WO2011066902A1 - Elektrisch beheizbarer schlauch - Google Patents

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WO2011066902A1
WO2011066902A1 PCT/EP2010/006926 EP2010006926W WO2011066902A1 WO 2011066902 A1 WO2011066902 A1 WO 2011066902A1 EP 2010006926 W EP2010006926 W EP 2010006926W WO 2011066902 A1 WO2011066902 A1 WO 2011066902A1
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inner tube
heating
hose according
hose
conductor
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PCT/EP2010/006926
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Inventor
Burkhard Klein
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Eltherm Gmbh
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    • 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
    • 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
    • F16L53/38—Ohmic-resistance heating using elongate electric heating elements, e.g. wires or ribbons
    • 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
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/15—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. extrusion moulding around inserts
    • B29C48/151—Coating hollow articles
    • 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
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/09—Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2021/00—Use of unspecified rubbers as moulding material
    • B29K2021/003—Thermoplastic elastomers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2083/00—Use of polymers having silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only, in the main chain, as moulding material

Definitions

  • the invention relates to an electrically heatable, arcuately installable hose having the features of the preamble of claim 1.
  • the known electrically heatable, arcuately installable hose, from which the invention proceeds (DE 20 2008 013 047 Ul), is intended for use in a urea injection system in a commercial vehicle. Such a hose can be laid in an arc.
  • a special construction of the electrically heatable hose is provided. Namely, the outer jacket made of silicone material or of an elastomeric material is vulcanized onto the helically wound heating conductor.
  • the inner tube is made of rubber or a rubber-like plastic, so has a maximum working temperature for creep strength of 60 to 70 ° C.
  • the known electrically heatable, bendable hose is well suited for static use in a commercial vehicle.
  • the arcuately displaceable hose is actually constantly moved back and forth in practice, the alternating bending stresses occurring are not optimally taken into account by the construction known from the prior art.
  • the teaching is based on the problem to optimize the known electrically heatable, arcuately installable hose with respect to a dynamic use with continuous movement of the hose at higher operating temperatures of the fluid to be transported.
  • the above-indicated problem is solved in an electrically heatable, arcuately installable hose, which in addition to the features of the preamble of claim 1 also identifies the features of the characterizing part of claim 1.
  • a plastic material is used according to the invention for the inner tube, which is flexibly bendable, so far as well corresponds to the known from the prior art rubber or rubber-like plastic.
  • this plastic material is selected so that it has a working temperature of at least 70 ° C., preferably at least 100 ° C., in particular at least 120 ° C.
  • this flexible bendable plastic material is also suitable for higher working temperatures permanently.
  • the flexibly bendable plastic material serves to realize a high alternating bending ability with dynamic use of the heatable hose.
  • the inner tube made of PTFE (polytetrafluoroethylene) or a PA (polyamide), possibly also comes with a tissue-reinforced material in question.
  • the outer jacket is extruded onto the inner tube with the heating element.
  • the material of the outer sheath is therefore an extrusion-capable plastic material which likewise has a thermal fatigue strength at the temperatures present here.
  • the extrusion leads to the desired intimate connection of the outer shell on the one hand with heating element and inner tube on the other hand so that even in dynamic use with a high alternating bending stress of the electrically heatable tube is to use permanently.
  • the outer sheath is made of an extrudable elastomeric material, in particular of TPE (thermoplastic elastomer), or of an extrudable silicone material.
  • a thin intermediate layer which will preferably consist of synthetic fiber or glass fiber material.
  • a glass fiber tube which also acts a little thermally insulating and thereby improves the stability of the outer shell even at higher temperatures of the inner tube.
  • the electrical resistance heating conductors themselves would already be electrically isolated to prevent short circuits in the system. Theoretically, however, it would also be possible to work with non-insulated heating conductors and to allow the insulation to be realized by the surrounding layers, in particular the thermoplastic elastomer.
