DE19945282C2 - Messrohr für Wärmetauscher mit mindestens einem Thermoelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßrohr für Wärmetauscher, die von einem Strömungsmedium durchströmte und von Reinigungskörpern durchlaufene Rohre umfassen, mit mindestens einem Thermoelement, dessen Sensor zur Messung der Temperatur des durch das Meßrohr strömenden Strömungsmediums im Bereich der Innenfläche des Meßrohres angeordnet ist, und mit einem Innenquerschnitt des Meßrohres, der den Durchgang der Reinigungs­ körper durch das Meßrohr gestattet.

Das Meßrohr kann ein Rohr des Wärmetauschers sein, aber auch eine Meßeinrichtung, die an ein Rohr des Wärmetauschers angesetzt oder je nach Bedarf an inneren Abschnitten des Rohres oder an dem Wärmetauscher vor- oder nachgeordneten oder von diesen getrennt verwendeten Rohrleitungen eingesetzt ist.

Die innere Kontur der Meßeinrichtung entspricht vorzugsweise der inneren Kontur des mit der Meßeinrichtung verbundenen Rohres z. B. eines Wärmetauscherrohrs. Die äußere Form der Meßeinrichtung ist frei wählbar. Für die Meßeinrichtung kann ein vom Wärmetau­ scherrohr abweichendes Material, z. B. ein Kunststoff, verwendet werden.

Mit einem Thermoelement ausgestattete Meßrohre der vorstehenden Art sind aus der EP 0 475 337 B1 bekannt und werden zur Messung von Temperaturen in Wärmetauschern verwendet. Die Meßwerte dienen insbesondere zur Überwachung des thermischen Wir­ kungsgrades des Wärmetauschers und können durch elektrische Leiter, die durch die Rohrwand des Meßrohres führen, nach außen übertragen werden. Darüber hinaus dienen diese Thermoelemente der Erkennung und Beurteilung der Wirksamkeit von Reinigungs­ körpern. Für diesen Zweck und für die Rohrreinigung selbst ist es auch wichtig, daß der Innenquerschnitt des Meßrohres selbst so gestaltet ist, daß Reinigungskörper das Meßrohr durchlaufen können. Die Thermoelemente sollen möglichst hochempfindliche und träg­ heitslose Temperaturmessungen zulassen, da sich die zu erfassenden Temperaturschwan­ kungen in der Größenordnung von 2° Kelvin innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde bewegen. Die Thermoelemente werden vorzugsweise an ausgewählten Bereichen der Rohre des Wärmetauschers positioniert.

Am Ende des bekannten Meßrohres befindet sich an der Innenfläche der Rohrwand des Meßrohres eine Ausnehmung, in der das Thermoelement angeordnet ist. Durch die Posi­ tionierung des Thermoelements in einer Ausnehmung des Meßrohres wird ein Schutz des Thermoelements auch vor zur Rohrreinigung eingesetzten Reinigungskörpern mit abrasi­ ver Oberfläche angestrebt, die das Thermoelement bei einem Kontakt mit diesem beschädi­ gen könnten.

Das Thermoelement der bekannten Meßrohre hat eine langgestreckte Form, ist flexibel ausgebildet und weist einen Sensor an der Spitze auf. Es ragt mit einem erheblichen Teil seiner Länge aus der Innenfläche der Ausnehmung heraus, damit es mit dem Strömungs­ medium in Kontakt kommt. Die Lage des Thermoelements ist frei im Raum der Ausneh­ mung und schließt maximal mit der Innenkontur des Wärmetauscherrohres ab. Der vorstehende Teil des Thermoelements ist in seiner Lage nicht fixiert.

Die Spitze des Thermoelements soll sich im Betrieb des Wärmetauschers etwa in Höhe der an die Ausnehmung angrenzenden Innenfläche des Meßrohres befinden. Bei der Montage des Meßrohres wird das Thermoelement, insbesondere dessen Spitzenabschnitt, in eine für die Messung geeignete Lage gebogen. Infolge der flexiblen Ausbildung des Thermoelements kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, daß der vorstehende Teil des Thermoelements seine Lage im Betrieb des Wärmetauschers verändert, beispielsweise durch die Einwirkung von durch das Meßrohr geführten Reinigungskörpern.

