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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Tauchheizer für korrosive
Fluide und insbesondere auf geerdete, gasgereinigte Tauchheizer.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines derartigen Tauchheizers.
Ein Tauchheizer der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art
ist aus dem Dokument EP-A-419351 bekannt.
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Es
ist im Stand der Technik bekannt, daß röhrenförmige elektrische Heizelemente
aus einer widerstandsbehafteten Drahtspule oder einem Band bestehen,
das derart gewickelt ist, daß es
für eine vorgegebene
Spulenlänge
einen exakten elektrischen Widerstand bereitstellt. Die Spule oder
Wicklung wird im allgemeinen in eine Umhüllung eingesetzt, üblicherweise
ein aus Metall bestehendes Rohr, und mit einem elektrisch isolierenden
Material gefüllt,
beispielsweise Magnesiumoxid. Die Anordnung wird dann gewalzt oder
gestaucht, um das Füllmaterial
zu verdichten und sämtliche
Hohlräume
zu eliminieren, um die Wärmeleitung
zu erleichtern. Die gesamte Struktur wird dann erwärmt, um
Spannungen zu eliminieren, die während
des Walzens aufgebaut wurden. Das fertiggestellte Heizelement kann dann
in eine unbegrenzte Vielzahl von Formen oder Konfigurationen gebracht
werden, wie sie für
den Prozeß erforderlich
sind, der Wärme
benötigt.
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Es
ist ferner im Stand der Technik bekannt, daß eine Wattdichte oder die
Menge an Wärme,
die von einer vorgegebenen Länge
eines röhrenförmigen Heizelementes übertragen
werden kann, in Abhängigkeit
von dem Prozeß,
für den
das Heizerelement benötigt
wird, variiert. Beispielsweise leitet eine ölbasierte Flüssigkeit
Wärme sehr
viel langsamer als eine wasserbasierte Flüssigkeit. Da der Widerstandsdraht genügend unterhalb
seines Schmelzpunktes bleiben muß, um eine ökonomische, nützliche
Lebensdauer zu bieten, muß die
Menge an Leistung (oder Watt) für einen
Einheitsbereich variiert werden. Eine übliche "Wattdichte", die im Stand der Technik für das Erwärmen einer ölbasierten
Flüssigkeit
bekannt ist, liegt bei 20 Watt pro Quadrat-Inch des Heizerumhüllungsbereiches.
Für eine
wasserbasierte Flüssigkeit
können die
Wattdichten bei bis zu 90 Watt pro Quadrat-Inch liegen.
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Aus
dem Obigen ist es ersichtlich, daß für jede gegebene Anwendung eine
bestimmte Materialmenge benutzt werden muß, um die geeignete Wattdichte
zu erreichen. Es wäre
daher vorteilhaft, wenn man weniger Material benutzen würde, um
eine äquivalente
Fläche
eines Oberflächenbereiches
bereitzustellen. Falls dies erreicht würde, würde eine Kostenersparnis erzielt.
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Viele
Formen sind für
röhrenförmige Heizerumhüllungen
verwendet worden. Es ist im Stand der Technik üblich, dreieckförmige, ovale
oder sogar flache Oberflächen
auf den Umhüllungen
zu verwenden, um die Heizereffektivitäten zu erhöhen. Vorsprünge entlang der Heizerumhüllung, beispielsweise
Rippen, Keile oder Stifte, sind ebenfalls verwendet worden und funktionieren
für bestimmte
Anwendungen sehr gut. Flachen und ovalen Umhüllungen mangelt es an der Fähigkeit,
eine ausreichende Verdichtung des Füllmateriales aufrechtzuerhalten.
Dies kann wiederum zu Hohlräumen
innerhalb des Heizerelementes führen
und auf diese Weise die Wär meleitung
begrenzen. Rippen und andere Vorsprünge vergrößern die Fläche des Oberflächenbereiches,
erfordern jedoch zusätzliche
Herstellungsschritte sowie zusätzliches
Material. Beides erhöht
die Kosten. Es wäre
wünschenswert,
den Oberflächenbereich
eines röhrenförmigen Heizelementes
zu vergrößern, ohne Material
hinzuzufügen
oder eine zusätzliche
Formung zu erfordern.
