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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur Verbindung von Glasrohren unter Einbeziehung einer Schrumpfmuffe,
welche über
die zu verbindenden Glasrohre im Bereich der Verbindungsstelle gefügt ist,
zur Herstellung von druck-, gas- und feuchtigkeitsdichten Verbindungen.
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Es ist bekannt, dass zur Verbindung
zylinderförmiger
Rohre, insbesondere aus spannungsempfindlichen Werkstoffen, wie
z. B. Glas oder Keramik, Schrumpfmuffen verwendet werden, die über die
Verbindungsstellen der zu verbindenden Rohre gefügt werden und zur Verbindungsherstellung
Klebstoffe und ähnliche
Verbindungsmittel zum Einsatz kommen.
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So beschreibt die
DE 35 33 711 A1 eine nicht lösliche,
elastische Rohrverbindung von zylinderförmigen Rohren mittels einer
Schrumpfmuffe, bei der zwischen den zu verbindenden Enden der beiden Rohre
ein Dichtring vorgesehen ist. Ferner wird auf die beiden Enden der
zu verbindenden Rohre eine Schicht einer plastischen, bituminösen und
adhäsiven
Abdichtmasse in einer bestimmten Breite aufgetragen und zusätzlich,
gleichfalls über
eine bestimmte Breite, wird zwischen der Schrumpfmuffe und den Rohren
ein Schmelzklebstoff aufgebracht, welcher den Zwischenraum zwischen
Schrumpfmuffe und den Rohren ausfüllt. Dabei wird die plastische,
bituminöse
Abdichtmasse in einer dicken Schicht aufgetragen, so dass Spannungen
der Werkstoffe der Rohre oder mechanische Erschütterungen durch diese Verbindungsart
eliminiert und auch Rohrbrüche
vermieden werden sollen.
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Mit der
DE 38 21 019 C2 ist ferner ein Verfahren
zur Herstellung einer Verbindung von vorzugsweise Glasrohren bekannt
geworden, welche aus einem zwischen den zu verbindenden Rohren vorgesehenen
Dichtring besteht, der zwischen den beiden Rohrenden eingeklebt
ist. Dadurch soll eine gasdichte Verbindung der Glasrohre erreicht
werden. Für
den Feuchtigkeitsschutz bei kondensierenden Gasen, die durch die
Glasrohre geführt
werden, kann dieser Distanzring mit einem Kunststoff, z. B. Silikon,
ummantelt sein. Ferner ist diese Verbindung so ausgebildet, dass über die
Verbindungsstelle eine aus einem mineralischen Material in Form
von Mineralfaserplatten oder Mineralfasergeweben bestehende Bandage
um die Verbindungsstelle gewickelt wird. Um dies zu ermöglichen,
wird die Bandage vorher in Wasser eingeweicht, damit dieses Material
biegsam wird und um die Verbindungsstelle gewickelt werden kann.
Die Bandage selbst ist auf einer oder beiden Seiten mit säure- und
temperaturbeständigem
Keramikkleber bestrichen, mittels der eine sichere Verbindung zwischen
der Bandage und den Rohrenden erfolgen soll.
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Zum Anpressen der Bandage an die
zu verbindenden Rohre wird als Abschluss ein Klebeband um den Rohrstoß und die
Bandage herum gespannt, welches dort auch nach dem Aushärten der
Klebeverbindung verbleibt.
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Die beiden beschriebenen Lösungen sind
sicher geeignet, zylinderförmige
Körper,
so auch Glasrohre, zu verbinden, allerdings sind diese Lösungen auch
mit den Nachteilen behaftet, dass sie zu ihrer Realisierung nicht
unerheblicher Material- und Herstellungsaufwendungen bedürfen.
