DE4035488C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beheizen von fließfähigen Stoffen, die durch mindestens eine Durchtritts­ stelle mittels einer Pumpvorrichtung hindurchbewegbar sind, mit mindestens einem beheizbaren Element, das eine Art Kelch ausbildet.

Vorrichtungen zum Beheizen von fließfähigen Stoffen sollen das Fließverhalten von Fluiden und zähfließenden Stoffen, wie beispielsweise fettartigen Stoffen, verbessern. Es ist schon vorgeschlagen worden, eine fluidführende Leitung, die an der Durchtrittsstelle endet, mittels Heizmanschetten zu beheizen. Hierdurch lassen sich zwar teilweise durch den Pumpvorgang hervorgerufene Kavitationen im sich an die Durchtrittsstelle anschließenden Leitungssystem und damit mögliche Beschädigungen verhindern; allein bei Stoffen mit ausgesprochen zähem Fließverhalten, wie es beispielsweise fettartige Stoffe bei tiefen Temperaturen (-25°C . . . 0°C) aufweisen, arbeiten diese Vorrichtungen nicht mehr zufriedenstellend. Der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpvorrichtung ist erheblich herabgesetzt, und die Kavitationserscheinungen machen sich verstärkt bemerkbar.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem deutschen Gebrauchsmuster 70 46 549 zumindest ein Teil der beheizbaren Elemente als eine Art Kelch in Form einer beheizbaren Ansaugglocke mit geschlossener Mantelfläche gebildet. Hierdurch soll eine besonders wirtschaftliche Beheizung erreicht werden, da mit der gegebenen großen Oberfläche durch die Ansaugglocke, an der hinsichtlich der Zähflüssigkeit besonders wesentlichen Stelle, eine kräftige Beheizung durchgeführt werden kann. Um eine weitere Oberflächenvergrößerung der umströmten Heizfläche zu erreichen, kann es bei der bekannten Vorrichtung vorgesehen sein, innerhalb der Ansaugglocke mit dieser fest verbundene wärmeleitende Lamellen anzuordnen. Trotz dieser Maßnahmen kommt es insbesondere bei zähfließenden Stoffen auch bei dieser bekannten Vorrichtung zu Kavitationserscheinungen und zu einer Herabsetzung des volumetrischen Wirkungsgrades der Pumpvorrichtung.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst. Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Beheizen von fließfähigen Stoffen der Kelch segmentartige Ausnehmungen aufweist, die von dem fließfähigen Stoff ausfüllbar sind, ist gewährleistet, daß bei Betrieb der Pumpvorrichtung kontinuierlich und ungehindert der jeweilige zähfließende Stoff die Durchtrittsstelle passieren kann. Mithin ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewährleistet, daß auch ein äußerst zähfließender Stoff genügend schnell zur Durchtrittsstelle hin über die segmentartigen Ausnehmungen nachfließen kann, so daß mit Sicherheit der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpvorrichtung nicht beeinträchtigt wird und Kavitationserscheinungen vermieden sind. Es ist überraschend, daß trotz einer Oberflächenreduzierung, bedingt durch die segmentartigen Ausnehmungen, die beheizbare Fläche des jeweiligen beheizbaren Elementes völlig ausreicht, um die zum Fließen des Stoffes notwendige Wärme unmittelbar in das über die segmentartigen Ausnehmungen nachströmende Fluid zu leiten, so daß ein darüber hinausgehender Bereich, der ebenfalls von dem fließfähigen Stoff eingenommen ist, nicht erwärmt zu werden braucht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung benötigt zum Ausüben ihrer Funktion daher nur eine geringe Heizleistung, was deren Betrieb gegenüber den bekannten Lösungen kostengünstig macht. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird also im wesentlichen immer nur etwa diejenige Fluid- oder Stoffmenge in ihrem Fließverhalten verbessert, die durch die segmentartigen Ausnehmungen gerade hindurchtritt und die im jeweils nachfolgenden Takt der intermittierend arbeitenden Pumpvorrichtung gefördert wird.

Hierin unterscheidet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung, sofern sie in geschlossenen Behältern, wie beispielsweise Tanks od. dgl., Anwendung findet, auch von sonstigen bekannten Fluidbehälterheizungen, bei denen mittels eingesetzter Heizstäbe oder Heizbänder und Heizmanschetten, die außen auf die Behälter aufgebracht sind, der gesamte Behälterinhalt aus fließfähigem Stoff erwärmt wird.

