DE1751169A1 - Vorrichtung zur Erfassung von Rauchgastemperaturen in der Wirkung auf ein hydrostatisches Regelsystem - Google Patents

Vorrichtung zur Erfassung von Rauchgastemperaturen in der Wirkung auf ein hydrostatisches Regelsystem

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DE1751169A1
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flue gas
gas temperatures
control system
heat
measuring element
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Karl Mayer
Franz Wonisch
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Mayer & Wonisch
Original Assignee
Mayer & Wonisch
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/02Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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Description

  • Vorrichtung zur Erfassung von Rauchgastemperaturen in der Wirkung auf ein hydrostatisches Regelsystem.
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine .ßrfassung der Rauchgastemperaturen bei 2euerungsanlagen für feste Brennstoffe zum Zwecke der Leistungsregelung. Da der Wärmeinhalt dieser flüchtigen Verbrennungsrückstände gleichermaßen vom Heizwert und Wassergehalt der jeweils verwendeten Brennstoffe sowie vom Überschuß der chemisch nötigen Verbrennungsluft abhängt, besteht die Möglichkeit, die Heizleistung einer Feuerungsanlage durch die Zufuhr von Verbrennungsluft zu bestimmen und dabei von den Temperaturen der abgehenden Rauchgase auszugehen.
  • Die zu diesem Zweck bekannten Regeleinrichtungen bedienen sich dazu meist nach dem Prinzip der Wsrme*usdehnung arbeitender Temperaturfühler in form von Ausdehnur%gestäben oder Bimetallstreifen, die mit' ihren Veränderungen unmittelbar oder mittelbar auf mechanische oder elektrische Verstellvorrichtungen für den Zutritt der Verbrennungsluft einwirken. Derartige Anordnungen erfordern jedoch einen verhältnismäßig großen Aufwand in übertragungstechnischer Hinsicht und sind darüber hinaus störanfällig und nicht sehr genau.
  • Die in dieser Beziehung wesentlich günstigere Regelung durch eine hydraulische Betätigung der Verstellvorrichtung für die Luftzufuhr einzusetzen, verwehrte sich bisher auf Grund der Tatsache, daß die vorhandenen Wärmefühler solcher Übertragungssysteme höchstens bis zu Temperaturen von 3 - 400°C funktionieren. Da aber im Abzug von Feuerungsanlagen, sei es beim Anheizvorgang oder infolge Fehlbedienung, zeitweilig wesentlich höhere Rauchgastemperaturen auftreten können, würde dies unweigerlich eine Zerstörung einer derartigen Regelvorrichtung zur Folge haben. Hier setzt die Erfindung ein und geht von der Überlegung aus, den gebräuchlichen Wärmefühler eines hydraulischen Übertragungssystems temperaturabhängig mit dem zu überwachenden Rauchgasmedium zu koppeln, und zwar derart, daß in den-unteren Breiehen, beispielsweise bis 2500, eine direkte Übertragung auf den Fühler erfolgt: In dem darüber gelegenen Bereich soll dagegen eine stetig wachsende Unterdrückung der effektiven Rauchgaetemperatorwerte erfolgen, so daß nur ein Teil derselben auf den kühler, s zur Wirkung gelangt. Darüber hinaus soll sich der gesamte Erfassungsvorgang zeitlich gesehen möglichst trägheitslos abwickeln Eine derartige Temperaturabhängigkeit in der Erfassung von Rauchgastemperaturen vermittels eines nach hydrostatischen Prinzip arbeitenden Wärmefühlers erreicht die Erfindung dadurch, daß sie den außerhalb der Meßstrecke gelegenen Wärmefühler über ein isoliert in den Rauchgaskanal eingreifendes Meßrlied einmal mit dem zu überwachenden Medium und zu gleicher Zeit mit einem freiliegenden Temperaturausgleichsorgan koppelt. Auf Grund einer so3.-chen Anordnung nimmt das im Rauchgaskanal gelegene Meßglied seiner Ausbildung zufolge ziemlich schnell die Gastemperatur an, d.h. die Wärme geht von dem Rauchgas schnell an das von ihm umströmte Me.ßglied über, durchsetzt dieses und tritt in ihm durch die Wandung des Abgaskanals in das mit dem eigentlichen Wärmefühler gekoppelte Temperaturausgleichsorgan ein. Auf diese Weise erfolgt die Überführung der Wärme des Rauchgases von der Meßstelle aus zunächst durch Wärmeleitung in Richtung des hydraulischen Fühlers. Dann aber tritt über den außen gelegenen Teil des Meßgliedes und besonders durch die Oberfläche des eigens dazu vorgesehenen Temperaturausgleichsorgans ein gewisser Teil der Wärme an die umgebende Luft über. Dieser Wärmeübergang erfolgt durch Konvektion und Strahlung und führt in steigendem Maße zu einem Wärmeverlust, der sich in Wirkung auf den Wärmefühler an der wirklichen Rauchgastemperatur gemessen als Temperaturabfall darstellt, Dadurch kommt es in den verschiedenen Temperaturbereichen zu einem unterschiedlich starken Wärmeaustausch. Dieser wirkt sich erfindungsgemäß dahingehend auf den h7draulischen Wärmefühler aus, daf; in den unteren Temperaturbereichen infolge üb(-Z°wiegcr..i.er Wärmeleitung ein relativ verlustloser Wä,rmetr"ansport von der MPßstrecke zum Fühler hin erfolgt, wogegen mit ansteigender Temperatur ein wachsender Wärmeverlust an die Umgebung durchgreift, der die .uf den Fühler selbst wirksame Gesamterwärmung stets in zulässigen Grenzen beläßt.
