DE19802771A1

DE19802771A1 - Kombiniertes Mano-Thermometer

Info

Publication number: DE19802771A1
Application number: DE1998102771
Authority: DE
Inventors: Karl Bernhard Nuechter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 1999-07-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Kombiniertes Mano-Thermometer zur Druck- und Temperaturüberwachung eines zur Energieübertragung verwendeten fluidischen Mittels, insbesondere bei Fernwärme systemen, bestehend aus einem in das Übertragungssystem ein führbaren Fühler- oder Sensorteil und außerhalb des Über tragungssystems angeordneten Meß- und Anzeigesystem.

Die Energieversorgung und Übertragung mit Fernwärme dient der besseren Energieverwertung, um beispielsweise die Abwärme von Kraftwerken zu nutzen, welche oftmals durch Kühltürme an die Luft oder an Flüsse nutzlos oder sogar schädlich abgegeben werden. Die Übertragung der Wärme erfolgt in der Regel durch den Wärmeträger Wasser in flüssiger oder dampfförmiger Phase. Das Übertragungsmedium wird hierzu über weite Strecken durch Rohre transportiert, welche zur Vermeidung von Energieverlus ten eine gute Wärmeisolierung aufweisen. Zur Kontrolle und Überwachung der Wärmeübertragung ist es erforderlich, den Druck und die Temperatur des Wärmeübertragers fortlaufend zu messen, ohne das Wärmeübertragungssystem negativ zu beeinflus sen. Das Übertragungsmedium weist beispielsweise einen Druck von etwa 25 bar bei einer Temperatur von 200°C auf. Jede Sonde oder jeder Sensor, der zur Ermittlung der Druck- und Temperaturwerte in das System eingeführt werden muß, stellt eine Störung des Systems dar, welche auf ein Minimum zu reduzieren ist. Hierzu gehört in erster Linie das Verhindern einer Wärmebrücke, aber auch die Minimierung des Strömungs widerstandes der Meßsonde.

Zur gleichzeitigen Messung hoher Drucke und hoher Temperaturen sind bereits Meßgeräte bekannt, welche überwiegend Systeme mit einer erforderlichen eigenen Energieversorgung verwenden.

So sind beispielsweise Vorrichtungen zur Messung von Drücken in einem hydraulischen System bekannt, welche eine vorzugs weise piezoresistive Druckmeßzelle aufweisen, die sich in einem mit einem Trennfluid gefüllten und mittels einer Trenn membran vom zu messendem Medium getrennten von einem Druckge häuse umgebenen Druckraum befindet. Ein solches System benö tigt eine elektrische Energieversorgung und ist kompliziert aufgebaut und für einen Dauerbetrieb, vorzugsweise im Feld wenig geeignet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein robustes, mechanisches Meßgerät für hohe Drücke und hohe Temperaturen zur Verfügung zu stellen, welches im Dauerbetrieb und auch im Feld einsetzbar ist, keine eigene Energieversorgung benötigt und das zu messende System nur geringfügig beeinflußt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß bei dem eingangs aufgeführten Mano-Thermometer das Fühler- oder Sensorteil eine durch einen Thermoinnenfühler und/oder seine Halterung betätigbare Verschiebehülse aufweist, welche mit einem teilweise mit Luft gefüllten Kanal verbunden ist, der zur Übertragung des Druckes zur Druckmeßdose des Manometers führt, wobei die Verschiebehülse von einer gut wärmeleitenden und mit entsprechenden Öffnungen versehene Schutzhülse umgeben ist.

Die Luftfüllung bewirkt eine Dämpfung bei auftretenden Druck spitzen oder Druckschwingungen, ohne die Enddrucke zu verfäl schen, so daß das Meßwerk geschont und geschützt wird und ein Flattern der Zeiger bei auftretenden kurzen Druckschwankungen vermieden wird.

Das Meß- und Anzeigesystem ist außerhalb des Übertragungs systems angeordnet, wobei das Anzeigesystem bzw. Meßwerk zum Übertragungssystem einen Isolierbund aufweist.

