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Dokumentenidentifikation DE3532979C2 30.03.1989
Titel Innenliegende Begleitheizung für Glasrohrleitungen
Anmelder Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf, DE
Erfinder Tollkötter, Günther, 4010 Hilden, DE;
Küsgen, Rainer, 4018 Langenfeld, DE;
Liebs, Harald, 5090 Leverkusen, DE
DE-Anmeldedatum 16.09.1985
DE-Aktenzeichen 3532979
Offenlegungstag 16.04.1987
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 30.03.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.03.1989
IPC-Hauptklasse F17D 1/18
IPC-Nebenklasse F16L 53/00   B01L 7/00   
Zusammenfassung Bei im wesentlichen rohrförmigen Transport- und/oder Förderleitungen, insbesondere aus Glas, soll eine Lösung geschaffen werden, die deren Beheizung mit geringem konstruktivem und baulichem sowie anlagentechnischem Aufwand in kostengünstiger und wirtschaftlicher Weise, insbesondere auch eine Nachrüstung bestehender Leitungen, ermöglicht, wobei bei in Glas ausgeführten Transport- und/oder Förderleitungen die Leitungstransparenz erhalten bleibt. Dies wird durch mindestens einen im Inneren der Transport- und/oder Förderleitung (2) angeordneten und von einem Heizmedium (4) durchströmten sowie von dem in der Transport- und/oder Förderleitung (2) befindlichen Medium (5) voll umströmten schlauchförmigen Hohlkörper (1) erreicht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Glasrohrleitung für den Transport eines Strömungsmediums, aus einzelnen einwandigen Glasrohrelementen mit seitlichen Stutzen für die Zu- und Ableitung eines Heizmediums baukastenähnlich erstellt, mit mindestens einem im Inneren der Glasrohrleitung angeordneten, von einem Medium durchströmten sowie von dem anderen Medium umströmten schlauchartigen Hohlkörper.

Häufig ist es notwendig, Transport- und/oder Förderleitungen chemischer oder verfahrenstechnischer Produktions- sowie Technikums- und Laboranlagen mit einer Beheizung zu versehen. Dies geschieht beispielsweise, um dafür zu sorgen, daß das in einer derartigen Leitung geführte Medium, wie etwa gesättigter oder überhitzter Dampf oder eine schmelzflüssige Substanz, einen Bestimmungsort in dem gewünschten Aggregatzustand erreicht und ein Niederschlag oder Kondensieren beziehungsweise Erstarren des Mediums in der Leitung vermieden wird. Derartige Leitungen sind in der Regel als Doppelmantelleitung ausgeführt, deren äußerer Bereich beispielsweise von Warmwasser oder Dampf durchströmt wird oder es finden Rohre mit einfacher Wandung Verwendung, die mit einer elektrischen Außenheizung versehen sind. Dies bedingt einen hohen konstruktiven und baulichen sowie anlagentechnischen Aufwand. Insbesondere in Bereichen wo Doppelmantelleitungsrohre aneinandergefügt sind, ist bei der Erstellung derartiger Leitungen ein besonderer Aufwand notwendig, um Übergangsmöglichkeiten für das im äußeren Rohrbereich strömende Heizmedium zu schaffen.

Ferner bestehen derartige Transport- und/oder Förderleitungen vielfach aus Glasrohren, wenn durch sie hochaggressive oder hochkorrosive Substanzen durchgeführt werden und/oder Substanzen während des Transports beobachtet werden sollen. So sind beispielsweise Anlagen zur Sulfochlorierung oftmals in Glas ausgeführt.

Derartige Glasleitungen sind in der Regel aus einzelnen relativ kurzen Doppelmantelrohren, die handesüblich in verschiedenen Standardlängen geliefert werden, baukastenähnlich erstellt. Diese Rohrstücke müssen beim Zusammenbau abdichtend aneinandergefügt werden, wobei auch jedesmal ein Übergang für die Doppelmantelleitung beziehungsweise das Heizmedium geschaffen werden muß, was einen besonders hohen konstruktiven und baulichen sowie anlagentechnischen Aufwand bedingt, da sich üblicherweise die Doppelwand nicht bis in den Anflanschungs- oder Verbindungsbereich erstreckt.

