DE2709717A1

DE2709717A1 - Rohr fuer probenentnahmeleitung

Info

Publication number: DE2709717A1
Application number: DE19772709717
Authority: DE
Inventors: Allan Guttman; Laughlin Charles William Mc
Original assignee: Raychem Corp
Current assignee: Raychem Corp
Priority date: 1976-03-05
Filing date: 1977-03-05
Publication date: 1977-09-15
Also published as: CA1068622A; FR2343196A1; JPS52118614A; FR2343196B3

Description

300 Constitution Drive, Menlo Park, California 94025 (U.S.A.)

Rghr_für_Probenentnahmeleitun2

Die Erfindung betrifft ein Rohr, insbesondere ein Rohr, das zum Transport von fließenden Medien, entweder flüssig oder gasförmig, geeignet ist, wobei die Temperatur des transportierten Mediums im wesentlichen konstant gehalten wird.

Ein solches Rohr wird beispielsweise in der chemischen Industrie und in Erdölraffinerien zum Transport von Proben flüssiger Medien von Rohrleitungen oder Reaktionsgefäßen zu den die Probe verarbeitenden Instrumenten, wie Chromatograph, Spektrometer, Druck- oder Temperaturfühler verwendet.

Es ist notwendig, daß die entnommenen flüssigen Proben bei einer relativ hohen Temperatur gehalten werden, um die Viskosität der Flüssigkeit so niedrig wie möglich zu halten und ferner, um im Fall von Gasen sicherzustellen, daß keine Kondensation eintritt, üblicherweise weist ein solches Rohr einen relativ flexiblen rohrförmigen Teil auf, der beispielsweise aus rostfreiem Stahl ist und aer mit elektrischen Heizdrähten versehen ist, die im Eingriff mit dem Rohrteil stehen, typischerweise indem sie parallel zum Rohrteil angeordnet oder schraubenförmig um dieses herum gev/ickelt sind. Eine solche Anordnung kann auch zum Schutz ge j en uas Einfrieren verwendet werden.

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Die durch das rohrförmige Teil und die damit verbundenen Heizelemente gebildete Anordnung ist mit einer Isolierung und einem Schutzüberzug, wie beispielsv/eise in US-PS 3.355.572 beschrieben, versehen. Das so hergestellte Verbundrohr ist für viele Zuwendungszwecke ausreichend, jedoch hat sich die Isolierung nicht als vollständig befriedigend erwiesen. Ferner konnten die verwendeten Heizelemente nicht in allen Fällen die bei bestimmten speziellen Anwendungszwecken an sie gestellten Erfordernisse erfüllen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Bauelement in Form eines Verbundrohres, das

(a) 6in rohrförmiges Bauelement,

(b) außen auf dem rohrförmigen Element angeordnete Heizelemente und

(c) eine Isolierung enthält, die wenigstens zwei Schichten aufweist, wovon jede einen Schaumstoff und vorzugsweise ein Verstärkungsmaterial enthält.

Wenigstens zwei Schichten innerhalb der Isolierung sind bevorzugt schraubenförmig gegenläufig gewickelt, d.h. eine Schicht ist in entgegengesetztem Sinn zur anderen gewickelt. Die Erfindung beruht u.a. auf der Feststellung, daß eine besonders geeignete Isolierung für Probeentnahmerohre erhalten werden kann, wenn wenigstens zwei Schichten eines Schaumstoffmaterials in gegenläufigen Spiralen gewickelt v/erden. Eine so gegenläufig gev/ickelte schaumförmige Bauweise gewährleistet, daß die Isolierung dicht und frei von Leckwegen ist.

In einigen Fällen ist es nicht notwendig oder nicht erwünscht, getrenntes Verstärkungsmaterial vorzusehen. So haben beispielsweise bestimmte Isoliermaterialien, wie Polypropylenschaum, eine ausreichende Strukturfestigkeit, um ohne zusätzliche Verstärkung verwendet werden zu können.

