EP1479973A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Dichtheit eines von einem Gasbrenner befeuerten Strahlrohres - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Dichtheit eines von einem Gasbrenner befeuerten Strahlrohres Download PDF

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EP1479973A2
EP1479973A2 EP04011332A EP04011332A EP1479973A2 EP 1479973 A2 EP1479973 A2 EP 1479973A2 EP 04011332 A EP04011332 A EP 04011332A EP 04011332 A EP04011332 A EP 04011332A EP 1479973 A2 EP1479973 A2 EP 1479973A2
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EP
European Patent Office
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burner
signal
exhaust gas
exhaust
cooling air
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EP04011332A
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EP1479973B1 (de
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Wolfgang Dr. Harbeck
Jürgen Noack
René Lohr
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Original Assignee
NOXMAT GmbH
AICHELIN ENTWICKLUNGSZENTRUM U
Aichelin Entwicklungszentrum und Aggregatebau GmbH
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/002—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber having an elongated tubular form, e.g. for a radiant tube
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2231/00—Fail safe
    • F23N2231/18—Detecting fluid leaks

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for Monitoring the tightness of a burner fired by a gas burner Beam pipe.
  • Gas fired ceramic radiant tubes find in particular Industrial furnaces because of the long life a constantly rising Distribution.
  • a disadvantage of using ceramic radiant tubes is that in case of damage the jet breaks and immediately a large free cross-section is provided to the furnace room. A damage of the jet pipe is so far not easy recognizable and can lead to significant disadvantages in the process, because the furnace atmosphere is changed accordingly. Also surrender Significant safety problems.
  • From US-A-4 508 501 is also a for monitoring the Tightness of a radiant tube fired by a gas burner known, in which by a control of the burner, the oxygen content is monitored in the exhaust stream of the burner. at Deviation from a given setpoint becomes an error signal output.
  • monitoring requires tightness the jet pipe a complex monitoring of the gas composition, which is complicated and expensive and also the problem includes the aging of sensors.
  • the invention is therefore based on the object, a method and a device for monitoring the tightness of one of To create a gas burner fueled jet pipe, which a simple and inexpensive construction and a fast Response in case of error results.
  • This task is performed by a method of monitoring the Tightness of a radiant tube fired by a gas burner solved, is monitored at the switch-on state of the burner and a burner signal indicative of the on state is generated, the at least the conditions BURNER OFF when off Burner and BURNER ON with the burner switched on can take, in which also the exhaust gas flow of the burner is monitored and derived therefrom, an exhaust gas signal, the at least the conditions exhaust off if not sufficient Volume flow of flowing exhaust gas and exhaust gas on when properly can assume effluent exhaust gas, and wherein the burner signal and the exhaust signal are linked to one another at a not permissible combination of the burner signal and the exhaust gas signal to output an error signal.
  • the object of the invention is further achieved by a device for monitoring the tightness of a burner fired by a gas burner Beam tube solved, with a sensor for monitoring the Exhaust stream of the burner, which exceeds a predetermined Threshold a characteristic exhaust gas signal outputs and with a monitoring circuit, the exhaust signal and an indicative of the on-state of the burner Burner signal are supplied, and in an improper Combination of burner signal and exhaust signal an error signal outputs.
  • the burner signal can be approximately from the on / off switch of the burner are derived, provided that they only indicate the switch-on state should.
  • a derivative of a control is preferred of the burner, which is usually not just a power-on state of the burner, but also a correct one at the same time Work of the burner monitors what is caused by a signal BURNER ON is displayed.
  • the burner signal a separate monitoring device in Shape of a sensor, e.g. a flame sensor to provide.
  • the monitoring of the exhaust gas flow can be approximately through a volumetric Measurement, by a differential pressure measurement, by a flow velocity measurement with an inductive or ultrasonic method or monitored by a pressure probe measurement become.
  • a particularly simple embodiment results when the exhaust gas flow by means of a differential pressure method by constriction of the Flow cross section by means of a throttle device, in particular is monitored by means of a differential pressure diaphragm. It Then a differential pressure measurement between the input and the output of the throttle device are performed. Lies the measured differential pressure below a predetermined Threshold value, the received exhaust gas signal is turned OFF set. If the differential pressure is higher, then that is the case Exhaust gas signal exhaust gas ON.
  • a threshold in this case, for example, a value of 10 mbar, preferably of 5 mbar, more preferably of 3 mbar, in particular of 2 mbar, between input and output of the differential pressure diaphragm be used.
