DE29606676U1

DE29606676U1 - Prüfkörper zur Feststellung der Meßgenauigkeit eines berührungslos die Temperaturverteilung auf der Oberfläche von Materialschüttungen messenden Überwachungssystemes

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Publication number: DE29606676U1
Application number: DE29606676U
Authority: DE
Original assignee: UC UMWELT CONSULTING TECHNIK U
Current assignee: UC UMWELT CONSULTING TECHNIK U
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 1996-07-04
Anticipated expiration: 2006-04-13

Description

Beschreibung

Prüfkörper zur Feststellung der Meßgenauigkeit eines berührungslos
die Temperaturverteilung auf der Oberfläche von Materialschüttungen messenden überwachungssystemes

In Materialbunkern oder bei sonstigen Haldenschüttungen, insbesondere auf Deponien, Müllbunkern etc. sind Frühwarnmelder zur Brandverhinderung unentbehrlich. Die vielfach in Gebäuden verwendbaren Rauchmelder sind ebenso wie Flammenmelder nur bedingt geeignet, da sie den bereits entstandenen bzw. schwelenden
Brand spät erkennen, bei Rauchmeldern kommt hinzu, daß Staub
nicht von Rauch sicher unterscheidbar ist. Die wirksamste Möglichkeit, mögliche entstehende Brandnester frühzeitig zu erkennen, liefert die Temperaturmessung, wobei die direkte Temperaturmessung mittels Temperaturfühlern in der Schüttung nachteilig ist, da das Schüttmaterial diese Fühler leicht beschädigen kann, abgesehen davon, daß solche Fühler notwendige Greif- und Fördereinrichtungen behindern. Hierin liegt der Grund, weshalb sich die berührungslose Temperaturmessung zur Messung der Temperaturverteilung auf der Oberfläche der Materialschüttung
durchgesetzt hat. Detektiert man einen örtlichen Temperaturanstieg, beispielsweise auf der Oberfläche von Abfallschüttungen in Müllbunkern, so kann man frühzeitig Kenntnis von einem auf
oder innerhalb der Schüttung vorhandenen Brand- oder Glutnest
und damit die Möglichkeit der rechtzeitigen Brandbekämpfung
erhalten. Bei der Anwendung einer derart bequemen berührungsfrei
arbeitenden Meßtechnik stellt sich jedoch häufig die Frage nach den zu tolerierenden Meßwertabweichungen. So zwingt z.B.
das hohe Gefahrenpotential des Restmüllbunkers einer Hausmüll-Verbrennungsanlage, von dem thermographischen Überwachungssystem
eine hohe Präzision zu verlangen. Die Ristriktionen der
thermographischen Erfassung der Temperaturverteilung auf der
Oberfläche einer Abfallschüttung sind der unbekannte variable
Emissionsgrad der Gemengekomponenten, der Einfluß der Fremdstrahlung,
die direkt oder über Reflxionen zur verwendeten

IR-Kamera gelangt, die Absorption der IR-Strahlung im Zwischenmedium, das die absorbierenden Komponenten E^O, CO2 und Staub enthält und die zu überbrückende große Entfernung von 40 m und mehr, d.h., eine unter Umständen unzulässige Einschränkung der geometrischen Auflösung der Temperaturverteilung. Es ist daher notwendig, die Wirksamkeit verfügbarer Thermographiesysteme überprüfen zu können.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Prüfkörper der eingangs genannten Art zu schaffen, der einfach aufgebaut und leicht handhabbar ist und der eine hohe Prüfsicherheit bietet, ob die vorhandene thermographische Überwachungsanlage exakt arbeitet. Der Prüfkörper soll geeignet sein, auftretende Temperaturzustände einstellen zu können, um die Funktionsfähigkeit des verwendeten überwachungssystemes testen zu können.

Diese Aufgabe wird durch den Prüfkörper nach Anspruch 1 gelöst, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß er eine mit einer Heizeinrichtung und einem Temperaturfühler ausgestattete Platte aufweist. Der Vorteil der beheizbaren Platte liegt darin, daß diese auf der zu überwachenden Schüttung abgelegt werden kann und so einen Teil der Oberfläche bildet. Auf diese Weise bleiben die Randbedingungen, denen das Überwachungssystem ausgesetzt ist, unverfälscht erhalten. Erfährt die Platte eine definierte Beheizung sowohl in Form einer definierten Aufheizung als auch einer konstanten Temperaturheizung, so kann bei Beobachtung dieser Platte durch das vorhandene überwachungssystem (IR-Kamera) geprüft werden, ob die Wärmemaximalmeldung bzw. Wärmedifferentialmeldung voraussetzungsgemäß funktioniert. Die geschwärzte Dachfläche liefert ein homogenes Temperaturfeld, bei dem Reflexionen weitgehend minimiert sind.

