DE3025285C2 - Vorrichtung zur kontinuierlichen elektrischen Beheizung eines durchlaufenden elektrisch leitenden Gutes - Google Patents

Description

Abschnitts ist vorteilhafterweise gleich der Querschnittsfläche des Zuführrohrs für das Produkt zur Einlaßöffnung, um auf diese Weise Druckänderungen zu vermeiden.

Die die Elektroden bildenden Ansatzstücke werden im Inneren des röhrenförmigen Elements durch IsolierstUcke in Position gehalten und sind auf diese Weise elektrisch vollkommen vom Inneren des röhrenförmigen Elements isoliert.

An den Rohrenden können Verbindungsstücke vorgesehen sein, die die Verbindung des Rohrs mit dem Zuführrohr für das Produkt am Eingang und mit dem Austragsrohr (im Fall des Betons) am Ausgang ermöglichen.

Diese Verbindungsstücke sind leitend und mit der Erde verbunden, um Leckströme in den Boden abzuleiten.

Zwischen den Verlängerungsstücken mit zylindrischem Querschnitt und dem Kanal zwischen den Y-förmigen Elektroden sind vorteilhafterweise Stücke aus elektrisch isolierendem Material vorgesehen, die als Führung für das Produkt und zur Aufrechterhaltung einer konstanten Durchgangsfläche dienen.

Bei einer vereinfachten Ausführungsform können diese Führungsstücke trichterförmig ausgestaltet sein, wobei sie das aufzuheizende Produkt von der Einlaßöffnung des röhrenförmigen Elements bis zum vorderen Ende des Kanals leiten. Zwischen dem das aufzuheizende Produkt zuführenden Rohr und dem röhrenförmigen Element kann ein verhältnismäßig leicht brechendes Zusatzstück vorgesehen sein, welches eine Art Ventil bildet und dazu bestimmt ist, Unfälle im Fall einer Verstopfung oder eines Verschlusses im Inneren der Röhre zu vermeiden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Vorrichtung im Inneren des eine Schutzhülle bildenden röhrenförmigen Ansatzstückes ein erstes und zweites sich über einen begrenzten Abschnitt an jeder Seite derselben erstreckendes innen ausgeformtes Ansatzstück aufweisen, dessen innenquerschnitt sich allmählich in der Form ausgehend vom Ende an der Einlaßöffnung zum der Auslaßöffnung zugewandten Ende ändert, wobei der Innenquerschnitt an der Seite der Einlaßöffnung kreisförmig und im Mittelbereich der Umhüllung Y-förmig oder dreizacksternförmig ist, wobei es sich zusätzlich dadurch auszeichnet, daß die die Elektroden bildenden Ansatzstücke im Inneren des die Umhüllung bildenden röhrenförmigen Ansatzelements zwischen den ersten und zweiten ausgeformten Ansatzstücken angeordnet sind und genau je gleiche Y- oder Dreizacksternform aufweisen, wie der Innenquerschnitt des Endes des ausgeformten Ansatzstückes, welches im mittleren Abschnitt der Umhüllung angeordnet ist, wobei die Ansatzstücke in Verlängerung des Y- oder dreizacksternförmigen Innenquerschnitts der ersten und zweiten ausgeformten Ansatzstücke liegen.

Bei dieser Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die lichte innere Querschnittsfläche jeder der ausgeformten Ansatzstücke konstant bleibt, wenngleich die Querschnittsform sich verändert Das röhrenförmige Ansatzelement umschließt in seinem Inneren nicht nur die ausgeformten Ansatzstücke und die als Elektroden ausgebildeten Ansatzstücke, sondern gleichzeitig auf jeder Seite wenigstens ein röhrenförmiges Hilfsstück mit konstantem inneren, runden oder dreizacksternförmigen Querschnitt Es sind zwei Paare von Hilfsstücken vorgesehen, z. B. ein Paar für jede Seite, wobei das auf die Einlaßöffnung folgende röhrenförmige Ansatzstück eine erste Anordnung umfaßt, die von dem ersten ausgeformten Ansatzstück und von dem ersten Paar von Hilfsstücken und den als Elektroden ausgebildeten Ansatzstücken gebildet wird und schließlich vor der Auslaßöffnung eine zweite Anordnung, bestehend aus dem zweiten ausgeformten Ansatzstück und dem zweiten Paar von Hilfsstücken.

Drei Anordnungen sind in diesen ersten und zweiten Anordnungen denkbar. Zum Beispiel kann die Strecke von der Eingangsöffnung bis zu den Ansatzstücken Elektroden enthalten, wobei diese erste Anordnung wie folgt aneinandergereihte Teile umfaßt: Entweder zuerst ein erstes Hilfsstück aus isolierendem Material, danach ein zweites Hilfsstück aus elektrisch leitfähigem Material und danach ein ausgeformtes Ansatzstück aus isolierendem Material oder zuerst ein erstes Hilfsstück aus isolierendem Material, danach ein ausgeformtes Ansatzstück aus elektrisch leitendem Material und zuletzt ein zweites Hilfsstück aus isolierendem Material, oder auch zunächst ein ausgeformtes Hilfsstück aus isolierendem Material, danach ein erstes Hilfsstück aus elektrisch leitfähigem Material und zuletzt ein zweites Hilfsstück aus isolierendem Material.

Die zweite Anordnung kann die gleichen drei Reihenfolgen, lediglich umgekehrt, aufweisen.

Man erkennt, daß bei den drei verschiedenen Reihenfolgen in jeder Anordnung ein Teil aus leitfähigem Material zwischen zwei Teilen aus isolierendem Material angeordnet ist Das Mittelstück aus leitfähigem Material dient als elektrischer Nulleiter für die gesamte Anordnung, wobei die drei als Elektroden ausbildbaren Stücke mit den drei Phasen beaufschlagt werden.

