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Die
Anmeldung basiert auf der Priorität der provisorischen Anmeldung
Nr. 60/020,446, die am 18. Juni 1996 eingereicht wurde.
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Die
Erfindung betrifft Taucherhitzer zum Erhitzen einer Flüssigkeit
in einem Bad. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Gaspulververwaltungssystem
für einen
gasgespülten
Taucherhitzer.
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Elektrische
Widerstandsheizer, die aus einem kontinuierlichen, flexiblen Kabel
gebildet sind, sind zum Eintauchen in einem korrosiven chemischen
Bad teilweise geeignet, da das Äußere des
flexiblen Kabels mit einem geeigneten Plastikmaterial ummantelt
ist, das einen zufriedenstellenden Widerstand gegenüber der
korrosiven Natur des erhitzten chemischen Bades aufweist. Ein Beispiel
eines flexiblen Kabelwiderstandsheizers ist in U.S. Patent Nr. 4,158,764
gezeigt und beschrieben. Dieses Patent wird durch Bezugnahme auf
seinen gesamten Inhalt mit einbezogen.
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Es
ist bekannt, derartige flexible Kabelheizer mit einem äußeren Gehäuse oder
einer Ummantelung zu versehen, die aus Polytetrafluoridethylen(PTFE)-Material
gebildet ist. PTFE weist einen zufriedenstellenden Widerstand gegenüber einem
chemischen Angriff durch korrosive Medien auf. Jedoch weist es den
Nachteil auf, daß bei
Verarbeitung zu einer dünnwandigen
Röhre mit
gewünschter
Flexibilität die
Permeabilität
von PTFE die Transmigration von erhitztem Chemikaliendampf in das
Innere des Kabelheizers erlaubt. Um dieses Problem zu überwinden,
offenbart U.S. Patent Nr. 4,553,024, daß die äußere Ummantelung des kabelartigen
Taucherhitzers mit einer geeigneten Quelle eines trockenen, gasförmigen Mediums
zur Zirkulation von einem Einlaßende
des Heizerkabels durch das Innere des Heizerkabels, und über das
Heizelement mit einem Auslaß an dem
entgegengesetzten Ende des Heizerkabels verbunden werden kann. Dies
stellt eine kontinuierliche Trockengasströmung oder -spülung über das
Widerstandsheizelement bereit, um jeglichen angesammelten korrosiven
Chemikaliendampf wegzuspülen, der
die äußere Plastikummantelung
des Heizkabels durchdrungen haben kann. U.S. Patent Nr. 4,553,024 ist
ebenso durch Bezugnahme auf seinen gesamten Inhalt eingefügt.
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Das
gegenwärtig
verfügbare
System zur Vervielfältigung
der Gasspülung
eines gasgespülten Heizers
erfordert die Verwendung verfügbarer
Kompressionsanschlußstücke, um
die Trennung der Stromzuführungsleitungen
von dem Spülmedium
zu erlauben. Bei dem bekannten System wird ein "T"-förmiges Anschlußstück verwendet,
wobei die Stromzuführungsleitungen
in der gleichen axialen Linie wie das Heizerhülse bleiben. Das Spülmedium wird
dann durch einen Abschnitt des "T" eingeführt, das
an dem rechten Winkel der Stromzuführungsleitung liegt. Obwohl
das gegenwärtig
verfügbare
System im Sinne der Produktionskosten des Heizers sehr kosteneffektiv
ist, sind die Installationskosten für den Endabnehmer relativ hoch.
In bestimmten Fällen hat
sich herausgestellt, daß der
Verbraucher nicht die notwendigen Verbindungen aufgrund der Komplexität des bekannten
Systems herstellt. Das gegenwärtige
Design ist auch unvorteilhaft von dem Standpunkt aus, daß viel Platz zur
Installation der "T"-förmigen Anschlußstücke benötigt wird.
Der Anteil des erforderlichen Platzes zur Herstellung aller notwendigen
Verbindungen kann in den meisten Fällen besser für andere
Unterstützungssysteme
des gasgespülten Heizers
verwendet werden oder um die endgültige Heizerinstallation kleiner
auszuführen.
Dies minimiert den Verbrauch wertvollen Platzes, wie in Reinräumen, in
denen die Fertigung von elektronischen Mikrochips erfolgt.
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Demgemäß wird es
als wünschenswert
erachtet, ein neues und verbessertes Gaspulververwaltungssystem
für gasgespülte Wassererhitzer
zu entwickeln, die die vorgenannten Schwierigkeiten und andere überwinden
und dabei bessere und vorteilhaftere Ergebnisse bereitstellen.