Darüber hinaus ist für den jeweiligen Behälter bei den bekann­ ten Lösungen eine zusätzliche Wärmedämmung notwendig, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung entfällt.

Zwar arbeiten, insgesamt betrachtet, die bisher beschriebenen bekannten Vorrichtungen hinreichend effizient, insbesondere wenn neben der Wärmeleitung noch die Möglichkeit eines konvek­ tiven Wärmetransportes mit hinzutritt. Letzterer tritt aber bei äußerst zähen Fluiden praktisch nicht mehr auf, so daß hier die Grenzen der bekannten Vorrichtungen liegen, wohin­ gegen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung äußerst zähflie­ ßende Stoffe, wie beispielsweise Fette mit einem ausgeprägten rheologischen Verhalten, die innerhalb von Zentralschmieran­ lagen Verwendung finden, mit der entsprechenden Pumpvorrich­ tung noch ohne weiteres förderbar sind.

Als besonders vorteilhaft für das Nachfließverhalten hat sich erwiesen, wenn das jeweilige beheizbare Element innerhalb eines kugelförmigen Raumes angeordnet ist, dessen Mitte durch die Durchtrittsstelle gebildet ist und dessen Radius

ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist hierbei zumindest ein Teil der beheizbaren Elemente durchgehende Ausnehmungen auf, durch die der fließfähige Stoff leichter nachströmt.

Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung gemäß den Merkmalen der Ansprüche 4 bis 6 sind die beheizbaren Elemente derart zueinander anordenbar, daß räumlich ausgedehn­ te Erwärmungszonen, insbesondere kugelförmige, entstehen, die das Nachfließverhalten zur Durchtrittsstelle hin weiter verbessern.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist zumindest ein Teil der beheizbaren Elemente Widerstandselemente auf, die die Heizleistung erhöhen. Sofern diese Widerstandselemente aus sogenannten Kaltleitern gebildet sind, also einen elektrischen Leiter bzw. Widerstand darstellen, mit einem positiven Temperaturkoeffizienten der elektrischen Leitfähig­ keit, so daß sein elektrischer Widerstand mit steigender Temperatur größer wird, regeln diese bei Konstant-Spannungs­ speisung ihre Temperatur und somit ihre Leistungsaufnahme selbst. Aufgrund ihrer Eigenschaft der sprungartigen Wider­ standsänderung bei einer bestimmten Temperatur, der sog. Sprungtemperatur, ist ihre Heizleistung auf einen vorgebba­ ren Wert begrenzbar, was verhindert, daß diese Widerstands­ elemente sich selbst schädigend überhitzen können. Ferner ist durch diese Begrenzung der Leistungsaufnahme der Betrieb der Vorrichtung kostengünstig.

Vorzugsweise ist vorgesehen, die Durchtrittsstelle mit min­ destens einem Filterelement zu versehen, um zum Schutz der Pumpvorrichtung die in den fließfähigen Stoffen vorhandenen Schmutzteile vor dem Eintritt in die Durchtrittsstelle zurück­ zuhalten. Bei bekannten Lösungen mußte oftmals auf ein dahin­ gehendes Filterelement verzichtet werden, um überhaupt noch eine Förderfunktion gewährleisten zu können.

Im folgenden ist die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 die Unteransicht der erfindungsgemäßen Vor­ richtung und

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seiten­ ansicht der Vorrichtung.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung dient zum Beheizen von fließfähigen Stoffen, wie beispielsweise fettartigen Stoffen (nicht dargestellt).