Mit besonderem Vorteil ist das röhrenförmige Ansatzstück, das die Umhüllung für einen querschnittlich kreisförmigen Abschnitt bildet, aus elektrisch leitfähigem Material ausgeführt und sind Leitervorrichtungen vorgesehen, um dieses mit der Erde zu verbinden.

Die gesamte Vorrichtung kann vorteiihafterweise aus wenigstens drei an den Enden zusammengefügten Teilen bestehen, wobei das röhrenförmige Element aus wenigstens drei voneinander trennbaren Teilen besteht, was es erlaubt, die Länge der die Elektroden bildenden Ansatzstücke an jeden Einzelfall anzupassen, indem die äußeren Abschnitte identisch mit den benachbarten sind und man dazwischen entweder einen einzigen Zwischenabschnitt von veränderlicher Länge oder vorteilhafterweise einen oder mehrere gleiche Zwischenteile einfügt, wodurch eine Standardisierung der Konstruktion erreicht wird.

Zur Regulierung der Heizung können Regelvorrichtungen, wie z. B. Thyristoren oder Autotransformatoren vorgesehen sein, die der Regelung des Heizgrades des Produkts in der Vorrichtung in Abhängigkeit vom Ausstoß und der Art des Produkts und der Bedeutung der zu bewirkenden Heizung dienen.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Aufriß der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung;

F i g. 3 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung der Führungseinrichtungen, die das zu heizende Produkt zwischen den Elektroden in der Vorrichtung führen;

Fig.4 einen Querschnitt durch die Anordnung der leitenden Teüe der Vorrichtung;

Fig.5 und 6 eine perspektivische Ansicht der Positionierelemente der leitenden Teile der Vorrichtung;

F i g. 7 einen schematischen Schnitt der Anordnung von zwei Elektroden oder Ansatzstücken bei einphasiger Stromversorgung der Vorrichtung;

F i g. 8 eine Außenansicht eines seitlichen Gesamtaufrisses einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 9 die erfindungsgemäße Vorrichtung im teilweisen Längsschnitt, wobei lediglich die vordere Hälfte dargestellt ist;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines ausgeformten Ansatzstückes mit veränderlichem Querschnitt;

F i g. 11 einen Querschnitt durch die Anordnung der als Elektroden dienenden Ansatzstücke längs der Linie IV-IVin Fig.8;

Fig. 12 eine Außenansicht im Aufriß der gesamten Vorrichtung nach einer Ausführungsform, bei der die Vorrichtung aus drei zusammenbaubaren Teilen besteht;

Fig. 13 die Einrichtungen zur Regulierung der Heizung und

Fig. 14 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise der Regeleinrichtung für die Heizung.

Insbesondere unter Zuhilfenahme von F i g. 1 und 2 erkennt man, daß bei einer ersten Art von Ausführungsformen die erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentlichen ein Ansatzelement bzw. ein Rohr 1 umfaßt, das elektrisch nicht leitend ist und z. B. aus PVC ausgeführt sein kann.

Dieses Rohr umfaßt eine Eingangsöffnung 3 und eine Auslaßöffnung 4, welche zur Aufnahme des aufzuheizenden Produkts bzw. zur Abgabe des aufgeheizten Produkts dienen. Das aufzuheizende Produkt wird durch eine nicht dargestellte Pumpe in einem Rohr herangefördert, dessen hinteres Ende 5 dargestellt ist Ein Sicherheitsabschnitt 6, der als Ventil wirkt, verbindet das Ende 5 mit der Einlaßöffnung 3 des Rohrs !, bzw. genauer gesagt mit einem leitenden Te·! 7, welches ein Verbindungsteil darstellt und zur Befestigung der Masseleitung für die Vorrichtung dient Ein entsprechendes Leitungsteil 8 ist auch am Ausgang 4 des Rohrs 1 vorgesehen, wobei es dieses Teil 8 erlaubt, die Auslaßöffnung 4 des Rohrs 1 mit einem Evakuierungsoder Austragsrohr 9 zu verbinden.

Das Rohr 1 steht mit Beinen 11 auf dem Boden 10. Eine Platte 12 trägt eine Versorgungseinrichtung 13 zur Regulierung. Diese ist als elektrische Schutzanordnung ausgebildet wobei deren vier Ausgangskabel 13a, 136 jeweils so verbunden sind, daß das eine, 13a, mit dem Nulleiter des Dreiphasensystems (Teile 7 und 8) und dem Boden und die drei anderen, 13^₁ mit den drei leitenden Teilen oder Heizelektroden 14 verbunden sind.

Bezugnehmend auf die F i g. 3 und 4 erkennt man, daß die Teile 14 aus leitenden, abgewinkelten Blechen bestehen, die einen weitgeöffneten V-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei der öffnungswinkel 120° beträgt (vergL F ig. 4).

Das zu heizende Medium bewegt sich, von links nach rechts, d.h. in Pfeilrichtung F, in den Figuren, im Kanal 15, wobei dessen Querschnitt die Form eines dreiarmigen Sterns oder eines Y aufweist (vergL F i g. 4).

Die Formstücke 16a, 166 und 16c aus Isoliermaterial (vergL Fig.2, 3 und 4) halten die Elektroden 14 in Position. Vor den Formstücken 16a sind Teile 17 mit im wesentlichen dreieckigem Querschnitt angeordnet, die eine Art Trichter bilden, der das aufzuheizende Produkt nach dem Abschnitt 18 des Rohrs 1 in Richtung Einlaß 19 des Kanals 15 lenkt.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Das aufzuheizende Produkt kommt durch das Ende 5 des Zuführrohrs an, nachdem es das Ventil 6 passiert hat. Das Ventil 6 dient als Sicherheitsventil im Fall einer Verstopfung oder eines Verschlusses durch das Produkt im Inneren des Rohrs 1, insbesondere im Kanal 15. Das Produkt erreicht das Innere des Rohrs 1 im Bereich 18. Durch die Dreieckstücke 17 wird es in Richtung Kanal 15 geleitet, der sich in den Figuren von links nach rechts erstreckt. Das Produkt, das sich zwischen den Elektroden befindet, wird vom elektrischen Strom durchflossen und heizt sich über den Joule- Effekt direkt auf.

