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Verfahren zur Messung der Innentemperatur eines Drehofens Die Erfindung
betrifft ein verbessertes Verfahren zur Messung der Innentemperatur eines Drehofens,
mit dessen Hilfe die Temperaturen in åedem -belriebigen Teil innerhalb eines eine
oder mehrere, einer Wärmebehandlung zu unterziehende Substanzen enthaltenden Drehofens
unter stets zuverlässigen bzw. gleichbleibenden Bedingungen gemessen werden können.
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Bei den bekannten Temperaturmeßverfahren für Drehöfen ist es üblich,
die Temperatur an einer bestimmten Stelle innerhalb des Drehofens zu messen und
dann aufgrund des erhaltenen Meßwerts die im gesamten Drehofen herrschenden Temperaturen
abzuschätzen. Bei dieser Temperaturmessung muß die Länge des Meßendes jedes Temperaturfühlers,
etwa eines in den Drehofen eingeführten Thermoelements, vergrößert werden, um den
Temperatureinfluß des in den Ofen eingebrachten Stoffs auszuschalten und dabei die
Temperatur der Ofenatmosphäre selbst zu messen. Einem solchen langen Meßende haften
jedoch die Nachteile an, daß einmal die Betriebslebensdauer des Schutzrohrs für
dieses Meßende verkürzt wird und zum anderen infolge der vergrößerten Länge des
Meßende ein Schutzrohr mit höherer mechanischer
Festigkeit erforderlich
wird0 Wird dagegen die Länge des in den Ofen eingeführten Meßende zur Vermeidung
dieser Nachteile verkürzt, so führt dies, obgleich dabei eine längere Betriebslebensdauer
des Schutzrohrs gewährleistet werden kann, zu anderen Nachteilen, z.B. zu dem Nachteil,
daß es schwierig wird festzustellen, ob die gemessene Temperatur die Temperatur
der Charge oder der Atmosphäre angibt. Beispielsweise zeigen zur Verfügung stehende.Daten,
daß die Betriebslebensdauer des Schutzrohrs bei einer Länge des in den Ofen eingeführten
Meß-oder Fühlerendes eines Temperaturfuhlerss zaBo eines Thermoelements, von 600
mm etwa 3 Monate beträgt, während sich die Betriebslebensdauer eines Schutzrohrs
der gleichen Qualität bei einer Länge des eingeführten Meßendes von 300 mm auf 6
Monate erhöht. Infolge der verkürzten Länge des eingeführten Endes des Temperaturfühlers
kann jedoch jedes Meßende bei jeder Umdrehung des Ofens einmal in die Charge hineingelangen,
so daß es, wie erwähnt, unmöglich ist zu bestimmen, ob die gemessene Temperatur
derjenigen der Charge oder der Atmosphäre entspricht; diese Tatsache ist als Ursache.
für Pehlauswertungen der- Meßwerte bekanne Im Hinblick auf die Ausschaltung der
vorgenannten Schwierigkeiten liegt der Erfindung damit in erster Linie die Aufgabe
zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Messung der Innentemperatur eines Drehofens
zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Messung der Innentemperatur
eines Drehofens erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils an einer von mehreren
Stellen in regelmäßigen Abständen voneinander auf einer Schraubenlinie in einem
einzigen Schraubengang auf der Oberfläche der Trommel bzw. des Zylinders des Drehofens
über dessen Effektivlänge hinweg eine Anzahl von Thermoelementen zur Messung der
Innentemperatur des Drehofens angeordnet werden und ein Schleifring in Forni einer
Anzahl von Schleifringsegmenten verwendet wird, die auf dem Umfang der
Trommel
jeweils in- einer der Lage eines zugeordneten Thermoelements auf dem Trommelumfang
entsprechenden Position angeordnet und gegenüber der Trommel elektrisch isoliert
werden, sowie mit einem dem Schleifring betrieblich zugeordneten Bürstensatz und
einem Temperaturanzeiger elektrisch verbunden wird, so daß die Tenir-eraturen in
ausgewählten Teilen des Drehofens zuverlässig meßbar sind. Die Schleifringsegmente
stellen hierbei die Einzelteile eines einzigen Schleifrings dar, der um den Gesamtumfang
der Trommel bzw. des Zylinde-rs herum verläuft und der in die- gewünschte Anzahl
von Schleifringsegmenten unterteilt ist, wobei die erforderliche elektrische Isolierung
zwischen den Segmenten sowie zwischen diesen und der Trommel vorgesehen ist0 Ein
Satz von Bürsten ist in der Weise mit dem Schleifring verbünden, daß infolge--der
Schleifringsegmente und dieser Bürsten jedes Thermoelement bei jeder Umdrehung des
Drehofens einmal an ein Anzeigegerät angekoppelt wird, wodurch die Temperaturmessung
erfolgt Das erfindungsgemäße Verfahren bi-etet unter anderem den Vorteil, daß nicht
nur die in einem Drehofen herrschende Temperatur gemessen werden kann, sondern daß
auch die Temperaturmessung in einer beliebigen Zone im Inneren des Drehofens über
dessen Gesamtlänge hinweg genau vorgenommen: werden kann, auch wenn das in den Ofen
eingeführte Meßende jedes- Thermoelements geringe Länge besitzt.