  • Fig. 1 in perspective view obliquely from the end one end of a
  • FIG. 2 the tube piece of Fig. 1, now the layers partially cut away from the outside to the inside.
  • Fig. 1 of the drawing can be seen the electrically heatable, arcuately installable hose with an inner tube 1, an applied on the inner tube 1 heating element 2 and an outside the heating element 2 and the inner tube 1 surrounding outer sheath 3.
  • Fig. 2 can be seen details in greater clarity.
  • the inner tube 1 carries the desired fluid, in particular a liquid requiring a certain minimum temperature, for example an adhesive component of a multi-component adhesive.
  • the inner tube 1 may be fabric reinforced.
  • the electrical resistance heating conductor 2 is applied outside of the diaphragm tube 1, the electrical resistance heating conductor 2 is applied. In operation, the heating element 2 serves to generate the necessary heat with which the fluid flowing or impinging in the inner tube 1 can be brought to the desired working temperature or held thereon.
  • the heating element 2 must be thermally insulated to the outside. This is done by the externally applied to the inner tube 1 with the heating element 2 in a molding process, closed continuous outer sheath 3. It consists of an electrically and thermally insulating plastic material.
  • the electrically heatable hose corresponds to the features known from the prior art. It is important that the materials are chosen so that this hose can be laid in an arc.
  • the electrically heatable hose is further configured according to the invention in that the inner hose 1 consists of a flexibly bendable at a working temperature of at least 70 ° C., preferably at least 100 ° C., in particular at least 120 ° C. Resistant plastic material and that the outer jacket 3 is extruded onto the inner tube 1 with heating 2.
  • the illustrated PTFE inner tube 1 is permanently resistant up to a working temperature of approx. 260 ° C.
  • this PTFE inner tube 1 is thermally significantly oversized, without that would be any harmful.
  • polyamide (PA) inner tube 1 is rather to a working temperature of about 130 ° C. It is essential that the temperature of the outer jacket 3 does not become too high. Also for TPE, a temperature of 130 ° C is reasonable as a permanent working temperature.
  • the outer casing 3 has a substantially greater wall thickness than the inner tube 1.
  • the small wall thickness of the inner tube 1 is advantageous for the heat transfer from the heating element 2 into the fluid which flows or is present in the interior of the inner tube 1.
  • the inner tube 1 must have only such a thickness that it withstands mechanical alternating bending stresses in the given temperature conditions in the long term.
  • the wall thickness of the inner tube 1 is the wall thickness of the inner tube about 0.8 mm to 1.5 mm, preferably about 1.0 mm.
  • the inner tube 1 has an inner diameter of 6 to 25 mm, preferably from about 10 to 15 mm.
  • the outer shell 3 consists of an extrusive plastic material.
  • this consists of an extrudable elastomeric material, in particular of TPE (thermoplastic elastomer), or of a silicone material.
  • TPE thermoplastic elastomer
  • a thermoplastic elastomer is very suitable here. It forms a particularly smooth outer surface and has the necessary thermal and electrical properties.
  • the wall thickness of the outer sheath 3 is about 3 mm to 10 mm, preferably about 5 mm.
  • the heating element 2 is designed as a dietaryiförmig outside on the inner tube 1 helically wound with matched to the heating power slope resistance heating wire or resistance heating tape. This is also shown in the drawing, in particular Fig. 2.
  • the heating element 2 is electrically insulated on its own, however, such that it is thermally coupled as well as possible to the inner tube 1.
  • Fig. 2 The embodiment shown in Fig. 2 is characterized in that two heating conductors 2, 2 'are wound offset parallel to each other (which can be seen at the different hatching).
  • the slope of the heating element 2, 2 'in Fig. 2 is shown only as it would have to be present for a single heating element, which is axially spaced by an axial, wound spacer means 4, to uneven heating or Ü - to avoid overheating.
