DE19823493A1 - Beheizbares Rohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein beheizbares Rohr.

Rohre werden vielseitig, z. B. für die Weiterleitung von Medien, verwendet. Werden diese Rohre z. B. unter der Erde oder in kalten Regionen im Freien verlegt, so besteht die Gefahr, daß das im Rohr befindliche Medium auf­ grund der geringen Temperatur erstarrt und es zu Verstopfungen des Rohres kommt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Rohr zu schaffen, das mit einfachen Mitteln beheizt werden kann und vielseitig einsetzbar ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Aufgabe durch ein Rohr gelöst werden kann, das mit einem Widerstandsheizelement versehen ist, wobei dieses Widerstandsheizelement mit geringen Spannungen betrie­ ben werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein beheizbares Rohr gelöst, bei dem ein Innenrohr zumindest teilweise direkt oder über eine Zwischen­ schicht mit einer Widerstandsschicht, die ein elektrisch leitendes Polymer umfaßt, bedeckt ist und an der Außenseite der Widerstandsschicht minde­ stens zwei die Widerstandsschicht zumindest teilweise bedeckende flächige Elektroden voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Elektroden bilden zusammen mit der Widerstandsschicht und gegebenenfalls der Zwischen­ schicht ein Widerstandsheizelement.

Durch diesen erfindungsgemäßen Aufbau können Rohre einfach beheizt werden. Das Innenrohr kann bereits am Herstellungsort mit der Wider­ standsschicht und den Elektroden sowie gegebenenfalls der Zwischenschicht versehen werden und in diesem fertigen Zustand vor Ort in die Rohrleitung eingebaut werden. Das Rohr wird einseitig, d. h. nur von außen, mit der Stromversorgung verbunden. Diese einseitige Kontaktierung erfolgt über die zwei oder mehreren flächigen Elektroden, die auf der Widerstandsschicht angeordnet und an eine Stromversorgungsquelle angeschlossen sind. Diese Konstruktion weist den Vorteil auf, daß der Wärmeübergang von der Wi­ derstandsschicht zum Rohr nicht durch Kontakte behindert wird und die Elektroden für den Stromanschluß leicht zugänglich sind.

Zudem dient das Widerstandsheizelement mit elektrisch leitendem Polymer als schwarzer Körper. Dieser Körper kann Strahlungen aller Wellenlängen abgeben. Mit abnehmender Temperatur verschiebt sich die Wellenlänge der abgestrahlten Strahlung immer mehr zum Infrarot. Diese Infrarotstrahlung kann bei einem Rohr, das diese Strahlungen transmittiert, in das Rohr ein­ dringen und das darin befindliche Medium erwärmen. Durch die Tiefenwir­ kung sind in der Widerstandsschicht selber keine hohen Temperaturen er­ forderlich. Insbesondere bei Erwärmung von Medien in dem Rohr, die zu einer Zersetzung neigen, ist die durch das erfindungsgemäße Rohr erzeugte Erwärmung in der Tiefe durch Infrarotstrahlung besonders vorteilhaft.

Bei dem erfindungsgemäßen Rohr durchfließt der Strom, der an die Elektro­ den angelegt wird, die Widerstandsschicht im wesentlichen in der Dicke. Die Elektroden bestehen vorzugsweise aus einem gut leitenden Material, z. B. Metallfolien. Örtliche Überhitzungen können so durch die gute Wärme­ leitfähigkeit der Elektroden abgeleitet werden. Derartige Überhitzungen können nur in Richtung der Schichtdicke auftreten und wirken sich aber aufgrund der geringen Schichtdicke, die z. B. 1 mm betragen kann, bei dem flächigen Widerstandsheizelement nicht negativ aus. Ein weiterer Vorteil eines solchen Aufbaus des Widerstandsheizelementes bei dem erfindungs­ gemäßen beheizbaren Rohr liegt darin, daß auch eine von Außen- oder vom Innenrohr hervorgerufene lokale Temperaturerhöhung durch das Wider­ standsheizelement ideal ausgeglichen werden kann.

