Selbstregulierendes Heizelement für den Ex-Bereich

Intelligenz im Kabel

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Das Heizkabel ELSR-H von Eltherm ist für den Hochtemperaturbereich geeignet, regelt sich selbst und ist durch den stabilen Fluorpolymer-Außenmantel auch noch gegen aggressive Chemikalien resistent. Die intelligente Heizleitung ist darüber hinaus für den Einsatz im explosionsgefährdeten Bereich konstruiert.

Die selbstregulierenden Heizleitungen bestehen aus zwei parallelen Versorgungsleitern (Kupfer vernickelt), eingebettet in ein vernetztes und mit Kohlenstoffteilchen dotiertes Kunststoffheizelement, der Matrix. Bei einer kühlen Umgebungstemperatur sind die Kohlenstoffteilchen in der Matrix eng nebeneinander angeordnet. Der Strom wird über die Versorgungsleiter zugeführt und kann dann über die leitenden Kohlenstoffteilchen fließen. Steigt nun die Temperatur im Betrieb, so dehnt sich der Kunststoff durch molekulare Expansion aus. Damit vergrößert sich der Abstand zwischen den einzelnen Kohlenstoffteilchen. Die Folge: Der Widerstand steigt und die Leistung sinkt. Bei Abkühlung kehrt sich dieser Prozess um, der Widerstand sinkt und die Leistung steigt.

Das Heizelement kann man sich als eine Parallelschaltung von einer Vielzahl einzelner Widerstände vorstellen, die nach dem PTC-Prinzip (positiver Temperaturkoeffizient) arbeiten. So ist es möglich, auf jedem Abschnitt des selbstregulierenden Heizkabels unterschiedliche Leistungen und Temperaturen zu erzielen. Dadurch ist eine Temperaturhaltung auch bei stark schwankenden Umgebungsvariablen möglich. Auch ein Verlegen über Kreuz kann das Heizelement, anders als bei herkömmlichen Widerstandheizkabeln, nicht beschädigen.
Über der Heizmatrix befindet sich eine erste Isolierschicht aus Kunststoff (zum Beispiel aus FEP) sowie ein Schutzgeflecht aus verzinntem Kupfer, das mechanischen und elektrischen Schutz – zum Beispiel gegen gefährliche Körperströme – bietet. Durch das Schutzgeflecht wird eine rund 75 %ige Abdeckung der Heizmatrix erreicht. Darüber befindet sich wiederum eine Außen-hülle aus besonders widerstandsfähigem Fluorpolymer.
Das Hochtemperaturheizkabel ELSR-H wird aktuell in vier Leistungsstufen von 15, 30, 45 und 60 Watt/m hergestellt. Bei Bedarf ist noch eine weitere Leistungsstufe mit 100 W/m möglich. Da die typische Eigenschaft eines selbstregulierenden Heizkabels die ständige Anpassung der abgegebenen Heizleistung ist, werden diese Leistungsstufen bei einer Umgebungstemperatur von +10 °C und einer Spannung von 230 V angegeben. Bei besonderen Anwendungen ist auch eine Sonderlösung für Kleinspannungen von zum Beispiel 24 V umsetzbar. Die abgegebene Heizleistung passt sich dabei in Abhängigkeit zur Umgebungstemperatur an.
Der Einsatz-Temperaturbereich liegt bei +120 °C im eingeschalteten Zustand und einer maximalen Temperatur von +200 °C im ausgeschalteten Zustand. Durch diese Temperaturbereiche und den äußerst widerstandsfähigen Fluorpolymer-Außenmantel kann das Kabel in fast allen Industrieanwendungen eingesetzt werden. Ob Öle, Fette, Benzin oder bestimmte Säuren, der Fluorpolymermantel bietet einen sicheren Schutz und erlaubt auch einen Einsatz direkt im aggressiven Medium, da das Heizkabel vollständig feuchtigkeitsgeschützt ist.
Einsatz im Ex-Bereich
Beispiele für den Einsatz des Hochtemperaturheizkabels ELSR-H in der Chemischen- oder Petrochemischen Industrie sind unter anderem die Temperaturhaltung von Rohrleitungen, die in regelmäßigen Abständen dampfgespült und dafür auf Prozesstemperaturbereiche von über +150 °C aufgeheizt werden. Oder die einfache Temperaturhaltung einer Rohrleitung, verschiedener Ventile, Pumpen usw., die zum Beispiel zur Förderung einer Natronlauge von A nach B verwendet werden.
Darüber hinaus ist auch die Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen möglich. Auch hier sind die beschrieben Einsatztemperaturen von bis zu +200 °C und die zuvor genannten Umgebungsbedingungen vollständig umsetzbar – eine Einschränkung in der Anwendungsstärke des selbstregulierenden Heizkabels liegt selbst in sensiblen Ex-Bereichen nicht vor.
Ein aktuelles Beispiel für den vielfältigen Einsatz des selbstregulierenden Hochtemperaturkabels ELSR-H inklusive dem gesamten Zubehörpaket ist eine BPA (Bisphenol A)-Anlage, die zurzeit in Taiwan errichtet wird. Hier werden die gesamten Anlagenteile (ca. 30 km Rohrleitungen und 350 Tanks unterschiedlicher Nennweiten und Baugrößen) durch das Heizkabel ELSR-H beheizt. Bei dieser Anlage sind Temperaturbereiche von +50 bis zu +200 °C zu realisieren – natürlich alles im Ex-Bereich (Ex-Zone 1, T3 – Ex II 2G). Eltherm übernimmt für dieses Projekt neben der Lieferung des Beheizungsbedarfs wie Heizkabel und Zubehör auch die gesamte wärmetechnische Auslegung aller Heizkreise und die komplette Planung der Schaltanlagen und Steuerschränke.
Umfangreiches Zubehör
Auch im Bereich des Zubehörs findet man alles, um das selbstregulierende Heizkabel flächendeckend in nahezu allen Anwendungsgebieten einzusetzen. Neben den üblichen Konfektionierungssets ELVB-EX für die Heizkabel gibt es im Zubehörbereich auch den speziellen Anschlusskasten Ex-it mit einem montagefreundlichen Haltefuß und die gesamte Regelungstechnik. Durch die Besonderheit der Kaltanschlusstechnik (es wird kein Elektrogerät zur Konfektionierung benötigt) fallen die aufwendige Beantragung eines Feuerscheins und/oder teilweise Außerbetriebnahme einzelner Anlagenteile weg.
Die Ex-box als Regler- und Begrenzereinheit ermöglicht dem Bedienpersonal eine Vielzahl variabler Einstellungen bis hin zur detaillierten Übersicht der aktuellen Messwerte wie Sollwerteinstellungen, Ist-Temperatur oder Momentaufnahme der Stromstärke. Der große Vorteil der Ex-box-Regelungstechnik besteht auch darin, dass sämtliche Parametereinstellungen durch den Anwender unmittelbar im Ex-Bereich verändert werden können.
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Selbstregulierende Heizkabel
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