  • the spacer 4 has a double function. It is on the one hand spacers 4, on the other hand also electrical return. In other words, the electrical return conductor is wound as a spacer 4 between the heating conductors 2, 2 '.
  • the advantage of a second heat conductor 2 ' is that the heating power can be varied within wide limits by switching on a heat conductor 2 or both heating conductors 2, 2'. This is particularly advantageous for long heatable hoses.
  • a particular advantage in this context is that you can cut such a hose from the role of the desired hose length of a particular hose piece.
  • the return conductor (spacer 4) makes the hose self-sufficient in some way.
  • the hose can be completely connected from one end, since the return of the heating current within the hose is made by the return conductor.
  • the electrical return conductor as the heating element 2, 2 'is wound helically. But in principle there is also the possibility to embed the return conductor, which should indeed have the lowest possible resistance, as a straight line, for example, in the outer jacket 3.
  • the return conductor must be electrically connected to the heat conductors 2, 2 'after cutting a length of hose only at the free end. Then the hose piece can be connected completely electrically from the other end.
  • the outer jacket 3 is extruded in one go on the inner tube 1 with heating element 2.
  • the inner tube 1 with heating 2 is thereby fed to an extrusion die, which is designed as an annular nozzle and by the outer shell 3 is externally extruded radially from the outside (see, for example, Saechtling "plastic paperback", 26th edition, Hanser, 1995, Chapter 3.2.4 "extrusion").
  • the heating conductor or conductors and possibly the return conductor is or are designed as a resistance conductive coating on the outside of the inner tube.
  • a resistance conductive coating could, with appropriate design afford similar to one or more heat conductors.
  • the electrically heatable hose could also be used for EX applications, since just the emergence of static charges can be avoided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrisch beheizbarer, bogenförmig verlegbarer Schlauch zum strömenden Transport eines Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit, das während des Transports oder während eines Stillstands im Schlauch auf einer bestimmten Mindesttemperatur gehalten werden soll, mit einem das Fluid führenden, ggf. mit einem Gewebe verstärkten Innenschlauch (1), einem außen auf den Innenschlauch (1) aufgebrachten elektrischen Widerstands-Heizleiter (2) und einem außen auf den Innenschlauch (1) mit dem Heizleiter (2) in einem formtechnischen Verfahren aufgebrachten, geschlossen durchgehenden Außenmantel (3) aus einem elektrisch und thermisch isolierenden Kunststoffmaterial. Es wird vorgeschlagen, dass der Innenschlauch (1) aus einem flexibel biegbaren, bei einer Arbeitstemperatur von mindestens 70°C dauerstandfesten Kunststoffmaterial, nämlich aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polyamid (PA), besteht, der Innenschlauch (1) einen Innendurchmesser von 6 bis 25 mm aufweist, der Außenmantel (3) aus einem extrudierbaren Elastomermaterial oder Silikonmaterial besteht und der Außenmantel (3) auf den Innenschlauch (1) mit Heizleiter (2) aufextrudiert ist.

Description

Elektrisch beheizbarer Schlauch
Die Erfindung betrifft einen elektrisch beheizbaren, bogenförmig verlegbaren Schlauch mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Der bekannte elektrisch beheizbare, bogenförmig verlegbare Schlauch, von dem die Erfindung ausgeht (DE 20 2008 013 047 Ul), ist für einen Einsatz in einer Harnstoff-Einspritzanlage in einem Nutzfahrzeug bestimmt. Ein solcher Schlauch ist bogenförmig verlegbar. Um dies erreichen zu können ist ein besonderer Aufbau des elektrisch beheizbaren Schlauchs vorgesehen. Es wird nämlich der Außenmantel aus Silikonmaterial oder aus einem Elastomermaterial auf den wendeiförmig aufgewickelten Heizleiter aufvulkanisiert. Der Innenschlauch ist dabei aus Gummi oder einem gummiähnlichen Kunststoff ausgeführt, hat also eine maximale Arbeitstemperatur für Dauerstandfestigkeit von 60 bis 70°C.