Durch den Aufbau des beheizbaren Rohres, bei dem die Elektroden an der Außenseite der Widerstandsschicht angeordnet sind, durchläuft der Heiz­ strom, der an diese Elektroden angelegt wird, die Strecken zwischen einer der Elektroden zu der Zwischenschicht bzw. dem Innenrohr und von dieser bzw. diesem zurück zu der anderen Elektrode. Aufgrund dieses Stromflusses kann bei dem erfindungsgemäß beheizbaren Rohr mit extrem niedrigen Spannungen gearbeitet werden und durch diese eine konstante Temperatur erzeugt werden. Dies ist insbesondere bei Rohren, die in einem Naßbereich, bzw. im Freien verlegt werden, von besonderer Bedeutung. Der unmittelbare Kontakt der Elektroden wird durch einen zwischen diesen vorgesehenen Abstand verhindert. Außerdem kann in dem Abstand ein elektrisch isolie­ rendes Material vorgesehen sein. Durch diese Isolierung wird zusätzlich die benötigte Versorgungsspannung verringert. Diese Verringerung ist unter anderem darauf zurückzuführen, daß durch die Isolierung zwischen den Elektroden ein Widerstand gebildet wird. Wird Luft als Isolierung verwen­ det, so bestimmt sich der Widerstand durch den Abstand der Elektroden zu­ einander und damit durch den Oberflächenwiderstand.

Trotz der geringen Versorgungsspannung kann mit dem erfindungsgemäß verwendeten Heizelement auch bei Langzeitbetrieb eine Leistung von 30 kW/m² erzielt werden.

Das beheizbare Rohr weist weiterhin den Vorteil auf, daß das Wider­ standsheizelement, das auf dem Innenrohr angeordnet ist, auch starken Be­ lastungen standhalten kann, ohne daß es zu lokalen Temperaturerhöhungen kommt. Die mechanischen Belastungen, die auf ein Rohr im eingebauten Zustand insbesondere unter der Erde einwirken, treten in der Regel in radia­ ler Richtung auf. Diese Richtung entspricht der Richtung des Stromflusses in der Widerstandsmasse des Widerstandsheizelementes. Bei einer solchen Belastung kommt es daher nicht zur Erhöhung des Widerstandes an den Stellen, an denen der Druck auftritt, wie dies bei einem Widerstandsheiz­ element der Fall wäre, bei dem der Strom senkrecht zur Druckbelastung fließen würde.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohres ist eine zwi­ schen der Widerstandsschicht und dem Innenrohr angeordnete Zwischen­ schicht vorgesehen. Diese Zwischenschicht besteht aus gut leitendem Mate­ rial und verbessert so den Stromfluß von einer Elektrode über die Zwischen­ schicht zu der anderen Elektrode. Auch bei dieser Ausführungsform ist es von Vorteil, daß das Widerstandsheizelement ausschließlich von außen an eine Stromquelle angeschlossen wird. Die Zwischenschicht kann von dem Innenrohr durch Folien isoliert werden. Die Isolation der nicht kontaktierten Zwischenschicht kann durch bekannte Folien aus Polyimid, Polyester und Silikonkautschuk erfolgen.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen beheizbaren Rohres ist die Widerstandsschicht unmittelbar auf dem Innenrohr angeord­ net, das aus einem elektrisch leitenden Material besteht.

Der Stromfluß von einer Elektrode zur nächsten wird bei dieser Ausfüh­ rungsform über die Widerstandsmasse und das Innenrohr geleitet. Aufgrund der bei dem erfindungsgemäßen Rohr anwendbaren niedrigen Spannungen kann die Einbeziehung des Innenrohres in das Widerstandsheizelement ohne Sicherheitsrisiken erfolgen. Bei dieser Ausgestaltung ist das Innenrohr vor­ zugsweise vollumfänglich mit der Widerstandsschicht bedeckt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Rohr zusätzlich eine Wärmedämmschicht auf. Diese Wärmedämmschicht dient dazu, Wärmever­ luste durch Abstrahlung in der dem Innenrohr abgewandten Richtung zu vermeiden und die von dem Widerstandsheizelement erzeugte Wärme vor­ wiegend in Richtung des Innenrohres zu lenken. Die Wärmedämmschicht kann aus Isolationsmaterialien und gegebenenfalls zusätzlich einer Reflexi­ onsschicht bestehen.