Weiterbildungen des Prüfkörpers sind in den Unteransprüchen beschrieben.

So kann deren Dachfläche geschwärzt sein, vorzugsweise mattschwarz, bzw. eine Lackierung mit einem Emissionsgrad bei 70"C im Abstrahlbereich von 0" bis 45* von > 0,96 im Wellenlängenbereich 8 bis 14 pa und/oder von >. 0,93 im Wellenlängenbereich 3 bis 5,3 &mgr;&igr;&eegr; besitzen. Die Anisothermie {Temperaturabweichung) auf der Dachfläche liegt vorzugsweise bei maximal < 1 K.

Als Temperaturfühler wird nach einer Ausgestaltung der Erfindung ein Widerstandsfühler, insbesondere ein Pt-100-Draht, als Teil eines Widerstandsthermometers verwendet, das vorzugsweise eine Meßgenauigkeit von ± 0,5 K aufweist. Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit ist weiterhin vorgesehen, daß der Temperaturfühler maximal 1 mm unterhalb der Dachfläche der genannten Platte angeordnet ist, vorzugsweise in einer Plattennut.

Um eine gleichmäßige Heizung der Platte bzw. der zu beobachtenden Plattendachfläche zu gewährleisten, ist die Heizeinrichtung unterhalb der Platte als mäanderförmige Heizschlange ausgebildet. Sie befindet sich dabei sandwichartig oberhalb einer Grundplatte, die auf der abgewandten Seite durch eine Wärmedämmung abgeschirmt ist. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, daß bei Heizung der Platte, die auf einer Müllschüttung aufgelegt ist, die Müll-Oberfläche gegen die durch die Heizschlange herbeigeführte Erwärmung abgeschirmt ist.

Hinsichtlich der Bemessung der genannten Platten hat sich eine Plattendicke von 5 mm ± 1 mm und/oder eine Fläche von 600 mm &khgr; 600 mm als bevorzugt erwiesen, die durch Auflegen einer Matte aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit beliebig verkleinert werden kann. Hierbei ist das Volumen der oberen Platte auf eine geringstmögliche Wärmekapazität abgestellt, d.h., die Zeit des Wärmeüberganges und der homogenen Erwärmung wird entsprechend minimiert. Andererseits ist ein variables Beobachtungsfeld für die IR-Überwachungssysteme geschaffen worden, womit die Meßgenauigkeit im Sinne einer überprüfung hinreichend genau wird. Bei dieser überprüfung werden die tatsächliche Temperatur der oberen Platte mit der von

der IR-Überwachungseinrichtung festgestellte verglichen. Vorzugsweise besteht die obere Platte und/oder die weitere Platte aus Aluminium, also einem Leichtmetall.

An der Dachfläche besitzt die Platte vorzugsweise Befestigungsmittel für Hubeinrichtungen, vorzugsweise ösen, in die Tragseile einhängbar sind. Die freien Enden der Tragseile sind nach einer weiteren Ausgestaltung mit einem Rahmen verbunden, der ein Kopfstück aufweist, das von einem Kran- oder Baggergreifer hinterfaßbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, den Prüfkörper an beliebiger Stelle der Müllschüttung unter Zuhilfenahme eines Kranes oder Baggers leicht zu positionieren.

Weitere Verbesserungen des Prüfkörpers erhält man, indem das Kopfstück über Verbindungsmittel lösbar an dem Rahmen befestigt ist. Hierdurch kann der Prüfkörper etwa zu Transportzwecken demontiert und auf engstem Raum verstaut werden. Bevorzugt kann als Kopfstück eine kreisrunde oder ovale Platte verwendet werden, die über Rohre oder Stangen als Verbindungsmittel mit dem Rahmen verbunden ist. Die Rohre oder Stangen können als ihrerseits steckbare Verbindungen auf beliebige Längen verlängerbar sein und werden jeweils endseitig mit dem Rahmen oder dem Kopf verschraubt oder über Laschen in ösen eingesteckt.

