DE2918144C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein wärmeisoliertes Einzel­ rohr, Rohrbündel oder Rohrbündelkabel, bei denen zwischen der äußeren Wärmedämmschicht und dem zu temperierenden Rohr oder Rohrbündel ein oder mehrere Heizrohre, elektrische Heizleiter oder Heizbänder angeordnet sind.

Beispielsweise sind in der chemischen Industrie schon seit längerer Zeit Rohrleitungen bzw. Rohrleitungssysteme im Ein­ satz, die dem temperierbaren Medientransport dienen. Solche, auch als Analysenleitungen bekannten Rohrleitungen weisen eine Isolierung z. B. aus einer Glasfaser- oder Thermovlies­ bandbewicklung oder aus einem geschäumten Material über dem Einzelrohr bzw. über dem aus Einzelrohren bestehendem Bündel auf, die die Aufgabe übernimmt, die Temperaturverluste gegen­ über der äußeren Umgebung in Grenzen zu halten. Insbesondere über längere Strecken reicht die beschriebene Isolierung im allgemeinen allein jedoch nicht aus, die Temperatur des zu transportierenden Mediums von der Aufnahme bis zur Abgabe konstant zu halten. Da dies aber in vielen Fällen eine unbe­ dingte Forderung für den Transport solcher Medien ist, die bei Temperaturänderung sonst ihren Aggregatzustand ändern, hat sich die Beheizung oder Kühlung von Rohren oder Rohr­ systemen (Rohrbündelkabel) bereits allgemein durchgesetzt.

Die Beheizung oder auch Kühlung kann z. B. durch ein oder mehrere zusätzlich mitgeführte Rohre erfolgen, die durch ein entsprechendes Heiz- oder Kühlmedium für die Temperierung sorgen. Die Beheizung kann aber auch auf elektrischem Wege erfolgen, indem entsprechende Heizleiter oder Heizbänder mitgeführt werden, oder auch dadurch, daß die Rohrleitung oder das Rohrleitungssystem mit solchen Heizwicklungen um­ geben ist. Durch eine darüber befindliche geeignete Wärme­ dämmschicht als Isolierung wird verhindert, daß die Wärme ungenutzt nach außen gelangt.

Beschrieben werden temperierte Rohrleitungen beispielsweise in der FR-PS 14 94 433. Bei diesen bekannten Rohrleitungen steht ein metallisches Heizrohr mit einem metallischen das zu temperierende Medium führende Rohr (Probenförderrohr) in wärmeleitendem Kontakt. Entweder das Heizrohr oder das Pro­ benförderrohr sind dabei von einem die zu übertragende Wärme verteilenden Mantel aus einem Werkstoff mit geringerer Wärme­ leitfähigkeit als das Heizrohr umgeben. Als bevorzugtes Mate­ rial für den Mantel ist eine Polyesterfolie erwähnt, die auch mit einer äußeren Schicht aus einer dünnen Metallfolie be­ schichtet sein kann.

Schwierigkeiten treten bei den bekannten Anordnungen jedoch insofern auf, als die Verteilung der z. B. von den Heizbän­ dern oder Heizrohren ausgehenden Wärmemenge über den Umfang des zu temperierenden Einzelrohrs oder über die gesamte Seele des Rohrbündels ungleichmäßig ist und nicht voll genutzt wird. Dieser Effekt tritt insbesondere bei Erwärmung von Me­ dien führenden Kunststoffrohren auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein wärme­ isoliertes Einzelrohr, Rohrbündel oder Rohrbündelkabel der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß die Wärme- oder Kälteverteilung im Produkt bei gleichzeitiger Erhöhung des Wirkungsgrads verbessert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Heizrohre, Heizleiter oder Heizbänder gemeinsam mit dem das zu temperierende Medium führenden Einzelrohr oder Rohrbündel von einer Umhüllung aus zwei auf Lücke wendelförmig gewic­ kelten Metallbändern umgeben sind.

Eine Umhüllung aus zwei auf Lücke wendelförmig gewickelten Metallbändern, beispielsweise aus Kupfer, Aluminium oder Edelstahl entsprechender Wandstärke, führt zu einer wesent­ lich gleichmäßigeren Wärmeverteilung und günstigeren Wärme­ nutzung. Lokale Bereiche mit zu hoher Temperatur und solche, die z. B. unterhalb der erforderlichen Betriebstemperatur der zu transportierenden Medien liegen, können weitgehend ver­ mieden werden. Die Umhüllung aus Metallbändern bewirkt zu­ gleich eine bessere Wärmeausnutzung, so daß nicht nur Energie gespart wird, sondern auch preiswertere Heizbänder mit gerin­ gerer Leistung eingesetzt werden können.