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Elektrische
Widerstandsheizer, die aus einem kontinuierlichen, flexiblen Kabel
gebildet sind, sind insbesondere für ein Eintauchen in korrosive chemische
Bäder geeignet,
da das Äußere des
flexiblen Kabels mit einem geeigneten Kunststoffmaterial ummantelt
werden kann, das eine zufriedenstellende Widerstandsfähigkeit
gegenüber
der korrosiven Natur des zu erwärmenden
chemischen Bades bietet. Ein Beispiel eines auf einem flexiblen
Kabel basierenden Widerstandsheizers ist in dem US-Patent Nr. 4,158,764
gezeigt und beschrieben.
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Es
ist bekannt, derartige auf einem flexiblen Kabel basierende Heizer
mit einer äußeren Umhüllung oder
einem äußeren Mantel
zu versehen, die bzw. der aus einem Polytetrafluor-ethylen(PTFE)-Material
besteht, siehe beispielsweise
EP 0419351A . PTFE weist eine zufriedenstellende
Widerstandsfähigkeit
gegenüber
einem chemischen Angriff durch korrosive Medien auf. Es hat jedoch
den Nachteil, daß die
Permeabilität
des PTFE einen Übertritt
eines erhitzten chemischen Dampfes in das Innere des Kabelheizers
ermöglicht,
wenn es bei einem dünnwandigen
Rohr verwendet wird, das im Sinne einer Flexibilität wünschenswert
ist. Um dieses Problem zu lösen,
offenbart es das US-Patent Nr. 4,553,024, daß der äußere Mantel des Kabeltyp-Tauchheizers
mit einer geeigneten Quelle eines trockenen gasförmigen Mediums verbunden werden kann,
um eine Zirkulation von einem Einlaßende des Heizerkabels durch
dessen Inneres und über
das Heizelement zu ermöglichen,
um an dem anderen Endes des Heizkabels ausgelassen zu werden. Dies sieht
eine kontinuierliche trockene Gasströmung oder -spülung über das
Widerstandsheizelement vor, um jegliche angelagerte korrosive, chemische
Dämpfe
wegzuspülen,
die durch den äußeren Kunststoffmantel
des Heizerkabels hindurchtreten könnten.
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Eine
der Schwierigkeiten mit flexiblen Kabelheizern, wie in den US-Patenten
Nr. 4,158,764 und 4,553,024 dargestellt, besteht darin, daß die Heizer nicht
geerdet sind. Eine solche Erdung kann durch verschiedene Aufsichtsbehörden gefordert
werden, beispielsweise die Underwriters Laboratories (UL) und die
Canadian Standards Association (CSA), um eine Zulassung zu gewähren. Es
wäre daher
wünschenswert,
an derartigen geerdeten flexiblen Kabelheizern eine Gasspülung vorzusehen,
während
die gute Wärmeleitung
durch den PTFE-Mantel
des Kabelheizers aufrechterhalten wird.
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Dementsprechend
ist es als wünschenswert erachtet
worden, ein neues und verbessertes Heizerumhüllungselement vorzusehen, das
in einem gespülten,
geerdeten Fluidheizer verwendet werden kann, um den oben genannten
Bedürfnissen
Rechnung zu tragen und die oben genannten und andere Schwierigkeiten
zu überwinden,
wobei bessere und vorteilhaftere Gesamtergebnisse erzielt werden.
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Dementsprechend
sieht die Erfindung einen Tauchheizer für korrosive Fluide vor, aufweisend: eine
Litze aus mit elektrischem Widerstand behaftetem Material, die in
Betrieb in Verbindung mit einer Leistungsquelle steht, um Wärme bereitzustellen, und
ein thermisch leitfähiges,
elektrisch isolierendes Füllmaterial,
das um die Litze aus elektrischem Widerstandsmaterial angeordnet
ist; eine elektrisch leitende Umhüllung, die um das Füllmaterial
angeordnet ist; einen röhrenförmigen Mantel
eines flexiblen chemisch inerten Materials, das die elektrisch leitende
Umhüllung
ummantelt; eine Fluidflußpassage,
die definiert ist zwischen dem röhrenförmigen Mantel und
der Umhüllung,
um es dem Fluid zu erlauben, durchzufließen; gekennzeichnet durch eine
Quelle eines unter Druck stehenden Reinigungsfluidmediums, das mit
der Fluidflußpassage
verbunden ist, um es dem Reinigungsfluid zu ermöglichen, hindurchzufließen.
