CN109874218A - 用于运输介质的装置和装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运输介质的装置(2)，所述装置包括至少一个沿轴向方向(10)延伸的通道(8)，所述介质引导通过所述通道，其中，相应的通道(8)由导电的内部包封部(38)包围，所述内部包封部与电势补偿导体(58)连接，并且所述装置包括外壳(32)，其中，在通道(8)和外壳(32)之间设置有导电的外部包封部(50)，其中，外部包封部(50)与导电的电势补偿导体(56)连接，其中，在通道(8)和外部包封部(50)之间设置有电绝缘的中间层(68)，其中，中间层(68)由绝热的材料制造，其中，外壳(32)导电地构造。

Description

用于运输介质的装置和装配方法

技术领域

本发明涉及一种用于运输介质的装置，所述装置包括至少一个沿轴向方向延伸的通道，介质引导通过所述通道，其中，相应的通道由导电的内部包封部包围，所述内部包封部与电势补偿导体连接，并且所述装置包括外壳，其中，在通道和外壳之间设置导电的外部包封部，其中，外部包封部与导电的电势补偿导体连接，其中，在通道和外部包封部之间设置电绝缘的中间层，其中，中间层由绝热的材料制造。此外，本发明涉及一种用于这种装置的装配方法(Konfektionierungs-verfahren)。

背景技术

这样的装置可例如构造为分析管线，流体的、尤其是气态的介质、但还有粉尘的样品通过所述分析管线从取样位置传输到分析站，所述样品然后在所述分析站中被研究。其然后在一定程度上作为在样品气体测量范围中的测量管线起作用。

在有***危险的区域或区、例如空间区域中，其中产生易燃烧的气体或蒸汽，存在如下危险：由于分析管线的静电充电产生点火火花，所述点火火花可导致气体混合物、蒸汽混合物和/或粉尘混合物的***。这样的区为Ex区域并且在不同的工业分支和工业领域中出现。

为了避免静电充电，在现有技术中已知不同的解决方案。在预先装配的管线中，分析管线或管束必须在按照ATEX认证的工厂中已经以初始装配和最终装配完成装配(线缆集束)。所述管线在装配之后不再能够现场缩短。在这些管线中使用能导电的环形井管(Ringwell-Mantel)，其将外壳的充电通过铜编织层向内导出。

对于现有技术指出DE 10 2016 002 103 A1。公开多层的可加热的介质管线和这样的介质管线的装配。所述介质管线具有内部的管线内腔，以用于介质通过、尤其是有冷冻危险的介质。介质管线的管线壁至少由两个材料层组成，其中，材料层形成至少一个渗透屏障和/或具有阻止或延迟裂纹形成的内层、至少一个设置在所述至少一个内层上的给予机械强度和/或抗压强度的第二层、至少一个设置在所述至少一个第二层上的导电的第三层和至少一个设置在所述至少一个导电的第三层上的热绝缘和/或电绝缘的第四层。多层可加热的介质管线要优选具有4至12mm的外径。优选涉及预装配的介质管线，其包括在端侧设置在介质管线上的接头构件。所述接头构件的材料要衔接到第二层的材料上，所述材料给予介质管线机械强度和/或抗压强度。接头构件因此不设置用于衔接到导电层上。由此，由于不导电的接头构件而排除在有***危险的区中的使用。

用于运输介质的装置在DE 10 2013 217 159 A1中公开。该装置在结构方面能够实现管线的缩短，外壳的静电充电通过处于其下的导电层(尤其是铝箔)导出。当外壳不厚于2.0mm时，电荷的导出在此可靠地起作用，但不适用于ATEX气体类IIC。然而因为IIC区通常也在化学和石化行业的工厂中占优势，所以这样的装置只可在确定领域中使用。这样对于在气体类IIC中的使用，外壳仅允许具有0.2mm的厚度。这一方面在产品技术上不可实现，另一方面这样薄的外壳不再对外界影响提供保护。

发明内容

因此本发明的任务在于，如下改善上述的类型的装置，使得其在装配可行性的同时提供在有***危险的区、尤其是IIC区中的较好的电荷导出性能。此外，要提供一种对应的装配方法。