In einer weiteren Ausführungsform ist das gesamte Rohr von der Wärme­ dämmschicht umgeben und die Widerstandsschicht sowie die flächigen Elektroden und die Zwischenschicht sind in einer dem Innenrohr zugewand­ ten Längsnut der Wärmedämmschicht angeordnet. Bei dieser Ausführungs­ form kann über einen definierten Bereich, in dem das Heizelement an dem Innenrohr anliegt, Wärme an das Rohr abgegeben werden. Gleichzeitig wird die Abgabe von Wärme über den restlichen Bereich des Innenrohres durch die Wärmedämmschicht vermieden. Durch die Anordnung des Wider­ standsheizelementes in der Dämmschicht wird ein guter Kontakt der Dämm­ schicht über den restlichen Bereich mit dem Innenrohr gewährleistet. Eine solche Ausführungsform kann auch für Rohre, bei denen das Innenrohr eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, verwendet werden. Bei diesen Innenroh­ ren wird die durch das Widerstandsheizelement erzeugte Wärme über die gesamte Fläche des Innenrohres verteilt und kann so das im Rohr befindli­ che Medium zusätzlich erwärmen. Durch diesen Aufbau erfolgt somit zum einen eine Erwärmung des Mediums durch Infrarotstrahlung vom Wider­ standsheizelement und zum anderen durch Konvektion vom Widerstands­ heizelement und dem Innenrohr.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Widerstandsschicht eine Kunststoffmatrix aus einem elektrisch leitenden Polymer und ein in der Matrix fein verteiltes, thermisch und elektrisch isolierendes Füllmaterial.

Durch diesen Aufbau kann der Stromfluß nicht den Weg des geringsten Ab­ standes zwischen den Elektroden und der Zwischenschicht oder dem Innen­ rohr nehmen, sondern wird am Füllmaterial abgelenkt bzw. aufgespalten. Dadurch wird eine optimale Ausnutzung der zugeführten Energie erzielt. Die Widerstandsschicht weist darüber hinaus den Vorteil auf, daß sie eine gewisse Stabilität aufgrund der Kunststoffmatrix besitzt, durch die Stöße von dem beheizbaren Rohr aufgenommen werden können, ohne eine Be­ schädigung des Widerstandselementes befürchten zu müssen. Da die Wi­ derstandsschicht gleichzeitig als Abstandhalter zwischen den Elektroden und der Zwischenschicht bzw. dem Innenrohr dient, kann ein unmittelbarer Kontakt zwischen diesen Bauelementen und damit ein Kurzschluß vermie­ den werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das elektrisch leitende Poly­ mer einen positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes auf. Hierdurch wird ein Selbstregeleffekt bezüglich der maximal erreichba­ ren Temperatur erzielt. Durch diesen Effekt können Überhitzungen des Roh­ res und dadurch verursachte Reaktionen im Rohr vermieden werden. Auch ein Schmelzen der Widerstandsschicht kann bei dem erfindungsgemäßen Rohr nicht auftreten. Der Selbstregeleffekt ist dadurch bedingt, daß auf­ grund des positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes der Widerstandsmasse sich der Stromfluß durch die Widerstandsmasse in Abhängigkeit von der Temperatur regelt. Je höher die Temperatur ansteigt, um so geringer wird aufgrund des erhöhten Widerstandes die Stromstärke, bis sie schließlich bei einem bestimmten thermischen Gleichgewicht un­ meßbar klein ist. Eine lokale Überhitzung und ein Schmelzen der Wider­ standsmasse wird somit vermieden. Dieser Effekt ist bei der vorliegenden Erfindung von besonderer Bedeutung. Ist das Rohr z. B. nur zur Hälfte mit einem flüssigen Medium gefüllt, so kann die Wärme in diesem Bereich des Rohres besser abgeführt werden als in dem Bereich, in dem Luft in dem Rohr ist. Aufgrund der mangelnden Wärmeabfuhr würde sich ein herkömm­ liches Widerstandsheizelement erhitzen und gegebenenfalls schmelzen. Bei dem erfindungsgemäßen beheizbaren Rohr hingegen wird dieses Schmelzen durch den Selbstregeleffekt vermieden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen er­ läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemä­ ßen Rohres ohne Wärmedämmschicht