Der Prüfkörper kann auch unmittelbar Teil eines Baggergreifers sein, beispielsweise derart, daß die Greiferzähne selbst als beheizbare Platten ausgebildet sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Der Prüfkörper besteht aus einer oberen Platte 1, deren Dachfläche 2 eine schwarze Oberflächenlackierung mit einem Emissionsgrad bei 70⁰C im Abstrahlbereich 0° (senkrecht) bis 45° von &egr; = 0,96 im Wellenlängenbereich von 8 bis 14 /im und &egr; = 0,93 im Wellenlängenbereich von 3 bis 5,3 /im besitzt.

Unterhalb dieser Platte 1 ist eine Heizeinrichtung 3 angeordnet, die beispielsweise aus einer mäanderförmigen Heizschlange bestehen kann. Diese Heizschlange 3 liegt zwischen der genannten Platte 1 und einer unteren Platte 4, die über entsprechende Verbindungsmittel, wie Schrauben oder ähnliches, miteinander planparallel verbunden sind. Die beiden Platten besitzen eine Grundfläche von 600 mm &khgr; 600 rnm und eine Dicke von jeweils 5 mm. Die Heizeinrichtung wird über eine elektrische Zuführleitung 5 mit einer Spannungsversorgung verbunden, deren integrierter Programmregler die Heizung bis z.B. 80^eC erwärmen kann, wobei eine Temperaturkonstanz von ± 0,5 K einstellbar ist. Die Aufheizraten sind wählbar und betragen z.B. 20 K/h. Hierdurch wird die Überprüfung vorgenommener Temperaturtrendanalysen ermöglicht. Zur Messung der Temperatur der Platte ist in diese in einer Nut dachflächennah, d.h., mit einem Abstand von maximal 1 mm ein Widerstandsfühler aus einem Pt-100-Draht eingelassen, der über eine Versorgungs- und Signalleitung mit dem Widerstandsthermometer der Einheit 6, die gleichzeitig Temperatürregeleinheit ist, verbunden ist. Hierzu kann eine gemeinsame Versorgungs- und Signalleitung mit der Stromzufuhr 5 dienen. Die Oberflächentemperatur der Platte 1 kann mit Hilfe einer kalibrierten Meßeinrichtung auf eine Fehlergrenze von ± 0,5 K bestimmt werden. Die Dachfläche 2 besitzt in jeder Ecke Ösen 7 zur Befestigung von Tragseilen 8, die über entsprechende ösen 9 mit einem Rahmen 10 verbunden sind. An den Ecken des Rahmens sind jeweils rohrförmige Stangen 11 befestigt, deren anderes Ende mit einer weiteren kreisrunden Platte 12 als Kopfstück verbunden ist. Die betreffende Verbindung der Stangen 11 kann endseitig über Schraubgewinde, Kontermuttern oder als Steck-Verbindung, Rast-Verbindung oder ähnliches ausgebildet sein. Die Stangen 11 sind selbst ihrerseits als steckbare Verbindungen 11a und 11b ausgebildet, so daß die Teile 11a und 11b ebenso voneinander trennbar wie von dem Rahmen 10 und der Platte 12 ausgebildet sind. Durch die gewählte Zerlegbarkeit kann der Prüfkörper auf engstem Raum zusammengelegt werden, womit er leicht transportabel ist.

Die Prüfeinrichtung wird folgendermaßen verwendet. Zur Funktionskontrolle der vorhandenen IR-Überwachungseinrichtung wird mittels eines Kran- oder Baggergreifers 13, der den Kopf bzw. die Platte 12 hinterfaßt, der in der Zeichnung dargestellte und so zusammengebaute Prüfkörper an die gewünschte Stelle der Müllschüttung transportiert und dort abgesetzt. Die Versorgungs- und Signalleitung des Temperaturmeßfühlers und der Stromzufuhr zu der Heizeinrichtung 3 sind entsprechend lang gewählt, so daß die Versorgungseinheit mit Programmregler und Temperaturmeß- und Anzeigeeinrichtung 6 außerhalb des Bunkers verbleiben kann. Anschließend wird der Heizeinrichtung geregelt Strom zugeführt, um die gewünschte Aufheizrate auf beispielsweise 80"C vorzunehmen. Die Heizeinrichtung erwärmt die Platte 1 und damit die Dachfläche 2, deren Anisothermie ^ 1 K ist, d.h., es wird eine identische Oberflächentemperatur der Dachfläche erreicht. Durch Beobachtung der Dachfläche und deren Temperaturstrahlung mittels der anlagenfesten IR-Überwachungseinrichtung kann dann durch Vergleich der durch den Temperaturmeßfühler der Platte 1 festgestellten Temperatur mit der mittels des IR-überwachungssystemes festgestellten Temperatur bzw. Temperaturänderung die Funktionsfähigkeit und Meßgenauigkeit der IR-überwachungseinrichtung geprüft werden.

