DE2414327A1 - Verfahren zur herstellung eines heizoder kuehlkoerpers fuer ein rohr sowie nach diesem verfahren hergestellte anordnung - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines heizoder kuehlkoerpers fuer ein rohr sowie nach diesem verfahren hergestellte anordnungInfo
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Description
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THERMON MANUFACTURING COMPANY, SAN MARCOS, TEXAS 78666 (V.St.A.)
Verfahren zur Herstellung eines Heiz- oder Kühlkörpers für ein Rohr sowie nach diesem
Verfahren hergestellte Anordnung
Di© Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
eines Heiz- oder Kühlkörpers für ein Rohr sowie auf eine nach diesem Verfahren hergestellte Anordnung. Dabei soll
die erfindungsgemäße Anordnung an der Außenfläche einer
Rohrleitung angebracht sein. Aus der US-PS 3 331 946 ist
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INSPECTED
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eine Wärmeübertragungseinrichtung bekannt, die innerhalb
eines Rohrkörpers in Kitt oder einer plastikartigen Masse eingebettet ist. Dies wurde dadurch erreicht, daß das rohrförmige Gehäuse auf den Gegenstand gedrückt wird, mit dem
ein Wärmeaustausch stattfinden soll. Bei der bekannten Anordnung bilden sich aber Lufteinschlüsse bzw. Luftspalte
im wärmeübertragenden Material und zwischen dem die Wärme heranführenden Element und dem wärmeübertragenden Material,
wodurch der Wirkungsgrad der Anordnung herabgesetzt wird. Auf der anderen Seite benötigt man fachkundiges Personal
um eine solche Anordnung fachgemäß anbringen zu lassen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren sowie eine nach diesem Verfahren hergestellte Anordnung zu
schaffen, wobei es dann möglich sein soll, auf sehr einfache Weise eine Anordnung der eingangs genannten Art herzustellen und zur Anwendung zu bringen, wobei Lufteinschlüsse und Luftspalte jeweils vermieden werden sollen, trotzdem aber die Anwendung aufwendiger Maßnahmen unterbleiben
kann. Erfindungsgemäß werden die folgenden Verfahrensschritte angewandt:
(a) Herstellung eines wärmeleitenden Materials, vorzugsweise in Streifenform,
(b) Einschließen eines wärmeerzeugenden Elementes vor oder nach Herstellung des wärmeleitenden Materials,
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(c) Anbringung des wärmeleitenden Materials mit dem eingeschlossenen,
wärmeerzeugenden Element auf der Außenfläche des Rohres unter Verwendung eines« das wärmeleitende
Material umgreifenden Mantels.
Die Erfindung weist gegenüber dem Bekannten die Vorteile auf, daß auch ungeübtes Personal sowohl das Herstellungsverfahren
als auch die Verwendung zuverlässig beherrschen kann. Das Herstellungsverfahren ist relativ einfach und die Verwendung
führt ohne Anwendung komplizierter Werkzeuge zu einem guten Wirkungsgrad der gesamten Anordnung.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mittels einer Zeichnung erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Teilansicht eines Längsschnittes durch ein vorgefertigtes und vorgeformtes, wärmeleitendes
Material, in das ein Wärmeübertragungselement eingebettet ist,
Fig. 2 eine Ansicht eines vorgefertigten und vorgeformten, wärmeleitenden Materials sowie Heizelement, eingeschlossen
in ein rohrförmiges Teil mit Befestigungsbändern, welche die Anordnung auf einer Rohrleitung
halten,
Fig. 3 einen Querschnitt gemäß der Linie 3-3 durch die Anordnung gemäß Fig. 2, und
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Fig. 4 einen ähnlichen Querschnitt wie Fig. 3, jedoch
durch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem das rohrförmige Teil eine andere Gestalt aufweist,
und bei dem eine wärmeleitende Röhre als Wärmeleiter anstatt eines elektrischen Widerstandes verwendet wird.
