DE69734287T2 - Tauchheizer für korrosive flüssigkeiten und dessen benutzung - Google Patents

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  • Resistance Heating (AREA)

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Noch weitere nützliche Aspekte und Vorteile der Erfindung werden für den Fachmann beim Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung deutlich werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 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:
  • 1 eine Schnittansicht durch einen gasgereinigten Tauchheizer nach Art eines flexiblen Kabels gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 eine schematische Ansicht einer Heizerkabelanordnung in einem System zum Erwärmen von Flüssigkeit in einem offenen Gefäß ist;
  • 3 eine Seitenansicht in verkleinertem Maßstab der Heizerumhüllung aus 1 ist;
  • 4 eine Perspektivansicht eines gasgereinigten Tauchheizers nach Art eines flexiblen Kabels gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 5 eine Perspektivansicht durch einen gasgereinigten Tauchheizer nach Art eines flexiblen Kabels gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELES
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Es sei nun auf 5 Bezug genommen. Dort ist ein Heizerkabel C gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (14)

  1. Tauchheizer für korrosive Fluide, aufweisend: eine Litze (10, 80, 120) aus mit elektrischem Widerstand behafteten Material, die in Betrieb in Verbindung mit einer Leistungsquelle steht, um Wärme bereitzustellen, und ein thermisch leitfähiges, elektrisch isolierendes Füllmaterial (20, 84, 124), das angeordnet ist um die Litze aus elektrischem Widerstandsmaterial; eine elektrisch leitende Umhüllung (30, 90, 126), die um das Füllmaterial angeordnet ist; einen röhrenförmigen Mantel eines flexiblen chemisch inerten Materials (50, 100, 134), das die elektrisch leitende Umhüllung ummantelt; eine Fluidflußpassage (38, 40, 106, 140), 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 verbunden ist mit der Fluidflußpassage, um es dem Reinigungsfluid zu ermöglichen, hindurchzufließen.
  2. Heizer nach Anspruch 1, wobei die Fluidflußpassage einen ersten sich helikal erstreckenden Kanal (38) aufweist.
  3. Heizer nach Anspruch 2, wobei die Fluidflußpassage weiterhin aufweist einen zweiten sich helikal erstreckenden Kanal (40), der den ersten sich helikal erstreckenden Kanal kreuzt, wobei die ersten und zweiten Kanäle in entgegengesetzte Richtungen spiralförmig verlaufen.
  4. Heizer nach Anspruch 3, wobei die ersten und zweiten Kanäle (38, 40) lokalisiert sind an einer äußeren Peripherie (34) des elektrisch leitenden Heizelementes.
  5. Heizer nach Anspruch 1, wobei die Fluidflußpassage wenigstens einen an einer gerändelten äußeren Peripherie (34) der elektrisch leitenden Umhüllung lokalisierten Kanal aufweist.
  6. Heizer nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend ein Wärmeübertragungsmittel zum Übertragen von Wärme zwischen der Umhüllung und dem röhrenförmigen Mantel.
  7. Heizer nach Anspruch 6, wobei die Passage wenigstens einen Kanal (38, 40, 106) aufweist.
  8. Heizer nach Anspruch 7, wobei der wenigstens eine Kanal eine Rille (38, 40), definiert in einer äußeren Oberfläche der Umhüllung, aufweist.
  9. Heizer nach Anspruch 7, wobei wenigstens ein Kanal eine Kehle (106), definiert an einer inneren Oberfläche des Mantels, aufweist.
  10. Heizer nach Anspruch 7, wobei der wenigstens eine Kanal sich longitudinal entlang eines Hauptabschnittes der Umhüllung erstreckt.
  11. Heizer nach Anspruch 10, wobei der wenigstens eine Kanal sich von einem ersten Ende der Umhüllung zu einem zweiten Ende der Umhüllung erstreckt.
  12. Heizer nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend einen Kanal (192) zum Verbinden der Quelle des Reinigungsfluidmediums mit der Fluidflußpassage.
  13. Heizer nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend eine geflochtene Schicht (130), die lokalisiert ist zwischen dem röhrenförmigen Mantel (134) und der elektrisch leitenden Umhüllung (126), wobei die geflochtene Schicht zusammenwirkt mit dem röhrenförmigen Mantel und der Umhüllung, um die Fluidflußpassage zu definieren.
  14. Verfahren der Verwendung des Tauchheizers für korrosives Fluid nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Verfahren den Schritt aufweist: Fließen eines Reinigungsfluides durch die Fluidflußpassage (38, 40, 106, 140).
DE69734287T 1996-10-11 1997-10-10 Tauchheizer für korrosive flüssigkeiten und dessen benutzung Expired - Lifetime DE69734287T2 (de)

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US2792096P 1996-10-11 1996-10-11
US27920P 1996-10-11
PCT/US1997/018816 WO1998016783A1 (en) 1996-10-11 1997-10-10 Purged grounded immersion heater

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