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Dabei muss auch als nachteilig genannt
werden, dass insbesondere die zum Einsatz kommenden Kleber und Abdichtmassen
die Anwendung dieser Verbindungsarten in einer breiten Anwendung
erheblich eingrenzen. Schließlich
bedarf es eines erheblichen Aufwandes, um die zum Einsatz kommenden
Schrumpfmuffen vollumfänglich
an den Verbindungsstellen zum Anliegen zu bringen, was vorrangig über manuelle
Tätigkeiten
erfolgt, indem die Schrumpfmuffen mit handgeführten Heißluftgeräten erwärmt werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine Einrichtung zur Verbindung von Glasrohren unter Einbeziehung
einer Schrumpfmuffe zu entwickeln, mit der druck-, gas- und feuchtigkeitsdichte
Verbindungen ohne weitere Zusatzelemente bzw. Zusatzstoffe hergestellt
werden können
und mit der die Nachteile der bekannten Lösungen weitestgehend ausgeschlossen
werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Bevorzugte Ausführungen und vorteilhafte Lösungen sind
in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus,
die Verbindungen von Glasrohren in Gewächshäusern, zur Kultivierung von
Mikroalgen und somit zur Produktion von Mikroalgen-Biomassen, so
auszuführen,
dass zum Einen die herzustellenden Verbindungsstellen den festigkeitsmäßigen Forderungen/Bedingungen
entsprechen, aber auch gleichzeitig die Verbindungsstellen so auszuführen sind,
dass sie nicht schädigend
auf die in den Glasrohren ablaufenden Prozesse einwirken.
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In derartigen Anlagen, auch als Bioreaktoren zu
bezeichnen, werden beim Einsatz von CO2 als Rohstoff
unter Ausnutzung der Photosynthese Mikroalgen produziert, aus denen
Biomasse gewonnen wird, welche reich an verschiedenen Wirkstoffen
ist, weshalb diese gewonnene Biomasse vielfältig einsetzbar ist.
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So erfolgt deren Einsatz sowohl im
Kosmetikbereich, im Nahrungsmittelbereich und auch als Zusatzstoff
für Tierfuttermittel
und schließlich
bildet die gewonnene Biomasse Anwendung im pharmazeutischen und
chemischen Bereich.
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Die zum Einsatz kommenden Mikroalgen werden
in einer Nährlösung kultiviert,
wo sie sich durch Wachstum und Teilung vermehren. Für eine optimale
Ausnutzung des zur Photosynthese benötigten Sonnenlichtes wird diese
Nährlösung ständig im
Kreislauf durch Glasrohre gepumpt und eine spezielle Anordnung der
Glasrohre gewährleistet
eine große
Oberfläche
zur Nutzung des direkten und diffusen Sonnenlichtes.
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Zur täglichen Ernte der Biomasse
werden die Mikroalgen von der Nährlösung getrennt
und anschließend
schonend getrocknet. Die Nährlösung selbst
wird in die Glasrohre des Bioreaktors/Gewächshauses zurückgeleitet,
wo verbliebene Algen erneut beginnen zu wachsen und sich zu teilen
und damit die Biomasse aufzubauen.
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Für
diesen Prozess werden die Glasrohre über weite Entfernungen von
bis zu 100 m und mehr geführt.
Um diese Glasrohrlängen
zu realisieren, müssen
diese aus einzelnen Glasrohren hergestellt werden, zu deren effektiven
Herstellung die vorgestellte Lösung
beiträgt,
die dafür
sorgt, dass druck-, gas- und feuchtigkeitsdichte Verbindungen zwischen den
zu fügenden
einzelnen Glasrohren erzielt werden, dies insbesondere unter Beachtung
der Verringerung der manuellen Tätigkeiten
zur Herstellung jeder einzelnen Verbindungsstelle.
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So wurde eine Einrichtung in Form
eines Vorsatzgerätes
für handelsübliche Heißluftgeräte geschaffen,
welches zur jeweiligen Verbindungsstelle über die verbindenden Glasrohre
angeordnet und mit einem Heißluftgerät verbunden
wird. Vorgesehene Halterungen und Stützelemente sichern die Positionierung
und Lage der Einrichtung, bestehend aus dem Vorsatzgerät und dem
zugehörigen
Heißluftgerät, innerhalb
eines Leitergestelles, welches vor das jeweilige Glasrohrregister
mit den zu verbindenden Glasrohren positionierbar ist.