  • Dem konstruktiven Aufbau nach ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung der Rauchgastemperaturen dahingehend ausgebildet, daß das in den Rauchgas1ianal eingreifende und an seinem außengelegenen Ende in das Teml.)erati@rausgleichsor "-in Ubergehende Meßglied über eine Vorkehrung zur Befestigun` an.bzw. r:uf der von ihm wärmeisoliert und abgedichtet durchgriffenen Rohrwandung verfügt. Dabei ist der Wärmeübertritt von der Rohrwandung auf die Verbindungsstelle mit dem Meßglied an dem Wärmeübergang vom Rauchgas her gemessen praktisch ohne Bedeutung. Andererseits ist das Temperaturausgleichsorgan gleichzeitig als (lösbare) Halterung für den Wärmefühler des hydrostatischen Regelsystems ausgebildet und dimensioniert.
  • In der anliegenden Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung der Rauchgastemperaturen vermittels eines hydraulisch fungierenden Wärmefühlers rein schematisch dargestellt.
  • Wie daraus ersichtlinh, ist das durch eine Öffnung 8 innerhalb der Rohrwandung 7 in den Rauchgaskanal eingreifende Meßglied in Form eines geeignet ausgebildeten Metallteils 6 aus Chromstahl oder einem anderen hitzebeständigen wie korrosionsfesten Metall beschaffen und vermittels seitlicher Befestigungsansätze 5 mit der Rohrwandung 7 verschraubt oder vernietet. An seinem außengelegener Ende geht das Meßglied 6 in gewisser Entfernung von der Eingriffsstelle in ein mit Abkühlungsflächen versehenes Temperaturausgleichsorgan 2 über. Dieses dient zu gleicher Zeit der Aufnahme des eigentlichen. Wärmefühlers 1, der über ein Kapillarrohr ¢ mit dem hydraulisch betätigten Regelsystem der Feuerungsanlage in Verbindung steht. Zu einer solchen Halterung kann das Ausgleichsorgan 2 zweiteilig miteinander verschraubbar oder auch federnd ausgebildet sein.
  • Bei einer derartigen Vorrichtung findet der Wärmeaustausch zwischen dem entweichenden Hauchgas 9 und dem Meßglied 6 durch Wärmeübergang statt. Alsdann erfolgt in diesem Element ein Transport der Wärme nach außen hin, der von den mechanisch-thermischen Gegebenheiten der Übertragungsglieder (6 und 3) abhängt. Von dort aus tritt die Wärme in das femperaturausgleichsorgan'2 über. Dabei kommt es an dessen Flächen durch Strahlung und Konvektion zu einem Wärmeaustausch mit der Umgebuhg, so daß letzten Endes auf den Wärmefühler 1 des hydraulischen Regelsystems eine entsprechend niedrigere Wärmemenge zur Wirkung gelangt, als das Meßglied 6 eingangs von dem strömenden Gas 9 übernommen hat. Dieser Wärmeverlust steigt mit der Temperatur, so daß sich. die Temperaturkurve von einer gleichlaufenden Übertragung der Meßwerte im unteren Bereich nach oben hin abflacht und mit Sicherheit unter den für das hydraulische System zulässigen Maximalwerten bleibt.
  • Im technischen Einsatz ist diese Vorrichtung zur Erfassung größerer Temperaturbereiche vermittels eines hydrostatischen Systems nicht auf die vorbezeichnete Anwendung bei Feuerunr,sanlagen beschränkt, sie eignet sich vielmehr mit dem gleichen Vorteil für viele Einrichtungen, bei denen eine hydraulische Regelung auf Grund höherer Temperaturen bisher nicht verwendet werden konnte..

Claims (4)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1@ Vorrichtung zur Erfassung der Rauchgastemperaturen in der Wirkung auf ein hydrostatisches Regelsystem für Feuerungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmefühler (1) des Regelsystems mit einem von außen her isoliert in den Rauchgaskanal (9) eingreifenden Meßglied (6) und mit einem freiliegend-luftgehühlten Temperaturausgleichsorgan (2) gekoppelt ist.
  2. 2. Vorrichtung zur Erfassung von Rauchgastemperaturen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Rauchgaskanal (9) eingreifende Meßglied (6) über Ansätze (5) zur Halterung und :Befestigung an der Außenwandung (7) des .Rauchgaskanals (9) verfügt.'
  3. 3. Vorrichtung zur Erfassung von Rauchgastemperaturen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freiliegende Temperaturausgleichsorgan (2) gleichzeitig zur Halterung und Befestigung des hydrostatischen Wärmefühlers (1) ausgebildet ist.
  4. 4. Vorrichtung zur Erfassung von Rauchgastemperaturen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied (6/3) und das `femperaturausgleichsorgan (2) in ihren mechanieohthermischen Größen auf die verschiedenen Verwendungszwecke abgestimmt sind.
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