Fig. 2 Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemä­ ßen Rohres mit einem in die Wärmedämmschicht eingebrachten Widerstandsheizelement;

Fig. 3 Seitenansicht eines erfindungsgemäß verwendeten Wider­ standsheizelementes mit zwei Elektroden und mehreren leiten­ den Schichten.

In Fig. 1 besteht das beheizbare Rohr 1 aus einem Innenrohr 2 und einer auf diesem angeordneten Widerstandsschicht 3, die das Innenrohr 2 vollum­ fänglich bedeckt. Auf der Widerstandsschicht 3 sind zwei Elektroden 4 und 5 angeordnet, die flächig ausgestaltet sind und durch elektrisch isolierende Stücke 6 voneinander getrennt sind. Wird Strom von einer Stromquelle (nicht gezeigt) an die Elektroden 4, 5 angelegt, so durchfließt dieser die Wi­ derstandsschicht 3 und gelangt von der einen Elektrode 4 zum Innenrohr 2. Das Innenrohr 2 besteht bei dieser Ausführungsform vorzugsweise aus ei­ nem elektrisch leitenden Material. Der Strom wird in der Wand des Innen­ rohres 2 weitergeleitet und fließt durch die Widerstandsschicht 3 zu der zweiten Elektrode 5. Durch diesen Heizstrom wird die gesamte Wider­ standsschicht 3 erwärmt und kann über das Innenrohr 2 diese Wärme an das Innere des Rohres abgeben.

In Fig. 2 ist an einen Teil des Umfangs des Innenrohres 2 ein Wider­ standsheizelement angelegt. Dieses weist eine dem Innenrohr 2 zu gewandte elektrisch leitende Schicht 7 auf. Diese Schicht 7 ist flach ausgebildet und auf der dem Innenrohr 2 abgewandten Seite mit einer Widerstandsschicht 3 bedeckt. Auf der Widerstandsschicht 3 sind zwei Elektroden 4 und 5 von­ einander beabstandet angeordnet. Das Innenrohr 2 ist über den Bereich, der nicht mit dem Widerstandsheizelement in Kontakt steht, mit einer Wärme­ dämmschicht 9 bedeckt. Um diese Wärmedämmschicht 9 ist eine Dämm­ schale 10 angeordnet, die sowohl die Wärmedämmschicht 9 als auch das Widerstandsheizelement 3, 4, 5, 7 umschließt. Das Rohr weist weiterhin Stromversorgungseinrichtungen 8 auf. Die Stromversorgungseinrichtungen 8 sind mit Zuleitungen 11 verbunden, die parallel zu der Achse des Innen­ rohres 2 durch die Dämmschale 10 verlaufen. Diese Zuleitungen 11 erstrec­ ken sich durch die gesamte Länge des Rohres und können am Ende des Roh­ res an eine Stromquelle (nicht dargestellt) angeschlossen oder mit den Zulei­ tungen 11 des nächsten Rohres kontaktiert werden. Zwischen der dem In­ nenrohr 2 zu gewandten elektrisch leitenden Schicht 7 und dem Innenrohr 2 können Materialien zur Verbesserung des Wärmeübergangs vorgesehen sein. Diese können sein: Wärmeleiterpasten, Kissen mit wärmeleitendem Material, Silikongummi und andere. Das Widerstandsheizelement 3, 4, 5, 7 kann bei dieser Ausführungsform aber auch an die Krümmung des Innenroh­ res 2 angepaßt sein, wodurch ein unmittelbarer Wärmeübergang gewährlei­ stet wird.