In einer Ausführungsform der Erfindung befindet sich zwischen dem Anschlußstutzen und dem Isolierbund ein Einschraubgewinde zur druckdichten Einführung des Fühler- oder Sensorteils in das Übertragungssystem.

Damit ist gewährleistet, daß zu dem unter hohem Druck und hohen Temperaturen stehenden System eine druckdichte und thermisch isolierte Durchführung gegeben ist.

Der Temperatursensor ist als Bimetallwendel ausgebildet, welche innerhalb des rohrförmigen Thermoinnenfühlers angeord net und über eine Thermoachse mit dem Meßwerk mechanisch verbunden ist.

Der rohrförmige Innenfühler ist in Weiterbildung der Erfindung von einem den Meßstoff führenden Raum umgeben, welches im Bereich des Meßwerkes mit einer Kanalbohrung verbunden ist, in der sich Luft als druckübertragendes Dämpfungsmittel befindet.

Nach der Erfindung ist das Manometer vorzugsweise als Bourdon- Rohrfeder-Manometer ausgebildet ist, welches eine geschlos sene, kreis- oder spiralförmig gebogene federnde Metallröhre aufweist, die bei Änderung des Druckunterschiedes zwischen Außendruck und Innendruck in der Röhre ihren Krümmungsradius ändert, dessen Bewegung auf ein Zeigerwerk übertragen wird.

In Weiterbildung der Erfindung weist die Schutzhülse an ihrer Stirnseite eine durch ein mechanisches Filter gesicherte Öffnung auf, so daß mechanische Teilchen im Wärmeübertragungs mittel nicht in das Meßsystem eindringen können.

Die Verschiebehülse ist nach der Erfindung als Schiebeventil des fluidischen Systems im kombinierten Meßgerät ausgebildet, wobei innenseitig zwischen der äußeren Schutzhülse und dem systemseitigen Ende der Verschiebehülse eine Schließfeder an geordnet ist, welche im offenen Zustand der Verschiebehülse gegen den Innenfühler unter Feder-Druck steht. Die Schutzhülse weist innenseitig einen ringförmigen Anschlag mit einem Dichtungselement auf, so daß der fluidische Teil des Meßsys tems mittels der Feder absperrbar ist. Wird der Innenfühler bei der Demontage aus dem System herausgezogen, entspannt sich die Feder dadurch und die Verschiebehülse wird geschlossen, so daß das Rohr mit seinem Wärmeübertragungsmittel nach außen abgedichtet ist und das Meßsystem demontiert werden kann.

Das Gerätegehäuse weist vorteilhaft einen Schraubflansch mit Dichtungselement zur Verbindung mit dem außerhalb der Rohrlei tung liegenden Schutzhülse auf.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, in der ein Aus führungsbeispiel dargestellt ist, näher beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Meßgerätes im Betriebszustand, welches mit einem Rohr verbunden ist, das mit einem Wärmeübertra gungsmittel gefüllt ist, im Längsschnitt, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Meßgerätes im demontierten Zustand.

Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch das ein Wärmemittel führende Rohr 1, welches mit dem Meßgerät 2 nach der Erfindung verbunden ist. Das Meßwerk des Meßgerätes 2 besteht aus einem Gehäuse 3, welches zur Frontseite eine Sichtscheibe 4 auf weist, hinter der zwei Zeiger 5 und 6 vor einem Zifferblatt 7 angeordnet sind. Das Druckmeßsystem der Bourdon-Rohrfeder 8 ist über die Kanalbohrung 9 druckmäßig mit der Rohrfeder 8 und dem Innenfühler 10 verbunden. Über eine mechanische Übersetzung 11 wird die Krümmungsänderung der Bourdon-Rohr feder 8 auf den Zeiger 5 zur Druckanzeige übertragen. Der Innenfühler 10 ist als Rohr ausgebildet und umgibt die Thermo achse 12 an deren vorderen Ende eine Bimetallwendel 13 derar tig spiralförmig angeordnet ist, daß bei einer Temperaturände rung sich die Bimetallwendel 13 ausdehnt und ein Drehmoment auf die Thermoachse ausübt, welches auf den Zeiger 6 über tragen wird. Im Betriebszustand gibt die Schiebehülse 15 gegen den Druck ihrer Feder 16 die Öffnung 14 frei, so daß das im Rohr 1 befindliche Strömungsmittel bzw. Wärmeübertragungs mittel 17 durch die in der Schutzhülse 19 befindliche Öffnung 18 und weiter durch die Öffnung 14 strömen kann und seine Temperatur über den Innenfühler 10 auf die Bimetallwendel 13 überträgt. Das Rohr des Innenfühlers 10 ist derartig ausgebil det, daß zwischen dem Gehäuse und seiner Rohrwandung ein ausreichendes Spiel vorhanden ist, so daß das Wärme übertragungsmedium bis zur Kanalbohrung 9 dringen kann. In der Kanalbohrung 9 befinden sich Luftblasen, welche jedoch wegen ihrer Kompressibilität auf das Drucksystem beim plötzlichen Auftreten von Druckspitzen dämpfend wirken, so daß ein Flat tern des Druckzeigers gedämpft oder vermieden wird.

Die Öffnung der Verschiebehülse 15 erfolgt durch das Rohr des Innenfühlers 10 gegen den Druck ihrer Feder 16. Diese stößt einerseits gegen einen inneren Bund 20 der Innenwandung des Gehäuses 19 und andererseits gegen einen Bördelrand 21 der Verschiebehülse 15. Im Betriebs- oder Meßzustand ist die Bohrung 14 durch die Verschiebehülse 15 geöffnet, wobei die Feder 16 zwischen Bund 20 und Bördelrand 21 gespannt ist. Wird das Rohr des Innenfühlers 10 durch Herausdrehen des Gehäuses 3 über das Gewinde 22 gelöst, sorgt die Spannung der Feder 16 für eine Schließung der Bohrung 14 und ein Anpressen der Verschiebehülse 15 an die Dichtung 23. Vor dem Gewinde 22 des Gehäuses 3 befindet sich eine weitere Dichtung 24, welche bewirkt, daß das fluidische System der Meßvorrichtung bei der Demontage solange nach außen abgedichtet bleibt, bis die Öffnung 14 geschlossen ist.

Durch die Verwendung einer Verschiebehülse 15 ergibt sich die Möglichkeit den Strömungswiderstand im Rohr 1 gegen das Wärmeübertragungsmittel 17 auf ein Minimum zu reduzieren, da herkömmliche Ventile voluminös ausgebildet sind.

Da das Meß- und Anzeigesystem nach der Erfindung außerhalb des Übertragungssystems angeordnet ist, ist zu diesem ein ther mischer Isolierbund 25 vorgesehen.

Zwischen dem Isolierbund 25 und dem im Rohr 17 befindlichen Fühler- oder Sensorteil ist eine Schweißverbindung 26 zur druckdichten Einführung des Fühler- oder Sensorteils in das Übertragungssystem mit Hilfe eines Stutzens 27 mit innerer Schraubverbindung 28 vorhanden.

Die Fig. 2 zeigt das demontierte Meß- und Anzeigesystem, teilweise im Schnitt, bestehend aus dem Meßwerk 3 mit An schlußgewinde 22, dem Isolierbund 25 mit Gewinde 29 für den Eingriff in die Schraubverbindung 28. Im demontierten Zustand ist die Verschiebehülse 15 geschlossen, wie der Figur entnom men werden kann.

