DE4222622A1

DE4222622A1 - Druckentnahmesonde

Info

Publication number: DE4222622A1
Application number: DE19924222622
Authority: DE
Inventors: Gregor Maron; Franz-Josef Dipl Ing Kipshagen; Ernst-Josef Dipl Ing Kueppers
Original assignee: RHEINBRAUN AG 50935 KOELN DE; Rheinische Braunkohlenwerke AG
Current assignee: Kipshagen Franz-Josef Dipl-Ing 50321 Bruehl
Priority date: 1992-07-10
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 1994-01-13

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckentnahmesonde mit einem geraden Rohr, welches im Verhältnis zu seiner Länge einen kleinen Innen durchmesser aufweist. Das eine Ende des Rohres weist ein Anschluß stück auf und ist dazu vorgesehen, mit einem Meßgerät und einer Druckmittelquelle, beispielsweise einem Erzeuger für Druckluft, verbunden zu werden. Das andere Ende des Rohres ist hingegen offen und ist dazu vorgesehen, das Druckmittel an den Meßort zu bringen.

Druckentnahmesonden dieser Art sind handelsüblich und werden vor wiegend für Messungen an gemauerten Kaminen und Öfen eingesetzt. Die Sonden zeichnen sich dadurch aus, daß das Rohr einen im Ver hältnis zu seiner Länge geringen Querschnitt hat. Die Länge wird jedoch benötigt, um die Dicke des Mauerwerks bzw. der Ausmauerung zu überbrücken, die für die Kamine und Öfen maßgeblich ist, an denen die bekannten Druckentnahmesonden üblicherweise eingesetzt werden.

Eine Druckentnahmesonde der genannten Art ist beispielsweise aus dem Katalog 1992 "Geräte für die Prozeßtechnik", S.1/22, Listen blatt 10/14-1515, des Herstellers MANNESMANN Hartmann & Braun be kannt.

Sonden der genannten Art werden auch eingesetzt, um Druckmessungen in Wirbelschichtreaktoren vorzunehmen. In solchen Wirbelschicht reaktoren wird beispielsweise ein kohlenstoffhaltiges Material bei hoher Temperatur mit Hilfe eines sauerstoffhaltigen Gases um gewandelt. Entsprechend der Betriebsweise können innerhalb der Wirbelschicht entweder ein geringer Überdruck, beispielsweise bei der sogenannten atmosphärischen Wirbelschicht, oder ein hoher Druck, beispielsweise bei der Druckwirbelschicht, vorherrschen. Das kohlenstoffhaltige Material, das Vergasungsmittel und die bei der Umwandlung entstehenden Gase sind innerhalb des Wirbelschicht reaktors in ständiger Bewegung. Dabei haben sich Schwierigkeiten beim Einsatz der bekannten Druckentnahmesonden ergeben. Deren Wir kung beruht bekanntlich darauf, daß man eine zeitlich vorbestimmte Menge Luft oder Gas, nämlich das Druckmittel, durch die Sonde in den Wirbelschichtreaktor einperlen läßt und den bei der Einspei sung des Druckmittels am entgegengesetzten Ende der Sonde ent stehenden Staudruck mit einem dafür geeigneten Meßgerät mißt.

Die beim Einsatz der bekannten Druckentnahmesonden an betriebenen Wirbelschichtreaktoren aufgetretenen Nachteile bestehen hauptsäch lich darin, daß Anbackungen und Verstopfungen am offenen Ende des Rohres der Sonde auftreten. Die Anbackungen und Verstopfungen ver kürzen die nutzbare Meßzeit der Druckentnahmesonde, so daß Fehl messungen auftreten können und das Rohr in kurzen Zeitabständen immer wieder freigebohrt werden muß. Insgesamt weist die bekannte Druckentnahmesonde dadurch auch eine verkürzte Lebensdauer auf.

Aus diesen Nachteilen ergibt sich die Aufgabe für die vorliegende Erfindung, die bekannte Druckentnahmesonde so weiterzubilden, daß das Entstehen von Anbackungen und Verstopfungen am offenen Ende des Rohres der Sonde vermieden wird. Somit wird angestrebt, daß die Sonde eine höhere Standzeit erhält. Die zur Verbesserung der bekannten Druckentnahmesonde zu treffenden Maßnahmen sollen ein fach, betriebssicher und preisgünstig sein.