Diese zähfließenden Stoffe sind üblicherweise in geschlosse­ nen Behältern, wie beispielsweise Tanks (nicht dargestellt), eingefüllt. In diese Behälter wird die erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt, deren Kopfteil 10, der in Fig. 2 nur teilweise dargestellt ist, die Wand des nicht dargestell­ ten Behälters durchgreift. An der Stelle des Durchgriffes kann eine Haltevorrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen sein, die die erfindungsgemäße Heizvorrichtung in ihrer Lage im Behälter hält. Die derart im Behälter eingenommene Lage der Vorrichtung entspricht der, wie sie in Fig. 2 darge­ stellt ist, bei der der Kopfteil 10 das zuoberst angeordnete Teil der gesamten Vorrichtung ist, die vorzugsweise in der Mitte des Behälters angeordnet ist und in der Nähe des Boden­ bereiches des Behälters (nicht dargestellt), um möglichst vollständig die in den Behälter nachfüllbare Stoffmenge, beispielsweise für die Verwendung innerhalb von Zentral­ schmieranlagen, ausfördern zu können.

Unterhalb des Kopfteiles 10 der Vorrichtung weist diese eine Pumpvorrichtung 12 in Form einer Saugpumpe, beispiels­ weise Zahnrad- oder Kolbenpumpe auf, wie sie dem Fachmann bekannt ist und daher nicht näher beschrieben zu werden braucht. Die Pumpvorrichtung weist einen aus Leitungsab­ schnitten gebildeten Eingang 14 sowie einen Ausgang 16 auf und die Fließrichtung ist bei Betrieb der Pumpvorrichtung 12 durch die in der Fig. 2 dargestellten Pfeile angegeben. An den Ausgang 16 der Pumpvorrichtung 12 schließt sich eine nicht dargestellte Abnahmestelle an, die mittels dem fließfä­ higen Stoff entsprechend zu schmieren ist. Das den Eingang 14 der Pumpvorrichtung bildende Leitungsstück mündet an seinem einen Ende in den Ansaugbereich der Saugpumpe und an seinem anderen Ende in die Durchtrittsstelle 18. Die Durchtritts­ stelle 18 ist topfartig ausgebildet und ist entlang ihres Außenumfanges von einem Filterelement 20 in Form eines Saug­ filters vollständig umschlossen, dessen Enden von Halterun­ gen 22 der Vorrichtung fest aufgenommen sind.

Vor dem Eintritt des fließfähigen Stoffes in die Durchtritts­ stelle 18 hat dieser also das Filterelement 20 zu durchströ­ men und wird dort von Verschmutzungen entsprechend befreit.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist sechs beheizbare Elemente 24a, b auf, die sich hinsichtlich ihrer Längenaus­ dehnung in zwei Arten 24a und 24b unterteilen lassen. Das jeweilige beheizbare Element 24a, b bildet im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils eine Fläche aus, die sich für die Elemente 24a und 24b zumindest in ihrem in Fig. 2 darge­ stellten oberen bzw. unteren Endbereich von der Durchtritts­ stelle 18 weg nach außen hin erstreckt. Betrachtet man die in Fig. 1 dargestellte Unteransicht der Vorrichtung, hat diese eine Art sternförmige Gestalt, deren Zacken die beheiz­ baren Elemente 24a und 24b sind, die sich dem nachströmenden Fluid von der Durchtrittsstelle 18 weg entgegenstrecken. Für die Erwärmung von zähfließenden Stoffen ist es besonders vorteilhaft, das jeweilige beheizbare Element 24a, b innerhalb eines kugelförmigen Raumes anzuordnen, dessen Mitte 28 inner­ halb der Durchtrittsstelle 18 liegt, mithin also durch die Durchtrittsstelle gebildet ist, und dessen Radius

ist. Die diesbezüg­ liche Mitte 28 liegt auf der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Längsachse 26 der Vorrichtung.

Die beheizbaren Elemente 24a und 24b sind aus elektrisch leitfähigen Teilen, vorzugsweise aus Blech, gebildet. Wie sich insbesondere aus der Fig. 1 ersehen läßt, lassen sich die beheizbaren Elemente 24a, b aus einem ebenen Blechstück ausschneiden oder ausstanzen und dann anschließend entlang der Umfangslinie eines kreisrunden Bodenstückes 30 nach oben (24a) bzw. nach unten (24b) abbiegen. Die einander zugewandten Enden eines jeden Paares beheizbarer Elemente 24a und 24b stoßen hierbei aneinander an, wie sich dies insbesondere aus der Fig. 1 ersehen läßt.

