DE1097459B - Waermeaustauscher mit einer Mehrzahl von einzelnen Stellen der Waermeaustauschflaeche zugeordneten oertlichen Temperatur-Impulsgebern - Google Patents
Waermeaustauscher mit einer Mehrzahl von einzelnen Stellen der Waermeaustauschflaeche zugeordneten oertlichen Temperatur-ImpulsgebernInfo
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit einer Mehrzahl von einzelnen Stellen der Wärmeaustauschfläche
zugeordneten örtlichen Temperatur-Impulsgebern und mit einem Mittelwert-Impulsgeber,
welcher einen eine mittlere Temperatur der Wärmeaustauschfläche abbildenden Impuls erzeugt, sowie
mit Mitteln zur Beeinflussung der Temperatur der Wärmeaustauschfläche.
Die thermische Belastbarkeit von Wärmeaustauschflächen wird im wesentlichen begrenzt durch die
Festigkeitseigenschaften des Werkstoffes der Austauschfläche. Um die Austauschfläche möglichst klein
halten zu können, ist man bestrebt, die maximale Arbeitstemperatur möglichst nahe der für den betreffenden
Werkstoff zulässigen Grenztemperatur zu wählen. Hinzu kommt nun aber, daß infolge von nur schwer
erfaßbaren Erscheinungen örtliche Temperaturspitzen auftreten können, die wesentlich über der mittleren
Arbeitstemperatur der Austauschfläche liegen. Insbesondere bei in einzelne Rohre aufgeteilten Heizflächen
von Dampferzeugern hat es sich gezeigt, daß zahlreiche, nicht kontrollierbare Erscheinungen die Arbeitsbedingungen
verschieben können, z. B. Störungen einzelner Brenner, Verschlackung einzelner Rohre,
Störungen in der Sekundärluftzufuhr, wobei einzelne Teile der Wärmeaustauschfläche vorübergehend oder
aber auch während längerer Zeit verändert beheizt werden oder Veränderungen in der Arbeitsmittelzufuhr
erleiden, so daß einzelne Teile der Wärmeaustauschfläche einer stärkeren thermischen Belastung
ausgesetzt sind als andere. Eine einzige Stelle der Austauschfläche zur Regelung des Betriebes der gesamten
Austauschfläche heranzuziehen, kann deshalb zu empfindlichen Temperaturveränderungen der gesamten
Dampfmenge führen, wenn gerade an der zur Regelung des Austauschers ausgewählten Stelle infolge
einer Unregelmäßigkeit oder Störung eine Veränderung der Beheizung eintritt. Solche Temperaturveränderungen
können Schaden verursachen, wenn sie nicht sofort entdeckt werden, insbesondere dann, wenn
die betreffende Stelle relativ zu wenig beheizt wird und deshalb für die gesamte Austauschfläche eine zu
niedrige Temperatur vortäuscht, womit die ganze Austauschfläche auf höhere Arbeitstemperatur gebracht
wird.
Es ist denn auch bereits vorgeschlagen worden, in einem Zwangdurchflußdampferzeuger mit im Bereich
der Verdampfung und der beginnenden Überhitzung in parallele Rohre aufgeteilter Wärmeaustauschfläche
einer größeren Anzahl der parallelen Rohre Temperatur-Impulsgeber zuzuordnen, wobei die Temperatur-Impulsgeber
über eine Sperrvorrichtung auf Mittel zur Vergrößerung der durchströmenden, zu erhitzenden
Arbeitsmittelmenge einwirken und wobei die Wärmeaustauscher mit einer Mehrzahl
von einzelnen Stellen der Wärmeaustauschfläche zugeordneten örtlichen
Temperatur-Impulsgebern
von einzelnen Stellen der Wärmeaustauschfläche zugeordneten örtlichen
Temperatur-Impulsgebern
Anmelder:
Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft,
Winterthur (Schweiz)
Winterthur (Schweiz)
Vertreter: Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,
Schwelm (Westf.), Drosselstr. 31
Schwelm (Westf.), Drosselstr. 31
Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 2. Februar 1959
Schweiz vom 2. Februar 1959
Sperrvorrichtung nur die Impulsübertragung von demjenigen Impulsgeber freigibt, der augenblicklich von
der höchsten Temperatur beeinflußt wird.
