WO2024083858A1 - Heizschlauch sowie verfahren zur herstellung und verwendung - Google Patents

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WO2024083858A1
WO2024083858A1 PCT/EP2023/078876 EP2023078876W WO2024083858A1 WO 2024083858 A1 WO2024083858 A1 WO 2024083858A1 EP 2023078876 W EP2023078876 W EP 2023078876W WO 2024083858 A1 WO2024083858 A1 WO 2024083858A1
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WO
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heating
hose
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section
electrically conductive
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PCT/EP2023/078876
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English (en)
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Inventor
Rasit ÖZGÜC
Lukas Kopietz
Michael Joemann
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L11/12—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with arrangements for particular purposes, e.g. specially profiled, with protecting layer, heated, electrically conducting
    • F16L11/127—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with arrangements for particular purposes, e.g. specially profiled, with protecting layer, heated, electrically conducting electrically conducting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C61/00—Shaping by liberation of internal stresses; Making preforms having internal stresses; Apparatus therefor
    • B29C61/06—Making preforms having internal stresses, e.g. plastic memory
    • B29C61/08—Making preforms having internal stresses, e.g. plastic memory by stretching tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C63/00—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor
    • B29C63/38—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor by liberation of internal stresses
    • B29C63/42—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor by liberation of internal stresses using tubular layers or sheathings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L53/00—Heating of pipes or pipe systems; Cooling of pipes or pipe systems
    • F16L53/30—Heating of pipes or pipe systems
    • F16L53/35—Ohmic-resistance heating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • H05B3/145—Carbon only, e.g. carbon black, graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/54—Heating elements having the shape of rods or tubes flexible
    • H05B3/58—Heating hoses; Heating collars
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters

Definitions

  • the invention relates to a heating hose for electrically heating a pipeline, a container and/or a molded part from the outside, with at least one electrically conductive heating section in the form of a heating resistor for heating the heating hose at least in sections.
  • the invention also relates to a method for producing such a heating hose and a method for shrinking such a heating hose.
  • Heating hoses of the type mentioned have been known for some time in various designs. They are used in particular as trace heating for heating pipes, containers, molded parts and the like. Due to their tubular shape, the heating hoses can accommodate the pipes, containers or molded parts at least in sections in order to heat them evenly over their circumference from the outside.
  • one or more heating wires are provided in the heating hoses, which are electrically conductive and have such a high resistance that they form a heating resistor to which a heating voltage or heating current can be applied.
  • the heating wire heats up, which then transfers the resulting heat to the heating hose and the pipe, the container and/or the molded part inside the heating hose.
  • Trace heating is also known in the form of heating tapes, heating cables and heating cords that can be wound around pipes, containers and molded parts.
  • the heating tapes, heating cables and heating cords also have a heating wire, to the ends of which a heating voltage or a heating current can be applied in order to heat the heating wire in the sense of resistance heating.
  • the heating tapes, heating cables and heating cords then give off heat to the pipes, containers and molded parts around which the heating tapes, heating cables and heating cords were previously wound.
  • Heating tapes, heating cables and heating cords can usually be wound with very tight bending radii.
  • the present invention is based on the object of designing and developing the heating hose and the methods of the type mentioned at the outset and explained in more detail above in such a way that electrical heating of pipes, containers and molded parts can be carried out more cost-effectively, reliably and at the same time more efficiently.
  • the heating hose is designed as a shrink hose with a diameter that can be shrunk at least in sections by heating for shrinking onto the pipeline, the container and/or the molded part, and that the at least one heating section has at least one thermoplastic and at least one electrically conductive filler finely distributed in a matrix of the at least one thermoplastic, and that the at least one electrically conductive heating section is designed to be applied to an electrical heating voltage or an electrical heating current for at least section-wise shrinking of the diameter as a result of heating of the at least one heating section and/or for inductively heating the at least one heating section via an alternating magnetic field and for at least section-wise shrinking of the diameter as a result of inductive heating of the at least one heating section.
  • the heating hose as a shrink hose with at least one heating section comprising finely distributed conductive particles
  • the heating hose can be easily and quickly subsequently attached, in particular pushed onto, different pipes, containers or molded parts. At the same time, it is ensured that good thermal contact and heat transfer are provided between the heating hose and the object to be heated if the heating hose is selected in the correct size and with the correct shrink factor.
  • the heating hose then fits tightly against the object to be heated after shrinking.
  • a conductive filler consisting of small, separate particles is finely distributed in the at least one heating section of the heating hose in the at least one thermoplastic material. Shrinking the heating hose cannot therefore damage the heating section.
  • Shrinking generally reduces the electrical resistance of at least one heating section. This must be taken into account in advance when determining the amount and type of conductive particles in at least one heating section. On the one hand, this should ensure that the at least one heating section conducts the electrical current reliably. On the other hand, the conduction of the electrical current should be met with a sufficiently large resistance so that a sufficiently large heat flow is generated in at least one heating section as soon as the heating voltage or the heating current is applied to the heating hose.
  • Heating the heating hose by applying a heating voltage or a heating current to the heating hose is intended, on the one hand, to heat the heating hose and to heat the object that is enclosed by the heating hose.
  • the initial application of the heating voltage or the heating current can cause the heating hose to heat up, which allows the heating hose to be shrunk onto the pipe, the container, the molded part or the like. This requires a minimum temperature to be exceeded, which is largely determined by the thermoplastic material or materials used. It is not necessary to shrink the heating hose using a hot air blower, so that a work step can be saved or at least simplified. However, it may be possible to shrink the heating hose using a hot air blower. In principle, the heating hose can be supplied with direct current or alternating current for trace heating, as well as for shrinking.
  • thermoplastic material in which a raw hose is extruded with at least one heating section comprising at least one thermoplastic material and at least one conductive filler finely distributed in the matrix of the thermoplastic material
  • the at least one heating section is connected to two electrical contacts for applying an electrical voltage or an electrical current.
  • extrusion of extrudates comprising, on the one hand, at least one thermoplastic material and, on the other hand, at least one conductive filler is already known from other applications, although in this case, in contrast to the known methods, no raw hose is extruded.
  • conductive filler is used.
  • the particle size as well as their porosity and surface quality can be of considerable importance. Nevertheless, the expert will be able to provide a suitable extrudate or to further optimize it after a manageable number of tests.
  • the raw hose When the raw hose is extruded, it is expanded, which can be done using a stretching process, whereby the raw hose can be stretched in particular in the radial and/or circumferential direction.
  • the raw hose can be heated and stretched while increasing the diameter.
  • the stretched raw hose can be frozen in this form by cooling.
  • the at least one heating section can be provided with at least two electrical contacts via which the at least one heating section can be connected to a voltage supply or power supply.
  • Cable connection clamps, pipe clamps and band clamps are examples of possible options here. Instead of clamps, however, only point-like, non-circumferential contacts can be used, which may also be known from other applications.
  • the heating hose can generally be heated inductively both to shrink the heating hose and to heat a pipe, a container and/or a molded part. It can therefore be provided, for example, to inductively shrink the heating hose and to heat the pipe, the container and/or the molded part by applying an electrical voltage or an electrical current to contacts of the heating hose.
  • clamp is to be understood very broadly in this case and is intended to include other elements, even if these are not usually referred to as clamps.
  • the clamps are to be shown on or in a corresponding section of the heating hose and electrically contact at least one heating section or connect several heating sections to one another in an electrically conductive manner.
  • circumferential bands, O-rings and the like can also be used here.
  • the clamps do not have to be made of a metallic material.
  • the clamps can also be made of a plastic that holds a finely distributed electrically conductive filler, similar to the actual heating hose itself.
  • the clamp can also be designed as a shrink tube to be shrunk onto the actual heating hose, similar to the actual heating hose itself.
  • heating hose is connected to a pipe, a container and/or a
  • the heating hose is shrunk onto the pipeline, the container and/or the molded part as a result of the heating of the at least one heating section, thereby reducing the diameter.
  • the heating hose can be easily pulled onto the pipe, the container and/or the molded part in its expanded form due to the increased diameter.
  • the corresponding object is then at least partially located in the heating hose, whereby there is preferably a certain amount of play between the corresponding object and the heating hose.
  • the object is then loosely held in the heating hose.
  • the heating hose then still sits not tight on the object.
  • the heating hose can be connected to a heating voltage or a heating current with the at least two contacts of the heating section, which heats the heating section, since the heating section is designed as a heating resistor.
  • the (specific) resistance of the heating section is so high that the electrical current flows through the heating section in accordance with the heating voltage or the heating current, generating a high level of heat.
  • a high level of electrical energy is dissipated in the heating section and released in the form of heat.
  • the heat also leads to the heating hose heating itself. If a minimum temperature is exceeded, the heating hose tries to contract back to its original size with a smaller diameter, similar to a shape memory material. This is also referred to as shrinking.
  • shrinking As a result of the shrinking, the heating hose fits tightly against the pipe, the container and/or the molded part, which is also referred to as shrinking.
  • the heating hose can also be shrunk on inductively by exposing at least one heating section to an alternating magnetic field.
  • An induction coil can be used for this.
  • An induction coil through which an alternating current flows generates a magnetic field that changes direction and is characterized by a magnetic flux. If a heating section is introduced into this magnetic field, a voltage is induced in it. The induced voltage generates a current flow (Lenz's law). In the heating section, eddy current losses occur at the conductive particles, which are converted into heat at the conductive particles.
  • the heating hose it would also be conceivable for the heating hose to be shrunk on by heating the heating hose using a hot air blower. The heat is then transferred directly to the heating hose via warm air.
  • the at least one electrically conductive filler is carbon-based and is formed in particular from carbon black and/or graphite.
  • the electrically conductive filler can additionally or in contrast also be formed by metallic particles, with iron and/or copper particles being particularly suitable.
  • the at least one thermoplastic can be a polyolefin, in particular polyethylene (PE) or polypropylene (PP), polyamide (PA), fluoroethylene propylene (FEP), polyethylene terephthalate (PET), polyvinylidene fluoride (PVDF), Viton, polyvinyl chloride (PVC) and/or polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • the physical and in particular the electrical properties of the heating hose are determined to a not inconsiderable extent by the choice of materials. The person skilled in the art can therefore influence the desired physical properties of the heating hose by selecting the materials appropriately.
  • the materials mentioned are all available at relatively low, albeit different, costs.
  • the heating hose can be made at least in sections from a raw hose formed by extrusion. This is a very reliable and cost-effective method for forming a heating hose.
  • the heating hose can be made at least in sections by expanding the diameter of the raw hose produced by extrusion or another method. The expansion can be carried out, for example, in a similar way to blown film production by blowing blowing air under excess pressure into the raw hose.
  • the raw hose is expanded in the radial direction.
  • the heating hose in the expanded form is used to pull it onto the pipeline, the container and/or the molded part and is therefore expanded to a suitable extent for this purpose.
  • the heating hose can also be formed from a film that has at least one heating section and is connected to one another, in particular welded, at the edges. In this way, a raw hose can also be formed, which can then be further processed in the manner described.
  • the molecules of the at least one thermoplastic are at least partially cross-linked with one another. If this takes place before the diameter is expanded, this can lead to an even more pronounced shape memory.
  • One way of providing cross-linking in a practical, simple, reliable and reproducible manner is to irradiate the at least one thermoplastic with electrons. This process is basically known from the production of plastic films, for example.
  • the diameter of a raw hose can be expanded independently by stretching.
  • the raw hose is stretched in the radial direction, beyond the elastic yield point, so that the molecules align in the stretching direction.
  • the alignment results in the molecules being closer together and thus greater attractive forces between the molecules. Stretching can take place at elevated temperatures, followed by cooling to essentially maintain the alignment of the molecules. If the thermoplastic is then heated, the molecules align themselves more randomly, and therefore more isotropically, and the heating tube contracts and therefore shrinks.
  • the heating hose is essentially electrically conductive. In such cases it can therefore be advisable for the heating hose to be formed with several layers which can preferably be aligned at least essentially concentrically to one another. The layers are then either concentric or only essentially concentric to one another. A mathematically exact concentric arrangement is therefore not absolutely necessary. If the pipeline, the container and/or the molded part is made of an electrically conductive material, the corresponding object can be avoided from being exposed to electricity when heated with the heating hose if an inner layer is designed to be electrically insulating. The electrically conductive heating section of the heating hose then does not come into direct contact with the electrically conductive pipeline, the electrically conductive container and/or the electrically conductive molded part.
  • an outer layer can be designed to be electrically insulating with respect to the at least one heating section.
  • the risk of electric shock is reduced, as is the risk of a short circuit.
  • the heating hose can be supplied with a heating voltage or heating current without complex wiring.
  • a uniform current density and thus a uniform heating of the heating hose can be achieved.
  • the at least one heating section is provided all the way around and/or over at least substantially the entire longitudinal extension of the heating hose.
  • the at least one heating section can therefore be provided over the entire longitudinal extension of the heating hose or only over at least substantially the entire longitudinal extension of the heating hose. It can therefore be functionally harmless if the at least one heating section does not extend completely over the entire longitudinal extension of the heating hose.
