Bei dem Begriff Prozessanlage in der Industrie denkt wohl jeder spontan an lange Rohrleitungen, große Behälter oder Silos und Transportstrecken. Die geförderten Medien sind dabei ebenso vielfältig wie die Anwendungen. Das besondere Augenmerk gilt allerdings den Stellen, die flexible Verbindungen erfordern.
Die Lösung für flexible Verbindungen ist zunächst einmal ein Schlauch. Dieser Schlauch muss den Wärmeverlust – sollte die Mediumstemperatur von der Umgebungstemperatur abweichen – ausgleichen und thermisch isoliert sein, um ein Auskühlen des fließenden Mediums zu verhindern. Liegt die gewünschte Mediumstemperatur allerdings über der der Umgebungstemperatur, so sind Wärmeverluste durch zusätzliche Maßnahmen zu egalisieren.
Die Zuführung der erforderlichen Wärme kann über einen Wärmeträger oder ein elektrisches Beheizungssystem erfolgen. Dabei werden diese Medien in kleinen Schläuchen oder Rohren transportiert, die auf der Oberfläche des Mediumtransportschlauchs oder Rohres montiert sind. Weitere Möglichkeit: Doppelwandige Rohrleitungen, in deren Zwischenraum der Wärmeträger fließt.
Bei der Betrachtung von z. B. Rohrleitungssystemen wird ein Problem solcher Anwendungen schnell sichtbar: Leckagen. Dampfaustritt oder Kondensatausfluss zählen zu Erscheinungsbildern, die durch die Beanspruchung, die Alterung oder die mangelnde Wartung verursacht werden. Bei Schläuchen, die u. a. mit hoher Biegefrequenz und ständiger Bewegung betrieben sind, stellen letztlich nur elektrische Heizsysteme eine verlässliche Lösung dar. Allerdings zeigen auch Lösungen mit elektrischen Beheizungseinrichtungen schnell Grenzen bei der technischen Umsetzung auf. Die hohe Bewegungsrate setzt vom Heizsystem für die Wärmeübertragung eine enorme Anschmiegung an den Mediumschlauch voraus.
Konventionelle Lösungen setzen Heizbänder aus der industriellen Begleitheizung ein, parallel zum Schlauch verlegt und Auflage mit einer der Breitseiten auf dem Mediumschlauch. Unter Torsions- und Biegebeanspruchung neigen solche Konstruktionen dann allerdings dazu, den Kontakt des Heizbandes zum Untergrund zu verlieren. Der Wärmefluss wird unterbrochen. Folge: Die Wärmeübertragung ist unzureichend.
Anwendung Pralinenherstellung
Wie problematisch eine solche Unterbrechung sein kann, zeigt sich in einer speziellen Anwendung: der Herstellung von Pralinen. Schokolade besteht aus einer Mischung unterschiedlichster Fette, Öle, Emulgatoren und Zuckerstoffe. Dabei sind die Einzelstoffe wie auch die Rohmasse äußerst temperaturempfindlich und der Bereich der Verarbeitungstemperatur sehr schmal. Gerade hier ist es erforderlich, für einen hauchdünnen Schokoladen-Überzug die Masse in einen homogenen und feinkörnigen Zustand zu versetzen, der an der Grenze zwischen pastös und nahezu flüssig aus dem Vorratsbehälter über Heizschläuche zu den Sprühdüsen geleitet werden kann.
Temperaturschwankungen wirken sich unmittelbar auf Konsistenz und Erscheinungsbild aus, insbesondere auf die Funktionalität der Sprühdüsen. Hier können sich bei Untertemperatur granulatähnliche Partikel absondern und die Düsen verstopfen. Trotz Einsatz besonders hochwertiger Regelungstechnik, kombiniert mit konventionell gebauten Heizschläuchen, ergaben sich häufige Stillstände. Als Ursache erwies sich die ungleichmäßige Erwärmung des Mediums „Schokolade“ mittels Heizbändern. Durch den Einsatz eines Schlauchs mit neuartigem Beheizungskonzept reduzierte sich die Anzahl der Produktionsstillstände erheblich.
Bemerkenswert ist dabei die Gestaltung der elektrischen Beheizung auf der Oberfläche des Mediumschlauchs. Kennzeichnend für das Templine-Heizschlauchsystem ist der Mediumschlauch mit seiner elastischen Umflechtung aus temperaturfestem Garn, in das vier Heizleitungen der Schutzklasse I eingeflochten sind. Die ausgeklügelte Gestaltung der Geflechtslagen beweist eine hohe Flexibilität und schmiegt sich bei Biegung ebenso wie bei Verdrehung (Torsion) immer nahtlos an den Mediumschlauch an. Dabei ziehen die Garnlagen die Heizleitungen systembedingt permanent in Oberflächenkontakt zum Schlauch. Die Wärmeübertragung strebt gegen 100 %.
