DE3444589A1

DE3444589A1 - Verfahren und vorrichtung zum erfassen von messwerten von waermgut

Info

Publication number: DE3444589A1
Application number: DE19843444589
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl.-Ing. 8701 Neunkirchen Löhr; Klemens Dipl.-Ing. 6453 Seligenstadt Meuer; Helmut 8752 Mainaschaff Taute; Michael Dr. 3380 Goslar Tenhumberg
Original assignee: IKS GES fur HAUSTECHNIK INDUS
Current assignee: IKS GES fur HAUSTECHNIK INDUS
Priority date: 1984-12-06
Filing date: 1984-12-06
Publication date: 1986-06-12

Description

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4. Dezember 1984 IKS-1

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Gesellschaft für Haustechnik, Industriemontagen, Kerntechnischen Service und Schweißarbeiten mbH Bollenwaldstraße 117

8 750 Aschaffenburg 9 Obernau

Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von Meßwerten von Wärmgut

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen von Meßwerten von durch eine Wärmebehandlungsanlage transportiertem Wärmgut mittels an einer Meßwerterfassungseinrichtung angeschlossenen Meßsonden.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind beispielsweise aus der Stahlindustrie sowie der steine- und erdenverarbeitenden Industrie bekannt. Als Wärmebehandlungsanlage kommen Tunnel-, Durchlauf- oder Stoßöfen zum Einsatz, durch welche das Wärmgut beispielsweise auf einem Schienenwagen hindurchtransportiert wird. Die Aufenthaltsdauer des' Wärmgutes im Ofen beträgt charakteristischerweise zwischen

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einigen Stunden und mehreren Tagen.

Bei der ersten Inbetriebnahme einer solchen Wärmebehandlungsanlage oder bei Produktionsumstellungen müssen zunächst Testmessungen am in die Anlage eingefahrenen Wärmgut vorgenommen werden. Zu diesem Zweck werden Meßsonden am oder im Wärmgut befestigt. Diese Meßsonden, wie beispielsweise Thermoelemente sind über hitzebeständige Meßleitungen an eine Meßwerterfassungseinrichtung angeschlossen, die außerhalb der Wärmebehandlungsanlage in thermisch geschützter Position angeordnet ist. Da Leitungslängen von mehr als 100 m üblich sind, wird eine Schleppeinrichtung für die Meßleitungen benötigt, die im Ofen selbst oder in einem unter dem Ofen befindlichen Begehkanal angeordnet ist. Eine entsprechend personalintensive Beaufsichtigung der Schleppeinrichtung sowie der langen Meßleitungen ist unerläßlich, da die Meßleitungen aufgrund ihrer Länge stets nachgeführt werden müssen. Dabei besteht immer die Gefahr, daß die Meßsonden vom Wärmgut abreißen und die langwierige Meßkampagne abgebrochen werden muß. Hinzu kommt,.daß die hohen Ofentemperaturen ein Beseitigen von Störungen an den Meßsonden und Meßleitungen weitgehend verhindern . Aus finanziellen Erwägungen sirid ausführliche Schleppversuche vor der eigentlichen Messung üblicherweise nicht zu realisieren und bei manchen Ofenkonstruktionen, die keinen Begehkanal aufweisen, technisch nicht durchführbar.

Eine ganze Reihe von Messungen, insbesondere chemischer Zustände sind aufgrund der langen Meßleitungen und der Schleppeinrichtung nicht realisierbar.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein eingangs genanntes Verfahren bei reduziertem Personalaufwand betriebssicher zu gestalten, wobei die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ohne wesentliche Vorbereitungszeit jederzeit schnell einsatzbereit sein soll.

Diese Aufgabe wird in Übereinstimmung mit dem Verfahrensanspruch 1 und dem Vorrichtungsanpruch 2 gelöst.

Aufgrund der unmittelbaren Anordnung der thermisch ^isolierten Meßwerterfassungseinrichtung am Meßort sind lediglich kurze Meßleitungen zwischen dieser Erfassungseinleitung und den Meßsonden erforderlich, so daß ein Verklemmen und Abreißen der Meßleitungen beim Transport der Erfassungseinrichtung mit dem Wärmgut durch die Wärmebehandlungsanlage ausgeschlossen werden kann. Diese Vorortpositionierung der Meßwerterfassungseinrichtung gewährleistet somit eine hohe Betriebssicherheit bei Testmessungen in Wärmebehandlungsanlagen.

Die gesamte Anordnung aus Meßwerterfassungseinrichtung und Wärmgut ist schnell einsatzbereit, da die komplette Montage bequem außerhalb der jeweiligen Wärmebehandlungsanlage ausgeführt werden kann.

Der komplett vormontierte. Meßauf bau bedarf bei seiner Fahrt durch die Wärmeböhandlungsanlage keiner weiteren Betreuung durch Personal, so daß entsprechende Kosten eingespart werden können.

Ein wesentlicher Vorteil der Vorortmeßwerterfassung besteht darin, daß auch Messungen in Wärmebehandlungsanlagen möglich sind, die bei bisher bekannten Erfassungsverfahren mit Schleppeinrichtungen für die' langen Meßleitungen technisch nicht möglich waren.

Besondere Maßnahmen sind erforderlich, um die empfindliche Meßwerterfassungseinrichtung bei deren Reise durch die Wärmebehandlungsanlage vor den hohen Temperaturen zu schützen. Hierzu dient ein Wärmeisoliergehäuse, das in seiner einfachsten Ausführungsform aus einer einzigen Kammer besteht, die mit einem Kühlfluid gefüllt ist. In dieses Kühlfluid ist die in einen Schutzbehälter eingekapselte Meßwerterfassungseinrichtung

eingetaucht. Eine für die Meßwerterfassungseinrichtung verträgliche Umgebungstemperatur wird durch das Kühlfluid gewährleistet/ wobei die Wärmeisolation auf der Phasenumwandlung des Kühlfluids basiert. Zu diesem Zweck wird ein Kühlfluid gewählt, dessen Phasenumwandlungstemperatur im Bereich der für die Meßwerterfassungseinrichtung unschädlichen Betriebstemperatur liegt. Bekanntlich bleibt die Temperatur eines chemischen Stoffes, der auf seine individuelle Phasenumwandlungstemperatur erwärmt ist, auch bei weiterer Wärmezufuhr konstant. Lediglich das Volumen der Ausgangsphase des verwendeten Stoffes, in diesem Fall des Kühlfluids nimmt zugunsten der neuenPhase , z.B. durch Schmelzen, Verdampfen, Supplimieren ab.

Die in der Wärmebehandlungsanlage eingestellte Temperatur ist dafür.' maßgeblich , ob das beschriebene einkammerige Wärmeisoliergehäuse für eine längere Wärmebehandlung ausreicht. Für den Fall, daß die in der Wärmebehandlungsanlage eingestellte Temperatur mit einer untragbar rapiden Volumenabnahme des Kühlfluids verbunden ist, ist ein mehrkammeriges Wärmeisoliergehäuse vorzuziehen, welches durch eine Kaskadierung des Einkammer-Systems gewonnen werden kann. Hierzu ist lediglich die einzige Kammer des Einkammer-Systems in das in einer zweiten Kammer enthaltene Kühlfluid einzutauchen, wobei für die zweite Kammer ein Kühlfluid zu wählen ist, dessen Phasenumwandlungstemperatur im Bereich oder oberhalb der Phasenumwandlungstemperatur der ersten Kammer liegt. Je nach der eingestellten Temperatur in der Wärmebehandlungsanlage ist eine Kaskadierung mit weiteren mit Kühlfluid gefüllten Kammern angebracht, wobei die hohe Temperatur der Wärmebehandlungsanlage von Kammer zu Kammer stufenweise bis auf ein für die Meßwerterfassungseinrichtung verträgliches Maß abgesenkt ist.

Zum Befüllen der Kammern mit Kühlfluid dienen Versorungsrohre, die an die jeweilige Kammer angeschlossen und mit der Umgebungs-

atmosphäre verbunden sind. Die Versorgungsrohre dienen auch als Auslaß für das jeweilige phasengewandelte Fluid, das beispielsweise in Dampfform an die Ofenatmosphäre abgegeben wird.