  • an exhaust gas signal of sufficient size is measured, without that is characteristic of turning on the burner Signal BRENNER ON, so it can be assumed that at a broken jet pipe through an exhaust fan one way high volume flow through the leaking jet pipe from the furnace is sucked off, that the signal is emitted exhaust gas.
  • monitoring can also be performed if the burner is switched off and in cooling air mode for the Beam pipe for cooling the furnace chamber works, the cooling air
  • the burner operating as combustion air serves. This can also be in the off state of Brenners running fan supply the cooling air. possibly can be mounted on the burner a separate cooling air line be guided over the additional cooling air into the jet pipe is to achieve a stronger furnace cooling.
  • cooling air and possibly the additional cooling air can be monitored and derived therefrom cooling air signal and possibly additional cooling air signal associated with the exhaust gas signal be an error signal in case of an impermissible combination issue.
  • Fig. 1 is an industrial furnace, which is gas-fired Beam pipe is heated and with a monitoring device according to the invention for monitoring the tightness of the jet pipe is equipped, shown schematically and in total with the Numeral 10 designates.
  • the industrial furnace 10 has a merely schematic with a dash-dotted line indicated furnace chamber 11, the is heated by a gas burner 12.
  • the gas burner 12 has a projecting into the oven chamber 11 jet pipe 14 in Shape of a jacket tube.
  • the returned via the jet pipe 14 Exhaust gases arrive via a purely schematic indicated output of the jet pipe 14 in an exhaust pipe 18th and are directed into an exhaust passage 20.
  • a differential pressure diaphragm 22 is in the exhaust pipe 18 inserted.
  • a pressure measuring device 24 connected via measuring lines 26.
  • Results in properly working burner 12 a differential pressure Ap sufficient size of e.g. 2 mbar, it can be assumed that no leakage of the jet pipe 14 is present. Otherwise, an error signal is generated.
  • This is a monitoring circuit provided, which only schematically with the Paragraph 38 is indicated.
  • the monitoring circuit 38 becomes the from the pressure measuring device 24 obtained exhaust gas signal 34 and the burner signal 32 obtained from the burner controller 28 fed. From the monitoring circuit 38 is an output signal 36 generates, in the simplest case, only the states OK or FAIL.
  • the exhaust gas signal 34 obtained from the pressure measuring device 24 likewise, in the simplest case, only the states EXHAUST EXHAUST ON or EXHAUST OFF.
  • the burner signal 32 preferably designed as a binary signal, the only accept the conditions BURNER ON and BURNER OFF can.
  • the output 36 obtained in response to the various possible combinations of the burner signal 32 and the exhaust signal 34 could then be represented by a truth table, for example, as shown in Table 1 below.
  • the input signals have a "0" for the status OFF or LOW, so BURNER OFF or EXHAUST OFF and a "1" for the state ON or HIGH, so BURNER ON or exhaust gas ON.
  • the output signal is a "0" for the state OK or OK, while a "1" indicates an error.
  • cooling air flow combustion air volume flow
  • combustion air volume flow combustion air volume flow
  • a differential pressure measurement be monitored to a signal COOL AIR ON or COOLING AIR to produce, whereby the flow of cooling air or the missing flow of cooling air is indicated.
  • the flow of additional cooling air can be monitored be a signal ZUSATZKÜHLLUFT ON or
  • SUPPLEMENTARY COOLING AIR to generate, which is a flow of additional cooling air or indicates a lack of flow of additional cooling air.
  • Table 2 shows possible states that may result when the burner is switched off in cooling mode.
  • a "1"("0") means the signal COOLING AIR ON (COOLING AIR OFF) and, for the auxiliary cooling air signal, a "1"("0") the signal AUC.
  • COOLING AIR ON (ADDITIONAL COOLING AIR OFF).
  • Brenner signal Cooling air signal Additional cooling air signal exhaust signal output 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
  • inventive method and the inventive device for monitoring any Beam pipes can be used. So it can, for example, coat-jet pipes, P-beam tubes and double P-beam tubes monitored become. But even with through and U-beam tubes that can inventive principle can be used. In this case, the exhaust gas flow at the exit of the passage of the U-tube by means of Differential pressure and the pressure measuring device monitors.
  • FIG. 2 One possible embodiment for the monitoring circuit 38 with conventional components is shown in Fig. 2. With this Monitoring circuit 38 only then becomes an error signal output when the combination BURNER ON and EXHAUST OFF is obtained. In addition, however, here is a light button intended to display and acknowledge the error message.
  • the monitoring circuit 38 may, for example, in a separate Housing be housed, in addition to each assigned Burner is housed.