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In
einem Ausführungsbeispiel
ist ein gerändeltes
Muster, das Sätze
von ersten und zweiten sich helikal erstreckenden Kanälen aufweist,
die in entgegengesetzte Richtung spiralförmig verlaufen, an der äußeren Oberfläche der
elektrisch leitfähigen
Umhüllung
vorgesehen, um es einer Reinigungsflüssigkeit zu ermöglichen, über die äußere Oberfläche der
Umhüllung
und zwischen die Umhüllung
und den Mantel zu fließen,
um jegliches korrosive Fluid zu entfernen, das den Mantel durchdrungen
hat. In einem anderen Ausführungsbeispiel
ist ein röhrenförmiger Mantel mit
einer Reihe von beabstandeten, sich nach innen erstreckenden Rippen
versehen, die die äußere Oberfläche der
Umhüllung
kontaktieren. Die Täler zwischen
den Rippen wirken mit der äußeren Oberfläche der
Umhüllung
zusammen, um Kanäle
zu bilden, durch die ein Reinigungsfluid fließen kann. In noch einem anderen
Ausführungsbeispiel
ist ein geflochtenes Material zwischen der Umhüllung und dem röhrenförmigen Mantel
vorgesehen, um Fluidflußkanäle für die Reinigungsflüssigkeit
zu bilden.
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Der
Heizer wird vorzugsweise hergestellt, indem eine Litze aus mit elektrischem
Widerstand behafteten Material und eine röhrenförmige Umhüllung aus elektrisch leitfähigem Material
bereitgestellt werden. Die Litze wird in die Umhüllung eingesetzt. Ein thermisch leitfähiges (wärmeleitendes),
elektrisch isolierendes Material wird zwischen die Litze und die Umhüllung eingebracht,
um die Litze gegen die Umhüllung
zu isolieren. Jegliche Hohlräume
in dem Füllmaterial,
das in der Umhüllung
angeordnet ist, werden entfernt. Ein röhrenförmiger Mantel eines chemisch
inerten Materials wird über
die Umhüllung
geschoben. Ein Kanal wird zwischen einem äußeren Umfang der Umhüllung und
einem inneren Umfang des Mantels gebildet.
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Dementsprechend
stellt die vorliegende Erfindung ein Heizerelement mit einer elektrisch
leitfähigen
Umhüllung
für eine
Erdung und einer chemisch inerten äußeren Ummantelung bzw. einem
chemisch inerten äußeren Mantel
bereit, wobei Flußkanäle zwischen
der Umhüllung
und der Ummantelung gebildet sind, um es einer Reinigungsflüssigkeit
zu ermöglichen,
hindurchzufließen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung sieht ferner eine Technik zur Vergrößerung des
Oberflächenbereiches
der röhrenförmigen Umhüllung vor, ohne
zusätzliches
Material hinzuzufügen
oder zusätzliche
Herstellungsschritte zu erfordern.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Umhüllung eines Heizerelementes
vorsehen, die mit integrierten Flußkanälen versehen ist, während sie
die struktuerelle Integrität der
Umhüllung
aufrechterhält,
weil kein Material aus der Umhüllung
entfernt wird.
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Das
Heizerelement kann ferner eine Umhüllung für ein Heizerelement bereitstellen,
die eine erhöhte
Heizeffizienz aufweist, wobei die Umhüllung geeignet ist, einfach
verdichtet zu werden, um jegliche Hohlräume in einem Füllmaterial
zu eliminieren, das innerhalb der Umhüllung aufgenommen ist.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung stellt ein Heizerelement bereit, das
einen röhrenförmigen Mantel
aufweist, der mit sich nach innen erstreckenden Rippen versehen
ist. Die Rippen wirken mit einer äußeren Oberfläche einer
Umhüllung
des Heizerelementes zusammen, um Fluidflußkanäle zu bilden und es einer Reinigungsflüssigkeit zu
ermöglichen,
durch diese hindurchzufließen.
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Ein
anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Heizerelement
vor, das aufweist eine Heizerelementumhüllung, einen röhrenförmigen Mantel
und eine geflochtene Materialhülse,
die zwischen der Umhüllung
und dem Mantel vorgesehen ist. Die geflochtene Hülse wirkt mit der inneren Oberfläche des
Mantels und der äußeren Oberfläche der Umhüllung zusammen,
um Flußkanäle für eine Reinigungsflüssigkeit
zu definieren, die durch diese hindurchfließt.