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Die
Erfindung stellt eine kompakte, leicht zu verbindende Vorrichtung
bereit, die Leistung und ein Spülmedium
zu einem gasgespülten
Taucherhitzersystem zum Erhitzen einer Flüssigkeit bereitstellt.
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Der
gasgespülte
Taucherhitzer umfaßt
ein Gehäuse
mit einer Behälterwand
und einem Spülvervielfältiger,
der benachbart zu der Behälterwand
angeordnet ist, wobei die Behälterwand
eine sich durchlaufend erstreckende Öffnung aufweist. Der Spülvervielfältiger umfaßt eine
sich durchlaufend erstreckende und kolinear mit der Behälterwandöffnung verlaufende Öffnung,
eine Bohrung, die sich in den Spülvervielfältiger näherungsweise
normal zu der Spülvervielfältigeröffnung und
einem Anschluß erstreckt,
der mit der Bohrung der Spülvervielfältigeröffnung in
Verbindung steht. Ein Gehäuse
erstreckt sich in den Anschlußkörper und
endet kurz an dem Anschluß darin, und
ein Anschlußdraht
erstreckt sich durch den Anschlußkörper.
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Ein
Vorteil der Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen und verbesserten
Gaspulververwaltungssystems für
gasgespülte,
flexible Kabel-Taucherhitzer.
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Ein
anderer Vorteil der Erfindung ist die Bereitstellung eines inline-gasgespült-flexiblen
Kabel-Typ-Heizers
für Flüssigkeiten
wie korrosive Flüssigkeiten.
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Ein
anderer Vorteil der Erfindung ist die Bereitstellung eines Spülmanagementsystems,
das eine Spülkammer
zur Verbindung einer Vielzahl von getrennten Spülsystemen für separate Heizerkabel zur
Vervielfältigung
bereitstellt, durch die das Spülgas
strömen
kann.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist die Bereitstellung eines Spülmanagementsystems,
das Kompressionsanschlußstücke verwendet,
das die Trennung der elektrischen Stromzufüshrungsleitungen von dem spülenden Mediumströmungspfad
des Taucherhitzersystems erlaubt.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist die Bereitstellung eines Spülmanagementsystems,
das ein Anschlußstück verwendet,
das eine Dichtoberfläche für eine äußere Flüssigkeit
bereitstellt, die vom Heizer erhitzt ist, für eine innere Spülflüssigkeit
und für die
Stromzuführungsleitung
des Heizelementes.
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Weiterer
Nutzen und Vorteile der Erfindung werden für durchschnittlich Geschulte
beim Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung
ersichtlich.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung kann physikalische Formen bei bestimmten Teilen und Anordnungen
von Teilen bevorzugter Ausführungsformen
haben, die im folgenden detailliert in dieser Beschreibung beschrieben
werden und in den angefügten
Zeichnungen dargerstellt werden, die ein Teil hiervon sind, und
wobei:
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1 eine
hervorgehobene Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, eines Gaspulververwaltungssystems
für einen
gasgespülten
Taucherhitzer gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist;
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2 eine
stark vergrößerte Seitenansicht eines
Abschnittes des Gaspulververwaltungssystems gemäß 1 ist;
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3 eine
zusammengesetzte Ansicht eines Abschnittes eines Gaspulververwaltungssystems
gemäß 2 ist;
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4 eine
Draufsicht auf das Gaspulververwaltungssystem gemäß 1 mit
einer entfernten Kappe ist;
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5 ist
eine hervorgehobene Ansicht eines Spülkammerabschnittes des Gaspulverwaltungssystems
gemäß 1;
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6 ist
eine hervorgehobene Seitenansicht im Querschnitt der Spülkammer
gemäß 5;
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7 ist
eine Draufsicht auf den oberen Abschnitt des Gaspulververwaltungssystems
gemäß 1;
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8 ist
eine hervorgehobene Seitenansicht im Querschnitt des oberen Abschnittes
der 7;
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9 ist
eine vergrößerte, hervorgehobene Seitenansicht
eines Anschlußkörpers eines
Gaspulververwaltungssystems gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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10 ist
eine hervorgehobene Endansicht eines Spülkammerabschnittes eines Gaspulververwaltungssystems
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung;
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11 ist
eine Draufsicht der Spülkammer gemäß 10;
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12 ist
eine Draufsicht auf den oberen Abschnitt des Gaspulververwaltungssystems
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung; und
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13 ist
eine hervorgehobene Endansicht des oberen Abschnittes gemäß 12.
