FI71986B - Koaxialroeruppstaellning - Google Patents

Description

71 986

Koaksiaaliputkisovitelma - Koaxialröruppställning

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdannossa määriteltyyn koaksiaaliputkisovitelmaan.

DE-hakemusjulkaisusta 2 709 717 tunnetaan patenttivaatimuksen johdannossa esitetty ratkaisu, jonka avulla on mahdollista pi-5 tää nestemäisen tai kaasumaisen väliaineen lämpötila oleellisesti vakiona. Tätä tarkoitusta varten sisimmän putken ulkopinnalle on sijoitettu joko pituussuunnassa tai kierteytettynä sähköinen lämmityselementti. Lämmityselementti käsittää kaksi elektrodia, jotka on sijoitettu eristekerrokseen, joka puoles-10 taan on päällystetty metallipinnoitteella. Lämmityselementti on kiinnitetty sisäputken ulkopinnalle sidoksilla. Edelleen lämmi-tyselementin ulkopinnalla on kaksi erillistä kerrosta polyure-taanivaahtoa ja ulommaisena muovipäällyste. Tällainen rakenne on suhteellisen monimutkainen ja vaatii valmistuksessa useita 15 työvaiheita. Lisäksi lämmitysvaikutus ei kohdistu tasaisena putken ulkopinnalle vaan on voiakkaimmillaan lämmityselementin kohdalla. Tästä seuraa epätasainen lämpötilan jakautuminen sisäputken ulkokehälle.

Tämän keksinnön tarkoituksena on esittää koaksiaaliputkisovi-20 telma, jolla pystytään estämään ulkoisten lämpötilavaihteluiden vaikutukset putken sisältämään väliaineeseen ja/tai lämmittämään väliainetta. Eräänä erityisenä tarkoituksena on putken sisältämän väliaineen lämpötilan pitäminen vakiona huolimatta ulkoisista lämpötilavaihteluista.

25 Keksinnön mukaisella ratkaisulla on useita sovellutuskäyttö-alueita. Eräs mahdollinen käyttöalue on säätötekniikassa käytettävät paineen välittimet. Tällaiset paineenvälittimet, ns. kapillaariputket, siirtävät tietoa prosessin tilasta ja ohjauksesta kapillaariputken sisältämän väliaineen painemuutoksina. 30 Putken sisältämä väliaine voi olla kaasumaista tai nestemäistä ja putkessa voi olla virtausta silloin, kun välittävä aine on 2 71986 kaasumaista ja väliaine voi olla paikallaan erityisesti silloin, kun väliaine on nestemäistä. Tällaisia painesignaalien siirrossa käytettäviä kapillaariputkia joudutaan käytännön instrumetointitilanteissa sijoittamaan myös sellaisiin paik-5 koihin, jossa ne ovat alttiina ympäristön lämpötilavaihteluiden vaikutuksille. Koska kaasujen ja nesteiden ominaisuudet esim. viskositeetti ja tiheys ovat lämpötilasta riippuvia, edellä mainitusta kapillaariputken sijoittamisesta seuraa se ongelma, että paineviesti saattaa vääristyä ympäristön lämpötilan vaih-10 teluiden vaikuttaessa aineominaisuuksiin, jolloin esimerkiksi prosessin tilasta ei saada oikeaa tietoa tai sen saanti estyy. Tähän ongelmaan ei ole esitetty tyydyttävää ratkaisua ja niinpä tällaisiin olosuhteisiin asennetut mittaus- ja säätölaitteet toimivat epätyydyttävästi.

15 Toinen käyttöalue, jossa keksinnön mukaista koaksiaaliputkea voidaan käyttää, on yleisesti nesteiden ja kaasujen siirto. Tällaisia käyttökohteita voi olla esim. polttonesteiden tai öljyn siirrot, pneumaattiset ja hydrauliset järjestelmät, joissa siirretään paineväliainetta. Keksinnön piiriin kuuluvat siis 20 sellaiset väliaineen siirtotarpeet, joissa väliaine on pidettävä oleellisesti tasalämpöisenä huolimatta ulkoisista lämpötila-vaihteluista ja/tai väliaineen lämmittäminen.

