DE19509105C2 - Thermoelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermoelement zur Messung stationärer Temperaturfelder in Gas-Feststoff- oder Gas- Flüssigkeits-Strömungen, bestehend aus einem Hüllrohr, in dem die elektrischen Kontakte und Leitungen angeordnet sind.

Thermoelemente zur Messung der Temperatur von Gasen, Feststoffen oder Flüssigkeiten sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Das Meßprinzip beruht im wesentlichen darauf, daß die Wärme der das Thermoelement umgebenden Atmospähre in elektrische Energie umgewandelt und in einem Meßinstrument angezeigt wird. Das Thermoelement besteht im wesentlichen aus einem Hüll- oder Schutzrohr, in dem die elektrischen Kontakte angeordnet sind, die über elektrische Leitungen mit dem Meßinstrument verbunden sind. Das Schutzrohr besteht meistens aus hitzebeständigem keramischen Material (DE-AS 15 73 371).

Dabei können die elektrischen Kontakte bei einer Ausführung auch in einem metallischen Kopfstück sitzen (Fig. 8 der DE-AS). Bei einer anderen Ausführung gemäß DE 33 28 844 C2 ist das Thermoelement an einem ringförmigen Körper, einer Reduzierung, in einem Rohrabschnitt befestigt, und zwar in einem der Strömung nicht direkt zugewandten Totraum. Diese Ausführung eignet sich für die Messung der Temperatur beim Transport von abrasiven Medien. Im Totraum ist das Thermoelement nicht so stark dem Verschleiß durch das strömende Medium ausgesetzt. Die Anordnung eines Thermoelements in einem Totraum wie bei der zuvor erwähnten DE 33 28 844 C2 ermöglicht aber nicht unbedingt eine genaue Messung, weil das Thermoelement der Strömung nicht direkt ausgesetzt ist.

Bei der DE 41 31 756 A1 sitzt das Thermoelement, welches die Temperatur eines Gasspülsteins mißt, in einer topfförmigen metallischen Hülse, die in eine Sacklochbohrung im Gasspülstein eingesetzt ist und den Wärmeübergang von diesem zum Thermoelement begünstigt.

Die US 3 623 367 sieht eine Vorrichtung zur Messung der Durchschnittstemperatur eines heißen Gasstroms vor. Die Vorrichtung umfaßt eine Sonde, die in den Gasstrom plaziert wird und innere und äußere offenen Kammern zum Mixen von Gasproben enthält. In der inneren Kammer sind Sensoren angebracht, mit denen eine Durchschnittstemperatur gemessen werden kann, da die Wände der Kammern als Abschirmung gegen den Einfluß kalter Wände, Luminiszenzflammen und ähnlichem dienen.

Des weiteren beschreibt die WO 94/25842 einen Temperatursensor mit einem Trümmerschutz in Form eines Strömungsteilers, der vor einem einzelnen Temperatur- Erfassungselement innerhalb eines Strömungskanals eines stielförmigen Strömungskörpers angeordnet ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Thermoelement zur Messung stationärer Temperaturfelder in Gas-Feststoff- oder Gas-Flüssigkeits-Strömungen zu schaffen, bei dem in üblicher Weise in einem Hüllrohr die elektrischen Kontakte und Leitungen angeordnet sind. Bisher verwendete man zur Ermittlung stationärer Temperaturfelder eine der gewünschten Anzahl von Meßstellen entsprechende Zahl von Thermoelementen. Dies war sehr aufwendig sowohl was die Anschaffung als auch Montage der Thermoelemente anbelangt. Im übrigen ergibt sich in Gas-Feststoff- oder Gas-Flüssigkeits-Strömungen die Schwierigkeit, die genaue Temperatur des heterogenen Strömungsmediums zu ermitteln. Das Problem ist dabei die Benetzung des Thermoelements mit den Flüssigkeitströpfchen in der Waschströmung bzw. mit den Feststoffteilchen in einer Gas-Feststoff-Strömung, die auf der Oberfläche des Thermoelements verbleiben und Falschmessungen hervorrufen. Hinzu kommt, daß die Thermoelemente infolge der Benetzung mit Feststoffteilchen oder Flüssigkeitstropfen aus der Strömung häufig gewechselt und gesäubert werden müssen, um wieder exakte Temperaturmessungen zu ermöglichen.

