DE2705520C3 - Temperaturmeßgerät zur berührungslosen Temperaturmessung in explosions- oder schlagwettergefährdeten Räumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Temperaturmeßgerät zur berührungslosen Temperaturmessung mittels eines Strahlungspyrometers zur Verwendung in explosions- oder schlagwettergefährdeten Räumen. Eine derartige verwendung eines Strahlungspyrometers beispielsweise in chemischen Betrieben oder im Untertage-Bergbau war bisher nicht möglich, da ein Strahlungspyrometer, das die von dem Meßobjekt ausgesandte temperaturabhängige Infrarotstrahlung aufnimmt, diese Strahlung in eine Ausgangsspannung umsetzen muß, um das Meßergebnis einem Anzeigeinstrument zuzuführen.

Strahlungspyrometer werden überwiegend zur Temperaturmessung von schwer zugänglichen oder bewegter. Objekten benutzt und verursachen keine Störung des Temperaturfeldes, wie es bei eingesetzten Wärmefühlern vorkommen kann, die die Temperatur über einen sich ändernden elektrischen Widerstand messen. Es ist bekannt, Strahlungspyrometer in einem Gehäuse hinter einer die Strahlungsenergie durchlassenden Scheibe anzuordnen, wenn das Strahlungspyrometer vor aggressiven Gasen oder Dämpfen oder gegen hohe Temperaturen geschützt werden soll, beispielsweise beim Einbau eines Strahlungspyrometers in die Außenwandung einer Dampf- oder Brennkraftturbine zur Überwachung der Laufschaufel-Temperatur (US-PS 35 84 509). Auch beim Messen der Temperatur in der Kuppel eines Winderhitzers besteht die Notwendigkeit der Abkapselung eines Strahlungspyrometers in einem Gehäuse mit einer druckfesten Quarzscheibe vor der Optik des Pyrometers (F. Lieneweg, »Handbuch technische Temperaturmessung 1976, Seite 399). Aus Seite 347 und 348 der gleichen Literaturstelle geht auch

ίο hervor, daß Linsen vor der Optik eines Strahlungspyrometers aus Germanium bestehen können.

Dieser Stand der Technik berührt die Problemstellung im Rahmen der Erfindung nicht, die daraus erwächst, daß Strahlungspyrometer eine eigene Strom-Versorgung benötigen, einen elektronischen Meßkreis haben und elektrische Werte zur Weiterleitung an ein Anzeigegerät abgeben müssen, wobei mehrfach die Gefahr der Funkenbildung und damit der Zündung eines zündfähigen Luftgemisches in der Umgebung des Gerätes gegeben ist Daher hat man sich bisher zur Temperaturmessung in expiosionsgefährdeten Räumen des Wärmefühlers bedient, der keine eigene Stromversorgung benötigt und bei dem es genügte, den Meßwert-Stromkreis eigensicher und den Wärmefühler-Innenraum durch eine Spaltabdichtung gegenüber einem Anschlußkopf rückschlagsicher zu machen (Seite 300 und 301 a. a. O.). Solche Wärmefühler eröffnen aber nicht die Möglichkeit der Überwachung von Temperaturen »auf Distanz«.

In der Erkenntnis, daß in expiosionsgefährdeten Räumen und im Untertage-Betrieb, der durch Schlagwetter gefährdet ist, Explosionen leicht durch heißlaufende Lagerstellen, Fördergurte, Bremstrommeln usw. entstehen können, liegt der Erfindung die neue Aufgabe zugrunde, die Sicherheit in explosions- oder schlagwettergefährdeten Räumen durch die Anwendung der berührungslosen Temperaturmessung zu vergrößern. Diese Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Diese Lösung steht nicht unter dem Aspekt, ein Strahlungspyrometer zu dessen eigenem Schutz abzukapseln, sondern es geht allein darum, einen Weg zu weisen, auf welche Art und Weise die berührungslose Temperaturmessung in Räumlichkeiten oder Umgebungen eingesetzt werden kann, die explosions- oder schlagwettergefährdet sind. Hierfür ist es wichtig, daß der im Hauptgehäuse befindliche Ausgangskreis des Strahlungspyrometers in seinem Meßwertausgang auf eine maximale Kurzschlußstromstärke von 50(mA) ausgelegt ist. Eine derart niedrige, außerhalb des Hauptgehäuses möglicherweise auftretende Kurzschlußstromstärke macht das Temperaturmeßgerät gemäß der Erfindung zulässig zum Einsatz in explosions- oder schlagwettergefährdeten Räumen, wobei die übrigen Merkmale der Lösung vorrangig dazu dienen, daß eine etwaige Explosion im Inneren des Hauptgehäuses, ausgelöst durch die hier vorliegende hohe Netzspannung der Eigen-Stromversorgung des Pyrometers, nicht nach außen durchschlagen kann. Aus diesem Grunde soll auch der die Germaniumscheibe aufnehmende Einsatz über einen Flansch an der Rückseite der Vorderwand des Hauptgehäuses unter Zwischenlage eines Dichtungsringes angeschraubt sein. Im Ergebnis wird durch die Erfindung die Sicherheit in explosions- oder schlagwettergefährdeten Räumen dadurch erhöht, daß alle Vorteile des Strahlungspyrometers dort genutzt werden können, unter Umständen durch ein zusätzliches eigensicheres Nachschaltgerät,