Der bekannte elektrisch beheizbare, bogenförmig verlegbare Schlauch ist für einen statischen Einsatz in einem Nutzfahrzeug gut geeignet. In anderen Anwendungen, bei denen der bogenförmig verlegbare Schlauch tatsächlich in der Praxis dauernd hin und her bewegt wird, sind die dabei auftretenden Wechselbiegebeanspruchungen durch die aus dem Stand der Technik bekannte Konstruktion nicht optimal berücksichtigt.
Umstände der zuvor geschilderten Art finden sich häufig in Fertigungsanlagen, bei denen mit Robotern gearbeitet wird. Beispielsweise werden dickflüssige Komponenten von Mehrkomponenten-Klebstoffen durch solche elektrisch beheizbaren Schläuche an einen Anwendungsort gefördert. Dabei muss die Temperatur häufig weit über 70°C betragen. Das Ganze muss für einen Roboterarm realisiert werden, der sich im Fertigungsprozess dauernd schnell hin und her bewegt. Man hat also mechanische Aspekte und thermische Aspekte zu berücksichtigen.
Der Lehre liegt das Problem zugrunde, den bekannten elektrisch beheizbaren, bogenförmig verlegbaren Schlauch hinsichtlich eines dynamischen Einsatzes mit dauernder Bewegung des Schlauches bei höheren Arbeitstemperaturen des zu transportierenden Fluids zu optimieren. Die zuvor aufgezeigte Problemstellung ist gelöst bei einem elektrisch beheizbaren, bogenförmig verlegbaren Schlauch, der zusätzlich zu den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 auch noch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 ausweist.
Zunächst wird erfindungsgemäß für den Innenschlauch ein Kunststoffmaterial verwendet, das flexibel biegbar ist, insoweit also durchaus dem aus dem Stand der Technik bekannten Gummi oder gummiähnlichen Kunststoff entspricht. Dieses Kunststoffmaterial ist aber so ausgewählt, dass es eine Arbeitstemperatur von mindestens 70°C, vorzugsweise mindestens 100°C, insbesondere mindestens 120°C, aufweist. Damit ist dieses flexibel biegbare Kunststoffmaterial auch für höhere Arbeitstemperaturen dauerstandfest geeignet. Das flexibel biegbare Kunststoffmaterial dient im Übrigen der Realisierung einer hohen Wechselbiegefähigkeit bei dynamischem Einsatz des beheizbaren Schlauchs. Genau gesagt besteht der Innenschlauch aus PTFE (Polytetrafluorethylen) oder einem PA (Polyamid), ggf. kommt auch ein mit Gewebe verstärktes Material in Frage.
Zum anderen wird der Außenmantel auf den Innenschlauch mit dem Heizleiter aufextrudiert. Bei dem Material des Außenmantels handelt es sich also um ein extrusionsfähiges Kunststoffmaterial, das ebenfalls eine thermische Dauerstandfestigkeit bei den hier vorliegenden Temperaturen aufweist. Die Extrusion führt zu der gewünschten innigen Verbindung des Außenmantels einerseits mit Heizleiter und Innenschlauch andererseits so, dass auch im dynamischen Einsatz bei einer hohen Wechselbiegebeanspruchung der elektrisch beheizbare Schlauch dauerhaft zu nutzen ist. Genau gesagt besteht der Außenmantel aus einem extru- dierbaren Elastomermaterial, insbesondere aus TPE (thermoplastisches Elastomer), oder aus einem extrudierbaren Silikonmaterial.