Wenn es auch auf die geschilderte Weise gelingt, Schaden infolge übermäßiger Temperaturbelastung zu
vermeiden, ergibt sich als Nachteil, daß auch dann der die höchste Temperatur abbildende Impulsgeber
die Mittel zur Beeinflussung der Temperatur der Wärmeaustauschfläche beeinflußt, wenn diese höchste
Temperatur sich nicht im Bereich der aus Festigkeitsgründen zu vermeidenden Grenztemperatur befindet.
Insbesondere dann, wenn die festgestellte örtliche Maximaltemperatur die Folge einer Störung ist, bleibt
die Betriebsführung in den übrigen Teilen der Wärmeaustauschfläche an diese keineswegs das Gesamtverhalten
des Austauschers repräsentierende örtliche Maximaltemperatur als Führungsgröße gebunden.
Dies führt beispielsweise bei Dampferzeugern zu einer mittleren Temperatur des aus der betreffenden Heizfläche
abströmenden Arbeitsmittels, die unvereinbar ist mit der von der Kessel- bzw. Turbinenregelung
verlangten Temperatur.
Die Erfindung ermöglicht, die geschilderten Nachteile auszuschalten. Sie ist dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl der Mittelwert-Impulsgeber wie auch der jeweils den höchsten Temperaturwert abbildende örtliche
Temperatur-Impulsgeber auf die Mittel zur Beeinflussung der Temperatur der Wärmeaustauschfläche
einwirken können, daß jedoch die Einwirkung des die höchste Temperatur abbildenden örtlichen Temperatur-
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Impulsgebers durch eine Sperrvorrichtung unterbro- keit einer Betriebsgröße des Austauschers oder der
chen ist, solange dieser höchste Temperaturwert unter- den Austauscher aufweisenden Anlage vorhanden sein.
halb eines vorbestimmten Grenzwertes liegt. Die Erfindung und weitere mit ihr zusammenhän-
Die Erfindung bewirkt, daß auch bei örtlichen gende Merkmale sind nachstehend an Hand der in der
Temperaturunterschieden zwischen vergleichbaren Stel- 5 Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele
len der Wärmeaustauschfläche die Mittel zur Beein- näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstel-
flussung der Temperatur der Wärmeaustauschfläche lung:
dem Einfluß einer mittleren Temperatur der Aus- Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung für eine
tauschfläche unterstehen, solange die höchste örtliche in parallele Rohre aufgeteilte Heizfläche eines Dampf-Temperatur
sich außerhalb der Gefahrenzone befindet. io erzeugers mit Mitteln zum Einspritzen kälteren Ar-Erst
wenn die jeweils festgestellte höchste örtliche beitsmittels in die Zulauf leitung der Heizfläche,
Temperatur einen vorbestimmten Grenzwert über- Fig. 2 eine ähnliche Anordnung wie Fig. 1, jedoch schreitet, wird die Einwirkung des betreffenden Impuls- mit einer anders ausgebildeten Sperrvorrichtung in gebers a.uf die Mittel zur Beeinflussung der Tempe- der Verbindung zwischen den örtlichen Temperaturratur der Austauschfläche freigegeben. Auf diese Weise 15 Impulsgebern und den Einspritzmitteln, und
läßt sich ein wesentlich verbessertes Regelverhalten Fig. 3 eine Heizfläche eines Dampferzeugers mit des Austauschers erreichen. zwei verschiedenen Mitteln zum Beeinflussen der
Temperatur einen vorbestimmten Grenzwert über- Fig. 2 eine ähnliche Anordnung wie Fig. 1, jedoch schreitet, wird die Einwirkung des betreffenden Impuls- mit einer anders ausgebildeten Sperrvorrichtung in gebers a.uf die Mittel zur Beeinflussung der Tempe- der Verbindung zwischen den örtlichen Temperaturratur der Austauschfläche freigegeben. Auf diese Weise 15 Impulsgebern und den Einspritzmitteln, und
läßt sich ein wesentlich verbessertes Regelverhalten Fig. 3 eine Heizfläche eines Dampferzeugers mit des Austauschers erreichen. zwei verschiedenen Mitteln zum Beeinflussen der
E ist zwar ferner bereits vorgeschlagen worden, in Temperatur der Austauschfläche.