Aus der DE-AS 15 73 371 ist ein die Wand von Gefäßen für heiße Medien wie Eisen- und Stahlschmelzen durchsetzendes und ein Thermoelement enthaltendes Rohr zur kontinuier­ lichen Temperaturmessung der heißen Medien bekannt. Dieses Meßrohr läßt jedoch keine Verwendung für Wärmetauscher zu.

Aus der US 3,199,348 geht ein Strömungsmeßelement, das auch Thermoelemente und Schaltkreise umfaßt, als bekannt hervor. Die Meßeinrichtung bedingt zwei durch den Schaltkreis miteinander verbundene Meßstellen. Darüber hinaus erfordert die Messung den Einsatz von Thermistoren als Sensoren als aktive Elemente, die in Hohlräumen innerhalb einer Halbleitermasse einzusetzen sind, so daß diese bekannte Meßeinrichtung einen relativ hohen Aufwand erfordert. Zudem findet hier keine Temperatur- sondern eine Durchflußmessung statt.

Eine andere aus der DE 196 08 675 A1 bekannte Temperaturmeßeinrichtung für medienfüh­ rende Rohrleitungen eignet sich nicht im vorliegenden Fall, weil eine Sensorbaugruppe vorgesehen ist, deren Gehäuse weit in die Rohrleitung vorsteht, so daß die Rohrleitung nicht von Reinigungskörpern durchlaufen werden kann.

Bei der aus der DE 26 45 626 A1 bekannten Einrichtung zur Temperaturmessung strömender Flüssigkeiten befindet sich ein nicht näher beschriebenes und dargestelltes Temperatur­ meßelement offenbar außen an der Rohrwand, so daß diese Einrichtung bereits aus diesem Grunde als Lösung für die oben aufgezeigten Probleme ausscheidet.

Ein weiterer aus der DE-AS 12 91 540 bekannter Temperaturfühler für Rohrleitungen in Wärmekraftanlagen umfaßt zwar einen in eine Öffnung einer Rohrwand druckdicht eingesetzten Meßfühler. Dieser weist jedoch eine in den Strömungsbereich des Mediums hineinragenden, also über der Innenfläche des Rohres liegenden Teilkörper auf, der zur Verwirbelung der an der Innenfläche des Rohres entlang strömenden Mediums dient, damit Teile des strömenden Mediums die im Innern der Rohrwand gelegene Meßstelle erreichen. Der über die Innenfläche der Rohrwand vorstehende Teilkörper behindert jedoch den freien Durchgang von Reinigungskörpern und würde durch Reinigungskörper, wenn sie eine gewisse Härte und/oder eine abrasive Oberfläche aufweisen, zerstört werden können, so daß dieser bekannte Temperaturfühler zur Lösung der vorstehend aufgezeigten Probleme nicht in Betracht kommt. Darüber hinaus weist der bekannte Meßfühler einen weit von der Außenwand des Rohres vorstehenden Aufbau auf, für den sich an Meßrohren für Wärmetauscher in der Regel kein Platz findet und der einen zu hohen Aufwand erfor­ dert. Zudem läßt dieser Aufbau die Berührung der Meßzelle durch eine passierende Reini­ gungskugel und damit eine kontinuierliche Reinigung der Meßzelle durch die das Meßrohr passierende Reinigungskugel nicht zu.

Eine andere Temperaturmeßeinrichtung, die aus JP 63-253223 (A) in Patent Abstracts of Japan, Sect. P, Vol. 13 (1989), Nr. 64 (P-827), insbesondere aber aus der EP 0 364 579 A1 bekannt ist, ist als Bluttemperatur-Meßvorrichtung für eine Herz-/Lungenmaschine bestimmt. Sie gehört damit einem sehr speziellen Teilge­ biet der medizinischen Gerätetechnik an, und sie hat technische Voraussetzungen zu erfüllen, die für von einem Strömungsmedium wie Kühlwasser durchströmte Rohre und Meßrohre von Wärmetauschern ohne Bedeutung sind. Im übrigen weisen Ausführungsbei­ spiele dieser bekannten Vorrichtung teilweise weit in das von Blut durchströmte Rohr vorstehende Bauteile auf, die den freien Durchgang von Reinigungskörpern durch das Meßrohr behindern würden. Deshalb kommt diese Temperaturmeßeinrichtung für Meß­ rohre für Wärmetauscher nicht in Betracht.