Die drei Elektroden 14 werden von Drehstrom aus der Einrichtung 13 versorgt, die Regeleinrichtungen umfassen kann, insbesondere auf Thyristor- oder Autotransformator-Basis, welche in Abhängigkeit von der Art des Produktes und der Erhöhung der Temperatur, der das Produkt unterzogen werden soll, arbeiten. Das aufgeheizte Produkt tritt aus dem Kanal 15 aus und in den Abschnitt 20 ein, der durch den Ausgang 4 abgeschlossen wird. Die Teile 7 und 8, die mit dem Nulleiter des Drehstromsystems für die Elektroden verbunden sind, verbinden auch die Masse des Systems mit der Erde. Zwischen dem hinteren Ende 21 des Kanals 15 und dem Ausgang 4 kann ein umgekehrter Trichter bestehend aus Stücken der Art wie die querschnittlich dreieckigen Stücke 17, vorgesehen sein, welche jedoch im umgekehrten Sinn angeordnet sind.

Unter Bezugnahme auf die Fig.8 bis 12 wird im folgenden eine Heizvorrichtung gemäß einer zweiten Art von Ausführungsformen beschrieben.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 8 und 9 erkennt man, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentlichen ein Ansatzelement oder ein Rohr 31 umfaßt welches aus einem nichtleitenden Material, wie z. B. PVC, hergestellt ist oder vorteilhafterweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie z.B. Metal! oder einer Metallegierung.

Das Rohr 31 weist eine Einlaßöffnung 32 und eine Auslaßöffnung 33 auf, die zur Aufnahme des aufzuheizenden Produkts bzw. zur Abgabe des aufgeheizten

♦5 Produkts dienen. Das aufzuheizende Produkt wird durch eine nicht dargestellte Pumpe über ein Rohr herbeigeführt, dessen Ende 5 dargestellt ist Ein Sicherheitsabschnitt 6, der als Ventil dient, verbindet das hintere Ende 5 mit dem Eingang 32 des Rohrs 31, oder genauer gesagt mit einem leitenden Teil 34, das als Verbindung dient Ein entsprechendes leitendes Teil 35 ist am Ausgang 33 des Rohrs 31 vorgesehen, wobei dieses Teil 35 die Verbindung des Ausgangs 33 des Rohrs 31 mit einem Evakuierungs- oder Austragsrohr 9 ermöglicht

Das Rohr 31 kann gegenüber dem Boden 10 durch Beine 11 getragen werden. Eine Platte 12 trägt eine Einrichtung 13 zur Versorgung, Regulierung und zur elektrischen Absicherung, wobei die vier Ausgangska bei 13a, 13b derart verbunden sind, daß das eine, 13a, mit der Nullphase des Drehstromsystems der Vorrichtung und mit der Erde und die drei anderen, 13b, mit den drei die Heizelektroden bildenden leitenden Teilen 36 der Vorrichtung verbunden sind (vergL F i g. 9 und 11).

Im Fall, daß gemäß einer bestimmten Ausgestaltung der Erfindung das Rohr 31 aus einem leitenden Material hergestellt ist, stellt es die elektrische Masse dar. Wenn das Rohr 31 aus einem Isoliermaterial gefertigt ist,

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stellen die leitenden Teile 34 und 35 die elektrische Masse dar. In beiden Fällen wird die Masse mit der Erde durch das Kabel 13a verbunden.

Bezugnehmend auf die Fig.9 und 11, wobei Fig.9 einen Schnitt der vorderen oder linken Hälfte der Vorrichtung zeigt, und die hintere oder rechte Hälfte symmetrisch bezüglich der Achse AA zu der vorderen Hälfte ist, erkennt man, daß die Teile 36 aus gewinkelten leitenden Blechen bestehen und einen weitgeöffneten V-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei der öffnungs- ι ο winkel 120° beträgt(vergl.Fig. U).

Das zu erhitzende Medium bewegt sich von links nach rechts in den Fig.8, 9, 10, 12, 13, d.h. im Sinne des Pfeiles Fin Fig.8.

Im Schnitt gemäß F i g. 11 erkennt man das Rohr 31, das leitend ausgebildet ist und dementsprechend die mit der Erde verbundene Masse darstellt, die Metallelektroden 36, V-förmig ausgebildet mit einem öffnungswinkel von 120°, und Querwände 37 aus siolierendem Material, die zur gegenseitigen elektrischen Isolierung der Elektroden 36 dienen und dazu, diese in ihrer Lage festzuhalten. Eine Kunstharzmasse füllt den ganzen Zwischenraum 38 zwischen der Anordnung 36,37 und dem Rohr 31 aus, wobei der Beton oder ein anderes Produkt, das erwärmt werden soll, in dem Zwischenraum 36 im Inneren der Anordnung 36,37 zirkuliert.