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Gemäß der Erfindung ist das Vorsatzgerät als kompaktes
Bauteil gestaltet und besteht aus einem Gehäuse, welches geteilt ausgeführt ist
und welches in seinen seitlichen Wänden mit Aufnahmeöffnungen
ausgebildet ist. Über
diese Aufnahmeöffnungen
wird das gesamte Vorsatzgerät
mit dem jeweiligen Heißluftgerät zur Verbindungsstelle
positioniert, indem das Gehäuse über die
zu verbindenden Glasrohre gesetzt wird. Die Glasrohre sind durch
die Aufnahmeöffnungen
des Gehäuses
geführt.
Das Gehäuse
ist vorzugsweise als ein zylindrischer Behälter ausgefüllt, in dem der Arbeitsraum
der Einrichtung herausgebildet wird, der die zu verbindenden Glasrohre
umschließt
und sich zwischen der Innenwandung vom Gehäuse und den zu verbindenden
Glasrohren erstreckt und von diesen Elementen begrenzt wird.
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Zur Einrichtung gehört ferner
ein sich am Gehäuse
befindlicher Ansatzstutzen, zu dem ein Zwischenstück positioniert
und befestigt ist, welches mit seinem rohrförmigen Ansatz Aufnahme findet
im Heißluftgerät. Die Verbindung
zwischen dem Heißluftgerät und dem
Vorsatzgerät
erfolgt über
einen Klemmbügel.
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Erfinderisch ist ferner, dass in
dem Bereich der Heißlufteintrittsöffnung,
zwischen dem Ansatzstutzen vom Gehäuse und dem Gehäuse selbst,
eine Wärmeleiteinrichtung
vorgesehen ist, welche kegelförmig
ausgebildet und so in diesem Bereich positioniert ist, dass ein
umfänglicher
Luftspalt zwischen der Wärmeleiteinrichtung
und der Übergangsstelle
des Ansatzstutzens zum Gehäuse
herausgebildet wird.
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Ferner gehört zur Erfindung, dass die
Wärmeleiteinrichtung
mit Luftdurchtrittsöffnungen
in Form einer zentrischen Bohrung und umfänglich vorgesehenen Aussparungen
ausgebildet ist.
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Es gehört ferner zur Erfindung, dass
das gesamte Vorsatzgerät
dünnwandig
ausgebildet ist, dessen einzelne Bauteile zueinander fügbar sind
und die vorgesehene Verbindung des Vorsatzgerätes zum Heißluftgerät ein schnelles und sicheres
Montieren als auch Demontieren gewährleistet.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung,
dass das Gehäuse
des Vorsatzgerätes
mit einer Isolierung ausgebildet werden kann, welche sowohl am äußeren als
auch am inneren Umfang des Gehäuses anordbar
ist. Dies ist insbesondere dahingehend von Vorteil, dass die im
Arbeitsraum des Vorsatzgerätes eingeleitete
Heißluft
voll umfänglich
auf die Schrumpfmuffe wirken kann, somit Wärmeverluste weitestgehend vermieden
werden.
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Es liegt auch im Rahmen der Erfindung,
dass die gesamte Einrichtung, das jeweilige Vorsatzgerät mit seinem
zugeordneten Heißluftgerät in Leitergestellen
Aufnahme finden, bzw. in diesen Leitergestellen gestützt werden,
die vor den zu verbindenden Glasrohren oder dahinter positioniert
sind, somit die zu verbindenden Glasrohre nicht durch die Einrichtung
belastet werden, wodurch radiale Versetzungen der zu verbindenden
Glasrohre ausgeschlossen sind.