Zwischen der vom Heizleiter gebildeten Schicht und dem Außenmantel kann sich auch noch eine dünne Zwischenlage befinden, die vorzugsweise aus Kunstfaser- oder Glasfasermaterial bestehen wird. Insbesondere kann hier ein Glasseidenschlauch vorgesehen sein, der auch ein wenig thermisch isolierend wirkt und dadurch die Standfestigkeit des Außenmantels auch bei höheren Temperaturen des Innenschlauchs verbessert. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen beheizbaren Schlauches sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
Besondere Bedeutung kommt der Verwendung von zwei Heizleitern zu, die parallel zueinander versetzt außen auf den Innenschlauch aufgewickelt sind. Diese konstruktive Lösung gewinnt eine weitere besondere Bedeutung dann, wenn zusätzlich zu den Heizleitern noch ein elektrischer Rückleiter aufgebracht, insbesondere mit den Heizleitern versetzt aufgewickelt ist.
Durch die Verwendung von zwei Heizleitern kann man den beheizbaren Schlauch von der Rolle für den Einsatz ablängen. Je nach Länge des abgelängten Schlauchstücks und nach der gewünschten Arbeitstemperatur des Fluids im Innenschlauch kann man beim Einsatz einen Heizleiter oder beide Heizleiter zur Beheizung des Innenschlauchs verwenden. Der elektrische Rückleiter macht den Schlauch autark. Die Verschaltung der Heizleiter des Schlauches kann dadurch von einem Ende des Schlauches her verwirklicht werden. Am anderen, freien Ende des Schlauches muss nur die Verbindung des Heizleiters bzw. der Heizleiter zum Rückleiter hergestellt werden. Auch das ist eine Maßnahme, die für den Einsatz in Fertigungsrobotern besondere Bedeutung hat.
Normalerweise wären die elektrischen Widerstands-Heizleiter selbst bereits e- lektrisch isoliert, um Kurzschlüsse im System zu verhindern. Theoretisch möglich wäre es aber auch, mit nicht isolierten Heizleitern zu arbeiten und die Isolierung durch die umgebenden Lagen, insbesondere das thermoplastische Elastomer, realisieren zu lassen.
Im Folgenden wird die Erfindung nun anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 in perspektivischer Ansicht schräg vom Ende her ein Ende eines
Schlauchstücks gemäß der Erfindung,
Fig. 2 das Schlauchstück aus Fig. 1 , nun die Schichten von außen nach innen teilweise weggeschnitten. In Fig. 1 der Zeichnung erkennt man den elektrisch beheizbaren, bogenförmig verlegbaren Schlauch mit einem Innenschlauch 1, einem auf den Innenschlauch 1 aufgebrachten Heizleiter 2 und einem außen den Heizleiter 2 und den Innenschlauch 1 umgebenden Außenmantel 3. In Fig. 2 erkennt man Details in größerer Deutlichkeit.
Der Innenschlauch 1 führt das gewünschte Fluid, insbesondere eine eine bestimmte Mindesttemperatur benötigende Flüssigkeit, beispielsweise eine Klebstoffkomponente eines Mehrkomponenten-Klebstoffes. Der Innenschlauch 1 kann gewebeverstärkt sein. Außen auf dem Immenschlauch 1 ist der elektrische Widerstands-Heizleiter 2 aufgebracht. Im Betrieb dient der Heizleiter 2 der Erzeugung der notwendigen Wärme, mit der das im Innenschlauch 1 strömende oder anstehende Fluid auf die gewünschte Arbeitstemperatur gebracht oder auf dieser gehalten werden kann.
Selbstverständlich muss der Heizleiter 2 nach außen hin thermisch isoliert sein. Das geschieht durch den außen auf den Innenschlauch 1 mit dem Heizleiter 2 in einem formtechnischen Verfahren aufgebrachten, geschlossen durchgehenden Außenmantel 3. Er besteht aus einem elektrisch und thermisch isolierenden Kunststoffmaterial.
Soweit wie jetzt dargestellt entspricht der elektrisch beheizbare Schlauch den aus dem Stand der Technik bekannten Merkmalen. Wichtig ist, dass die Materialien so gewählt sind, dass dieser Schlauch bogenförmig verlegbar ist.