关于所述装置，按照本发明该任务通过如下方式解决：外壳导电地构造。概念“导电”在本发明的意义中同时也包括导出电荷性能。能导出电荷是具有大于10⁴Ωm并且小于10⁹Ωm的特定阻抗的材料或原料。具有≤10⁴Ωm的特定电阻的材料或原料在技术规程中视为导电的。本发明因此包括具有≤10⁹Ωm的特定电阻的外壳。

本发明有利的构型是从属权利要求的主题。

本发明从如下考虑出发：已知的预装配管线不能现场缩短。除了对壳本身的特性影响之外，这样的配置也通常要求所述装置的预装配，因为开始侧和结束侧或样品侧和分析侧必须以端盖封闭。由此从一开始也确定管线的长度。在该情况下使用的环形井壳没有光滑的表面，从而在锐利的边缘上铺设时会导致外壳的损坏或破坏。如果这样的损坏保持未察觉，则这除了在***性区域中对样品运输的影响之外也可导致危险情况、例如***。此外，能导出电荷的环形井壳非常薄并且因此不提供针对相对于天气影响的长期保护。

另一方面，另外的上述分析管线不允许在IIC区域中使用。因此值得期望的是，提供能装配的装置，其能装配并且能在高***性区域中使用，并且其具有外壳，所述外壳足够地保护所述管线。

如现在认识到的，这些目标能够同时通过如下方式实现：使用与壳分离的导电的包封部并且同时外壳导电地构造。通过在该包封部与地电势(亦即包封部的接地)之间的电势补偿，可避免电势差，所述电势差可能导致点火火花的产生并且因此导致***。电荷可从外壳直接流出至导电的包封部，所述包封部在径向上设置在外壳内部。以这种方式，大的充量也可快速流出。

外壳优选由热塑性的塑料形成或制造，所述热塑性的塑料具有1至6重量％的碳纳米管(CNT)。外壳的导电性优选如下实现，其方式为，以CNT形式的碳以优选4至6重量％添加给热塑性的聚氨酯。较大份额的CNT降低所述特定电阻。CNT优选是多壁CNT(MWCNT)。所述CNT也可以是单壁CNT(SWCNT)和MWCNT的混合物，尤其是具有占优势份额的MWCNT。

所述装置优选具有端部件，在所述端部件上施加有导电的盖。所述盖在此优选由聚四氟乙烯(PTFE)制造。

优选地，在所述盖上并且局部地在外壳上或外壳的端部上施加或冷缩配合有导电的收缩管，所述收缩管将所述盖固定并且导电地与外壳连接。收缩管优选由能导出电荷的PE、能导出电荷的PA基的粘合剂形成并且尤其是没有铅和镉。通过外壳、盖和收缩管由导电材料制成，也在装配的端部上给出高的电荷导出性能。

包封部可在内部直接贴靠在外壳上并且因此与其在内部接触。但出于制造技术的原因，可在外壳和外部包封部之间设置有尤其是导电的中间层、尤其是箔，所述中间层提供附加的保护。外部包封部优选以金属箔构造，所述金属箔在一定程度上作为静电导电的保护屏障起作用。

在一特别优选的实施方式中，所述装置构型为用于运输气体、液体和/或粉尘的分析管线。特别优选地其构造用于在有***危险的区域(按照规程94/9/EG的Ex环境)中使用。

电势补偿导体或地线优选由铜(CU-ETP1)制造，并且内部包封部和外部包封部优选由铝制造，即以径向包封的、基本上柱形的铝箔构造。

按照本发明在通道和外部包封部之间设置有中间层。中间层在此由绝热的材料制造。

在一优选的实施方式中，相应的通道由导电的内部包封部包围，所述内部包封部与电势补偿导体连接。也就是说，附加于外部包封部也设置有用于运走电荷的内部包封部。这样的配置在如下情况中是有利的：也尤其是在所述装置的内部、例如在通道中或通道的区域中可产生电荷充电。与此组合或代替于此地，相应的通道也可由导电的材料、例如非铁金属(NE金属)制成并且通过电势补偿导体接地，从而电荷可直接从通道中流出。如果相应的导电的通道直接接地，则亦即必要时可放弃导电的内部包封部。

为了导出电荷到地中，有利地电势补偿导体与接地***、尤其是借助一个或多个接地轨道连接。由此避免所述装置相对于地电势形成电势差并且因此还避免火花放电、如在分析管线中的点火火花的产生，其在有***危险的区域中必须被避免，流体可能被所述点火火花点燃。导电部件到接地***上的连接考虑用于与地电势的电势或电荷补偿，从而祛除突然的并且闪电状的电火花放电的危险。