Als Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das offene Ende der Sonde als Düse ausgebildet ist, welche eine Mündungsbohrung für den Austritt des Druckmittels hat, die wesentlich kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohres. Bei Sondenrohren, welche unter schiedliche Durchmesser haben, soll die Mündungsbohrung für den Austritt des Druckmittels wesentlich kleiner sein als der jeweils kleinere Innendurchmesser des Rohres.

Als vorteilhaft hat sich gezeigt, wenn die Mündungsbohrung ein Längen-/Durchmesser-Verhältnis hat, das zwischen 0,05 : 1 bis 50 : 1 beträgt. Insbesondere soll die Mündungsbohrung so ausge staltet sein, daß das Verhältnis des Druckverlustes ΔP über die Länge des Rohres und der Düse zu dem in der Wirbelschicht zu mes senden Druck P gering ist und etwa der Beziehung

entspricht. Auf diese Weise wird erreicht, daß das strömende Druckmittel eine hohe Geschwindigkeit in der Größenordnung zwischen 20-40 m/sec. beim Austritt aus dem offenen Ende der Sonde hat. Hierdurch kann das Entstehen von Anbackungen und Ver stopfungen des offenen Endes der Druckentnahmesonde wirksam ver hindert werden.

Als weiterer Vorteil zeigt sich, daß bei einem geringeren Druck verlust an der Druckentnahmesonde selbst das Messen von sehr klei nen Drücken im Wirbelschichtreaktor möglich wird.

Die vorgeschlagene Änderung ist konstruktiv einfach und hat als weiteren Vorteil aufzuweisen, daß die Mengen an zur Messung benö tigtem Druckmittel verringert werden können, beispielsweise auf einen Wert von 60 l/Min Luft für jede Messung.

Weitere vorteilhafte Ausbildungsformen folgen aus den einzelnen Unteransprüchen.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen jeweils in verkleinertem Maßstab die Fig. 1-5 Längsschnitte durch das Rohr bzw. Entnahmeende einer Druckentnahmesonde.

Die Druckentnahmesonde der Fig. 1 weist ein langes gerades Rohr 2 auf, das sich von einem Flansch 1 bis zur Düse 3 über eine Gesamt länge 4 erstreckt. Das Rohr 2 ist mit dem Flansch 1 fest und dauerhaft, beispielsweise durch Verschweißung 5, verbunden. Der Flansch 1 dient als Anschlußstück des Rohres 2 zum Verbinden der Druckentnahmesonde mit einem Meßgerät und einer Druckmittelquelle (nicht gezeigt). Entlang der überwiegenden Länge der Längsmittel achse 22 hat das gerade Rohr 2 einen konstanten Durchmesser 7.

Die Düse 3 ist mit dem freien Ende des Rohres 2 durch eine Schweißnaht 6 fest und dauerhaft verbunden. Das Rohr 2 hat einen im Verhältnis zu seiner gesamten Länge 4 wesentlich geringeren Innendurchmesser 7. Auf den Innendurchmesser 7 folgt ein verrin gerter Innendurchmesser 8, den die Düse 3 an ihrem Ende 9 auf weist, mit dem sie mit dem offenen Ende 10 mit dem Rohr 2 verbun den ist, Fig. 2.

Die Düse 3 hat eine gesamte Länge 11, welche wesentlich kleiner ist als die gesamte Länge 4 der Druckentnahmesonde. Den Mündungs querschnitt der Düse 3 bildet eine Bohrung 12, welche eine im Ver gleich zur Gesamtlänge 4 der Sonde wiederum wesentlich verkürzte Länge 13 aufweist. Im Verhältnis zum Durchmesser 14 der Mündung der Düse 3 beträgt die Länge 13 der Mündungsbohrung 12 das 8,5fache; daraus ergibt sich ein Längen-/Durchmesser-Verhältnis der am Ausführungsbeispiel gezeigten Düse 3 von 8,5 : 1. Das freie Ende 15 der Düse 3 weist außerdem noch eine Abschrägung 16 auf.