Die zwei auf Lücke angeordneten Metallbänder können wendel­ förmig sowohl um ein beheiztes Rohrleitungssystem als auch um die Kombination aus Heizleiter oder Heizbändern und dem zu temperierenden Medium führende Einzelrohr oder Rohrbündel ge­ wickelt werden. Durch Wahl einer geeigneten Spaltbreite zwi­ schen den Bandkanten der Metallbänder ist eine Steuerung der zu übertragenden Wärmemenge in bestimmten Grenzen möglich. Vorzugsweise weisen die Metallbänder zu diesem Zweck eine Perforation auf.

Neben einer durch die Erfindung erzielbaren günstigeren Wär­ meverteilung und Konzentrierung ergibt sich ein weiterer Vorteil dadurch, daß die metallische Umhüllung zugleich als elektrischer Schutzleiter mit verwendet werden kann. Dies ist insbesondere beim Einsatz von temperierbaren Leitungsrohren oder Rohrbündelkabeln in explosionsgefährdeten Betrieben von Bedeutung, soweit die Beheizung elektrisch erfolgt. Erfin­ dungsgemäß kann hierbei die metallische Umhüllung in Verbin­ dung mit einem Schutzleiter zur Stromabschaltung im Fall der Kabelbeschädigung herangezogen werden. Zu diesem Zweck dient in Weiterführung des Erfindungsgedankens ein gesonderter blanker Schutzleiter, der in Längsrichtung weitergeführt ist und dabei in elektrischem Kontakt mit der metallischen Um­ hüllung steht. Vorzugsweise verläuft der blanke Schutzleiter aus Massivdraht oder Litze abwechselnd oberhalb des einen und unterhalb des anderen Metallbands. Damit ist eine besonders sichere Kontaktgabe zwischen dem Anschlußleiter und der Um­ hüllung gewährleistet.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung werden als Heizelemente elektrische Heizbänder verwen­ det, bei denen sich zwischen dem Hin- und dem Rückleiter ein halbleitender Steg befindet, der die gewünschte Wärme erzeugt und der sich aufgrund seiner eigenen Widerstandscharakteri­ stik hinsichtlich Stromaufnahme und Wärmeabgabe selbst regu­ liert.

Der Erfindungsgedanke wird im folgenden anhand der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten nicht in sämtlichen Merkmalen an­ spruchsgemäßen Ausführungsbeispiele noch grundsätzlich erläu­ tert.

In der Fig. 1 ist eine wärmeisolierte Rohrleitung mit elek­ trischem Heizband dargestellt, wie sie als einadrige Analy­ senleitung z. B. in chemischen Werken Anwendung finden kann. Sie besteht aus dem für den Medientransport vorgesehenen Rohr 1, etwa aus Edelstahl oder Teflon, dem Heizband 2, der Wär­ medämmbewicklung aus Glasseide 3 und/oder mehrlagigem Thermo­ vliesstoff aus z. B. Kunststoffasern 4 und schließlich, wie bei Elektrokabeln üblich, aus dem Außenmantel 5, z. B. aus einem flammwidrigen, thermisch hochstabilisierten PVC oder aus modifiziertem Polyethylen hoher Dichte oder aus Poly­ chloropren, Polyurethan oder dergl.

Zur gleichmäßigen Temperierung des im Rohr 1 fließenden Me­ diums befindet sich über dem Rohr 1 und dem Heizleiter 2 ein wendelförmig gewickeltes Metallband 6. Dies bewirkt, daß nun­ mehr die Wärmeübertragung nicht mehr im wesentlichen über die begrenzte Berührungsfläche des Heizbands mit der Rohrwandung erfolgt, sondern durch die metallische, in Kontakt mit dem Heizband 2 und dem Rohr 1 stehende Metallumhüllung weitgehend gleichmäßig und intensiver über den gesamten Umfang ge­ schieht.

Abweichend hiervon ist in Fig. 2 eine Ausführungsmöglichkeit als Kabel angegeben, bei der zwei Einzelrohre entweder paral­ lel verlaufend oder miteinander verseilt zusammengefaßt sind. Eines dieser Rohre kann zur Heizung des anderen benutzt wer­ den. Die Rohre können wiederum aus Metall bestehen oder aber auch aus einem Kunststoff hergestellt sein.

