Garantiert verifiziert

Dipl.-Ing. Bernd Seeger, Rüdiger Volz

Metallschlauch-Begleitheizungen vereinfachen bei geraden Rohrleitungen und vor allem bei Armaturen, Pumpen, Behältern oder Großgeräten die Montage. Die Behälterbeheizung erweist sich als besonders montagefreundlich und kostengünstig. Der flexible Metallschlauch beheizt unter der Isolierung die medienführende Rohrleitung mit Wasser oder Dampf bis 190 °C . Ebenso kann das System auch zur Kühlung Verwendung finden, zum Beispiel bei Pumpen oder Motoren. Auch bietet sich das System zum Beheizen der Pumpenhäuschen an. Die zur Wandmontage vorgesehenen Schnellmontageclips ermöglichen durch die zusätzliche Bohrung die Montage.

Die Montage der Hydra-Metallschlauch-Begleitheizung erfolgt in wenigen Schritten:

Die leichte Biegbarkeit des Hydra-Edelstahl-Metallschlauches erlaubt auch bei komplexen Bauteilen eine schnelle und problemlose Montage mit vielseitigen Vorteilen. Eine rasche Verlegung parallel zur Produktleitung von Hand, ohne Biegewerkzeug, ist möglich. Selbst engste Biegeradien können dadurch knickstabil realisiert werden. Temperaturbeständige Schnellmontageclips erleichtern die Montage zusätzlich, der Wellschlauch muss lediglich in Schnellmontageclips eingeklickt werden. Durch die spezielle Wellengeometrie verbleibt der Ringwellschlauch auch nach dem Einbau zuverlässig in der gebogenen Anordnung. Flanschübergänge sind leicht verlegbar und erfordern keine großen Isolierkästen mehr. So lassen sich auch bereits bestehende Produktionsanlagen mit der Witzenmann-Lösung ohne großen Zeit- und Planungsaufwand um- oder nachrüsten. Komplizierte Schweißarbeiten an schlecht zugänglichen Elementen der Rohrleitung oder in explosionsgefährdeten Bereichen entfallen. Auch bei nachträglicher Montage ist weder ein detailliertes Vermessen der Produktleitung noch die aufwändige Erstellung einer Isometrie erforderlich. Auch die Projektierung der Montage wird vereinfacht, da keine Abstimmung des Arbeitsfortschritts zwischen Verrohrern und Isolierern erforderlich ist.

Nicht nur bei der Montage, auch beim täglichen Einsatz bieten Ringwellschläuche Vorteile. Die hochwertigen Edelstahllegierungen sorgen für Temperatur-, Korrosions- und Alterungsbeständigkeit. Die Ringwellung der Schlauchoberfläche erhöht die Wärmeübertragung durch Leitung und Abstrahlung. Die flammfesten Metallschläuche sind absolut diffusionsdicht und erfüllen selbst höchste Sicherheitsanforderungen zuverlässig, wie etwa in der chemischen Industrie. Für sensible Einsatzgebiete steht optional der Werkstoff Hastelloy zur Verfügung.

Durch das weit gewellte Profil wird auch ohne Umflechtung des Metallschlauchs eine hohe Druckstabilität erreicht. Für die Zuleitung von Dampf oder Heißwasser aus der Hauptversorgung wird zusätzlich ein vor-isolierter Ringwellschlauch verwendet, der mit einer Abfolge von Mylar-Folien, Glasfaservlies und ATPVC ummantelt ist. Dadurch entfallen nachträgliche, manuelle Isolationsarbeiten. Die Schnellmontageclips stellen einen exakt definierten Rohrabstand sicher, der lokale Überhitzung verhindert.

Die Zuleitung von der Hauptversorgung Dampf-/Heißwasser zur Begleitheizung am jeweiligen Einsatzort ist bei der Installation ein neuralgischer Punkt. Häufig müssen hier Rohre geschweißt, gebogen oder nachgebessert werden, um eine sichere Verbindung zu gewährleisten. Die Lösung bietet Witzenmann mit dem vorisolierten Zuleitungsschlauch, der ohne nachträgliche Isolierarbeiten auskommt.

Der Schlauch wird in einer Länge von 100 m auf Einweg-Hohltrommeln geliefert und kann damit sehr einfach auf Länge, ohne Verschnitt und unnötige Verbindungskupplungen, installiert werden. Die vorisolierte Lösung hat im Vergleich zur konventionellen Installation den Vorteil, dass die gesamte Installation in einer Stufe abzuwickeln ist.