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Diese „Stützung" innerhalb des Leitergestells erfolgt über Bügel, welche
seitlich im Leitergestell auswechselbar anordbar sind, auf denen
die gesamte Einrichtung dann aufliegt. Die zum Einsatz kommenden
Schrumpfmuffen werden unter Beachtung der Durchmesser der Glasrohre
und der Breite der ausbildenden Verbindungsstelle aus handelsüblichen
Schrumpfschläuchen
herausgeschnitten, welche in ihrem Inneren mit einer Klebschicht
ausgebildet sind.
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Mit nachfolgenden Ausführungsbeispiel
soll die Erfindung näher
erläutert
werden.
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Die dazugehörige Zeichnung zeigt in
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1 das
Vorsatzgerät
in Zuordnung zu einem Heißluftgerät in einer
Schnittdarstellung,
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2 eine
Teilansicht nach 1,
der Zuordnung des Vorsatzgerätes
zu Glasrohren mit aufgesetzter Schrumpfmuffe,
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3 eine
Ansicht I-I nach 1 und
in
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4 die
Anordnung von erfindungsgemäßen Einrichtungen, der Vorsatzgeräte mit Heißluftgeräten, zu
zu verbindenden Glasrohren und deren Anordnung in einem Leitergestell.
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Aus der Darstellung gemäß 1 ergibt sich die Ausbildung
des Vorsatzgerätes,
welches über
einen Klemmbügel 6 zu
einem Heißluftgerät S verbunden
ist, die in ihrer Gesamtheit die geschaffene Einrichtung darstellen.
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So besteht dieses Vorsatzgerät aus einem zylinderförmig/rohrförmig ausgebildeten
Gehäuse 1, dessen
Seitenwände
mit Aufnahmeöffnungen 9 ausgebildet
sind. Das Gehäuse 1 ist
als ein geteiltes Gehäuse
ausgebildet, welches in vertikaler Richtung geteilt und somit ausklappbar
gestaltet ist. Die Verbindung des Gehäuses 1 an einer Trennstelle
erfolgt über
einen Klappmechanismus, ausgebildet als ein Scharnier 8,
während
die andere Verbindungsstelle so ausgebildet ist, dass die Gehäuseteile
hier flächig anliegen
und nicht näher
dargestellte Spannbügel, welche über das
Gehäuse 1 geführt werden,
sichern, dass das Gehäuse 1 nicht
unbeabsichtigt geöffnet werden
kann bzw. sich öffnet.
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Das Gehäuse 1 ist ferner mit
einem Anschlussstutzen 3 ausgebildet, welcher gleichfalls rohrförmig ausgebildet
ist und zur Aufnahme des Gehäuses 1 in
einem Zwischenstück 4 dient,
welches wiederum Aufnahme findet in der Bohrung vom Heißgerät 5 und
der vorgesehene Klemmbügel
sichert zusätzlich
eine kraft- und formschlüssige
Verbindung zwischen dem Vorsatzgerät und dem Heißluftgerät 5, indem
der Bügel 6 in
Schlitzöffnungen
vom Aufnahmerohr des Heizgerätes 5 und
des zylindrischen Ansatzes vom Zwischenstück 4 eingreift.
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Die größenmäßigen Ausbildungen des Ansatzstützens 3 und
des Zwischenstückes 4 mit
ihren Luftzuführungsöffnungen 12 und
Durchtrittsöffnungen 11 sind
dabei so ausgeführt,
dass die Luftzufuhr vom Heißluftgerät 5 zum
Arbeitsraum 2 im Gehäuse 1 ohne
Unterbrechung ihrer Strömungsrichtung
gelangen kann. Das heißt,
es gibt keine in den Luftstrom hineinragenden Kanten oder Übergänge, so dass
Verwirbelungen innerhalb der Luftzuführung verhindert und ausgeschlossen
sind.