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Die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sehen ferner ein Heizerelement vor, das
eine Überwachung
der Integrität
des äußeren chemisch
resistenten, röhrenförmigen Mantels
vorsieht, indem entweder ein Verlust an Strömung oder ein Verlust an Druck
gemessen wird, wenn keine Strömung
erwünscht
ist.
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Noch
weitere nützliche
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden für den Fachmann beim Lesen und
Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung deutlich werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung kann in bestimmten Bauteilen und der Anordnung von Bauteilen
verkörpert
werden, von denen bevorzugte Ausführungsbeispiele in näheren Einzelheiten
in dieser Beschreibung beschrieben und den beigefügten Zeichnungen
dargestellt sind, die einen Teil hiervon darstellen und wobei:
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1 eine
Schnittansicht durch einen gasgereinigten Tauchheizer nach Art eines
flexiblen Kabels gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
schematische Ansicht einer Heizerkabelanordnung in einem System
zum Erwärmen von
Flüssigkeit
in einem offenen Gefäß ist;
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3 eine
Seitenansicht in verkleinertem Maßstab der Heizerumhüllung aus 1 ist;
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4 eine
Perspektivansicht eines gasgereinigten Tauchheizers nach Art eines
flexiblen Kabels gemäß einem
zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist; und
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5 eine
Perspektivansicht durch einen gasgereinigten Tauchheizer nach Art
eines flexiblen Kabels gemäß einem
dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELES
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Es
sei nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen die Ansichten
lediglich dazu dienen, bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung darzustellen,
und nicht dazu, die Erfindung in einschränkender Weise darzustellen. 1 zeigt
ein Heizerkabel A gemäß einem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Kabel weist ein Heizerelement 10 auf,
das ein herkömmlicher
zylindrischer Heizdraht sein kann. Der Heizdraht ist von einem Füllmaterial 20 umgeben.
Das Füllmaterial
ist ein elektrisch isolierendes, thermisch leitfähiges Material. Vorzugsweise
weist das Material Magnesiumoxid oder ein anderes herkömmlich bekanntes
derartiges Material auf. Das Füllmaterial
ist von einer leitfähigen
Umhüllung 30 umschlossen,
die vorzugsweise aus einem herkömmlichen
verformbaren Metall besteht. Die Umhüllung weist einen inneren Umfang
(Peripherie) 32, der das Füllmaterial 20 kontaktiert,
und einen äußeren Umfang
(Peripherie) 34 auf. In dem äußeren Umfang ist eine Mehrzahl
von Nuten 36 angeordnet.
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Es
sei nun Bezug auf 3 genommen. Die Nuten weisen
eine Reihe von parallelen, helikal spiralförmig verlaufenden linksorientierten
Nuten 38 und eine Reihe von parallelen, helikal spiralförmig verlaufenden
rechtsorientierten Nuten 40 auf. Die zwei Sätze von
Nuten schneiden sich an einer Anzahl von Stellen entlang des äußeren Umfanges 34 der
Umhüllung 30,
um eine Vielzahl von diamantförmigen
Inseln 42 zu bilden. Im Ergebnis ist ein gerändeltes Muster
auf dem äußeren Umfang 34 der
Umhüllung 30 gebildet.
Das gerändelte
Muster kann unter Verwendung eines herkömmlichen Satzes von Prägewerkzeugen
während
des abschließenden
Walzens des Umhüllungselementes 30 zum
Verdichten des Füllmateriales 30 und
zum Entfernen jeglicher Hohlräume
innerhalb des Heizerelementes verwendet werden. Derartige Hohlräume sind
unerwünscht,
da sie die Wärmeübertragung
begrenzen. Das Verfahren zur Herstellung dieses gerändelten
Musters entfernt kein Material von der Umhüllung 30 und erhält damit
die strukturelle Integrität
des röhrenförmigen Elementes.
Das gerändelte
Muster kann unter Verwendung herkömmlicher Prägewerkzeuge erzeugt werden
und ermöglicht
damit eine erhöhte
Kostenersparnis. Es hat sich herausgestellt, daß das gerändelte Muster für eine Vergrößerung des
Oberflächenbereiches
der Umhüllung
um etwa 17% sorgt.
