DE1615196C - Heizvorrichtung fur Rohre zum Trans port von Flüssigkeiten Zusatzzu 1515139 - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung einer zeugt. Sie wird durch die Rohrwand übertragen und

Vorrichtung zum Transportieren einer Flüssigkeit in von der Außenseite des Rohres verteilt. Auch'wenn

einer Rohrleitung unter erhöhter Temperatur, die man annimmt, daß keine Wärme in dem Innenleiter

mindestens ein Wärmeerzeugungsrohr aus ferro- erzeugt wird, so besitzt doch die Innenseite des

magnetischem Material enthält, welches im wesent- 5 Rohres die höchste Temperatur. Außerdem erzeugen

liehen achsparallel zu der Rohrleitung angebracht ist, , Leitungen aus Kupfer und Aluminium, die wegen

wobei das Wärmeerzeugungsrohr in Längsrichtung ihres geringen elektrischen Widerstandes in aus-

von einem gegen die Innenwand des Rohres isolierten gedehntem Maße verwendet werden, Wärme, auf

elektrischen Leiter durchzogen ist, wobei der eine Grund ihres eigenen elektrischen Widerstandes und

Anschluß einer Wechselstromquelle mit dem Leiter io abhängig von der Stärke des Stromes. Demzufolge

am Rohranfang und der andere Anschluß der zeigt unter den Konstruktionselementen des erfin-

Wechselstromquelle mit dem Rohranfang selbst ver- dungsgemäßen Wärmeerzeugungsrohres der isolierte,

bunden ist und Leiterende und Rohrende unmittelbar von dem ferromägnetischen Mantelrohr 1 umgebene

miteinander verbunden sind, wie nach Patent Innenleiter 3 die höchste Temperatur. Die in dem

1 515 139 beschrieben ist. 15 Innenleiter 3 erzeugte Wärme wird durch das Isolier-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei material 2 geleitet, erreicht dessen Außenseite, wird

einem Wärmeerzeugungsrohr nach Patent 1 515 139 weiter durch den Zwischenraum zwischen Innenleiter

die Lebensdauer durch Herabsetzung der thermischen und Mantelrohr, der mit einem Material 4 gefüllt ist,

Belastung des Isoliermaterials des Innenleiters zu geleitet und erreicht dann das- ferromagnetische

verlängern bzw. die Verwendung eines billigeren 20 Mantelrohr 1„

Isoliermaterials möglich zu machen. Der zulässige Strom in dem isolierten Innenleiter

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- des Wärmeerzeugungsrohres wird bestimmt durch löst, daß bei dem ein Mantelrohr und einen isolieren- die zulässige Temperatur des Isoliermaterials. AIlden Innenleiter aufweisenden Wärmeerzeugungsrohr gemein gesagt, hängt die Temperatur des Isolierin dem Zwischenraum zwischen der Isolierung des 25 materials von der Temperatur der Innenseite des Innenleiters und dem Mantelrohr ein Material guter ferromägnetischen Mantelrohres 1 und der Wärme-Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist. leitfähigkeit des in dem Zwischenraum befindlichen

Das Material guter Wärmeleitfähigkeit kann ein Materials 4 ab. Demzufolge wächst, wenn das Isolier-

Material aus der Gruppe Wasser, wässerige Salz- material und das in dem Zwischenraum befindliche

lösungen, ζ. B. Meerwasser, Fette, öle, ζ. B. Mineral- 30 Material gegeben sind, der zulässige Strom in dem

öle, Glykole oder wässerige Lösungen von Alkoholen Innenleiter mit der Zunahme der Temperaturdifferenz

oder Glykolen sein. zwischen der Oberfläche des Isoliermaterials und der

Zweckmäßig kann das Mantelrohr mit kleinen Innenseite des Rohres, und wenn das Isoliermaterial