Sind in Glas ausgeführte Leitungen etwa durch Umwickeln mit Heizbändern mit einer elektrischen Außenheizung versehen, ist der gewünschte Einblick in die Transport- und/oder Förderleitung verstellt oder zumindest sehr stark beeinträchtigt.

Ist es darüber hinaus notwendig, bestehende Transport- und/oder Förderleitungen nachzurüsten, beispielsweise um eine schmelzflüssige Substanz hindurchleiten zu können, welche einen höheren Stockpunkt aufweist als die ursprünglich vorgesehene, ist auch dies nur mit erheblichem konstruktivem und technischem Aufwand möglich. Entweder muß eine neue oder zusätzliche elektrische Außenheizung installiert werden, was nicht immer ohne weiteres durchführbar ist und insbesondere bei Glasleitungen die erwünschte Leitungstransparenz beeinträchtigt, oder es muß die Heizkapazität der etwa vorhandenen Doppelmantelleitung durch Erhöhung der Temperatur des durchgeleiteten Heizmediums erhöht werden, wozu die installierten Vorrichtungen nicht immer ausreichend ausgelegt sind.

Eine Glasrohrleitung der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 29 02 605 bekannt. Allerdings sind hier Glasrohrelemente beschrieben, bei denen das Strömungsmedium außen von dem Heizmedium umströmt wird und es nicht möglich ist, eine Beheizung der Übergänge von einem Rohrelement zum nächsten durchzuführen.

Des weiteren ist aus dem DE-GM 18 87 821 ein Glasrohrelement bekannt, in welchem eine von elektrischem Strom durchflossene Heizspirale aus Quarzglas angeordnet ist, die von dem Strömungsmedium umströmt wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, die die Beheizung von insbesondere aus einzelnen, einwandigen Glasrohrelementen baukastenähnlich zu erstellenden Glasrohrleitungen mit geringem konstruktivem, baulichem und anlagentechnischem Aufwand in kostengünstiger und wirtschaftlicher Weise, insbesondere auch eine Nachrüstung bestehender Leitungen ermöglicht, wobei die Transparenz der Leitung erhalten bleibt und auch die Beheizung der Anflanschungs- oder Übergangsbereiche von einem Glasrohrelement zu einem anderen sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Glasrohrleitung dadurch gelöst, daß der schlauchartige Hohlkörper von dem Heizmedium durchströmt und von dem Strömungsmedium umströmt wird, das mindestens ein schlauchartiger Hohlkörper durch die Stutzen, in denen der Hohlkörper lösbar fest und dichtend angeordnet ist, in die Glasrohrleitung hinein- und herausgeführt wird, und daß mindestens eine Anflanschungs- oder Verbindungsstelle zweier Glasrohrelemente überbrückt wird.

Ein erfindungsgemäßer schlauchförmiger Hohlkörper ist einfach und mit geringem technischen Aufwand praktisch an beliebiger Stelle in Transport- und/oder Förderleitungen einziehbar und unabängig von der Länge der Rohrleitung und einzelner Rohrleitungselemente über ausgedehnte Bereiche längs der axialen Leitungserstreckung im Inneren der Leitung anzuordnen. Auch Anflanschungs- oder Übergangsbereiche von einem Rohr zu einem anderen erfordern keinen besonderen konstruktiven Aufwand bezüglich der Durchleitung dieser Heizungsvorrichtung. Eine Verlängerung des im Inneren der Rohrleitung angeordneten schlauchförmigen Hohlkörpers über den jeweiligen Anflanschungs- oder Übergangsbereich hinaus, ermöglicht einen problemlosen Übergang des Heizmediums von einem Rohrstück in das folgende, wobei gleichzeitig auch die Beheizung des Anflanschungs- oder Übergangsbereiches sichergestellt ist. Somit lassen sich mit einer derartigen Vorrichtung Transport- und/oder Förderleitungen in vorteilhafter Weise beheizen.

Insbesondere sind auch bestehende Anlagen mit einem erfindungsgemäß angeordneten schlauchförmigen Hohlkörper einfach und problemlos nachrüstbar.

