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Vorrichtung zur Erfassung von Rauchgastemperaturen
in der Wirkung auf ein hydrostatisches Regelsystem.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In der anliegenden Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Erfassung der Rauchgastemperaturen vermittels eines hydraulisch fungierenden
Wärmefühlers rein schematisch dargestellt.
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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.
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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.
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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..