Bei einer anderen Meßeinrichtung, die aus Patents Abstracts of Japan JP 55-119028 (A) in Patent Abstracts of Japan, Sect. P. Vol. 4 (1980), No. 177 (P-39) bekannt ist, wird außen an einem Rohr ein Vorsprung gebildet, in den ein Thermoelement einge­ steckt wird. Auf diese Weise liegt das Thermoelement etwa um die Rohrwanddicke versetzt unterhalb der Innenfläche des Rohres, so daß nur sehr träge Temperaturmessungen möglich sind.

Eine aus der DE 28 51 716 C2 bekannte Meßeinrichtung ist im Ansaugrohr einer Brennkraft­ maschine angeordnet. Von diesem grundsätzlichen Unterschied abgesehen besteht die Besonderheit dieser bekannten Meßeinrichtung darin, daß sie einen Drucksensor und einen Temperatursensor in einem gemeinsamen Gehäuse vereint, und der Anbau eines entspre­ chenden Gehäuses erfordert einen erheblichen Platzbedarf im Bereich des Ansaugrohres. Der Temperatursensor ist auch nicht im Bereich der Innenfläche des Meßrohres fixiert, sondern über eine Brücke und eine Stütze in dem geräumigen Gehäuse befestigt.

Eine andere aus DE 26 05 781 A1 bekannte Meßeinrichtung weist eine wasserdicht gekapselte Fühlerpatrone auf, mit der ein Kontakt mit dem Strömungsmedium unterbunden wird. Darüber hinaus steht die Fühlerpatrone extrem weit über die Innenfläche des Rohres hinaus vor, so daß ein Durchgang von Reinigungskörpern nicht möglich ist.

Aus DE-AS 15 73 371 geht eine Meßeinrichtung für mit einer feuerfesten Auskleidung versehe­ ne Reaktionsgefäße für Eisen- und Stahlschmelzen als bekannt hervor. Insofern findet eine Temperaturmessung unter gänzlich anderen Umständen statt als bei von einem Strö­ mungsmedium durchströmten Rohren eines Wärmetauschers.

Ausgehend von dem eingangs genannten Meßrohr für Wärmetauscher liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, den Sensor im Meßrohr so anzuordnen, daß eine störungs­ freie, kontinuierliche sowie spontane Messung der Temperatur des Strömungsmediums im Meßrohr erreicht wird, ohne den Durchlauf der Reinigungskörper durch das Meßrohr zu behindern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Sensor im Bereich der Innenfläche des Meßrohres fixiert ist und in Kontakt mit dem Strömungsmedium steht.

Erfindungsgemäß wird folglich - im Gegensatz zum Stand der Technik - der Sensor in vorbestimmter Lage gegenüber der Innenfläche in der Rohrwand des Meßrohres und damit gegenüber dem Strömungsmedium befestigt, und zwar so, daß der Sensor in Kontakt mit dem Strömungsmedium steht. Dadurch wird es möglich, definierte und für das Meßverfah­ ren geeignete Zuordnungen einzurichten und dauerhaft festzulegen, und zwar unabhängig von der Verschleißfestigkeit des Sensors. Dadurch, daß der Sensor stets in Kontakt mit dem Strömungsmedium steht, wird eine spontane Temperaturmessung gewährleistet.

Diese Lösung gestattet eine einfache Anpassung an den jeweiligen Bedarfsfall, wie die Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Beschreibung hierzu noch verdeutlichen. Wenn das Strömungsmedium, gewöhnlich Kühlwasser, bspw. Verunreinigungen mitführt, die zum Festkleben bzw. Anwachsen an der Innenwandung der Rohre des Wärmetauschers neigen, kommen abrasive Reinigungskörper zum Einsatz. Für diesen Fall wählt man entweder eine mit der Innenwandfläche des Rohres bündige oder dem gegenüber geringfü­ gig zurückgezogene Lage des Sensors, falls man nicht die weitere Möglichkeit wählt, das Verschleißvolumen des Sensors zu nutzen und einen entsprechenden Teilabtrag des Sensors durch die Reinigungskörper vorzugeben.