um bei Auftreten unzulässig hoher Temperaturen an irgendwelchen maschinellen Teilen. Rohrleitungen usw. über eine Grenzwerterfassung und Fernübertragung Warnsignale zu erzeugen oder sogar maschinelle Einrichtungen automatisch abzuschalten. Da ein Strahlungspyrometer bereits auf die Wärmestrahlung eines menschlichen Körpers anspricht, kann das Temperaturmeßgerät gemäß der Erfindung auch als Schranke eingesetzt werden, um beispielsweise im Untertage-Bau zu verhindern, daß Bergleute die Förderbänder als Transportmittel für sich selbst benutzen, wodurch schon zahlreiche Unfälle entstanden sind.

Wenn als Hauptgehäuse ein für die Aufnahme des Strahlungspyrometers geeignetes handelsübliches druckfestes Gußgehäuse ausgewählt wird, wie es zur Unterbringung Anzeige- und Schaltgeräten in explosions- und schlagwettersicherer Ausführung mit einfacher Glasscheibe als Einblickfenster zur Verfügung steht, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung an dem Hauptgehäuse ein ein Anzeigegerät aufnehmendes instrumentengehäuse befestigt, in dem aus dem Hauptgehäuse herausgeführte elektrische Verbindungen in Gestalt von Anschlußklemmen enden. Ist das Hauptgehäuse hinsichtlich der druckfesten Leitungs-Ein- und Ausführöffnungen nicht dazu geeignet, die Netzleitungen unmittelbar einzuführen, wird hierzu an dem Hauptgehäuse ein druckfester Netz-Anschlußkasten mit druckfesten Leitungs-Ein- und Ausführungen vorgesehen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Temperaturmeßgerätes gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 eine Vorderansicht des aus 3 Gehäusen bestehenden Gerätes,

F i g. 2 die Vorderansicht nach F i g. 1 mit teilweise weggeschnittenen Vorderwänden bzw. einer abgenommenen Vorderwand, und

F i g. 3 einen Schnitt durch den Einsatz mit der Germaniumscheibe nach der Linie III-III in F ig. 1.

In F i g. 1 erkennt man das mittlere Hauptgehäuse 1 mit dem Vorderdeckel 2, der eine öffnung hat, aus dem der mit einem Strahleneingang 4 versehene Einsatz 3 hervortritt. In dem Strahleneingang 4 befindet sich eine Germaniumscheibe 5 als Strahlungsfenster, die mit zwei Dichtungsringen 6 und 7 belegt ist und mittels eines Gewinde-Druckringes 8 in ihrem Sitz fest eingespannt ist (F i g. 3). Die freiliegende Stirnfläche des Einsatzes 3 ist mit vier Bohrungen 9 zur Anbringung eines durchsichtigen Staubschutzdeckels versehen

Der Einsatz 3 wird über seinen Flansch 3a an der Rückseite der Gehäuse-Vorderwand 2 unter Zwischenlage eines Dichtungsringes 10 fest angeschraubt Die innere Dichtung 6 an der Germaniumscheibe 5 ist zweckmäßig eine Kupferdichtung, wogegen die Dichtungen 7 und 10 metallumhüllte Dichtungen sind. Die Spaltabmessungen sowohl des Gewindes des Druckringes 8 als auch der Außendichtungen 7 und 10 entsprechen der Vorschrift VDE 0170/0171 § 16 bzw. 17d. Hierdurch ist die Fassung für die Germaniumscheibe zünddurchschlagsicher.