einem in parallele Rohrstränge aufgeteilten Dampf- Bei der Anordnung nach Fig. 1 bildet der Wärmeerzeuger
einen den Mittelwert der Endtemperaturen 20 austauscher eine Überhitzerheizfläche eines Dampfin
allen Rohrsträngen abbildenden Impuls zur Rege- erzeugers, der beipielsweise mit Zwangdurchfluß des
lung der allen Rohrsträngen insgesamt zugeführten Arbeitsmittels betrieben wird. Der Austauscher kann
Speisewassermenge im Sinne einer Konstanthaltung im Strahlungs- oder Berührungsteil liegen. Der
der gewünschten Frischdampftemperatur zu benutzen. Dampf strömt durch die Leitung 1 in den Sammler 2
Zusätzlich findet dann noch eine Regelung der durch 25 und hierauf durch die parallelen Rohre 3 a, 3 b, 3c, 3d
einzelne Rohrstränge strömenden Teilmengen im Sinne in den Austrittssammler 4 und in die Abströmleitung 5.
einer gleichmäßigen Aufteilung der Gesamtmenge auf Zur Regelung der Temperatur des abströmenden
die Rohrstränge statt, und zwar nach Maßgabe je Dampfes bzw. der Wärmeaustauschfläche ist an die
eines örtlichen Mengenimpulsgebers am Eintritt in Leitung 1 eine Einspritzleitung 6 mit Regelventil 7
die einzelnen Rohrstränge. Bei dem Mittelwertimpuls 30 angeschlossen. Kälteres Arbeitsmittel, z. B. Wasser,
und den örtlichen Impulsen handelt es sich also um kann durch die Leitung 6 in die Leitung 1 eingespritzt
verschiedene Impulsgattungen, und .weiter fehlt eine werden.
im Sinne der Erfindung wirkende Sperrvorrichtung, Der Durchflußquerschnitt des Ventils 7 wird beeinwomit
die obenerwähnten Wirkungen nicht erzielt flußt durch einen die Gemischtemperatur des Arbeitswerden können. 35 mittels in der Leitung 5 überwachenden Mittelwert-
Der Wärmeaustauscher kann vorteilhaft — insbe- Impulsgeber. Zu diesem Zweck wird die Gemisch-
sondere bei Dampferzeugern — eine Mehrzahl parallel temperatur auf bekannte Weise durch Messung der
geschalteter Wärmeaustauschrohre aufweisen. Hierbei Wärmedehnung eines Abschnitts der Leitung 5 mit
kann zweckmäßig der Mittelwertimpuls durch Mes- Hilfe des Meßstabes 8 gemessen. Jeder Temperatur
sung einer der Gemischtemperatur des aus den einzel- 40 der Wand der Leitung 5 bzw. des durch die Leitung
nen Rohren abströmenden Arbeitsmittels entsprechen- strömenden Dampfes entspricht eine bestimmte Stel-
den Temperatur gebildet werden. lung der am einen Stabende drehbar gelagerten
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform Schneide 9, die mit ihrem freien Ende über die Feder
kann der Mittelwert-Impulsgeber und der den hoch- 10 auf dem im Zylinder 12 verschiebbaren Kolben 11
sten Temperaturwert abbildende örtliche Temperatur- 45 abgestützt ist. In der Wand des Zylinders 12 sind eine
Impulsgeber auf ein und dasselbe Mittel zur Beein- Zuflußöffnung 13 und eine Abflußöffnung 14 für ein
fiussung der Temperatur der Wärmeaustauschfläche Druckmittel angeordnet. Der vom Kolben abgeschlos-
einwirken, z. B. auf Mittel, welche den Wärmezufluß sene Zylinderraum ist über die Druckleitung 15 mit
oder die Wärmestrahlung vom heizenden Medium an dem Druckraum des Servomotors 16 verbunden, der-
die Rohrwand beeinflussen. Es ist aber auch möglich, 50 art, daß der durch die Leitung 15 übertragene Druck
die beiden Impulgeber auf unterschiedliche Mittel zur auf die Unterseite des durch die Feder 17 belasteten
Beeinflussung der Temperatur der Wärmeaustausch- Kolbens 18 wirkt,
fläche einwirken zu lassen. Die geschilderte Vorrichtung arbeitet so, daß jeder
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform am Rohr 5 gemessenen Temperatur ein ganz bestimmkann
die Einwirkung des Mittelwert-Impulsgebers 55 ter Druck in der Leitung 15 und damit eine ganz beunterbrochen
sein, solange der den höchsten Tempe- stimmte Stellung des Kolbens 18 entspricht. Am KoI-raturwert
abbildende örtliche Temperatur-Impulsgeber benl8 ist eine Stange 19 befestigt, welche für den
auf die Mittel zur Beeinflussung der Temperatur der gezeichneten Betriebsfall auf der Schiene 20 anliegt.