  • the monitoring circuit 38 has an input 56 for the from the burner control 28 received burner signal (220 V signal) the states BURNER ON or BURN OFF take on can.
  • This input 56 is connected to a relay K1, the with its control circuit 40 at the other end to the neutral conductor N. connected via port 64.
  • a relay K2 connected to its control circuit 42, in series with the make contact 41 of the relay K1 and in series with the pressure measuring device 24, the over the connections 58 and 60 are connected and the one over Line 50 with the 220 received from the burner control 28th V-phase connected via the connector 62 connected is.
  • the pressure measuring device 24 opens the in Fig. 2 schematically indicated normally closed contact when the differential pressure the preset threshold of e.g. Exceeds 2 mbar.
  • an indicator lamp 44 Parallel to the control circuit 42 of the relay K2 is an indicator lamp 44 connected, with one end to the neutral is located and with its other end via the control circuit 43 of the Relay K2 and a button 46 with the line 50 and the connection 62, that is connected to the 220V phase.
  • the indicator lamp 44 is parallel to the control circuit 42 of the relay K2 connected.
  • the burner signal BRENNER ON is received and the exhaust gas signal is missing, i.e. opens the normally closed contact of the pressure measuring device 24 the connection between the circuit 41 of the relay K1 and the line 50 not, it will be lit by the Indicator lamp 44 is displayed, and there is an error signal on Output 66 output.
  • the error signal can be activated by the button 46 be acknowledged.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Dichtheit eines von einem Gasbrenner (12) befeuerten Strahlrohres (14) angegeben, bei dem von einer Steuerung (28) des Brenners (12) ein Brennersignal (32) abgeleitet wird, das mindestens die Zustände BRENNER AUS bei ausgeschaltetem Brenner (12) und BRENNER EIN bei eingeschaltetem Brenner (12) einnehmen kann. Ferner wird der Abgasstrom des Brenners (12) überwacht und hiervon ein Abgassignal (34) abgeleitet, das mindestens die Zustände ABGAS AUS bei nicht mit ausreichendem Volumenstrom strömendem Abgas und ABGAS EIN bei ordnungsgemäß abströmendem Abgas annehmen kann. Brennersignal (32) und Abgassignal (34) werden miteinander verknüpft, um bei der Kombination BRENNER EIN und ABGAS AUS ein Fehlersignal (36) auszugeben (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Dichtheit eines von einem Gasbrenner befeuerten Strahlrohres.
Gasbefeuerte keramische Strahlrohre finden insbesondere in Industrieöfen wegen der langen Lebensdauer eine ständig steigende Verbreitung.
Ein Nachteil beim Einsatz von keramischen Strahlrohren ist, dass im Falle eines Schadens das Strahlrohr bricht und sofort ein großer freier Querschnitt zum Ofenraum hin vorhanden ist. Ein Schaden des Strahlrohres ist bislang nicht ohne weiteres erkennbar und kann zu erheblichen Nachteilen im Prozess führen, da die Ofenatmosphäre entsprechend verändert wird. Auch ergeben sich erhebliche sicherheitstechnische Probleme.
Hat ein Industrieofen mehrere Strahlrohre und tritt ein Bruch auf, so wird dies nicht sofort erkannt. Der Ofeninnenraum ist meist durch den Einlauf und Auslauf nicht dicht gegenüber der äußeren Umgebung abgeschlossen, so dass kein Druckanstieg auftritt. Ist der Ofen mit Schutzgas befüllt, so wird die Atmosphäre im Falle eines Strahlrohrbruches verändert, was sich schleichend entwickeln kann und nur durch ständige Analysen oder sonstige Messverfahren feststellbar ist. Außerdem ist nicht unmittelbar feststellbar, welches Strahlrohr gebrochen ist. Nur durch Abschalten des dem Strahlrohr zugeordneten Brenners kann eine Eingrenzung erfolgen. Dies kostet Zeit, da erst auf eine Reaktion der Ofenatmosphäre bzw. eine Auswirkung davon gewartet werden muss. Auch können Analysen von Schutzgaskomponenten des Strahlrohres sehr zeitaufwändig sein. Befindet sich im Ofenraum nur Luft, so ist ein Strahlrohrbruch im Produktionsprozess kaum feststellbar.
All diese Probleme sind nachteilig bei der Verwendung von keramischen Strahlrohren. Dagegen sind Strahlrohre aus Stahl einer stärkeren Korrosion ausgesetzt und weniger temperaturbeständig. Auch entwickeln sich Schäden an Strahlrohren aus Stahl meist schleichend.