相应的通道或相应的介质管优选由聚丙烯塑料或热塑性的塑料制造，尤其是由PTFE、PFA或PVDF制造。代替于此地，其也可由NE金属或金属合金、尤其是加合金的或高合金的不锈钢制造。另一合适的材料是钛。材料选择针对要运输的介质或流体；金属或金属的合金尤其适用在化学侵蚀的或含氯的气体中。在工业应用中典型的通道直径范围从4mm至20mm。

优选地，设置有用于对介质调温的加热装置。通过对流体的加热，可在运输通过通道期间防止流体或其份额的冷凝。以这种方式能够实现，将在所述装置中要运输的样品以其原始的组成运输至研究设备或分析站。

在具有加热装置的实施方式中，优选地不仅加热装置而且相应的通道由内部包封部包围。以这种方式，存在加热装置和通道之间的直接接触，从而热量可直接传递到介质上。由此也能够较好地计算或预测并且因此较好地调整在相应的通道中的热量生成。这由于内部包封部的必要时存在的绝热作用而显著较困难。

加热装置优选作为自调整的加热装置构造，也就是说，一旦调整或预配置到希望的额定温度，该温度只通过所述加热装置自身的行为或特性保持并且没有外部的控制和调整过程。代替于此地，也可设置控制和调整单元(开环和闭环调控单元)，所述控制和调整单元将介质的温度调整到希望的额定温度，为此利用温度传感器，所述温度传感器测量实际温度。加热装置则优选具有用于调整温度的器件，其中，通过温度传感器确定温度的实际值，并且通过电子的控制和调整单元通过电流强度或电压的变化调整希望的温度。有利地，也可给出最高温度和/或最低温度，不允许超过或低于所述最高温度和/或最低温度。

加热装置优选构型为加热带，所述加热带贴靠在相应的通道上。这样的配置允许在通道中的流体以结构空间优化的方式进行调温。为了均匀和恒定地加热，加热带优选沿整个通道设置。加热功能有利地通过两个在加热带或加热带体中引导的热导体产生，所述热导体在施加电压时通过电荷迁移加热。加热带优选是自调整的，从而例如加热带体的材料的特性依赖于温度这样改变，使得由此产生电流，所述电流导致希望的温度。加热带的材料然后优选包括直接导电的聚合物。

替代于加热带，加热装置也可作为多个加热管构造，所述加热管例如被蒸汽加热。也就是说，热的蒸汽引导通过相应的加热管，所述蒸汽至少部分地将其热量放出给流体。优选地，设置有恰好一个蒸汽管，所述蒸汽管直接贴靠在尽可能所有通道上。

设置在内部包封部和外部包封部之间的电绝缘的中间层优选由绝热的材料制造。尤其是热绒或玻璃纤维绒亦或两者的组合以及硅酮或硅酮泡沫适合作为所述材料。

关于所述方法，按照本发明上述任务借助如下步骤解决

·在至少一个位置上切开所述装置，以用于形成所述装置的至少一个端部件；

·将所述端部件密封；

·将导电的盖安装到所述端部件上，所述导电地盖尤其由PTFE制成；

·将导电的收缩管施加到所述盖上并且局部地施加到所述外壳上。

在此优选地，相应的通道和/或相应的电势补偿导体和/或加热带通过在收缩管中的相应开口被引导通过盖。

导电的收缩管将盖固定在壳上并且建立两者之间的导电连接。收缩管在此优选由能导出电荷的PE、能导出电荷的PA基的粘合剂、无铅并且无镉地形成。

在所述方法的一优选实施方式中，在所述装置的两个端部上分别如上文说明的那样冷缩配合有分别一个盖以及在其上分别一个收缩管。

本发明的优点尤其是在于，能导出电荷的外壳可由光滑的材料制造，由此使所述装置的铺设变得容易。所述外壳可比已知的环形井壳更加厚并且更加结实地构造，从而提高外壳的使用寿命并且避免由于点火火花的危险。所述装置可现场装配(裁制)。所述装置能够实现外壳在导电层上的可靠放置，从而能可靠地进行电荷的导出。因为所述装置的所有使用的部件是导电的，所以在起初装配或最终装配时也不会发生危险的充电。