  • the heating hose can also have at least two heating sections that are electrically separated from one another at least over almost the entire longitudinal extent.
  • the heating sections can therefore be electrically separated from one another at only approximately over the entire longitudinal extent or preferably electrically separated from one another at the entire longitudinal extent.
  • circumferential can be understood as along the circumference or in the circumferential direction. In this way, it can be achieved that the current in the at least two separate heating sections flows in different directions, in particular in opposite directions, for example in the longitudinal direction or in the circumferential direction. This ultimately makes it possible to connect the heating hose from one side via corresponding contacts on the at least two separate heating sections to the heating voltage or the heating current.
  • At least two heating sections extending in the longitudinal direction can also be provided, which are nevertheless provided with contacts at opposite longitudinal ends for applying a heating voltage or a heating current.
  • a contact can be assigned to each heating section.
  • the at least two heating sections can be electrically connected to one another to close the corresponding circuit.
  • the at least two heating sections can be connected to one another via an electrically conductive clamp which is provided in contact with the heating sections. The clamp should then be electrically conductive at least to such an extent that the at least two heating sections are electrically connected to one another via the clamp.
  • clamp can be understood very broadly in this case. If necessary, the term clamp also includes elements that are not usually referred to as clamps.
  • the clamps should be provided on or in a corresponding section of the heating hose and should electrically contact at least one heating section there or electrically connect several heating sections to one another. In particular, circumferential bands, O-rings and the like can also be used here.
  • the clamps do not have to be made of a metallic material.
  • the clamps can also be made of a plastic that holds a finely distributed electrically conductive filler, similar to the actual heating hose itself.
  • the clamp can also be designed as a shrink tube for shrinking onto the actual heating hose, similar to the actual heating hose itself.
  • At least two contacts for applying the heating voltage or the heating current can be assigned to one longitudinal end of the heating hose. Supplying the heating voltage or the heating current to the heating hose from one side can then be sufficient. For the sake of simplicity, one contact can be assigned to each heating section in order to save on unnecessary contacts and lines.
  • the at least two heating sections can also be connected to each other via at least two connecting sections, wherein the Connecting sections can extend at least substantially over the entire longitudinal extent of the heating hose.
  • the connecting sections can have an electrical conductivity which means that the connecting sections can be regarded as being electrically connected in parallel with one another, at least in principle. If the connecting sections have a significantly, in particular very much, lower resistance than the heating sections, the heating hose can be regarded in an equivalent circuit diagram as a parallel connection of the heating resistors of the heating sections.
  • the heating resistance of the heating sections can therefore decrease with increasing length of the heating hose.
  • the power related to the length of the heating hose then increases with increasing length of the heating hose.
  • the heating resistance can increase with the length of the heating hose and the power related to the length of the heating hose decreases, so that in the case of such a series connection, the heating resistors of the heating sections should be specifically adjusted in order to be able to provide the desired length-specific power.
  • the parallel connection of the heating resistors is more expedient with regard to the manufacture and use of the heating hoses.
  • the power related to the length of the heating hose is then not limited for a given voltage of the power source.
  • connection sections in contrast to the heating sections, have such a low resistance that no significant or very low, in particular negligible, heat flow is generated in the connection sections compared to the heating sections.
  • the specific resistances of the at least two heating sections can therefore each be at least twice as large, preferably at least five times as large, in particular at least ten times as large, as the specific resistances of the at least two connection sections.
  • the at least two connecting sections can be co-extruded with the heating sections.
  • the conductivity of the connecting sections can then be specifically adjusted in this area by introducing conductive fillers into the matrix of a thermoplastic. If required, this may not necessarily be the same thermoplastic and/or filler as in the heating sections.
  • at least one metallic wire, metallic band and/or metallic wire mesh can be provided in the connecting sections.
  • the wire, metallic band and/or wire mesh can be provided in the thermoplastic of the connecting section or used up on it, for example after co-extrusion of the heating hose and/or raw hose.
  • the increased conductivity in the area of the connecting sections can alternatively or additionally be achieved by applying a conductive coating, in particular in the form of a paint, to the area of the connecting sections.
  • the at least one heating section can be provided circumferentially over a length of less than 70%, preferably less than 50%, in particular less than 30% of the circumference.
  • the remaining part of the circumference of the heating hose can then be formed in an insulating manner or partially by at least one further heating section.
  • the raw hose can be co-extruded from at least two different extrudates, with at least one extrudate having no electrically conductive filler.
  • An electrically non-conductive non-heating section extending in the longitudinal direction and/or an inner and/or outer circumferential electrically non-conductive non-heating section can then be co-extruded with the at least one extrudate having at least substantially no electrically conductive filler.
  • a section formed with the non-conductive extrudate extends in the longitudinal direction of the heating hose, corresponding areas can be specifically excluded from heating be excluded. If at least two such longitudinally extending sections of the heating hose are provided, these can separate two separate, electrically conductive heating sections from each other on the circumference, so that the current in these heating sections can flow in different, in particular opposite, directions.
  • an inner, circumferential non-heating section such as a non-heating layer
  • electrical insulation can be provided between the heating hose and the object enclosed by the heating hose for heating.
  • an outer, circumferential non-heating section such as a non-heating layer
  • the heating hose is reliably electrically insulated from electrically conductive objects that may come into contact with the outside of the heating hose. This is preferred, for example, for safety reasons and/or to avoid short circuits.
  • two heating sections extending in the longitudinal direction and at least substantially separated from one another on the circumference can be co-extruded from at least one extrudate with at least one electrically conductive filler.
  • the current can thus flow in one direction in one heating section and in the other direction in the other heating section in order to provide varying current densities and/or to enable the heating hose to be connected to the heating voltage or the heating current on only one side.
  • a circumferential clamp or another, in particular circumferential, connection can be provided which is at least partially electrically conductive and is designed to contact the heating sections there, at least in the connection region between two circumferentially adjacent heating sections.
  • a raw hose that has been manufactured beforehand, particularly by extrusion can be irradiated with electrons before the raw hose is expanded so that molecules of the thermoplastic material crosslink with each other. In this way, the raw hose can be given a certain shape memory for later shrinking.
  • the raw hose can be heated before expanding and cooled after expanding. In this case, too, the raw hose can be given a certain shape memory. When heated again, the heating hose then contracts and can thus be shrunk onto an object. This is known in principle from the production of electrically insulating shrink hoses.
  • Fig. 1A-B show a method according to the invention for producing a heating hose according to the invention and a method according to the invention for shrinking the heating hose, each in a schematic representation
  • Fig. 2 a second heating hose according to the invention in a perspective side view
  • Fig. 3 a third heating hose according to the invention in a perspective side view
  • Fig. 4 shows a fourth heating hose according to the invention in a perspective side view
  • Fig. 5 shows a fifth heating hose according to the invention in a perspective side view
  • Fig. 6A-C a sixth heating hose according to the invention in a perspective side view, an equivalent circuit and a perspective sectional view.
  • Fig. 1A shows a method for producing a heating hose 1.
  • a raw hose 7 is first extruded through a corresponding nozzle 6 using an extruder 2 and an extrudate 3 comprising a thermoplastic 4 and a particulate filler 5 made of electrically conductive, fine particles.
  • the electrically conductive particles of the filler 5 are either finely distributed in the extruder 2 in the thermoplastic 4, or a raw material made of a thermoplastic 4 in which the filler 5 is already finely distributed is fed to the extruder 2.
  • the raw hose 7 extruded in this way then has a matrix made of the thermoplastic 4 as a continuous phase, in which the particulate filler 5 made of particles that are electrically conductive at least in sections is finely distributed as a disperse phase.
  • the raw hose 7 is therefore electrically conductive, the electrical conductivity of the raw hose 7 being very homogeneously distributed in the raw hose 7 or the corresponding heating section 8.
  • the raw hose 7 After extrusion, the raw hose 7 is moved through an irradiation device 9 or is introduced into one in which the raw hose 7 is irradiated with electrons.
  • the irradiation of the raw hose 7 causes molecules of the thermoplastic material 4 to crosslink with one another.
  • Corresponding irradiation devices 9 are known in principle from other applications.
  • the fully crosslinked raw hose 7 is cut to size in the method shown and in this respect preferred and then heated by means of an external heat source 10.
  • the raw hose 7 heated in this way is then stretched in the radial direction according to the arrows shown beyond the elastic yield point, i.e. stretched.
  • the diameter d of the extruded raw hose 7 increases to the diameter D of the correspondingly expanded heating hose 1.
  • the heating hose 1 is then in the In the expanded state, it is cooled by means of a cooling device 11 and provided with electrical contacts 12.
  • the ratio of the diameters d and D represents the shrinkage factor of the heating hose 1, which may or may not correspond to the diameter ratio. Whether this is the case is determined by whether the heating hose 1, which is not pulled onto an object, could theoretically shrink to the diameter d of the raw hose 7 or not.
  • the heating hose 1 does not necessarily have to be provided with electrical contacts 12. This can be useful for pre-assembly and easier, later installation of the heating hose 1.
  • the contacts 12 should then preferably be attached to the heating hose 1 in a captive manner. In other cases, however, it may also be desirable to attach the contacts 12 only after assembly or shortly before assembly of the heating hose 1. In such a case, the final length of the heating hose 1 acting as a heating resistor can be determined on site and thus very precisely. For example, the heating hose 1 is first shortened on site to the exact length required and then fitted with contacts at the opposite ends.
  • the heating hose 1 thus completed can then be transported to its place of use, where the heating hose 1 is pushed onto a pipe 13 in the method shown in Fig. 1B and preferred in this respect.
  • the pipe 13 is pushed onto a pipe 13 in the method shown in Fig. 1B and preferred in this respect.
  • the heating hose 1 is connected via the electrical contacts 12 to a voltage or current source 14, with which a heating voltage or a heating current is applied to the heating hose 1.
  • a voltage or current source 14 with which a heating voltage or a heating current is applied to the heating hose 1.
  • a direct voltage and an alternating voltage can be applied.
  • the heating hose 1 is essentially formed by a conductive heating section 8, the conductivity of which is determined by the conductive particles of the filler 5.
  • the resistance of the heating section 8 is so high that the heating voltage or heating current applied to the heating hose 1 generates heat that is so high that the heating hose 1 is heated to such a high temperature that the heating hose 1 contracts on its own, and thus shrinks, as is known from electrically non-conductive shrink hoses.
  • the heating hose 1 shrinks to such an extent that it is shrunk firmly and in surface contact onto the pipe 13.
  • the heating hose 1 shrunk onto the pipe 13 in this way can be provided with a heating voltage or a heating current as desired in the future, although this does not lead to further shrinking of the heating hose 1, but merely to heat development and heating of the pipe 13.
  • the pipe 13 can thus be heated from the outside by applying a suitable voltage or a suitable current to the heating hose 1 in the sense of trace heating.
  • the heating hose 1 can also be shrunk without applying an electrical voltage or an electrical current to the heating section 8 via the contacts 12 of the heating hose 1. Instead, the heating hose 1 can be shrunk in a contactless inductive manner by applying an alternating magnetic field. The alternating magnetic field induces a voltage in the heating section 8, which leads to eddy current losses, which causes the heating hose 1 to heat up. If a sufficient temperature is reached, the heating hose 1 shrinks in the same way as applying a voltage or a current to the contacts 12 of the heating hose 1. A sufficient temperature can also be reached by applying hot air from a hot air blower to the heating hose 1.
  • a heating hose 20 is shown in a perspective view, wherein the heating hose 20 is pulled onto a pipe 13 and shrunk on.
  • the heating hose 20 is made of a continuous layer of a mixture of a thermoplastic material 4 and an electrically conductive, particulate filler 5 arranged finely distributed therein.
  • the heating hose 20 therefore forms a heating section 21 that is continuous both in the longitudinal direction and in the circumferential direction.
  • the entire heating section 21 and thus the entire heating hose 20 can therefore have a heating current flowing through it from one side to the other if the heating hose 20 is connected to a heating voltage or a heating current.
  • the opposite longitudinal ends of the heating section 21 in the heating hose 20 shown and preferred in this respect are provided with circumferential clamps 22 that are connected to a voltage supply or power supply for applying the heating voltage or the heating current.
  • the heating current therefore flows through the heating section 21 and generates heat that is given off to the pipe 13 that is partially enclosed by the heating hose 20. In this way, a medium flowing through the pipe 13 can be heated.
  • FIG. 3 another heating hose 23 is shown in a perspective view, whereby an additional pipe has been omitted for the sake of clarity.
  • the heating hose 23 is made from a co-extruded raw hose.
  • Four different areas are created on the circumference by means of co-extrusion. Two of these areas are heating sections 24, which have a thermoplastic 4 and an electrically conductive filler 5 finely distributed therein.
  • the heating sections 24 are electrically conductive and can serve as heating resistors.
  • Two further areas are electrically non-conductive non-heating sections 25. These non-heating sections 25 are therefore not suitable as heating resistors. Although it cannot be ruled out that the non-heating sections 25 have an electrically conductive filler 5, the proportion of filler 5 is so small and its resistance so high that the non-heating sections 25 hardly conduct electrical current.