Für den in der Beschreibungseinleitung angesprochenen dynamischen Einsatz beispielsweise in einem Fertigungsroboter ist der elektrisch beheizbare Schlauch erfindungsgemäß weiter dadurch ausgestaltet, dass der Innenschlauch 1 aus einem flexibel biegbaren bei einer Arbeitstemperatur von mindestens 70°C, vorzugsweise mindestens 100°C, insbesondere mindestens 120°C, dauerstandfesten Kunststoffmaterial besteht und dass der Außenmantel 3 auf den Innenschlauch 1 mit Heizleiter 2 aufextrudiert ist. Der dargestellte PTFE- Innenschlauch 1 ist dauerstandfest bis zu einer Arbeitstemperatur von ca. 260°C. Damit ist dieser PTFE-Innenschlauch 1 thermisch erheblich überdimensioniert, ohne dass das irgendwie schädlich wäre. Bei einem beispielsweise aus Polyamid (PA) bestehenden Innenschlauch 1 kommt man eher auf eine Arbeitstemperatur von ca. 130°C. Wesentlich ist, dass die Temperatur des Außenmantels 3 nicht zu hoch wird. Auch für TPE ist eine Temperatur von 130°C als dauerhafte Arbeitstemperatur zumutbar.
Man erkennt im Ausfuhrungsbeispiel anhand der Proportionen, dass der Außenmantel 3 eine wesentlich größere Wandstärke als der Innenschlauch 1 hat. Die geringe Wandstärke des Innenschlauchs 1 ist vorteilhaft für den Wärmeübergang vom Heizleiter 2 in das Fluid, das im Inneren des Innenschlauchs 1 strömt oder ansteht. Der Innenschlauch 1 muss nur eine solche Dicke haben, dass es mechanische Wechselbiegebeanspruchungen in den gegebenen Temperaturverhältnissen auf Dauer standhält.
Die Wanddicke des Innenschlauchs 1 beträgt die Wanddicke des Innenschlauchs etwa 0,8 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise etwa 1,0 mm, beträgt.
Das dargestellte und bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt, dass hier der Innenschlauch 1 einen Innendurchmesser von 6 bis 25 mm, vorzugsweise von etwa 10 bis 15 mm, aufweist.
Damit hat man auch insoweit eine gute Vorstellung eines beispielhaften elektrisch beheizbaren Schlauches.
Für den Außenmantel 3 gilt, dass er aus einem extrusionsfahigen Kunststoffmaterial besteht. Für den Außenmantel 3 empfiehlt sich nach bevorzugter Lehre, dass dieser aus einem extrudierbaren Elastomermaterial, insbesondere aus TPE (thermoplastisches Elastomer), oder aus einem Silikonmaterial besteht. Insbesondere ein thermoplastisches Elastomer ist hier sehr geeignet. Es bildet eine besonders glatte Außenfläche und hat die notwendigen thermischen und elektrischen Eigenschaften.
Für den Außenmantel 3 ergibt sich im dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel, dass die Wanddicke des Außenmantels 3 etwa 3 mm bis 10 mm, vorzugsweise etwa 5 mm, beträgt. Für die Aufbringung des Heizleiters 2 auf den Innenschlauch 1 des erfindungsgemäßen Schlauches gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die klassische Technik ist die, dass der Heizleiter 2 als außen auf dem Innenschlauch 1 wendeiförmig mit auf die Heizleistung abgestimmter Steigung aufgewickelter Widerstands- Heizdraht oder Widerstands-Heizband ausgeführt ist. Das ist auch in der Zeichnung, insbesondere Fig. 2, dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Heizleiter 2 für sich elektrisch isoliert allerdings so, dass er thermisch mit dem Innenschlauch 1 möglichst gut gekoppelt ist.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass zwei Heizleiter 2, 2' parallel zueinander versetzt aufgewickelt sind (das erkennt man an den unterschiedlichen Schraffuren). Aus darstellerischen Gründen ist die Steigung der Heizleiter 2, 2' in Fig. 2 nur so gezeigt, wie sie für einen einzelnen Heizleiter vorliegen müsste, der durch ein axiales, gewickeltes Distanzmittel 4 axial auf Distanz gehalten wird, um eine ungleichmäßige Erwärmung bzw. Ü- berhitzung zu vermeiden.