Jedoch v/eist Ljevprzuat jede .Schicht sowohl einen Schaumstoff

niederer Dichte als auch ein Verstärkungsmaterial auf, um sowohl thermisch isolierendes als auch verstärkendes Material zu enthalten, wobei die Anordnung derart ist, daß verhindert v/ird, daß das thermisch isolierende Schaumstoff material niedricjer Dichte zerquetscht oder anderweitig durch übergewickeltes Verstärkungsmaterial zerstört wird. Die Isolierung v/eist daher bevorzugt zwei Schichten auf, von denen jede aus einem thermisch isolierenden Schaumstoffmaterial niedriger Dichte und einem Verstärkungsmaterial gebildet ist, wobei die Anordnung von Schaumstoff und Verstärkungsmaterialien in den Schichten und die Anordnung der Schichten derart ist, daß jeder Abschnitt der Isolierung sowohl Schaumstoffmaterial als auch Verstärkungsmaterial übereinander-gewickelt enthält. Eine solche Anordnung kann leicht durch schraubenförmiges gegenläufiges Wickeln der Schichten erhalten v/erden, insbesondere wenn jede Schicht das Schaummaterial und das Verstärkungsmaterial nebeneinander angeordnet enthält. Jedoch können auch andere Anordnungen verwendet werden, um Vorteil aus diesem Aspekt der Erfindung zu ziehen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Isolierschichten durch schrauben- bzw. spiralförmiges Umwickeln eines laminierten Bandes gebildet, das eine Bahn aus Schaumstoff niedriger Dichte und eine Bahn aus Schaunistoff höherer Dichte enthält. Eine weitere Schicht des Iaminierten Bandes wird dann spiralförmig in entgegengesetzter Richtung um den Gegenstand unter Bildung eines isolierten Rohres gewickelt, wobei das Schaumstoffmaterial niedriger Dichte die notwendige thermische Isolierung und das Material hoher Dichte die notwendige strukturelle Inteprität liefert.

Selbstverständlich könnte jede Isolierschicht durch Umwickeln mit zv/ei getrennten Bändern anstelle eines einzigen laminierten Bandes gebildet werden. Das Schaumstoffmaterial ist üblicherweise ein Polyurethan, obwohl andere Materialien, z.B. Polyäthylen, Polypropylen oder Kautschuk ebenfalls verwendet werden können. 7Q9837/0827

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Unter "Material niedriger Dichte" wird ein Ilaterial mit einer Dichte von nicht mehr als 0,064 o/cm (41bs./cubic foot) und unter "Material hoher Dichte" ein Material einer Dichte von nicht weniger als 0,096 g/cm (61bs/cubic foot) verstanden. Vorzugsweise liegt die Dichte des Materials niedriger Dichte im Bereich von 0,016 bis 0,032 g/cn (1-2lbs/cubic foot) und die Dichte des Materials hoher Dichte im Bereich von 0,096 bis 0,16 g/cm (6-10lbs/cubic foot).

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Verstärkungsmaterial Kunststoffseile oder Rohre, z.L·. Polypropylen- oder Nylonseil, das schraubenförmig zusammen mit dem Schaumstoffmaterial niedriger Dichte gewickelt wird. In dieser Ausführungsform kann jede Schicht dadurch gebildet v/erden, daß zunächst das band niedriger Dichte schraubenförmig gewickelt wird, worauf dann im gleichen Sinn das Polypropylenseil gewickelt wird. In anderen Fällen kann es vorteilhaft sein, das Schaumstoffmaterial niedriger Dichte und das Seil gleichzeitig in nebeneinanderliegender Anordnung zu wickeln.

Obwohl im allgemeinen zwei Schichten ausreichen, um die an die Isolierung gestellten Anforderungen zu erfüllen, kann es für manche Anwendungszwecke erwünscht sein, drei oder mehrere Schichten zu verwenden, insbesondere wenn die Flexibilität des Verbundrohrs verhältnismäßig unwichtig ist. In solchen Fällen steht jedes Paar benachbarter Schichten bevorzugt in schraubenförmig gegenläufig gewickelter Beziehung zueinander.

Die durch die Wicklung der verschiedenen Schichten erzeugte Isolierung wird abschließend mit einer äußeren Hülle aus Kunststoff, z.B. Polyvinylchlorid oder Polyäthylen, umgeben? für spezielle Zwecke kann die Isolierung weitere Materialien enthalten, z.B. geeignetenfalls eine Litze, beispielsweise riberglüslitze oder -band, um eine Hochtemperaturisolierung zu erzielen.