Aus der US-A-4 219 324 ist es bekannt, mittels eines Flammendetektors die Funktionsweise eines Brenners zu überwachen. Ferner wird hierbei die Zusammensetzung des Abgasstroms überwacht, um einen Fehlerzustand bei Abweichung von vorgegebenen Sollwerten festzustellen.
Aus der US-A-4 508 501 ist ferner ein zur Überwachung der Dichtheit eines von einem Gasbrenner befeuerten Strahlrohres bekannt, bei dem von einer Steuerung des Brenners der Sauerstoffgehalt im Abgasstrom des Brenners überwacht wird. Bei Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert wird ein Fehlersignal ausgegeben.
Schließlich ist es aus der JP-A-55066729 (Patent Abstracts of Japan) bekannt, bei dem gleichfalls der Abgasstrom des Brenners überwacht wird und hieraus ein Signal zur Überwachung abgeleitet wird. Auch hierbei wird die Abgaszusammensetzung überwacht.
Im Stand der Technik erfordert die Überwachung der Dichtheit des Strahlrohres eine aufwändige Überwachung der Gaszusammensetzung, was kompliziert und teuer ist und zudem das Problem der Alterung von Sensoren beinhaltet.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Dichtheit eines von einem Gasbrenner befeuerten Strahlrohres zu schaffen, womit sich ein einfacher und kostengünstiger Aufbau und ein schnelles Ansprechen im Fehlerfall ergibt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Überwachung der Dichtheit eines von einem Gasbrenner befeuerten Strahlrohres gelöst, bei der Einschaltzustand des Brenners überwacht wird und ein für den Einschaltzustand indikatives Brennersignal erzeugt wird, das mindestens die Zustände BRENNER AUS bei ausgeschaltetem Brenner und BRENNER EIN bei eingeschaltetem Brenner einnehmen kann, bei dem ferner der Abgasstrom des Brenners überwacht wird und hiervon ein Abgassignal abgeleitet wird, das mindestens die Zustände ABGAS AUS bei nicht mit ausreichendem Volumenstrom strömenden Abgas und ABGAS EIN bei ordnungsgemäß abströmendem Abgas annehmen kann, und wobei das Brennersignal und das Abgassignal miteinander verknüpft werden, um bei einer nicht zulässigen Kombination des Brennersignals und des Abgassignals ein Fehlersignal auszugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch eine Vorrichtung zur Überwachung der Dichtheit eines von einem Gasbrenner befeuerten Strahlrohres gelöst, mit einem Sensor zur Überwachung des Abgasstromes des Brenners, der bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes ein dafür charakteristisches Abgassignal ausgibt und mit einer Überwachungsschaltung, der das Abgassignal und ein für den Einschaltzustand des Brenners indikatives Brennersignal zugeführt sind, und die bei einer nicht ordnungsgemäßen Kombination von Brennersignal und Abgassignal ein Fehlersignal ausgibt.
Die Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Ist der Brenner eingeschaltet, was durch das Brennersignal angezeigt wird, so muss das aus dem Strahlrohr abströmende Abgas mit einem für den Brenner charakteristischen Abgasvolumenstrom strömen. Bleibt dieser Abgasvolumenstrom aus oder erreicht nicht die notwendige Größe, so ist von einer Undichtheit des Strahlrohres auszugehen. Durch die Verknüpfung des Abgassignals, das einen ausreichenden Volumenstrom des Abgases anzeigt, mit dem Brennersignal lässt sich auf diese Weise eine Undichtheit des Strahlrohres leicht erkennen.
Das Brennersignal kann etwa vom Ein-/Ausschalter des Brenners abgeleitet werden, sofern es nur den Einschaltzustand anzeigen soll. Bevorzugt ist jedoch eine Ableitung von einer Steuerung des Brenners, die in der Regel nicht nur einen Einschaltzustand des Brenners anzeigt, sondern auch gleichzeitig ein korrektes Arbeiten des Brenners überwacht, was durch ein Signal BRENNER EIN angezeigt wird. Alternativ ist es denkbar, zur Erzeugung des Brennersignals eine gesonderte Überwachungseinrichtung in Form eines Sensors, z.B. eines Flammensensors, vorzusehen.
Die Überwachung des Abgasstroms kann etwa durch eine volumetrische Messung, durch eine Wirkdruckmessung, durch eine Strömungsgeschwindigkeitsmessung mit einem induktiven oder Ultraschall-Verfahren oder durch eine Drucksondenmessung überwacht werden.
