DE4126269C2 - Wärme- und Kühlschlauch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärme- und Kühlschlauch, insbeson­ dere zum Erwärmen oder Kühlen von Behältnissen jeglicher Art, mit einem einen Strömungspfad für wärmendes oder kühlendes Strömungsmedium bildenden Kanal und einer den Kanal umgebenden Schlauchwandung, wobei die Schlauchwandung im langgestreckten bzw. ausgerollten Zustand des Schlauches eine im wesentlichen flache Kontaktfläche zur Anlage an das Behältnis aufweist.

Wärme- und Kühlschläuche der in Rede stehenden Art sind aus der DE-PS 40 05 441 bekannt. Sie weisen einen über die Länge des Schlauches gleichbleibenden, im wesentlichen kreisförmigen In­ nenquerschnitt auf. Die Wandung des Schlauches ist an zwei ein­ ander gegenüberliegenden Seiten jeweils mit einem nach außen vorspringenden, im wesentlichen keilförmigen, sich nach außen verjüngenden Ansatz versehen. Der bekannte Schlauch ist ein­ stückig gefertigt. Seine Herstellung erfolgt bevorzugterweise mittels eines Extrudierverfahrens unter Einsatz von geeigneten Düsenformen. Der bekannte Schlauch weist keine speziellen strukturellen Merkmale auf, die ihn für die Verwendung als Wärme- oder Kühlschlauch besonders geeignet erscheinen lassen. Die Ausbildung der Wandung mit zwei einander gegenüberliegen­ den, im wesentlichen keilförmigen, sich nach außen verjüngenden Ansätzen dient lediglich dazu, das Material der Wandung eines Behälters, insbesondere eines Folienbeutels, in den der Schlauch als Einfüll- oder Auslaßvorrichtung integriert werden soll, ohne starke Umbiegung an den Schlauch anzulegen, so daß auf möglichst einfache Weise eine dichte Verbindung zwischen dem Schlauch und der Wandung des Behälters hergestellt werden kann.

Spezielle Wärme- und Kühlschläuche der eingangs genannten Art sind seit Jahren aus der Praxis bekannt. Sie dienen zum Kühlen oder Erwärmen von Gefäßen, Kannen, Gasflaschen, Behältern sowie von Versuchsaufbauten in der Chemie und Lebens- sowie Genußmittelindustrie. Beispielsweise werden die in Rede stehen­ den Wärme- und Kühlschläuche um Bechergläser herumgewickelt, um den Inhalt des Becherglases indirekt aufzuheizen oder zu küh­ len. Als wärmendes oder kühlendes Medium dienen in der Regel Gase, Dampf und Flüssigkeiten. Entsprechend müssen die in Rede stehenden Wärme- und Kühlschläuche zumindest weitgehend gas- und/oder flüssigkeitsdicht ausgeführt sein.

Die bislang verwendeten Wärme- und Kühlschläuche sind in ein­ fachster Weise aus Gummi bzw. Silikon hergestellt und weisen im Querschnitt ein in etwa halbkreisförmiges Profil auf. Der tun­ nelähnlich gebildete Kanal für das Strömungsmedium hat ein ent­ sprechend ähnliches Profil, wobei der Schlauch aufgrund seiner dünnen Schlauchwandung relativ forminstabil ist. So besteht beispielsweise die Gefahr, daß der Schlauch beim Umwickeln um ein Becherglas oder dergleichen weitgehend zusammengedrückt wird, so daß er nur noch einen geringen Strömungsquerschnitt aufweist. Des weiteren können die in Rede stehenden Wärme- und Kühlschläuche nur relativ geringen Drücken des wärmenden oder kühlenden Strömungsmediums ausgesetzt werden, da sie über kei­ nerlei Verstärkungen verfügen. Schließlich ist die Herstellung der bekannten Wärme- und Kühlschläuche aufgrund der besonderen Profilierung bei erforderlicher Kontaktfläche aufwendig und so­ mit kostenintensiv.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wärme- und Kühlschlauch der in Rede stehenden Art anzugeben, bei dem die Querschnittsfläche des Schlauchkanals auch bei Verbiegen des Schlauches weitgehend konstant bleibt und bei dem auf ein­ fache Weise unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten der Schlauch­ wandung in verschiedenen Schlauchabschnitten realisiert sind.