Keksinnön tarkoituksen saavuttamiseksi koaksiaaliputkisovitelma on pääasiassa tunnettu siitä, että 25 - vastusmateriaalia oleva kerros ympäröi väliainetta si sältävää putkea ja että sähköiset syöttöjohtimet on sijoitettu vastusmateriaalia olevan kerroksen sisä- ja ulkopinnalle.

Edellä esitetyllä sovitelmalla saadaan aikaan edullinen ratkai-30 su esillä olevaan, aikaisemmin esitettyyn ongelmaan. Vastusma-teriaalissa syntyvät tehohäviöt siirtyvät putken kautta johtumalla väliaineeseen. Suojakerros estää toisaalta vastuksessa syntyvän lämmön johtumisen ulospäin ja siten vähentää tehon tarvetta.

3 71986

Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti vastusmateriaali on valittu sellaisesta materiaalista tai materiaalien yhdistelmästä, jonka vastus on lämpötilasta riippuva siten, että vastusma-teriaalissa syntyvä lämpöhäviö pienenee lämpötilan noustessa ja 5 päinvastoin. Tällaisella ratkaisulla saavutetaan sellainen ko-aksiaaliputkisovitelma, jonka lämpötila pysyy erittäin hyvin vakiona. Tällöin ei tarvita erillisiä lämpötila-antureita tehon ohjaamiseen, vaan materiaalin tai materiaalien yhdistelmä valitaan vastusominaisuuksien perusteella siten, että lämpötila-10 riippuvuuskäyrä soveltuu niihin olosuhteisiin, joissa koaksi-aaliputkisovitelmaa käytetään. Tällaiset materiaalit ja materiaalien yhdistelmät, joiden vastus on lämpötilasta riippuva, ovat sinänsä tunnettuja ja niitä on kaupallisesti saatavilla.

Edelleen erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti putki on 15 sähköä johtavaa materiaalia. Tällaista putkea, erityisesti metalliputkea, voidaan käyttää vastuskerroksen sisäpinnalla olevana syöttöjohtimena.

Edelleen erään tunnusmerkin mukaisesti putki on ei-sähköäjohta-vaa materiaalia. Tällöin putken pinnalle vastuskerroksen sisä-20 pinnalle on sijoitettu syöttöjohdin.

Edellä esitetyt suoritusmuodot materiaalivalintoineen suoritetaan aina sen käyttötarpeen ja olosuhteiden mukaisesti, mikä koaksiaaliputkella on tarkoitus toteuttaa.

Edelleen erään suoritusmuodon mukaisesti ainakin toinen syöttö-25 johdin on verkkorakenne, joka ympäröi vastusmateriaalia olevaa kerrosta ja/tai putkea. Tällaisella ratkaisulla lämpöhäviöt jakaantuvat tasaisesti vastusmateriaaliin.

Edelleen erään suoritusmuodon mukaisesti suojakerros koostuu lämpöä eristävää materiaalia olevasta sisemmästä kerroksesta ja 30 muovimateriaalia olevasta ulommasta kerroksesta. Tällöin sisem-mällä kerroksella saadaan lämpöeristysvaikutus ja ulompi kerros toimii mekaanisena ja/tai kosteussuojana.

71 986 4

Edelleen erään suoritusmuodon mukaisesti vastusmateriaali on valittu sellaisesta materiaalista tai materiaaliryhmästä, jonka lämpötilariippuvuus on pieni tai sitä ei ole, jolloin virtalähteen tehoa säädetään. Myös tällä ratkaisulla saavutetaan sel-5 lainen koaksiaaliputkisovitelma, jonka sisältämä väliaine pysyy oleellisesti tasalämpöisenä tai sen lämpötilaa voidaa nostaa, koska olosuhteiden muutoksista johtuvat tehontarpeen vaihtelut saadaan aikaan virtapiirissä jännitettä ja/tai virtaa muuttamalla. Tällöin tarvitaan esim. lämpötila-anturi, joka mittaa 10 ympäristön ja/tai väliaineen lämpötilaa ja ohjaa virtalähteestä otettavaa tehoa.