Eine besonders einfache Ausführung ergibt sich, wenn der Abgasstrom mittels eines Wirkdruckverfahrens durch Einschnürung des Strömungsquerschnitts mittels einer Drosseleinrichtung, insbesondere mittels einer Differenzdruckblende, überwacht wird. Es kann dann eine Differenzdruckmessung zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Drosseleinrichtung durchgeführt werden. Liegt der gemessene Differenzdruck unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes, so wird das erhaltene Abgassignal auf ABGAS AUS gesetzt. Liegt der Differenzdruck darüber, so ergibt sich das Abgassignal ABGAS EIN.
Als Schwellwert kann hierbei bspw. ein Wert von 10 mbar, vorzugsweise von 5 mbar, weiter bevorzugt von 3 mbar, insbesondere von 2 mbar, zwischen Eingang und Ausgang der Differenzdruckblende verwendet werden.
In zusätzlicher Weiterbildung der Erfindung wird auch bei der Kombination BRENNER AUS und ABGAS EIN ein Fehlersignal ausgegeben.
Wird nämlich ein Abgassignal ausreichender Größe gemessen, ohne dass das für das Einschalten des Brenners charakteristische Signal BRENNER EIN anliegt, so ist davon auszugehen, dass bei einem gebrochenen Strahlrohr durch einen Abgasventilator ein so hoher Volumenstrom über das undichte Strahlrohr aus dem Ofen abgesaugt wird, dass das Signal ABGAS EIN erzeugt wird.
Zusätzlich kann auch eine Überwachung durchgeführt werden, wenn der Brenner ausgeschaltet ist und im Kühlluftbetrieb für das Strahlrohr zur Kühlung des Ofenraumes arbeitet, wobei die Kühlluft vorzugsweise die ist, die beim Brennerbetrieb als Verbrennungsluft dient. Hierzu kann ein auch im Ausschaltzustand des Brenners laufender Ventilator die Kühlluft liefern. Gegebenfalls kann am Brenner eine gesonderte Kühlluftleitung montiert sein, über die zusätzlich Kühlluft in das Strahlrohr geführt wird, um eine stärkere Ofenkühlung zu erreichen.
Die Funktion der Kühlluft und ggf. der Zusatzkühlluft kann überwacht werden und ein hieraus abgeleitetes Kühlluftsignal und ggf. Zusatzkühlluftsignal mit dem Abgassignal verknüpft werden, um bei einer unzulässigen Kombination ein Fehlersignal auszugeben.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugsnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1
eine vereinfachte Darstellung eines Industrieofens mit einem Brenner und einem Strahlrohr in Form eines Mantelstrahlrohres und einer zugeordneten Einrichtung zur Überwachung der Dichtheit des Strahlrohres; und
Fig. 2
eine mögliche Ausführung einer Schaltung mit Leuchttaster zur Anzeige und Quittierung einer Meldung, die eine Undichtheit des Strahlrohres anzeigt.
In Fig. 1 ist ein Industrieofen, der mit einem gasbefeuerten Strahlrohr beheizt ist und mit einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Dichtheit des Strahlrohrs ausgestattet ist, schematisch dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet.
Der Industrieofen 10 weist eine lediglich schematisch mit einer strichpunktierten Linie angedeutete Ofenkammer 11 auf, die mittels eines Gasbrenners 12 beheizt ist. Der Gasbrenner 12 weist ein in die Ofenkammer 11 hineinragendes Strahlrohr 14 in Form eines Mantelrohres auf. Die über das Strahlrohr 14 zurückgeführten Abgase gelangen über einen lediglich schematisch angedeuteten Ausgang des Strahlrohrs 14 in eine Abgasleitung 18 und werden in einen Abgaskanal 20 geleitet.
Erfindungsgemäß wird nun zur Überwachung der Dichtheit des Strahlrohres 14 der über die Abgasleitung 18 strömende Abgasvolumenstrom überwacht und mit einem von der Brennersteuerung 28 abgeleiteten Brennersignal, das ein ordnungsgemäßes Arbeiten des Brenners anzeigt, verknüpft. Arbeitet der Brenner ordnungsgemäß und ergibt sich kein Abgasvolumenstrom, der die charakteristische Größe für den verwendeten Brennertyp aufweist, so ist davon auszugehen, dass eine Undichtheit des Strahlrohres vorliegt.
