, with which the cooling process is ended.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich mit einfachen Mitteln eine unkomplizierte und vor allem betriebssichere Vorrichtung herstellen läßt, die sowohl der Sicherheit der Ofenanlage dient, mit der aber auch gleichzeitig bei sparsamstem Energieverbrauch eine Regelung der Erwärmung oder durch ein einfaches Umpolen der Thermoelemente eine Regelung der Abkühlung der Temperatur im Innenraum des Ofens bzw. des zu behandelnden Gutes ermöglicht wird.The advantages achieved by the invention are in particular that with simple means a uncomplicated and, above all, reliable device can be produced, which both the security of the Furnace system is used, with which, however, at the same time a control of the heating with the most economical energy consumption or by simply reversing the polarity of the thermocouples, regulating the cooling of the temperature is made possible in the interior of the furnace or the goods to be treated.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Sicherheits- und Temperaturregelvorrichtung für in Industrieöfen angeordnete brenngasgespeiste Strahlheizrohre, in deren das Brenngas und das Oxydationsmittel zuführenden Leitungen Ventile vorgesehen sind, die durch Regler gesteuert werden, die von Thermoelementen beeinflußt sind, d a durch gekennzeichnet, daß ein Thermoelement im Innern des Sirahlheizrohres (3) und ein weiteres Thermoelement in an sich bekannter Weise im Innenraum (2) des Ofens oder an dem zu behandelnden Gut angeordnet ist und die beiden Thermoelemente (15, 16) einander entgegengeschaltet sind.1. Safety and temperature control device for fuel gas-fed ones arranged in industrial furnaces Radiant heating tubes in whose lines the fuel gas and the oxidizing agent are supplied with valves are provided, which are controlled by regulators that are influenced by thermocouples, d a by characterized in that a thermocouple inside the Sirahlheizrohres (3) and a further thermocouple in a manner known per se in the interior (2) of the furnace or on the one to be treated Is well arranged and the two thermocouples (15, 16) connected in opposition to one another are. 2. Sicherheits- und Temperaturregelvorrichtung für in Industrieöfen angeordnete brenngasgespeiste Strahlheizrohre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das am Strahlheizrohr (3) befindliche Thermoelement (16) im Bereich des Luftzuführungsrohres (6) an der Rückseite des Verbrennungstrichters (4) befestigt ist. 2. Safety and temperature control device for fuel gas-fed devices arranged in industrial furnaces Radiant heating tube according to claim 1, characterized in that the one located on the radiant heating tube (3) Thermocouple (16) is attached in the area of the air supply pipe (6) on the back of the combustion funnel (4). 3. Sicherheits- und Temperaturregelvorrichtung für in Industrieöfen angeordnete brenngasgespeiste Strahlheizrohre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungstrichter als der eine Schenkel des am Strahlheizrohr befindlichen Thermoelementes verwendet wird, und an dessen Rückseite im Bereich des Luftzuführrohres ein zweiter Thermoschenkel angebracht ist.3. Safety and temperature control device for fuel gas-fed ones arranged in industrial furnaces Radiant heating tubes according to Claims 1 and 2, characterized in that the combustion funnel as the one leg of the thermocouple located on the radiant heating tube is used, and on its A second thermal leg is attached to the rear in the area of the air supply pipe.
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