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Detailbeschreibung der
bevorzugten Ausführungsformen
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Es
wird nun Bezug genommen auf Zeichnungen, wobei das Dargestellte
zur Illustration verschiedener bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient
und nicht zur Begrenzung derselben, wobei 1 ein Gaspulververwaltungssystem
für einen gasgespülten Taucherhitzer
A zeigt. Die Vorrichtung umfaßt
ein Gehäuse,
das einen unteren Abschnitt 10 und einen Mittelabschnitt 12 umfaßt. Diese
beiden Elemente weisen eine Dichtung 14 zwischen beiden auf.
Eine Klammer 16 hält
die beiden Abschnitte zusammen. Eine Kammer 18 ist von
dem Mittel- und unteren
Abschnitt abgegrenzt. Ein oberer Abschnitt 20 ist durch
Klemm-Mittel 20 an dem Mittelabschnitt 12 befestigt.
In dem oberen Abschnitt ist ein Einlaß 24 definiert, der
zu einem Verteiler 26 führt.
Sich zum unteren Abschnitt 10 erstreckend und mittig angeordnet
in der Kammer 18 ist eine Einlaßverteilungsröhre 28,
die an ihrem oberen Ende an dem Verteilerkopf befestigt ist. Verbunden
mit dem Verteilerkopf ist ein Auslaß 30. Gewendelt in
der Kammer 18 sind eine Vielzahl von gasgespülten, flexiblen
Kabelheizern 32 derart angeordnet, wie sie in U.S. Patent
Nr. 4,553,024 offenbart sind. Es ist offensichtlich, daß diese
drei getrennten Kabelheizer 32 zusammen in der Kammer 18 gewendelt
sind.
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Der
Verteilerkopf 26 ist in einer zentralen Öffnung 34 in
dem oberen Abschnitt angeordnet, wie dies am besten in den 7 und 8 dargestellt ist.
Ein Übertemperaturthermoelement 36 ist
auf wengistens einem der flexiblen Kabelheizer 32 vorgesehen.
Ferner kann, wenn gewünscht,
ein thermischer, eutektischer Schmelzsicherungsautomat 38 vorgesehen
werden. Ein Kontrollthermoelement 40 erstreckt sich in
der Kammer 18, um die Heizfunktion des Kabelheizers 32 zu
regulieren.
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Sowohl
am Einlaß 24 als
auch am Auslaß 30 ist
eine Dichtung 44 vorgesehen. Wenn gewünscht, kann die Dichtung eine
gekapselte O-Ring-Dichtung sein. Zusätzlich kann sowohl am Einlaß 24 als
auch am Auslaß 30 eine
Doppeladapteranschluß 46 bereitgestellt
werden, wenn gewünscht.
Der Einlaß 24 und
der Auslaß 30 können jeder
geeigneter konventioneller Art sein, wie "Purebond"-Rohrverbindungen oder
eine "Flaretek"-Verbindung.
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Befestigt
durch geeignete Mittel an dem oberen Abschnitt 20 ist eine
Spülkammer 50.
Unter Bezugnahme auf 4 umfaßt die Spülkammer 50 einen Spüleinlaß 52 und
einen Spülauslaß 54.
Wie in 6 dargestellt, umfaßt jeder der Einlässe und
Auslässe
eine Bohrung 55, die mit verschiedenen durchlaufenden Öffnungen
in der Gehäusewand
der Spülkammer
in Verbindung stehen. Unter Bezugnahme zu 1 ist eine
Stromzuführungsleitung 56 an
der Spülkammer 50 befestigt,
so daß eine
Vielzahl von Leitungen 58 sich durch eine Seitenöffnung 60 in
die Spülkammer
erstrecken können
(siehe 6). Eine Kappe 62 kann an der Spülkammer 50 geeignet
befestigt sein, um die Spitze hiervon zu verschließen.
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Unter
Bezugnahme auf 2 umfaßt der gasgespülte, flexible
Kabelheizer 32 einen Heizdraht 70, der mit einem
Ende an einer Stromzuführungsleitung 72 befestigt
ist. Beide hiervon sind an einem Heizergehäuse 74 angefügt, die
an einer Hülsenstützröhre 56 befestigt
sind. Aus dem Gehäusestützrohr heraus
erstreckt sich eine der Leitungen 58. Die Leistungslinie
erstreckt sich durch eine Bohrung 58 an einer Endwand 80 (siehe 8)
des oberen Abschnittes 20. Die Bohrung 78 umfaßt einen
mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 82 und einen gewindefreien
Abschnitt 84 mit im wesentlichen gleichem Durchmesser.
