DE19613411C1 - Fluid-Heizeinrichtung mit einem von einem Fluid durchströmten Rohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fluid-Heizein­ richtung mit einem von einem Fluid durchströmten Rohr.

Es ist bekannt, Flüssigkeiten und Gase zu erhitzen, um sie zu verdampfen bzw. unter Druck zu setzen. Die bekann­ ten Vorrichtungen weisen jedoch ein schlechtes Ansprech­ verhalten auf. Es dauert relativ lange bis das zu erhit­ zende Fluid nach dem Anschalten der Heizeinrichtung er­ wärmt wird und nach dem Ausschalten der Heizvorrichtung wird die Erhitzung des Fluids nicht sofort abgestellt.

Aus der DE 44 20 493 A1 ist eine Fluid-Heizeinrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der das Heizele­ ment als elektrische Widerstandsbänder auf dem Außenum­ fang des Fluidrohrs angebracht ist. Durch die indirekte Heizung des Fluids über die Rohrwandung ist ein schnelles Ein- und Ausschalten der Heizeinrichtung ohne Verzögerung der Aufheizung und des Abschaltens der Aufheizung des Fluids nicht möglich.

Aus den Druckschriften DE-GM 19 06 191, DE 89 13 683 U1, DE 38 41 448 C1 und DE-AS 12 69 748 sind Heizelemente und Wärmestrahler bekannt, die jedoch nicht zur Aufheizung von in einem Rohr strömenden Fluids vorgesehen sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ei­ ne Fluid-Heizeinrichtung zu schaffen, die kostengünstig herzustellen ist und mit der ein Fluid möglichst träg­ heitsfrei aufheizbar ist.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird bei einer Fluid-Heiz­ einrichtung dadurch gelöst, daß das Rohr konzentrisch um einen von einem Quarzmantel umgebenen Strahler angeordnet ist.

Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Quarzmantel nur eine geringe Restwärme speichert, wodurch unmittelbar nach dem Abschalten der Fluid-Heizeinrichtung das Fluid nicht mehr geheizt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Quarzmantel ein Quarzrohr, das den Strahler in Form eines elektrischen Heizelements enthält. Vorzugsweise enthält wenigstens ein Teilabschnitt des Quarzrohrs einen Heizdraht. Wenn mehrere Teilabschnitte des Quarzrohrs ein Heizelement enthalten, wird durch das Zusammenschalten der mehreren Heizelemente eine größere Heizleistung er­ zielt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung ist ein erster Temperaturfühler an dem, dem Teil­ abschnitt des Quarzrohrs gegenüberliegenden Umfangsab­ schnitt des Fluidrohrs vorgesehen. Vorzugsweise wird ein durch den Heizdraht fließender Heizstrom abgeschaltet, wenn die von dem ersten Temperaturfühler gemessene Tempe­ ratur einen vorbestimmten Temperaturwert erreicht. Der von dem ersten Temperaturfühler gelieferte Wert für die Temperatur zeigt überdies an, ob Gas durch das Fluidrohr strömt, da in diesem Fall die Heizwärme durch das Fluid­ medium an den Außenumfang des Fluidrohrs transportiert wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung ist ein zweiter Temperaturfühler an dem Auslaß des Fluidrohrs vorgesehen. Vorteilhafterweise wird der von dem zweiten Temperaturfühler ermittelte Temperatur­ wert zur Regelung der Heizleistung verwendet.

Vorteilhafterweise ist der Strahler ein Infrarotstrahler und das Fluidrohr ist aus Edelstahl, ein Keramikrohr oder ein mit Keramik oder einem Keramikrohr ausgekleidetes Stahlrohr. Dadurch wird ein großer Teil der von dem Strahler emittierten Wärmeenergie an dem Innenumfang des Fluidrohrs in das Fluidrohr zurückreflektiert.

Die Erfindung wird nachfolgend in der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausfüh­ rungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fluid-Heiz­ einrichtung; und

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fluid-Heiz­ einrichtung.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Fluid-Heizeinrichtung 1 schematisch darge­ stellt. Die Fluid-Heizeinrichtung 1 weist ein Fluidrohr 2 auf, durch das ein (nicht dargestelltes) Gas strömt, wo­ bei die Strömungsrichtung durch die Pfeile in Fig. 1 dar­ gestellt ist. In dem Fluidrohr 2 ist ein Quarzrohr 3 kon­ zentrisch angeordnet, das einen Heizdraht 4 aufweist. Der Heizdraht 4 besitzt zwei Zuleitungsdrähte 5, 6, die durch Durchlässe in dem Quarzrohr 3 und dem Fluidrohr 2 nach außen geführt sind. Durch Anlegen einer Spannung an die Zuleitungsdrähte 5, 6 wird der Heizdraht 4 mit Energie versorgt und strahlt insbesondere IR-Heizleistung ab, die das in Pfeilrichtung strömende Gas im Durchflußverfahren erwärmt.

