Photoelektrische Vorrichtung zur Flammen- und Rauchgasüberwachung

Abstract

 Eine Rauchgasüberwachungseinrichtung für einen Kremationsofen weist im Rauchkanal (2) ein optisches System auf, das durch eine Lichtquelle (4) und durch zwei Fotozellen (5, 6 bzw. 6') gebildet ist, wobei die Lichtquelle (4) nur der ersten Fotozelle (5) zugeordnet ist. Diese Einrichtung ist insbesondere für Oefen geeignet, bei welchen die Intensität des Verbrennungsvorgangs zeitlich stark schwankt. Die Einrichtung ist auch dann funktionsfähig, wenn in den Rauchkanal (2) Flammen (8) schlagen. Der Vorteil der Erfindung leigt darin, dass die Fotozelle (5), die der Lichtquelle (4) zugeordnet ist, das Rauchvorkommen signalisiert, wobei die zweite Fotozelle (6 bzw 6'), die keiner besonderen Lichtquelle zugeordnet ist, auf die einschlagenden Flammen (8) reagiert.

Beschreibung

[0001] Rauchgasmelder werden bei Brandschutzanlagen und zur Emissionsüberwachung von Verbrennu.ngsanlagen verwendet. Die Anzahl der bereits bekannten Geräte ist sehr gross. Die Ausführung variiert zwischen verhältnismässig einfachen Geräten für quantitative Messungen und zwischen aufwendigen Anlagen zur qualitativen Erfassung von Rauchgasen.

[0002] Im Artikel "Die fotoelektrische Messung von Staubemissicnen" von H. Walcher, Feinwerktechnik & Messtechnik, 83, 1375, Heft 6, Seiten 257 ff., sind verschiedene Systeme besenrie- ben und dargestellt, die auch auf optischem Prinzip arbeiten. Es werden mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt, die jedoch alle sehr kompliziert und somit aufwendig sind. Es wird darauf aufmerksam gemacht, dass infolge der schwankenden Strömungsverhältnisse, durch Schwadenbildung und infolge diskontinuierlicher Verbrennung sehr unruhige Messangaben entstehen können, die keine einfache Auswertung gewährleisten.

[0003] Im Artikel "Elektronik im Brandschutz", von K. Nentwig, industrieelektrik + elektronik, 20. Jahrgang, 1975, Nr. 10, S. 207 ff., sind Brandschutzanlagen beschrieben und dargestellt, die entweder auf optischem Prinzip arbeiten oder aus Ionisations- oder Gasdetektoren ausgebildet ist. Weil bei einer optischen Brandschutzmeldung verhindert werden muss, dass die Anlage nicht auf Sonnen- oder Lampenlicht reagiert, ist ein Flammenmelder mit einer Fotozelle und einem Selektivverstärker versehen, der nur auf Frequenzen zwischen 5 und 30 Hz anspricht. Dieser Melder reagiert also nicht auf das Lampenlicht, das entweder 100 oder 120 Hz aufweist. Auch gegenüber dem Sonnenlicht ist der Selektivverstärker unempfindlich, weil das Sonnenlicht mit Null-Frequenz in die Fotozelle eintritt.

[0004] Das Problem ist die sichere Erfassung von Rauchgasen in Verbrennungsöfen, in welchen die Intensität des Verbrennungsvorgangs zeitlich stark schwankt. Die übliche optische Rauchgasüberwachung gibt bei solchen Oefen in den Zeitabschnitten, in denen die Flammen bis in die Rauchkanäle schlagen, kein für die entsprechende Nachregelung des Ofens, d.h. für die Vermeidung von unerwünschten Emissionen brauchbares Signal mehr.