Wenn zusammengebaut, ist eine Dichtung 86 (vorzugsweise
ein O-Ring) in dem gewindefreien Ab schnitt 84 der Bohrung
angeordnet und wird von einem Ende eines Anschlußkörpers 90 kontaktiert.
Der Anschlußkörper 90 umfaßt eine
sich länglich
erstreckende, durchgehende Bohrung 92 mit einer ersten
Winkelendfläche 94,
die gegen die Dichtung 86 drückt. Der Anschlußkörper umfaßt einen ersten
mit Gewinde versehenen Umfangsabschnitt 96, der ausgebildet
ist, um in den mit Gewinde versehenen Abschnitt 82 der
Bohrung 78 in der Endwand 80 zu sitzen. Der Anschlußkörper umfaßt ebenfalls einen
Flansch 98, der ein distales Ende der Endwand 80 kontaktiert.
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Benachbart
zu dem Flansch 98 ist ein Abschnitt mit reduziertem Durchmesser 100 in
dem Anschlußkörper angeordnet.
In dem Abschnitt mit reduziertem Durchmesser ist ein Anschluß 102,
der mit der länglichen
Bohrung 92 des Anschlußkörpers 90 in
Verbindung steht. Benachbart positioniert zu dem Abschnitt mit reduziertem
Durchmesser 100 ist ein zweiter mit Gewinde versehener,
umlaufender Abschnitt 104 des Anschlußkörpers. Über dem zweiten mit Gewinde
versehenen Abschnitt des Anschlußkörpers übergleitend und das distale
Ende des Flansches 98 berührend ist, wenn eingebaut wie
in 3, eine erste Spülvervielfältigungsdichtung 106 angeordnet.
Die Dichtung 106 kontaktiert eine Endwand 108 des
Spülvervielfältigers.
Wie 5 entnommen werden kann, umfaßt die Endwand 108 eine
Durchführungsöffnung 110.
In Verbindung mit der Öffnung 110 steht
ein transversaler Anschluß 112.
Wie in 6 gezeigt, steht der Anschluß 110 über die
Bohrung 55 mit einem der Spüleinlässe 52 oder dem Spülauslaß 54 in
Verbindung.
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Im
zusammengebauten Zustand steht die Bohrung 112 mit der
Bohrung 102 in Verbindung, so daß die Spülflüssigkeit aus dem Heizergehäuse 74 durch
den Anschlußkörper 90 und
aus der Öffnung 102 strömen kann.
Die Durch führungsöffnung 110 hat
erste und zweite angewinkelte Endflächen 114 und 116.
Die erste Endfläche 114 nimmt
die erste Spülvervielfältigungsdichtung 106 auf.
Die zweite Endfläche 116 nimmt
eine zweite Spülvervielfältigungsdichtung 118 auf.
In die längliche
Bohrung 92 des Anschlußkörpers 90 erstreckt
sich eine Spül/Leistungsdichtung 126.
An der Spül/Leistungsdichtung 126 ist
ein Spül/Leistungsdichtungs-O-Ring 128 befestigt.
Die Leistungsdichtung 126 und der O-Ring 128 verhindern,
daß die
Spülflüssigkeit
aus dem distalen Ende der länglichen
Bohrung 92 des Anschlußkörpers wie
in 3 ausströmt.
Eine Anschlußkappe 130 ist
auf dem zweiten mit Gewinde versehenen Umfangsabschnitt 104 des
Anschlußkörpers 90,
wie in 3 dargestellt, aufgeschraubt. Auf diesem Weg ist
die zweite Spülvervielfältigungsdichtung 118 zwischen
der Vervielfältigungsendwand 108 und
der Anschlußkappe 130 aufgenommen,
während die
erste Vervielfältigungsdichtung 106 zwischen dem
Flansch 98 des Anschlußkörpers 90 und
der Vervielfältigungsendwand 108 aufgenommen
ist.
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Es
ist offensichtlich, daß eine
zentrale Kavität 132 in
der Spülkammer 50 durch
eine Bodenwand 134 und eine umlaufende Seitenwand 136 gebildet ist.