Bezugszeichenliste

1

Rohr

2

Meßgerät

3

Gehäuse des Meßwerkes

4

Sichtscheibe

5

Zeiger (Druck)

6

Zeiger (Temperatur)

7

Zifferblatt

8

Bourdon-Rohrfeder

9

Kanalbohrung

10

Innenfühler

11

mechanische Übersetzung

12

Thermoachse

13

Bimetallwendel

14

Öffnung

15

Verschiebehülse

16

Feder der Verschiebhülse

17

Strömungsmittel

18

Öffnung im Gehäuse

19

Gehäuse-Schutzhülse

20

innerer Bund

21

Bördelrand

22

Gewinde

23

Dichtung

24

Dichtung

25

Isolierbund

26

Schweißverbindung

27

Anschlußstutzen

28

innere Schraubverbindung

29

Gewinde

Claims

1. Kombiniertes Mano-Thermometer zur Druck- und Temperatur überwachung eines zur Energieübertragung verwendeten fluidischen Mittels, insbesondere bei Fernwärmesystemen, bestehend aus einem in das Übertragungssystem einführ baren Fühler- oder Sensorteil und außerhalb des Über tragungssystems angeordneten Meß- und Anzeigesystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühler- oder Sensorteil eine durch einen Thermoinnenfühler (10) und/oder seine Halterung betätigbare Verschiebehülse (15) aufweist, welche mit einem teilweise mit Luft gefüllten Kanal (9) fluidisch verbunden ist, der zur Übertragung des Druckes zur Druckmeßdose (Bourdon-Rohrfeder 8) des Manometers führt, wobei die Verschiebehülse (15) von einer gut wärmeleitenden und mit entsprechenden Öffnungen (18) versehene Schutzhülse des Gehäuses (19) umgeben ist.

2. Kombiniertes Mano-Thermometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meß- und Anzeigesystem (2) außerhalb des Übertragungssystems (1) angeordnet ist und zu diesem einen thermischen Isolierbund (25) aufweist.

3. Kombiniertes Mano-Thermometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Isolierbund (25) und einem Anschlußstutzen (27) ein Einschraubgewinde (22, 28) zur druckdichten Einführung des Fühler- oder Sensorteils in das Übertragungssystem (1) befindet.

4. Kombiniertes Mano-Thermometer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einschraubstut zen (27) und dem Rohr (1) eine Schweißverbindung zur druckdichten Einführung des Fühler- oder Sensorteils in das Übertragungssystem befindet.

5. Kombiniertes Mano-Thermometer nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor als Bimetallwendel (13) aus gebildet ist, welche sich in dem Innenfühler (10) befin det und innerhalb der Verschiebehülse (15) angeordnet und über eine Thermoachse mit dem Übertragungswerk mechanisch verbunden ist.

6. Kombiniertes Mano-Thermometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Innenfühler (10) von einem den Meßstoff führenden Raum umgeben ist, welcher im Bereich des Meßwerkes mit einer Kanalbohrung (9) verbunden ist, in der sich Luft als druckübertragendes Dämpfungsmittel befindet.

7. Kombiniertes Mano-Thermometer nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Manometer als Bourdon-Rohrfeder-Manometer (8) ausgebildet ist.

8. Kombiniertes Mano-Thermometer nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülse (19) an ihrer Stirnseite eine durch ein mechanisches Filter gesicherte Öffnung (18) auf weist.

9. Kombiniertes Mano-Thermometer nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebehülse (15) als Schiebeventil des flui dischen Systems des kombinierten Meßgerätes ausgebildet ist, wobei innenseitig zwischen der äußeren Schutzhülse (19) und dem systemseitigen Ende der Verschiebehülse (15) eine Schließfeder (16) angeordnet ist, welche im offenen Zustand der Verschiebehülse (15) gegen den Innenfühler unter Feder-Druck steht.

10. Kombiniertes Mano-Thermometer nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierbund (25) innenseitig einen ringförmigen Anschlag mit einem Dichtungselement (23) aufweist, so daß der fluidische Teil des Meßsystems mittels der Feder (16) absperrbar ist.

11. Kombiniertes Mano-Thermometer nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Meßwerkes (3) einen Schraubflansch mit Dichtungselement (24) zur dichtenden Verbindung mit dem außerhalb des Rohres (1) liegenden Isolierbund (25) aufweist.