Hierzu ist in die Abgasleitung 18 eine Differenzdruckblende 22 eingefügt. Am Eingang und am Ausgang der Differenzdruckblende, d.h. unmittelbar davor und dahinter, ist eine Druckmesseinrichtung 24 über Messleitungen 26 angeschlossen. Ergibt sich bei ordnungsgemäß arbeitendem Brenner 12 ein Differenzdruck Δp ausreichender Größe von z.B. 2 mbar, so ist davon auszugehen, dass keine Undichtheit des Strahlrohres 14 vorliegt. Anderenfalls wird ein Fehlersignal erzeugt. Hierzu ist eine Überwachungsschaltung vorgesehen, die lediglich schematisch mit der Ziffer 38 angedeutet ist. Der Überwachungsschaltung 38 wird das von der Druckmesseinrichtung 24 erhaltene Abgassignal 34 und das von der Brennersteuerung 28 erhaltene Brennersignal 32 zugeführt. Von der Überwachungsschaltung 38 wird ein Ausgangssignal 36 erzeugt, das im einfachsten Fall lediglich die Zustände OK bzw. FEHLER annehmen kann.
Das von der Druckmesseinrichtung 24 erhaltene Abgassignal 34 kann gleichfalls im einfachsten Fall lediglich die Zustände ABGAS EIN oder ABGAS AUS einnehmen. Gleichfalls ist das Brennersignal 32 vorzugsweise als binäres Signal gestaltet, das lediglich die Zustände BRENNER EIN und BRENNER AUS annehmen kann.
Es versteht sich, dass die Verknüpfungen des Abgassignals 34 und des Brennersignals 32 durch die Überwachungsschaltung 38 entweder durch eine herkömmliche, festverdrahtete Schaltung oder durch eine digitale Schaltlogik erfolgen können, die im einfachsten Fall bspw. mittels TTL-Logik-Bausteinen ausgeführt ist.
Das in Abhängigkeit von den verschiedenen möglichen Kombinationen des Brennersignals 32 und des Abgassignals 34 erhaltene Ausgangssignal 36 könnte dann etwa durch eine Wahrheitstabelle dargestellt werden, wie dies nachfolgend in Tabelle 1 wiedergegeben ist.
Brennersignal Abgassignal Ausgangssignal
Zustand 0 0 0
0 1 0(1)
1 0 1
1 1 0
Dabei steht bei den Eingangssignalen eine "0" für den Zustand AUS bzw. LOW, also BRENNER AUS bzw. ABGAS AUS und eine "1" für den Zustand EIN bzw. HIGH, also BRENNER EIN bzw. ABGAS EIN.
Beim Ausgangssignal steht eine "0" für den Zustand IN ORDNUNG oder OK, während eine "1" einen Fehler anzeigt.
Bei der einfachsten Ausführung der Schaltung wird lediglich bei der Kombination BRENNER EIN und ABGAS AUS ein Fehlersignal erzeugt, d.h. eine logische "1" ausgegeben. Bei einer alternativen Ausführung wird zusätzlich auch für die Kombination BRENNER AUS und ABGAS EIN ein Fehlersignal ausgeben, was durch die logische "1" bei dieser Kombination in Klammern angezeigt ist.
Im letzteren Fall muss nämlich davon ausgegangen werden, dass bei einem gebrochenen Strahlrohr durch einen Abgasventilator ein solch hoher Volumenstrom aus dem Ofenraum abgesaugt wird, dass das Signal ABGAS EIN erzeugt wird.
Werden Brenner über das zugehörige Strahlrohr auch zum Kühlen von Ofenräumen eingesetzt, was mit der Kühlluft (Verbrennungsluft) und/oder durch Zusatzkühlluft über eine separat am Brenner angebrachte Kühlluftleitung erfolgen kann, so kann eine Überwachung auch in diesem Fall erfolgen.
Zur Kühlung kann einfach der Kühlluftstrom (Verbrennungsluftvolumenstrom) verwendet werden, der auch bei nicht eingeschaltetem Brenner läuft. Dies kann wiederum mit einer Differenzdruckmessung überwacht werden, um ein Signal KÜHLLUFT EIN bzw. KÜHLLUFT AUS zu erzeugen, wodurch das Strömen der Kühlluft bzw. das fehlende Strömen der Kühlluft angezeigt wird. In entsprechender Weise kann das Strömen von zusätzlicher Kühlluft überwacht werden, um ein Signal ZUSATZKÜHLLUFT EIN bzw.
ZUSATZKÜHLLUFT AUS zu erzeugen, das ein Strömen von Zusatzkühlluft bzw. ein fehlendes Strömen von Zusatzkühlluft anzeigt.