附图说明

借助附图进一步解释本发明的实施例。其中在强烈示意性的图中示出：

图1用于运输介质的装置的一种优选实施方式的横截面；

图2按照图1的装置的第一端部的俯视图；

图3按照图1的装置的第二端部的俯视图；

图4按照图1的装置的第一端部的立体图；

图5按照图1的装置的第二端部的立体图。

相同的部件在图中设有相同的附图标记。

具体实施方式

用于运输介质2的装置构型为分析管线并且在图1中以横截面示出。装置2用于将气体样品从样品取出位置运输至分析设备，其中，可经过数百米的距离。为了沿着或相反于装置2的轴向方向运输气体，设置有由PE材料制造的两个管状的通道8或气体导体。为了在通道8内对气体调温，设置有加热带14，所述加热带包括加热带体20和两个嵌入加热带体20中的热导体26。加热带14优选构造为电的、自调节的加热带。加热带体20优选由导电的聚合物制成，所述聚合物与导电的碳黑混合。加热带功率在10℃的情况下在16W/m至64W/m之间。用于加热介质需要的电流依赖于加热带的长度。

替代地，也可设置加热带，其中温度由控制和调整单元调控。为了温度检测，然后将温度传感器装配在内管的外侧上。一方面设置最高温度的界限，另一方面也进行温度调整。在此，最高温度在一定程度上作为强制条件作用于调节，即保证：测量的最高温度不被超过。为了使最高温度也对应于实际上最高可能出现的温度，所述一个或多个温度传感器应该放置在最高累积环境温度的区域中。对于不应该低于最低温度的使用，温度传感器应该安装在具有最低环境温度的位置上。

限制器通常调节到最大(或最小)允许的温度。也可使用两个温度传感器，其中，一个温度传感器用于按照最低温度进行限界，并且另一个温度传感器用于按照最高温度进行限界。这样的配置适合用于具有强烈波动的环境温度的区。调整过程然后在如下条件下实施：在此不超过或低于最高温度和/或最低温度。

装置2还具有外壳32，所述外壳相对于外部的影响、损坏、负载等屏蔽内部部件。装置2或分析管线设置用于在有***危险的区域、尤其是IIC区域中使用。外壳32或制造其的材料为此导电地或能导出电荷地构造。为此在示出的优选实施方式中，外壳32的材料由挤压的热塑性的聚氨酯制造，其包括均一分布的1至6重量％的CNT的份额、尤其是4重量％的CNT。所述装置2具有另外的部件，所述另外的部件尤其是结合导电的外壳32能够实现电荷的有效并且快速导出，并且因此也在IIC区域中避免点火火花的产生。在2重量％的CNT份额情况下，在500V和1000V的电压下测量100kΩ·m或者说50kΩ·m的阻抗。

在4重量％的CNT情况下，在500V/1000V下得到10kΩ·m/5kΩ·m的值。在还更高的CNT份额情况下阻抗又更小。

所述装置2为此首先具有内部的包封部38，所述包封部当前以铝箔构造。沿径向方向4看，在外壳32内部且在内部包封部38外部设置有外部包封部50，所述外部包封部也以铝箔构造。内部包封部38和外部包封部50柱形地沿装置2的轴向方向延伸。内部包封部38和外部包封部40分别通过电势补偿导体58、56与接地***连接，从而这两个包封部38、50首先具有相同的电势并且其次所述电势与地电势相同，从而不存在相对于地的电势差。这意味着，当电荷收集在两个包封部38、50之一上时，通过相应的电势补偿导体58、56进行相对于地的电荷补偿。

以这种方式防止点火火花或电的闪电状放电。所述点火火花或电的闪电状放电可能例如在如下情况中产生：电荷在通道8中分离并且因此该通道被充电并且没有进行相对于外壳32的电势补偿。特别地，在外壳32和与其导电连接的外部包封部50之间的组合能够实现电荷的有效且可靠的导出，所述外部包封部在径向上处于外壳32内部。

在外壳32和外部包封部50之间设置有包围外部包封部的层62，所述层优选由PETP箔制成。该层62出于产品技术的原因设置，以便在分析管线的生产过程中避免外部包封部50的损坏。该层因此在一定程度上作为保护层并且此外在本实施例中不实现技术功能。