öffnungen versehen sein, durch welche beispielsweise und die Temperatur der Innenseite des Rohres ge-

bei Verlegung innerhalb des Erdbodens Wasser von 35 geben sind, dann nimmt der zulässige Strom in dem

außen eindringen kann. Innenleiter mit der Zunahme der Wärmeleitfähigkeit

Wärmeerzeugungsrohre nach der Erfindung kön- des in dem Zwischenraum befindlichen Materials zu. nen wegen ihrer Einfachheit, ihrer geringen Her- Die Temperaturverteilung in dem Wärmestellungskosten, hohen Zuverlässigkeit und leichten erzeugungsrohr dieser Art wird festgestellt durch Wartung auch vorteilhaft zur Beheizung von Auto- 40 Messen der Temperatur in dem Innenleiter, in dem bahnen und Flugzeugrollbahnen verwendet werden, Isoliermaterial und auf der Innenseite des Mantelauf welchen Schneeverwehungen und Vereisungen rohres. Bei dem durch den Erfinder durchgeführten sehr hinderlich und daher möglichst zu vermeiden Versuch wurde gefunden, daß dann, wenn das in sind. dem Zwischenraum vorhandene Material 4 Luft ist,

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 45 etwa 90% der Temperaturdifferenz zwischen dem

Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher Innenleiter und der Innenseite des Mantelrohres in

beschrieben. Es zeigt dem Teil zwischen der Oberfläche des Isoliermaterials

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungs- und der Innenseite des Mantelrohres liegen und daß

gemäßes Wärmeerzeugungsrohr, die Temperaturdifferenz zwischen dem Innenleiter

F i g. 2 ein schematisches Schaltbild einer elektri- 50 und der Oberfläche des Isoliermaterials nur etwa

sehen Schaltung zum Betrieb des Wärmeerzeugungs- 10% des Ganzen ist. Unter der Annahme, daß der

rohres. .Wärmewiderstand in dem Zwischenraum Null würde,

In F i g. 1 ist ein erfindungsgemäßes Wärme- würde demzufolge die Temperaturdifferenz zwischen erzeugungsrohr im Querschnitt dargestellt, bei dem dem Innenleiter und der Innenseite des Mantelrohres ein mit Isoliermaterial 2 umgebener Innenleiter 3 in 55 gleich derjenigen zwischen dem Innenleiter und der einem ferromägnetischen Mantelrohr 1 verläuft. Der Oberfläche des Isoliermaterials sein. Bei einer geZwischenraum zwischen dem Innenleiter und dem gebenen Temperatur der Innenwand kann der ferromägnetischen Mantelrohr ist mit einem Mantel 4 Wärmeverlust, der in dem Innenleiter in dem Fall ausgefüllt, der eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. auftritt, wo der Wärmewiderstand in dem Zwischen-

Die Kosten des Wärmeerzeugungsrohres der vor- 60 raum Null ist, etwa lOmal so groß sein wie der liegenden Erfindung hängen ab von den Kosten des Wärmeverlust, der in dem Fall auftritt, wo der Isoliermaterials des Innenleiters. Der zulässige Strom Zwischenraum mit Luft gefüllt ist. Weil der Wärmein dem isolierten Innenleiter wird bestimmt durch verlust, der in dem Innenleiter auftritt, proportional die zulässige Temperatur des Isoliermaterials. Wenn dem Quadrat des Stromes ist, kann der zulässige ein Wechselstrom in das obenerwähnte Wärme- 65 Strom in dem Fall, wo der Wärmewiderstand in dem erzeugungsrohr eingespritzt wird, um dieses auf- Zwischenraum Null ist, etwa 3mal so groß sein wie zuheizen, dann wird die Wärme in der Hauptsache derjenige in dem Fall, daß der Zwischenraum mit auf der Innenseite des ferromägnetischen Rohres er- Luft gefüllt ist.

Die Zuführung von zuviel Strom zu dem Innenleiter ist vom wirtschaftlichen Standpunkt aus wegen des Spannungsabfalls und dem Leistungsverlust in der gemeinsamen Energieverteilung nicht praktisch, aber, wie aus der Konstruktion des Heizrohres leicht verständlich ist, kann auch die in dem Innenleiter erzeugte Wärme ohne irgendwelche Schwierigkeiten wirksam verwendet werden. Mit anderen Worten, die in dsm Innenleiter erzeugte Wärme ermöglicht es, bei der Größe des Innenleiters zu sparen, der er- ι ο förderlich ist, um 1 Kalorie zu erzeugen^ und verringert die Kosten des Wärmeerzeugungsrohres.

