NO180360B - Varmeinnretning - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en elektrisk varmeinnretning for montering utenpå og i god varmeoverførende kontakt med en ventil/manifold-enhet i tilknytning til en strømningsmåler for hydrokarboner, særlig i eksplosjonsfårlige områder.

Det dreier seg her spesielt om en varmeinnretning i eksplosjonssikker utførelse til bruk ved oppvarming av måle-manifolder i industri og offshore-installasjoner.

Det er kjent og anvendt flere forskjellige utførelser av varmeinnretninger for dette temmelig spesielle formål. Nå benyttes for det meste varmeinnretninger av typen ribbe-varmere for luftoppvarming. Disse er montert i store kaps-linger som omslutter både varmeinnretningen og manifolden. Vekten er forholdsvis høy, og effektforbruket er stort (150-500W).

Det finnes imidlertid en nyere type oppvarmings-enhet som brukes i endel installasjoner. Dette er en sylindrisk utførelse ("Penheater") på 25W som blir satt inn i et maskinert hull i manifolden.

Også to andre oppvarmingsmetoder er kjent, nemlig basert på såkalt "heattracing" (varmekabel viklet rundt manifold) og såkalt "steamtracing" (kobberrør viklet rundet manifolden og med en strøm av varm væske som flyter gjennom disse), men disse metodene er uønsket av brukerne p.g.a. manglende service-vennlighet.

Erfaringen har vist at disse kjente typer oppvarmings-enheter og -metoder ikke er gode nok i praksis. Den først-nevnte ribbevarmer holder ikke temperaturen oppe dersom dekslet eller kapslingen rundt manifolden blir åpnet. Det

blir i mange tilfeller fare for at oljemediet i måleutstyret fortykkes (vokser), og en betydelig mengde varme må til for å fjerne dette senere. Slik voksing forårsaker store målefeil. Denne voksingen kan også forekomme ved noe lavere tempera-turer der ribbevarmeren ikke klarer å holde temperaturen oppe, til tross for den høye effekten. Betjeningsproblemer er også til stede, da ventilene som er montert på manifolden vokser/fryser og det vil dermed være fare for forskyvning av korrekte målepunkter.

Den sylindriske "Penheater" er kun et varme-element som varmer manifolden direkte, men også her oppstår problemer, da manifolden varmes så mye at temperaturen kan forårsake korro-sjonsskader, og derfor kreves en ekstern temperaturregulering som fordyrer og kompliserer monteringen, service og bruks-område. Regulator, som er nødvendig, leveres kun i to spenningsområder og er laget for en bestemt frekvens. Denne type varme-element kan ikke demonteres med spenning påkoblet, da varme-elementets overflatetemperatur overstiger tillatt maksimumstemperatur på 85 °C (Ex-sone T6) . Videre kan denne type bare brukes på visse konstruksjoner av manifolder, da det må bores hull for monteringen og de fleste manifoldene er allerede gjennomboret av kanaler for ventiler og inn/utløp.

Ved den direktemonterte manifold- eller ventilvarme-innretningen ifølge oppfinnelsen er de omtalte problemer ved kjente utførelser vesentlig eliminert ved at denne monteres direkte utenpå manifolden i eksisterende monteringshull på denne, den har egen temperatur juster ing slik at overoppheting ikke forekommer, varmeavgivelsen er stor nok til å kunne opprettholde temperaturen selv om kapslingen rundt manifolden blir åpnet og omgivelsestemperaturen er ekstremt lav, og manifoldtemperaturen er så høy at ventilvoksing/frysing ikke oppstår. Dette blir oppnådd med en kombinasjon av trekk som er nærmere angitt i patentkravene.

Den her angitte, direktemonterte ventilvarmer har videre fordeler som lav vekt, innkapslingskostnader som er betrakte-lig redusert, lavt effektforbruk, enkel tilkobling, tilpas-ningsvennlighet til alle spenningsområder og service-vennlighet, da maksimumstemperatur ikke overstiges ved demontering med spenning tilkoblet.

De gode resultater som oppnås med varmeinnretningen ifølge oppfinnelsen skyldes bl.a. at varmestrålingen og varmeledningen er konsentrert til manifoldens utsatte steder, idet selve varme-elementet er isolert fra omgivelsene. Metall- eller stålkapsling tjener både som festebrakett og varmeleder, og dessuten benyttes en ytterkapsling av UV-godkjent, varmebestandig plastmateriale. Varme-elementet er støpt inn i varmeledende støpemasse (epoxy), og reguleres av to temperaturregulatorer eller -sensorer, hvor den ene overvåker manifoldtemperatur og den andre overvåker varme-elementets temperatur. Videre er innretningen fortrinnsvis sikret med to termiske sikringer og en ekstern overbelastnings-sikring. Da det således bare inngår resistive og mekaniske bestanddeler i denne varmeinnretning, er den ikke følsom for frekvensforskjeller og mulige spenningsområder (f.eks. AC,12-240V/DC, 12-48V) er kun bestemt av varme-element ets og over-belastningssikringens verdi.