[0005] Es besteht zwar die Möglichkeit, die Distanz zwischen dem Verbrennungsraum und der Rauchgasüberwachung zu vergrössern, diese Ausführungsmöglichkeit ist jedoch technisch ungünstig, da dabei das Volumen zwischen dem Verbrennungsraum und der Ueberwachungseinrichtung, das sich vor dem Ansprechen der Ueberwachungseinrichtung mit Rauch füllt, unerwünscht gross ist. Auch eine Rauchgasüberwachung unter Verwendung einer einzigen Fotozelle mit zugehörender Lichtquelle ist den heutigen Anforderungen bezüglich Umweltschutz nicht mehr gewachsen, weil bei dieser Lösung die Gefahr besteht, dass auch die Flammen unrichtig signalisiert werden.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rauchgasüberwachungseinrichtung für einen Kremationsofen, mit wenigstens einem-Rauchkanal, in dem ein optisches System eingebaut ist, so zu schaffen, dass sie die Nachteile des Bekannten nicht aufweist und dass sie mit einfachen Mitteln das Rauchvorkontmen im Rauchkanal auch dann richtig signalisiert, wenn in diesen Rauchkanal auch die Flammen schlagen.

[0007] Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das optische System durch eine Lichtquelle und durch zwei Fotozellen gebildet ist, wobei die Lichtquelle nur der ersten Fotozelle zugeordnet ist.

[0008] Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass die Fotozelle, die der Lichtquelle zugeordnet ist, das Rauchvorkommen signalisiert, wobei die zweite Fotozelle, die keiner Lichtquelle zugeordnet ist, auf die einschlagenden Flammen reagiert.

[0009] Nach einer Weiterbildung ist die zweite Fotozelle in Rauchströmungsrichtung vor der ersten Fotozelle angeordnet, die der Lichtquelle zugeordnet ist. Diese Lösung weist den Vorteil auf, dass die Flammen gleich am Anfang erfasst werden.

[0010] Die Fotozellen sind an eine Auswerteeinheit angeschlossen, die z.B. ein Voltmeter enthält. Diese Auswerteeinheit weist einen Regelausgang- auf, der dann die Rauchbekämpfung steuert und/oder dem Personal den ungünstigen Zustand signalisiert.

[0011] Zweckmässig sind die Fotozellen mit einer gemeinsamen Leitung an die Auswerteeinheit angeschlossen, wobei die Fotozellen antiparallel geschaltet sind. Diese Ausführungsform bedeutet eine Vereinfachung des Erfindungsgegenstandes, weil die Signale, die von beiden Fotozellen ausgehen, entgegenwirken, so dass die Auswerteeinheit ein Signal erhält, welches bedeutet, dass die Flammen in Erfassungsräumen beider Fotozellen vorkommen, so dass die Rauchbekämpfung weiter gesteigert werden muss.

[0012] Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

[0013] Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsofens mit einem Rauchkanal, in dem die erfindungsgemässe Rauchgasüberwachungseinrichtung installiert ist, und

Fig. 2 die elektrische Schaltung der Rauchgasüberwachungseinrichtung gemäss der Erfindung.

[0014] Gemäss Fig. 1 ist ein Ofen 1 mit einem Rauchkanal 2 verbunden, der in einen Schornstein 3 führt. Im Rauchkanal 2 ist eine Lichtquelle 4 und eine gegenüber der Lichtquelle 4 angeordnete erste Fotozelle 5 befestigt. Im Rauchkanal 2 ist auch eine zweite Fotozelle 6 angeordnet, die sich zwischen dem Ofen 1 und der ersten Fotozelle 5 befindet. Mit der Bezugsziffer 6' ist die zweite Fotozelle 6 in einer anderen Lage dargestellt. Die Richtung der Strahlen der Lichtquelle 4 ist mit dem gestrichelt gezeichneten Pfeil 7 dargestellt. Am Anfang des Rauchkanals 2 ist eine Flamme 8 schematisch gezeichnet.

[0015] Gleiche Teile sind in Fig. 2 mit denselben Bezugsziffern versehen wie in Fig. 1.