Wärmeaustauschfläche einwirkt. Diese Schiene ist in den Lagern 21 und 22 drehbar
Unter Umständen kann es sich auch empfehlen, bei 60 gelagert und über die Stange 23 mit der Ventilstange
einem mit einzelnen parallelen Rohren versehenen des Ventils 7 verbunden. Eine Druckfeder 24 sorgt
Wärmeaustauscher einem einzelnen Wärmeaustausch- dafür, daß die Schiene 20 allen Bewegungen der
rohr mehr als einen örtlichen Temperatur-Impulsgeber Stange 19 folgt. Ein Ansteigen der Arbeitsmittelzuzuordnen.
Schließlich kann zweckmäßig der Tempe- temperatur in der Leitung 5, d. h. einer mittleren
raturgrenzwert, welcher die Wirkverbindung des die 65 Temperatur der durch die Rohre 3 gebildeten Wärmehöchste Temperatur abbildenden örtlichen Temperatur- austauschfläche für einen vorbestimmten Wert bewirkt
Impulsgebers mit den Mitteln zur Beeinflussung der ein öffnen des Einspritzventils 7, und umgekehrt.
Temperatur der Wärmeaustauschfläche bestimmt, ein- Jedem der Rohre 3 a, 3 b, 3c, Zd sind örtliche Tetnpestellbar sein. Besonders vorteilhaft kann eine Vorrich- ratur-Impulsgeber 25, 26, 27 bzw. 28 zugeordnet, die tung zur Verstellung dieses Grenzwertes in Abhängig- 70 gleich aufgebaut sind wie der eben beschriebene Mittel-
Temperatur der Wärmeaustauschfläche bestimmt, ein- Jedem der Rohre 3 a, 3 b, 3c, Zd sind örtliche Tetnpestellbar sein. Besonders vorteilhaft kann eine Vorrich- ratur-Impulsgeber 25, 26, 27 bzw. 28 zugeordnet, die tung zur Verstellung dieses Grenzwertes in Abhängig- 70 gleich aufgebaut sind wie der eben beschriebene Mittel-
wert-Impulsgeber 9 bis 14. Diese örtlichen Temperatur-Impulsgeber
sind über Impulsleitungen 29, 30, 31 bzw. 32 mit Servomotoren 33, 34, 35 bzw. 36 verbunden,
die wiederum gleich gebaut sind wie der Servomotor 16. Die Federn der Servomotoren 33, 34,
35 und 36 sind jedoch stärker vorgespannt als die Feder 17 des Servomotors 16.
Die Kolbenstangen der Servomotoren 33 bis 36 können ebenfalls auf die Schiene 20 und damit auf das
Einspritzventil 7 einwirken. Die Anordnung ist aber so getroffen, daß einerseits nur der Servomotor mit
dem größten Ausschlag seiner Kolbenstange auf die Schiene einwirken kann und daß andererseits dieser
Ausschlag größer sein muß als derjenige des vom Mittelwert-Impulsgeber beeinflußten Servomotorkolbens
19. Die beschriebene Anordnung wirkt also als Sperrvorrichtung, wobei die Einwirkung des die
höchste Temperatur abbildenden örtlichen Temperatur-Impulsgebers unterbrochen ist, solange dieser höchste
Temperaturwert unterhalb eines dem Unterschied der Vorspannung der Feder 17 des Servomotors 16 und
der Vorspannung der Federn der Servomotoren 33 bis
36 entsprechenden Grenzwertes liegt.
Mit Hilfe der geschilderten Anordnung wird erreicht, daß die höchste Temperatur an irgendeinem
Rohr sich um einen gewissen Mindestbetrag von der mittleren Temperatur nach dem Austrittssammler
unterscheiden muß, damit die letztere ihren Einfluß an die jeweils höchste Rohrtemperatur delegiert. Auf
diese Weise wird die Überhitzungstemperatur regeltechnisch einwandfrei so lange von der mittleren
Temperatur an der Abströmleitung beeinflußt, wie keine Rohrschäden infolge einer der eingangs erwähnten
Störungen auftreten können. Erreicht die Temperatur an einem einzelnen Rohr den vorbestimmten zulässigen
Grenzwert, kommt die Schiene 20 außer Eingriff mit der Kolbenstange 19 und wird durch die
Kolbenstange desjenigen Servomotors im Sinne einer Vergrößerung der Einspritzmenge angehoben, der mit
dem die höchste Temperatur abbildenden Temperatur-Impulsgeber verbunden ist.