Bei in Glas ausgeführten Transport- und/oder Förderleitungen bleibt durch den im Inneren der Leitung angeordneten schlauchförmigen Hohlkörper die Transparenz der Leitung erhalten und wird der Einblick in die Leitung und somit die Beobachtung des darin strömenden Mediums nicht beeinträchtigt.

Insbesondere muß eine beheizbare Leitung in Glasausführung nicht mehr aus einzelnen relativ kurzen Doppelwandglasrohrstücken baukastenähnlich erstellt sein, sondern es können lange Rohre mit einer einfachen Wand Verwendung finden. Dies führt ebenfalls zu einer deutlichen Verringerung des konstruktiven und baulichen sowie anlagentechnischen Aufwandes und ermöglicht somit eine kostengünstige Erstellung beheizter Rohrleitungen.

Ein im Inneren von Transport- und/oder Förderleitungen angeordneter schlauchförmiger Hohlkörper gewährleistet eine gute Wärmeübertragung von dem in ihm strömenden Heizmedium auf das ihn überströmende Medium. Als Heizmedium kann z. B. Dampf, Warmwasser, Wärmeträgeröl oder dergleichen den Hohlkörper durchströmen.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Verhältnis von Innendurchmesser D der Transport- und/oder Förderleitung zu Außendurchmesser d des schlauchförmigen Hohlkörpers Werte im Bereich von 2 bis 10 aufweist. Dieser Bereich des Durchmessersverhältnisses D zu d hat sich zur Aufrechterhaltung von günstigen Strömungsverhältnissen in Transport- und/oder Förderleitungen als sinnvoll erwiesen.

In vorteilhafter Weise wird die erfindungsgemäße Vorrichtung von einem flexiblen, bei Ausführung in Kunststoff insbesondere hohe Anteile an PTFE, PVDF oder PFA aufweisenden Hohlkörper mit geringer Wanddicke gebildet, wie dies die Erfindung weiterhin vorsieht. Die flexible Ausführung des schlauchförmigen Hohlkörpers gewährleistet sein problemloses Einziehen in Rohrleitungen. Weiterhin unterstützt die Flexibilität des schlauchförmigen Hohlkörpers den Wärmeübergang durch die dünne Schlauchwand auf das ihn umströmende Medium, indem der schlauchförmige Hohlkörper bei aufgrund von Strömungsverhältnissen eventuell auftretenden Turbulenzen etwa durch schwingende Bewegungen nachgibt, was zu einem Aufbrechen der hohlkörpernahen laminaren Strömungsgrenzschicht führt, womit der Wärmeübergang auf das den Hohlkörper umströmende Medium verbessert wird.

Das gute Wärmeübertragungsverhalten macht die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch bei in Metall oder Kunststoff ausgeführten Transport- und/oder Förderleitungen sinnvoll, da sich mit Hilfe des innenliegenden, dünnen und einen geringen Wärmeleitwiderstand aufweisenden Hohlkörpers eine bessere Wärmeübertragung auf die zu beheizende Substanz in der Leitung erreichen läßt, als beispielsweise über die relativ dicke und durch geringe Wärmeleitfähigkeit gekennzeichnete Außenwandung eines Kunststoffleitungsrohres.

Schlauchförmige Hohlkörper mit hohen Anteilen an PTFE, PVDF oder PFA sowie mit geringer Wanddicke eignen sich insbesondere zur Beheizung aggressiver oder hochkorrosiver Substanzen wie sie beispielsweise bei der Sulfochlorierung in Transport- und/oder Förderleitungen zu bewegen sind. Aufgrund der hohen Anteile an PTFE, PVDF oder PFA ist der schlauchförmige Hohlkörper widerstandsfähig gegen derartige aggressive oder hochkorrosive Medien und wird die Ausbildung einer geringen Wanddicke ermöglicht, die eine ausreichende Wärmeübertragung auf die in solchen Anwendungsfällen zu beheizenden Substanzen ermöglicht.