In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform 17 der Düse 3 dar gestellt. Diese Ausführungsform 17 unterscheidet sich von der Aus führungsform nach der Fig. 1 durch das Fehlen der Abschrägung 16. Der Außendurchmesser 18 ist gleich dem Außendurchmesser der Düse 3 der Fig. 1. Der Außendurchmesser 18 beträgt beispielsweise 15 mm.

Die Ausführungsform 19 der Fig. 4 unterscheidet sich von den vor genannten Ausführungsformen durch eine abgerundete Düsenspitze 20. Bei gleichem Mündungsdurchmesser 14 ist die Länge der Mündungsboh rung 12 jedoch gegenüber den vorstehenden Ausführungsbeispielen wesentlich kürzer, wie das auch aus der Fig. 4 erkennbar ist.

Die nächste Ausführungsform der Fig. 5 schließlich weist eine Länge der Austrittsbohrung 12 auf, die im Verhältnis zur Länge 13 der Ausführungsform nach der Fig. 1 extrem kurz ist. Hier liegt ein Längen-/Durchmesser-Verhältnis vor, welches wenigstens 0,05 : 1 beträgt, wenn nicht noch kleiner ist. Mündungsdurchmesser 14 und Außendurchmesser 18 sind ansonsten gleich groß wie bei den übrigen Ausführungsbeispielen.

Die unterschiedlichen Ausgestaltungen der Düse 3, wie sie in den Fig. 3-5 erkennbar ist, hat den Zweck, daß unterschiedliche Ma terialien für die Düsen 3 zur Verwendung gelangen können. Hierbei können einfach legierte Stähle, hochlegierte Stähle und auch Edel metall Verwendung finden. Daneben können aber auch keramische Düsen zur Anwendung gelangen. Schließlich ist vorgesehen, daß un terschiedliche Düsenformen auch an unterschiedlichen Stellen des Wirbelschichtreaktors zum Einsatz gelangen, je nachdem welche Ver hältnisse jeweils überwiegend an der Einsatzstelle im Wirbel schichtreaktor vorliegen. Somit wird beispielsweise die Ausfüh rungsform 21 der Düse 3 der Fig. 5 bevorzugt an solchen Stellen eines Wirbelschichtreaktors zum Einsatz gelangen, wo die örtliche Wirbelschichtgeschwindigkeit vergleichsweise höher ist, als im übrigen Umsetzungsbereich des Reaktors.

Ziffernverzeichnis.

1 Flansch
2 Rohr
3 Düse
4 gesamte Länge
5 Verschweißung
6 Schweißnaht
7 Innendurchmesser
8 verringerter Durchmesser
9 Ende der Düse
10 offenes Ende des Rohres
11 Länge der Düse
12 Mündungsbohrung
13 Mündungslänge
14 Durchmesser
15 freies Ende
16 Abschrägung
17 Ausführungsform
18 Außendurchmesser
19 Ausführungsform
20 abgerundeter Spitze
21 Ausführungsform
22 Längsmittelachse

Claims

1. Druckentnahmesonde mit einem geraden Rohr, das im Verhältnis zu seiner Länge einen kleinen Innendurchmesser aufweist, dessen eines Ende ein Anschlußstück zum Verbinden mit einem Meßgerät und einer Druckmittelquelle aufweist und dessen ande res Ende offen ist und einen Innendurchmesser aufweist, der über wesentliche Längenabschnitte gleichgroß oder geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser auf den übrigen Längenab schnitten, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende (10) als Düse (3) ausgebildet ist, die eine Mündungsbohrung (12) für den Austritt des Druckmittels hat, welche wesentlich klei ner ist als der bzw. der kleinere Innendurchmesser (7, 8) des Rohres (2).

2. Druckentnahmesonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsbohrung (12) ein Längen-(13)/Durchmesser-(14)- Verhältnis hat, das zwischen 0,05 : 1 bis 50 : 1 beträgt.

3. Druckentnahmesonde nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (3) als Mündungsstück (3, 17, 19, 21) ausgebildet ist, welches mit dem Rohr (2) fest und dauer haft verbindbar ist.

4. Druckentnahmesonde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mündungsstück (3, 17, 19, 21) mit dem Rohr (2) durch Schweißen (6) verbunden ist.

5. Druckentnahmesonde nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsbohrung (12) der Düse (3) kon zentrisch zur Längsmittelachse (22) des Rohres (2) angeordnet ist.