Die Elektroden 4, 5 erstrecken sich bei der in Fig. 2 gezeigten Ausfüh­ rungsform in Längsrichtung des Rohres und sind umfänglich nebeneinander angeordnet. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, die Elektroden 4, 5 auf der Widerstandsschicht 3 so anzuordnen, daß diese sich in Richtung des Umfangs des Rohres erstrecken und axial nebeneinander angeordnet sind.

Durch die parallel zu der Rohrachse verlaufenden Zuleitungen können meh­ rere Rohrstücke, die jeweils den erfindungsgemäßen Aufbau aufweisen, hintereinander angeordnet werden und die Stromversorgung der einzelnen Widerstandsheizelemente der Rohrstücke parallel geschaltet werden. Die Zuleitungen sind durch die Dämmschale vor Beschädigungen bzw. Kontakt mit z. B. Wasser geschützt.

In Fig. 3 ist ein Widerstandsheizelement gezeigt, bei dem eine dünne Wi­ derstandsschicht 3 vorliegt. Auf einer Seiten der Widerstandsschicht 3 sind jeweils eine flächige Elektrode 4, 5 und mehrere leitende Schichten 7 ange­ ordnet. Die Elektroden 4, 5 sind jeweils am gegenüberliegenden Ende der Widerstandsschicht 3 vorgesehen. Die Elektroden 4, 5 und die leitenden Schichten 7 sind voneinander beabstandet und zu den an der gegenüberlie­ genden Seite der Widerstandsschicht 3 angeordneten leitenden Schichten 7 versetzt. Der an die Elektroden 4, 5 angelegte Strom durchfließt bei diesem Aufbau die Widerstandsschicht 3 und die leitenden Schichten 7 in der Richtung, die in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet ist. Bei diesem Stromfluß dient die Widerstandsschicht 3 als eine Serienschaltung mehrerer elektrischer Widerstände, wodurch eine hohe Leistung erzielt werden kann. Hierbei wird sowohl der Widerstand in der Dicke der Widerstandsschicht 3, als auch der Oberflächenwiderstand in den Abständen zwischen den elek­ trisch leitenden Schichten 7 bzw. der elektrisch leitenden Schicht 7 und der Elektrode 4 bzw. 5 genutzt. Zudem bietet der große räumliche Abstand zwi­ schen den Elektroden den Vorteil, daß ein unmittelbarer Kontakt zwischen diesen vermieden werden kann.

Das in Fig. 3 gezeigte Widerstandsheizelement wird in der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung so verwendet, daß die Seite des Widerstandsheizelemen­ tes, an der die Elektroden angeordnet sind dem Innenrohr abgewandt ist.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen können zusätzlich mit Anpreßvorrichtungen versehen sein. Diese Anpreßvorrichtungen können wahlweise außen auf die jeweils dargestellten beheizbaren Rohre aufge­ bracht werden, z. B. durch Klebebänder oder Spannringe, oder bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform auch unmittelbar an der Außenseite des Wi­ derstandsheizelementes angeordnet sein. Im letzteren Fall können die Ein­ richtungen aus Schaumgummi bestehen. Insbesondere bei großen Rohren können auch aufblasbare oder ausschäumbare Kammern an der dem Innen­ rohr ab gewandten Seite des Widerstandsheizelementes vorgesehen sein. Durch die Anpressvorrichtungen wird ein konstanter Anpressdruck und da­ durch ein guter Wärmeübergang vom Widerstandsheizelement zum Innen­ rohr gewährleistet.