Keksintöä havainnollistetaan lähemmin seuraavassa selityksessä, jossa viitataan oheisiin piirustuksiin. Piirustuksissa kuvat 1 ja 2 esittävät eräitä keksinnön mukaisen koaksiaaliput-15 kisovitelman suoritusmuotoja kaaviollisesti koak- siaaliputkeen kuuluvat kerrokset eroteltuna rakenteen havainnollistamiseksi.

Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukaisen sovitelman ns. kapil-laariputkisovellutus, jota käytetään paineen välittimenä. Sovi-20 telmassa sisimpänä oleva putki 1 on sähköä johtavaa materiaalia ja käsittää pienen reiän 2, jossa väliaine sijaitsee. Putken 1 ympärille on muodostettu säteissuunnassa oleellisesti tasavahva vastusmateriaalia oleva kerros 3. Edelleen kerroksen 3 ulkopinnalle on sijoitettu syöttöjohdin 4, joka edullisesti on vastus-25 materiaalia olevan kerroksen 3 ulkopintaa ympäröivä verkkomainen johdinrakenne, esim. putkimainen verkkorakenne, josta käytetään usein nimitystä sukka. Tällainen Fe-sukka parantaa sovitelman mekaanista lujuuta ja suojaa sisäkerroksia vaurioitumiselta. Edelleen kerroksen 4 ulkopinnalle on sijoitettu sopivim-30 min säteissuunnassa tasavahva lämpöeristekerros 5. Lämpöeriste-kerroksena 5 voidaan käyttää useita materiaaleja esim. lasivillaa, solupolystyreeniä tai polyuretaania jne. Edelleen lämpö-eristekerroksen ulkopinnalle on muodostettu muovipinnoitekerros 6, joka samoin on edullisimmin säteissuunnassa tasavahva.

71986 5

Keksinnön mukaisesti vastusmateriaalia olevan kerroksen 3 sisä-ja ulkopinnoille on sijoitettu syöttöjohtimet, jotka on kytketty virtalähteeseen 7. Vastusmateriaalissa 3 syntyvät lämpöhä-viöt siirtyvät johtumalla putken 1 sisältämään väliaineeseen.

5 Kuvan 1 mukaisessa sovellutusmuodossa voidaan vastusmateriaalin 3 sisäpinnalla olevana syöttöjohtimena käyttää putkea 1.

Kuvassa 2 on esitetty sellainen suoritusmuoto, jossa putki 1' on ei-sähköäjohtavaa materiaalia. Tällöin toinen syöttöjohdin 8 on sijoitettu vastusmateriaalia olevan kerroksen 3 ja putken 1 10 väliin. Edullisesti syöttöjohdin 8 on putkea 1 ympäröivä verkkomainen johdin, joka ympäröi putkea 1'. Syöttöjohtimena voidaan käyttää samantyyppistä Fe-sukkaa kuin syöttöjohtimena 4, joka on sijoitettu vastusmateriaalia olevan kerroksen 3 ulkopinnalle. Tässä tapauksessa virtalähde 7 on luonnollisesti yh-15 distetty syöttöjohtimeen 8. Muut kerrokset vastaavat oleellisesti kuvan 1 suoritusmuotoa ja ne on merkitty vastaavilla viitenumeroilla.