Bei Verwendung von zwei versetzt gewickelten Heizleitern 2, 2' müsste die Steigung steiler sein. Noch steiler müsste sie sein, wenn vorgesehen wäre, dass zusätzlich zum Heizleiter 2 oder zu den Heizleitern 2, 2' ein elektrischer Rückleiter aufgebracht, insbesondere versetzt aufgewickelt ist.
Im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Distanzmittel 4 eine Doppelfunktion hat. Es ist nämlich einerseits Distanzmittel 4, andererseits auch elektrischer Rückleiter. Mit anderen Worten, der elektrische Rückleiter ist als Distanzmittel 4 zwischen den Heizleitern 2, 2' wen- delförmig aufgewickelt.
Der Vorzug eines zweiten Heizleiters 2' besteht darin, dass die Heizleistung durch Einschalten eines Heizleiters 2 oder beider Heizleiter 2, 2' in weiten Grenzen variiert werden kann. Das ist insbesondere bei langen beheizbaren Schläuchen von großem Vorteil. Ein besonderer Vorteil besteht in diesem Zusammenhang darin, dass man einen solchen Schlauch von der Rolle auf die gewünschte Schlauchlänge eines bestimmten Schlauchstücks ablängen kann. Die beiden Heizleiter 2, 2' bieten genug Flexibilität, um beispielsweise in Längen von 2 m bis 6 m jeweils die gewünschten Heizleistungen für unterschiedliche Einsatzfälle zu generieren. In einer anderen Variante sind die Heizleiter 2, 2' so ausgelegt, dass die Schlauchlänge zwischen 1 m und 4 m betragen kann. Da sind dann Heizleiter 2, 2' mit etwas anderen Widerständen als im zuvor beschriebenen Fall zu verwenden.
Der Rückleiter (Distanzmittel 4) macht den Schlauch in gewisser Weise autark. Der Schlauch kann von einem Ende her komplett angeschlossen werden, da die Rückführung des Heizstroms innerhalb des Schlauches durch den Rückleiter erfolgt.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn der elektrische Rückleiter wie die Heizleiter 2, 2' wendelförmig aufgewickelt ist. Es gibt aber im Grundsatz auch die Möglichkeit, den Rückleiter, der ja einen möglichst geringen Bahnwiderstand aufweisen sollte, als gerade Leitung beispielsweise im Außenmantel 3 einzubetten.
Der Rückleiter muss nach Ablängen eines Schlauchstücks lediglich am freien Ende mit den Heizleitern 2, 2' elektrisch verbunden werden. Dann kann das Schlauchstück vom anderen Ende her komplett elektrisch angeschlossen werden.
Aufgrund der Unverschiebbarkeit des äußeren Außenmantels 3 gegenüber dem Innenschlauch 1, weil der Außenmantel 3 auf den Innenschlauch 1 mit dem Heizleiter 2 aufextrudiert ist, ist es ggf. möglich, auf das hier dargestellte axiale Distanzmittel 4 zu verzichten.
In verfahrenstechnischer Hinsicht empfiehlt es sich, dass der Außenmantel 3 in einem Zug auf den Innenschlauch 1 mit Heizleiter 2 aufextrudiert wird. Der Innenschlauch 1 mit Heizleiter 2 wird dabei einer Extrusionsdüse zugeführt, die als Ringdüse ausgeführt ist und durch die der Außenmantel 3 radial von außen aufextrudiert wird (siehe beispielsweise Saechtling "Kunststoff-Taschenbuch", 26. Auflage, Hanser, 1995, Kapitel 3.2.4 "Extrudieren").