Ein erster Temperaturfühler 7 fühlt die Temperatur auf der Außenseite des Quarzmantels 3 ab, um bei Übertempera­ tur die Heizeinrichtung stromlos zu schalten. Ein zweiter Temperaturfühler 8 fühlt analog die Temperatur des Gases stromabwärts von der Fluid-Heizeinrichtung 1 ab. Der Wert der von dem zweiten Temperaturfühler 8 gemessenen Tempe­ ratur kann zur Regelung der an den Heizdraht 4 über die Zuleitungsdrähte 5, 6 angelegten elektrischen Leistung verwendet werden, um die Temperatur des Gases konstant zu halten.

In Fig. 2 ist eine Querschnittansicht eines zweiten Aus­ führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Fluid-Heizeinrichtung 1 weist ein Fluidrohr 2 aus po­ liertem Edelstahl auf, in dem ein (nicht dargestelltes) Gas, wie zum Beispiel N₂-Gas, strömt. Die Strömungsrich­ tung ist dabei durch die Pfeile angedeutet. Das Gas tritt durch einen quer zum Fluidrohr 2 angeordneten Einlaß 9 in das Rohr 2 ein und durch einen ebenfalls quer zum Flui­ drohr 2 und zum Einlaß 9 um 90° versetzt angeordneten Auslaß 10 aus. Im Fluidrohr 2 ist ein Quarzmantel axial­ symmetrisch angeordnet, der als ein Quarzrohr 3 ausgebil­ det ist, das sich über den Einlaß 9 und den Auslaß 10 hinaus erstreckt. Im Quarzrohr 3 ist über die schematisch angedeutete Länge L in einem Teilabschnitt 11 des Quarz­ mantels 3 ein (nicht dargestellter) Heizdraht angeordnet, an dessen Zuleitungsdrähte 5, 6 eine elektrische Spannung angelegt wird, um den Heizdraht zu erwärmen. Im Unter­ schied zu dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungs­ beispiel sind die Zuleitungsdrähte 5, 6 im Quarzrohr 3 geführt und werden an den Quarzrohrenden aus dem Fluid­ rohr 2 herausgeführt. Die Stellen, an denen das Quarzrohr 3 aus dem Fluidrohr 2 austritt, sind mit Abdichtvorrich­ tungen 12, 13 an der Einlaßseite bzw. der Auslaßseite versehen, die vorzugsweise als Dichtringe ausgebildet sind. Der erste Temperaturfühler 7 fühlt die Temperatur an dem Außenumfang des Fluidrohrs 2 ab. Ein zweiter Tem­ peraturfühler 8 fühlt stromabwärts von dem beheizten Ab­ schnitt 11 des Quarzrohrs 3 an dem Außenumfang eines das Fluid leitenden Rohres die Gastemperatur ab.

Die Erfindung wurde anhand zweier bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele beschrieben, wobei anstelle eines Gases auch eine Flüssigkeit durch die erfindungsgemäße Heizein­ richtung erhitzt werden kann.

Claims (18)

1. Fluid-Heizeinrichtung (1) mit einem von einem Fluid durchströmten Rohr (2), dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) konzentrisch um einen von einem Quarz­ mantel (3) umgebenen Strahler angeordnet ist.

2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Strahler ein Infrarotstrahler ist.

3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Strahler ein elektrisches Heizelement ist.

4. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler ein Heizdraht (4) ist.

5. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Quarzmantel ein Quarzrohr (3) ist, das den Strahler enthält.

6. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungs­ drähte (5, 6) des Heizdrahtes (4) an wenigstens ei­ nem Ende des Quarzrohrs (3) nach außen geführt sind.

7. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungsdrähte (5, 6) des Heizdrahtes (4) durch wenigstens eine Öffnung in der Wand des Quarzrohrs (3) nach außen geführt sind.

8. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teilabschnitt (11) des Quarzrohrs (3) ein Heizdraht (4) enthält.

9. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Heiz­ elemente vorgesehen sind.

10. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Temperaturfühler (7) an dem, dem Heizelement gegen­ überliegenden Außenumfangsabschnitt des Fluidrohrs (2) vorgesehen ist.

11. Heizeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der durch den Heizdraht (4) fließender Heizstrom abgeschaltet wird, wenn die vom ersten Temperaturfühler (7) gemessene Temperatur einen vor­ bestimmten Temperaturwert erreicht.

12. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Temperaturfühler (8) am Auslaß (10) des Fluidrohrs (2) vorgesehen ist.

13. Heizeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der von dem zweiten Temperaturfühler (8) ermittelte Temperaturwert zur Regelung der Heiz­ leistung vorgesehen ist.

14. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluidrohr (2) aus Edelstahl ist.

15. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluidrohr (2) aus Keramik ist.

16. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluidrohr (2) ein mit Keramik ausgekleidetes Stahlrohr ist.

17. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid ein Gas, vorzugsweise Stickstoff ist.

18. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid auf eine Temperatur im Bereich von 100°C bis 200°C aufgeheizt wird.