DE3414284C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anschlußkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In vielen Industriezweigen werden gasförmige und flüssige Medien (z. B. Luft, Wasser, Öle, Klebstoffe, Lebensmittel, Lebensmittelzusätze) verarbeitet, wozu sie über längere oder kürzere Wegstrecken, beispielsweise von Vorratsbehältern zu Verarbeitungsstationen transportiert werden müssen. Da die physikalischen und chemischen Eigenschaften der meisten Medien stark temperaturabhängig sind, ist es erforderlich, auf den Transportwegen eine genau definierte Temperatur beizubehalten. Abgesehen davon gibt es eine Vielzahl von Medien, z. B. Wachs, Teer, Zinn oder aber auch Schokolade, die, um pump- und fließfähig zu sein, oberhalb ihrer Schmelztemperatur entlang der Rohrleitung gehalten werden müssen. Es handelt sich hier also um ein sehr komplexes Gebiet, wobei noch hinzukommt, daß nicht nur starre Rohrleitungen und Rohrleitungssysteme An­ wendung finden, sondern auch flexible Rohrleitungen oder Schläuche, die, je nach Verwendungsfall, miteinander kombiniert werden.

Ein Anschlußkopf der gattungsgemäßen Art ist aus der EP-A1 00 52 945 bekannt. Dort wird eine Kraftstoffleitung beschrieben, die beheizbar ist. Diese Kraft­ stoffleitung weist einen unmittelbar hinter einem Kraftstoff-Filter, bei­ spielsweise eines Kraftfahrzeuges, in die Kraftstoffleitung eingesetzten Anschlußkopf auf, über den ein Heizleiter in die Kraftstoffleitung hinein­ geführt ist, und zwar - falls erforderlich - bis in den Kraftstofftank hinein. Der Heizleiter wird bei diesem Anschlußkopf über ein Dichtungsteil aus Neopren, das mittels einer Überwurfmutter gehalten wird, nach außen geführt. Diese Heizeinrichtung, die in Diesel-Kraftstoffleitungen eingesetzt wird, soll bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes den Dieselkraftstoff auf einer auszureichenden Temperatur halten, um ein Paraffinieren zu verhindern. Ebenso kann dieses Heizelement in Hydraulikschläuche von Flugzeugen eingesetzt werden.

In der DE-PS 10 62 358 wird ein biegsamer Schlauch mit einer Widerstands­ heizung beschrieben, der unter anderem in Farbspritzeinrichtungen einsetzbar ist. Dieser Schlauch weist zwei konzentrisch in die Schlauchwandungen ein­ gearbeitete Gewebeeinlagen aus elektrischem Widerstandsmetall auf, die gegen­ einander isoliert sind. An den beiden Schlauchenden sind die beiden Draht­ geflechte jeweils freigelegt und mit Schellen umgeben. An dem einen Ende des Schlauches dienen diese Schellen zur elektrischen Verbindung des gewebten Außenleiters mit dem gewebten Innenleiter, am anderen Ende werden die Draht­ geflechte über die Schellen mit einer Spannungsquelle verbunden. Solche Wider­ standsheizungen sind unter anderem dahingehend nachteilig, daß bei ihnen die Übertragung der Wärme durch das Schlauchmaterial hindurch auf das Medium erfolgt.

Bei einer anderen Art von Widerstandsheizung ist man dazu übergegangen, die Stromzuleitung direkt in das Rohrinnere zu legen. Um diesen Leiter zu kontaktieren, ist sowohl am Rohranfang als auch am Rohrende eine dichte Durch­ führung des Leiters erforderlich. Gerade bei flexiblen Rohren mit einem solchen Innenleiter treten durch die sehr unterschiedliche Längenausdehnung von Rohr und Draht Spannungen auf, die zu einem Bruch des Leiters bzw. zu einem Ausreißen des Leiters an der Rohrdurchführung führen können. Zwar wurden auch schon Widerstandsdrähte für das Rohrinnere vorgeschlagen, die spiral­ förmig abgewickelt sind; diese Widerstandsdrähte beeinträchtigen jedoch erheb­ lich den Fluß des durch das Rohr strömenden Mediums.