Weil es kein Material gibt, das den Wärmewiderstand Null hat, ist es unmöglich, den Widerstand zu Null zu machen, aber, wenn der Zwischenraum mit einem Material gefüllt ist, das eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt, dann kann die Temperaturdifferenz zwischen dem Innenleiter und der Wand des Mantelrohres verringert werden. Beim Vergleichen der Wärmeübertragungsgeschwindigkeit und der Wärmeleitfähigkeit von Wasser, mit 1000 kcal/m²h° C bzw. 0,54 kcal/nih⁰ C, mit derjenigen von Luft, mit etwa 10kcal/m²h°C bzw. 0,023 kcal/mh° C, wird klar, daß das erstere eine größere Geschwindigkeit der Wärmeübertragung als letztere liefert.

Als Materialien, die dem obenerwähnten Zwecke genügen können, können Wasser, Meerwasser, wässerige Lösungen von Salzen, Fette und öle, Mineralöle, Glykole, wässerige Lösungen von Alkohol oder Giykol genannt werden. Wenn die Wärmeerzeugungsrohre bei einer relativ niedrigen Temperatur verwendet werden, ist ein billiges Material, wie Wasser oder eine wässerige Lösung von Salzen, vorzuziehen.

Das Füllen des Zwischenraumes mit einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit liefert noch den anderen Vorteil, daß dann, wenn Strom hoher Spannung in den isolierten Innenleiter 3 eingespeist wird, die elektrische. Feldstärke auf der Außenseite des Innenleiters gleichmäßig gemacht werden und so die Lebensdauer des Isoliermaterials weiter verlängert werden kann.

Als Isoliermaterial zum Umhüllen des elektrischen Innenleiters können übliche Materialien, wie verschiedene Arten von Gummi, Polyvinylchlorid, Polyisobutylen, Polytetrafluoräthylen oder ähnliche Materialien, entsprechend der Betriebstemperatur gewählt werden. Wenn die Temperatur höher als 100° C ist, ist Polytetrafluoräthylen ein geeignetes Material als Isolierstoff. .

Wenn das Wärmeerzeugungsrohr der vorliegenden Erfindung für ein Transportrohr verwendet wird, das im Wasser einschließlich Meerwasser oder Erdreich mit reichlich Grundwasser verlegt ist, kann durch die Verwendung eines Wärmeerzeugungsrohres mit einer nicht geschlossenen Bauweise ein weiterer bemerkenswerter Vorteil erzielt werden. Durch eine solche Bauweise ist es möglich, als wärmeleitendes Medium die Flüssigkeit zu benutzen, die das Rohr umgibt (die Umgebungsflüssigkeit), welche dann in das Innere des Wärmeerzeugungsrohres eindringt und den Zwischenraum ausfüllt. Es ist jedoch erforderlich, auf die Konstruktion des Wärmeerzeugungsrohres zu achten, damit die Umgebungsflüssigkeit nicht zu leicht in das Rohr eintreten oder aus diesem austreten kann und durch derartige Bewegungen Wärmeverluste verursacht. Wenn andererseits das Wärmeerzeugungsronr so lang ist, daß die Umgebungsflüssigkeit vom Ende des Rohres ungenügend eintritt, oder wenn eine Gasansammlung, die das Einfüllen der 'Umgebungsflüssigkeit verhindert, in dem Wärmeerzeugungsrohr auf Grund der Unebenheit des Montagegrundes oder wegen der Gasabscheidung aus der Umgebungsflüssigkeit gebildet wird, ist es erforderlich, Mittel anzuwenden, um die Flüssigkeit über die ganze Länge des Rohres einzufüllen. Beispielsweise ist es möglich, kleine Öffnungen, wie Löcher oder Schlitze, in dem Mantelrohr in einem geeigneten Abstand vorzusehen oder eine Anzahl von kurzen, voneinander unabhängigen Rohren zu verwenden, die in Reihe angeordnet, elektrisch miteinander verbunden und deren beide Enden offen sind.