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Während in 3 ein
gerändeltes
Muster 3 dargestellt ist, sollte zur Kenntnis genommen
werden, daß eine
Vielzahl anderer Muster auf dem äußeren Umfang
der Umhüllung
durch Verwendung anderer Arten herkömmlicher Werkzeuge erzeugt
werden kann. Erforderlich ist ausschließlich, daß die Umhüllung so geformt ist, daß sie eine
Mehrzahl von sich in Längsrichtung
erstreckenden Flußkanälen in der äußeren Oberfläche der
Umhüllung
aufweist, während ein
ausreichender Anteil des Umhüllungsoberflächenbereiches
für eine
Wärmeleitung
zu einem Mantel 50 verbleibt.
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Nachdem
das gerändelte
Muster in der Umhüllung 30 gebildet
worden ist, kann die Ummantelung oder der Mantel 50 über die
Umhüllung 30 geschoben
werden. Ein innerer Umfang 52 der Ummantelung 50 kontaktiert
die verschiedenen Inseln 42 der Umhüllung 30, um die Wärmeleitung
zu verbessern. Ein äußerer Umfang 54 der
Ummantelung 50 befindet sich in Kontakt mit der Lösung, die
zu erwärmen ist.
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Wie
bekannt, kann ein Ende der rohrförmigen
Ummantelung 50 mechanisch ausgedehnt werden, und das Heizerelement
kann in die Ummantelung gezwängt
werden. Dieses Verfahren sieht eine engere Passung vor als bei einem
direkten Extrudieren der Ummantelung auf die Umhüllung. Die Ummantelung besteht
vorzugsweise aus einem geeignetem chemisch inneren thermoplastischem
Material, beispielsweise Polytetrafluoroethylen, das unter dem Markennamen
Teflon verkauft wird.
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Vorzugsweise
besteht die Umhüllung 30 aus einem
geeignetem herkömmlichen
Metall. Wenn ein Heizerkabel A verwendet wird, um eine Flüssigkeit korosiver
Art, beispielsweise deionisiertes Wasser oder eine andere Art von
Flüssigkeit,
die beispielsweise bei der Herstellung von Computerchips verwendet
wird, zu erwärmen,
besteht die Umhüllung 30 aus
einem geeignetem korosionsresistenten Material, beispielsweise rostfreien
Stahl, Titan, Incaloy oder Kupfer. Für andere Arten von Anwen dungen
können andere
Arten von Metallen, beispielsweise Zirokonium oder Niobium, verwendet
werden.
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Es
sei nun auf 4 Bezug genommen. Ein Heizerkabel
B gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist dort dargestellt. Das Heizerkabel
weist ein Heizerelement 80 auf, das ein herkömmlicher
zylindrischer Heizdraht sein kann, der von einem bekannten Füllmaterial 84 umgeben
ist. Das Füllmaterial
umgibt eine leitende Umhüllung 90,
die vorzugsweise aus einem herkömmlichen
metallischen Material besteht. Die Umhüllung weist einen inneren Umfang
(Peripherie) 92, der das Füllmaterial 84 kontaktiert,
und einen äußeren Umfang
(Peripherie) 94 auf.
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Eine
Ummantelung oder ein Mantel 100 umschließt die Umhüllung 90.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
weist die Ummantelung einen inneren Umfang (Peripherie) 102 auf,
an dem eine Mehrzahl von zueinander beabstandeten, sich in Längsrichtung
erstreckenden Rippen 104 vorgesehen ist. Zwischen den Rippen
sind jeweils Täler 106 gebildet.
Da die Rippen 104 den äußeren Umfang 94 der
Umhüllung 90 kontaktieren,
können
die Täler 106 als
sich in Längsrichtung
erstreckende Flußkanäle für eine Reinigungsflüssigkeit
dienen, die durch den Mantel 100 fließt. Ein äußerer Umfang 108 des
Mantels 100 befindet sich in Kontakt mit der zu erwärmenden
Lösung.
Wie bei dem vorhergehenden Beispiel kann die Umhüllung 90 des Heizerelementes
in den Mantel 100 gezwängt
werden. Alternativ hierzu kann der Mantel 100 einfach über die
Umhüllung 90 gezogen werden.
Ferner könnte,
falsch gewünscht,
der Mantel 100 über
die Umhüllung
extrudiert werden.
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Es
sei nun auf 5 Bezug genommen. Dort ist ein
Heizerkabel C gemäß einem
dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
weist das Kabel ein Heizerelement 120 auf, das vorzugsweise aus
einem herkömmlichen
Draht besteht, der durch ein bekanntes Füllmaterial 124 umgeben
ist. Das Füllmaterial
ist von einer leitenden Umhüllung 126 umschlossen,
die aus einem geeigneten bekannten Metall besteht. Die Umhüllung weist
einen äußeren Umfang
(Peripherie) 128 auf, der von einer geflochtenen Schicht 130 kontaktiert
wird. Die geflochtene Schicht kann eine oder mehrere Litzen 132 eines
geeigneten herkömmlichen
Litzenmateriales aufweisen. Die Flechtung ist von einem rohrenförmigen Mantel 134 umschlossen.