Schließlich ist in zweckdienlicher Ausgestaltung der Erfindung zusätzlich zu einer Außenheizung im Inneren der Leitung ein Hohlkörper angeordnet. Dies ermöglicht insbesondere die Erweiterung des Anwendungsbereiches bestehender chemischer oder verfahrenstechnischer Anlagen, die bereits mit einer Außenheizung versehen sind, durch Nachrüstung in baulich einfacher und wirtschaftlich günstiger Weise. Sollen durch eine bereits bestehende Transport- und/oder Förderleitung auch Produkte bewegt werden, die z. B. eine höhere Erstarrungstemperatur aufweisen, als das ursprünglich vorgesehene Produkt, ist eine solche Leitung durch Einziehen eines erfindungsgemäßen schlauchförmigen Hohlkörpers schnell und einfach umzurüsten und mit Hilfe einer solchen Leitung zusätzlich Wärme in die Transport- und/oder Förderleitung einzubringen. Auch kann bei durch Störungen verursachten Verstopfungen oder beim Anfahren einer derartigen Anlage, die während der Produktion entweder von außen oder von innen beheizt wird, die Beheizung zusätzlich von innen oder außen unterstützt werden.

In Abständen sind an der Transport- und/oder Förderleitung zur abdichtenden Einführung und/oder Herausführung von mindestens einem schlauchförmigen Hohlkörper Stutzen angeordnet. Durch diese Stutzen kann der schlauchförmige Hohlkörper in einfacher Weise aus der Transport- und/oder Förderleitung herausgeführt werden, um z. B. das Heizmedium einem Heizaggregat zur Wiederaufheizung zuzuführen. Die Stutzen können praktisch an beliebiger Stelle der Leitung angeordnet sein, so daß überall ein schlauchförmiger Hohlkörper und somit Wärme in die Leitung einbringbar ist. Die Abstände zwischen den Stutzen werden von dem Wärmeverlust des Heizmediums innerhalb der Transport- und/oder Förderleitung sowie der für das in der Leitung transportierte Produkt erforderlichen Temperatur bestimmt. Der Abstand zweier Stutzen beträgt bei in Glas ausgeführten Anlagen in der Regel ein Vielfaches der Länge von handelsüblichen Doppelwandglasrohren und kann z. B. bei einer Anlage zur Herstellung von sulfochlorierten Produkten, wo insbesondere organische Substanzen oder Medien in den Transport- und/oder Förderleitungen schmelzflüssig gehalten werden müssen, bis zu 20 Meter betragen. Die Stutzen sind so dimensioniert, daß sie einen und/oder mehrere schlauchförmige Hohlkörper umfassen können.

Bei der Nachrüstung bestehender Anlagen sind derartige Stutzen an beliebiger Stelle einer Leitung anzuordnen und anzufügen oder es können einzelne mit Stutzen versehene Leitungselemente in die Leitung eingefügt werden.

Zweckmäßigerweise ist mindestens ein Stutzen in der Nähe einer Anflanschungs- oder Verbindungsstelle angeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dies zeigt in der einzigen Figur einen vereinfachten Längsschnitt durch eine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehenen Tansport- und/oder Förderleitung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem schlauchförmigen Hohlkörper 1, der im Inneren einer Transport- und/oder Förderleitung 2 angeordnet ist und über Stutzen 3 in die Transport- und/oder Förderleitung hinein- beziehungsweise herausgeführt wird. Der schlauchförmige Hohlkörper ist in den Stutzen 3 lösbar fest und abdichtend angeordnet. Der Abstand A zwischen zwei Stutzen 3 wird durch die dem Innenraum der Transport- und/oder Förderleitung 2 zuzuführende Wärmemenge und die Heizkapazität und Temperatur des Heizmediums 4 bestimmt. Bei einer in Glas ausgeführten Transport- und/oder Förderleitung 2 beträgt der Abstand A insbesondere ein Vielfaches der Länge handelsüblicher Doppelwandglasrohrstücke. Der schlauchförmige Hohlkörper 1 wird in Pfeilrichtung von einem Heizmedium 4 durchströmt. Das Heizmedium ist beispielsweise gesättigter oder überhitzter Dampf bis zu einem Druck von 4 bar, Warmwasser oder Wärmeträgeröl. Das Heizmedium 4 gibt während des Durchflusses durch den schlauchförmigen Hohlkörper 1 im Inneren der Transport- und/oder Förderleitung 2 die Wärmemenge an das in der Leitung 2 bewegte Medium 5 ab, die benötigt wird, um zum Beispiel eine Erstarrung des Mediums 5, etwa ein bei der Sulfochlorierung in der Leitung 2 bewegtes organisches Medium, in dem Bereich der Schlauchanordnung zu verhindern.