Das Innenrohr kann bei dem erfindungsgemäßen beheizbaren Rohr z. B. aus Metall oder Kunststoff, insbesondere Polycarbonat, bestehen. Wird für das Innenrohr ein Material gewählt, das keine elektrische Leitfähigkeit aufweist, so kann das Widerstandsheizelement eine Zwischenschicht zwischen dem Innenrohr und der Widerstandsschicht aufweisen. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, bei einem solchen Innenrohr ein Widerstandsheize­ lement vorzusehen, das nur die Elektroden und die Widerstandsschicht um­ faßt. Bei dieser Ausführungsform wird der Heizstrom von der einen Elek­ trode über die Widerstandsmasse der Widerstandsschicht, d. h. über das elektrisch leitende Polymer, zu der anderen Elektrode geleitet. Eine solche Stromführung ist bei dem erfindungsgemäßen Rohr möglich, da die Struktur der Polymere einen ausreichenden Stromfluß durch die Widerstandsmasse und so eine ausreichende Wärmeerzeugung bewirkt.

Als Isolationsstück zwischen den mit Strom kontaktierten Elektroden kön­ nen herkömmliche elektrisch isolierende Materialien aber auch z. B. Luft dienen.

Die Anschlüsse zur Versorgung des Heizelementes mit Strom werden je nach Bedarf durch beliebig lange isolierte Litzen, aber auch fest angeklebte Kontakte, hergestellt, wobei bekannte Kontaktierungssysteme eingesetzt werden können.

Die Widerstandsschicht kann neben dem elektrisch leitenden Polymer ver­ schiedene Füllstoffe wie z. B. Glas-, Steinwollfasern, Keramiken oder Kunststoff aufweisen. Es liegt auch im Sinne der Erfindung, als Wider­ standsschicht ein mit elektrisch leitendem Polymer getränktes bzw. be­ schichtetes Stützgewebe zu verwenden. Als Stützgewebe kann beispielswei­ se eine Glasfasermatte dienen. Weiterhin können Widerstandsschichten verwendet werden, die Keramikpartikel wie z. B. Barium-Titanat umfassen. Trotz dieser Keramik kann der Temperaturkoeffizient der erfindungsgemäß verwendeten Widerstandsmasse des elektrischen Widerstandes negativ sein.

Bei einem negativen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes wird ein sehr geringer Einschaltstrom benötigt. Zudem regelt sich die erfin­ dungsgemäß verwendete Widerstandsmasse bei einer Temperatur von etwa 80°C zurück, so daß ab dieser Temperatur der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandes positiv wird.

Die Widerstandsschicht kann an ihren den Elektroden und gegebenenfalls der Zwischenschicht oder dem Innenrohr zugewandten Oberflächen metal­ lisiert sein. Die Metallisierung der Oberfläche kann durch Aufspritzen von Metall erfolgen. Durch das Aufspritzen kann sich das Metall an der Oberflä­ che der Widerstandsschicht anlagern und verbessert so den Stromfluß zwi­ schen den Elektroden, der elektrisch leitenden Schicht bzw. dem Innenrohr und der Widerstandsschicht. Zudem wird bei dieser Ausführungsform auch der Wärmeübergang von der Widerstandsschicht zu dem Innenrohr verbes­ sert.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Zuleitungen, die über die Stromver­ sorgungseinrichtungen mit den Elektroden des Widerstandsheizelementes verbunden sind, auf der äußeren Oberfläche der Dämmschale zu führen.

Das erfindungsgemäße Rohr kann ein beliebig langes Rohrstück sein. Sol­ che Rohrstücke können wahlweise mit weiteren erfindungsgemäßen Rohr­ stücken oder mit herkömmlichen nicht beheizbaren Rohrstücken zu einer Rohrleitung verbunden werden. Somit ist es möglich, ausschließlich die Be­ reiche der Leitung zu beheizen, bei denen eine gewisse Temperatur einge­ stellt werden muß, um z. B. ein Einfrieren zu vermeiden. Durch diese selek­ tive Beheizung können die Kosten für eine Rohrleitung optimiert werden.

Es ist auch möglich, nur einen Teil der Länge eines Rohrstückes mit dem erfindungsgemäßen Aufbau zu versehen. Weiterhin kann die Größe des Wi­ derstandsheizelementes je nach Anwendung so gewählt werden, daß ein oder mehrere Widerstandsheizelemente in der Wärmedämmschicht angeord­ net seien können. Diese können sich in radialer oder in axialer Richtung er­ strecken. Hierbei können die Widerstandsheizelemente über den Umfang verteilt z. B. in mehreren Längsnuten einer Dämmschicht angeordnet sein.

Werden die Elektroden des Heizelementes mit Gleichstrom beaufschlagt und besteht das Innenrohr aus einem elektrisch leitenden Material, so kann an dem Innenrohr eine kathodische Schutzspannung erzeugt werden, die ei­ ne Korrosion des Rohres verhindert.

Das Rohr kann auch einen solchen Aufbau aufweisen, bei dem das Innen­ rohr durch ein herkömmliches Rohr gebildet wird und dieses von zwei Schalenhälften umgeben ist, wobei mindestens eine der Schalenhälften ein Widerstandsheizelement umfaßt. Die Schalenhälften sind vorzugsweise aus Dämmaterial wie z. B. Glasfasern oder Schaumstoff gebildet.

Als elektrisch leitendes Polymer können insbesondere solche Polymere ver­ wendet werden, die durch Metall- oder Halbmetallatome, die an die Polyme­ re angelagert sind, leitfähig sind. Solche Polymere können durch ein Ver­ fahren erhalten werden, bei dem Polymer-Dispersionen, Polymer-Lösungen oder Polymere mit Metall- oder Halbmetallverbindungen oder deren Lösung in einer Menge versetzt werden, so daß auf ein Polymer-Molekül annähernd ein Metall- oder Halbmetallatom kommt. Dieser Mischung wird ein Reduk­ tionsmittel in geringem Überschuß zugegeben oder durch bekannte thermi­ sche Zersetzung Metall- oder Halbmetallatome gebildet. Anschließend wer­ den die gebildeten oder noch vorhandenen Ionen ausgewaschen und die Dispersionslösung oder das Granulat kann mit Graphit oder Ruß versetzt werden. Dadurch, daß eingebettete Leiterteilchen, z. B. Graphit, sich nicht berühren müssen, wenn ein wie oben beschrieben hergestelltes elektrisch leitendes Polymer verwendet wird, ist ein aus dem elektrisch leitenden Po­ lymer mit Graphit hergestellter Verbundstoff nicht nur mechanisch wider­ standsfähig, sondern es ist auch die Leitfähigkeit unabhängig von einer me­ chanischen oder thermischen Beanspruchung. Diese Unabhängigkeit der Leitfähigkeit ist insbesondere bei der vorliegenden Erfindung von besonde­ rer Bedeutung, da sowohl mechanische als auch thermische Beanspruchun­ gen des Widerstandsheizelementes an dem erfindungsgemäßen Rohr auftre­ ten können.

Die erfindungsgemäß eingesetzten elektrisch leitenden Polymere sind vor­ zugsweise frei von Ionen. Wie sich gezeigt hat, besitzen Polymere, die Io­ nen enthalten, eine nur geringe Alterungsbeständigkeit bei Einwirkung von elektrischen Strömen. Das erfindungsgemäß verwendete elektrisch leitende Polymer hingegen ist auch bei längerer Beaufschlagung mit Strom alte­ rungsbeständig. Als Reduktionsmittel für das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäß eingesetzten elektrisch leitenden Polymers werden solche Reduktionsmittel verwendet, die entweder keine Ionen bilden, weil sie thermisch bei der Verarbeitung zersetzt werden, wie z. B. Hydrazin, oder mit dem Polymer selbst chemisch reagieren, wie z. B. Formaldehyd oder solche, deren Überschuß oder Reaktionsprodukte sich leicht auswaschen lassen, wie z. B. Hypophosphite. Als Metall oder Halbme­ talle werden vorzugsweise Silber, Arsen, Nickel, Graphit oder Molybdän verwendet. Besonders bevorzugt sind solche Metall oder Halbmetallverbin­ dungen, die durch reine thermische Zersetzung das Metall oder Halbmetall ohne störende Reaktionsprodukte bilden. Insbesondere Arsenwasserstoff oder Nickelcarbonyl haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Es kön­ nen sowohl elektrisch leitende Polymerisate wie Polystyrol, Polyvinylharze, Polyacrylsäure-Derivate und Mischpolymerisate derselben, als auch elek­ trisch leitende Polyamide und deren Derivate, Polyfluorkohlenwasserstoffe, Epoxyharze und Polyurethane erzeugt werden.

Die erfindungsgemäß verwendeten elektrisch leitenden Polymere können z. B. hergestellt werden, indem das Polymer mit 1-10 Gew.-% (bezogen auf das Polymer) einer Vormischung, die nach einer der folgenden Rezepturen hergestellt wurde, versetzt wird.

Beispiel 1

1470 Gew.-Teile Dispersion von Fluorkohlenwasserpolymers (55% Feststoff in Wasser), 1 Gew.-Teil Netzmittel, 28 Gew.- Teile Silbernitratlösung 10%, 6 Gew.-Teile Kreide, 8 Gew.- Teile Ammoniak, 20 Gew.-Teile Ruß, 214 Gew.-Teile Graphit, 11 Gew.-Teile Hydrazinhydrat.

Beispiel 2

1380 Gew.-Teile Acrylharzdispersion 60 Gew.-% in Wasser, 1 Gew.-Teil Netzmittel, 32 Gew.-Teile Silbernitratlösung 10%ig, 10 Gew.-Teile Kreide, 12 Gew.-Teile Ammoniak, 6 Gew.-Teile Ruß, 310 Gew.-Teile Graphit, 14 Gew.-Teile Hydrazinhydrat.

Beispiel 3

2200 Gew.-Teile dest. Wasser, 1000 Gew.-Teile Styrol (monomer), 600 Gew.-Teile Ampholytseife (15%ig), 2 Gew.- Teile Natriumpyrophosphat, 2 Gew.-Teile Kaliumpersulfat, 60 Gew.-Teile Nickelsuflat, 60 Gew.-Teile Natriumhypophospit, 30 Gew.-Teile Adipinsäure, 240 Gew.-Teile Graphit.

Mit einem Rohr gemäß der vorliegenden Erfindung können z. B. Pipelines auch in Gebieten verlegt werden, wo ein Einfrieren von Rohren befürchtet werden muß.

Claims (7)

1. Beheizbares Rohr (1), bei dem ein Innenrohr (2) zumindest teilweise direkt oder über eine Zwischenschicht (7) mit einer Widerstandsschicht (3), die ein elektrisch leitendes Polymer umfaßt, bedeckt ist und an der Außenseite der Widerstandsschicht (3) mindestens zwei, die Wider­ standsschicht (3) zumindest teilweise bedeckende, flächige Elektroden (4, 5) voneinander beabstandet angeordnet sind.

2. Rohr gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischen­ schicht (7) zwischen dem Innenrohr (2) und der Widerstandsschicht (3) angeordnet ist, die aus Material, das eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, besteht.

3. Rohr gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstands­ schicht unmittelbar auf dem Innenrohr (2) angeordnet ist und das Innen­ rohr (2) aus einem Material, das eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, besteht.

4. Rohr gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Rohr zusätzlich eine Wärmedämmschicht (9) umfaßt.

5. Rohr gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme­ dämmschicht (9) das gesamte Innenrohr (2) umgibt und die Wider­ standsschicht (3) sowie die flächigen Elektroden (4,5) in einer dem In­ nenrohr (2) zugewandten Längsnut der Wärmedämmschicht (9) ange­ ordnet sind.

6. Rohr gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Widerstandsschicht (3) eine Kunststoff-Matrix aus einem elektrisch leitenden Polymer und ein in der Matrix fein verteiltes, ther­ misch und elektrisch isolierendes Füllmaterial umfaßt.

7. Rohr gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das elektrisch leitende Polymer einen positiven Temperatur­ koeffizienten des elektrischen Widerstandes aufweist.