Der erfindungsgemäße Wärme- und Kühlschlauch löst die voranste­ hende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach ist der eingangs genannte Wärme- und Kühlschlauch derart ausge­ bildet, daß der Kanal durch einen flexiblen und bzgl. seines Querschnittes weitgehend stabilen Innenschlauch gebildet ist, daß der Innenschlauch auf der der Kontaktfläche abgewandten Seite mit wärmeisolierenden oder wärmereflektierenden Mitteln zumindest teilweise umgeben ist und daß die Schlauchwandung um den Innenschlauch und die wärmeisolierenden oder wärmereflek­ tierenden Mittel herumgeformt ist.

Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, daß zur Stabili­ sierung des das wärmende oder kühlende Strömungsmedium führen­ den Kanals eine stabile Kanalwandung erforderlich ist und daß diese durch einen stabilen Innenschlauch realisierbar ist. Die­ ser ist so ausgestaltet, daß sich der Kanal nicht mehr ohne weiteres zusammendrücken läßt und ein weitgehend konstanter Strömungsquerschnitt für das wärmende bzw. kühlende Strömungs­ medium gewährleistet ist. Ferner ist erkannt worden, daß sich auf einfache Weise ein Wärme- bzw. Kühlschlauch herstellen läßt, der in unterschiedlichen Wandungsabschnitten unterschied­ liche Wärmeleitfähigkeit des Wandungsmaterials aufweist, wenn zwischen dem stabilen Innenschlauch und der Schlauchwandung, die den Innenschlauch umgibt, ein wärmeisolierendes oder wärme­ reflektierendes Material angeordnet wird. Der Innenschlauch dient dabei als Träger für dieses Material, das nur bereichs­ weise auf der der Kontaktfläche des Schlauchs abgewandten Seite angeordnet ist. Erfindungsgemäß hat die Schlauchwandung nunmehr nicht nur die Funktion, den durch den Innenschlauch gebildeten Kanal zu umgeben, sondern auch fixierende Funktion für die wär­ meisolierenden oder wärmereflektierenden Mittel, die zwischen Innenschlauch und Schlauchwandung angeordnet sind. Die Schlauchwandung schützt außerdem die wärmeisolierenden und wär­ mereflektierenden Mittel gegen mechanische Beanspruchung, bei­ spielsweise beim Umwickeln von Behältern mit dem erfindungsge­ mäßen Schlauch, und gegen chemisch bedingte Einflüsse, bei­ spielsweise bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Schlauchs in Laborumgebungen. Dabei ist der erfindungsgemäße Wärme- bzw. Kühlschlauch einfach herzustellen.

Unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten ist es besonders vorteilhaft, wenn die Schlauchwandung um den Innenschlauch her­ umgegossen ist. Dies setzt ein gießbares Material der Schlauch­ wandung voraus. Ebenso könnte die Schlauchwandung um den Innen­ schlauch herumgespritzt sein, wobei auch hier die technologi­ schen Voraussetzungen gegeben sein müssen. Die voranstehend ge­ nannten Technologien haben den großen Vorteil, daß zwischen dem Innenschlauch und der Schlauchwandung eine gute Haftung be­ steht. Der Wärmeübergang zwischen Innenschlauch und Schlauch­ wandung ist somit unproblematisch.

Damit nun der Kanal einerseits bei erheblichen mechanischen Be­ anspruchungen von außen, andererseits bei erheblichen kanalsei­ tigen Druckschwankungen weitgehend konstanten Querschnitt auf­ weist, ist der Innenschlauch als vorzugsweise gewebeverstärkter Druckschlauch ausgeführt. Insbesondere bei Verwendung von Dampf als wärmendes Strömungsmedium ist es von weiterem Vorteil, wenn der Innenschlauch sogar hochdruckbeständig ausgeführt ist.