Der Mantel weist eine innere Oberfläche 136 auf, die eine äußere Oberfläche der
geflochtenen Schicht 130 kontaktiert, während die innere Oberfläche der
geflochtenen Schicht die äußere Oberfläche 128 der
Umhüllung 126 kontaktiert.
Gebildet durch ein Zusammenwirken des Mantels 134, der
Flechtung 130 und der Umhüllung 126 ist eine
Mehrzahl von Flußkanälen 140,
die es einem Reinigungsfluid ermöglichen,
hindurchzufließen.
Wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen kann
der Mantel 134 über
die verbleibenden Elemente des Heizers gezogen werden. Alternativ
hierzu kann der Mantel einfach über
solche Elemente extrudiert werden.
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Die
geflochtene Schicht kann aus einem beliebigen geeigneten herkömmlichen
Material bestehen, sei es thermoplastisch oder ein metallisches
Litzenmaterial. Die einzige Anforderung besteht darin, daß das Material
in der Lage ist, hohe Temperaturen aufzunehmen und zu übertragen.
Ein anderes Material, das für
diesen Zweck geeignet sein kann, wäre ein isolierendes Glas- oder
Quarzmaterial.
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Es
sei nun auf 2 Bezug genommen. Das Heizerkabel
A kann in einem offenen Flüssigkeitsbehälter 140 verwendet
werden. Das Heizerkabel ist eingetaucht in eine Flüssigkeit
dargestellt, die in dem Behälter 140 aufgenommen
ist. Die Enden des flexiblen Heizerkabels A erstrecken sich aus
dem Flüssigkeitsbad
und durch eine geeignete Montageanordnung 144 hindurch,
die an dem Rand des Behälters vorgesehen
ist.
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Es
ist ein herkömmliches
Thermoelement vorgesehen, das sich in das Heizerkabel A erstrecken
kann, um ein Abfühlen
eines Überhitzungszustandes
zu ermöglichen
und zu verhindern, daß die thermoplastische
Ummantelung 50 schmilzt. Das Thermoelement weist ein Paar
von Leitungen 156, 158 auf, die sich in Längsrichtung
aus der Ummantelung 50 heraus erstrecken. Die Ummantelung 50 ist mit
einem T-Stück
verbunden, um eine druckdichte Verbindung zu bilden. Ein Zweig des
T-Stücks 160 ist mit
einem Druckrohr 162 verbunden, das mit dem Einlaß eines
Druckablaßventiles 164 verbunden
ist. Der andere Zweig des T-Stücks 160 ist
durch einen druckdichten Anschluß und eine nachgiebige Gummidurchführungsdichtung 166 verschlossen,
durch die sich eine Leistungszuleitung 168 des Heizerkabels
erstreckt und über
eine Zuleitung 170 mit einer Phase L1 des Stromnetzes verbunden
ist. Die Zuleitungen 156, 158 des Thermoelementes
erstrecken sich ebenfalls durch die Durchführungsdichtung 166 und
sind über
Zuleitungen 172, 174 mit Eingangsanschlüssen einer
Temperatursteuerung 176 verbunden. Die Steuerung ist ihrerseits über eine
Verbindung 178 mit einer Phase des Stromnetzes L1 und über eine
Verbindung 180 mit der anderen Phase L2 des Stromnetzes über Steuerungsanschlüsse 182, 184 verbunden.
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Das
gegenüberliegende
Ende des Heizerkabels A ist mit einer Halterung 144 verbunden
und weist geeignete Druckanschlüsse
auf, die mit einem Leitungs-T-Stück 186 verbunden
sind, dessen einer Zweig mit einem flexiblen Rohr 188 verbunden
ist, das mit einem T-Anschluß 190 verbunden
ist. Ein Zweig eines T-Stücks 190 ist
mit einer Fluidleitung 192 zu dem Auslaß des Meßgerätes 194 verbunden, das
ein druckbeaufschlagtes, gasförmiges
Medium aus einem Reservoir 196 erhält. Der verbleibende Zweig
des T-Stücks 190 ist
einem Fluiddruck-Anschlußrohr 198 verbunden,
das in Fluidkontakt mit einem Abfühlhohlraum eines Druckschalters 200 steht.