Oben an dem Hauptgehäuse 1 ist ein Instrumentengehäuse 11 aus Stahlblech befestigt, das ein Anzeigegerät 12 aufnimmt und mit zwei Kabel-Ausführungen 13 versehen ist, um Nachschaltgeräte an das Anzeigegerät 11 anschließen zu können. Da im Ausführungsbeispiel das Hauptgehäuse 1 ein handelsübliches druckfestes Gehäuse ist, ist unten an dem Hauptgehäuse ein druckfester Netz-Anschlußkasten 14 befestigt, in den das Netzkabel über eine zugentlastete Kabeleinführung 15 einführbar ist. Die nicht dargestellte Einführung des Netzkabels in den Netz-Anschlußkasten 14 ist drucksicher bzw. »eigensicher« ausgeführt, ebenso wie die von den Anschlußklemmen 16 (Fig.2) ausgehenden Leitungs-Einführungen in das Hauptgehäuse 1. Zur Darstellung der Klemmen 16 ist in Fig.2 das Netz-Anschlußgehäuse 14 ohne Deckel dargestellt.

F i g. 2 zeigt das Hauptgehäuse 1 mit teilweise weggeschnittener Vorderdeckel 2 und dem eingesetzten Strahlungspyrometer 18 mit Optik 18a. An dem Strahlungspyrometer 18 ist eine Platine 19 befestigt, die einen aus Drahtwiderständen und Zenerdioden bestehenden Ausgangskreis des Pyrometers trägt, der dafür ausgelegt ist, die Kurzschlußstromstärke des handelsüblichen Strahlungspyrometers 18 auf maximal 50 Milliampere zu begrenzen. Hierdurch ist es möglich, das Instrumentengehäuse 11 in nicht druckfester Ausführung an der Oberseite des Hauptgehäuses 1 zu befestigen. Die mit 20 bezeichneten Signalleitungen des Ausgangskreises des Strahlungspyrometers 18 sind druckfest bzw. »eigensicher« aus dem Hauptgenäuse 1 herausgeführt und enden in Anschlußklemmen 21 innerhalb des Instrumentengehäuses 11. Da diese Klemmen 21 höchstens mit der Kurzschlußstromstärke von 50 Milliampere belegt sind, können in dem an sich nicht druckfesten Instrumentengehäuse 11 weder Funken noch Kurzschlußwärme entstehen, die eine Explosion oder ein Schlagwetter auslösen könnten. Zur Darstellung der Klemmen 21 ist in Fig.2 der Deckel 11a des Instrumentengehäuses 11 teilweise weggeschnitten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Temperaturmeßgerät zur berührungslosen Temperaturmessung mittels eines Strahlungspyrometers zur Verwendung in explosions- oder schlagwettergefährdeten Räumen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) das Strahlungspyrometer (18) ist in einem druckfesten und mit druckfesten Leitungs-Ein- und -Ausführöffnungen versehenen Hauptgehäuse (1) angeordnet,

b) die Vorderwand des Hauptgehäuses (2) hat eine der Optik (18a) des Strahlungspyrometers (18) vorgeordnete Öffnung, in die ein eine Germaniumscheibe (5) aufnehmender Einsatz (3) mit Strahleneingang (4) eingesetzt ist, der über einen Flansch (3a) an der Rückseite der Gehäuse-Vorderwand unter Zwischenlage eines Dichtungsringes (10) angeschraubt ist,

c) die Germaniumscheibe (5) ist mit ihrem Sitz in dem Einsatz (3) beidseitig mit Dichtungsringen (6, 7) belegt bleegt und von einem Gewindedruckring (8) zünddurchschlagsicher eingespannt,

d) der im Hauplgehäuse (1) befindliche Ausgangskreis (19) des Strahlungspyrometers ist in seinem Meßwertausgang auf eine maximale Kurzschlußstromstärke von 50 Milliampere (mA) ausgelegt

2. Temperaturmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hauptgehäuse (1) ein ein Anzeigegerät (12) aufnehmendes Instrumentengehäuse (11) befestigt ist, in dem aus dem Hauptgehäuse (1) herausgeführte elektrische Verbindungen (20) in Gestalt von Anschlußklemmen (21) enden.

3. Temperaturmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hauptgehäuse (1) ein druckfester Netz-Anschlußkasten (14) mit druckfesten Leitungs-Ein- und -Ausführungen befestigt ist.