  • the heating sections 24 and the non-heating sections 25 are provided circumferentially alternately with each other, so that the heating sections 24 are circumferentially are separated by the non-heating sections 25.
  • the heating section 24 and the non-heating sections 25 extend with at least essentially constant width over at least essentially the entire length of the heating hose 23.
  • a clamp 26 is provided which is designed to be electrically conductive and which contacts the heating sections 24 on the one hand and connects them to one another in an electrically conductive manner on the other.
  • each heating section 24 can be connected to the one voltage or current source 14 for applying the heating voltage or the heating current.
  • the heating current flows through one heating section 24 to the clamp 26 and through the clamp 26 into the other heating section 24 in order to flow back to the voltage source 14 in this heating section 24. This generates heat which can be transferred to the object accommodated in the heating hose 23, at least in sections.
  • a band or O-ring made of a plastic that is conductive at least in sections around the circumference could also be used as a clamp.
  • the plastic can have an electrically conductive, finely distributed filler at least in the corresponding areas.
  • the band can have the same plastic and/or the same filler as the rest of the heating hose 1.
  • the circumferential band could also be designed as a shrink tube like the actual heating hose and be shrunk onto the pipe 13 or another object to be heated together with the actual heating hose 1.
  • an end piece of the heating hose 1 can be cut off, for example rotated by 90° and pulled over the corresponding end of the heating hose 1 in order to form a clamp for the electrically conductive connection of the heating sections 24 at this end of the heating hose.
  • the term clamp can therefore be understood very broadly if necessary and is used here as a kind of general umbrella term for the sake of better comprehensibility, also to avoid unnecessary repetition.
  • another means can also be provided to connect the heating sections 24 to one another in sections. These means can also be integrated into the hose material, for example by providing a sufficient amount of electrically conductive filler 5 there, similar to the heating sections 24. It is also conceivable that more than two heating sections 24 and accordingly several non-heating sections 25 are provided in between.
  • Fig. 4 shows a heating hose 30 which has a heating section 31 and a non-heating section 32 over the circumference of the heating hose 30.
  • the heating section 31 and the non-heating section 32 are designed in principle like the heating sections 24 and the non-heating sections 25 of the heating hose 23 according to Fig. 3.
  • the heating section 31 and the non-heating section 32 extend over the entire longitudinal extent of the heating hose 30 and each form a part of the circumference of the heating hose 30.
  • the electrical contacts 22 are attached to the opposite ends of the heating section 31 in order to be able to apply a heating voltage or a heating current to the heating hose 30. Since the heating section 31 in the illustrated and in this respect preferred heating hose 30 is only provided over approximately half of the circumference, a pipeline can be heated by means of the heating hose 30 specifically from one side, but not also from the other side, if this should be desirable.
  • a heating hose 33 which is formed from three concentrically arranged layers 34, 35, 36, which are all firmly connected to one another.
  • the three layers 34, 35, 36 are preferably formed together by coextrusion.
  • the inner and outer layers 34, 36 are formed over the entire circumference as non-heating sections 37, which can also be referred to as non-heating layers.
  • the inner layer 34 and the outer layer 36 have so little electrically conductive filler 5 that these two layers 34, 36 conduct the electrical current which is supplied to the middle layer 35 of the heating hose 33 is applied, do not conduct or conduct very little.
  • the inner layer 34 and the outer layer 36 therefore act as electrical insulation with respect to the middle layer 35, which in the illustrated and in this respect preferred heating hose 33 is formed over its entire circumference as a heating section 38, which can also be referred to as a heating layer.
  • heating sections 38 and one or more non-heating sections 37 could be provided in the middle layer 35. It is also conceivable that several middle layers 35 exist which are designed differently from one another with regard to the heating section 38 or the heating sections 38.
  • the inner layer 34 (non-heating layer) or the outer layer 36 (non-heating layer) could be dispensed with.
  • the heating hose 33 shown only the inner layer 35 (heating layer) conducted the electrical current.
  • the heat is only generated in the inner layer 35 by dissipation of electrical energy.
  • the heat can still be used, for example, to heat a pipe 13 without applying electrical current to it. The heat is also sufficient to shrink the heating hose onto the pipe 13.
  • FIG. 6A another heating hose 40 is shown in a perspective view.
  • the heating hose 40 is made, for example, from a co-extruded raw hose.
  • Four different areas are created on the circumference by means of co-extrusion.
  • Two of these areas are heating sections 41, which have a thermoplastic 4 and an electrically conductive filler 5 finely distributed therein.
  • the heating sections 41 are electrically conductive and can serve as heating resistors.
  • Two further areas are connecting sections 42 with a considerably lower electrical resistance compared to the heating resistors of the heating sections 41.
  • the connecting sections 42 therefore do not form a heating resistor of the heating hose 40.
  • the connecting sections 42 are each provided with a contact 43 for connection to a heating voltage or a heating current via the voltage or current source 14.
  • the contacts 43 are provided at the same longitudinal end of the heating hose 40 for the sake of simplicity. Due to the low electrical resistance of the connecting sections 42 compared to the heating sections 41, the connecting sections 42, unlike the heating sections 41, do not act as heating resistors, but connect the heating sections parallel to one another to the voltage or current source 14.
  • the heating sections 41 and the connecting sections 42 are provided circumferentially alternating with one another, so that the heating sections 41 are separated circumferentially by the connecting sections 42.
  • the heating sections 41 and the connecting sections 42 extend with at least substantially constant width over at least substantially the entire length of the heating hose 40.
  • the heating current flows in the longitudinal direction of the heating hose 40 through the connecting sections 42 and in the circumferential direction through the heating sections 41.
  • the heating hose 40 connected to the voltage or current source 14 via the contacts 43 can be represented as an equivalent circuit diagram according to Fig. 6B, in which the heating resistors RH of the heating sections 41 are arranged parallel to the voltage or current source 14.
  • the heating hose 40 is shown in a perspective sectional view through the opposite connecting sections 42.
  • the length LS of the heating hose 40, the length LW of a heating resistor of a heating section 41 and the thickness D of the heating hose 40 are entered therein.
  • the electrical power P when the heating resistors RH of the heating hose 40 are connected in parallel is therefore calculated as follows:
  • the heating resistance RH of the heating hose 40 decreases with the length LS of the heating hose 40 and the power P increases with the length LS of the heating hose 40.
  • the power P related to the length LS of the heating hose 40 is therefore not limited for a given voltage U of the power source 14.
  • the connecting sections 42 of the heating hose 40 have been produced by coextrusion with the heating sections 41.
  • the connecting sections 42 can have a higher concentration of electrically conductive filler 5 than the heating sections 41 and/or a more conductive filler than the filler 5 of the heating sections 41.
  • Wires and/or metal mesh can also be introduced into the connecting sections 42.
  • Metallic strips can also be introduced into the thermoplastic material of the connecting sections 42, wherein the metallic strips, wires and/or wire mesh can also be applied to the coextruded areas of the connecting sections 42.
  • the conductivity can also be provided by a conductive coating, in particular a conductive paint, of the coextruded areas of the connecting sections 42.

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Abstract

Beschrieben und dargestellt ist ein Heizschlauch (1, 20, 23, 30, 33, 40) zum elektrischen Beheizen einer Rohrleitung (13), eines Behälters und/oder eines Formteils von außen, mit wenigstens einem elektrisch leitfähigen Heizabschnitt (21, 24, 31, 38, 41) in Form eines Heizwiderstands zum wenigstens abschnittsweisen Erwärmen des Heizschlauchs (1, 20, 23, 30, 33, 40). Damit eine elektrische Beheizung von Rohrleitungen, Behältern und Formteilen kostengünstiger, zuverlässiger und zugleich effizienter erfolgen kann, ist vorgesehen, dass der Heizschlauch (1, 20, 23, 30, 33, 40) als Schrumpfschlauch mit einem wenigstens abschnittsweise durch Erwärmen schrumpfbaren Durchmesser (D) zum Aufschrumpfen auf die Rohrleitung (13), den Behälter und/oder das Formteil ausgebildet ist und dass der wenigstens eine Heizabschnitt (21, 24, 31, 38, 41) wenigstens einen thermoplastischen Kunststoff (4) und wenigstens einen in einer Matrix des wenigstens einen thermoplastischen Kunststoffs (4) fein verteilten elektrisch leitfähigen Füllstoff (5) aufweist und dass der wenigstens eine elektrisch leitfähige Heizabschnitt (21, 24, 31, 38, 41) zum Anlegen an eine elektrische Heizspannung oder einen elektrischen Heizstrom zum wenigstens abschnittsweisen Schrumpfen des Durchmessers (D) infolge Erwärmung des wenigstens einen Heizabschnitts (21, 24, 31, 38, 41) und/oder zum induktiven Erwärmen des wenigstens einen Heizabschnitts (21, 24, 31, 38, 41) über ein magnetisches Wechselfeld und zum wenigstens abschnittsweisen Schrumpfen des Durchmessers (D) infolge der induktiven Erwärmung des wenigstens einen Heizabschnitts (21, 24, 31, 38, 41) ausgebildet ist.

Description

Heizschlauch sowie Verfahren zur Herstellung und Verwendung
Die Erfindung betrifft einen Heizschlauch zum elektrischen Beheizen einer Rohrleitung, eines Behälters und/oder eines Formteils von außen, mit wenigstens einem elektrisch leitfähigen Heizabschnitt in Form eines Heizwiderstands zum wenigstens abschnittsweisen Erwärmen des Heizschlauchs. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Heizschlauchs sowie ein Verfahren zum Schrumpfen eines solchen Heizschlauchs.
Heizschläuche der genannten Art sind seit geraumer Zeit in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Sie werden insbesondere als Begleitheizung zum Beheizen von Rohrleitungen, Behältern, Formteilen und dergleichen verwendet. Die Heizschläuche können dabei infolge ihrer schlauchförmigen Gestalt die Rohrleitungen, Behälter oder Formteile wenigstens abschnittsweise aufnehmen, um diese gleichmäßig über ihren Umfang von außen zu beheizen. Zu diesem Zweck sind in den Heizschläuchen ein Heizdraht oder mehrere Heizdrähte vorgesehen, die elektrisch leitfähig sind und so hochohmig sind, dass sie einen Heizwiderstand bilden, an den eine Heizspannung oder ein Heizstrom angelegt werden kann. Infolge der an einen Heizschlauch angelegten Heizspannung oder des Heizstroms heizt sich der Heizdraht auf, der die entstehende Wärme dann an den Heizschlauch und die Rohrleitung, den Behälter und/oder das Formteil im Inneren des Heizschlauchs abgibt.
Begleitheizungen sind auch in Form von Heizbändern, Heizkabeln und Heizschnüren bekannt, die sich um Rohrleitungen, Behälter und Formteile wickeln lassen. Die Heizbänder, Heizkabel und Heizschnüre weisen ebenfalls einen Heizdraht auf, an dessen Enden eine Heizspannung oder ein Heizstrom angelegt werden kann, um den Heizdraht im Sinne einer Widerstandsheizung aufzuheizen. Die Heizbänder, Heizkabel und Heizschnüre geben dann Wärme an die Rohrleitungen, Behälter und Formteile ab, um welche die Heizbänder, Heizkabel und Heizschnüre zuvor herumgewickelt worden sind. Heizbänder, Heizkabel und Heizschnüre können dabei regelmäßig mit recht engen Biegeradien gewickelt werden. Dabei ist aber darauf zu achten, dass diese nicht zu eng aneinander und nicht zu weit voneinander beabstandet gewickelt werden, um einerseits ein Überhitzen der Heizbänder, Heizkabel und Heizschnüre zu verhindern und andererseits die Rohrleitungen, Behälter und Formteile hinreichend aufheizen zu können. Dies ist bei Heizschläuchen weniger problematisch, jedoch sind die Heizschläuche meist deutlich teurer als Heizbänder, Heizkabel und Heizschnüre, da die Heizschläuche vorab konfiguriert und an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden müssen. Die Wicklung der Heizdrähte von Heizschläuchen kann anschließend nicht oder nur noch sehr bedingt variiert werden.
Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Heizschlauch und die Verfahren jeweils der eingangs genannten und zuvor näher erläuterten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine elektrische Beheizung von Rohrleitungen, Behältern und Formteilen kostengünstiger, zuverlässiger und zugleich effizienter erfolgen kann.