Wird der im Bereich der Innenfläche des Meßrohres fixierte Sensor entweder flächenbün­ dig mit der Innenfläche des Meßrohres oder auch geringfügig nach innen in das Meßrohr vorstehend angeordnet, kommen in dem Wärmetauscher grundsätzlich Reinigungskörper mit nicht-abrasiver Oberfläche z. B. solche aus weichem Schwammgummi zum Einsatz. In diesem Fall wird der Sensor durch die abstreifende Wirkung der Reinigungskörper sauber gehalten oder gereinigt. Umgekehrt läßt sich der Sensor im Falle der Verwendung abrasiver Reinigungskörper, wenn kein Verschleißvolumen zur Verfügung gestellt werden soll, in so weit zurückgezogener Lage in der Wand des Meßrohres fixieren, daß der Sensor von den Reinigungskörpern nicht beschädigt werden kann.

Bei den bekannten Meßrohren kommen Mantelthermoelemente zum Einsatz, deren Mantel als Schutz gegen eine Beschädigung durch in das Meßrohr eindringende Verun­ reinigungen und/oder Reinigungskörper dient.

Im Betrieb kann es bei Ablagerungen an der Innenfläche des Meßrohres auch zu Abla­ gerungen auf der Oberfläche des Thermoelements kommen. Diese Ablagerungen kön­ nen dazu führen, daß die Temperaturmessung träge wird und die Meßergebnisse unge­ nauer werden. Man sucht daher nach Möglichkeiten, auch die Oberfläche des Thermo­ elements von Ablagerungen freizuhalten oder befreien zu können.

Versuche, lokale Reinigungsvorrichtungen wie Bürsten oder Fäden zu verwenden, die angetrieben durch die Strömung des Wassers die Oberfläche des Thermoelements reini­ gen sollen, führten nicht zu dem gewünschten Erfolg. Eine weitere Möglichkeit wurde darin gesehen, die Position des Thermoelements noch weiter in den Eingriffsbereich der Reinigungskörper zu verlegen, damit sich eine intensive Reinigungswirkung auch auf die Oberfläche des Thermoelements erstreckt. Versuche zeigten jedoch, daß die Reini­ gungskörper, und dabei insbesondere die Korundkugeln, den Mantel der Thermoele­ mente zerstören können.

Eine weitere Möglichkeit zur Reinigung der Thermoelemente besteht während des Off­ line-Zustandes eines Wärmetauschers. Durch die zur Reinigung verwendeten Hoch­ druckreiniger kann es jedoch bei unsachgemäßer Anwendung dazu kommen, daß die Thermoelemente abknicken oder abbrechen und dadurch unbrauchbar werden. Bei Anlagen im Atomenergiebereich besteht zudem das Problem, daß die Zeitpunkte der Unterbrechung der Betriebszeiten zwei bis drei Jahre auseinanderliegen. Die Notwen­ digkeit zur Reinigung der Thermoelemente kann sich jedoch schon nach kürzerer Zeit ergeben. Auch aufgrund der hohen Strahlungsgefahr ist eine Wartung und Reinigung während des Betriebs der Anlage nicht möglich.

Deshalb wird nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß zur Vermei­ dung, insbesondere aber zur Verringerung der vorstehenden Probleme, der Sensor zu­ mindest an der Meßfläche des Sensors in Kontakt mit dem Strömungsmedium steht.