Die Anordnung nach Fig. 2 arbeitet auf ähnliche Weise wie diejenige nach Fig. 1. Der vorstehend beschriebenen
schwächeren Vorspannung der Servomotorfeder entspricht hier die Addition eines kleinen
Impulses Δ t zum Temperaturimpuls, der vom Mittelwert-Impulsgeber
41 nach Maßgabe der Gemischtemperatur in der Abströmleitung 40 der drei parallele
Rohre 42 a, 42 b, 42 c umfassenden Heizfläche eines Dampferzeugers gebildet wird. Jedem der drei Rohre
ist ein örtlicher Temperatur-Impulsgeber 43, 44 bzw. 45 zugeordnet, deren Impulse zusammen mit dem um
den Betrag Δ t vergrößerten Mittelwertimpuls auf die Vergleichsvorrichtung 46 geleitet werden. Letztere
ermittelt den der höchsten Temperatur an den verschiedenen Meßstellen entsprechenden Impuls und beeinflußt
nach Maßgabe dieses Impulses über die Impulsleitung 47 den Proportional-Integral-Charakter
aufweisenden Regler 48, der seinerseits auf den Stellmotor des Einspritzventils 49 einwirkt. Zum Ausgang
des Reglers 48 wird noch ein Vorimpuls addiert, der mit Hilfe des Temperatur-Impulsgebers 50 an einem
der Eintrittsstelle des Arbeitsmittels in die Heizfläche näher gelegenen Punkt abgegriffen wird und über
einen Proportionalregler 51 in die zum Stellmotor führende Impulsleitung 52 eingegeben wird. Die Arbeitsweise
ist wiederum so, daß die höchste örtliche Temperatur (tv i2 oder ts) sich um einen vorbestimmten
Mindestbetrag, nämlich um zff, von der an der
Leitung 40 gemessenen Gemischtemperatur unterscheiden muß, damit die Einspritzregelung in Abhängigkeit
des jeweiligen Höchstwertes der örtlichen Temperaturen erfolgt.
Der zum Impuls des Mittelwert-Impulsgebers addierte Impuls Δ t kann mit Hilfe des Handrades 54
verstellt werden.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind zwei voneinander verschiedene Mittel zur Beeinflussung der
Temperatur der Autauschfläche vorhanden, nämlich
ίο einerseits eine Regulierung der Feuerintensität und
andererseits die bereits erwähnte Einspritzregulierung. Im Endabschnitt der die Wärmeaustauschfläche bildenden
parallelen Rohre 61 a, 61 b, 61 c sind Temperatur-Impulsgeber
62, 63 bzw. 64 angeordnet, welche über Impulsleitungen 65, 66, 67 mit der den Mittelwert
der eingehenden Impulse bildenden Vorrichtung 68 verbunden sind. Nach Maßgabe des jeweiligen
Mittelwertes wird der porportional-integral wirkende Regler 69 über die Impulsleitung 70 beeinflußt; der
Regler 69 wirkt derart auf das Einspritzventil 71, daß beim Überschreiten des durch die Impulsleitung 72
eingegebenen Sollwertes dieser mittleren Temperatur das Einspritzventil stärker geöffnet wird, und umgekehrt.
Gleichzeitig wird über den Temperatur-Impulsgeber 73 und den Proportionalregler 73 a· ein Vorimpuls
in die Impulsleitung zwischen Regler 69 und Ventil 71 gegeben, um sich ändernde Betriebsbedingungen
möglichst frühzeitig zu erfassen.