Eine wärmeübertragende Anordnung A (Fig. 2) ist dafür vorgesehen, auf einem Rohr P befestigt zu werden. Das Rohr P
kann beliebigen Querschnitt aufweisen, z.B. einen runden, einen ovalen, einen rechteckigen, einen quadratischen, einen
dreieckigen etc. Die Wärme übertragende Anordnung A besteht im wesentlichen aus einem vorgefertigten Streifen eines
wärmeleitenden Materials H, einem wärmeerzeugenden Element E, einem rohrförmigen Mantel C sowie aus Befestigungemitteln,
beispielsweise einem Halter M, mit dem die Anordnung A auf dem Rohr P befestigt wird.
Das wärmeleitende Material H wird entweder extrudiert oder gespritzt, seine Zusammensetzung ist so gewählt, daß es
zwar vorgefertigt werden kann, jedoch vollkommen flexibel bleiben kann, damit es jederzeit in seine ursprüngliche
Gestalt zurückkehren kann. Die äußere Gestalt des wärmeleitenden Materials H ist so gewählt, daß das Material sich
dem von dem rohrförmigen Mantel eingeschlossenen Raum anpaßt; ferner ist das Material so gestaltet, daß es sich
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auch der Außenfläche 11 (Fig. 3) des Rohres P in dem Bereich anpaßt, der von dem rohrförmigen Mantel C eingeschlossen
wird. Da das wärmeleitende Material H flexibel und biegsam ist, muß es nicht exakt dem von dem rohrförmigen Mantel C
eingeschlossenen Raum bzw. der Außenfläche 11 entsprechen, da es sich noch anpassen kann, sobald es zwischen dem Mantel
C und der Wandung des Rohres P eingeschlossen wird. Zweckmäßigerweise wird das wärmeleitende Material H ohnehin nicht
exakt den gleichen Querschnitt aufweisen, der dem von dem rohrförmigen Mantel C und der Außenfläche 11 des Rohres P
eingeschlossenen Raum entspricht, damit es den Raum fugenlos ausfüllt, und sich kein Luftspalt irgendwo bilden kann.
Ferner ist es wichtig, daß das Extrudieren bzw. Spritzen des
wärmeleitenden Materials H sich unter Bedingungen abspielt, die mit dem Anwendungsbereich des wärmeleitenden Materials
H nichts zu tun haben, so daß das wärmeleitende Material H extrudiert bzwe gespritzt werden kann unter Anwendung von
ausreichendem Druck, um Lufttaschen bzw. Luftblasen oder Luftspalt© innerhalb des Materials H mit Sicherheit zu vermeiden.
Hierdurch entsteht ein erheblicher Vorteil des wärmeleitenden Materials H gegenüber kittähnlichen oder
plastischen Formen wie sie heute bekannt sind.
Zweckmäßigerweise besteht das wärmeerzeugende Element E aus einem Widerstandsdraht 15 (Fig. 1), der durch geeignete
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Mittel über elektrische Anschlüsse 16 mit einer elektrischen Zuleitung 17 verbunden ist, die ihrerseits zu einer Stromquelle führt. Die Wärme wird in dem wärmeerzeugenden Element
E auf bekannte Art durch den Widerstandsdraht 15 erzeugt« diese Wärme wird über das wärmeleitende Material H auf das
Rohr P übertragen, das eine Flüssigkeit oder ein anderes Material enthält, das seinerseits aufgewärmt wird oder in
gewärmtem Zustand gehalten wird, was durch Wärmezufuhr von dem wärmeerzeugenden Element E geschieht.
Vorzugsweise läuft das wärmeerzeugende Element E mit durch den Extruder, so daß das wärmeleitende Material H und das
wärmeerzeugende Element E zu einer Einheit vergossen werden bzw. daß das wärmeerzeugende Element E umspritzt wird (Fig. 1),
Hierdurch wird sichergestellt, daß das wärmeerzeugende Element E in dem wärmeleitenden Material H fugenlos eingebettet
ist, so daß Lufteinschlüsse bzw. Lufttaschen um das wärmeerzeugende Element E herum zuverlässig vermieden werden.