Bei dieser Weiterbildung der Erfindung kommt das Strömungsmedium mit der tempe­ raturempfindlichen Legierung des Sensors unmittelbar in Kontakt. Durch die Weiter­ bildung der Erfindung weist der gesamte Sensor als Legierungskörper ein erhebliches Verschleißpotential auf. Wird der Sensor im Eingriffsbereich von Reinigungskörpern fixiert, können diese Reinigungskörper durch Entlangstreifen an der Oberfläche des Sensors Verunreinigungen sowie auch Teile des Verschleißpotentials selbst vom Sensor abtragen bzw. abschleifen, ohne dabei die Funktionsfähigkeit des Sensors zu beein­ trächtigen. Die erfindungsgemäße Fixierung des Sensors gewährleistet dabei die für einen Reinigungsvorgang notwendige Flächenpressung zwischen der Oberfläche des Sensors und dem Reinigungskörper. Ein regelmäßiger Reinigungsvorgang sorgt für eine saubere Oberfläche des Sensors und ermöglicht gleichbleibend zuverlässige und fehler­ freie Temperaturmessungen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann der Sensor über die Innenfläche des Meßrohres in den Strömungsbereich vorstehen. Die Größe der vom Medium umström­ ten Oberfläche des Sensors hängt bei dieser Anordnung direkt davon ab, wie weit der Sensor in den Strömungsbereich vorsteht. Durch eine Vergrößerung der Kontaktfläche mit dem zu messenden Medium wird die Zuverlässigkeit der Temperaturmessung er­ höht.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der vorstehende Teil des Sen­ sors - in radialer Richtung des Meßrohres gesehen - ein Maß von vorzugsweise bis zu ca. 50% der Dicke des Sensors - ebenfalls in radialer Richtung des Meßrohres gesehen - betragen. Da in diesem Fall maximal 50% der Dicke des Sensors mit dem Medium in Kontakt stehen, können mindestens 50% der Dicke des Sensors zur Verankerung des Sensors genutzt werden, während der vorstehende Teil als Verschleißvolumen sowie zur unmittelbaren Oberflächenreinigung durch die Reinigungskörper zur Verfügung steht. Diese Ausgestaltung der Erfindung gewährleistet in Verbindung mit einer sicheren Fixierung des Sensors in der Rohrwand des Meßrohres eine möglichst große Kontaktflä­ che des Sensors gegenüber dem strömenden Medium. Bei dieser Ausführungsform kön­ nen dem Strömungsmedium zugewandte Teile des Sensors durch durch das Meßrohr hindurchgeführte Reinigungskörper abgetragen bzw. gereinigt werden.

Je nach Verwendungsfall besteht nach einer Weiterbildung der Erfindung auch die Möglichkeit, den Sensor bündig mit der Innenfläche des Meßrohres in der Rohrwand des Meßrohres anzuordnen und/oder den Sensor in einer zur Innenfläche offenen Aus­ nehmung der Rohrwand des Meßrohres zu versenken, zu der das Strömungsmedium Zutritt hat.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Sensor des Thermoelements aus einer massiven Perle gebildet werden, die durch Verbinden (Legieren) der Enden der elektrischen Leiter im geschmolzenen Zustand gebildet ist. Bei dieser Herstellung des Sensors wird auf bekannte Techniken und Materialien zurückgegriffen. Beim Auf­ schmelzen der Leiter bildet sich eine gemeinsame Schweißperle, die beim Unterschrei­ ten der Schmelztemperatur erstarrt. Die so gebildete Perle fungiert als Sensor des Thermoelements. Es entsteht eine sichere Verbindung zwischen der Sensorperle und den beiden Leitern. Üblicherweise bei Fügeverbindungen entstehende anfällige Kon­ taktflächen werden vermieden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Sensor in einer Einbettung aus einer Vergußmasse, z. B einem keramischen Kit oder einem Mehrkomponentenkleber ange­ ordnet. Die zur Verfügung stehenden Einbettungsmaterialien erlauben die Auswahl eines Einbettungsmaterials, das am besten für die Randbedingungen des jeweiligen Anwendungsfalls geeignet ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Sensor durch un­ mittelbare Einfassung eines Teils des Sensors in der Rohrwand des Meßrohres fixiert werden. Der Anteil der Einfassung wird u. a. durch die Umgebungseinflüsse im Meßrohr und durch den Sensor bestimmt. Der Sensor muß so fixiert sein, daß während des Kon­ takts mit dem Reinigungskörper der zur Reinigung notwendige Gegendruck entsteht.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensor durch eine Halterung in der Rohrwand des Meßrohres fixiert. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, die gesamte Fläche des Sensors mit dem Strömungsmedium in Kontakt zu bringen. Fi­ xiert werden in dieser Ausgestaltung die unmittelbar an die Sensorperle anschließenden Teile der Leiter des Thermoelements.