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Das Heizelement enthält beispielsweise einen oder mehrere elektrische Heizdrähte, die hellxförmig um das rohrförmige Element gewickelt sind und die vorteilhaft durch bindestränge aus Wylonfaser oder bandförmigem Material in Stellung gehalten werden. Alternativ sind ein oder mehrere heizdrähte parallel zur Längsachse des rohrförmigen Elements angeordnet. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung v/eist das Heizelement ein selbstregulierendes Heizband auf, dessen Widerstand mit der Temperatur steigt und das bevorzugt mit seinem eigenen mechanischen Schutz versehen ist. Ein besonders geeignetes bandförmiges Heizelement, das schraubenförmig um das rohrförmige Element gewickelt werden kann oder das parallel zur Längsachse des rohrförmigen Elements verläuft ist unter der Bezeichnung "Auto-Trace" (Chemelex Inc., eine Tochtergesellschaft der Raychem Corporation) im Handel. Dieses Heizelement wird beispielsweise in den GB-PS 1.449.261, 1.449.262 und 1.456.047 beschrieben, deren Offenbarung hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.

Es können jedoch auch andere Heizelemente einschließlich nicht elektrischer Heizeinrichtungen verwendet werden, z.B. ein diinnes Rohr, durch welches Dampf oder eine andere Heizflüssigkeit strömt.

Die Dicke des Schaumstoffmaterials niedriger Dichte und des Verstärkungsmaterials hängt von der Anwendung ab, jedoch liegt die Dicke des verwendeten Materials in jeder Schicht im Bereich von 0,32 bis 0,96 cm (1/8 bis 3/8 inch) bei einer Gesamtdicke von wenigstens 0,64 cm (1/4 inch).

Die erfindungsgemäß verwendete Isolierung kann leicht auf das Rohrleitungselement und die damit verbundenen Iieizvorrichtungen aufgebracht werden. Jedoch ist es in einigen Fällen vorteilhaft, eine zweischichtige Isolierung vorzufertigen, in die das Leitungs-Element unter Bildung des Verbundkörper s gestoßen oder gezogen wird.

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Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung v/erden lediglich beispielhaft anhand der folgenden Zeichnungen beschrieben:

Figur 1 zeigt eine erste Form des Verbundrohrs gemäß der Erfindung.

Figur 2 zeigt eine zweite Form des Verbundrohrs gemäß der Lrfindung.

Figur 3 stellt einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 in Figur 1 dar.

Figur 4 zeigt einen "eil eines für die Erfindung geeigneten Heizelements.

In Figur 1 v/eist eine Verbund-Probennahmeleitung 1 ein rohrfürniges Element 2 auf, das beispielsweise aus rostfreiem Stahl oder einen Kunststoff, wie Polytetrafluoräthylen oder liylon, besteht, das mit einen elektrischen Heizelement 3 versehen ist, welches gegenüber dem rohrförmigen Leitungsele;.ient 2 durch das Band 4 in seiner Stellung gehalten v/ird, so daß es im wesentlichen parallel zur Längsachse des rohrförmigen Leitungsteils 2 verläuft. Erfindungsgemäß v/erden Leitungseleiüent 2 und Heizelement 3 zusannen durch Umwickeln zunächst nit einem laminierten Band 5, das eine Bahn 6 aus Polyurethanschaum niedriger Dichte und eine zweite schmalere Bahn 7 aus Polyurethanschauia höherer Dichte enthält, gefolgt von Umwicklung mit einem ähnlichen Band 3 über das Band 5, jedoch in entgegengesetztem Sinn, isoliert. Die so erhaltene Isolierung wird abschließend durch eine äußere Kunststoffunhüllung 9 geschützt.

Figur 2 zeigt eine ähnliche Anordnung 11, in der das rohrförmige Leitungselement 12 mit einem schraubenförmig gewickelten elektrischen Heizelement 13 versehen ist, das durch das Band 14 in Stellung gehalten wird. Die so hergestellte Anordnung v/ird mittels eines schraubenförmig gewickelten Bands 15 aus Polyurethanschaum niedriger Dichte isoliert, der durch einige

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Windungen 16 aus Polypropylenseil verstärkt ist, welches im gleichen Sinn schraubenförmig um die Schicht 15 gewickelt worden ist. Eine zweite Schicht gleicher Bauweise wird dann in entgegengesetztem Sinn über die erste Schicht gewickelt. Die Isolierung wird wiederum abschließend mittels einer äußeren Plastikhülle 17 geschützt.