Als AusfUhrungsbeispiel wurde anhand der Fig. 3 ein dreieckförmiger Mantel C beschrieben. Ein weiteres Ausführungebeispiel geht aus der Fig. 4 hervor, wo das wärmeerzeugende
Element E-I in einem wärmeleitenden Material H-I liegt, das
seinerseits von einem rohrförmigen Mantel C-I umgeben ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das wärmeleitende Material H-I grundsätzlich die gleiche Aufgabe wie das wärmeleitende
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Material H, mit Ausnahme vielleicht, daß das wärmeleitende
Material H-I so gespritzt bzw. extrudiert wird, daß ein
Raum 20 frei bleibt, der das wärmeerzeugende Element E-I aufzunehmen imstande ist« wobei auch andere wärmeerzeugende
Elemente E Verwendung finden können. Der Raum 20 ist so bemessen, daß das wärmeleitende Material H-I das wärmeerzeugende
Element E-I bzw. E dicht umschließt. Obwohl in Fig. 4 ein Schlitz 20a gezeigt ist, durch den das wärmeerzeugende
Element E-I in das wärmeleitende Material H-I eingebracht
werden kann, so kann andererseits das wärmeleitende Material H-I auch so gespritzt bzw. extrudiert werden, daß
das wärmeerzeugende Element E-I bzw. E der Länge nach eingeschoben
wird, und eine dünne Schicht des wärmeleitenden Materials zwischen dem wärmeerzeugenden Element E-I bzw.
E und der Außenfläche des Rohres P bestehen bleibt.
Der rohrförmige Mantel C bzw. C-I besteht vorzugsweise jeweils
aus Metall oder einem anderen, relativ steifen Material,
das dazu in der Lage ist, das wärmeleitende Material einzuschließen und seine Ausdehnung am !Anfang des Rohres P
zu begrenzen.
Zum Halten der Anordnung A auf dem Rohr P ist ein Halter M vorgesehen, der vorzugsweise aus Bändern 25 besteht, die
beispielsweise aus Stahl hergestellt sind und das Rohr P sowie, den rohrförmigen Mantel C bzw. C-I umgreifen und mit-
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tele eines Verschlusses 26 in an sich bekannter Weise zusammengehalten werden. Es können auch andere Halteeinrichtungen verwendet werden, sofern sie den rohrförmigen Mantel
C, das wärmeleitende Material H und das wärmeerzeugende Element E bzw. eine andere Form dieser einzelnen Elemente
(z.B. gemäß Fig. 4) auf dem Rohr P in der gewählten Lage festhalten können.
Es wird darauf hingewiesen, daß nur der Klarheit der Beschreibung und der Zeichnung wegen nur zwei Halter M in der
Fig. 3 gezeichnet sind, es können aber ebenso über die Länge des rohrförmigen Mantels C bzw. C-I mehrere Halter M
verwendet werden. Ebenso wäre es denkbar, anstatt eines einzigen rohrförmigen Mantels mehrere zu verwenden, andererseits ist es möglich anstatt eines einzigen, wärmeleitenden
Materials H mehrere anzuwenden.
Anstatt des wärmeerzeugenden Elementes E kann ebenso ein kälteerzeugendes Element verwendet werden, wie dies beispielsweise mit Halbleitern möglich wäre.
Obwohl ferner anhand der Fig. 1 ein wärmeerzeugendes Element E in Form eines Widerstandsdrahtes erläutert wurde,
kann man gemäß Fig. 4 auch ein wärmeerzeugendes Element E-I verwenden, das als Rohrleitung ausgebildet ist und Heizoder Kühlzwecken dienen kann, je nach dem welche Flüssigkeit
hindurchgeleitet wird.
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Als wärmeleitendes Material H bzw. H-I können beispielsweise
die folgenden Stoffzusammensetzungen gewählt werden:
Thermoplastischer Binder 10% - 80% (Gewichtsverhältnis )
Graphit (oder ein anderes, wärmeleitendes Material) 20% - 90%
Der thermoplastische Binder kann aus Gummi, Buty!gummi,
Silikongumrai, Nitril, Polyurethan oder Acrylharz bestehen.