沿径向方向44看，在内部包封部38和外部包封部50之间设置有由热绒制成的中间层68。亦即中间层68满足双重功能：其一方面用于这两个包封部38、50的电绝缘。另一方面其用于被加热的通道8的热绝缘，从而用于其加热能量可被节省。此外由此所述通道相对于外部的温度影响被屏蔽，从而出现流体温度的较小波动。

所述装置2可现场、也就是说在其具体铺设时装配，即尤其是在其长度上适配。在图2中，按照图1的装置2在第一端部82或对应于样品端部的始端上在俯视图中示出，其中，在端部82上形成装置2的端部件83。在此，盖80或端盖套装或安装到外壳32上。所述盖优选由PTFE制造。通过盖80并且局部地通过外壳32，冷缩配合安装由导电材料制成的收缩管86。以这种方式，端部82或端部件83被保护，并且同时通过用于盖80和收缩管86的导电材料防止形成点火火花。

在图3中在第二端部92上示出装置2，所述第二端部对应于分析端部。也在该端部上设置盖80和收缩管86，这两者由导电材料制造。此外，电压电源100从盖80和收缩管86中引出。

所述装置2的两个端部(样品端部、分析端部)如说明地优选设有端盖。在一替代实施方式中使用可收缩的端盖，所述端盖提供保护防止湿气和粉尘的侵入。

在图4中并且分别立体地示出包括其第一端部82或第二端部92的装置2。装置2优选提供作为在线缆筒上缠绕的或卷起的管束，所述管束为了铺设然后小心地从所述筒展开。根据需要，分析管线然后从筒切断或分开。然后以上描述的盖80或收缩管86分别套装或冷缩配合到所述两个由此产生的端部上。

两个端部必须被密封(例如利用硅酮)，以用于保护防止湿气、粉尘的侵入和可能的***性气体的交叉污染。这些端部的密封部用于所述装置在所述端部上的气密性，由此防止***性气体的可能的交叉污染。

Claims (9)

1.用于运输介质的装置(2)，所述装置包括至少一个沿轴向方向(10)延伸的通道(8)，所述介质引导通过所述通道，其中，相应的通道(8)由导电的内部包封部(38)包围，所述内部包封部与电势补偿导体(58)连接，并且所述装置包括外壳(32)，其中，在所述通道(8)和所述外壳(32)之间设置有导电的外部包封部(50)，其中，所述外部包封部(50)与导电的电势补偿导体(56)连接，其中，在所述通道(8)和所述外部包封部(50)之间设置有电绝缘的中间层(68)，其中，所述中间层(68)由绝热的材料制造，其特征在于，所述外壳(32)导电地构造。

2.按照权利要求1所述的装置(2)，其中，所述外壳(32)由热塑性的塑料形成，所述热塑性的塑料包括1至6重量％的碳纳米管。

3.按照权利要求1或2所述的装置(2)，其中，所述装置(2)具有至少一个端部件(82、92)，在所述端部件上施加有导电的盖(80)。

4.按照权利要求3所述的装置，其中，在所述盖(80)上并且局部地在所述外壳(32)上施加有导电的收缩管(86)，所述收缩管将所述盖(80)固定并且导电地与所述外壳(32)连接。

5.按照权利要求1至4之一所述的装置(2)，其中，至少一个通道(8)由热塑性的塑料制造。

6.按照权利要求1至5之一所述的装置(2)，其中，至少一个通道(8)由金属合金制造。

7.按照权利要求1至6之一所述的装置(2)，其中，设置有用于对所述介质调温的加热装置(14)。

8.用于装配按照权利要求1、2、5、6、7之一所述的装置(2)的方法，具有步骤：

·在至少一个位置上切开所述装置(2)，以用于形成所述装置的至少一个端部件(82、92)；

·将所述端部件(82、92)密封；

·将导电的盖(80)安装到所述端部件(82、92)上，所述导电的盖尤其由PTFE制成；

·将导电的收缩管(86)施加到所述盖(80)上并且局部地施加到所述外壳(32)上。

9.按照权利要求8所述的方法，其中，使用收缩管(86)，所述收缩管由能导出电荷的PE和/或能导出电荷的PA基的粘合剂组成并且没有铅和镉。