Vastusmateriaalia oleva kerros on edullisesti valittu sellaisesta materiaalista tai materiaalien yhdistelmästä, jonka vas-20 tus on lämpötilasta riippuva siten, että vastusmateriaalissa syntyvä lämpöhäviö pienenee lämpötilan noustessa ja päinvastoin. Tällöin saadaan aikaan lämmitysteholtaan itsesäätyvä ko-aksiaaliputkisovitelma, jonka lämpötila pysyy erittäin hyvin vakiona kun vastusmateriaalina käytettävän kerroksen 3 materi-25 aali tai materiaalien yhdistelmä valitaan vastusominaisuuksien perusteella siten, että lämpötilariippuvuuskäyrä soveltuu käyttöolosuhteisiin. Tällaiset materiaalit ja materiaalien yhdistelmät ovat sinänsä tunnettuja ja alan ammattimies pystyy valitsemaan näistä sopivan materiaalin tai materiaaliyhdistelmän.

30 Voidaan myös ajatella sellaista suoritusmuotoa, että vastusmateriaalina käytettävä kerros 3 on valittu sellaisesta materiaalista tai materiaaliryhmästä, jonka lämpötilariippuvuus on pieni tai sitä ei käytännössä ole. Tällöin virtalähteen tehoa säädetään. Tällöin kuitenkin on tarpeen käyttää esim. lämpötila-35 anturia,joka mittaa ympäristön ja/tai väliaineen lämpötilaa ja ohjaa virtalähteestä otettavaa tehoa.

Claims (8)

1. Koaksiaaliputkisovitelma, joka käsittää väliainetta sisältävän putken (1, 1') ja sitä ympäröivän kerrosrakenteen putken (1, 1') sisältämän väliaineen suojaamiseksi ulkoisilta lämpötilan vaihteluilta ja/tai väliaineen lämmittämiseksi haluttuun 5 lämpötilaan käsittäen: vastusmateriaalia olevan kerroksen (3), vastusmateriaalin (3) kanssa yhteydessä olevat sähköiset syöttöjohtimet (1, 8, 4), jotka on kytketty virtalähteeseen (7) vastusmateriaalissa (3) syntyvien lämpö-10 häviöiden aikaansaamiseksi ja vastusmateriaalia olevaa kerrosta (3) ympäröivän suojakerroksen (4, 5, 6) lämpöeristyksen ja mekaanisen ja/tai kosteussuojauksen aikaansaamiseksi, tunnettu siitä, että 15. vastusmateriaalia oleva kerros (3) ympäröi väliainetta sisältävää putkea (1, 1’) ja että sähköiset syöttöjohtimet (1, 8, 4) on sijoitettu vas tusmateriaalia olevan kerroksen sisä- ja ulkopinnalle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu 20 siitä, että vastusmateriaali (3) on valittu sellaisesta materiaalista tai materiaalien yhdistelmästä, jonka vastus on lämpötilasta riippuva siten, että vastusmateriaalista syntyvä lämpö-häviö pienenee lämpötilan noustessa ja päinvastoin.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu 25 siitä, että putki (1) on sähköä johtavaa materiaalia. 71 986

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että putki (1) on vastusmateriaalia olevan kerroksen (3) sisäpinnalla oleva syöttöjohdin.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu 5 siitä, että putki (1') on ei-sähköäjohtavaa materiaalia ja että putken (1') pinnalle vastusmateriaalia olevan kerroksen (3) sisäpinnalle on sijoitettu syöttöjohdin.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ainakin toinen syöttöjohdin (4, 8) on verkkoraken- 10 ne, joka ympäröi vastusmateriaalia olevaa kerrosta (3) ja/tai putkea (1') .

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että suojakerros käsittää lämpöä eristävää materiaalia olevan sisemmän kerroksen (5) ja muovimateriaalia olevan ulom- 15 man kerroksen (6).

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että vastusmateriaali on valittu sellaisesta materiaalista tai materiaaliryhmästä, jonka lämpötilariippuvuus on pieni tai sitä ei ole, jolloin virtalähteen (7) tehoa säädetään. Patentkrav: 71986