Neben den Widerstandsheizungen sind auch induktive Heizungen bekannt, bei denen in der Höhlung des Schlauches ein Eisendrahtgeflecht sowie darüber nach der Innenwand des Schlauches zu ein Kupferdrahtgeflecht angebracht und auf die Außenseite des Schlauches eine Spule aufgesetzt ist. Bei solchen induktiven Heizungen wird lediglich die außen auf dem Schlauch angebrachte Spule ange­ schlossen. Solche außen auf dem Schlauch aufgesetzten Spulen sind empfindlich gegen mechanische Beschädigungen. Außerdem beeinträchtigen sie die Beweglich­ keit des Schlauches erheblich.

Jede dieser Heizvorrichtungen weist ihre speziellen Vor- und Nachteile auf. Alle vorstehend aufgezeigten Systeme sind jedoch gemeinsam dahingehend nach­ teilig, daß sie nicht nachträglich in bereits vorhandene Rohrleitungen und Rohrleitungssysteme, die darüber hinaus noch aus starren und biegsamen Ab­ schnitten bestehen, eingebaut werden können. Außerdem müssen Beschädi­ gungen des Systems, etwa durch Platzen eines flexiblen Schlauchteiles, ganze Rohrleitungsabschnitte ausgetauscht werden, was mit entsprechenden Kosten verbunden ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Anschluß­ kopf der gattungsgemäßen Art anzugeben, der auch bei Verformung der Dichtung nach längeren Einsatzzeiten eine ausreichend dichte Durchführung des Heiz­ leiters gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Anschlußkopf mit dem vorzugsweise mittig hindurch­ geführten Heizleiter läßt sich, entsprechend dem Rohrinnendurchmesser ange­ paßt, in beliebige - flexible oder starre - Rohrleitungen einsetzen. Je nach Länge der zu beheizenden Rohrleitungen kann der Heizleiter, als Meterware vorgefertigt, abgelängt werden, wobei dann nur noch die Hin- und Rückleitung (des Heizleiters) an dem sich im Innern der Rohrleitung befindenden Ende elektrisch miteinander verbunden und gegebenenfalls gegenüber dem Medium isoliert werden muß. Durch die Wahl eines biegsamen Heizleiters kann sich dieser dem Verlauf der Rohrleitung anpassen, d. h. sowohl dem Verlauf einer flexiblen Rohrleitung als auch Winkel­ stücken einer starren Rohrleitung. Unter einem biegsamen Heizleiter ist ein Heizleiter zu verstehen, der sich sowohl den Bewegungen eines flexiblen Schlauches anpassen kann als auch dem Verlauf eines Winkel-Rohrstückes mit einem mittleren Krümmungsradius oberhalb von 5 cm. Das Ende des Heizleiters kann vorteilhafterweise über Verbindungs- und Anschlußstellen der Rohrleitung hinausreichen, was eine Folge davon ist, daß der Heizleiter nicht mit seinem Ende aus der zu beheizenden Rohrleitung herausgeführt werden muß. Auch treten zwischen Rohrleitung und Heizleiter bei den unterschiedlichen Tempera­ turen, denen ein solches System gerade zwischen Betriebsphase und Ruhephase, d. h. Nichtgebrauch, ausgesetzt wird, keine Spannungen auf. Der Heizleiter schwimmt praktisch in dem durch die Rohrleitung bzw. Rohrleitungssystem strömenden Medien mit losem Ende unabhängig davon, welche Längenausdehnung oder Längenkontraktion die Rohrleitung vollzieht. Sowohl die Rohrleitung, in der das elektrische Heizelement eingesetzt wird, als auch das Heizelement selbst, können unabhängig voneinander bei Beschädigungen ausgetauscht werden, was eine wesentliche Kostenersparnis mit sich bringt. Dieses elektrische Heizelement kann nachträglich in beliebige Rohrleitungen und Rohrleitungssysteme eingebaut werden, wozu lediglich ein Rohrstück eingefügt werden muß, das ein Einsetzen des Anschlußkopfes ermöglicht. Mit diesem elektrischen Heizelement ist eine universell einsetzbare Widerstandsheizung geschaffen, die lediglich aus zwei Komponenten, nämlich dem Anschlußkopf und dem beliebig ablängbaren Heizleiter, besteht. Es sind Längen der Heizleiter denkbar, die von 0,5 m bis über 100 m reichen.