Die Erfindung läßt, insbesondere in Verbindung mit einer oder mehreren Weiterbildun­ gen, eine kostengünstige Herstellung des Meßrohrs zu.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines Längsschnitts eines Meßrohres;

Fig. 2-11 Darstellungen von Schnittansichten mehrerer Ausführungsbeispiele der Einzelheit A aus Fig. 1 zur Fixierung und Positionierung eines Sensors und eines Thermoelements in dem Meßrohr;

Fig. 2a, 5 Einzelheiten B, C der Fig. 2 und 4;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht auf die Innenfläche des Meßrohres mit dem Sensor.

In Fig. 1 ist ein Meßrohr 1 dargestellt, das dazu bestimmt ist, einen angesetzten oder eingesetzten Teil eines nicht dargestellten Rohres eines Wärmetauschers zu bilden, und deshalb im Betrieb von einem Kühlmedium durchströmt wird. Das Meßrohr 1 weist zur Aufnahme eines Sensors 10 eines Thermoelements eine Bohrung 11 in der Rohrwand 2 des Meßrohres 1 auf. Der Sensor 10 wird im Bereich der Innenfläche 9 des Meßrohres 1 positioniert. Mit dem Sensor 10 elektrisch leitend verbundene Leitungen 4, 5, die in einer Nut 3 in der Außenfläche des Meßrohres 1 verlaufen, leiten die Meßsignale des Sensors 10 zu einem hier nicht dargestellten Signalaufnehmer. Eine Auswahl von Aus­ führungsbeispielen der möglichen Fixierung und Positionierung des Sensors 10 in dem Meßrohr 1 wird unter Bezugnahme auf die in Fig. 1 eingekreiste Einzelheit A in den Fig. 2 bis 11 dargestellt.

Die Darstellung in Fig. 2 zeigt einen Sensor 10, der mit einem Teil über die Innenfläche 9 des Meßrohres 1 in den Strömungsbereich vorsteht. Der hinter der Innenfläche 9 des Meßrohres 1 angeordnete Teil des Sensors 10 und die Leitungen 4, 5 sind von einer Ein­ bettung 6 umschlossen, die mit der Innenfläche 9 des Meßrohres 1 abschließt. Die Ein­ bettung 6 dient zur Fixierung des Sensors 10 in der Rohrwand 2 des Meßrohres 1 sowie zur Isolierung der Leitungen 4, 5 des Sensors 10, füllt die Bohrung 11 aus und ist dort druckfest befestigt. Eine Isolierung 7 der Leitungen 4, 5 beginnt, wie in Fig. 2a zu sehen ist, in kurzem Abstand hinter dem Sensor 10. Die Meßrohre 1 werden beispielsweise aus PVC gebildet und besitzen einen Innendurchmesser von ca. 18 mm und eine Wandstär­ ke von ca. 7 mm. Eine der Leitungen 4, 5 besteht z. B. aus NiCr und die andere aus z. B. Ni, so daß sich für den Sensor 10 eine entsprechende NiCr/Ni-Legierung ergibt. Die Bohrung 11, in der der Sensor 10 als Perle mit einem Durchmesser von ca. 0,6 mm posi­ tioniert wird, weist beispielsweise einen Durchmesser von 3 mm auf. Als Einbettung 6 kann "Gussolit" (ein Zweikomponentenharz) verwendet werden.

Bei diesen Materialangaben handelt es sich um Beispiele, die jedoch auch bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Meßrohres 1 Verwendung finden können, so daß bei diesen Ausführungsbeispielen auf Materialangaben verzichtet wird. Soweit die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele - insbesondere auch im Hinblick auf die Zeichnungen - mit dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 über­ einstimmen, wird im übrigen auf Wiederholungen der Beschreibung verzichtet.

Fig. 3 zeigt einen Sensor 10, der so hinter der Innenfläche 9 des Meßrohres 1 fixiert ist, daß zwischen der der Innenfläche 9 des Meßrohres 1 zugewandten Seite des Sensors 10 und der Innenfläche 9 des Meßrohres 1 ein Abstand besteht. Durch diese Positionierung wird ein Kontakt zwischen elastischen Reinigungskörpern, mit denen die Rohre des Wärmetauschers gereinigt werden, und dem Sensor 10 weitgehend verhindert. Ein Teil des Sensors 10, welcher der Innenfläche 9 des Meßrohres 1 zugewandt ist, steht mit dem Strömungsmedium in Kontakt, der andere Teil und die Leitungen 4, 5 sind in der Ein­ bettung 6 fixiert.