Nach einer anderen Variante ist es möglicherweise auch realisierbar, dass der oder die Heizleiter und ggf. der Rückleiter als Widerstands-Leitbeschichtung auf der Außenseite des Innenschlauchs ausgeführt ist bzw. sind. Eine Widerstands- Leitbeschichtung könnte bei entsprechender Gestaltung ähnliches leisten wie ein oder mehrere Heizleiter. Schließlich kann es sich empfehlen, den Außenmantel ebenfalls auf der Außenseite leitfähig auszugestalten, so dass Spitzenentladungen vermieden werden. Somit könnte der elektrisch beheizbare Schlauch auch für EX-Anwendungen eingesetzt werden, da eben das Entstehen statischer Aufladungen vermieden werden kann.

Claims

Ansprüche:
1. Elektrisch beheizbarer, bogenförmig verlegbarer Schlauch zum strömenden Transport eines Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit, das während des Transports oder während eines Stillstands im Schlauch auf einer bestimmten Mindesttemperatur gehalten werden soll,
mit einem das Fluid führenden, ggf. mit einem Gewebe verstärkten Innenschlauch (1),
einem außen auf den Innenschlauch (1) aufgebrachten elektrischen Widerstands- Heizleiter (2) und
einem außen auf den Innenschlauch (1) mit dem Heizleiter (2) in einem form- technischen Verfahren aufgebrachten, geschlossen durchgehenden Außenmantel (3) aus einem elektrisch und thermisch isolierenden Kunststoffmaterial,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Innenschlauch (1) aus einem flexibel biegbaren, bei einer Arbeitstemperatur von mindestens 70°C dauerstandfesten Kunststoffmaterial, nämlich aus Po- lytetrafluorethylen (PTFE) oder Polyamid (PA), besteht,
dass der Innenschlauch (1) einen Innendurchmesser von 6 bis 25 mm aufweist, dass der Außenmantel (3) aus einem extrudierbaren Elastomermaterial oder Silikonmaterial besteht, und
dass der Außenmantel (3) auf den Innenschlauch (1) mit Heizleiter (2) aufextru- diert ist.
2. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Innenschlauch (1) einen Innendurchmesser von etwa 10 bis 15 mm aufweist.
3. Schlauch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Wanddicke des Innenschlauchs (1) etwa 0,8 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise etwa 1,0 mm, beträgt.
4. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (3) aus TPE (thermoplastisches Elastomer) besteht.
5. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke des Außenmantels (3) etwa 3 mm bis 10 mm, vorzugsweise etwa 5 mm, beträgt.
6. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass außen auf der von dem Heizleiter (2) gebildeten Schicht eine dünne Zwischenlage angeordnet ist, die vorzugsweise aus Kunstfaser- oder Glasfasermaterial besteht und/oder thermisch isolierend ausgeführt ist.
7. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (2) als außen auf dem Innenschlauch ( 1) wendelförmig mit auf die Heizleistung abgestimmter Steigung aufgewickelter, vorzugsweise elektrisch isolierbarer Widerstands-Heizdraht oder Widerstands-Heizband ausgeführt ist.
8. Schlauch nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass zwei Heizleiter (2, 2') parallel zueinander versetzt aufgewickelt sind.
9. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (2) oder die Heizleiter (2, 2') mit einem axialen Distanzmittel (4) gewickelt sind.
10. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Heizleiter (2) oder zu den Heizleitern (2, 2') ein elektrischer Rückleiter vorgesehen, insbesondere versetzt aufgewickelt, ist.
1 1. Schlauch nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückleiter zwischen den Heizleitern (2, 2') angeordnet ist und axiale Distanzmittel (4) bildet.
12. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Heizleiter und ggf. der Rückleiter als Widerstands- Leitbeschichtung auf der Außenseite des Innenschlauchs ausgeführt ist bzw. sind.
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