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Im Bereich des Überganges vom Absatzstutzen 3 zum
Gehäuse 1 ist
eine Wärmeleiteinrichtung 7 vorgesehen,
welche über
Haltelaschen 16 zum Ansatzstutzen 3 verbunden
ist. Die Verbindung dieser Wärmeleiteinrichtung 7 erfolgt
dabei derart, dass zwischen der Wärmeleiteinrichtung 7 und
der Luftzuführungsöffnung 12 vom
Ansatzstutzen 3 eine umfängliche Luftdurchtrittsöffnung 17 herausgebildet
wird.
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Die Wärmeleiteinrichtung 7 selbst
ist als ein kegelförmiges
Element ausgeführt,
und besitzt eine zentrische Öffnung 7 sowie
Aussparungen 13, welche am Umfang der Wärmeleiteinrichtung 7 vorgesehen
sind, wie in der 3 gezeigt.
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Die 2 zeigt
in einer Detailansicht die Position des Vorsatzgerätes in Funktion,
des Verbindens der Glasrohre 14 mittels der Schrumpfmuffe 15.
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Während
dieses Verbindungsvorganges ist das Vorsatzgerät mit seinem Gehäuse 1 über die
jeweilige Verbindungsstelle positioniert, so dass die zu verbindenden
Rohre 14 mit ihren Enden in das Innere des Arbeitsraumes 2 vom
Gehäuse 1 hineingreifen und
die zu verbindenden Glasrohre 14 mit an ihren Enden umfänglich von
der Schrumpfmuffe 15 umgeben sind.
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Diese Darstellung nach 2 verdeutlicht ferner, wie
die Heißluftzufuhr über die
vorgesehene Wärmeleiteinrichtung 7 umgelenkt
wird und sich im gesamten Arbeitsraum 2 verteilt, was weiter
unten näher
beschrieben wird.
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Aus der 2, eine Teilansicht nach 1, ergibt sich sowohl die Anordnung,
als auch die Ausbildung der zwischen dem Ansatzstutzen 3 und
dem Gehäuse 1 vorgesehenen
Wärmeleiteinrichtung 7, welche
mit einer zentrischen Öffnung 10 ausgebildet ist
und gleichzeitig Aussparungen 13 besitzt, die umfänglich im
Mantel der Wärmeleiteinrichtung 7 vorgesehen
sind. Bei der dargestellten Wärmeleiteinrichtung 7 sind
die Aussparungen 13 keilförmig/spitzwinklig ausgebildet,
was eine bevorzugte Ausführungsform
darstellt, wobei die Aussparungen 13 auch mit anderen Durchtrittsquerschnitten
ausgebildet sein können – 3 –.
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Die Wärmeleiteinrichtung 7 ist
dabei mit einem bestimmten Abstand zum Ansatzstutzen 3 und zum
Gehäuse 1 über Haltelaschen 16 innerhalb
der Einrichtung angeordnet, so dass sich die umfängliche Luftdurchtrittsöffnung 17 herausbildet.
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Zur Funktionsweise der geschaffenen
Einrichtung und der Herausbildung der Verbindung zweier Glasrohre 14 mittels
einer Schrumpfmuffe 15 wird nachfolgend ausgeführt:
Die
zu verbindenden Glasrohre 14 sind in entsprechenden Glasrohrregistern
montiert bzw. eingebunden und sind nun untereinander zu verbinden,
was über
Schrumpfmuffen 15 erfolgt, die über die Enden der zu verbindenden
Glasrohre 14 gestülpt
sind, wie in der 4 gezeigt.
Um das Verbinden der Glasrohre 14 weitestgehend kontinuierlich
zu gestalten, insbesondere unter Verringerung des manuellen Aufwandes
bei der Erwärmung
der jeweiligen Schrumpfmuffe 15, werden die zum Einsatz
kommenden Vorsatzgeräte
mit den zugeordneten Heißluftgeräten 5 in ein
Leitergestell 18 stützend
eingehängt
und das Vorsatzgerät
mittels seines Gehäuses 1 über die
Verbindungsstelle gefügt.