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Die
Zuführung
für gasförmiges Fluid
ist verbunden, um eine Zuführung
von Reinigungsgas durch das T-Stück 190,
das Rohr 188 und das T-Stück 186 durch den Kabelheizer 142 und
damit durch das Ablaßventil 164 bereitzustellen,
um dadurch eine kontinuierliche Gasreinigung zwischen dem inneren
Umfang 52 der Ummantelung und dem äußeren Umfang 34 der
Umhüllung 30 vorzusehen.
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Der
Druckschalter 200 ist elektrich in Reihe über Zuleitungen 202, 204 mit
Anschlüssen 206, 208 eines
Relais verbunden, das allgemein bei 210 gezeigt ist. Der
Anschluß 206 des
Relais ist mit einem Signalausgangsanschluß 212 der Temperatursteuerung 176 verbunden.
Der Anschluß 208 ist über eine Relaisspule 214 mit
dem Anschluß 216 der
Temperatursteuerung verbunden.
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Die
Relaisspule 240 weist einen Anker auf, der betriebsmäßig mit
einem beweglichen Schalterkontaktglied 208 verbunden ist,
das mit der Verbindung 220 verbunden ist. Der feststehende
Kontakt 222 des Relais 210 ist mit einem Anschluß 224 und einer
Zuleitung 226 mit einer Heizer-Energiezuleitung 228 aus
dem T-Stück 186 verbunden.
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Bei
Betrieb beaufschlagt die Temperatursteuerung 176 die Relaisspule 214 und
schließt
die Kontakte 218, 222. Die Spule 214 wird
hier dadurch mit Energie beaufschlagt. Für den Fall, daß ein Bruch oder
eine Leckage in der Ummantelung auftritt, die einen Verlust an gas förmigem Medium
zuläßt, wird die
Abnahme in der Gasreinigung durch einen Druckschalter abgefühlt. Dieser
unterbricht die Schaltung in der Relaisspule 214, wobei
er daduruch die Spule stromlos setzt, und öffnet die Schaltkontakte 218, 222,
um die Leistung zu dem Heizerkabel auszuschalten. Für den Fall,
daß ein
Verlust an Flüssigkeit in
dem Behälter
auftritt, so daß der
Flüssigkeitsstand unter
die Oberfläche
des Heizerkabels fällt
und einen Überhitzungsstand
verursacht, wird der Temperaturanstieg des Mantels des Heizerkabels
durch das Thermoelement abgefüllt.
Dies veranlaßt
die Steuerung 176, die Relaisspule 214 stromlos
zu setzen und die Leistungsverbindung zu dem Heizerkabel zu unterbrechen.
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Es
ist offensichtlich, daß ein
Drucksensor in Bezug auf den Reinigungsfluidfluß verwendet werden könnte. Bei
dieser Applikation würde
der Druck alleine den Drucksensor betreiben und anzeigen, daß in Bezug
auf den rohrenförmigen
Heizermantels alles in Ordnung ist. Im Falle eines Druckverlustes würde der
Drucksensor eine Fehlfunktion des rohrenförmigen Heizermantels anzeigen
und den Benutzer vor einer katastrophalen Fehlfunktion warnen.
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Wie
erwähnt
besteht der Zweck der Verwendung einer Umhüllung 30 aus Metall
darin, daß das Heizerkabel
A geerdet werden muß,
um eine Zulassung der Underwriter Laboratories (UL) oder der Canadian
Standards Association (CSA) zu erhalten.
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In
all den dargestellten Ausführungsbeispielen
sind vielfache parallele Durchgänge
zwischen der Umhüllung
und dem Mantel vorgesehen, um den Fluß eines Reinigungsfluids zwischen
der geerdeten Heizerumhüllung
und dem äußeren schützenden, nicht
leitfähigen
rohrenförmigen
Mantel zu ermöglichen.
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Die
Erfindung ist unter Bezugnahme auf einige bevorzugte Ausführungsbeispiele
beschrieben worden. Es ist offensichtlich, daß anderen beim Lesen und Verstehen
dieser Beschreibung Modifikationen und Veränderungen einfallen werden.
Es ist beabsichtigt, alle derartigen Modifikationen und Veränderungen
zu erfassen, sofern sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.