Et representativt eksempel på en praktisk utførelse av varmeinnretningen ifølge oppfinnelsen, skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor: fig. 1 viser en typisk ventil/manifold-enhet påmontert en

varmeinnretning ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser varmeinnretningen på fig. 1 noe mer i detalj

og delvis gjennomskåret,

fig. 3 er et noe skjematisk, sentralt lengdesnitt gjennom

varmeinnretningen på fig. 2, og

fig. 4 viser i prinsippet et elektrisk koblingsskjerna for vareminnretningen på fig. 2 og 3.

I det på fig. 1 viste arrangement inngår en ventil-eller manifold-enhet 2 med tilhørende betjeningshåndtak osv. Nødvendige tilkoblinger av rørforbindelser o.l. er ikke vist. Enheten 2 kan i praksis være utformet med mer eller mindre plane overflater som danner rett vinkel med hverandre. På en hovedoverflate er denne ventil/manifold-enhet 2 påmontert en varmeinnretning i en utførelse ifølge oppfinnelsen, som på fig. 1 er angitt ved sin generelle kapsling 1 og fire monter-ingsører eller -flenser 4. Disse festeorganer kan ved hjelp av bolter samvirke med monteringshull 5, som normalt forekommer på slike ventil/manifold-enheter. Videre er det vist en tilførselskabel 3 for strømforsyningen til varmeinnretningen .

Som vist mer detaljert på fig. 2 og 3 er veggene i kapslingen 1 sammensatt av et lag IA av metall, fortrinnsvis stål, og et ytre lag IB av halogenfritt og flammebestandig plastmateriale, som fortrinnsvis er av uv-godkjent type. Festeorganer i form av fire ører 4 er fortrinnsvis anordnet i god varmeledende kontakt med metall-kapslingen IA, og kan eventuelt være integrerte deler av denne. Plastkapslingen eller -belegget IB slutter seg umiddelbart inntil yttersiden av metall- eller stålkapslingen IA.

Som det fremgår er kapslingen 1 generelt boksformet, og har en åpen side 1C som vender oppad på fig. 3, og som er innrettet til å ligge an mot manif old-enheten 2 når varmeinnretningen er montert på denne. Innretningen blir således montert direkte utenpå manifolden 2, uten at det er nødvendig med noen maskinering av denne før monteringen. Det er i denne forbindelse en fordel at de godt varmeledende ører eller festeorganer 4 ligger i flukt med en kontaktflate ID som varmeinnretningen har ved den nevnte åpne side 1C.

I dette eksempel er det vist tre elektriske varme-elementer 6 plassert side om side (se fig. 2) forholdsvis nær kapslingens åpne side 1C (se fig. 3). Denne plassering gir en god avgivelse av varme til manifolden 2 gjennom kontakt-flaten ID. Elementene 6 kan f.eks. bestå av effektmotstander på 9W av i og for seg kjent type.

På tilnærmet samme nivå i forhold til den åpne side 1C som varme-elementene 6, er det anordnet en temperatursensor 7 for temperaturregulering av manifolden 2. Denne plassering tjener primært til å oppnå best mulig varmekontakt med den tilstøtende overflate av manifolden 2. Ved såvidt mulig å sørge for avstand mellom varme-elementene og sensoren 7, blir det også mindre direkte varmepåvirkning på denne. Varme-elementene 6, temperatursensoren 7 og andre komponenter som skal omtales i det følgende, kan alle med fordel være montert på et kretskort 10 som er plassert ved bunnen av kapslingen 1, slik denne er vist på fig. 3, dvs. ved kapslingens mot-satte side 1F i forhold til den nevnte, åpne side 1C.

En forholdsvis godt varmeledende støpemasse 11 er fylt i kapslingen 1, som vist på fig. 3. Som det fremgår av fig. 3 er også kretskortet 10 innstøpt i denne støpemasse 11 som videre er fylt inn i kapslingen 1 helt til den åpne side 1C, for dannelse av den nevnte kontaktflate ID. Følgelig vil denne støpemasse 11 omslutte varme-elementene 6 og temperatur-sensorelementet 7.

Som en ytterligere foretrukket komponent i denne varmeinnretning er det anordnet et annet temperatur-sensorelement 9, fortrinnsvis i direkte varmekontakt med undersiden av varme-elementene 6, med sikte på overvåkning av varme-elemen-tenes temperatur. Det fremgår av fig. 3 at denne varmesensor 9 er omsluttet av den varmeledende støpemasse 11, hvilket er gunstig for varmekontakten med varme-elementene 6.

Videre viser fig. 3 en termosikring 8 plassert på kretskortet 10 for sikring mot overopphetning av varme-elementene 6. Som det fremgår av fig. 4 kan det være anordnet to slike termosikringer 8 i serie, og disse er med fordel omsluttet av den varmeledende støpemasse 11.

