DE19509105C2

DE19509105C2 - Thermocouple

Info

Publication number: DE19509105C2
Application number: DE19509105A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Schaberg
Original assignee: Veba Kraftwerke Ruhr AG
Current assignee: Veba Kraftwerke Ruhr AG
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 1998-02-19
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: DE19509105A1

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.The invention relates to a thermocouple for measurement stationary temperature fields in gas-solid or gas Liquid flows, consisting of a cladding tube, in which arranged the electrical contacts and lines are.

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).Thermocouples for measuring the temperature of gases, Solids or liquids come in a variety of Executions known. The measuring principle is based on essential that the heat of the thermocouple surrounding atmosphere converted into electrical energy and is displayed in a measuring instrument. The Thermocouple essentially consists of an or protective tube in which the electrical contacts are arranged, which via electrical lines with the Measuring instrument are connected. The protective tube exists mostly made of heat-resistant ceramic 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.In this case, the electrical contacts can also be seated in a metallic head piece ( FIG. 8 of DE-AS). In another embodiment according to DE 33 28 844 C2, the thermocouple is fastened to an annular body, a reduction, in a pipe section, specifically in a dead space not directly facing the flow. This version is suitable for measuring the temperature when transporting abrasive media. In the dead space, the thermocouple is less exposed to wear from the flowing medium. However, the arrangement of a thermocouple in a dead space as in the aforementioned DE 33 28 844 C2 does not necessarily allow an accurate measurement because the thermocouple is not directly exposed to the flow.

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. In DE 41 31 756 A1 sits the thermocouple, which measures the temperature of a gas purging plug in one cup-shaped metallic sleeve that fits into a Blind hole is inserted in the gas purging plug and the Heat transfer from this to the thermocouple is favored.

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.US 3,623,367 provides a device for measuring the Average temperature of a hot gas flow. The Device includes a probe placed in the gas stream is placed and inner and outer open chambers for Mixing gas samples contains. Are in the inner chamber Sensors attached with which one Average temperature can be measured since the Walls of the chambers as a shield against the influence cold walls, luminescent flames and the like.

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.Furthermore, WO 94/25842 describes one Temperature sensor with debris protection in the form of a Flow divider in front of a single temperature Detection element within a flow channel stem-shaped flow body is arranged.

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.The invention is based on the object Thermocouple for measuring stationary temperature fields in Gas-solid or gas-liquid flows too create in the usual way in a cladding tube electrical contacts and lines are arranged. So far, one used to determine stationary Temperature fields one of the desired number of Number of thermocouples corresponding to measuring points. This was very expensive both in terms of acquisition and Installation of the thermocouples. Otherwise results in gas-solid or gas-liquid flows the difficulty, the exact temperature of the heterogeneous To determine the flow medium. The problem is this Wetting the thermocouple with the Liquid droplets in the wash flow or with the Solid particles in a gas-solid flow, the remain on the surface of the thermocouple and Cause incorrect measurements. In addition, the Thermocouples due to wetting Solid particles or drops of liquid from the Flow needs to be changed and cleaned frequently, to enable exact temperature measurements again.

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.So the task is to solve a measurement in to make direct contact with the flow without display errors result from the fact that the thermocouple droplets of liquid or solid particles the current is wetted and thereby it Incorrect measurements come.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einem Thermoelement der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.This problem is solved with a thermocouple the genus mentioned at the outset with the characteristic features of claim 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.The thermocouple according to the invention solves the posed Task, because there will be one Thermocouple body several measuring points downstream formed that identifying a stationary Enable temperature field. To avoid wrong measurements to be excluded by the aforementioned cause Metal rings to which the electrical contacts are soldered are shielded by a splash guard. This Splash protection must be designed so that it is effective prevents liquid droplets or Solid particles from the gas flow against the Metal rings are hurled and attached to them fix. The splash guard may be the direct one Contact of the outer peripheral surface of the metal rings with the do not prevent flowing medium.

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. Axially spaced apart are suitable as splash protection canopy rings between the metal rings on Cladding tube. These can start directly on the cladding tube, but also at a short distance coaxially around the cladding tube be arranged around.

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.Additional rings can be used as additional splash protection Radial distance arranged concentrically around the cladding tube are. This preferred version for one Splash guard is related below with the Drawing described in more detail. The splash guard must also not be in one piece, but can take the form of slats, Have baffles or the like, d. H. he can too be in several parts.

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.To be unaffected by short-term changes to ensure continuous temperature measurement, the metal rings should preferably have a small axial width b to reduce their Have the outer peripheral surface at a ratio of axial Width b to radial width r of = 1.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Thermoelements gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing is an embodiment of the Thermocouple shown according to the invention. Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht, Fig. 1 is a side view,

Fig. 2 einen halben Querschnitt und Fig. 2 half a cross section and

Fig. 3 einen Längsausschnitt des Thermoelements in vergrößertem Maßstab. Fig. 3 shows a longitudinal section of the thermocouple on an enlarged scale.

BezugszeichenlisteReference list

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 1 the metal rings of axial width b and radial width r
2 the cladding tube
3 the insulating material, e.g. B. mineral wool,
4 an electrical contact,
5 the core tube for
6 electrical lines,
7 second rings as splash protection
8 canopy splash guards

Claims

1. Thermocouple for measuring stationary temperature fields in gas-solid or gas-liquid flows, consisting of a cladding tube in which the electrical contacts and lines are arranged, characterized in that several measuring points downstream in the cladding tube ( 2 ) in the form axially spaced metal rings ( 1 ) are formed, the outer circumferential surface of which lie in the enveloping surface of the cladding tube ( 2 ) or are set back somewhat and on the inner circumference of which the electrical contacts ( 4 ) are soldered, and that the outer circumferential surface of the metal rings ( 1 ) are shielded by a splash guard which comprises axially spaced canopy rings ( 8 ) arranged between the metal rings ( 1 ) on the cladding tube ( 2 ) and second rings ( 7 ) concentrically arranged at a radial distance around the cladding tube ( 2 ).

2. Thermocouple according to claim 1, characterized in that the metal rings ( 1 ) have a small axial width (b) to reduce their outer peripheral surface.

3. Thermocouple according to claim 2, characterized in that the metal rings ( 1 ) have a ratio of the axial width (b) to the radial width (r) 1.