Diese Aufgabe ist bei einem Heizschlauch nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Heizschlauch als Schrumpfschlauch mit einem wenigstens abschnittsweise durch Erwärmen schrumpfbaren Durchmesser zum Aufschrumpfen auf die Rohrleitung, den Behälter und/oder das Formteil ausgebildet ist und dass der wenigstens eine Heizabschnitt wenigstens einen thermoplastischen Kunststoff und wenigstens einen in einer Matrix des wenigstens einen thermoplastischen Kunststoffs fein verteilten elektrisch leitfähigen Füllstoff aufweist und dass der wenigstens eine elektrisch leitfähige Heizabschnitt zum Anlegen an eine elektrische Heizspannung oder einen elektrischen Heizstrom zum wenigstens abschnittsweisen Schrumpfen des Durchmessers infolge Erwärmung des wenigstens einen Heizabschnitts und/oder zum induktiven Erwärmen des wenigstens einen Heizabschnitts über ein magnetisches Wechselfeld und zum wenigstens abschnittsweisen Schrumpfen des Durchmessers infolge der induktiven Erwärmung des wenigstens einen Heizabschnitts ausgebildet ist. Durch die Ausgestaltung des Heizschlauchs als Schrumpfschlauch mit wenigstens einem Heizabschnitt umfassend fein verteilte leitfähige Partikel, kann der Heizschlauch problemlos und schnell nachträglich auf unterschiedliche Rohrleitungen, Behälter oder Formteile angebracht, insbesondere aufgeschoben, werden. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass ein guter Wärmekontakt und Wärmeübergang zwischen dem Heizschlauch und dem zu beheizenden Gegenstand bereitgestellt werden, wenn der Heizschlauch in der richtigen Größe und mit dem richtigen Schrumpffaktor ausgewählt wird. Der Heizschlauch liegt dann nach dem Schrumpfen eng an dem zu beheizenden Gegenstand an. Zur Beheizung ist im wenigstens einen Heizabschnitt des Heizschlauchs in dem wenigstens einen thermoplastischen Kunststoff ein leitfähiger Füllstoff fein verteilt, der aus kleinen separaten Partikeln besteht. Das Schrumpfen des Heizschlauchs kann folglich den Heizabschnitt nicht beschädigen.
Durch das Schrumpfen wird dagegen regelmäßig der elektrische Widerstand des wenigstens einen Heizabschnitts gesenkt. Dies ist bedarfsweise bei der Menge und der Art der leitfähigen Partikel im wenigstens einen Heizabschnitt vorab zu berücksichtigen. Dabei soll einerseits sichergestellt werden, dass der wenigstens eine Heizabschnitt den elektrischen Strom zuverlässig leitet. Anderseits soll der Leitung des elektrischen Stroms ein hinreichend großer Widerstand entgegengesetzt werden, so dass im wenigstens einen Heizabschnitt ein hinreichend großer Wärmestrom erzeugt wird, sobald die Heizspannung oder der Heizstrom an den Heizschlauch angelegt wird.
Das Aufheizen des Heizschlauchs durch Anlegen einer Heizspannung oder eines Heizstroms an den Heizschlauch soll einerseits ein Aufheizen des Heizschlauchs und Beheizen des Gegenstands bewirken, der vom Heizschlauch umschlossen ist. Andererseits kann durch das erstmalige Anlegen der Heizspannung oder des Heizstroms ein Aufheizen des Heizschlauchs bewirkt werden, das das Aufschrumpfen des Heizschlauchs auf die Rohrleitung, den Behälter, das Formteil oder dergleichen bewirkt. Hierzu muss eine Mindesttemperatur überschritten werden, die wesentlich durch den verwendeten thermoplastischen Kunststoff oder die verwendeten thermoplastischen Kunststoffe bestimmt wird. Ein Aufschrumpfen des Heizschlauchs mittels eines Heißluftgebläses ist nicht erforderlich, so dass ein Arbeitsschritt eingespart oder wenigstens vereinfacht werden kann. Gleichwohl kann es aber möglich sein, den Heizschlauch mit einem Heißluftgebläse aufzuschrumpfen. Grundsätzlich kann der Heizschlauch zur Begleitheizung wie zum Aufschrumpfen mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom beaufschlagt werden.
Die genannte Aufgabe ist ferner nach Anspruch 12 gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Heizschlauchs, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
- bei dem ein Rohschlauch mit wenigstens einem Heizabschnitt umfassend wenigstens einen thermoplastischen Kunststoff und wenigstens einen leitfähigen, in der Matrix des thermoplastischen Kunststoffs fein verteilten Füllstoff extrudiert wird,
- bei dem der Durchmesser des extrudierten Rohschlauchs, vorzugsweise durch Recken, aufgeweitet wird und
- bei dem, vorzugsweise, der wenigstens eine Heizabschnitt mit zwei elektrischen Kontakten zum Anlegen einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stroms verbunden wird.
Das Extrudieren von Extrudaten umfassend einerseits wenigstens einen thermoplastischen Kunststoff und andererseits wenigstens einen leitfähigen Füllstoff ist bereits aus anderen Anwendungen bekannt, wobei vorliegend abweichend zu den bekannten Verfahren kein Rohschlauch extrudiert wird. Es kommt jedoch auch hier auf ein möglichst homogenes Vermischen von Füllstoff und thermoplastischem Kunststoff an, um einen zufriedenstellenden Heizabschnitt des Heizschlauchs herzustellen. Welche Anteile und Verhältnisse von thermoplastischem Kunststoff und elektrisch leitendem Füllstoff zweckmäßigerweise zu verwenden sind und wie homogen die Verteilung des elektrisch leitfähigen Füllstoffs sein sollte, hängt stark davon ab, welcher thermoplastische Kunststoff und welche Art des elektrisch leitfähigen Füllers verwendet wird. Zudem kann die Partikelgröße als auch deren Porosität und Oberflächenbeschaffenheit von erheblicher Bedeutung sein. Gleichwohl wird der Fachmann in der Lage sein, bereits durch eine überschaubare Anzahl von Versuchen ein geeignetes Extrudat bereitzustellen bzw. dieses weiter zu optimieren.
Wenn der Rohschlauch extrudiert ist, wird dieser aufgeweitet, was mit einem Reckverfahren erfolgen kann, wobei der Rohschlauch insbesondere in radialer und/oder Umfangsrichtung gereckt werden kann. Dabei kann der Rohschlauch erwärmt und unter Vergrößerung des Durchmessers gedehnt werden. Der gedehnte Rohschlauch kann in dieser Form durch Abkühlen sozusagen eingefroren werden. Damit an den Heizschlauch eine Heizspannung oder ein Heizstrom angelegt werden kann, kann der wenigstens eine Heizabschnitt mit wenigstens zwei elektrischen Kontakten versehen sein, über welche der wenigstens eine Heizabschnitt an eine Spannungsversorgung oder Stromversorgung angeschlossen werden kann. Hier kommen beispielsweise Kabelanschlussschellen, Rohrschellen und Bandschellen in Frage. Es können anstatt Schellen aber auch lediglich punktuelle, nicht umlaufende Kontakte verwendet werden, die auch aus anderen Anwendungen bekannt sein können.
Wenn der wenigstens eine Heizabschnitt des Heizschlauchs induktiv über ein magnetisches Wechselfeld erwärmt wird, sind entsprechende Kontakte grundsätzlich entbehrlich. Der Heizschlauch kann grundsätzlich sowohl zu Schrumpfen des Heizschlauchs als auch zum Beheizen einer Rohrleitung, eines Behälters und/oder eines Formteils induktiv erwärmt werden. Es kann also beispielsweise vorgesehen sein, den Heizschlauch induktiv zu schrumpfen und die Rohrleitung, den Behälter und/oder das Formteil durch Anlegen einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stroms an Kontakte des Heizschlauchs zu beheizen.
Im Übrigen ist der Begriff der Schelle vorliegend sehr breit zu verstehen und soll auch andere Elemente umfassen, auch wenn diese üblicherweise nicht als Schellen bezeichnet werden. Die Schellen sollen auf oder in einem entsprechenden Abschnitt des Heizschlauchs vorgesehen sein und dort wenigstens einen Heizabschnitt elektrisch leitend kontaktierten oder mehrere Heizabschnitte elektrisch leitend miteinander verbinden. Hier kommen auch, insbesondere umlaufende, Bänder, 0- Ringe und dergleichen in Frage. Die Schellen müssen auch nicht aus einem metallischen Werkstoff gebildet sein. Die Schellen können auch aus einem einen elektrisch leitenden Füllstoff fein verteilt aufnehmenden Kunststoff gebildet sein, ähnlich wie der eigentliche Heizschlauch selbst. Auch kann die Schelle ähnlich wie der eigentliche Heizschlauch selbst als Schrumpfschlauch zum Aufschrumpfen auf den eigentlichen Heizschlauch ausgebildet sein.
Im Übrigen ist die zuvor genannte Aufgabe nach Anspruch 16 gelöst durch ein Verfahren zum Schrumpfen eines Heizschlauchs, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder hergestellt nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
- bei dem der Heizschlauch auf eine Rohrleitung, einen Behälter und/oder ein
Form teil aufgezogen wird,
- bei dem wenigstens zwei Kontakte wenigstens eines Heizabschnitts des aufgezogenen Heizschlauchs an eine Heizspannung oder einen Heizstrom angeschlossen werden und die Heizspannung oder der Heizstrom den wenigstens einen Heizabschnitt in Form eines Heizwiderstands erwärmt und/oder der wenigstens eine Heizabschnitt induktiv über ein magnetisches Wechselfeld erwärmt wird und
- bei dem der Heizschlauch infolge der Erwärmung des wenigstens einen Heizabschnitts unter Verkleinerung des Durchmessers auf die Rohrleitung, den Behälter und/oder das Formteil aufgeschrumpft wird.
Der Heizschlauch kann in seiner aufgeweiteten Form infolge des vergrößerten Durchmessers einfach auf die Rohrleitung, den Behälter und/oder das Formteil aufgezogen werden. Der entsprechende Gegenstand befindet sich dann wenigstens teilweise in dem Heizschlauch, wobei zwischen dem entsprechenden Gegenstand und dem Heizschlauch vorzugsweise ein gewisses Spiel besteht. Der Gegenstand ist dann also locker in dem Heizschlauch aufgenommen. Der Heizschlauch sitzt dann noch nicht stramm auf dem Gegenstand. Um dies wenigstens abschnittsweise zu erreichen, kann der Heizschlauch mit den wenigstens zwei Kontakten des Heizabschnitts an eine Heizspannung oder einen Heizstrom angeschlossen werden, die den Heizabschnitt erwärmt, da der Heizabschnitt im Sinne eines Heizwiderstands ausgebildet ist. Der (spezifische) Widerstand des Heizabschnitts ist dabei so hoch, dass der elektrische Strom entsprechend der Heizspannung oder des Heizstroms unter Erzeugung eines hohen Maßes an Wärme durch den Heizabschnitt strömt. Es wird letztlich ein hohes Maß an elektrischer Energie im Heizabschnitt dissipiert und in Form von Wärme abgegeben. Die Wärme führt jedoch auch zur Eigenerwärmung des Heizschlauchs. Wird dabei eine Mindesttemperatur überschritten, versucht der Heizschlauch sich ähnlich eines Formgedächtnismaterials wieder in die ursprüngliche Größe mit geringerem Durchmesser zusammenzuziehen. Man spricht hierbei auch vom Schrumpfen. Infolge des Schrumpfens legt sich der Heizschlauch eng an die Rohrleitung, den Behälter und/oder das Formteil an, wobei man auch von Aufschrumpfen spricht.
Das Aufschrumpfen des Heizschlauchs kann auch induktiv erfolgen, indem der wenigstens einen Heizabschnitt einem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt wird. Hierzu kann sich einer Induktionsspule bedient werden. Eine mit einem Wechselstrom durchflossene Induktionsspule erzeugt ein - in seiner Richtung wechselndes - magnetisches Feld, das durch einen magnetischen Fluss gekennzeichnet ist. Wird in dieses Magnetfeld ein Heizabschnitt eingebracht, so wird in diesem eine Spannung induziert. Die induzierte Spannung erzeugt einen Stromfluss (Lenz'sche Regel). Im Heizabschnitt kommt es an den leitfähigen Partikeln zu Wirbelstromverlusten, die an den leitfähigen Partikeln in Wärme umgewandelt werden. Grundsätzlich wäre es regelmäßig auch denkbar, dass das Aufschrumpfen des Heizschlauchs durch Erwärmen des Heizschlauchs mit Hilfe eines Heißluftgebläses erfolgt. Die Wärme wird dann über warme Luft direkt auf den Heizschlauch übertragen. Es wird so ein sehr guter und enger Kontakt zwischen einerseits dem Heizschlauch und andererseits der Rohrleitung, dem Behälter und/oder dem Formteil und mithin ein guter Wärmeübergang von dem Heizschlauch an den vom Heizschlauch umgebenen Gegenstand sichergestellt. Dadurch ist es möglich, den entsprechenden Gegenstand wenigstens in dem entsprechenden Abschnitt sehr genau zu temperieren, ohne eine lokale Überhitzung zu riskieren. Gleichzeitig ist dies auch sehr effizient möglich, da Wärmeverluste durch Luftspalte zwischen dem Gegenstand und dem Heizschlauch vermieden werden können. Letztlich wird auch die Gefahr beseitigt, dass der Heizschlauch durch einen Bruch des darin verbauten Heizdrahts beschädigt und unbrauchbar wird. Bei dem erfindungsgemäßen Heizschlauch kann dagegen eine bereichsweise Beschädigung des Heizabschnitts toleriert werden, wenn dieser hinreichend breit ausgebildet ist. Dann verbleibt immer noch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den elektrischen Kontakten des Heizschlauchs.