Falls eine Außenisolierung aus Tetrafluoräthylen-Polymere und -Kopolymere wie Polytetrafluoräthylen mit Perfluoralkoxy- Seitenketten (Teflon (eingetragene Handelsmarke)-PFA), Poly­ tetrafluoräthylen (PTFE) und Copolymerisate aus Tetrafluor­ äthylen und Hexafluorpropylen (FEP) eingesetzt wird, eignet sich das elektrische Heizelement zum Aufheizen auf hohe Temperaturen, im besonderen auch von aggressiven Medien.

Zur elektrischen Verbindung des Innenleiters mit dem Außenleiter kann die Innenisolierung geringfügig kürzer und die Außeniso­ lierung geringfügig länger als Innen- und Außenleiter gewählt werden, wobei dann nach Verlöten von Innen- und Außenleiter die überstehende Außenisolierung zusammengepreßt und/oder hermetisch verschweißt werden kann.

Vorteilhaft ist eine Verbinder-Kappe, die zur elektrischen Verbindung von Innen- und Außenleiter auf das Ende des Heiz­ leiters aufgesteckt werden kann. Die Verbinder-Kappe kann für runde Heizleiter aus einem isolierten metallischen Zylinder bestehen, die dann auf die stufenweise freigelegten Innenleiter, Innenisolierung, Außenleiter, Außenisolierung, aufgesteckt werden kann. Die Isolierung des Außenleiters kann dann mit der Außenisolierung des Heizleiters verklebt oder verschweißt werden. Auch ist ein in den Randbereich der Verbinder-Kappe eingearbeiteter O-Ring vorteilhaft, der an der Außenisolierung anliegend die Kappe gegen die Außenisolierung abdichtet. Als ergänzendes Bauteil für das elektrische Heizelement ist ein T-Rohrstück von Vorteil, wobei der Anschlußkopf in eines der beiden sich gegenüberliegenden Rohrenden eingesetzt wird. Die beiden freien Enden des T-Rohrstückes werden dann in die zu beheizende Rohrleitung eingebaut, und zwar so, daß das Rohrende des T-Rohrstückes, aus dem der Heizleiter ragt, in Strömungsrichtung des Mediums weist. Es ist nicht unbe­ dingt erforderlich, daß es sich um ein T-Rohrstück mit recht­ winklig zueinander weisenden Rohrenden handelt; vielmehr können auch Rohr-Verzweigungsstücke, wie Y-Rohrstücke, eingesetzt werden, die zumindest zwei sich in etwa gegenüberliegende Rohrenden aufweisen, in die dann der Anschlußkopf mit dem Heizleiter eingesetzt werden kann.

Vorzugsweise wird ein Anschlußkopf mit einem Verschraubungs­ teil, einer Überwurfmutter und einem äußeren Einsatz verwendet. Das Verschraubungsteil, mit einem etwa mittigen Außenflansch, wird mit seinem einen Gewindeteil in die Rohrleitung, das T-Rohrstück oder das Y-Rohrstück eingeschraubt. Von dem freien Ende des Verschraubungsteiles aus wird bei einem solchen Anschlußkopf ein äußerer Einsatz mit einer Öffnung, durch die der Heizleiter geführt ist, eingesetzt, der dann über eine auf das Außengewinde aufgeschraubte Überwurfmutter den Heizleiter in dem Verschraubungsteil festklemmt. Ein auf den Heizleiter aufgesetztes Dichtungsteil, das an dem äußeren Einsatz und dem Verschraubungsteil anliegt, kann als zusätzliche Dichtung dienen. Falls der Anschlußkopf hohen Temperaturen ausgesetzt wird, ist ein zusätzlicher, innerer Einsatz sinnvoll. Dieser innere Einsatz verschließt das Verschraubungsteil zum Rohrinnern hin und liegt einerseits dicht an dem Verschrau­ bungsteil und andererseits an dem Heizleiter an. In diesem Fall liegt das elastische Dichtungsteil zwischen dem äußeren und dem inneren Einsatz, so daß es keinen direkten Kontakt mit dem in der Rohrleitung fließenden Medium hat und somit geschützt ist.