Skjemaet på fig. 4 viser en parallellko<p>ling av de tre varmelementer 6, som hvert har en motstandsverdi R, idet disse sammenkoblede varme-elementer er anordnet elektrisk i serie med termosikringene 8, den første temperatursensor 7 og den annen temperatursensor 9. Disse sensorelementer kan med fordel være av bimetalltypen. Under normal drift vil det flyte strøm over bimetallkontaktene i begge sensorelementer 7 og 9.

Ved tilkobling av spenning U på tilførselskabelen 3, vil det flyte en strøm i nettverket på fig. 4, hvor strømmen først vil passere de to seriekoblede termosikringer 8, og vil videre gå gjennom temperatursensoren 7 og sensoren 9, for så å flyte gjennom varme-elementene i form av effektmotstander 6, hvor strømmen forårsaker en varmeavgivelse. Dersom en av sensorene 7 eller 9, eventuelt sikringene 8, skulle være utløst, bevirker dette brudd i strømkretsen og dermed stans i varmeutviklingen i varme-elementene 6, som dermed avkjøles. Bimetallsensorene 7 og 9 vil bli innstilt med hensiktsmessige sett-punkter, og ved et temperaturfall på f.eks. 10°C fra øvre sett-punkter, blir bimetallkontaktene gjeninnkoblet. Sett-punktene kan spesifiseres av vedkommende bruker før bestilling av varmeinnretningen. Med det her beskrevne arrangement i varmeinnretningen ifølge oppfinnelsen, vil varmereguleringen ved hjelp av sensorene 7 og 9 være full-stendig integrert i varmeinnretningen. Denne regulering innebærer således temperaturregulering både med hensyn på manifolden 2 og med hensyn på varme-elementene 6.

Termosikringene 8 representerer en beskyttelse mot overopphetning, og vil derfor ikke bli gjeninnkoblet dersom de skulle bli utløst.

Hele konstruksjonen av den her beskrevne varmeinnretning innenfor kapslingen 1 er kompakt og pålitelig, samtidig som vekten i praksis kan holdes meget lav, f.eks. på omkring 250 gram. Det er enkelt og bekvemt å montere denne varmeinnretning på en vanlig ventil/manifold-enhet 2, slik som vist på fig. 1, fortrinnsvis med anlegg mot et hovedsakelig plant overflateparti på denne, idet varmeinnretningens kontaktflate ID fortrinnsvis er i det vesentlige plan. I samme plan ligger også fortrinnsvis festeørene 4. Det er imidlertid klart at varmeinnretningen ifølge oppfinnelsen ikke nødven-digvis trenger å være basert på plane flater og en boks-lignende form, slik som illustrert på tegningen.

Claims (5)

1. Elektrisk varmeinnretning for montering utenpå og i god varmeoverførende kontakt med en ventil/manifold-enhet (2) i tilknytning til en strømningsmåler for hydrokarboner, særlig i eksplosjonsfårlige områder, karakterisert ved en stort sett boksformet kapsling (1,1B) av metall, fortrinnsvis stål, med et ytre lag (IB) av varmebestandig plastmateriale, hvor en åpen side (1C) av kapslingen er innrettet til å vende mot ventil/manif old-enheten (2) i montert stilling på denne, festeorganer (4) integrert i kapslingen for monteringen på ventil/manifold-enheten (2), i det minste ett elektrisk varme-element (6) plassert i kapslingen (1) nær dennes åpne side (1C) , - i det minste ett temperatur-sensorelement (7) plassert i kapslingen (1) nær dennes åpne side (1C) og i avstand fra og/eller termisk skjermet fra varme-elementet (6), elektrisk seriekobling av det (de) elektriske varme-element (er) (6) og temperatur-sensorelementet (7) , og en godt varmeledende støpemasse (11) i kapslingen (1) for i det vesentlige å omslutte det (de) elektriske varme-element (er) (6) og temperatur-sensorelementet (7) og for ved den åpne side å danne en kontaktflate (ID) innrettet til å ligge an mot ventil/manif old-enheten (2) ved montering på denne.

2. Elektrisk varmeinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved et annet temperatur-sensorelement (9) plassert i kapslingen (1) i nær varme-kontakt med det (de) elektriske varme-element (er) (6) og fortrinnsvis omsluttet av støpemassen (11), samt elektrisk seriekoblet med det førstnevnte temperatur-sensorelement (7) .

3. Elektrisk varmeinnretning ifølge krav l eller 2, karakterisert ved i det minste en termisk sikring (8) fortrinnsvis plassert i støpemassen (11) og elektrisk seriekoblet med de nevnte temperatur-sensorelementer (7,9).

4. Elektrisk varmeinnretning ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at den nevnte kontaktflate (ID) er i det vesentlige plan for anlegg mot et hovedsakelig plant overf lateparti på ventil/manif old-enheten (2) .

5. Elektrisk varmeinnretning ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at festeorganene (4) har form av godt varmeledende ører som ligger i flukt med den nevnte kontaktflate (ID) .