Vor den Elektroden 37, in Pfeilrichtung des Pfeils F der Fig.8 gesehen, sind drei Teile 40, 41 und 42 angeordnet (vergl. F i g. 9). Das Teil 40 ist ein Hilfsstück, hergestellt aus isolierendem Material und ist mit einer zylindrischen Ausnehmung 43 vom gleichen Durchmesser wie die Ausnehmung 44 des leitenden Stücks 34 versehen. Das Teil 41 ist ein Hilfsstück, das aus leitendem Material hergestellt ist und eine Ausnehmung 45 vom gleichen Durchmesser wie die Ausnehmung 43 aufweist, wobei die Ausnehmungen 44,43 und 45 jeweils genau in ihrer gegenseitigen Verlängerung liegen. Das ausgeformte Ansatzstück 42, welches in Fig. 10 dargestellt ist, besteht aus isolierendem Material. Es ist mit einex Ausnehmung mit einem in der Form veränderlichen Querschnitt versehen: An seinem vorderen Ende, d. h. auf der linken Seite in F i g. 9 und 10, weist es einen runden Querschnitt 46 von gleichem Durchmesser wie die Ausnehmungen 44,43 und 45 auf, während es an seinem hinteren Ende, d. h. der rechten Seite in den Fig.9 und 10, einen Querschnitt 47 in Y-Form oder in Form eines dreizackigen Sterns aufweist, welche identisch dem inneren Querschnitt der Anordnung 36,37 (vergl. F i g. 11) entspricht, wobei das Stück 42 dazu dient, den querschnittlich runden Strom von Beton oder eines anderen Produkts, der durch das Rohr 31 über das Teil 34 eingeleitet worden ist und die Ausnehmungen 43 und 45 der Hüfsstücke 40 und 41 passiert hat, in die Y-Form oder Dreizacksternform überzuführen, weiche die Elektrodenanordnung 36 und die Zwischenwände 37, d.h. der Querschnitt des Innenraums 39, aufweisen. Hieraus erklärt sich die besondere Form des Stücks 24, wie es in Fig. 10 dargestellt ist

In jedem Fall ist die lichte öffnung des Querschnitts 47 des Ausgangs gleich der lichten öffnung des Querschnitts 48 des Eingangs.

Eine Kunstharzmasse erfüllt den gesamten Zwischenraum 48, 38 zwischen den Teilen 40, 41, 42 und der Anordnung 36, 37 einerseits und dem Rohr 31 andererseits.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Der Strom des zu erwärmenden Produkts, z.B. Beton, kommt an dem Ende 5 des Rohrs an, nachdem er das Ventil 6, das als Sicherheitsventil im Fall einer Verstopfung oder eines Verschlusses durch das Produkt im Inneren des Rohrs 31 dient, passiert hat und erreicht das Innere des Rohrs 31. Er durchquert nacheinander die querschnittlich kreisförmigen Ausnehmungen 44, 43 und 45 und wird durch das Teil 42, das einen veränderlichen Querschnitt aufweist, geleitet, wodurch er einen Querschnitt in Forn eines Y oder eines dreizackigen Sterns erhält, und weiter in den Kanal 39, den er von links nach rechts im Sinne der Fig.8, 9, 10, 12 durchfließt Der Teil des Produktstroms, der sich zwischen den drei Elektroden 36 befindet, wird von elektrischem Strom durchflossen und durch den Joule-Effekt direkt aufgeheizt

Die drei Elektroden 36 werden mit Drehstrom von der Einrichtung 13 versorgt die Regeleinrichtungen, insbesondere Thyristoren oder Autotransformatoren aufweisen kann, wobei die Regelung in Abhängigkeit von der Art des Produkts und der Erhöhung der Temperatur, die das Produkt erfahren soll, erfolgt Nach dem Durchgang zwischen den Elektroden 36 durchquert das erhitzte Produkt ein ausgeformtes Anschlußstück, welches nicht dargestellt ist und identisch dem Stück 42 entspricht aber symmetrisch zu diesem bezüglich der Achse AA angeordnet ist und danach Teile, die identisch mit den Teilen 41 und 40, jedoch symmetrisch zu diesen bezüglich der Achse AA angeordnet sind. Das erhitzte Produkt tritt schließlich beim Teil 35 aus.

Die beschriebenen Vorrichtungen weisen zahlreiche Vorteile auf. Die Wärme wird im Produkt selbst erzeugt woraus eine sehr hohe Energieausbeute reultiert Die Aufheizung erfolgt kontinuierlich, was einen ökonomischen Vorteil darstellt und eine hinsichtlich der Zeit homogene Aufhetzung ermöglicht Die Heizung erfolgt praktisch sofort Längs des Weges treten mit Ausnahme des Volumens im Inneren der Vorrichtung, das am Anfang nicht vollkommen aufgeheizt wurde, keine Verluste auf. Das Produkt wird allmählich und gleichmäßig entsprechend seiner Fortbewegung in dem Rohr aufgeheizt Die Tatsache, daß örtliche Oberheizungen vermieden werden, macht die Erfindung interessant auch für das Aufheizen von landwirtschaftlichen Nahrungsmitteln, wie Milch und dgl.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht das Aufheizen von homogenen oder heterogenen Produkten, wie Beton.

Die elektrische Leistungsentnahme erfolgt entlang der Heizstrecke kontinuierlich und ohne Spitzen. Die Ströme jeder Phase sind gleich. Die Apparatur ist ausreichend einfach und robust und kann dementsprechend gut auf einer Baustelle Verwendung finden.

Die Erfindung bezieht sich z. B. auf die Aufheizung von Bstcn mit Widerstandswerten im allgemeinen zwischen 300 und 1000

cm, aber sie richtet sich auch auf die Aufheizung von anderen homogenen oder nichthomogenen Produkten,

die elektrisch leitfähig sind.

Mit der Vorrichtung wurden folgende Versuche durchgeführt die unter Bezugnahme auf die F i g. 1 bis 7 beschrieben werden: Die Förderung des Betons durch das Heizrohr wurde durch eine Betonpumpe bewerkstelligt

Die mit 1 m langen Elektroden erhaltenen Ergebnisse zeigen bei einer bestimmten Betonsorte, daß eine Leistung in der Größenordnung von 150 kW die Aufheizung von 123 mVh Beton um 16°C oder 33 mVh Beton um 48° C ermöglichte.

Zur Kontrolle der mechanischen Kennwerte bezug-

Hch der Kompression des Betons wurden 12 zylindrische Probekörper und 4 parallelepipedische Blöcke hergestellt, um den mechanischen Widerstand mit Hilfe der Messung der Schallgeschwindigkeit zu bestimmen.