Bei einer ersten besonders bevorzugten Ausgestaltung des Heizschlauchs ist der wenigstens eine elektrisch leitende Füllstoff kohlenstoffbasiert und wird insbesondere aus Ruß und/oder Graphit gebildet. Der elektrisch leitende Füllstoff kann ergänzend oder im Gegensatz dazu auch durch metallische Partikel gebildet werden, wobei sich insbesondere Eisen und/oder Kupferpartikel anbieten können. Alternativ oder zusätzlich kann der wenigstens eine thermoplastische Kunststoff ein Polyolefin, insbesondere Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Fluorethylenpropylen (FEP), Polyethylenterephthalat (PET), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Viton, Polyvinylchlorid (PVC) und/oder Polytetrafluorethylen (PTFE) sein. Die physikalischen und insbesondere die elektrischen Eigenschaften des Heizschlauchs werden dabei in nicht unerheblichem Maße durch die Wahl der Materialien bestimmt. Daher kann der Fachmann durch eine geeignete Wahr der Materialen Einfluss auf die gewünschten physikalischen Eigenschaften des Heizschlauchs nehmen. Dabei sind die genannten Materialien allesamt zu relativ geringen, wenn auch unterschiedlichen Kosten verfügbar. Der Heizschlauch kann wenigstens abschnittsweise aus einem mittels Extrusion geformten Rohschlauch gefertigt sein. Dies ist ein sehr zuverlässiges und kostengünstiges Verfahren zur Bildung eines Heizschlauchs. Alternativ oder zusätzlich kann der Heizschlauch wenigstens abschnittsweise mittels Aufweitens des Durchmessers des durch Extrusion oder eine andere Weise hergestellten Rohschlauchs hergestellt werden. Das Aufweiten kann beispielsweise ähnlich der Blasfolienherstellung durch Einblasen von unter Überdruck stehender Blasluft in den Rohschlauch erfolgen. Der Rohschlauch wird dabei in radialer Richtung geweitet. Der Heizschlauch in der aufgeweiteten Form dient dabei zum Aufziehen auf die Rohrleitung, den Behälter und/oder das Formteil und ist mithin in einem hierfür geeigneten Maße aufgeweitet. Alternativ zu einer Extrusion kann der Heizschlauch auch ausgehend von einer Folie gebildet werden, die wenigstens einen Heizabschnitt hat und die an den Rändern miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, wird. Auf diese Weise kann auch ein Rohschlauch gebildet werden, der sich dann auf die beschriebene Weise weiterverarbeiten lässt.
Um dem Heizschlauch, insbesondere dem Rohschlauch, ein hohes Maß an Formgedächtnis für das spätere Schrumpfen mitgeben zu können, kann es sich anbieten, wenn die Moleküle des wenigstens einen thermoplastischen Kunststoffs wenigstens teilweise miteinander vernetzt sind. Wenn dies vor dem Aufweiten des Durchmessers erfolgt, kann dies noch zu einem stärker ausgeprägten Formgedächtnis führen. Eine Möglichkeit, die Vernetzung zweckmäßig, einfach, zuverlässig und reproduzierbar bereitzustellen, besteht darin, den wenigstens einen thermoplastischen Kunststoff mit Elektronen zu bestrahlen. Dieses Verfahren ist grundsätzlich beispielsweise aus der Kunststofffolienherstellungbekannt.
Das Aufweiten des Durchmessers eines Rohschlauchs kann unabhängig davon durch Recken aufgeweitet werden. Der Rohschlauch wird dabei in radialer Richtung gestreckt, und zwar über die elastische Streckgrenze hinaus, so dass sich die Moleküle in die Streckrichtung ausrichten. Das Ausrichten hat zur Folge, dass die Moleküle enger aneinander liegen und somit größere Anziehungskräfte zwischen den Molekülen wirken. Das Strecken kann bei erhöhter Temperatur erfolgen, wobei anschließend ein Abkühlen erfolgt, um die Ausrichtung der Moleküle im Wesentlichen beizubehalten. Wird der thermoplastische Kunststoff anschließend erwärmt, richten sich die Moleküle wieder zufälliger, mithin isotroper, aus, wobei sich der Heizschlauch zusammenzieht, mithin schrumpft.
Für einige Anwendung kann es nachteilig sein, wenn der Heizschlauch im Wesentlichen elektrisch leitfähig ist. In solchen Fällen kann es sich daher anbieten, wenn der Heizschlauch mit mehreren Schichten ausgebildet wird, die vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen konzentrisch zueinander ausgerichtet sein können. Die Schichten sind dann entweder konzentrisch oder nur im Wesentlichen konzentrisch zueinander ausgerichtet. Auf eine mathematisch exakte konzentrische Anordnung kommt es mithin nicht zwingend an. Wenn die Rohrleitung, der Behälter und/oder das Formteil aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt ist, kann vermieden werden, den entsprechenden Gegenstand beim Beheizen mit dem Heizschlauch unter Strom zu setzen, wenn eine innere Schicht elektrisch isolierend ausgebildet wird. Der elektrisch leitende Heizabschnitt des Heizschlauchs kommt dann nicht direkt in Kontakt mit der elektrisch leitenden Rohrleitung, dem elektrisch leitenden Behälter und/oder dem elektrisch leitenden Formteil.
Alternativ oder zusätzlich kann aber auch eine äußere Schicht elektrisch isolierend gegenüber dem wenigstens einen Heizabschnitt ausgebildet sein. In einem solchen Fall ist die Gefährdung durch einen Stromschlag ebenso vermindert wie das Risiko eines Kurzschlusses. Es ist aber auch ausgeschlossen, dass sich der Strom des Heizabschnitts auf einen den Heizschlauch berührenden weiteren Gegenstand überträgt.
Wenn der Heizschlauch seinen beiden gegenüberliegenden Enden zugeordnet Kontakte zum Anlegen der Heizspannung oder des Heizstroms aufweist, kann der Heizschlauch ohne eine aufwendige Leitungsführung mit einer Heizspannung oder einem Heizstrom beaufschlagt werden. Zudem kann eine gleichmäßige Stromdichte und damit eine gleichmäßige Erwärmung des Heizschlauchs erreicht werden. In einem solchen Fall kann es sich aus diesen Gründen auch anbieten, wenn der wenigstens eine Heizabschnitt umlaufend und/oder über wenigstens im Wesentlichen die gesamte Längserstreckung des Heizschlauchs vorgesehen ist. Der wenigstens eine Heizabschnitt kann also über die gesamte Längserstreckung des Heizschlauchs vorgesehen sein oder auch nur über wenigstens im Wesentlichen die gesamte Längserstreckung des Heizschlauchs. Es kann also funktional unschädlich sein, wenn sich der wenigstens eine Heizabschnitt nicht ganz über die gesamte Längserstreckung des Heizschlauchs erstreckt.
Alternativ oder zusätzlich kann der Heizschlauch auch wenigstens zwei wenigstens über annähernd die gesamte Längserstreckung umfangsseitig elektrisch voneinander getrennte Heizabschnitte aufweisen. Die Heizabschnitte können also über nur annähernd über die gesamte Längserstreckung umfangsseitig elektrisch voneinander getrennt sein oder vorzugsweise über die gesamte Längserstreckung umfangsseitig elektrisch voneinander getrennt sein. Umfangsseitig kann hierbei und im Folgenden grundsätzlich etwa als entlang des Umfangs oder in Umfangsrichtung verstanden werden. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der Strom in den wenigstens zwei getrennten Heizabschnitten in unterschiedliche Richtungen, insbesondere in entgegengesetzte Richtungen, beispielsweise in Längsrichtung oder in Umfangsrichtung, strömt. Das erlaubt es letztlich, den Heizschlauch von einer Seite über entsprechende Kontakte an den wenigstens zwei getrennten Heizabschnitten an die Heizspannung oder den Heizstrom anzuschließen. Je nach der Länge des Heizschlauchs kann so eine erhebliche Leitungslänge zum Anschluss des Heizschlauchs eingespart werden. Erforderlich ist dies jedoch nicht. Es können auch wenigstens zwei sich in Längsrichtung erstreckende Heizabschnitte vorgesehen sein, die dennoch an einander gegenüberliegenden Längsenden mit Kontakten zum Anlegen einer Heizspannung oder eines Heizstroms versehen sind. Alternativ oder zusätzlich kann jedem Heizabschnitt ein Kontakt zugeordnet sein. An dem gegenüberliegenden Ende in Bezug auf die elektrischen Kontakte und den Anschluss der Heizspannung oder des Heizstroms können die wenigstens zwei Heizabschnitte elektrisch miteinander verbunden sein, um den entsprechenden Stromkreis zu schließen. Der Einfachheit halber können die wenigstens zwei Heizabschnitte über eine elektrisch leitende Schelle miteinander verbunden werden, welche die Heizabschnitte kontaktierend vorgesehen wird. Die Schelle sollte dann wenigstens in einem solchen Ausmaß elektrisch leitend sein, dass die wenigstens zwei Heizabschnitte über die Schelle elektrisch miteinander verbunden werden.
Wie zuvor bereits erwähnt worden ist, kann der Begriff der Schelle vorliegend sehr breit verstanden werden. Bedarfsweise umfasst der Begriff der Schelle auch Elemente, die üblicherweise nicht als Schellen bezeichnet werden. Die Schellen sollen auf oder in einem entsprechenden Abschnitt des Heizschlauchs vorgesehen sein und dort wenigstens einen Heizabschnitt elektrisch leitend kontaktierten oder mehrere Heizabschnitte elektrisch leitend miteinander verbinden. Hier kommen auch, insbesondere umlaufende, Bänder, O-Ringe und dergleichen in Frage. Die Schellen müssen auch nicht aus einem metallischen Werkstoff gebildet sein. Die Schellen können auch aus einem einen elektrisch leitenden Füllstoff fein verteilt aufnehmenden Kunststoff gebildet sein, ähnlich wie der eigentliche Heizschlauch selbst. Auch kann die Schelle ähnlich wie der eigentliche Heizschlauch selbst als Schrumpfschlauch zum Aufschrumpfen auf den eigentlichen Heizschlauch ausgebildet sein.
Im Falle der wenigstens zwei Heizabschnitte können dem Heizschlauch folglich einem Längsende zugeordnet wenigstens zwei Kontakte zum Anlegen der Heizspannung oder des Heizstroms zugeordnet sein. Die Versorgung des Heizschlauchs von einer Seite mit der Heizspannung oder dem Heizstrom kann dann ausreichend sein. Dabei kann der Einfachheit halber jedem Heizabschnitt ein Kontakt zugeordnet sein, um unnötige Kontakte und Leitungen einzusparen.
Die wenigstens zwei Heizabschnitte können auch über wenigstens zwei Verbindungsabschnitte miteinander verbunden sein, wobei sich die Verbindungsabschnitte wenigstens im Wesentlichen über die gesamte Längs erstreckung des Heizschlauchs erstrecken können. Die Verbindungsabschnitte können eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen, die dazu führt, dass die Verbindungsabschnitte wenigstens prinzipiell als elektrisch parallel miteinander verschaltet anzusehen sind. Wenn die Verbindungsabschnitte einen deutlich, insbesondere sehr viel, niedrigeren Widerstand aufweisen als die Heizabschnitte, kann der Heizschlauch in einem Ersatzschaltbild als Parallelschaltung der Heizwiderstände der Heizabschnitte angesehen werden. Mithin kann der Heizwiderstand der Heizabschnitte mit zunehmender Länge des Heizschlauchs abnehmen. Die Leistung bezogen auf die Länge des Heizschlauchs steigt dann mit zunehmender Länge des Heizschlauchs an. Bei in Reihe geschalteten Heizwiderständen der Heizabschnitte kann dagegen der Heizwiderstand mit der Länge des Heizschlauchs größer werden und nimmt die auf die Länge des Heizschlauchs bezogene Leistung ab, so dass im Falle einer solchen Reihenschaltung die Heizwiderstände der Heizabschnitte gezielt eingestellt werden sollten, um die gewünschte längenspezifische Leistung bereitstellen zu können. Die Parallelschaltung der Heizwiderstände ist dabei hinsichtlich der Herstellung und der Nutzung der Heizschläuche zweckmäßiger. Die auf die Länge des Heizschlauchs bezogene Leistung ist dann bei vorgegebener Spannung der Stromquelle nicht beschränkt.
Zu diesem Zweck sind die Verbindungsabschnitte im Gegensatz zu den Heizabschnitten so niederohmig, dass in den Verbindungsabschnitten gegenüber den Heizabschnitten kein nennenswerter bzw. ein sehr geringer, insbesondere zu vernachlässigender, Wärmestrom erzeugt wird. Die spezifischen Widerstände der wenigstens zwei Heizabschnitte können daher jeweils wenigstens doppelt so groß, vorzugsweise wenigstens fünffach so groß, insbesondere wenigstens zehnfach so groß, ist wie jeweils die spezifischen Widerstände der wenigstens zwei Verbindungsabschnitte sein.