Das thermoplastische Material kann Polyamid sein oder ein Polyaraid-Copolyraer, ferner könnte Plastik auf Fluorbasis,
Polyethylen oder Polysulfid verwendet werden.
Das thermoplastische Material würde einen Schmelzpunkt von ca» 95° C aufweisen und ein spezifisches Gewicht von etwa
0,97 haben. Ein solches wärmeleitendes Material H bzw.
H-I würde auf jedes* Fall seine Gestalt bewahren und würde
in einem Temperaturbereich swischen 10° F bis etwa 120° F sich nicht verändern. Andererseits würde das Material aber
auch ausreichend flexibel bleiben.
Besonders günstig wäre das wärmeleitende Material H bzw. H-I^ wenn es folgende Zusammensetzung aufweisen würde:
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Schmelzpunkt | 160° - |
170° C | |
spezifisches | Gewicht |
0,98. |
N-Äthyl-o und p-Toluenesulfonamid 9% - 11%
Graphit (oder ein
anderes wärmeleitendes Material) 40% - 50%
Paraffinwachs
(Schmelzpunkt
180° - 190° F) 4% - 6%.
Alle genannten Prozentwerte beziehen sich auf Gewichtsverhältnisse. Bei dem vorstehenden Beispiel werden die Prozentzahlen in bestimmten Bereichen angegeben, ein bestimmtes
Produkt setzt sich dann z.B. aus 40% Polyamidharz, 10% Sulfonamid, 45% Graphit und 5% Wachs zusammen.
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Claims (10)
1.) Verfahren zur Herstellung eines Heiz- oder Kühlkörpers
für ein Rohr, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
(a) Herstellung eines wärmeleitenden Materials (H, H-I), vorzugsweise in Streifenform,*
(b) Einschließen eines wärmeerzeugenden Elementes (E, E-I) vor oder nach Herstellung des wärmeleitenden
Materials (H, H-I),
(c) Anbringung des wärmeleitenden Materials (H, H-I)
mit dem eingeschlossenen, wärmeerzeugenden Element (E, E-I) auf der Außenfläche (11) des
Rohres (P) unter Verwendung eines, das wärmeleitende Material (H, H-I) umgreifenden Mantels
(C).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das wärmeleitende Material (H, H-I) mit einem Raum (10) zur Aufnahme eines wärmeerzeugenden
Elementes (E, E-I) versehen wird, und daß das wärmeerzeugende
Element (E, E-I) in den Raum (10) nachträglich eingesetzt wird.
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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein oder mehrere elektrische
Widerstandsdrähte (15) in dem wärmeleitenden Material (H, H-I) untergebracht werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1« dadurch gekennzeichnet , daß als wärmeerzeugendes Element
(E-I) eine Rohrleitung mit einem wärmeleitenden Fließmedium verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das wärmeleitende Material (H,
H-I) aus einem Stoff besteht, der im Temperaturbereich zwischen 100F bis 1200F seine Gestalt beibehält.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Heiz- oder Kühlkörper mittels Befestigungselementen, insbesondere Bändern (25)
auf dem Rohr (P) befestigt wird.
7. Heiz- oder Kühlkörper, hergestellt nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeleitende Material (H,
H-I) streifenförmig ausgebildet ist und flexibel ist, daß das wärmeerzeugende Element (E, E-I) innerhalb des
wärmeleitenden Materials (H, H-I) liegt, und daß das wärmeleitende Material (H, H-I) in seiner Gestalt
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etwas von einem, das Material umschließenden, rohrförmigen Mantel (C) abweicht.
8. Heiz- oder Kühlkörper nach Anspruch 1, dadurch g e ken
nzeichnet , daß das wärmeerzeugende Element (E) aus einem oder mehreren Widerstandsdrähten
(15) besteht, die von dem wärmeleitenden Material (H,
H-I) umschlossen sind.
9. Heiz- oder Kühlkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das wärmeerzeugende Element
(E) aus einer Rohrleitung mit einem fließfähigen Medium besteht.
10. Heiz- oder Kühlkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das wärmeleitende Material
(H, H-I) seine Gestalt innerhalb eines Temperaturbereiches von 100P bis 1200F behält.
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