Tabelle 2 stellt ergänzend zu Tabelle 1 mögliche Zustände dar, die sich bei ausgeschaltetem Brenner im Kühlbetrieb ergeben können. In einer Tabelle 1 entsprechenden Weise bedeutet hierbei beim Kühlluftsignal eine "1" ("0") das Signal KÜHLLUFT EIN (KÜHLLUFT AUS) und beim Zusatzkühlluftsignal eine "1" ("0") das Signal ZUSATZKÜHLLUFT EIN (ZUSATZKÜHLLUFT AUS).
Brennersignal Kühlluftsignal Zusatzkühlluftsignal Abgassignal Ausgangssignal
0 1 0 1 0
0 1 0 0 1
0 1 1 1 0
0 1 1 0 1
0 0 1 1 0
0 0 1 0 1
Es versteht sich, dass die lediglich beispielhaft anhand von Fig. 1 und Tabellen 1 und 2 dargestellte Überwachung der Dichtheit eines Strahlrohres nicht nur bei einem Ofen bei einem einzigen Strahlrohr, sondern auch bei Öfen mit mehreren Strahlrohren verwendet werden kann. Hierbei kann bei jedem Strahlrohr eine Drucküberwachung durchgeführt werden und die erhaltenen Abgassignale können mittels einzelner Überwachungsschaltungen oder mittels einer einzigen Überwachungsschaltung mit den betreffenden Brennersignalen verknüpft werden.
Es versteht sich ferner, dass das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung beliebiger Strahlrohre verwendet werden kann. Es können also bspw. Mantel-Strahlrohre, P-Strahlrohre und Doppel-P-Strahlrohre überwacht werden. Aber auch bei Durchgangs- und U-Strahlrohren kann das erfindungsgemäße Prinzip verwendet werden. Dabei wird der Abgassstrom am Ausgang des Durchgangs des U-Rohres mittels der Differenzdruckblende und der Druckmesseinrichtung überwacht.
Eine mögliche Ausführung für die Überwachungsschaltung 38 mit herkömmlichen Bauelementen ist in Fig. 2 dargestellt. Mit dieser Überwachungsschaltung 38 wird lediglich dann ein Fehlersignal ausgegeben, wenn die Kombination BRENNER EIN und ABGAS AUS erhalten wird. Zusätzlich ist hierbei jedoch ein Leuchttaster zur Anzeige und Quittierung der Fehlermeldung vorgesehen.
Die Überwachungsschaltung 38 kann bspw. in einem separaten Gehäuse untergebracht sein, das zusätzlich jeweils am zugeordneten Brenner untergebracht ist.
Die Überwachungsschaltung 38 weist einen Eingang 56 für das von der Brennersteuerung 28 erhaltene Brennersignal (220 V-Signal) auf, das die Zustände BRENNER EIN oder BRENNER AUS annehmen kann. Dieser Eingang 56 ist mit einem Relais K1 verbunden, das mit seinem Steuerkreis 40 am anderen Ende an den Nullleiter N über den Anschluss 64 angeschlossen ist. Gleichfalls an den Nullleiter N ist ein Relais K2 mit seinem Steuerkreis 42 angeschlossen, der in Reihe mit dem Schließkontakt 41 des Relais K1 und in Reihe mit der Druckmesseinrichtung 24 liegt, die über die Anschlüsse 58 und 60 angeschlossen ist und die über eine Leitung 50 mit der von der Brennersteuerung 28 erhaltenen 220 V-Phase verbunden ist, die über den Anschluss 62 angeschlossen ist. Die Druckmesseinrichtung 24 öffnet den in Fig. 2 schematisch angedeuteten Öffnerkontakt dann, wenn der Differenzdruck den voreingestellten Schwellwert von z.B. 2 mbar überschreitet.
Parallel zum Steuerkreis 42 des Relais K2 ist eine Indikatorlampe 44 angeschlossen, die mit ihrem einen Ende am Nullleiter liegt und mit ihrem anderen Ende über den Steuerkreis 43 des Relais K2 und einen Taster 46 mit der Leitung 50 und dem Anschluss 62, also mit der 220V-Phase verbunden ist. Durch eine Leitung 48 zwischen dem Steuerkreis 42 und dem Schaltkreis 43 des Relais ist die Indikatorlampe 44 parallel zum Steuerkreis 42 des Relais K2 geschaltet.