Alternativ oder zusätzlich können die wenigstens zwei Verbindungsabschnitte mit den Heizabschnitten koextrudiert sein. Die Leitfähigkeit der Verbindungsabschnitte kann dann gezielt in diesem Bereich durch Einbringen leitfähiger Füllstoffe in die Matrix eines thermoplastischen Kunststoffs eingestellt werden. Es kann sich dabei bedarfsweise aber nicht zwingend um den gleichen thermoplastischen Kunststoff und/oder Füllstoff wie in den Heizabschnitten handeln. Es kann alternativ oder zusätzlich in den Verbindungsabschnitten auch wenigstens ein metallischer Draht, ein metallisches Band und/oder ein metallisches Drahtgeflecht vorgesehen sein. Der Draht, das metallische Band und/oder das Drahtgeflecht kann im thermoplastischen Kunststoff des Verbindungsabschnitts vorgesehen sein oder auf diesem aufgebraucht sein, etwa nach dem Koextrudieren des Heizschlauchs und/oder Rohschlauchs. Die erhöhte Leitfähigkeit im Bereich der Verbindungsabschnitte kann alternativ oder zusätzlich auch durch Aufbringen einer leitfähigen Beschichtung, insbesondere in Form einer Lackierung, auf den Bereich der Verbindungsabschnitte erreicht werden.
Um eine über den Umfang des Heizschlauchs variierende Beheizung der Rohrleitung, des Behälters und/oder des Formteils zu ermöglichen, kann der wenigstens eine Heizabschnitt umfangsseitig über eine Länge von weniger als 70 %, vorzugsweise weniger als 50 %, insbesondere weniger als 30 % des Umfangs vorgesehen sein. Der übrige Teil des Umfangs des Heizschlauchs kann dann isolierend oder teilweise durch wenigsten einen weiteren Heizabschnitt gebildet werden.
Bei einem ersten besonders bevorzugten Verfahren zur Herstellung eines Heizschlauchs kann der Rohschlauch aus wenigstens zwei unterschiedlichen Extrudaten koextrudiert werden, wobei wenigstens ein Extrudat keinen elektrisch leitenden Füllstoff aufweist. Mit dem wenigstens einen, wenigstens im Wesentlichen keinen elektrisch leitenden Füllstoff aufweisenden Extrudat kann dann ein sich in Längsrichtung erstreckender elektrisch nichtleitender Nichtheizabschnitt und/oder ein innerer und/oder äußerer umlaufender, elektrisch nicht leitender Nichtheizabschnitt koextrudiert werden.
Wenn sich ein mit dem nichtleitenden Extrudat gebildeter Abschnitt in Längsrichtung des Heizschlauchs erstreckt, können entsprechende Bereiche gezielt vom Beheizen ausgeschlossen werden. Wenn wenigstens zwei solcher, sich in Längsrichtung erstreckender Abschnitte des Heizschlauchs vorgesehen sind, können diese umfangsseitig zwei separate, elektrisch leitfähige Heizabschnitte voneinander trennen, so dass der Strom in diesen Heizabschnitten in unterschiedliche, insbesondere entgegengesetzte, Richtungen strömen kann.
Durch die Koextrusion eines inneren, umlaufenden Nichtheizabschnitts, etwa im Sinne einer Nichtheizschicht, kann eine elektrische Isolation zwischen dem Heizschlauch und dem vom Heizschlauch zum Beheizen umschlossenen Gegenstand bereitgestellt werden. Wenn zusätzlich oder alternativ ein äußerer umlaufender Nichtheizabschnitt, etwa im Sinne einer Nichtheizschicht, vorgesehen ist, besteht eine zuverlässige elektrische Isolation des Heizschlauchs gegenüber möglichweise den Heizschlauch außen berührenden elektrisch leitenden Gegenständen. Dies ist beispielsweise aus Sicherheitsgründen und/oder zur Vermeidung von Kurzschlüssen bevorzugt.
Alternativ oder zusätzlich können aus wenigstens einem Extrudat mit wenigstens einem elektrisch leitenden Füllstoff zwei sich in Längsrichtung erstreckende und umfangsseitig wenigstens im Wesentlichen voneinander getrennte Heizabschnitte koextrudiert werden. So kann der Strom in einem Heizabschnitt in eine und in dem anderen Heizabschnitt in die andere Richtung strömen, um variierende Stromdichten bereitzustellen und/oder um einen Anschluss des Heizschlauchs an lediglich einer Seite an die Heizspannung oder den Heizstrom zu ermöglichen.
Damit die wenigstens zwei Heizabschnitte elektrisch miteinander verbunden werden können, kann eine umfangsseitig umlaufende Schelle oder eine andere, insbesondere umlaufende, Verbindung vorgesehen sein, die wenigstens abschnittsweise elektrisch leitend und dort die Heizabschnitte kontaktierend ausgebildet ist, und zwar wenigstens im Verbindungsbereich zwischen zwei umfangsseitigbenachbarten Heizabschnitten. Ein zuvor, insbesondere durch Extrusion, hergestellter Rohschlauch kann vor dem Aufweiten des Rohschlauchs derart mit Elektronen bestrahlt werden, so dass sich Moleküle des thermoplastischen Kunststoffs untereinander vernetzen. Auf diese Weise kann dem Rohschlauch ein gewisses Formgedächtnis für das spätere Schrumpfen vermittelt werden. Alternativ wird der Rohschlauch vor dem Aufweiten erwärmt und nach dem Aufweiten abgekühlt. Auch dann kann dem Rohschlauch ein gewisses Formgedächtnis mitgegeben werden. Bei einem erneuten Erwärmen zieht sich der Heizschlauch dann zusammen und kann so auf einen Gegenstand aufgeschrumpft werden. Dies ist prinzipiell von der Herstellung von elektrisch isolierenden Schrumpfschläuchen bekannt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1A-B ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Heizschlauchs und ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Schrumpfen des Heizschlauchs jeweils in einer schematischen Darstellung,
Fig. 2 einen zweiten erfindungsgemäßen Heizschlauch in einer perspektivischen Seitenansicht,
Fig. 3 einen dritten erfindungsgemäßen Heizschlauch in einer perspektivischen Seitenansicht,
Fig. 4 einen vierten erfindungsgemäßen Heizschlauch in einer perspektivischen Seitenansicht,
Fig. 5 einen fünften erfindungsgemäßen Heizschlauch in einer perspektivischen Seitenansicht und Fig. 6A-C einen sechsten erfindungsgemäßen Heizschlauch in einer perspektivischen Seitenansicht, einer Ersatzschaltung und einer perspektivischen Schnittansicht.
In der Fig. 1A ist ein Verfahren zum Herstellen eines Heizschlauchs 1 darstellt. Bei diesem Verfahren wird zunächst mittels eines Extruders 2 und eines Extrudats 3 umfassend einen thermoplastischen Kunststoff 4 und einen partikelförmigen Füllstoff 5 aus elektrisch leitenden, feinen Partikeln durch eine entsprechende Düse 6 ein Rohschlauch 7 extrudiert. Dabei werden die elektrisch leitenden Partikel des Füllstoffs 5 entweder im Extruder 2 im thermoplastischen Kunststoff 4 fein verteilt oder es wird dem Extruder 2 ein Rohmaterial aus einem thermoplastischen Kunststoff 4 zugeführt, in dem der Füllstoff 5 bereits fein verteilt vorhanden ist. Der so extrudierte Rohschlauch 7 weist dann eine Matrix aus dem thermoplastischen Kunststoff 4 als kontinuierliche Phase auf, in der der partikelförmige Füllstoff 5 aus elektrisch wenigstens abschnittsweise leitenden Partikeln als disperse Phase fein verteilt ist. Der Rohschlauch 7 ist daher elektrisch leitfähig, wobei die elektrische Leitfähigkeit des Rohschlauchs 7 sehr homogen im Rohschlauch 7 bzw. dem entsprechenden Heizabschnitt 8 verteilt ist.
Der Rohschlauch 7 wird nach dem Extrudieren durch eine Bestrahlungseinrichtung 9 hindurchbewegt oder in eine solche eingebracht, in der der Rohschlauch 7 mit Elektronen bestrahlt wird. Durch die Bestrahlung des Rohschlauchs 7 vernetzen Moleküle des thermoplastischen Kunststoffs 4 untereinander. Entsprechende Bestrahlungseinrichtungen 9 sind aus anderen Anwendungen grundsätzlich bekannt. Der fertig vernetzte Rohschlauch 7 wird bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Verfahren zugeschnitten und anschließend mittels einer äußeren Wärmequelle 10 erwärmt. Der so erwärmte Rohschlauch 7 wird anschließend in radialer Richtung entsprechend der dargestellten Pfeile über die elastische Streckgrenze hinweg gedehnt, mithin gereckt. Dabei vergrößert sich der Durchmesser d des extrudierten Rohschlauchs 7 auf den Durchmesser D des entsprechend aufgeweiteten Heizschlauchs 1. Der Heizschlauch 1 wird anschließen in dem aufgeweiteten Zustand mittels einer Kühleinrichtung 11 abgekühlt und mit elektrischen Kontakten 12 versehen. Das Verhältnis der Durchmesser d und D repräsentiert dabei gegebenenfalls der Schrumpffaktor des Heizschlauchs 1, der dem Durchmesserverhältnis entsprechen kann aber nicht muss. Ob dies der Fall ist, bestimmt sich dadurch, ob der nicht auf einen Gegenstand aufgezogene Heizschlauch 1 theoretisch bis zum Durchmesser d des Rohschlauchs 7 schrumpfen könnte oder nicht.
Der Heizschlauch 1 muss jedoch nicht zwingend mit elektrischen Kontakten 12 versehen werden. Dies kann sich zur Vorkonfektionierung und einfacheren, späteren Installation des Heizschlauchs 1 anbieten. Die Kontakte 12 sollten dann vorzugsweise unverlierbar am Heizschlauch 1 festgelegt sein. Es kann in anderen Fällen aber auch gewünscht sein, die Kontakte 12 erst nach der Montage oder kurz vor der Montage des Heizschlauchs 1 anzubringen. In einem solchen Fall kann die endgültige als Heizwiderstand wirkende Länge des Heizschlauchs 1 vor Ort und damit sehr präzise festgelegt werden. Beispielsweise wird der Heizschlauch 1 erst vor Ort auf die genau benötigte Länge gekürzt und dann an den gegenüberliegenden Enden mit Kontakten
12 oder auch nur an einem Ende mit einem Kontakt 12 versehen werden.
Der insoweit fertiggestellte Heizschlauch 1 kann dann zu seinem Einsatzort verbracht werden, wo der Heizschlauch 1 in dem in Fig. 1B dargestellten und insoweit bevorzugten Verfahren auf eine Rohrleitung 13 aufgeschoben wird. Die Rohrleitung
13 hat dabei einen Rohrdurchmesser R, der größer ist als der Durchmesser d des Rohschlauchs 7 aber gleichzeitig deutlich kleiner ist als der Durchmesser D des Heizschlauchs 1 im aufgeweiteten Zustand. In einem nächsten Schritt wird der Heizschlauch 1 über die elektrischen Kontakte 12 an eine Spannungs- oder Stromquelle 14 angeschlossen, mit der eine Heizspannung bzw. ein Heizstrom an den Heizschlauch 1 angelegt wird. Dabei kann grundsätzlich sowohl eine Gleichspannung als auch Wechselspannung angelegt werden. Der Heizschlauch 1 wird dabei im Wesentlichen durch einen leitfähigen Heizabschnitt 8 gebildet, dessen Leitfähigkeit durch die leitfähigen, im thermoplastischen Kunststoff 4 fein verteilten Partikel des Füllstoffs 5 bewirkt wird. Der Widerstand des Heizabschnitts 8 ist dabei aber so hoch, dass infolge der an den Heizschlauch 1 angelegten Heizspannung oder des Heizstroms Wärme generiert wird, die so hoch ist, dass der Heizschlauch 1 auf eine solch hohe Temperatur erwärmt wird, dass sich der Heizschlauch 1 selbstständig zusammenzieht, mithin schrumpft, wie dies von elektrisch nicht leitfähigen Schrumpfschläuchen bekannt ist. Der Heizschlauch 1 schrumpft dabei in einem Maße, dass er fest und in flächigem Kontakt auf die Rohrleitung 13 aufgeschrumpft wird.
Der so auf die Rohrleitung 13 geschrumpfte Heizschlauch 1 kann zukünftig nach Belieben mit einer Heizspannung oder einem Heizstrom versehen werden, wobei dies jedoch nicht zu einem weiteren Schrumpfen des Heizschlauchs 1 führt, sondern lediglich zu einer Wärmentwicklung und Beheizung der Rohrleitung 13. Somit kann die Rohrleitung 13 durch Anlegen einer geeigneten Spannung oder eines geeigneten Stroms an den Heizschlauch 1 im Sinne einer Begleitheizung von außen beheizt werden.