Dieser Anschlußkopf stellt ein leicht handhabbares, variables und den verschiedenen Heizleitern anpaßbares System dar. Je nach Stärke des Heizleiters, der durch das Anschlußstück geführt werden soll, werden entsprechende Einsätze und Dich­ tungsteile hergestellt bzw. bereitgehalten. Das Verschrau­ bungsteil wird dabei nicht verändert. Es kann entsprechend den Normrohren und Normgewinden vorgefertigt werden.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch ein elektrisches Heizelement,

Fig. 2 den Aufbau eines Heizleiters, der in dem Heizelement eingesetzt wird,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines gegenüber Fig. 1 abge­ wandelten Heizelements,

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Verbinder-Kappe und

Fig. 5 ein in ein Rohrstück eingesetztes Heizelement.

Das elektrische Heizelement nach Fig. 1 weist einen Anschlußkopf 1 auf, durch den ein Heizleiter 2 geführt ist. Der dargestellte Anschlußkopf 1 ist aus einem Verschraubungsteil 3, einer Überwurfmutter 4, einem äußeren Einsatz 5, einem inneren Einsatz 6 und einem elastischen Dichtungsteil 7 aufgebaut. Der Anschlußkopf 1 wird mit dem Verschraubungsteil 3, das ein Außengewinde 8 trägt, in eine Rohrleitung 9, wie in Fig. 5 dargestellt, soweit eingeschraubt, bis ein etwa mittig an dem Verschraubungsteil angeordneter Flansch 10 an der Stirnfläche des Rohrendes anliegt. An dem Flansch 10 kann ein in eine Nut 11 eingesetzter O-Ring 12 vorgesehen werden, der das Verschraubungsteil 3 gegen die Rohrleitung 9 abdichtet. In das außenliegende Ende des Verschraubungsteiles 3 ist der innere Einsatz 6 so eingesetzt, daß an dem inneren Einsatz 6 ausgebildete überkragende Ränder 13 auf entsprechenden Schultern 14 eines erweiterten Bereiches des Verschraubungsteiles 3 aufliegen. Die zentrale Bohrung 15 in dem inneren Einsatz 6, durch die der Heizleiter 2 geführt ist, ist nach außen, d. h. in Richtung der Überwurfmutter 4 hin, konisch erweitert.

In dieser konischen Erweiterung liegt das als Doppelkegel ausgebildete elastische Dichtungsteil 7 an, das auf seiner anderen Seite durch den äußeren Einsatz 5, der ebenfalls eine konische Öffnung aufweist, gehalten wird. Der Mittelteil des als Doppelkegel ausgebildeten elastischen Dichtungsteiles 7 ist so dimensioniert, daß der äußere Einsatz 5 und der innere Einsatz 6 auf Distanz gehalten werden. Mit der Über­ wurfmutter 4, in der der äußere Einsatz 5 zentriert gehalten wird, werden die Klemmteile für den Heizleiter, d. h. der äußere Einsatz 5, der innere Einsatz 6 und das elastische Dichtungsteil 7, in dem rohrförmigen Verbindungsteil 3 fixiert. Je nach Stellung der Überwurfmutter 4 kann das elastische Dichtungsteil 7 mehr oder weniger zwischen dem äußeren Einsatz 5 und dem inneren Einsatz 6 verklemmt werden.