Die Ergebnisse nach 28 Stunden zeigen erstaunlicherweise keinerlei mechanische Widerstandsdifferenz zwischen den erwärmten Betonprobekörpern und den nicht erwärmten Vergleichsprobekörpern, obwohl sich herkömmlicherweise die Werte um 10 bis 15%, je nach Art der Heizung, erniedrigen. Es ist anzumerken, daß der verwendete Beton verhältnismäßig weich und gut elektrisch leitend war. Bei weniger günstigen Einsatzbedingungen kann es sich als notwendig erweisen, zwei oder mehrere erfindungsgemäße Heizrohre hintereinanderzuschalten.

Mit der Vorrichtung gemäß den F i g. 8 bis 14 wurden entsprechende Ergebnisse erzielt

Im Fall der Stromversorgung mit Einphasenstrom umfaßt die Vorrichtung gemäß den F i g. 1 bis 7 nur die Plattenelektroden 14' zur Heizung, die in einem Rohr Γ angeordnet sind, das rechteckigen Querschnitt aufweisen kann und den Kanal 15' (vergl. F i g. 7) umgibt

Im Fall einer Vorrichtung nach den F i g. 8 bis 12 kann z. B. die Anordnung und die Art der Teile 40,41 und 42 in F i g. 9 geändert werden. Statt, wie dargestellt zuerst ein isolierendes Teil 40 mit einer zylindrischen Ausnehmung, ein leitendes Teil 41 mit einer zylindrischen Ausnehmung und ein isolierendes Teil 42 mit einer Ausnehmung von veränderlichem Querschnitt zu verwenden, kann ebenso von links nach rechts folgende Anordnung benutzt werden: Entweder zuerst das Teil 40 gemäß F i g. 9, dann ein Teil mit der gleichen Form wie das Teil 42 in Fig.3, aber aus einem leitenden Material hergestellt und schließlich ein isolierendes Teil mit einer gleichbleibenden, Y-förmigen oder dreizacksternförmigen Querschnittsform, welches das vorherige Teil bis zu den Elektroden 36 verlängert, oder zunächst ein Teil 42 gemäß Fig. 10, aus isolierendem Material, danach zwei Hilfsteile mit einer gleichbleibenden Ausnehmung in Form eines Dreizacksterns im Querschnitt, wovon das erste dieser Teile leitend und das zweite isolierend ist

Festzustellen ist, daß in jedem Fall (d. h. im Fall der F i g. 9 und der beiden Varianten) zuerst ein isolierendes Teil, dann ein leitendes Teil und schließlich wieder ein isolierendes Teil aufeinanderfolgt, wobei zwischen den drei Teilen ein Teil mit veränderlichem Querschnitt derart, wie in F i g. 10 dargestellt, angeordnet ist, d. h. ein Teil, welches den Durchgang des Produktstroms von einem querschnittlich runden Profil auf ein Dreizacksternprofil überleitet, wobei das oder die Hilfsstücke gegebenenfalls vor dem Teil mit veränderlichem Querschnitt angeordnet sind und eine querschnittlich runde Ausnehmung aufweisen, während das oder die Hilfsstücke, die gegebenenfalls hinter dem Teil mit veränderlichem Querschnitt angeordnet sind, eine Ausnehmung mit einem dreizacksternförmigen Querschnitt aufweisen.

Soweit ein Metallschutzmantel vorgesehen ist, kann das mittlere leitende Stück wegbleiben.

Schließlich kann das Rohr 31 in drei Teilen 31a, 31t, 31c, wie in F i g. 12 dargestellt, ausgeführt werden, wobei der Abschnitt 31a die Teile 40, 41, 42 oder deren Abwandlungen, der Abschnitt 3tb die Elektroden 36 und die Zwischenwände 37 und der Abschnitt 31c ein Verbindungsstück 42 und ein Teil 40, 41, welches im umgekehrten Sinn angeordnet ist, umfaßt Dementsprechend können Teile 31 b unterschiedlicher Länge oder unterschiedlicher Heizleistung vorgesehen werden, je nach dem zu behandelnden Produkt und/oder der zu bewirkenden Heizung, wobei diese Teile so ausgelegt sind, daß sie mit den Abschnitten 31a und 31c, die untereinander gleich sind, zusammenpassen. Das Auswechseln eines Abschnitts 316 durch einen anderen von unterschiedlicher Länge oder Leistung erfolgt leicht mit Hilfe der Flansche 49 und der Schrauben 50. Es kann ebenso vorgesehen sein, anstelle der Mittelabschnitte

to 316 von unterschiedlicher Länge oder Leistung zwischen den Endabschnitten 31a und 31c, die untereinander gleich sind, einen einzigen oder mehrere identische Mittelabschnitte derart zu verwenden, daß die Länge und/oder die Heizleistung sich mit jeweils

is gleichen Abschnitten ändert, wobei durch diese Variante die Standardisierung erleichtert wird.

Abschließend wird noch der Aufbau und die Wirkungsweise der Einrichtungen zur Wärmeregulierung beschrieben: In F i g. 13 sind die Einrichtungen zur Regelung und das Rohr 31 dargestellt Das Versorgungsnetz 51 umfaßt drei Phasen P\, P₂, P3 und den Nulleiter N, der mit der Erde verbunden ist. Ein Dreifachschalter 52 ist in den drei Phasen vorgesehen und wird durch eine Relaisspule 53 betätigt Dem Schalter 52 nachgeschalter sind eine Thyristorsteuereinrichtung 54 und ultraschnelle Sicherungen 55. Im Nulleiter N ist ein Amperemeter 56 angeordnet Zur Betätigung und aus Schutzgründen sind in der Zuleitung der Spule 53 drei Unterbrecher 57, 58 und 59 vorgesehen. Das Einschalten erfolgt mittels eines Druckknopfes 60. Die Sicherungsunterbrechung kann mit Hilfe einer automatischen Sicherung 61 erfolgen.