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Außerdem gewährleistet das erfindungsgemäße Verfahren, daß Änderungen
von einem Demperaturmeßbereich zum-anderen-ohne weiteres durch einfache Positionsänderung
der Bürsten vorgenommen werden können, Dabei können die Temperaturen an verschiedenen
Stellen innerhalb der Querschnittsfläche der Trommel bzw. dbs Zylinders an jeder
beliebigen Stelle in Längsrichtung des Drehofens gemes-sen werden
Ein
weiterer Vorteil liegt darin, daß di-e Zahl der Temperaturmeßstellen beliebig vergrößert
werden kann, indem die. Zahl der Bürstensätze und der an diese angesciilossenen
Anzeigegeräte entsprechend vergrößert wird, Iloch ein weiterer Vorteil besteht in
der Anwendung von zwei oder drei Schraubenlinien, die in Drehrichtung der trommel
bz, des Zylinders um 1800 oder 1200 gegeneinander versetzt sind; dadurch kann die
Zahl der Meßstellen mit einem minimalen schädlichen Einfluß auf die Baufestigkeit
der Ofentrommel vergrößert werden.
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Schließlich liegt noch ein Vorteil darin, daß aufgrund der vorgenannten
Vorteile im Gegensatz zur Temperaturmessung nach den bekannten Verfahren, bei denen
keine klare Unterscheidung zwischen der Temperatur der Atmosphäre und derjenigen
der wärmebehandelten Charge getroffen werden kann und bei denen eine solche Unterscheidung
nur unter Verwendung eines Thermoelements mit einem langen, in den Ofen eingeführten
Meßende erfoigen kann, beim erfindungsgemäßen Verfahren die Temperaturmessung unter
Verwendung von Thermoelementen mit einem kurzen, eingeführten Meßende durchgeführt
werden kann, was zu einer längeren Betriebslebensdauer der Schutzrohre fuhrt, und
außerdem diese Temperaturmessung in jedem Teil im Inneren des Drehofens mit größerer
Genauigkeit der Meßwerte und mit beträchtlicher Auswirkung auf die Arbeitsweise
des Ofens vorgenommen werden kann.
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Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbispiele der Erfindung anhand
der beigefügten Zeichnung näher erläutert, Es zeigen: Fig, 1 einen Schnitt längs
der Linie I-I in Pig, 3 zur Veranschaulichung der Art und Weise, auf welche zwölf
Thermoelemente auf regelmäßige Abstände voneinander verteilt sind; ig. 2 einen Schnitt
längs der Linie II-II in Fig, 3, welcher
schematisch die Anordnung
von zwölf Schleifringsegmenten veranschaulicht, die elektrisch gegenüber der Trommel
eines Drehofens isoliert sind und einen einzigen Schleifring bilden, an den ein
Satz von Bürsten angekoppelt ist; Fig. 3 eine Darstellung der Art und Weise, auf
welche zwölf Thermoelemente in regelmäßigen Abständen auf einer einen einzigen Gang
aufweisenden Schraubenlinie, die über die Gesamtfläche des Körperteils der Ofentrommel
verläuft, angeordnet und mit den zugeordneten Schleifringsegnienten verbunden sind;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsw form der Anordnung
der Thermoelemente und Fig. 5 eine graphische Darstellung-für ein Beispiel eines
bekannten Verfahrens, in welcher die gestrichelte Linie A die bei einer Umdrehung
des Drehofen erhaltene Thernioelementenanzeige und die ausgezogene Linie B die Temperatur
der Charge angibt, welche einen konstanten Wert besitzt.
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Aus Fig. 1, die einen Schnitt durch die Trommel bwp den Zylinder eines
Drehofens zeigt, an dem zwölf Thermoelemente montiert sind, ist ersichtlich, daß
die Oberfläche der im Drehofen befindlichen, der Wärmebehandlung unterzogenen Charge
infolge der Drehung der Trommel eine schräge Lanze zea einnimmt. Außerdem geht aus
Fig. 1 hervor, daß die Thermoelemente 1. infolge der Drehungdes Drehofens abwechselnd
in die Charge 2 hineingelangen und einem Atmosphärengas 4 ausgesetzt werden. Fig.