Um das rohrförmige Verschraubungsteil 3 gegen den inneren Einsatz 6 abzudichten, ist eine O-Ringnut 20 vorgesehen, in der ein O-Ring 21 eingesetzt ist. Während der O-Ring 21 das Verschraubungsteil 3 gegen den inneren Einsatz 6 abdichtet, dichtet das als Doppelkegel ausgebildete elastische Dichtungsteil 7 den inneren Einsatz 6 gegen den Heizleiter 2 ab. Da Dichtungen, wie zum Beispiel im vorliegenden Fall das kegelförmige, elasti­ sche Dichtungsteil 7, zum Kaltfließen neigen, was nach längeren Betriebszeiten zu Undichtigkeiten führen kann, ist der innere Einsatz 6, wie bereits weiter oben beschrieben wurde, von außen und damit verschiebbar in den Anschlußkopf 1 eingesetzt. Im Betrieb wird auf den inneren Einsatz 6 durch das Fluid ein ständiger Druck in Richtung des Pfeiles 22 ausgeübt, wodurch verstärkt das elastische Dichtungsteil 7 dichtend gegen den Heizleiter 7 gedrückt wird. Es wird so eine dauerhafte Dichtung zwischen dem inneren Einsatz 6 und dem Heizleiter 2 erzielt.

In der in Fig. 3 dargestellten abgewandelten Ausführungsform des Anschlußkopfes 1 ist ein elastischer Dichtungsteil 7′ vorgesehen, das den Heizleiter 2 direkt gegen das rohrförmige Verschraubungsteil 3 abdichtet. Hierbei kann der O-Ring 21 nach Fig. 1 entfallen. Das elastische Dichtungsteil 7′ nach Fig. 3 weist einen erweiterten Bereich auf, der sich in einen entsprechend geformten Bereich des Verschrau­ bungsteiles 3 zwischen dem inneren Einsatz 6 und dem äußeren Einsatz 5 legt. Auch bei dieser Ausführungsform wird mit steigendem Fluiddruck in Richtung des Pfeiles 25 die Dichtwirkung des elastischen Dichtungsteiles 7′ erhöht, das sich zwischen dem äußeren Einsatz 5 und dem inneren Einsatz 6 zusammengedrückt verstärkt gegen die Innenfläche des Verschraubungsteiles 3 dichtend schiebt.

Bevorzugt wird in das Heizelement ein koaxialer Heizleiter 2 eingesetzt, wie er in Fig. 2 gezeigt ist. Bei einem solchen Leiter wird der Innenleiter 16 von einer inneren Isolierschicht 17 umgeben, über die sich der Außenleiter 18 aus einem metal­ lischen Geflecht legt. Der Außenleiter 18 wird seinerseits von einer Außenisolierung 19 umgeben. Dieser koaxiale Heizleiter 2 ist in alle Richtungen gleichmäßig biegsam. Sein Querschnitt ist von den geforderten Einsatzbedingungen, wie beispielsweise der Stromaufnahme, abhängig.

Das freie in die Rohrleitung hineinragende Ende des vorzugsweise koaxial aufgebauten Heizleiters 2 wird mit einer Verbinder-Kappe 26, wie sie in Fig. 4 näher dargestellt ist, verschlossen, wobei gleichzeitig der Innenleiter 16 und der Außenleiter 18 elektrisch miteinander verbunden werden. Hierzu weist die Verbinder-Kappe 26 einen metallischen Zylinder 27 mit einem engeren Bereich 28, der in etwa dem Durchmesser des Innenleiters 16 entspricht, und einem erweiterten Bereich 29, der in etwa dem Außendurchmesser des Außenleiters 18 entspricht, auf. Dieser metallische Zylinder 27, der in eine Isolierung eingebettet ist, umhüllt elastisch anliegend den Innenleiter 16 und den Außenleiter 18. Die Isolierungs-Hülse 30 ist über den metallischen Zylinder 27 hinaus verlängert und so erweitert, daß sie die Außenisolierung 19 des Heizleiters 2 umhüllt. Zur Abdichtung gegenüber dem durch die Rohrleitung fließenden Medium ist am Ende der Isolierungs-Hülse 30 ein O-Ring 31 eingesetzt. Mit einer in einer Rille 33 am Ende der Verbinder-Kappe 26 eingesetzten Schlauchklemme 32 kann die Verbinder-Kappe, falls erforderlich an dem Heizleiter zusätzlich festgeklemmt werden. Gleichzeitig wird durch die Schlauchklemme 32 ein Dichtungseffekt erzielt. Das Ende der Verbinder-Kappe 26 ist zur Verringerung des Strömungswiderstandes in Fig. 4 abgeschrägt dargestellt.