Wie bereits einleitend ausgeführt wurde, wird der erfindungsge­ mäße Wärme- und Kühlschlauch um Behältnisse jeglicher Art her­ umgewickelt bzw. herumgewunden. Damit keine besonderen Maßnah­ men zum Festhalten des Schlauches in seiner gewundenen Form er­ forderlich sind, könnte der Innenschlauch durch mindestens einen Draht oder dergleichen verstärkt sein. Der Draht oder dergleichen wäre dann gemeinsam mit dem Innenschlauch umgossen bzw. umspritzt. Bei dem hier zu verwendenden Draht müßte es sich um ein plastisch verformbares Material handeln, das sich jeglichen Konturen anpassen kann und nach der Verformung kein elastisches Rückfedern aufweist.

Nachfolgend wird auf die Ausgestaltung des Innenschlauchs bzw. auf das Profil des erfindungsgemäßen Wärme- und Kühlschlauches Bezug genommen.

Sowohl strömungstechnisch als auch konstruktionstechnisch ist es von besonderem Vorteil, wenn der Innenschlauch in etwa run­ den Querschnitt aufweist. Jegliche handelsüblichen Schläuche sind nämlich mit rundem Querschnitt ausgeführt, so daß je nach Anforderungsprofil solche handelsüblichen Schläuche verwendet werden könnten. Ebenso könnte der Schlauch jedoch auch in etwa ovalen Querschnitt aufweisen, was sich insbesondere bei Ausbil­ dung einer sehr breiten Kontaktfläche positiv auf den Wärme­ übergang auswirken würde.

Die Schlauchwandung weist in vorteilhafter Weise ein im wesent­ lichen teilkreisförmiges Profil auf. Genauer gesagt könnte die Schlauchwandung ein tunnelähnliches Profil aufweisen, wobei die Kontaktfläche die Tunnelbasis und die der Kontaktfläche abge­ wandte Seite den Tunnelbogen bilden. Mit der Kontaktfläche würde dann der Wärme- und Kühlschlauch an das Behältnis ange­ legt und umwickelt werden. Damit nun der Wärmeübergang mög­ lichst wirksam erfolgen kann, ist die Schlauchwandung in weiter vorteilhafter Weise derart profiliert, daß sie bei vorgegebenem Durchmesser des Innenschlauchs, d. h. bei beliebigem Durchmesser des Innenschlauchs, eine möglichst große Kontaktfläche auf­ weist. Mit anderen Worten ist die Kontaktfläche im Vergleich zur Dicke des Wärme- und Kühlschlauchs relativ groß zu wählen, was stets zu einer in Abhängigkeit von dem Durchmesser des ver­ wendeten Innenschlauchs relativ dünnen Ausgestaltung führt.

Die Wärmeübertragung bzw. der Wärmeübergang zu dem zu wärmenden oder zu kühlenden Behältnis wird des weiteren dadurch begün­ stigt, daß die Schlauchwandung auf der der Kontaktfläche zuge­ wandten Seite, d. h. zur Kontaktfläche hin, dünner ausgeführt ist als auf der der Kontaktfläche abgewandten Seite. Eine sol­ che Ausgestaltung hat den großen Vorteil, daß die der Kontakt­ fläche abgewandte Seite der Schlauchwandung aufgrund der dicke­ ren Ausführung als quasi Isolierung bzw. Wärmedämmung nach au­ ßen dient.

Die wärmeisolierenden oder wärmereflektierenden Mittel können in weiterer vorteilhafter Weise als Metallfolie, vorzugsweise als Aluminiumfolie, ausgeführt sein. Folglich verhindern die wärmeisolierenden bzw. wärmereflektierenden Mittel einerseits eine Abstrahlung der Wärme bzw. Kälte in Richtung der der Kon­ taktfläche abgewandten Seite und zum anderen bewirken die wär­ mereflektierende Mittel eine Reflextion der Wärme bzw. Kälte zum Behältnis hin, wodurch der Wirkungsgrad des erfindungsge­ mäßen Wärme- und Kühlschlauchs abermals verbessert ist.