9 veranschaulicht die Art und Weise, auf welche die einzelnen Thermoelemente 1 über
eine Zuleitung 5 mit den zugeordneten Schleifringsegmenten 6 verbunden sind. Gemäß
Fig. 2 ist außerdem ein Demperaturanzeiger
bzwO Thermometer 8 über
Zuleitungen mit einem Satz von mit dem Schleifring in Berührung stehenden Bürsten
7 gekoppelt Zur Temperaturmessung der Ofenatmosphäre mit Hilfe der Anordnung gemäß
Fig. 1 sind die Signalabnehmer-Bürsten 7 fest in der 180°-Drehwinkelstellung, d.h.
in der dem Thermoelement (1) gemaß Fig. 1 entsprechenden Position angeordnet0 Wenn
die Temperatur der der Wärmebehandlung unterzogenen Charge gemessen werden soll,
werden die Bürsten 7 in der 330 0-Drehwinkelstellung entsprechend dem Thermoelement
(8) gemäß Fig. 1 befestigt. Fig. 4 veranschaulicht eine andere Art der Anordnung
der Thermoelemente, deren Meßreihenfolge von derjenigen gemäß Fig. 3 abweicht.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es im Fall eines Drehofens mit
vergleichsweise großer thermischer Zeitkonstante möglich, eine zweckmäßige und zuverlässige
Regelung ohne ständige Messung und Anzeige der im Drehofen herrschenden Temperaturen
zu gewährleisten; vielmehr braucht die Messung nur etwa 10 Sekunden lang pro Arbeitszyklus
in der Größenordnung von 1 - 2,5 min durchgeführt zu werden. Mit anderen Worten:
Es reicht us, die Temperaturmessung in Zeitintervallen durchzuführen, welche der
Gleichung "Thermische Ofen-Zeitkonstante (Zeit) r Meßperiode" genügen0 Gemäß Fig.
5 besitzen die Temperaturanzeigen d-er Thermoelemente bei einer Umdrehung des Ofens
etwas niedrigere Werte in den Winkelstellungen der Trommel, in denen die einzelnen
Thermoelemente durch die Charge laufen, Der Anzeigewert beginnt sich dann nahe der
Oo -Position allmählich zu erhöhen und erreicht seinen höchsten Wert nahe der Winkelpositionen,
an welchen das betreffende Thermoelement kurz vor seinem Eintritt in die Charge
steht. Die Anzeigewerte laufen jedoch geringfügig den Drehwinkelstellungen gemäß
Fig. 1 nach, was auf den Einfluß der thermischen Zeitkonstante des Thermoelements
zurückzuführen ist0
Da diese Temperaturänderungen während eines
Arbeitszyklus, d.h. eines Umlaufs des Thermoelements auftreten, ist es wesentlich,
daß. die Temperaturmessung stets unte-r den gleichen Bedingungen erfolgt, um die
erforderlichen Anzeigen für den Betrieb des Ofens zu liefern. Das erfindungsgemäße
Verfahren entspricht diesem Erfordernis. Außerdem können dabei die Zahl der Meßelemente
und die Meßfrequenz durch entsprechende Vergrößerung der Zahl der Signalabnehmer-Bürsten
-7 erhöht werden. Außerdem kann die.Temperaturmessung an allen Drehwinkelstellungen
in jeder beliebigen Längsposition des Drehofens vorgenommen werden, was für die
Temperaturanalyse des Ofens sehr nützlich ist.
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Aus der vorstehenden BesQhreibung ist somit ersichtlich, daß infolge
der Temperaturmessung in genau festgelegten Drehwinkeistellungen durch die Erfindung
die Notwendigkeit für die Verwendung von möglichst langen Thermoelementen zur Messung
der Temperatur nahe der Mittellinie eines Drehofens ausgeschaltet und somit die-
Abweichung der Meßwerte infolge von Ungenauigkeiten in der Drehwinkelstellung -bei
der Me-ssung nach dem bekannten. Verfahren vermieden wird. Außerdem sind diese Vorteile
unter Verwendung z.B. kurzer Thermoelemente realisierbarO Dies führt zu dem Ergebnis,
daß nicht nur. die Betriebslebensdauer der anoden Meßenden der Thermoelemente vorgesehenen
Schutzrohre verlängert, sondern auch eine bessere Regelung des Drehofens gewahrleistet
wird Außerdem kann. das erfindungsgemäße Verfahren ,n auch für die Temperaturmessung
bei Zementöfen, Pelletherstellungsanlagen für reduzierte Pellets usw., Umlauftrocknern,
umlaufenden Kalköfen und anderen Brenn- und-Verbrennungsvorrichtungen nach Art eines
Drehofens angewandt werden.