Jedem der Rohre 61 α, 61 b, 61 c ist ein örtlicher
Temperatur-Impulsgeber 74, 75 bzw. 76 zugeordnet, die über Impulsleitungen 77, 78 bzw. 79 mit der Vergleichsvorrichtung
80 verbunden sind. In diese Vorrichtung führen gleichzeitig auch die Impulsleitungen
66 bis 68. Der von der Vergleichsvorrichtung ermittelte, die höchste Temperatur aller gemessenen Temperaturen
abbildende Impuls wird über die Impulsleitung 81 in die Vorrichtung 82 gegeben, welche die Differenz
zwischen dem betreffenden Höchstwert und dem mit Hilfe des Handrades 83 an der Vorrichtung 84 eingestellten
Grenzwert bildet. Die Wirkungsweise ist derart, daß, sobald der Betrag der Differenz der
Höchsttemperatur an irgeneiner Meß stelle und dem eingestellten Temperaturgrenzwert den Wert Null
übersteigt, die Vorrichtung 82 über den Proportional-Integral-Differential-Regler
85 das Brennstoffventil 86 des Brenners 87 im Sinne einer Verminderung der zugeführten Brennstoffmenge beeinflußt und somit die
thermische Belastung der Wärmeaustauschfläche vermindert.
Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 tritt hier die Beeinflussung der Temperatur
der Wärmeaustauschfläche durch den Mittelwert-Impulsgeber nicht außer Funktion, wenn eine Beeinflussung
nach Maßgabe eines örtlichen Temperaturhöchstwertes erfolgt. Ferner sei darauf hingewiesen,
daß die Wahl der Charakteristik der einzelnen Regler in dem Sinne getroffen ist, daß die Beeinflussung der
Temperatur der Wärmeaustauschfläche durch Änderung der Feuerintensität die Beeinflussung durch Veränderung
der Einspritzmenge in gewissem Sinne übersteuert.
Die Erfindung ist nicht auf die geschilderten Ausführungsbeispiele
beschränkt. Die Wärmeaustauschfläche kann auch eine größere Anzahl von Rohren aufweisen,
als jeweils schematisch gezeigt wurde, wobei nicht unbedingt alle Rohre mit örtlichen Temperatur-Impulsgebern
versehen zu sein brauchen, sondern z. B. nur jedes zweite oder dritte Rohr einer Heizfläche
mit parallelen Rohren. Bei als Überhitzer in Dampferzeugern ausgebildeten Wärmeaustauschflächen
wäre es ferner möglich, einen Teil der Austauschfläche
in den Strahlungsteil und einen anschließenden Teil in den Berührungsteil des Dampferzeugers zu legen,
wo die Wärmeabgabe vorwiegend durch Rauchgase erfolgt. Bei einer solchen Anordnung sind vornehm-Hch
die im Strahlungsteil befindlichen Rohre gefährdet; es empfiehlt sich deshalb, die örtlichen Temperatur-Impulsgeber
ebenfalls in diesem Bereich vorzusehen, während andererseits der Mittelwert-Impulsgeber
dem Berührungsteil zugeordnet sein könnte.
Weiter wäre es auch möglich, den Mittelwertimpuls an einem Zwischenbereich der gesamten Austauschfläche
zu bilden, d. h. dort, wo die Temperatur des zu erhitzenden Arbeitsmittels noch nicht den Endwert
erreicht hat. Ferner ist es nicht nötig, daß die Wärmeaustauschfläche durch einzelne parallele Rohre gebildet
wird; ganz allgemein kann die Erfindung auf jede beliebige Form einer Austauschfläche angewendet werden,
welche an einzelnen Stellen örtliche Temperatur-Impulsgeber aufweist. Bei Dampferzeugern könnte die
Erfindung auch auf andere Heizflächen als Überhitzer-Heizflächen angewendet werden, z. B. auf Heizflächen,
die im Bereich der Verdampfung liegen.
Bei, Dampferzeugern wie auch bei anderen Zwecken dienenden Wärmeaustauschflächen können auch andere
als die beschriebenen Mittel zur Beeinflussung der Temperatur der Wärmeaustauschfläche vorgesehen
sein. Hierunter fallen alle Mittel, welche den Wärmefluß vom heizenden Medium an die Austauschfläche
vermindern, nämlich Absenken der Temperatur des Heizmediums oder Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit
oder des Druckes des Heizmediums. Als weitere Mittel seien genannt eine örtliche Verlagerung
der Flamme relativ zur Austauschfläche, eine Veränderung der Karburierung des Brennstoffes oder
eine Abschirmung der Austauschfläche; diese Mittel vermindern oder beeinflussen die Wärmezustrahlung
zur Austauschfläche. Ferner können solche Mittel herangezogen werden, die den Wärmeabfluß aus der Austauschwand
erhöhen, wie Absenken der Temperatur des zu erhitzenden Mediums, Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit
oder Druckes und Vergrößerung der spezifischen Wärme des zu erhitzenden Mediums.