Die Isolierwirkung des jeweiligen in Phasenumwandlung begriffenen Kühlfluids läßt sich durch eine Wärmeisolierschicht zusätzlich verbessern, mit welcher eine oder mehrere Kammern überzogen sind.

Aus Stabilitätsgründen ist die äußerste Kammer des Wärmeisoliergehäuses aus hochwarmfestern Stahl gefertigt.

Die Zuführung der Meßleitungen für die Meßsonden zur Meßwerterfassungseinrichtung wird über ein oder mehrere Anschlußrohre bewerkstelligt, die mit dem Behälter für die Meßwerterfassungseinrichtung verbunden und aus den Kammern des Wärmeisoliergehäuses herausgeführt sind.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert werden; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Wärmebehandlungsanlage, die mit einem Wärmgut und einem erfindungsgemäßen Wärme- ■: isoliergehäuse beschickt ist und

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform des Wärmeisoliergehäuses von Fig. 1.

Die in E'ig. 1 schematisch dargestellte Wärmebehandlungsanlage besteht aus einem Tunnelofen 34, der mit einem Ofenwagen 35 ausgestattet ist. Auf dem Ofenwagen 35 wird der Besatz bzw. das Wärmgut 12 angeordnet. Im gezeigten Beispiel wird das Wärmgut 12 von Ziegelsteinen.gebildet, die im Tunnelofen 14 gebrannt werden sollen. In unmittelbarer Nachbarschaft zum

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Wärmgut 12 ist ein Wärmeisoliergehäuse 1Θ angeordnet, welches eine Meßwerterfassungseinrichtung 11 beinhaltet. Vom Wärmeisoliergehäuse 10 sind mehrere Meßleitungen 25, 26, 27 herausgeführt, die an die Meßwerterfassungseinrichtung 11 im Wärmeisoliergehäuse · 1 0 sowie an Meßsonden 29, 30 und 31 angeschlossen sind, die ihrerseits an verschiedenen Stellen des Wärmgutes 12 befestigt sind.

Der dergestalt beladene Ofenwagen 35 wird nun an vorbestimmte Stellen des Tunnelofens 34 hineingefahren, um die erforderlichen Meßungen mit Hilfe von Meßsonden und der Meßwerterfassungseinrichtung auszuführen. Bei der schematischen Darstellung in Fig. 1 sind lediglich zwei über eine Wagenachse 41 miteinander verbundene Räder 39, 40 gezeigt, die in bekannter Weise am Ofenwagen befestigt sind und auf Schienen 36, 37 laufen, die auf Fundamenten 42, 43 eingelassen sind. Zwischen diesen Fundamenten 42, 43 ist ein Begehkanal 38 ausgebildet, um die Wartung des Tunnelofens 34 zu erleichtern.

Fig. 2 stellt einen Schnitt durch das Wärmeisoliergehäuse für die Meßwerterfassungseinrichtung 11 dar. Dieses Wärmeisoliergehäuse 10 stellt ein Zweikammersystem dar mit einer äußeren Kammer 18 und einer inneren Kammer 15. Jede dieser beiden Kammern 15, 18 ist mit einer Wärmeisolierschicht 19 bzw. 20 verkleidet und von einer Hülle 32 bzw. 33 umgeben. Die Hülle 33 stellt gleichzeitig die Außenhaut des Wärmeisoliergehäuses 10 dar. Als Material für diese Außenhaut wird in Anbetracht der extremen Temperaturen im Tunnelofen 35 vorzugsweise ^;'hochwarmfester Stahl verwendet.

Die armierte, innere Kammer ist in einKühlfluid 17 eingetaucht, welches in die äußere Kammer über ein Versorgungsrohr 21 bis zu einer Füllstandmarkierung F1 eingefüllt ist. Die innere Kammer 15 ist ihrerseits nahezu vollständig bis zu einer Füllstandmarkierung F2 über ein Versorgungsrohr 22 mit einem

Kühlfluid 14 gefüllt/ in welches ein Behälter 16 eingetaucht ist. Der Behälter 16 dichtet die Meßwerterfassungseinrichtung 11 vom Kühlfluid 14 ab und ein Anschlußrohr 23 ist in den Behälter 16 und in die Kammern 15 und 18 eingesetzt, über dieses Anschlußrohr 23 werden an die Meßwerterfassungseinrichtung angeschlossene Meßleitungen aus dem Wärmeisoliergehäuse 10 herausgeführt. Gezeigt ist eine einzelne Meßleitung 24, an deren freiem Ende eine Meßsonde 28, beispielsweise ein Thermoelement angeschlossen ist. Die einzelnen Versorgungsrohre 21, 22 können mit dem Anschlußrohr 23 zu einer Einheit zusammengefaßt sein..