Wenn das Wärmeerzeugungsrohr der vorliegenden, Erfindung in Luft oder an einem Platz montiert wird, wo keine Umgebungsflüssigkeit vorhanden ist, ist es verständlich, daß die Konstruktion derart sein muß, daß kein Verlust an Flüssigkeit, d. h. an wärmeleitendem Medium, eintritt, und es müssen Entlüftungen vorgesehen werden, so daß keine Gasansammlung in dem Rohr auftritt.

Wenn das Wärmeerzeugungsrohr der vorliegenden Erfindung mit dem zu erwärmenden Material durch Kontaktieren oder Schweißen verbunden wird, wird natürlich eine Temperaturdifferenz zwischen dem Kontaktteil des Wärmeerzeugungsrohres und anderen Teilen erzeugt. Eine solche Temperaturdifferenz ist bei dem Wärmeerzeugungsrohr der vorliegenden Erfindung gering, und dadurch kann die Lebensdauer des Wärmeerzeugungsrohres verlängert und die Wärmeisolation einfacher gemacht werden.

In F i g. 2 ist als Beispiel für eine elektrische Schaltung, die zum Betrieb des erfindungsgemäßen Wärmeerzeugungsrohres geeignet ist, ein schematisches Schaltbild dieser Schaltung dargestellt, wie sie auch einer Schaltung für Wärmeerzeugungsrohre gemäß dem Hauptpatent entspricht. In dieser Figur ist eine Wechselstromquelle 33 auf einer Seite mit einem durch ein ferromagnetisches Mantelrohr 34 laufenden isolierten Innenleiter 35 verbunden. Der Innenleiter 35 ist mit seinem anderen Ende mit dem von der Wechselstromquelle entfernten Ende 36 des Mantelrohres 34 verbunden, während das der Wechselstromquelle zugekehrte Ende des Mantelrohres über eine isolierte Leitung 38 direkt mit der Wechselstromquelle verbunden ist. Wird ein Wechselstrom in diesen Kreis eingespeist, so wird der durch das Mantelrohr 34 fließende Strom konzentriert auf der Innenseite 39 des Mantelrohres 34 fließen, und auf der Außenseite 40 des Mantelrohres wird im wesentlichen keine Spannung auftreten. Wenn daher ein solches Wärmeerzeugungsrohr in direkten Kontakt mit dem zu erwärmenden Material gebracht wird, kann praktisch kein elektrischer Strom vom Wärmeerzeugungsrohr zu dem zu erwärmenden Material fließen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Transportieren einer Flüssigkeit in einer Rohrleitung unter erhöhter Temperatur, die mindestens ein Wärmeerzeugungsrohr aus ferromagnetischem Material enthält, welches im wesentlichen achsparallel zu der Rohrleitung angebracht ist, wobei ₍ das Wärmeerzeugungsrohr in Längsrichtung von einem gegen die Innenwand des Rohres isolierten elektrischen Leiter durchzogen ist, wobei eier

eine Anschluß einer Wechselstromquelle mit dem Leiter am Rohranfang und der andere Anschluß der Wechselstromquelle mit dem Rohranfang selbst verbunden ist und Leiterende und Rohr-' ende unmittelbar miteinander verbunden sind, nach Patent 1 515 139, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem ein Mantelrohr und einen isolierten Innenleiter aufweisenden Wärmeerzeugungsrohr in dem Zwischenraum, zwischen der Isolierung (2) des Innenleiters (3,35) und dem Mantelrohr (1, 34) ein Material guter Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (4) guter Wärmeleitfähigkeit ein Material der Gruppe Wasser, wässerige Salzlösungen, beispielsweise Meerwasser, Fette, öle, beispielsweise Mineralöle, Glykole oder wässerige Lösungen von Alkoholen oder Glykolen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (1,34) mit kleinen öffnungen versehen ist, durch welche beispielsweise bei Verlegung innerhalb des Erdbodens Wasser von außen eindringen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen