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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Temperieren einer Fluidleitung,
wobei eine aus einem elastischen Material bestehende Mantelleitung vorgesehen
ist mit einem Längsschlitz,
an dem die Fluidleitung in einen Hohlraum der Mantelleitung einsetzbar
ist, wobei sich in Längsrichtung
der Mantelleitung mindestens ein Heizelement erstreckt und wobei
in einem ersten Bereich und in einem zweiten Bereich der Mantelleitung
jeweils ein Temperatursensor angeordnet ist.
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Aus
der
DE 44 44 180 C2 ist
eine Vorrichtung zum Temperieren einer Fluidleitung mit einer Mantelleitung
bekannt, die über
einen zylinderförmigen Hohlraum
verfügt.
Ferner weist die Mantelleitung einen Längsschlitz auf, so dass die
Fluidleitung in den Hohlraum der Mantelleitung einsetzbar ist. In
der eingesetzten Stellung der Fluidleitung ist dieselbe fast vollständig von
der Mantelleitung umschlossen. Mittels in der Mantelleitung integrierter
Heiz elemente kann eine Temperierung der Fluidleitung erfolgen. Um
die Temperatur des in der Fluidleitung geführten Fluids zu regeln, ist
unmittelbar am Einlass und am Auslass der Mantelleitung jeweils
ein Temperatursensor angeordnet, der mit einer Regeleinheit in Verbindung
steht. Die bekannte Vorrichtung, die sich in der Praxis bewährt hat,
weist jedoch den Nachteil auf, dass die Temperatursensoren mittels
eines zusätzlichen
in die Mantelleitung einsetzbaren Anschlussstückes in der Mantelleitung integriert
sind. Die Temperatursensoren werden daher erst bei Anschluss der
Mantelleitung an die Regeleinheit in die Mantelleitung eingeführt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Temperieren
einer Fluidleitung derart weiterzubilden, dass die Wärmeeinleitung
von einer die Fluidleitung umgebenden Mantelleitung in die Fluidleitung
verbessert wird.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff
des Schutzanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelleitung
zu beiden Seiten einer durch den Längsschlitz verlaufenden Längsmittelebene
mindestens einen Umfangsabschnitt mit einer Mehrzahl von durchgehenden
Längskanälen und/oder
teilweisen Längskanälen zur
Aufnahme von mindestens zwei Heizelementen und/oder mindestens einem
Temperatursensor aufweist, wobei die Längskanäle und/oder teilweisen Längskanäle symmetrisch
zu der Längsmittelebene
der Mantelleitung und/oder zu einer Mittelebene des Umfangsabschnitts
verlaufen, dass das Heizelement als Einlegeteil von dem extrudierten Umfangsabschnitt
der Mantelleitung umschlossen ist, dass zwischen den jeweils zylinderförmige Heizelemente
enthal tenden Längskanälen ein
Hohlkanal verläuft,
wobei in dem Hohlkanal eine Kontaktierleitung verläuft, die
den Temperatursensor mit einer über
ein Zuleitungskabel weitergeführte
Regeleinheit verbindet, und dass die Kontaktierleitungen des Temperatursensors
einen Querschnitt aufweisen, der wesentlich kleiner ist als der
Querschnitt des Hohlkanals.
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Der
besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die symmetrische
Anordnung einer Mehrzahl von Längskanälen zur
Aufnahme von Heizelementen bzw. Temperatursensoren eine homogene
Erwärmung
des in der Fluidleitung geführten
Fluids in radialer Richtung der Mantelleitung erfolgen kann. Die
Fluidleitung kann in Umfangsrichtung gleichmäßig erwärmt werden. Insbesondere bei
relativ kurzen Fluidleitungen kann hierdurch eine verbesserte Temperierung
des Fluids am Ausgang der Fluidleitung erfolgen.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung verläuft
zwischen zwei Längskanälen zur
Aufnahme von Heizelementen ein Hohlkanal, in dem mindestens ein
Temperatursensor und mindestens eine den Temperatursensor mit einer
Regeleinheit verbindenden Kontaktierleitung angeordnet sind. Dem
Hohlkanal kommt eine Doppelfunktion zu. Zum einen dient er zur Aufnahme
des Temperatursensors bzw. der Kontaktierleitung. Zum anderen kann
die relativ zum Material der Mantelleitung erhöhte Temperaturleitfähigkeit
der den Hohlkanal ausfüllenden
Luft dazu genutzt werden, eine Homogenisierung des Wärmeeintrages
entlang des Umfanges der Fluidleitung zu begünstigen. Vorteilhaft kann hierdurch
die Zahl der Heizelemente begrenzt werden. Der luftgefüllte Hohlkanal
kann zugleich als Außenisolierung für die Mantelleitung
dienen.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist der Hohlkanal zur Aufnahme
des Temperatursensors im Querschnitt als ein Langloch ausgebildet,
das sich zwischen zwei gegenüberliegenden
Heizelementen eines Umfangsabschnittes der Mantelleitung erstreckt.
Die Mantelleitung weist somit entlang ihrer Umfangsabschnitte in
einem vorgegeben radialen Abstand sowohl Heizelemente als auch Luft
führende Hohlkanäle auf.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung weist die Mantelleitung einen
ersten und einen zweiten Umfangsabschnitt auf, die jeweils nierenförmig angeordnet
sind. In einem Verbindungsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten
Umfangsabschnitt ist eine Längskerbe
vorgesehen, die die Flexibilität
der vorzugsweise als Mantelschlauch ausgebildeten Mantelleitung
erhöht.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Mantelleitung mit einem endseitigen
Kopfelement und einer endseitigen Endkappe in Explosionsdarstellung
nach einer ersten Ausführungsform,
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2 einen
Querschnitt durch die Mantelleitung gemäß 1 und
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3 einen
Querschnitt durch eine Mantelleitung nach einer zweiten Ausführungsform.
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In
den 1 und 2 ist eine Mantelleitung 1 nach
einer ersten Ausführungsform
dargestellt, die mittels eines an einem ersten Ende 2 desselben
befestigten Kopfelementes 3 über ein nicht dargestelltes
elektrisches Kabel an eine Regeleinheit gekoppelt ist. Darüber hinaus
ist die Mantelleitung 1 über das Kopfelement 3 an
einer Haltevorrichtung befestigt, die zur Halterung eines ein Fluid
enthaltenden Fluidbehälters
dient. An dem Fluidbehälter
ist eine Fluidleitung angeschlossen, die das Fluid zum Empfänger führt. An
einem dem Empfänger
zugewandten Ende 2' ist
die Mantelleitung 1 mit einer abschließenden Endkappe 4 versehen.
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Alternativ
kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
im Zusammenhang mit Dialysesystemen eingesetzt werden.
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Die
Mantelleitung 1 besteht aus einem flexiblen Kunststoffmaterial
und ist im Querschnitt kreisringförmig ausgebildet. Die Mantelleitung 1 weist
einen Längsschlitz 5 auf,
durch den die Fluidleitung in einen zylinderförmigen Hohlraum 6 der
Mantelleitung 1 einsetzbar oder einlegbar ist. In der Temperierstellung
der Fluidleitung ist die Fluidleitung fast vollständig von
einen ersten Umfangsabschnitt 7 und einem zweiten Umfangsabschnitt 8 der
Mantelleitung 1 umgeben.
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Wie
besser aus 2 ersichtlich ist, erstrecken
sich der Umfangsabschnitt 7 und der zweite Umfangsabschnitt 8 zu
beiden Seiten einer Längsmittelebene
M der Mantelleitung 1, die durch den Längsschlitz 5 verläuft. Der
erste Umfangsabschnitt 7 und der zweite Umfangsabschnitt 8 weisen
jeweils zwei durchgehende Längskanäle 9, 9' bzw. 10, 10' auf, in denen
sich zylinderförmige
Heizelemente 11 erstrecken. Die Heizelemente 11 sind
als Heizdrähte oder
Heizgeflecht ausgebildet, die als elektrische Leiter elektrisch
mit der nicht dargestellten Regeleinheit verbunden sind. Hierzu
weist die Endkappe 4 bzw. das Kopfelement 3 nicht
dargestellte Umfangsbrücken
auf, so dass zur Temperierung ein elektrischer Strom vorgegebener
Höhe über das
mehradrige Zuleitungskabel in das Kopfelement 3 eingespeist
werden kann.
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Die
Heizdrähte 11 sind
in einem gleichen radialen Abstand um den Hohlraum 6 herum
angeordnet. Eine gedachte Verbindungsfläche V zwischen den Heizelementen 11 des
Umfangsabschnitts 7 bzw. des zweiten Umfangsabschnitts 8 verläuft parallel
zu der Längsmittelebene
M. Die Heizdrähte 11 werden
als Einlegeteile in ein Extrusionsformwerkzeug eingesetzt, so dass
beim Strangpressen der Mantelleitung 1 eine dichte und
feste Umschließung der
Heizdrähte 11 durch
das Kunststoffmaterial der Mantelleitung 1 gegeben ist.
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In
einem Verbindungsbereich 12 zwischen dem ersten Umfangsabschnitt 7 und
dem zweiten Umfangsabschnitt 8 der Mantelleitung 1 erstreckt sich
ein durchgehender Hohlkanal 13, in dem ersten Endbereich 2 ein
Temperatursensor 14 zur Ermittlung der Temperatur am Eingang
der Mantelleitung 1 und in dem zweiten Endbereich 2' ein zweiter
Temperatursensor 15 zur Ermittlung der Temperatur in einem
Ausgangsbereich der Mantelleitung 1 angeordnet sind. Die
Temperatursensoren 14, 15 sind stoffschlüssig oder
formschlüssig
in dem ersten Endbereich 2 bzw. zweiten Endbereich 2' angeordnet.
Von den Temperatursensoren 14, 15 verlaufen jeweils Kontaktierleitungen
durch den Hohlkanal 13 zu dem Kopfelement 3, von
dem aus sie über
das Zuleitungskabel an die Regeleinheit weitergeführt sind.
Die durch die Tempe ratursensoren 14, 15 ermittelten Temperaturen
im Eingangs- und
Ausgangsbereich der Mantelleitung 1 wird in einer Regelschaltung
der Regeleinheit die elektrische Stromstärke für die Speisung der Heizdrähte 11 oder
-geflechte oder -elemente ermittelt, damit das Fluid entsprechend
einer vorgegebenen Sollwerttemperatur von beispielsweise 37°C dem Empfänger zur
Verfügung
gestellt werden kann. Zur Regelung der Solltemperatur bzw. zur Einstellung
der elektrischen Stromstärke
als Stellgröße werden
die Temperaturen des Eingangstemperatursensors 14 und des
Ausgangstemperatursensors 15 berücksichtigt, wobei bereits eine Änderung
der durch den ersten Temperatursensor 14 ermittelten Eingangstemperatur
des Fluids eine Änderung
der Stellgröße im Sinne
einer kontinuierlichen Nachführung
der aktuellen Fluidtemperatur an die Solltemperatur erfolgt.
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Der
Hohlkanal 13 ist symmetrisch zu der Längsmittelebene M angeordnet
und ist im Querschnitt als ein Langloch ausgebildet. Eine erste
Hälfte des
Hohlkanals 13' ist
dem ersten Umfangsabschnitt 7 und eine zweite Hälfte des
Hohlkanals 13'' ist dem zweiten
Umfangsabschnitt 8 zugehörig. Der Hohlkanal 13 weist
einen zu den Heizkanälen 11 relativ
großen
Querschnitt auf, der im Wesentlichen durch Luft ausgefüllt ist.
Der Hohlkanal 13 kann somit, da die Temperaturleitfähigkeit
größer ist
als die des die Mantelleitung 1 bildenden Kunststoffmaterials,
zur homogenen Wärmeeinleitung
an einer Wandung 16 des Hohlraums 6 dienen.
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Nach
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung gemäß 3 ist
eine Mantelleitung 21 mit einem ersten Umfangsabschnitt 22 und
einem zweiten Umfangsabschnitt 23 vorgesehen, die jeweils
im Querschnitt nierenförmig
ausgebildet sind. In einem Verbindungsbereich 24 zwischen
dem ersten Umfangsabschnitt 22 und dem zweiten Umfangsabschnitt 23 ist
außenseitig
eine Längskerbe 25 vorgesehen,
mittels derer die Flexibilität
der Mantelleitung 21 insbesondere beim Einsetzen der Fluidleitung
in den Hohlraum 6 der Mantelleitung 21 bzw. beim
Entfernen der Fluidleitung aus dem Hohlraum 6 der Mantelleitung 21 verbessert
wird. Gleiche Bauteile oder Funktionen der ersten Ausführungsform
und der zweiten Ausführungsform
sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Wie
nach dem ersten Ausführungsbeispiel weisen
der erste Umfangsabschnitt 22 und der zweite Umfangsabschnitt 23 jeweils
zwei Heizleitungen 11 auf, deren gedachte Verbindungsfläche V parallel zu
der Längsmittelebene
M der Mantelleitung 21 verläuft. In einem mittleren Bereich
des ersten Umfangsabschnitts 22 und des zweiten Umfangsabschnitts 23 zwischen
den Heizkanälen 11 erstreckt
sich jeweils ein Hohlkanal 26, 26', wobei in dem einen Hohlkanal 26 der
erste Temperatursensor und in dem zweiten Hohlkanal 26' der zweite
Temperatursensor angeordnet ist. Die Temperatursensoren sind jeweils
in einem gegenüberliegenden
Endbereich der Mantelleitung 21 angeordnet. Die Hohlkanäle 26, 26' sowie die Längskanäle 9, 9' bzw. 10, 10' des ersten
Umfangsabschnitts 22 und des zweiten Umfangsabschnitts 23 erstrecken
sich symmetrisch zu der Längsmittelebene
M. Die Längskanäle 9, 9', 10, 10' bzw. Hohlkanäle 26, 26' erstrecken
sich im Wesentlichen entlang eines Teilkreises t der Umfangsabschnitte 22, 23.
Hierdurch wird eine homogene Wärmeeinleitung
in die Fluidleitung ermöglicht.
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Die
Hohlkanäle 26, 26' bzw. die Längskanäle 9, 9', 10, 10' sind in dem
ersten Umfangsabschnitt 22 und im zweiten Umfangsabschnitt 23 derart
angeordnet, dass sie symmetrisch zu einer Längsmittelebene U des ersten
Umfangsabschnitts 22 und des zweiten Umfangsabschnitts 23 verlaufen.
Die Mittelebene U steht senkrecht zu der Längsmittelebene M der Mantelleitung 21.
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Der
Hohlkanal 26, 26' weist
eine lange Quererstreckung 1 auf, die gleich oder größer ist
als der Durchmesser d des Hohlraums 6 der Mantelleitung 21.
Der Hohlkanal 26, 26' weist eine kurze Quererstreckung
k auf, deren Länge
im Wesentlichen dem Durchmesser dR des Längskanals 9, 9', 10, 10' entspricht.
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Alternativ
kann der Hohlkanal 26, 26' auch bogenförmig ausgebildet sein, wobei
sich die Quererstreckung d auf dem Teilkreis t erstreckt.
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Durch
das Einlegen oder Einsetzen der Fluidleitung in den Hohlraum 6 der
Mantelleitung 1 wird eine konduktive und konvektive Wärmeübertragung von
den Heizelementen 11 zu dem die Mantelleitung 1 am
stromabwärts
gelegenen Ende derselben verlassenden Fluid gewährleistet.
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Nach
eine alternativen Ausführungsform
der Erfindung können
die Heizelemente auch in einer aus einem Gewebe bestehenden Mantelleitung
integriert sein. Die gewebeartige Mantelleitung enthält dabei elektrisch
leitende Stränge,
so dass die Mantelleitung bei Anschluss an einer Spannungsquelle
insgesamt und homogen erwärmt
wird.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung können
die Heizelemente auch selbst aus einem rund geformten Heizgewebe
bestehen.
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Alternativ
können
die Temperatursensoren 14, 15 auch in einem beliebigen
Bereich der Mantelleitung 1 angeordnet sein. Wesentlich
ist, dass die Temperatursensoren 14, 15 beabstandet
zueinander angeordnet sind.