Claims

· S Schutzansprüche

1. Prüfkörper zur Feststellung der Meßgenauigkeit eines berührungslos die Temperaturverteilung auf der Oberfläche von Materialschüttungen, insbesondere Abfallschüttungen messenden überwachungs syst eines, insbesondere IR-thermographischen überwachungssystemes zur Früherkennung von Brandnestern oder dergleichen, dadurch gekennzeichne t, daß der Prüfkörper eine mit einer Heizeinrichtung (3) und einem Temperaturfühler ausgestattete Platte (1) aufweist, die so auf der Oberfläche der Materialschüttung plazierbar ist, daß sie einen Teil der Oberfläche bildet.

2. Prüfkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dachfläche (2) eine Lackierung mit einem Emissionsgrad (&egr;) bei 70"C im Abstrahlbereich von 0° bis 45° von > 0,96 im Wellenlängenbereich 8 /im bis 14 /im und/oder von £ 0,93 im Wellenlängenbereich 3 /im bis 5,3 /im aufweist.

3. Prüfkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anisothermie (Temperaturabweichung) auf der Dachfläche <, &igr; &kgr; ist.

4. Prüfkörper nach einem der Ansprüche l bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler ein Widerstandsfühler, insbesondere Pt-100-Draht als Teil eines Widerstandsthermometers, vorzugsweise mit einer Meßgenauigkeit von ± 0,5 K ist.

5. Prüfkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler maximal 1 mm unterhalb der Dachfläche (2), vorzugsweise in einer Nut der Platte (1) angeordnet ist.

6. Prüfkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (3) unterhalb der Platte (1) als vorzugsweise mäanderförmige Heizschlange ausgebildet ist.

7. Prüfkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizschlange zwischen der Platte (1) und einer flächengleichgroßen weiteren Platte (4) angeordnet ist, wobei die untere (Grund-)Platte (4) an der der Heizschlange abgewandten Seite eine Wärmedämmung besitzt.

8. Prüfkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadaurch gekennzeichnet, daß die (obere) Platte (1) und/oder die untere Platte (4) eine Dicke von 5 mm ± 1 mm und/oder eine Fläche von mindestens 300 mm &khgr; 300 mm, vorzugsweise 600 mm &khgr; 600 mm, aufweisen, wobei die obere Platte (1) durch eine aufgelegte Matte aus einem Material geringerer Wärmeleitfähigkeit in dem nutzbaren Flächenmaß entsprechend verkleinerbar ist.

9. Prüfkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1) und/oder die weitere Platte (4) aus Aluminium bestehen.

10. Prüfkörper nach einem der Ansprüche Ibis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Dachfläche (2) Befestigungsmittel (7) für Hubeinrichtungen (8) aufweist, vorzugsweise ösen, in die Tragseile (8) einhängbar sind.

11. Prüfkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Tragseile (8) mit einem Rahmen (9) verbunden sind, der ein Kopfstück (12) aufweist, das von einem Kran- oder Baggergreifer (13) hinterfaßbar ist.

12. Prüfkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfstück (12) über Verbindungsmittel (11) lösbar an dem Rahmen (10) befestigt ist.

• · &diams;

13. Prüfkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfstück (12) eine vorzugsweise kreisrunde oder ovale Platte ist.

14. Prüfkörper nach einem der Ansprüche llbis 13, dadurch gekennzeichnet, daß da Kopfstück (12) über Rohre (11) oder Stangen als Verbindungsmittel mit dem Rahmen (10) verbunden ist.

15. Prüfkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (11) oder Stangen als ihrerseitssteckbare Verbindungen (11a, lib) mit dem Rahmen (10) und dem Kopf (12) verschraubbar oder über Laschen-ösen-Verbindungen befestigbar sind.

16. Prüfkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1) oder mehrere Platten als Teil eines Baggergreifers, vorzugsweise als Greiferzähne ausgebildet sind.