Das elektrische Heizelement kann durch ein T-Rohrstück 34, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, ergänzt werden. In ein solches T-Rohrstück 34 kann das elektrische Heizelement in eines der beiden sich gegenüberliegenden Rohrenden 35, 36 eingesetzt werden, so daß der Heizleiter 2 durch das andere Rohrende, das ebenso wie das freie Rohrende 37 mit der zu beheizenden Rohrleitung 9 verbunden ist, hindurch führt. Die Fließrichtung des durch die Rohrleitungen 9 und das T-Rohrstück 34 strömenden Mediums ist durch die Pfeile 38 angedeutet. Ein elektrisches Heizelement mit einem solchen Rohrverzweigungsstück kann in einfacher Weise in eine zu beheizende Rohrleitung eingebaut werden.

Claims (7)

1. Anschlußkopf mit einem eine Hin- und Rückleitung aufweisenden Heizleiter für Rohrleitungen, insbesondere für lange Rohrleitungen, welcher in die Rohr­ leitungen einbaubar ist, wobei Hin- und Rückleitung an ihrem in der Rohr­ leitung liegenden Ende elektrisch miteinander verbunden sind, und mit einem den Heizleiter umgebenden elastischen, vom Querschnitt konischen Dichtungsteil, das gegen ein Verschraubungsteil mittels einer daran ein­ gangsseitig verschraubten Überwurfmutter anpreßbar ist, und das von der Seite der Überwurfmutter (4) aus nach deren Lösen austauschbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsteil (7; 7′) in axialer Richtung gegen einen inneren Einsatz (6) anliegt, der von dem eingangsseitigen Ende in eine zentrale Bohrung des Verschraubungsteiles (3) mit der Überwurf­ mutter (5) aus einsetzbar und unter Abdichtung des Gleitflächenspaltes verschiebbar angeordnet ist, und daß eine durch eine zylindrische Er­ weiterung der den Einsatz aufnehmenden Bohrung des Verschraubungsteiles (3) gebildete Schulter (14) einen Anschlag in Rohranschlußrichtung für einen am Einsatz (6) vorgesehenen überkragenden Rand (13) bildet.

2. Anschlußkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungs­ teil (7; 7′) die Form eines Kegels aufweist, der in einer konischen Aus­ nehmung des inneren Einsatzes (6) anliegt.

3. Anschlußkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Überwurfmutter (4) und dem elastischen Dichtungsteil (7; 7′) ein äußerer Einsatz (5) angeordnet ist, durch den der Heizleiter (2) geführt ist.

4. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Dichtungsteil (7) die Form eines Doppelkegels aufweist, der in einer konischen Ausnehmung des äußeren Einsatzes (5) einsitzt.

5. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Außenwandung des inneren Einsatzes (6) ein den Einsatz (6) gegen das Verschraubungsteil (3) abdichtender O-Ring (21) eingesetzt ist.

6. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsteil (7′) einerseits den Heizleiter (2) dichtend umschließt und andererseits dichtend an der Innenwandung des Verschraubungsteiles (3) anliegt.

7. Anschlußkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungs­ teil (7′) einen erweiterten Bereich (23) aufweist, der an der Innenwandung des Verschraubungsteiles (3) anliegt.