Das Schrumpfen des Heizschlauchs 1 kann bedarfsweise auch ohne Beaufschlagen des Heizabschnitts 8 mit einer elektrischen Spannung oder einem elektrischen Strom über die Kontakte 12 des Heizschlauchs 1 erfolgen. Stattdessen kann der Heizschlauch 1 berührungslos induktiv durch Applizieren eines magnetisches Wechselfeld geschrumpft werden. Das magnetische Wechselfeld induziert im Heizabschnitt 8 eine Spannung, die zu Wirbelstromverlusten führt, welche ein Aufheizen des Heizschlauchs 1 bewirkt. Wird eine hinreichende Temperatur erreicht, schrumpft der Heizschlauch 1 analog zum Anlegen einer Spannung oder eines Stroms an die Kontakte 12 des Heizschlauchs 1. Eine hinreichende Temperatur kann auch durch Beaufschlagen des Heizschlauchs 1 mit heißer Luft aus einem Heißluftgebläse erreicht werden.
In der Fig. 2 ist ein Heizschlauch 20 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt, wobei der Heizschlauch 20 auf eine Rohrleitung 13 aufgezogen und aufgeschrumpft ist. Der Heizschlauch 20 ist aus einer durchgehenden Lage eines Gemischs aus einem thermoplastischen Kunststoffs 4 und einem darin fein verteilt angeordneten, elektrisch leitfähigen, partikelförmigen Füllstoff 5 gebildet. Der Heizschlauch 20 bildet daher einen sowohl in Längsrichtung als auch in Umfangsrichtung durchgehenden Heizabschnitt 21. Der gesamte Heizabschnitt 21 und damit der gesamte Heizschlauch 20 kann mithin von einer zur anderen Seite von einem Heizstrom durchflossen werden, wenn der Heizschlauch 20 an eine Heizspannung oder einen Heizstrom angeschlossen wird. Zu diesem Zweck sind die gegenüberliegenden Längsenden des Heizabschnitts 21 bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Heizschlauch 20 mit umlaufenden Schellen 22 versehen, die an eine Spannungsversorgung oder Stromversorgung zum Aufprägen der Heizspannung oder des Heizstroms angeschlossen sind. Der Heizstrom strömt mithin durch den Heizabschnitt 21 und erzeugt dabei Wärme, die an die vom Heizschlauch 20 abschnittsweise umschlossene Rohrleitung 13 abgegeben wird. Auf diese Weise lässt sich ein durch die Rohrleitung 13 strömendes Medium beheizen.
In der Fig. 3 ist ein weiterer Heizschlauch 23 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt, wobei der besseren Übersichtlichkeit halber auf die Darstellung einer zusätzlichen Rohrleitung verzichtet worden ist. Der Heizschlauch 23 ist aus einem koextrudierten Rohschlauch hergestellt. Im Wege des Koextrudierens werden umfangsseitig vier verschiedene Bereiche erzeugt. Zwei dieser Bereiche sind Heizabschnitte 24, die einen thermoplastischen Kunststoff 4 und einen darin fein verteilten elektrisch leitfähigen Füllstoff 5 aufweisen. Die Heizabschnitte 24 sind elektrisch leitfähig und können als Heizwiderstand dienen. Zwei weitere Bereiche sind elektrisch nichtleitende Nichtheizabschnitte 25. Diese Nichtheizabschnitt 25 sind also nicht als Heizwiderstand geeignet. Es muss zwar nicht ausgeschlossen sein, dass die Nichtheizabschnitte 25 einen elektrisch leitfähigen Füllstoff 5 aufweisen, allerdings ist der Anteil des Füllstoffs 5 so gering und dessen Widerstand so hochohmig, dass die Nichtheizabschnitte 25 den elektrischen Strom so gut wie nicht leiten.
Die Heizabschnitte 24 und die Nichtheizabschnitte 25 sind umfangsseitig jeweils abwechselnd zueinander vorgesehen, so dass die Heizabschnitte 24 umfangsseitig durch die Nichtheizabschnitte 25 getrennt sind. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Heizschlauch erstrecken sich die Heizabschnitt 24 und die Nichtheizabschnitte 25 mit wenigstens im Wesentlichen konstanter Breite über wenigstens im Wesentlichen die gesamte Länge des Heizschlauchs 23. An einem Längsende des Heizschlauchs 23 ist eine Schelle 26 vorgesehen, die elektrisch leitend ausgebildet ist und die Heizabschnitte 24 einerseits kontaktiert und andererseits elektrisch leitend miteinander verbindet. An dem der Schelle 26 gegenüberliegenden Ende des Heizschlauchs 23 ist an jedem Heizabschnitt 24 ein elektrischer Kontakt TI vorgesehen, der zum Anlegen der Heizspannung oder des Heizstroms an die eine Spannungs- oder Stromquelle 14 angeschlossen werden kann. Der Heizstrom fließt in diesem Fall durch einen Heizabschnitt 24 bis zur Schelle 26 und durch die Schelle 26 in den anderen Heizabschnitt 24, um in diesem Heizabschnitt 24 zurück zur Spanungsquelle 14 zu strömen. Dabei wird Wärme erzeugt, die an den im Heizschlauch 23 wenigstens abschnittsweise aufgenommenen Gegenstand abgegeben werden kann.
Als Schelle könnte beispielsweise auch ein Band oder O-Ring aus einem umfangsseitig wenigstens abschnittsweis leitfähigen Kunststoff verwendet werden. Der Kunststoff kann dazu wenigstens in den entsprechenden Bereichen einen elektrisch leitfähigen, fein verteilten Füllstoff aufweisen. Bedarfsweise kann das Band den gleichen Kunststoff und/oder den gleichen Füllstoff wie der übrige Heizschlauch 1 aufweisen. Das umlaufende Band könnte auch wie der eigentliche Heizschlauch als Schrumpfschlauch ausgebildet sein und zusammen mit dem eigentlichen Heizschlauch 1 auf die Rohrleitung 13 oder einen anderen zu beheizenden Gegenstand aufgeschrumpft werden. Denkbar wäre auch, dass ein Endstück des Heizschlauchs 1 abgeschnitten, beispielweise um 90° gedreht und über das entsprechende Ende des Heizschlauchs 1 gezogen wird, um so eine Schelle zum elektrisch leitenden Verbinden der Heizabschnitte 24 an diesem Ende des Heizschlauchs zu bilden. Der Begriff Schelle kann daher bedarfsweise sehr breit verstanden werden und wird vorliegend der besseren Verständlichkeit halber als eine Art allgemeiner Überbegriff verwendet, auch um unnötige Wiederholungen zu vermeiden. Es versteht sich in diesem Zusammenhang, dass anstelle der Schelle 26 auch ein anderes Mittel vorgesehen sein kann, um die Heizabschnitte 24 abschnittsweise miteinander zu verbinden. Diese Mittel können auch in das Schlauchmaterial integriert werden, etwa indem dort ähnlich zu den Heizabschnitten 24 eine hinreichende Menge an elektrisch leitfähigem Füllstoff 5 vorgesehen wird. Es ist zudem denkbar, dass mehr als zwei Heizabschnitte 24 und dementsprechend mehrere Nichtheizabschnitte 25 dazwischen vorgesehen sind.
In der Fig. 4 ist ein Heizschlauch 30 dargestellt, der über den Umfang des Heizschlauchs 30 einen Heizabschnitt 31 und einen Nichtheizabschnitt 32 aufweist. Der Heizabschnitt 31 und der Nichtheizabschnitt 32 sind dabei im Prinzip wie die Heizabschnitte 24 und die Nichtheizabschnitte 25 des Heizschlauchs 23 nach Fig. 3 ausgebildet. Der Heizabschnitt 31 und der Nichtheizabschnitt 32 erstrecken sich über die gesamte Längserstreckung des Heizschlauchs 30 und bilden jeweils einen Teil des Umfangs des Heizschlauchs 30. Die elektrischen Kontakte 22 sind an den gegenüberliegenden Enden des Heizabschnitts 31 angebracht, um eine Heizspannung oder einen Heizstrom an den Heizaschlauch 30 anlegen zu können. Da der Heizabschnitt 31 bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Heizschlauch 30 nur über etwa die Hälfte des Umfangs vorgesehen ist, kann eine Rohrleitung mittels des Heizschlauchs 30 gezielt von einer Seite beheizt werden, nicht jedoch auch von der anderen Seite, wenn dies wünschenswert sein sollte.
In der Fig. 5 ist ein Heizschlauch 33 dargestellt, der aus drei konzentrisch zueinander angeordneten Schichten 34,35,36 gebildet wird, die alle fest miteinander verbunden sind. Die drei Schichten 34,35,36 sind dazu vorzugsweise im Wege des Koextrudierens gemeinsam gebildet worden. Die innere und die äußere Schicht 34,36 sind dabei über den gesamten Umfang als Nichtheizabschnitte 37 ausgebildet, die auch als Nichtheizschicht bezeichnet werden können. Die innere Schicht 34 und die äußere Schicht 36 weisen so wenig elektrisch leitfähigen Füllstoff 5 auf, dass diese beiden Schichten 34,36 den elektrischen Strom, der an die mittlere Schicht 35 des Heizschlauchs 33 angelegt wird, nicht oder so gut wie nicht leiten. Die innere Schicht 34 und die äußere Schicht 36 wirken mithin als elektrische Isolation gegenüber der mittleren Schicht 35, die beim dargestellten und insoweit bevorzugten Heizschlauch 33 über ihren gesamten Umfang als Heizabschnitt 38 ausgebildet ist, der auch als Heizschicht bezeichnet werden kann.
Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Es könnten beispielsweise in der mittleren Schicht 35 mehrere Heizabschnitte 38 und ein oder mehrere Nichtheizabschnitte 37 vorgesehen sein. Denkbar ist auch, dass mehrere mittlere Schichten 35 existieren, die hinsichtlich des Heizabschnitts 38 oder der Heizabschnitte 38 abweichend voneinander ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich könnte auf die innere Schicht 34 (Nichtheizschicht) oder auf die äußere Schicht 36 (Nichtheizschicht) verzichtet werden. Bei dem dargestellten Heizschlauch 33 leitete nur die innere Schicht 35 (Heizschicht) den elektrischen Strom. Somit wird auch nur in der inneren Schicht 35 Wärme durch Dissipation von elektrischer Energie erzeugt. Die Wärme kann aber dennoch genutzt werden, um beispielsweise eine Rohrleitung 13 zu beheizen, ohne diese unter elektrischen Strom zu setzen. Die Wärme ist zudem ausreichend, den Heizschlauch auf die Rohrleitung 13 aufzuschrumpfen.
In der Fig. 6A ist ein weiterer Heizschlauch 40 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Der Heizschlauch 40 ist beispielsweise aus einem koextrudierten Rohschlauch hergestellt. Im Wege des Koextrudierens werden umfangsseitig vier verschiedene Bereiche erzeugt. Zwei dieser Bereiche sind Heizabschnitte 41, die einen thermoplastischen Kunststoff 4 und einen darin fein verteilten elektrisch leitfähigen Füllstoff 5 aufweisen. Die Heizabschnitte 41 sind elektrisch leitfähig und können als Heizwiderstand dienen. Zwei weitere Bereiche sind Verbindungsabschnitte 42 mit einem erheblich geringeren elektrischen Widerstand verglichen mit den Heizwiderständen der Heizabschnitte 41. Die Verbindungabschnitte 42 bilden mithin keinen Heizwiderstand des Heizschlauchs 40. Die Verbindungsabschnitte 42 sind jeweils mit einem Kontakt 43 zum Anschluss an eine Heizspannung oder einen Heizstrom über die Spannungs- oder Stromquelle 14 versehen. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Heizschlauch 40 sind die Kontakte 43 der Einfachheit halber an demselben Längsende des Heizschlauchs 40 vorgesehen. Aufgrund des geringen elektrischen Widerstands der Verbindungsabschnitte 42 im Vergleich zu den Heizabschnitten 41 wirken die Verbindungsabschnitte 42 anders als die Heizabschnitte 41 nicht als Heizwiderstände, sondern verbinden die Heizabschnitte parallel zueinander mit der Spannungs- oder Stromquelle 14.
Die Heizabschnitte 41 und die Verbindungsabschnitte 42 sind umfangsseitig jeweils abwechselnd zueinander vorgesehen, so dass die Heizabschnitte 41 umfangsseitig durch die Verbindungsabschnitte 42 getrennt sind. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Heizschlauch 40 erstrecken sich die Heizabschnitte 41 und die Verbindungsabschnitte 42 mit wenigstens im Wesentlichen konstanter Breite über wenigstens im Wesentlichen die gesamte Länge des Heizschlauchs 40.
Der Heizstrom fließt in diesem Fall in Längsrichtung des Heizschlauchs 40 durch die Verbindungsabschnitte 42 und in Umfangsrichtung durch die Heizabschnitte 41. Der über die Kontakte 43 an die Spannungs- oder Stromquelle 14 angeschlossene Heizschlauch 40 kann als Ersatzschaltbild gemäß Fig. 6B dargestellt werden, in dem die Heizwiderstände RH der Heizabschnitte 41 parallel zur Spannungs- oder Stromquelle 14 angeordnet sind.