Die Installation wird noch weiter vereinfacht, da der Zulaufschlauch mit Schlauchbindern an Leiterbahnen, Winkeln, Profilen befestigt werden kann. Die vorisolierte Zuleitung ist zum direkten Anschluss an das Hydra-Begleitheizungssystem mit gleicher Verbindungstechnik konzipiert und bewährt. Die Nennweiten DN 16 und 25 können mit Verbindungsarmaturen auch auf DN 12 bzw. 20 reduziert werden.

Witzenmann bietet auch ein Endabschluss-Set FAK-7B für wasserdichte Abschlüsse an den Enden des Schlauches mit einer Rolle selbstvulkanisierendem Silikongummiband und RTV-Dichtungsmasse an. Ein selbstversiegelndes Verbindungs-Set FAK-8I ermöglicht eine wetterfeste Versiegelung mit Dämmmaterial und Gummimatte von Verbindungen oder Reparaturstellen am Außenmantel der Leitung.

Um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten, bedarf es einer sorgfältigen Auslegung der Begleitheizung. Dabei sind eine Vielzahl von Parametern zu beachten, wie z. B. Geometriedaten, Temperaturen und Stoffdaten. Bei empfindlichen Medien dürfen Grenztemperaturen weder überschritten noch unterschritten werden. Übertriebene Sicherheitsfaktoren können wegen Überhitzung nicht nur das Produkt gefährden, sondern schmälern auch die Wirtschaftlichkeit. Deshalb sind zur Reduzierung der Betriebs- und Investitionskosten genaue Auslegungsgrundlagen unerlässlich.

Bekannte Begleitheizungs-Berechnungsmodelle für Glattrohre basieren auf empirisch ermittelten und nur betriebsspezifisch zutreffenden Wärmedurchgangskoeffizienten. Keine Berücksichtigung finden Merkmale wie der Einfluss der Oberflächenvergrößerung aufgrund der Wellung bei Ringwellschläuchen sowie die Abweichung von der Rotationssymmetrie durch exzentrische Lage der Isolation als auch der Einfluss der Aluminiumfolie um Heizleitung und Produktleitung. FE-Analysen der tatsächlichen Einbausituation zeigten, dass diese und zahlreiche andere Faktoren die Wärmeübertragung beträchtlich beeinflussen.

Ein spezielles Berechnungsprogramm berücksichtigt diese anwendungsspezifischen Geometriemerkmale. Sowohl die gewellte Oberfläche des Wellschlauches als auch die Aluminiumfolie fließen in die Wärmeübertragungsberechnung mit ein. Außerdem finden sowohl die Geometrie von Produktleitung, Heizleitung und Isolation als auch die Umgebungsbedingungen Berücksichtigung. Als Heizmedium stehen Sattdampf oder Wasser zur Auswahl.

Zur Optimierung lassen sich die Eingabegrößen in beliebiger Reihenfolge variieren.

Außer der Produkthaltetemperatur berechnet das Programm auch Strömungsgeschwindigkeit, Druckverlust, Wärmebedarf und Dampfverbrauch. Die Verifizierung des Berechnungsprogramms erfolgte mittels umfangreicher Betriebs- und Labormessungen. In allen Versuchen war das Produkt ruhendes Wasser. Bei definierten Umgebungsbedingungen und konstanter Heiztemperatur wurde das Produkt mehrere Tage bis zur Verharrungstemperatur erwärmt. Die kontinuierliche Messdatenerfassung registrierte neben der Produkt- und Heiztemperatur auch die Temperaturverteilung in der Isolation, sowie diverse Oberflächentemperaturen.

Die Betriebsmessung erfolgte unter Praxisbedingungen eines Chemieunternehmens an einer 30 m langen, mit Dampf beheizten Leitung. Die Labormessungen führte das Technologiezentrum von Witzenmann an einem 2 m langen, mit Wärmeträgeröl beheizten Rohrstück durch. In Vorversuchen ließ sich nachweisen, dass das im Laborversuch veränderte Heizmedium sowie die Reduzierung der Rohrlänge die Produkthaltetemperatur nicht signifikant beeinflussen.

Das Verhältnis von beheizter Fläche (Produktrohroberfläche) zu Heizfläche (Oberfläche aller Heizleitungen) wurde über einen weiten Bereich zwischen 1,4:1 und 8,4:1 variiert. Für alle untersuchten Varianten stimmt die Berechnung mit der gemessenen Produkt-Haltetemperatur gut überein. Der Berechnungsfehler liegt unter ± 10 % . Diese Genauigkeit ist in der Praxis ausreichend, denn der Einfluss der Montagetechnik und Umwelteinflüsse können zu deutlich höheren Abweichungen führen.

cav 453

Handbuch der Metallschläuche

Flexperte – Auslegungsprogramm für flexible Elemente