Schließlich können allgemein solche Mittel benutzt werden, welche die Wärmeabstrahlung verbessern.
Der jeweilige vorbestimmte Grenzwert für die höchste örtliche Temperatur der Wärmeaustauschfläche
muß nicht unbedingt einen gleichbleibenden Wert aufweisen. Besonders vorteilhaft ist eine Verstellung
des Grenzwertes in Funktion einer Betriebsgröße des iVustauschers oder der diesen enthaltenden
Anlage, bei Dampferzeugern beispielsweise in Funktion der Kesselbelastung. Hier kann z. B. der Grenzwert
bei jeweils nur kurze Zeit andauernder Spitzenlast höher liegen als im hauptsächlich vorherrschenden
tieferen Lastbereich, und zwar mit Rücksicht darauf, daß die Gefährdung der Rohre durch übermäßig hohe
Temperatur auch eine Funktion der Erhitzungs dauer ist und im wesentlichen durch das Zeitstandverhalten
der verwendeten warmfesten Werkstoffe bestimmt ist.
Weiter wäre es auch möglich, bei einer in Rohre aufgeteilten Wärmeaustauschfläche pro Rohr mehrere örtliche
Temperatur-Impulsgeber vorzusehen. Wertvoll wäre auch eine Warnvorrichtung, die akustische oder
optische Signale erzeugt, sobald der zulässige Temperaturgrenzwert überschritten wird.
Schließlich ist die Erfindung auch nicht auf die besondere Art der Ermittlung der in Frage kommenden
Temperaturen beschränkt. Diese Temperaturen können auch so durch Impulse abgebildet werden, daß die
Temperatur des wärmeaufnehmenden Mittels auf der einen Seite der Austauschfläche an der jeweiligen
Stelle gemessen wird.
Claims (9)
1. Wärmeaustauscher mit einer Mehrzahl von einzelnen Stellen der Wärmeaustauschfläche zugeordneten
örtlichen Temperatur-Impulsgebern und mit einem Mittelwert-Impulsgeber, welcher einen
eine mittlere Temperatur der Wärmeaustauschfläche abbildenden Impuls erzeugt, sowie mit Mitteln
zur Beeinflussung der Temperatur der Wärmeaustauschfläehe, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl
der Mittelwert-Impulsgeber wie auch der jeweils den höchsten Temperaturwert abbildende örtliche
Temperatur-Impulsgeber auf die Mittel zur Beeinflussung der Temperatur der Wärmeaustauschfläche
einwirken können, daß jedoch die Einwirkung des die höchste Temperatur abbildenden örtlichen
Temperatur-Impulsgebers durch eine Sperrvorrichtung unterbrochen ist, solange dieser höchste
Temperaturwert unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes liegt.
2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austauschfläche durch eine
Mehrzahl parallel geschalteter Wärmeaustauschrohre gebildet wird.
3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwertimpuls durch
Messung der Gemischtemperatur des aus den einzelnen Rohren abströmenden Mediums gebildet
wird.
4. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert-Impulsgeber
und der den höchsten Temperaturwert abbildende örtliche Temperatur-Impulsgeber auf ein und dieselben
Mittel zur Beeinflussung der Temperatur der Wärmeaustauschfläche einwirken.
5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert-Impulsgeber
und der den höchsten Temperaturwert abbildende örtliche Temperatur-Impulsgeber auf unterschiedliche
Mittel zur Beeinflussung der Temperatur der Wärmeaustauschfläche einwirken.
6. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung des Mittelwert-Impulsgebers
unterbrochen ist, solange der den höchsten Temperaturwert abbildende örtliche
Temperatur-Impulsgeber auf die Mittel zur Beeinflussung der Temperatur der Wärmeaustauschfläche
einwirkt.
7. Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einem einzelnen Wärmeaustauschrohr
mehr als ein örtlicher Temperatur-Impulsgeber zugeordnet ist.
8. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert einstellbar ist.
9. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Verstellung
des Grenzwertes in Abhängigkeit einer Betriebsgröße des Wärmeaustauschers oder der den Austauscher aufweisenden Anlage.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 942 631, 603 602.
Deutsche Patentschriften Nr. 942 631, 603 602.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 009 699/331 1.61
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