Die in Blickrichtung auf Fig. 2 oben dargestellten beheizbaren Elemente 24a bilden eine Art Kelch aus, der segmentartige Ausnehmungen 32 aufweist, die von dem fließfähigen Stoff ausgefüllt sind. Vergleichbares gilt für die in Fig. 2 unten dargestellten beheizbaren Elemente 24b kleinerer Längenaus­ dehnung. In den beheizbaren Elementen 24a, b sind jeweils durchgehende Ausnehmungen 34a, b vorhanden, die im wesentli­ chen elliptisch sind und durch die der fließfähige Stoff in Richtung der Durchtrittsstelle 18 hindurchtreten kann. Die beheizbaren Elemente 24a und 24b erstrecken sich gruppen­ mäßig unterteilt in zwei unterschiedliche Richtungen, nämlich nach oben und unten, so daß bei Betrieb der Vorrichtung etwa eine elliptische Erwärmungszone innerhalb des fließ­ fähigen Stoffes gebildet ist.

Zum Beheizen der beheizbaren Elemente sind Widerstandselemente in Form von Kaltleitern 36 vorgesehen, die sich gleichmäßig entlang des Außenumfanges der Bodenplatte 30 um die Durch­ trittsstelle 18 herum verteilen. Die in der Vorrichtung verwendeten drei Kaltleiter 36 erstrecken sich mit ihrer Längsrichtung im wesentlichen parallel zur Längsachse 26 der Vorrichtung und sind beispielsweise pillenartig ausge­ bildet. Dahingehende Widerstandselemente werden beispielsweise von der Firma Siemens unter der Typenbezeichnung "Kaltleiter PTC Siemens P 310/2492-A60" mit einer Sprungtemperatur von 40°C im Handel angeboten. Die beiden Enden eines jeden Kalt­ leiters 36 sind von der Vorrichtung aufgenommen, wobei das eine untere Ende in Anlage mit dem elektrisch leitfähigen Bodenstück 30 ist. Ferner weist der jeweilige Kaltleiter 36 an der Stelle des Bodenstückes 30 eine Anschlußstelle 38 auf, die mit einer elektrischen Leitung 40 verbunden ist, die an den Pluspol einer Konstant-Spannungsspeisung der üblichen und daher nicht näher beschriebenen Art angeschlossen ist.

Der Minuspol dieser Konstant-Spannungsspeisung ist über eine elektrische Leitung 42 mit einem beheizbaren Element 24a verbunden. Aus Gründen der Isolierung sind die elektrisch leitfähigen Anschlußstellen 38 mit Epoxydharz umgossen.

Die Widerstandsheizelemente sind mithin an der Vorrichtung derart an Stellen angebracht, daß das Einzugsgebiet der Pumpenansaugöffnung effizient erwärmt wird, wobei die Anord­ nung der beheizbaren Elemente 24a, b auf den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks (Fig. 1) besonders vorteilhaft ist. Anstelle der beschriebenen flächenförmigen beheizbaren Ele­ mente 24a, b können auch linienförmige Elemente (nicht dar­ gestellt) Verwendung finden, die sich dann strahlenartig von der Durchtrittsstelle 18 weg nach außen erstrecken.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Beheizen von fließfähigen Stoffen, die durch mindestens eine Durchtrittsstelle (18) mittels einer Pumpvorrichtung (12) hindurchbewegbar sind, mit mindestens einem beheizbaren Element, das eine Art Kelch ausbildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Kelch segmentartige Ausnehmungen (32) aufweist, die von dem fließfähigen Stoff ausfüllbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige beheizbare Element (24a, b) innerhalb eines kugelförmigen Raumes angeordnet ist, dessen Mitte durch die Durchtrittsstelle (18) gebildet ist und dessen Radius ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der beheizbaren Elemente (24a, b) durchgehende Ausnehmungen (34a, b) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei beheizbare Elemente (24a oder b) gleichmäßig um die Durchtrittsstelle (18) herum angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Arten von beheizbaren Elementen (24a, b) vorhanden sind, die sich zumindest hin­ sichtlich ihrer Längenausdehnung voneinander unterscheiden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindest ein Teil der beheizbaren Ele­ mente (24a, b) sich in unterschiedlichen Richtungen erstreckt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der beheizbaren Elemente (24a, b) Widerstandselemente aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandselemente Kaltleiter (36) sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsstelle (18) mindestens ein Filterelement (20) aufweist.