Fig. 4 zeigt die Anordnung eines Sensors 10, der wie in der zuvor beschriebenen Fig. 2 mit einem Teil über die Innenfläche 9 des Meßrohres 1 in das Strömungsmedium vor­ steht. In diesem Ausführungsbeispiel steht jedoch die gesamte Oberfläche des Sensors 10 in Kontakt mit dem Strömungsmedium. Die Fixierung des Sensors 10 erfolgt durch eine Verankerung der Leitungen 4, 5 in der Einbettung 6. Damit die Leitungen 4, 5 nicht dem elektrisch leitenden Strömungsmedium ausgesetzt sind, werden sie, wie in Fig. 5 gezeigt, vollständig, nämlich bis zum Übergang in den Sensor 10, isoliert.

In Fig. 6 ist der Sensor 10 so unterhalb der Innenfläche 9 des Meßrohres 1 angebracht, daß die der Innenfläche 9 des Meßrohres 1 zugewandte Seite des Sensors 10 mit der In­ nenfläche 9 des Meßrohres 1 abschließt. Der Teil des Sensors 10, der der Innenfläche 9 des Meßrohres 1 zugewandt ist, steht mit dem Strömungsmedium in Kontakt, der ande­ re Teil und die Leitungen 4, 5 sind in der Einbettung 6 fixiert. Im Gegensatz zu Fig. 2 liegt die Oberfläche der Einbettung 6 unterhalb der Innenfläche 9 des Meßrohres 1, d. h., sie schließt nicht mit der Innenfläche 9 des Meßrohres 1 ab.

Fig. 7 zeigt wie Fig. 2 einen Sensor 10, der mit einem Teil über die Innenfläche 9 des Meßrohres 1 in den Stömungsbereich vorsteht. Der hinter der Innenfläche 9 des Meß­ rohres 1 angeordnete Teil des Sensors 10 und die Leitungen 4, 5 sind von der Einbettung 6 umschlossen, die mit der Innenfläche 9 des Meßrohres 1 abschließt. Im Gegensatz zu Fig. 2 ist hier der vorstehende Anteil des Sensors 10 jedoch geringer.

In Fig. 8 wird ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem ein Teil eines zur Verfügung stehenden Verschleißvolumens des Sensors 10, beispielsweise von Reinigungskörpern oder herstellungsgemäß abgetragen ist. Die Fixierung und Einbettung 6 entsprechen dem in Fig. 2 erläuterten Ausführungsbeispiel. Die Funktionsfähigkeit des Sensors 10 ist durch das Abtragen des Verschleißvolumens nicht beeinträchtigt.

In Fig. 9 wird ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Sensor 10 unter Benut­ zung einer Halterung 8, die der Form des Sensors 10 angepaßt ist, in Bereich der Innen­ fläche 9 des Meßrohres 1 fixiert ist. Die äußere Form der Halterung 8 entspricht einer Mulde, die in der Innenfläche 9 des Meßrohres 1 ausgebildet ist. Die Leitungen 4, 5 des Sensors 10 sind durch zwei getrennte Bohrungen 12, 13 durch die Rohrwand 2 des Meß­ rohres 1 nach außen geführt. Zur besseren Fixierung des in der Halterung 8 angebrach­ ten Sensors 10 kann die Mulde mit einer hier nicht dargestellten Einbettung versehen sein. Wird auf eine solche Einbettung verzichtet, werden Leitungen 4, 5 verwendet, die, wie in Fig. 5 gezeigt, vollständig isoliert bis zum Sensor 10 verlaufen.