In F i g. 14 sind die Abstände t/an der Abszisse und die Temperatur f an der Ordinate aufgetragen, wobei die

Kurve C der Temperaturänderung des Betons vom Vorderende der Elektroden 36 (Punkt di) bis zu deren Hinterende (Punkt cfc) dargestellt ist. Diese Punkte sind

in F i g. 13 eingezeichnet

Die Regeleinrichtungen gemäß Fig. 13 arbeiten wie

folgt:

1. Das Rohr 31 ist nicht angeschlossen und in seinem Inneren befindet sich kein Beton. In diesem Fall fließt in keiner der Phasen Strom und der Schalter 59 ist offen. Es ist nicht möglich, das Rohr 31 durch den Druckknopf 60 dauernd unter Spannung zu setzen.

Das Rohr 31 ist angeschlossen und der Beton bewegt sich durch das Rohr. Bei Betätigung des Druckknopfes 60 wird durch die Relaisspule 53 das Schließen des Dreifachschalters 52 bewirkt, was Stromfluß in den drei Phasen Pu P₂ und P₃ zur Folge hat so daß der Beton anfängt, sich zu erwärmen. Weiterhin fließt ein schwacher Strom im Nulleiter N und ruft so durch das Amperemeter 56 das Schließen des Schalters 59 hervor.

3. Wenn die Betontransportpumpe plötzlich stehenbleibt, erhöht sich die Temperatur des Betons am Eingang des Rohrs 31 und übersteigt schnell einen Schwellwert t_m während die Normaltemperatur im Punkt di den. Wert t\ hat Dieser Temperaturanstieg über die Schwelle t_m bewirkt das Offnen des Schalters 57, der die Spannung unterbricht

4. Das Wiedereinschalten der Pumpe hat zur Folge, daß die Temperatur im Punkt d\ sich erniedrigt Wenn diese Temperatur unter den Wert t_m absinkt, schließt sich der Kontakt 59 nach Ablauf eines Zeitabschnitts kleiner als r, wobei r die Zeitdauer

bezeichnet, nach der der Kontakt 59 sich öffnet, wenn im Nulleiter N kein Strom fließt Die Betätigung des Kontakts 59 erfolgt mit einer Zeitverzögerung r. Der Kontakt 59 schließt sich also wieder, wc an der Kontakt 57 sich beim 5 Oberschreiten der Temperatur ή über den Wert t_m schließt Die Relaisspule 53 schließt wieder den Dreifachkontakt 52 und die Heizung des Betons setzt sich fort Demnach wird durch einen plötzlichen Pumpenstillstand eine schnelle Stille- io gung der Heizung bewirkt, was zur Vermeidung von Oberheizungen erforderlich ist Im Normalbetrieb wird die Temperatur des Ausgangs h im Punkt <k ständig mit dem te bezeichneten Wert verglichen, wobei der Thyristorregler 54 den Wert fe gleich dem te bezeichne- ten Wert hält Auch bei Stillstand der Pumpe fibersteigt die Temperatur des Betons nicht die Temperatur te.

Im Fall eines endgültigen Stillstands der Pumpe, wobei die Stillstandszeit größer als /-ist, öffnet sich der Kontakt 59, wodurch die gesamte Anordnung von der Spannung durch das öffnen des Dreifachschalters 52 durch die Relaisspule 53, die nicht mehr strombeaufschlagt ist, abgeschnitten wird. 25

Im Fall einer Verstopfung des Rohrs 31 kommt der Durchfluß des Betons zum Stillstand, so daß sich die Eingangstemperatur fi Ober die maximal zulässige Temperatur t_m erhöht woraus die öffnung des Schalters 57 resultiert. Wenn die Zeitdauer der Verstopfung r überschreitet, öffnet sich der Kontakt 59 und bleibt offen, so daß die gesamte Anordnung von der Spannung abgeschnitten wird. Im Fall eines Kurzschlusses zwischen den Phasen unterbrechen die ultraschnellen Sicherungen 55, die zwischen der Regeleinrichtung 54 und der Spannungsquelle 51 angeordnet sind, die Verbindung zu den Elektroden des Rohrs 31. Im Fall einer kurzfristig erhöhten Stromstärke, bei der der Strom einen vorbestimmten Wert überschreitet kommt es zu einer selbsttätigen Trennung, wobei eine solche Trennung auch dann stattfindet wenn einer der Thyristoren durchbrennt

Im Fall der Unterbrechung einer Phase kommt es zu einer Erhöhung der Stromstärke im Nulleiter N. Bei Normalbetrieb ist der Strom im Nulleiter sehr schwach. Er beträgt etwa 0,1 bis 0,5 A, da sich der Stromkreis im Gleichgewicht befindet Ist nun eine Phase unterbrochen, nimmt die Stromstärke im Nulleiter beträchtlich zu, und das Amperemeter 56 bewirkt die öffnung des Schalters 58. Nach Ablauf einer Zeit r öffnet sich der Kontakt 59. Es kann a cn eine Differentialsicherung vorgesehen werden, die die Stromzufuhr unterbricht wenn der Erdstrom (der Strom zwischen Nulleiter und Erde) einen vorbestimmten Wert z. B. 30 mA, überschreitet

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (25)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen elektrischen Beheizung eines durchlaufenden elektrisch leitenden Gutes mittels mit dem Gut in elektrischem Kontakt stehender Elektroden, wobei ein an beiden Enden geöffnetes, eine Schutzumhüllung bildendes röhrenförmiges Element vorgesehen ist, innerhalb welchem die Elektroden angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden durch eine Mehrzahl von Ansatzstücken (14) gebildet werden, die symmetrisch um die Längsachse des röhrenförmigen Elements (1) angeordnet und um 120° abgewinkelt sind, so daß sie eine Durchgangsöffnung

in Form eines Y für das aufzuheizende Produkt freilassen, wobei die Y-Querschnittsfläche der Querschnittsfläche des Zuführrohrs (5) für das Produkt zur Eingangsöffnung (3) entspricht