Die Stutzen 3 sind in dem hier aufgezeigten Ausführungsbeispiel so ausgelegt, daß sie jeweils einen und/oder zwei schlauchförmige Hohlkörper umfassen. Zweckmäßigerweise befindet sich mindestens ein Stutzen 3 in der Nähe einer Anflanschungs- oder Verbindungsstelle 6 zweier Rohrelemente 7.

Bei dem schlauchförmigen Hohlkörper 1 handelt es sich um einen flexiblen Schlauch, beispielsweise hohe Anteile an PFA, PVDF oder PTFE aufweisend. Der schlauchförmige Hohlkörper 1 weist bei einem Innendurchmesser D der Produkt- und/oder Förderleitung 1 von 40 bis 50 mm eine Abmessung von 8 mm × 0,6 mm, d. h. einen Außendurchmeser d von 8 mm und eine Wanddicke von 0,6 mm auf. In seiner Gebrauchslage in der Leitung 2 wird der schlauchförmige Hohlkörper 1 von dem Medium 5 voll umspült.

Natürlich ist das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So können beispielsweise die Stutzen 3 so ausgelegt sein, daß sie auch mehr als einen schlauchförmigen Hohlkörper 1 umfassen, so daß durch diese Stutzen mehrere schlauchförmige Hohlkörper hinein- und/oder herausgeführt werden können, die sich dann unterhalb der Stutzen in der Transport- und/oder Förderleitung 2 axial zu der Leitung 2 beispielsweise in entgegengesetzte Richtungen erstrecken.

Auch stellen die Durchmesser und die Wanddickenangabe nur ein zweckmäßiges Beispiel dar. Diese können unter Berücksichtigung der in der Transport- und/oder Förderleitung herrschenden Strömungsverhältnisse oder auch in Abhängigkeit von der mittels des Hohlkörpers an das im Inneren der Transport- und/oder Förderleitung bewegte Medium 5 abzugebenden Wärmemenge variiert werden.

Die Erfindung ist auch nicht auf schlauchförmige Hohlkörper aus Kunststoff mit hohen Anteilen an PTFE, PVDF oder PFA beschränkt. Es ist vorstellbar, daß der erfindungsgemäße Hohlkörper auch aus anderen Kunststoffen oder Materialien besteht.

Des weiteren muß nicht unbedingt jedes Rohrelement 7 einen Stutzen 3 aufweisen, wie man es etwa der einzigen Zeichnung entnehmen könnte.


Anspruch[de]
  1. 1. Glasrohrleitung für den Transport eines Strömungsmediums, aus einzelnen einwandigen Glasrohrelementen mit seitlichen Stutzen für die Zu- und Ableitung eines Heizmediums baukastenähnlich erstellt, mit mindestens einem im Inneren der Glasrohrleitung angeordneten, von einem Medium durchströmten sowie dem anderen Medium umströmten schlauchartigen Hohlkörper, dadurch gekennzeichnet,
    1. - daß der schlauchartige Hohlkörper (1) von dem Heizmedium (4) durchströmt und von dem Strömungsmedium (5) umströmt wird,
    2. - daß mindestens ein schlauchartiger Hohlkörper (1) durch die Stutzen (3), in denen der Hohlkörper lösbar fest und dichtend angeordnet ist, in die Glasrohrleitung (2) hinein- und herausgeführt wird, und
    3. - daß mindestens eine Anflanschungs- oder Verbindungsstelle (6) zweier Glasrohrelemente (7) überbrückt wird.
  2. 2. Glasrohrleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Innendurchmesser (D) der Leitung (2) zu Außendurchmesser (d) des Hohlkörpers (1) Werte im Bereich von 2 bis 10 aufweist.
  3. 3. Glasrohrleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen flexiblen, bei der Ausführung in Kunststoff insbesondere hohe Anteile an PTFE, PVDF oder PFA aufweisenden Hohlkörper (1) mit geringer Wanddicke.
  4. 4. Glasrohrleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zusätzlich zu einer Außenheizung im Inneren der Leitung (2) angeordneten Hohlkörper (1).






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