Fig. 10 zeigt einen Sensor 10, der ohne eine Einbettung 6 in der Rohrwand 2 des Meß­ rohres 1 fixiert ist und dabei mit einem Teil über die Innenfläche 9 des Meßrohres 1 in den Strömungsbereich vorsteht. Da sich die Bohrung 11 zur Innenfläche 9 des Meßroh­ res 1 so verjüngt, daß ihr Durchmesser unterhalb des Durchmessers des Sensors 10 liegt, wird der Sensor 10 in die angrenzende Rohrwand 2 eingepreßt, so daß auf eine Fixie­ rung durch die Einbettung verzichtet werden kann. Die Einbettung 6 kann jedoch auch bei diesem Ausführungsbeispiel zum Abdichten und zum Ausfüllen der Bohrung 11 ver­ wendet werden, wie in Fig. 11 dargestellt ist.

In Fig. 12 ist in einer perspektivischen Ansicht die in Fig. 2 dargestellte Anordnung des Sensors 10 dargestellt. Der Sensor 10 steht mit einem Teil in das Strömungsmedium vor und wird durch eine Einbettung 6 fixiert, die mit der Innenfläche 9 des Meßrohres 1 abschließt.

Um einen zusätzlichen Schutz und eine vorbestimmte Anordnung der elektrisch iso­ lierten Leitungen 4, 5 in der Bohrung 11 zu erreichen, können die Leiter 4, 5, z. B. mittels einer elektrisch leitenden Ummantelung oder durch ein Rohr oder dergleichen, bei­ spielsweise aus Kunststoff, gemeinsam ummantelt werden, das von der Einbettung 6 (vgl. Fig. 2-Fig. 8) umschlossen wird.

Im übrigen wird, wie sämtliche Ausführungsbeispiele veranschaulichen, eindeutig be­ vorzugt, daß sich die gesamte Meßeinrichtung innerhalb der Rohrwandungen unter­ bringen läßt und außen nicht vorsteht.

Claims (11)

1. Meßrohr für Wärmetauscher, die von einem Strömungsmedium durchströmte und von Reinigungskörpern durchlaufene Rohre umfassen, mit mindestens einem Thermoelement, dessen Sensor zur Messung der Temperatur des durch das Meß­ rohr strömenden Strömungsmediums im Bereich der Innenfläche des Meßrohres angeordnet ist, und mit einem Innenquerschnitt des Meßrohres, der den Durch­ gang der Reinigungskörper durch das Meßrohr gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) im Bereich der Innenfläche (9) des Meßrohres (1) fixiert ist und in Kontakt mit dem Strömungsmedium steht.

2. Meßrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) zumin­ dest an der Meßfläche des Sensors (10) in Kontakt mit dem Strömungsmedium steht.

3. Meßrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) über die Innenfläche (9) des Meßrohres (1) in den Strömungsbereich vorsteht, jedoch nur soweit, daß der Durchgang von Reinigungskörpern nicht behindert wird.

4. Meßrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorstehende Teil des Sensors (10) - in radialer Richtung des Meßrohres (1) gesehen - ein Maß von vor­ zugsweise bis zu ca. 50% der Dicke des Sensors (10) - ebenfalls in radialer Rich­ tung des Meßrohres (1) gesehen - beträgt.

5. Meßrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) bündig mit der Innenfläche (9) des Meßrohres (1) in der Rohrwand (2) angeordnet ist.

6. Meßrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) in einer zur Innenfläche (9) des Meßrohres (1) offenen Ausnehmung der Rohrwand (2) des Meßrohres (1) versenkt ist, zu der das Strömungsmedium Zutritt hat.

7. Meßrohr nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Strömungsmedium zugewandte Teile des Sensors (10) durch das Meßrohr (1) hindurchgeführte Reinigungskörper mit abrasiver Oberfläche abgetragen und/oder gereinigt werden.

8. Meßrohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) des Thermoelements aus einer massiven Perle gebildet ist, die durch Verbinden der Enden der elektrischen Leitungen (4, 5) des Thermoelements im geschmolzenen Zustand gebildet ist.

9. Meßrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) in einer Einbettung (6) aus einer Vergußmasse z. B. einem ke­ ramischen Kit oder einem Mehrkomponentenkleber angeordnet ist.

10. Meßrohr nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) durch unmittelbare Einfassung mindestens eines Teils des Sensors (10) in der Rohrwand (2) des Meßrohres (1) fixiert ist.

11. Meßrohr nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) durch eine Halterung (8) in der Rohrwand (2) des Meßrohres (1) fixiert ist.