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das röhrenförmige Element (1) sich um eine Achse bewegt

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das röhrenförmige Element (1) aus elektrisch isolierendem Material besteht

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Querschnittsfläche des Austragsrohres (9) der Querschnittsfläche der Durchgangsöffnung entspricht

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Elektroden bildenden Ansatzstücke (14) durch Isolierteile (16a, b, c)'in ihrer Position im Inneren des röhrenförmigen Elements (1) gehalten werden, und dadurch elektrisch vollkommen von der Außenseite des röhrenförmigen Elements (1) isoliert sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß an den Enden des röhrenförmigen Elements (1) Verbindungsstücke (7, 8) angeordnet sind, die die Verbindung von dessen Eingangsöffnung (3) mit einem Zuführrohr (5) für das Produkt und gegebenenfalls von dessen Ausgangsöffnung (4) mit einem Austragsrohr (9) herstellen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die Verbindungsteile (7, 8) leitend ausgebildet und mit der Erde verbunden sind, um Leckströme an die Erde abzuleiten.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Anschlußstücken (14) in dem zwischen den Elektroden liegenden, querschnittlich Y-förmigen Kanal (15) elektrisch isolierte Teile (17) vorgesehen sind, die als Führung für das Produkt dienen und eine konstante Durchgangsoberfläche gewährleisten.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstücke trichterförmig ausgebildet sind und das aufzuheizende Produkt von der Einlaßöffnung (3) des röhrenförmigen Elements (1) zum Vorderende des Kanals leiten.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, go dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zuführrohr (5) für das aufzuheizende Produkt und dem röhrenförmigen Element (1) ein leicht brechendes Hilfsstück (6) vorgesehen ist, welches ein Ventil bildet, um Unfälle im Fall einer Verstopfung im Inneren des röhrenförmigen Elements (1) zu vermeiden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der

Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das röhrenförmige Element (Γ) querschnittlich rechteckig ausgebildet ist und die Ansatzstücke (14') Platten sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß ein erstes und zweites im Inneren des eine Schutzhülle bildenden röhrenförmigen Elements (31) längs eines begrenzten Abschnitts auf jeder Seite desselben angeordnetes ausgeformtes Ansatzstück (42) vorgesehen ist dessen Innenquerschnitt sich allmählich in der Form ausgehend vom Ende an der Einlaßöffnung (3) zum Ende an der Auslaßöffnung (4) hin verändert wobei der Innenquerschnitt im Bereich der Einlaßöffnung kreisförmig und im Bereich des Mittelteils der Umhüllung Y-förmig oder dreizacksternförmig ist und dadurch, daß die die Elektroden bildenden Ansatzstücke (36) im Inneren des die Umhüllung bildenden röhrenförmigen Elements (31) zwischen den ersten und zweiten ausgeformten Ansatzstücken (36) angeordnet sind und innen genau die gleiche Y- bzw. Dreizacksternform aufweisen, wie der Innenquerschnitt des im Mittelbereich der Umhüllung angeordneten Endes des ausgeformten Ansatzstückes, wobei die Ansatzstücke in Verlängerung des Y- oder dreizacksternförmigen Innenquerschnitts der ersten und zweiten ausgeformten Ansatzstücke (42) liegen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet daß die freie öffnung des Innenquerschnitts jedes der ausgeformten Ansatzstücke (42) trotz der Formveränderung konstant bleibt

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet daß das röhrenförmige Element (31) in seinem Inneren nicht nur die ausgeformten Ansatzstücke (42) und die die Elektroden bildenden Ansatzstücke (36) umfaßt sondern an jeder Seite auch wenigstens ein röhrenförmiges Hilfsteil (41, 42) mit konstant kreisförmig oder dreizacksternförmig bleibendem Inntnquerschnitt aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß drei Elektroden bildende Ansatzstücke (36) vorgesehen sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paare von Hilfsstücken (40,41) vorgesehen sind, wobei ein Paar an jedem Ende angeordnet ist, und daß das röhrenförmige Element (31) nach der Einlaßöffnung (3) eine erste Anordnung enthält die aus dem ersten ausgeformten Ansatzstück (42), dem ersten Paar von Hilfsstücken (40,41) und danach angeordnet den die Elektroden bildenden Ansatzstücken (36) besteht und vor der Auslaßöffnung (4) eine zweite Anordnung vorgesehen ist die aus dem zweiten ausgeformten Ansatzstück (42) und dem zweiten Paar von Hilfsstücken (40,41) besteht

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den drei Stücken der ersten und zweiten Anordnung ein Mittelteil aus elektrisch leitfähigem Material vorgesehen und mit der Masse verbunden ist, während die anderen beiden Teile, die es umgeben, aus isolierendem Material sind, und dadurch, daß das oder die Hilfsstücke (40, 41) die gegebenenfalls im Bereich desjenigen Endes des ausgeformten Ansatzstückes (42), das im Bereich des Endes des röhrenförmigen Elements (31) liegt, angeordnet sind, einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, während das oder die

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Hilfsstücke (40, 41), die gegebenenfalls im Bereich Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur

desjenigen Endes des ausgeformten Ansatzstücks ,kontinuierlichen elektrischen Beheizung eines durchlau-

(42), das im Bereich des Mittelabschnitts des fenden elektrisch leitenden Gutes mittels mit dem Gut

röhrenförmigen Elements (31) liegt, angeordnet sind, in elektrischem Kontakt stehender Elektroden, wobei

einen dreizacksternförmigen Querschnitt aufweisen. 5 _ein an beiden Enden geöffnetes, eine Schutzumhüllung

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch bildendes röhrenförmiges Element vorgesehen ist, gekennzeichnet, daß im Inneren des röhrenförmigen innerhalb welchem die Elektroden angeordnet sind. Elements (31) von der Einlaßöffnung (3) her zunächst Insbesondere betrifft die Erfindung eine derartige ein erstes Hilfsstück aus isolierendem Material, dann Vorrichtung zum Aufheizen von pastösen Produkten, ein zweites Hilfsstück aus leitendem Material und io wie z. B. Beton.