In der Fig. 6C ist der Heizschlauch 40 in einer perspektivischen Schnittansicht durch die gegenüberliegenden Verbindungsabschnitte 42 dargestellt. Darin eingetragen sind die Länge LS des Heizschlauchs 40, die Länge LW eines Heizwiderstands eines Heizabschnitts 41 und die Dicke D des Heizschlauchs 40. Der Heizwiderstand RH eines Heizabschnitts 41 ergibt sich dabei gemäß RH = r * LW / A = r * LW / (D * LS), wobei U die Spannung der Spannungsquelle 14, r den spezifischen Widerstand des Heizabschnitts 41 und A die Querschnittsfläche des Heizwiderstands oder Heizabschnitts bezeichnet. Die elektrische Leistung P bei Parallelschalung der Heizwiderstände RH des Heizschlauchs 40 berechnet sich mithin wie folgt:
P = 2 * U2 / RH = 2 * U2 * A/ (r * LW) = 2 * U2 * D * LS / (r *LW).
Somit nimmt der Heizwiderstand RH des Heizschlauchs 40 mit der Länge LS des Heizschlauchs 40 ab und die Leistung P mit der Länge LS des Heizschlauchs 40 zu. Die auf die Länge LS des Heizschlauchs 40 bezogene Leistung P ist mithin bei vorgegebener Spannung U der Stromquelle 14 nicht beschränkt.
Die Verbindungsabschnitte 42 des Heizschlauchs 40 sind im Wege der Koextrusion mit den Heizabschnitten 41 hergestellt worden. Zur Bereitstellung einer hinreichenden Leitfähigkeit können die Verbindungsabschnitte 42 eine höhere Konzentration an elektrisch leitfähigem Füllstoff 5 als die Heizabschnitte 41 und/oder einen leitfähigeren Füllstoff als den Füllstoff 5 der Heizabschnitte 41 aufweisen. Es können auch Drähte und/oder Metallgewebe in die Verbindungsabschnitte 42 eingebracht sein. Es können auch metallische Bänder in den thermoplastischen Kunststoff der Verbindungsabschnitte 42 eingebracht sein, wobei die metallischen Bänder, Drähte und/oder Drahtgewebe auch auf die koextrudierten Bereiche der Verbindungsabschnitte 42 aufgebracht sein können. Die Leitfähigkeit kann auch durch eine leitfähige Beschichtung, insbesondere eine leitfähige Lackierung, der koextrudierten Bereiche der Verbindungsabschnitte 42 bereitgestellt werden.
Bezugszeichenliste
1 Heizschlauch
2 Extruder 3 Extrudat
4 Kunststoff
5 Füllstoff
6 Düse
7 Rohschlauch
8 Heizabschnitt
9 Bestrahlungseinrichtung
10 Wärmequelle
11 Kühleinrichtung
12 Kontakt
13 Rohrleitung
14 Spannungs- oder Stromquelle
20 Heizschlauch
21 Heizabschnitt
22 Kontakt
23 Heizschlauch
24 Heizabschnitt
25 Nichtheizabschnitte
26 Schelle
27 Kontakt
30 Heizschlauch
31 Heizabschnitt
32 Nichtheizabschnitt
33 Heizschlauch
34 innere Schicht
35 mittlere Schicht
36 äußere Schicht
37 Nichtheizabschnitt
38 Heizabschnitt
40 Heizschlauch
41 Heizabschnitt
42 Verbindungsabschnitt
43 Kontakt d Durchmesser Rohschlauch
D Durchmesser Heizschlauch
R Rohrdurchmesser

Claims

Patentansprüche Heizschlauch (1,20,23,30,33,40) zum elektrischen Beheizen einer Rohrleitung (13), eines Behälters und/oder eines Formteils von außen, mit wenigstens einem elektrisch leitfähigen Heizabschnitt (21,24,31,38,41) in Form eines Heizwiderstands zum wenigstens abschnittsweisen Erwärmen des Heizschlauchs (1,20,23,30,33,40), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Heizschlauch (1,20,23,30,33,40) als Schrumpfschlauch mit einem wenigstens abschnittsweise durch Erwärmen schrumpfbaren Durchmesser (D) zum Aufschrumpfen auf die Rohrleitung (13), den Behälter und/oder das Formteil ausgebildet ist und dass der wenigstens eine Heizabschnitt (21,24,31,38,41) wenigstens einen thermoplastischen Kunststoff (4) und wenigstens einen in einer Matrix des wenigstens einen thermoplastischen Kunststoffs (4) fein verteilten elektrisch leitfähigen Füllstoff (5) aufweist und dass der wenigstens eine elektrisch leitfähige Heizabschnitt (21,24,31,38,41) zum Anlegen an eine elektrische Heizspannung oder einen elektrischen Heizstrom zum wenigstens abschnittsweisen Schrumpfen des Durchmessers (D) infolge Erwärmung des wenigstens einen Heizabschnitts (21,24,31,38,41) und/oder zum induktiven Erwärmen des wenigstens einen Heizabschnitts (21,24,31,38,41) über ein magnetisches Wechselfeld und zum wenigstens abschnittsweisen Schrumpfen des Durchmessers (D) infolge der induktiven Erwärmung des wenigstens einen Heizabschnitts (21,24,31,38,41) ausgebildet ist. Heizschlauch nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der wenigstens eine elektrisch leitende Füllstoff (5) kohlenstoffbasiert, insbesondere Ruß und/oder Graphit, und/oder durch metallische Partikel, vorzugsweise Eisen- und/oder Kupferpartikel, gebildet, ist und/oder dass der wenigstens eine thermoplastische Kunststoff (4) ein Polyolefin, insbesondere Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Fluorethylenpropylen (FEP), Polyethylenterephthalat (PET), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Viton, Polyvinylchlorid (PVC) und/oder Polytetrafluorethylen (PTFE) ist.
3. Heizschlauch nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Heizschlauch (1,20,23,30,33,40) wenigstens abschnittsweise aus einem mittels Extrusion geformten Rohschlauch (7) gefertigt ist und/oder dass der Heizschlauch (1,20,23,30,33,40) wenigstens abschnittsweise mittels Aufweitens des Durchmessers (d) eines Rohschlauchs (7) zum Aufziehen auf die Rohrleitung (13), den Behälter und/oder das Formteil hergestellt ist.
4. Heizschlauch nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s Moleküle des wenigstens einen thermoplastischen Kunststoffs (4), insbesondere vor einem Aufweiten des Durchmessers (d), miteinander vernetzt sind und dass, vorzugsweise, das Vernetzen der Moleküle des wenigstens einen thermoplastischen Kunststoffs (4) mittels Elektronenbestrahlung erfolgt ist.
5. Heizschlauch nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Durchmesser (d) des Rohschlauchs (7) durch Recken aufgeweitet ist.
6. Heizschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Heizschlauch (7) mehrere wenigstens im Wesentlichen konzentrische Schichten (34,35,36) aufweist und dass eine bezogen auf den wenigstens einen Heizabschnitt (38) innere Schicht (34) und/oder äußere Schicht (36) elektrisch isolierend gegenüber dem wenigstens einen Heizabschnitt (38) ausgebildet ist. Heizschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Heizschlauch (20,30,33) seinen beiden gegenüberliegenden Enden zugeordnet Kontakte (22) zum Anlegen der Heizspannung oder des Heizstroms aufweist und dass, vorzugsweise, der wenigstens eine Heizabschnitt (21,31,38) umlaufend und/oder über wenigstens im Wesentlichen die gesamte Längserstreckung des Heizschlauchs (20,30,33) vorgesehen ist. Heizschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Heizschlauch (23,40) wenigstens zwei wenigstens über annähernd die gesamte Längserstreckung umfangsseitig elektrisch voneinander getrennte Heizabschnitte (24,41) aufweist und dass, vorzugsweise, der Heizschlauch (23,40), insbesondere einem Längsende, zugeordnet wenigstens zwei Kontakte (27,43) zum Anlegen der Heizspannung oder des Heizstroms aufweist und/oder jedem Heizabschnitt (24,41) ein Kontakt (27,43) zugeordnet ist. Heizschlauch nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die wenigstens zwei Heizabschnitte (24) einem Längsende zugeordnet, vorzugsweise mit einer umlaufenden wenigstens abschnittsweise elektrisch leitenden Schelle (26), miteinander verbunden sind oder dass die wenigstens zwei Heizabschnitte (41) mittels wenigstens zwei sich wenigstens im Wesentlichen über die gesamte Längserstreckung des Heizschlauchs (40) erstreckenden, elektrisch leitfähigen Verbindungsabschnitte (42) elektrisch parallel miteinander verschaltet sind. Heizschlauch nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die spezifischen Widerstände der wenigstens zwei Heizabschnitte (42) jeweils wenigstens doppelt so groß, vorzugsweise wenigstens fünffach so groß, insbesondere wenigstens zehnfach so groß, sind wie jeweils die spezifischen Widerstände der wenigstens zwei Verbindungsabschnitte (42) und/oder dass die wenigstens zwei Verbindungsabschnitte (42) mit den wenigstens zwei Heizabschnitten (41) koextrudiert sind, wenigstens ein Draht, Band und/oder Drahtgeflecht aufweisen und/oder durch eine leitfähige Beschichtung, insbesondere Lackierung gebildet werden.
11. Heizschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der wenigstens eine Heizabschnitt (24,31,41) umfangsseitig über einer Länge von weniger als 70%, vorzugsweise weniger als 50%, insbesondere weniger als 30%, des Umfangs vorgesehen ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Heizschlauchs (1,20,23,30,33,40), vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem ein Rohschlauch (7) mit wenigstens einem Heizabschnitt (21,24,31,38,41), umfassend wenigstens einen thermoplastischen Kunststoff (4) und wenigstens einen leitfähigen, in der Matrix des thermoplastischen Kunststoffs (4) fein verteilten, Füllstoff (5) extrudiert wird, bei dem der Durchmesser (d) des extrudierten Rohschlauchs (7), vorzugsweise durch Recken, aufgeweitet wird und bei dem, vorzugsweise, der wenigstens eine Heizabschnitt (21,24,31,38,41) mit zwei elektrischen Kontakten (22,27,43) zum Anlegen einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stroms verbunden wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Rohschlauch (7) aus wenigstens zwei unterschiedlichen Extrudaten (3) koextrudiert wird und bei dem wenigstens ein Extrudat (3) keinen elektrisch leitenden Füllstoff (5) aufweist und bei dem mit dem wenigstens einen, keinen elektrisch leitenden Füllstoff (5) aufweisenden, Extrudat (3) ein sich in Längsrichtung erstreckender elektrisch nichtleitender Nichtheizabschnitt (32,37) und/oder ein innere und/oder äußerer umlaufender, elektrisch nicht leitender Nichtheizabschnitt (37) koextrudiert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem aus wenigstens einem Extrudat (3) mit wenigstens einem elektrisch leitenden Füllstoff (5) wenigstens zwei sich in Längsrichtung erstreckende Heizabschnitte (24) koextrudiert werden und bei dem, vorzugsweise, die wenigstens zwei Heizabschnitte (24), insbesondere mit einer umlaufenden Schelle (26), umfangsseitig elektrisch leitend verbunden werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem der Rohschlauch (7) nach dem Extrudierten und vor dem Aufweiten derart mit Elektronen bestrahlt wird, so dass Moleküle des thermoplastischen Kunststoffs (4) untereinander vernetzt werden und/oder bei dem der Rohschlauch (7) vor dem Aufweiten erwärmt und nach dem Aufweiten abgekühlt wird.
16. Verfahren zum Schrumpfen eines Heizschlauchs (1,20,23,30,33,40), vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder hergestellt nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem der Heizschlauch (1,20,23,30,33,40) auf eine Rohrleitung (13), einen Behälter und/oder ein Formteil aufgezogen wird, bei dem wenigstens zwei Kontakte (22,27,43) wenigstens eines Heizabschnitts des aufgezogenen Heizschlauchs (1,20,23,30,33,40) an eine Heizspannung oder einen Heizstrom angeschlossen werden und die Heizspannung oder der Heizstrom den wenigstens einen Heizabschnitt (21,24,31,38,41) in Form eines Heizwiderstands erwärmt und/oder der wenigstens eine Heizabschnitt (21,24,31,38,41) induktiv über ein magnetisches Wechselfeld erwärmt wird und bei dem der Heizschlauch (1,20,23,30,33,40) infolge der Erwärmung des wenigstens einen Heizabschnitts (21,24,31,38,41) unter Verkleinerung des Durchmessers (D) auf die Rohrleitung (13), den Behälter und/oder das Formteil aufgeschrumpft wird.
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GB2234800A (en) * 1989-08-07 1991-02-13 Usui Kokusai Sangyo Kk Anti-static tubing
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