Figur 4 schließlich zeigt das Ende eines für die Erfindung geeigneten Heizelements. Dieses v/eist zwei im Abstand voneinander angeordnete parallele Elektroden 21 und 22 auf, die in eine rußgefüllte Polymermasse eingebettet sind und durch eine Isolierschicht 23 und eine Iletallumflechtung 24 (die in einigen Fällen weggelassen v/erden kann) geschützt ist. Ein solches Heizelement ist beispielsweise in den vorstehend genannten GB-PS 1.449.261, 1.449.262 und 1.456.047 beschrieben und ist für die Zwecke der Erfindung besonders geeignet.

Obwohl die Erfindung besonders in Verbindung mit rohrförmigen Probenleitungselementen beschrieben worden ist, kann sie selbstverständlich auch auf andere Gebiete angewandt werden. Das Wort "rohrförmig" beschränkt daher die Erfindung keineswegs auf hohle gerade zylindrische Elemente, sondern umfaßt auch Elemente von unregelmäßigem und/oder unterschiedlichem Querschnitt ebenso wie Elemente mit einer oder mehreren Verzweigungen, wie Y-, T- und X-förmigen Elementen.

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Claims

Patentansprüche

M)) Verbundrohr, enthaltend

(a) ein rohrförraiges Leitungselement,

(b) innerhalb oder außerhalb dieses Leitungsele~ents angeordnete Heizeinrichtungen und

(c) eine wenigstens zwei Schichten aufweisende Isolierung, von denen jede oin Schaumstoffniaterial enthält.
2) Verbundrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Schichten der Isolierung in schraubenförmig gegenläufigem Sinn gewickelt sind.
3) Verbundrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaumstoffmaterial ein thermisch isolierendes Schaumstoffriiaterial niedriger Dichte ist.
4) Verbundrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Schaumstoffs etwa 0,016 bis 0,032 g/cm beträgt.
5) Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schicht der Isolierung ferner ein verstärkendes Material enthält.
6) Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung wenigstens zwei Schichten enthält, von denen jede aus einem thermisch isolierenden Schaumstoff niedriger Dichte und einen Verstärkungsraaterial gebildet wird, wobei die Anordnung des Schaumstoffe und des Verstärkungsnaterials in jeder Schicht und die Anordnung der Schichten derart sind, ua'i jeder Längsabschnitt der Isolierung sowohl Schaumstoff als auch Verstärkungsmaterial übereinandergewickelt enthält.

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7) Verbundrohr nach /vnsprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsinaterial ein Schaumstoff hoher Dichte ist.
3) Verbundrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da" der Schaumstoff eine Dichte von etv/a O,O96 bis 0,1 S g/cm hat.
9) Verbundrohr nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß v/enigstens eine Schicht der Isolierung aus einen raehrschichten Land hergestellt ist, welches eine Lage Schaunstoff niedriger Dichte und eine Lage Schaumstoff hoher

Dichte enthält.
10) Verbundrohr nach einem der Ansprüche 5 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daG v/enigstens eine Schicht der Isolierung Kunststoffseil oder Rohr als Verstärkungsinaterial enthält.
11) Verbundrohr nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff Polypropylen oder Nylon ist.
12) Verbundrohr nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Isolierschicht aus einem Streifen aus Schaumstoff und einem Streifen aus Verstärkungsnaterial hergestellt ist.
13) Verbundrohr nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, der Schaumstoffstreifen und der Streifen aus Verstärkunrjs naterial nebeneinander angeordnet sind.
14) Verbundrohr nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, da" der Streifen aus Schaumstoff und der Verstärkungsstreifen übereinandergewickelt sind.
15) Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch

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gekennzeichnet, daß wenigstens eine Isolierschicht einen
Polyurethanschaumstoff enthält.
16) Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Isolierschicht Polypropyienschaum enthält.
17) Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Isolierschicht Polyäthylen oder Kautschukschaumstoff enthält.
13) Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke jeder Schicht der Isolierung
im Bereich von 0,32 bis 0,96 cm liegt.
19) Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung eine äußere Hülle aus
Kunststoff aufweist.
20) Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung mit einer Schicht aus
einem Umflechtungsmaterial versehen ist.
21) Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung aus einen selbstregulierenden Heizband besteht, dessen Widerstand mit der
Temperatur ansteigt.

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