schließlich ein ausgeformtes Ansatzstück aus isolie- Aus der DE-AS 21 63 230, DE-OS 20 29 069 und dem

rendem Material symmetrisch zur Auslaßseite hin DE-GM 19 06 621 sind Vorrichtungen der vorstehend

angeordnet sind. genannten Art bekannt, welche jedoch im wesentlichen

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch zum Erwärmen von Wasser bzw. allgemein von gekennzeichnet, daß im Inneren des röhrenförmigen 15 dünnflüssigen Produkten dienen. Aufgrund der Strö-Ansatzelements (31) ausgehend von der Einlaßöff- mungseigenschaften und der Widerstandscharakteristik nung zunächst ein erstes Hilfsstück aus isolierendem dieser Produkte ist dort die Gestaltung des Durchlaßbe-Material, danach ein ausgeformtes Ansatzstück aus reiches allenfalls von sekundärer Bedeutung, leitendem Material und schließlich ein zweites Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Hilfsstück aus isolierendem Material symmetrisch 20 Aufheizung von verhältnismäßig viskosen, insbesondere zur Einlaßöffnung angeordnet ist pastösen Produkten, wie Beton, zu bewerkstelligen, bei

20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch weichen der Widerstand mit zunehmender Temperatur gekennzeichnet, daß im Inneren des röhrenförmigen abnimmt, und dabei lokale Überheizungen zu vermeiden Ansatzelementes (31) ausgehend von der Einlaßöff- und ein definiertes Durchfließen zu gewährleisten, nung zunächst das ausgeformte Ansatzelement aus 25 Dies wird dadurch erreicht, daß die Elektroden durch isolierendem Material, dann ein erstes Hilfsstück aus eine Mehrzahl von Ansatzstücken gebildet werden, die leitendem Material und schließlich ein zweites symmetrisch um die Längsachse des röhrenförmigen Hilfsstück aus isolierendem Material symmetrisch Elements angeordnet und um 120° abgewinkelt sind, so zur Auslaßöffnung angeordnet ist daß sie eine Durchgangsöffnung in Form eines Y für das

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 30 aufzuheizende Produkt freilassen, wobei die Y-Quer-

20, dadurch gekennzeichnet, daß das röhrenförmige schnittsfläche der Querschnittsfläche des Zuführrohrs Element (31) eine Umhüllung für einen kreisförmi- für das Produkt zur Eingangsöffnung entspricht

gen Abschnitt bildet und aus leitendem Material Durch diese Maßnahme wird eine verhältnismäßig

hergestellt ist, wobei Leitungen zur Verbindung gleichmäßige Verteilung der Stromdichte und ein sehr

desselben mit der Erde vorgesehen sind. 35 gleichmäßiger Durchfluß erzielt. Im Gegensatz zu

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis anderen vorbekannten Einrichtungen zur Aufheizung

21, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte von Beton (FR-PS 23 85 289) wird erfindungsgemäß Vorrichtung aus wenigstens drei Abschnitten be- eine kontinuierliche Aufheizung während des Ausströsteht, wobei das röhrenförmige Element (31) mens möglich.

wenigstens drei trennbare Teile umfaßt, so daß die 40 Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran-

Länge der die Elektroden bildenden Ansatzstücke Sprüchen beschrieben.

(36) an den Einzelfall angepaßt werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt folgende

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch Teile: Ein an beiden Enden offenes röhrenförmiges gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Teile Element, dessen eines Ende eine Einlaßöffnung darstellt, symmetrisch zueinander identisch sind. 45 durch welche das aufzuheizende Produkt eintritt,

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis während das andere Ende eine Auslaßöffnung für das

23, dadurch gekennzeichnet, daß Regeleinrichtun- aufgeheizte Produkt bildet; Ansatzstücke, die als gen, insbesondere Thyristor- oder Autotransforma- Elektroden fungieren, aus elektrisch leitendem Material tor-Einreichtungen zur Regelung der Heizgrades ausgebildet und im Inneren des röhrenförmigen des Produkts in der Vorrichtung in Abhängigkeit so Elements angeordnet sind; und Einrichtungen, um diese vom Durchsatz und der Art des Produktes und dem Teile an unterschiedliche Potentiale zu legen, um den Umfang der zu bewirkenden Heizung vorgesehen Stromfluß durch das aufzuheizende Produkt, das in dem sind. röhrenförmigen Element zwischen der Einlaßöffnung

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis und der Auslaßöffnung sich vorwärtsbewegt, zu

24, dadurch gekennzeichnet, daß sie Rigeleinrich- 55 ermöglichen, wobei die Heizung aufgrund des Joule-Eftungen umfaßt, die eine genaue Konstanthaltung der fekts erfolgt.

Temperatur des aufzuheizenden Produkts am Im allgemeinen sind drei innen ausgeformte Ansatzhinteren Ende der die Elektroden bildenden stücke bei Verwendung von Drehstrom oder zwei Ansatzstücke (14,36) sicherstellt und die Spannungs- entsprechende Stücke bei Einphasenstrom vorgesehen, Versorgung der Elektroden unterbricht, wenn die 60 und vorzugsweise dreht sich das röhrenförmige Element Temperatur des Produkts am Hinterende der um seine Achse.

Elektroden einen vorbestimmten Wert überschrei- Bei einer ersten Ausführungsform umfaßt die

tet Vorrichtung drei im wensentlichen gleiche Ansatzstük-

ks, die symmetrisch um die Achse des Ansatzteils im ⁶⁵ Winkel von 120° zueinander angeordnet sind, so daß ein querschnittlich Y-förmiger Durchlaß für das autzuheizende Produkt verbleibt. Die innere Ouerschnittsfläche dieses Y-förmigen