Im vorliegenden Beispiel sind die beiden Rohre parallel ne­ beneinander geführt. Das zu temperierende Rohr 7 ist aus Po­ lytetrafluorethylen (Teflon) und das Heizrohr 8 aus Edelstahl hergestellt. Um die gleichmäßige allseitige und optimale Wär­ meübertragung von Rohr 8 auf das Rohr 7 zu gewährleisten, ist die metallische Umhüllung 9 in Form eines wendelförmig gewic­ kelten Metallbands vorgesehen. Ein enger, an Übertragungsver­ lusten armer Kontakt ist damit zwischen dem temperierenden und dem temperierten Rohr sichergestellt. Im weiteren Schich­ tenaufbau folgt eine Thermovliesbewicklung 10, und darüber ist ein Kunststoffaußenmantel 11 angeordnet.

Die Fig. 3 zeigt eine Rohrbündelkabelausführung, bei der in­ mitten des Bündels ein temperierfähige Medien führendes Kup­ ferrohr 12 angeordnet ist. Dies kann mit Vorteil auch aus einem elektrischen Heizleiter oder Heizband bestehen. Die hierüber angeordneten Rohre 13 können aus Kunststoff oder auch aus Metall bestehen. Rohre aus Polytetrafluorethylen dienen z. B. zum Hindurchleiten aggressiver Medien. Über dem Bündel ist wiederum eine Umhüllung 14 aus gewickeltem Me­ tallband zur Vergleichmäßigung und Verbesserung der Wärme­ übertragung auf die einzelnen Röhrchen vorgesehen, die gleichzeitig auch den Zusammenhalt des Bündels gewährleistet. Die Wärmedämmbewicklung ist mit 15 und der widerstandsfähige Außenmantel mit 16 bezeichnet.

Die Wirkung der gemäß Fig. 1 bis 3 verwendeten metalli­ schen Umhüllung ist an einem Beispiel in Fig. 4 erläutert.

Hierbei ist in einem Diagramm in Abhängigkeit von der Tempe­ ratur der äußeren Kabelumgebung der Temperaturverlauf in den zu temperierenden Rohren dargestellt, und zwar im Fall a) Temperaturverlauf und Streubereich bei einer Ausführung ohne Metallbandumhüllung und im Fall b) Temperaturverlauf und Streubereich bei einer Ausführung mit Metallbandumhüllung. Als Ausführung war gewählt ein temperierbares Rohrbündelkabel mit selbstregulierendem Elektroheizband, Teflonrohren, Alumi­ niumbandumhüllung, Thermovliesisolierung und PVC-Außenmantel.

Claims (6)

1. Wärmeisoliertes Einzelrohr, Rohrbündel oder Rohrbündelka­ bel, bei denen zwischen der äußeren Wärmedämmschicht und dem zu temperierenden Rohr oder Rohrbündel ein oder meh­ rere Heizrohre, elektrische Heizleiter oder Heizbänder angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß Heizrohre, Heizleiter oder Heizbänder gemeinsam mit dem das zu tem­ perierende Medium führenden Einzelrohr oder Rohrbündel von einer Umhüllung aus zwei auf Lücke wendelförmig ge­ wickelten Metallbändern umgeben sind.

2. Einzelrohr, Rohrbündel oder Rohrbündelkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus perfo­ rierten Metallbändern besteht.

3. Einzelrohr, Rohrbündel oder Rohrbündelkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ab­ schirmung aus einem längsverlaufenden, in elektrischem Kontakt mit der metallischen Umhüllung stehenden geson­ derten blanken Leiter über den elektrischen Heizbändern vorhanden ist.

4. Einzelrohr, Rohrbündel oder Rohrbündelkabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der blanke Leiter abwech­ selnd oberhalb des einen und unterhalb des anderen Me­ tallbands verläuft.

5. Einzelrohr, Rohrbündel oder Rohrbündelkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Heiz­ elemente selbstregulierende elektrische Heizbänder mit zwischen dem Hin- und Rückleiter befindlichem halbleiten­ dem Steg verwendet sind.

6. Verwendung der metallischen Umhüllung des wärmeisolierten Einzelrohrs, Rohrbündels oder Rohrbündelkabels nach einem der Ansprüche 1 bis 2 als elektrischer Schutzleiter.