[0016] Gemäss Fig. 2 sind die erste Fotozelle 5 und die zweite Fotozelle 6 bzw. 6' antiparallel geschaltet und über Verbindungsleitungen 11 bzw. gemeinsame Leitungen 12 an eine Auswerteeinheit 9 angeschlossen, die mit einem Regelausgang 10 versehen ist.

[0017] Die Arbeitsweise ist wie folgt: Im Normalbetrieb entwickelt sich kein Rauch und in den Rauchkanal 2 schlägt keine Flamme 8. Die erste Fotozelle 5 empfängt das Licht der Lichtquelle 4. Die Fotozelle 6 bzw. 6' registriert keinen Lichteinfall. Die Auswerteeinheit 9 enthält ein Signal von der ersten Fotozelle 5, welches signalisiert, dass die Verbrennungsluftregulierung richtig eingestellt ist.

[0018] Bei einer Rauchentwicklung und schwachem Verbrennungsvorgang ist der Lichteinfall auf die erste Fotozelle 5 von der Rauchdichte abhängig. Die zweite Fotozelle 6 bleibt unbeeinflusst, weil in den Rauchkanal 2 keine Flamme 8 schlägt. Dementsprechend erhält die Auswerteeinheit 9 von der ersten Fotozelle 5 ein Signale das bedeutet, dass der 'Verbrennungsvorgang z.B. mit einer erhöhten Frischluftzugabe beeinflusst werden soll.

[0019] Bei einer extrem starken Verbrennung, die erfahrungsgemäss immer mit starker Rauchentwicklung verbunden ist, schlägt die Flamme 8 über die zweite Fotozelle 6 oder über beide Fotozellen 5 und 6. Die Lage 6' der zweiten Fotozelle 6 - also in Rauchgasrichtung hinter der ersten Fotozelle - ist für Registration von extrem langen Flannen geeignet. Die beiden Fotozellen 5 und 6 bzw. 6', die mit einer gemeinsamen Leitung 12 an die Auswerteeinheit 9 angeschlossen sind, wirken mit ihren Signalen entgegengesetzt, weil die genannten Fotozellen antiparallel geschaltet sind. Bei dieser Lösung erhält die Auswerteeinheit 9 ein Signal, das Decieutet, dass z.B. nocn mehr Friscchluft zur Rauchbekämpfung in der Ofen 1 zugeführt werden muss.

B e z e i c h n u n g s l i s t e

[0020] 1 = Ofen

[0021] 2 = Rauchkanal

[0022] 3 = Schornstein

[0023] 4 = Lichtquelle

[0024] 5 = erste Fotozelle

[0025] 6 = zweite Fotozelle

[0026] 6' zweite Fotozelle in anderer Lage

[0027] 7 = Richtung der Strahlen der Lichtquelle 4

[0028] 8 = Flamme

[0029] 9 = Auswerteeinheit

[0030] 10 = Regelausgang

[0031] 11 = Verbindungsleitung

[0032] 12 = gemeinsame Leitung

Ansprüche

1. Pauchgasüberwachung.Einrichtung für einen Kremationsofen, mit wenigstens eineir. Rauehkanal, in dem ein optisches System eingebaur ist, dadurch gekennzeichnez, dass das optische System (4, 5, bzw. 6') durch eine Lichtquelle (4) und durch zwei Fotozellen (5, 6 bzw. 6) gebildet ist, wobei die Lichtquelle (4) nur der ersten Fotozelle (5) zugeordnet ist.

2. vorrichtung nacn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dess die zweite Fotozelle (6) in Rauchströmungsrichtung ver der ersten Fotozelle (5) angeordnet isr, die der Lichtquelle (4) zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete dass die Fotozellen (5, 6 bzw. 6') an eine Auswerteeinheit (9) angeschlossen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fotozellen (5, 6 bzw. 6') mit einer gemeinsamen Leitung (12) an die Auswerteeinheit (9) angeschlossen sind, wobei zwei Fotozellen (5, 6 bzw. 6') antiparallel geschaltet sind.

Zeichnung