Wird das Brennersignal BRENNER EIN erhalten und fehlt das Abgassignal, d.h. öffnet der Öffnerkontakt der Druckmesseinrichtung 24 die Verbindung zwischen dem Schaltkreis 41 des Relais K1 und der Leitung 50 nicht, so wird dies durch Aufleuchten der Indikatorlampe 44 angezeigt, und es wird ein Fehlersignal am Ausgang 66 ausgegeben. Das Fehlersignal kann durch den Taster 46 quittiert werden.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Überwachung der Dichtheit eines von einem Gasbrenner (12) befeuerten Strahlrohres (14), bei dem das Arbeiten des Brenners (12) überwacht wird und ein Brennersignal (32) erzeugt wird, das mindestens die Zustände BRENNER AUS bei ausgeschaltetem Brenner (12) und BRENNER EIN bei eingeschaltetem Brenner (12) einnehmen kann, bei dem ferner der Abgasstrom des Brenners (12) überwacht wird und hiervon ein Abgassignal (34) abgeleitet wird, das mindestens die Zustände ABGAS AUS bei nicht mit ausreichendem Volumenstrom strömendem Abgas und ABGAS EIN bei ordnungsgemäß abströmenden Abgas annehmen kann, und bei dem das Brennersignal (32) und das Abgassignal (34) miteinander verknüpft werden, um bei einer nicht zulässigen Kombination des Brennersignals (32) und des Abgassignals (34) ein Fehlersignal (36) auszugeben.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Brennersignal (32) von einer Steuerung (28) des Brenners (12) abgeleitet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Fehlersignal (36) ausgegeben wird, wenn das Signal BRENNER EIN und ABGAS AUS erhalten wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem dem Strahlrohr (14) zur Kühlung eines davon befeuerten Ofenraumes Kühlluft zugeführt wird, deren Strömung überwacht wird und hiervon ein Kühlluftsignal KÜHLLUFT EIN bzw. KÜHLLUFT AUS abgeleitet wird und bei einer unzulässigen Kombination mit dem Abgassignal (34) und dem Brennersignal (32) ein Fehlersignal (36) ausgegeben wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem dem Strahlrohr zur Kühlung des Ofenraums zusätzliche Kühlluft zugeführt wird, deren Strömung überwacht wird und hiervon ein Zusatzkühlluftsignal ZUSATZKÜHLLUFT EIN bzw. ZUSATZKÜHLLUFT AUS abgeleitet wird, wobei bei einer unzulässigen Kombination mit dem Brennersignal, dem Abgassignal und dem Kühlluftsignal ein Fehlersignal ausgegeben wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Strömungsüberwachung durch eine volumetrische Messung, durch eine Wirkdruckmessung, durch eine Strömungsgeschwindigkeitsmessung nach einem induktiven Verfahren oder Ultraschallverfahren oder durch eine Drucksondenmessung überwacht wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Strömung mittels des Wirkdruckverfahrens durch Einschnürung des Strömungsquerschnitts mittels einer Drosseleinrichtung, insbesondere mittels einer Differenzdruckblende (22), überwacht wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem dann, wenn der gemessene Differenzdruck einen vorgegeben Schwellwert unterschreitet, das Signal (34) auf "AUS" gesetzt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem als Schwellwert ein Wert von 10 mbar, vorzugsweise von 5 mbar, weiter bevorzugt von 3 mbar, insbesondere von 2 mbar als zwischen Eingang und Ausgang der Differenzdruckblende gemessene Druckdifferenz Δp verwendet wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem bei der Kombination BRENNER AUS und ABGAS EIN ein Fehlersignal (36) ausgegeben wird.
  11. Vorrichtung zur Überwachung der Dichtheit eines von einem Gasbrenner (12) befeuerten Strahlrohres (14), mit einem Sensor (24) zur Überwachung des Abgasstromes des Brenners (12), der bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes ein dafür charakteristisches Abgassignal (34) ausgibt, und mit einer Überwachungsschaltung (38), der das Abgassignal (34) und ein für den Einschaltzustand des Brenners (12) indikatives Brennersignal (32) zugeführt sind, und die bei einer unzulässigen Kombination von Brennersignal (32) und Abgassignal (34) ein Fehlersignal (36) ausgibt.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei dem im Abgasstrom eine Drosseleinrichtung, insbesondere eine Differenzdruckblende (22), vorgesehen ist, wobei der Sensor (24) als Differenzdruckmesser zur Messung des Differenzdruckes zwischen dem Eingang der Differenzdruckblende (22) und dem Ausgang der Differenzdruckblende ausgebildet ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei der die Überwachungsschaltung (38) bei der Kombination BRENNER EIN und ABGAS AUS ein Fehlersignal (36) ausgibt.
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