Die verschiedenen Anschlußkappen 130 und
die Leitungen 58 sind in dieser Kavität angeordnet. Ein Kontakt mit
den Leitungen 58 wird durch die Gegenwart der die Kavität abdichtenden
Kappen 62 gewährleistet.
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Unter
Bezugnahme auf 4 erstreckt sich eine Öffnung 120 durch
die Spülkammer 50 zur
Aufnahme des Thermokopplers 40. Axial an der Öffnung 120 in
der Spülkammer 50 ausgerichtet
ist eine Öffnung 122,
die sich durch den oberen Abschnitt 20 erstreckt, wie in 7 dargestellt.
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Mit
der zusammengesetzten Baugruppe muß der Nutzer einfach die Leistungs-
und Spülmedien
unter Verwendung von Standardverbindungsmethoden verbinden. Die
Leistungsverbindung kann durch Verbinden des Anschlußdrahtes
zu einem Endblock oder durch Mittel wie verfügbare elektrische Stecker erfolgen.
Die Spülmediumverbindungen
können über Kompressionsanschlüsse oder
andere verfügbare
Arten von Flüssigkeitsanschlüssen, wie
eine "Schnellkupplung", wie sie für Druckluft-
und Hydraulikservice verwendet wird, hergestellt werden. Diese Konfiguration
der Erfindung trifft Vorkehrungen für den Anwender, um elektrische
Verbindungen mit dem Heizer in einer abgedichteten "Verbindungsbox" bereitzustellen.
Diese Methode erlaubt es dem Anwender, die finale Länge des
erforderlichen Kabels zur teilweisen Installation zu bestimmen,
so daß eine Umweltabdichtung
in dem System erfolgen kann. Ein System dieser Art wird im allgemeinen
von dem Anwender bevorzugt, um elektrische Verbindungen vor potentiell
schädlichen
Umweltprodukten zu schützen, die
auf den Heizer einwirken.
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Es
ist naheliegend, daß eine
geeignete Anzahl von gasgespülten,
flexiblen Kabelheizern 32 in einem Heizergehäuse A bereitgestellt
werden können.
Während
die Ausführungsform,
die in 1–8 offenbart
ist, drei derartige gasgespülte, flexible
Kabelheizer darstellt – wobei
jeder ein Ende aufweist, das durch einen Anschlußkörper 90 und eine Anschlußkappe 130 an
dem oberen Abschnitt der Endwand 90 und der Spülkammerendwand 108 befestigt
sind, wie in 3 dargestellt – kann jede andere
geeignete Anzahl von Kabelheizern bereitgestellt werden.
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Zum
Beispiel ist eine Ausführungsform,
bei der zwei derartige gasgespülte,
flexible Kabelheizer in dem Heizergehäuse angeordnet sind, in den 10 bis 13 dargestellt.
Zum leichteren Verständnis
und Erfassen dieser Ausführungsform
der Erfindung sind Komponenten gleichen Bezugszeichens mit einem
(') und neue Komponten
mit neuen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Bei
dieser Ausführungsform
weist eine Spülkammer 140 eine Öffnung 142 (siehe 10)
zur Aufnahme der Leitungen des Kabelheizers und eines Spüleinlasses 144 wie
eines Spülauslasses 146 auf. Wie
in 11 dargestellt, erstrecken sich vier Durchgangsbohrungen 148 durch
eine Endwand 150 der Spülkammer
zur Aufnahme der zwei Enden von jedem der flexiblen Kabelheizer.
In der Endwand ist eine Thermokoppleröffnung 152 angeordnet. 12 stellt
dar, daß ein
oberer Abschnitt 160 eines Heizergehäuses gemäß dieser Ausführungsform
der Erfindung vier mit Gewinde versehene Bohrungen umfaßt, die
sich durch die Endwand 164 zur Aufnahme eines geeigneten
Anschlußkörpers 90' erstrecken. Der
Anschlußkörper umfaßt erste
und zweite mit Gewinde versehene Abschnitte 96' und 104', sowie einen
Flansch 98' und
eine transversal verlaufende Bohrung 102', die mit einer zentral sich längs erstreckenden
Bohrung 92' des
Anschlußkörpers 90' in Verbindung
steht. Der obere Abschnitt 160 umfaßt einen Einlaß 166 und
einen Auslaß 168.
An der Thermokoppleröffnung 150 axial
ausgerichtet ist in der Spülkammer 140 eine
Thermokopplerbohrung 170 (siehe 13), die
sich durch den oberen Abschnitt erstreckt.