In materialmäßiger Hinsicht ist es von Vorteil, wenn die Schlauchwandung aus Gummi oder Kunststoff, vorzugsweise aus Si­ likonelastomer, hergestellt ist. Dabei ist wesentlich, daß es sich je nach Anwendungsfall um ein alterungsbeständiges, licht­ beständiges und gegenüber Säuren, Laugen, Alkohol, Aceton, etc. resistentes Material handelt. Statt eines homogenen Werkstoffes könnte die Schlauchwandung auch aus einem faserverstärkten oder partikulär verstärkten Gummi oder Kunststoff bzw. Silikonela­ stomer hergestellt sein. Die Faserverstärkung würde einerseits die mechanische Stabilität erhöhen, andererseits bei geeigneter Orientierung und geeignetem Material der Fasern die Wärmeleit­ fähigkeit verbessern. Gleiches gilt für partikuläre Einlagerun­ gen, wobei das Gummi oder der Kunststoff stets die Matrix bil­ den. Schließlich könnte es sich bei dem verwendeten Gummi oder Kunststoff bzw. Silikonelastomer um ein Material mit zumindest relativ hoher Wärmeleitfähigkeit handeln, daß bereits insoweit ein hinreichender Wärmeübergang zum Behältnis gewährleistet ist.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorlie­ genden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und wei­ terzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Er­ läuterung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung, perspektivisch, ein er­ stes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärme- und Kühlschlauches,

Fig. 2 in schematischer Darstellung, perspektivisch, ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärme- und Kühlschlauches und

Fig. 3 in einer schematischen Seitenansicht, teilweise weggebrochen, den Gegenstand aus Fig. 1 oder Fig. 2.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen zwei Ausführungsbeispiele erfin­ dungsgemäßer Wärme- und Kühlschläuche, wobei diese Schläuche zum Erwärmen oder Kühlen von Behältnissen jeglicher Art dienen. In vereinfachter Darstellung ist in den Figuren lediglich ein Teilstück des Schlauches von einem Ende her dargestellt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen deutlich, daß der Wärme- und Kühl­ schlauch einen einen Strömungspfad für wärmendes oder kühlendes Strömungsmedium aufweisenden Kanal 1 aufweist. Der Kanal 1 ist von einer elastischen Schlauchwandung 2 umgeben. Die Schlauch­ wandung 2 weist im langgestreckten bzw. ausgerollten Zustand des erfindungsgemäßen Schlauches eine im wesentlichen flache Kontaktfläche 3 zur Anlage an das in den Figuren nicht gezeigte Behältnis auf.

Erfindungsgemäß ist der Kanal 1 durch einen flexiblen und be­ züglich seines Querschnitts weitgehend stabilen Innenschlauch 4 gebildet. Die Schlauchwandung 2 ist entsprechend um den Innen­ schlauch 4 herum geformt. Dies kann sowohl gießtechnisch als auch spritztechnisch erfolgen.

Bei dem Innenschlauch kann es sich um einen einfachen Gummi­ schlauch, aber auch um einen gewebeverstärkten Druckschlauch bzw. Hochdruckschlauch handeln.

In Fig. 1 ist angedeutet, daß der Innenschlauch 4 durch zwei Drähte 5 verstärkt ist und daß die Drähte 5 gemeinsam mit dem Innenschlauch 4 gegossen bzw. umspritzt sind.

Bei dem in Fig. 1 gewählten Ausführungsbeispiel weist der In­ nenschlauch 4 einen in etwa runden Querschnitt auf. Bei dem in Fig. 2 gewählten Ausführungsbeispiel ist der Innenschlauch 4 dagegen oval ausgeführt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen gemeinsam, daß die Schlauchwandung 2 ein im wesentlichen teilkreisförmiges Profil aufweist. Genauer gesagt weist die Schlauchwandung 2 ein tunnelähnliches Profil auf, wobei die Kontaktfläche 3 die Tunnelbasis und die der Kon­ taktfläche 3 abgewandte Seite den Tunnelbogen bilden.

Hinsichtlich der Schlauchwandung 2 sei hier ergänzend ausge­ führt, daß diese an ihrer Außenseite auch ein Geflecht aus Kunststoff oder Metall aufweisen kann.