Es gilt also, die Aufgabe zu lösen, eine Messung in direktem Kontakt mit der Strömung vorzunehmen, ohne daß es zu Anzeigefehlern dadurch kommt, daß das Thermoelement durch Flüssigkeitströpfchen oder Feststoffteilchen aus der Strömung benetzt wird und es dadurch zu Falschmessungen kommt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einem Thermoelement der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Das erfindungsgemäße Thermoelement löst die gestellte Aufgabe, denn es werden an einem einzigen Thermoelementkörper stromabwärts mehrere Meßstellen gebildet, die die Ermittlung eines stationären Temperaturfeldes ermöglichen. Um dabei Falschmessungen durch die vorerwähnte Ursache auszuschließen, sind die Metallringe, an denen die elektrischen Kontakte angelötet sind, durch einen Spritzschutz abgeschirmt. Dieser Spritzschutz muß dabei so ausgebildet sein, daß wirksam verhindert wird, daß Flüssigkeitströpfchen oder Feststoffteilchen aus der Gasströmung gegen die Metallringe geschleudert werden und sich an ihnen festsetzen. Der Spritzschutz darf aber dabei den direkten Kontakt der Außenumfangsfläche der Metallringe mit dem strömenden Medium nicht verhindern.

Als Spritzschutz geeignet sind axial beabstandete vordachförmige Ringe zwischen den Metallringen am Hüllrohr. Diese können direkt am Hüllrohr ansetzen, jedoch auch in geringem Abstand koaxial um das Hüllrohr herum angeordnet sein.

Als zusätzlicher Spritzschutz können zweite Ringe dienen, die im Radialabstand konzentrisch um das Hüllrohr angeordnet sind. Diese bevorzugte Ausführung für einen Spritzschutz wird weiter unten im Zusammenhang mit der Zeichnung näher beschrieben. Der Spritzschutz muß auch nicht einteilig sein, sondern kann die Form von Lamellen, Leitblechen oder dergleicher haben, d. h. er kann auch mehrteilig sein.

Um eine von kurzzeitigen Änderungen unbeeinflußte kontinuierliche Temperaturmessung zu gewährleisten, sollten bevorzugt die Metallringe eine kleine axiale Breite b zur Verringerung ihrer Außenumfangsfläche haben bei einem Verhältnis von axialer Breite b zu radialer Breite r von = 1.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Thermoelements gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht,

Fig. 2 einen halben Querschnitt und

Fig. 3 einen Längsausschnitt des Thermoelements in vergrößertem Maßstab.

Bezugszeichenliste

1 die Metallringe der axialen Breite b und der radialen Breite r
2 das Hüllrohr
3 das Isoliermaterial, z. B. Mineralwolle,
4 einen elektrischen Kontakt,
5 das Kernrohr für
6 elektrische Leitungen,
7 zweite Ringe als Spritzschutz
8 vordachförmigen Spritzschutz

Claims (3)

1. Thermoelement zur Messung stationärer Temperaturfelder in Gas-Feststoff- oder Gas-Flüssigkeits- Strömungen, bestehend aus einem Hüllrohr, in dem die elektrischen Kontakte und Leitungen angeordnet sind, da­ durch gekennzeichnet, daß an dem Hüllrohr (2) stromabwärts mehrere Meßstellen in Form axial beabstandeter Metallringe (1) ausgebildet sind, deren Außenumfangsfläche in der Hüllfläche des Hüllrohres (2) liegen oder etwas zurückversetzt sind und an deren Innenumfang die elektrischen Kontakte (4) angelötet sind, und daß die Außenumfangsfläche der Metallringe (1) durch einen Spritzschutz abgeschirmt ist, der zwischen den Metallringen (1) am Hüllrohr (2) angeordnete, axial beabstandete vordachförmige Ringe (8) und im Radialabstand um das Hüllrohr (2) konzentrisch angeordnete zweite Ringe (7) umfaßt.

2. Thermoelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallringe (1) eine kleine axiale Breite (b) zur Verringerung ihrer Außenumfangsfläche haben.

3. Thermoelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallringe (1) ein Verhältnis von axialer Breite (b) zu radialer Breite (r) 1 haben.