Dem Anwender gewährleistet der unmittelbare Wärmeübergang ins Medium eine Energieeinsparung von bis zu 30 %. Eine extreme thermische Beanspruchung von Schlauch, Heizleitung und den nachfolgenden Schichten durch Temperaturspitzen, die zu beschleunigter Alterung führt, wird vermieden. Gleichzeitig verhindern die Gestaltung der Geflechte und die spiralförmige Anordnung der Heizleitungen – ähnlich einer Feder - bei permanenter Bewegung ein vorzeitiges Altern, da Zug- und Druckspannungen auf ein Mindestmaß reduziert sind.
In Folge dieser Entwicklung sind Standzeiten nach ersten Erfahrungen um bis zu 40 % verlängert. Auch bei der thermischen Isolierung des Templine- Heizschlauchs wurde das Konzept der ökonomischen und effektiven Energieverwendung verfolgt. Eine neu entwickelte Wärmedämmung als Kombination aus kompakter und aufgeschäumter Kunststoffschicht erreicht einen Wärmeleitwert von 0,02 W/mK bei + 20 °C Bezugstemperatur. Vorteile hieraus sind kleinere Schlauchdurchmesser, niedrigere Oberflächentemperaturen und die zusätzliche Förderung einer gleichmäßigen Wärmeausbreitung auf dem Mediumschlauch.
Anwendung Fertiggerichte
Eine Anwendung aus der Nahrungsmittelindustrie nutzt zwei Vorteile: kleinere Bauform und geringe Temperaturunterschiede entlang des Schlauchs. Fertiggerichte enthalten Zutaten in getrockneter bzw. granulärer Beschaffenheit. Trockenheit bei Lagerung und Verarbeitung sind wichtig. Die Zusammenstellung bis zur Einzelverpackung geschieht durch dosierte Abgabe der Stoffe aus Vorratsbehältern, die über beheizte Schläuche mit Düsen verbunden sind und das Material auf eine Förderlinie abgeben. Die Dosiereinrichtungen vollziehen dabei eine hohe Anzahl an Bewegungen auf engstem Raum.
Wichtige Aufgabe: Granulate und getrocknete Bestandteile in den Schläuchen sind gegen Kondensation zu schützen und Verklumpung und Förderstillstand zu vermeiden. In der Vergangenheit konnte diese Aufgabe nur durch hohe Heizleistung (Schutz vor Untertemperatur durch unsymmetrische Wärmeausbreitung), vergleichsweise kurze Standzeit (da mechanisch bedingt hohe Alterung in kurzer Zeit) und aufwändige Regelungstechnik gelöst werden. Mit der Installation des templine- Heizschlauchsystems ließen sich bereits nach kurzer Einsatzdauer die früheren Standzeiten übertreffen, und der Energieverbrauch an ausgewählten Produktionslinien deutlich senken. Mediumschläuche aus Polytetrafluorethylen (PTFE) sind dabei für den Kontakt mit Nahrungsmitteln FDA-zertifiziert, und lassen sich aufgrund der Antihafteigenschaft bei Produktwechsel leicht reinigen.
Last but not least: Der mechanische Schutz nach außen. In vorderster Front zu nennen: Abrieb, stumpfer Druck oder scharfe Kanten, Torsion und Zug. Hier haben sich seit Jahren Umflechtungen aus Polyamid- und Aramid-Fasern bewährt. Diese bilden die Außenumhüllung des Templine- Heizschlauchsystems. Die Spannweite der Schlauchdurchmesser reicht von DN4 bis DN50, und deckt so die Palette von Anwendungen in der Chemie und Petrochemie, der pharmazeutischen und kosmetischen Industrie und –wie geschildert- der Nahrungs- und Genussmittelindustrie ab.
Auch für explosionsgefährdete Bereiche ist das Konzept des Heizschlauchs ausgelegt. Im Fokus solcher Anwendungen: Punktuelle Überhitzungen und ungleichmäßige Wärmeverteilungen mit unmittelbarem Bezug zu Zündtemperaturen und -energien explosionsfähiger Atmosphären. Gerade auch hier zeigt das neue Konzept des Heizschlauchsystems seine Stärken und eine ausgereifte Konzeption, die in vielen Prüfungen an unabhängigen Instituten in praxisnahe Testreihen nachgewiesen werden konnte.
Fachmessen
templine Heizschläuche stellt die Masterflex AG neben zahlreichen weiteren Schläuchen und Verbindungssystemen auf folgenden Fachmessen vor:
POWTECH Halle 9, Stand 516
FAKUMA Halle A2, Stand 2404
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