Die geteilte Ausbildung des Gehäuses 1 ermöglicht hier
eine leichte Positionierung der Einrichtung zur jeweiligen Verbindungsstelle,
wobei das Gehäuse 1 so
positioniert wird, dass die zu verbindenden Glasrohre 14 in
der Aufnahmeöffnung 9 vom
Gehäuse 1 Aufnahme
finden bzw. von dieser umschlossen werden, wobei dies derart erfolgt,
dass die zu verbindenden Glasrohre 14 mittig im Gehäuse 1 positioniert
sind.
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Im Inneren vom Gehäuse 1,
im Arbeitsraum 2 der Einrichtung, befindet sich die jeweilige Schrumpfmuffe 15 über den
Enden der zu verbinden Glasrohre 14. Sind die einzelnen
Einrichtungen innerhalb des Leitergestells 18 und zu den
Verbindungsstellen positioniert – 4 –,
wird die gesamte Anlage in Betrieb gesetzt. Dies erfolgt über eine
zentrale Steuereinheit, die die einzelnen Heißluftgeräte 5 ansteuert und
in Betrieb setzt. Die Steuereinheit ist dabei so ausgelegt, dass
die Heißluftgeräte 5 ansteuerbar
sind hinsichtlich der Temperatur der zuzuführenden Luft, der Zeitdauer
ihrer Einwirkung auf den Verbindungsvorgang und der zeitlichen Zuführung von
Heißluft.
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Diese Heißluft gelangt vom jeweiligen
Heißluftgerät 5 über die
Durchtrittsöffnung 11 vom
Zwischenstück 4 in
die Luftzuführöffnung 12 vom
Ansatzstutzen 3 und trifft auf die Wärmeleiteinrichtung 7,
welche infolge ihrer Ausgestaltung den Heißluftzufuhrstrom weitestgehend
aufteilt und umlenkt, so dass die Heißluft in den Arbeitsraum 2 so
geführt wird,
dass dieser vollvolumig von der Heißluft ausgefüllt wird
und auf die Oberfläche
der dort befindlichen Schrumpfmuffe 15 wirken kann. Ein
gewisser Ausgleich innerhalb des Arbeitsraumes 2 erfolgt über die Aufnahmeöffnungen 9 in
den Seitenwänden
vom Gehäuse 1,
da diese Aufnahmeöffnungen 9 nicht
dichtend ausgebildet auf die eingesetzten bzw. umschlossenen Gasrohre 14 wirken.
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Wie auch in der 2 gezeigt, wird der Heißluftstrom
durch die Wärmeleiteinrichtung 7 aufgeteilt und
gelangt, wie mit den Pfeilrichtungen dargestellt, über die
zentrische Öffnung 10,
die Aussparungen 13 der Wärmeleiteinrichtung und die
umfängliche
Luftdurchtrittsöffnung 17 in
den Arbeitsraum 2.
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Wie bereits oben ausgeführt, kann
die Wärmeleiteinrichtung 7 neben
der gezeigten Ausführung auch
mit Aussparungen 13 ausgebildet sein, deren Formen von
der gezeigten Darstellung abweichen, wesentlich ist jedoch, dass
sowohl durch diese Aussparungen 13, der geometrischen Ausbildung
der Wärmeleiteinrichtung 7 selbst
und der vorgesehenen zentrischen Öffnung 10 die notwendige
Heißluft
so in den Arbeitsraum 2 gelangt, dass diese Heißluft auf den
gesamten Umfang der Schrumpffolie 15 wirken kann, dass
Deformierungen der Schrumpffolie 15 vermieden werden, somit
fehlerhafte Verbindungen ausgeschlossen sind.
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Sind die einzelnen Verbindungen hergestellt, indem
die Schrumpfmuffe 15 die zu verbindenden Glasrohre 14 druck-,
gas- und feuchtigkeitsdicht verbunden hat, wird die Heißluftzufuhr
abgestellt und nach einer kurzen Abkühlzeit können die Vorsatzgeräte mit ihren
Heißluftgeräten aus
dem Leitergestell 18, und somit von den Verbindungsstellen
entfernt werden.