Hinsichtlich weiterer in den Figuren nicht gezeigter Merkmale wird auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.

Abschließend sei hervorgehoben, daß die erfindungsgemäße Lehre nicht auf die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele be­ schränkt ist. Die erfindungsgemäße Lehre läßt sich vielmehr auch bei anders ausgestalteten Vorrichtungen zum Beheizen eines Behältnisses realisieren.

Claims (16)

1. Wärme- und Kühlschlauch, insbesondere zum Erwärmen oder Kühlen von Behältnissen jeglicher Art, mit einem einen Strö­ mungspfad für wärmendes oder kühlendes Strömungsmedium bilden­ den Kanal (1) und einer den Kanal (1) umgebenden Schlauchwan­ dung (2), wobei die Schlauchwandung (2) im langgestreckten bzw. ausgerollten Zustand des Schlauches eine im wesentlichen flache Kontaktfläche (3) zur Anlage an das Behältnis aufweist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Kanal (1) durch einen flexiblen und bzgl. seines Querschnittes weitgehend stabilen Innenschlauch (4) gebil­ det ist,
• - daß der Innenschlauch (4) auf der der Kontaktfläche (3) abgewandten Seite mit wärmeisolierenden oder wärmereflek­ tierenden Mitteln zumindest teilweise umgeben ist
• - und daß die Schlauchwandung (2) um den Innenschlauch (4) und die wärmeisolierenden oder wärmereflektierenden Mittel her­ umgeformt ist.

2. Wärme- und Kühlschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schlauchwandung (2) um den Innenschlauch (4) und die wärmeisolierenden oder wärmereflektierenden Mittel her­ umgegossen ist.

3. Wärme- und Kühlschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schlauchwandung (2) um den Innenschlauch (4) und die wärmeisolierenden oder wärmereflektierenden Mittel her­ umgespritzt ist.

4. Wärme- und Kühlschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschlauch (4) als vorzugs­ weise gewebeverstärkter Druckschlauch ausgeführt ist.

5. Wärme- und Kühlschlauch nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Innenschlauch (4) hochdruckbeständig ist.

6. Wärme- und Kühlschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschlauch (4) durch minde­ stens einen Draht (5) oder dgl. verstärkt ist und daß der Draht (5) oder dgl. gemeinsam mit dem Innenschlauch (4) umgossen oder umspritzt ist.

7. Wärme- und Kühlschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschlauch (4) in etwa run­ den Querschnitt aufweist.

8. Wärme- und Kühlschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenschlauch (4) in etwa ova­ len Querschnitt aufweist.

9. Wärme- und Kühlschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchwandung (2) ein im we­ sentlichen teilkreisförmiges Profil aufweist.

10. Wärme- und Kühlschlauch nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schlauchwandung (2) ein tunnelähnliches Pro­ fil aufweist und daß die Kontaktfläche (3) die Tunnelbasis und die der Kontaktfläche (3) abgewandte Seite den Tunnelbogen bil­ den.

11. Wärme- und Kühlschlauch nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchwandung (2) derart profiliert ist, daß sie bei vorgegebenem Durchmesser des Innenschlauchs (4) eine möglichst große Kontaktfläche (3) aufweist.

12. Wärme- und Kühlschlauch nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchwandung (2) auf der der Kontaktfläche (3) zugewandten Seite dünner ausgeführt ist als auf der der Kontaktfläche (3) abgewandten Seite.

13. Wärme- und Kühlschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeisolierenden oder wärmere­ flektierenden Mittel als Metallfolie, vorzugsweise als Alumini­ umfolie, ausgeführt sind.

14. Wärme- und Kühlschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchwandung (2) aus Gummi oder Kunststoff, vorzugsweise aus Silikonelastomer, her­ gestellt ist.

15. Wärme- und Kühlschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchwandung (2) aus ei­ nem faserverstärkten oder partikulär verstärkten Gummi oder Kunststoff, vorzugsweise aus Silikonelastomer, hergestellt ist.

16. Wärme- und Kühlschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchwandung (2) eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.