Beim Meßen chemischer Größen wie etwa der Gaszusammensetzung des Wärmgutes 12 wird das zu analysierende Gas dem entsprechenden im Behälter 16 eingesetzten Analysegerät über Schlauchleitungen zugeführt, die vom Kühlfluid 14, 17 in den Kammern umspült werden, um das Gas auf die geeignete Meßtemperatur abzukühlen.

Anstelle der Quaderform von Fig. 2 kann das Wärmisoliergehäuse 10 jede geeignete beispielsweise auch runde Form aufweisen.

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Claims

JAECHR & PARTNER 344458?

PATENTANWÄLTE

4. Dezember 1984 IKS-1

Ma/eg

Gesellschaft für Haustechnik, Industriemontagen, Kerntechnischen Service und Schweißarbeiten mbH Bollenwaldstraße 117

8750 Aschaffenburg 9 Obernau

Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von Meßwerten von Wärmgut

Patentansprüche

1. Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von Meßwerten von durch eine Wärmebehandlungsanlage transportiertem Wärmgut mittels an einer Meßwerterfassungseinrichtung angeschlossenen Meßsonden,
dadurch gekennzeichnet , daß die in ein Wärmeisoliergehäuse (10) eingesetzte Meßwerterfassungseinrichtung (11) zusammen mit dem Wärmgut (12) durch die Wärmebehandlungsanlage (13) transportiert wird.

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2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,

dadurch gekennze ichnet, daß das Wärmeisoliergehäuse (10) eine mit Kühlfluid

(14) gefüllte Kammer (15) umfaßt, in das ein die Meßwerterfassungseinrichtung (11) aufnehmender Behälter

(16) eingetaucht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch , gekennzeichnet, daß wenigstenseine weitere mit Kühlfluid (17) gefüllte Kammer (18) vorgesehen ist, in welche die den Behälter (16) aufnehmende Kammer (14) eingetaucht ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Kühlfluid gefüllten Kammern (15,18) jeweils mit einer Wärmeisolierschicht (19,20) überzogen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die Meßwerterfassungseinrichtung <11) aufnehmende Behälter (16) in ein Kühlfluid (14) eingetaucht ist, dessen Phasenumwandlungstemperatur im Bereich der für die Meßwerterfassungseinrichtung -(1T) unschädlichen Betriebstemperatur liegt.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn ze ichnet, daß die Phasenumwandlungstemperatur des Kühlfluids (17),in welches die weitere Kamner .(18) eingetaucht ist, im Bereich oder oberhalb der Phasenumwandlungstemperatur des Kühlfluids (14) liegt, in welches der Behälter (16) eingetaucht ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußerste mit Kühlfluid gefüllte Kammer (15/18) aus hochwarmfestern Stahl besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die äußerste mit Kühlfluid gefüllte und mit einer Wärmeisolierschicht (19,20) überzogene Kammer (15,18) mit einer Hülle (32) aus hochwarmfestern Stahl umgeben ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeisolierschichten (19,20) aus Keramikfasermaterial bestehen.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede mit Kühlfluid gefüllte Kammer (15,18) über wenigstens ein Versorgungsrohr (21, 22) mit der Umgebungsatmosphäre verbunden ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kammern (15,18) und in den Behälter (16) des Wärmeisoliergehäuses (10) wenigstens ein Anschlußrohr (23) eingesetzt ist, über das Meßleitungen (24 - 27) für die an die Meßwerterfassungseinrichtung (11) angeschlossenen Meßsonden (28 - 31) aus dem Wärmeisoliergehäuse (10) herausgeführt sind.