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Dokumentenidentifikation DE4401501C1 08.06.1995
Titel Elektrisch beheizter Lagerbehälter zum Aufheizen und Warmhalten von thermoplastischen Stoffen und Verfahren zum Betrieb solcher Lagerbehälter
Anmelder Westhydraulik-Becker GmbH & Co KG Maschinenfabrik und Apparatebau, 53501 Grafschaft, DE
Erfinder Hohrein, Werner, 53340 Meckenheim, DE
Vertreter Schwarz, K., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 53115 Bonn
DE-Anmeldedatum 20.01.1994
DE-Aktenzeichen 4401501
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 08.06.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.06.1995
IPC-Hauptklasse C10C 3/12
IPC-Nebenklasse H05B 3/34   H05B 3/58   B65D 81/18   B29B 13/02   B65D 88/74   
Zusammenfassung Der elektrisch beheizte Lagerbehälter (1) hat ein Beheizungssystem, das aus drei voneinander unabhängigen Heizeinrichtungen besteht, nämlich einer Bodenbeheizung (10), einer Hauptheizung mit einem in den Behälterinnenraum (13) hineinragenden elektrischen Heizstabregister (11) und einer vom Behälterboden (3) zur Behälteroberseite führenden länglichen elektrischen Durchbruchheizung (12). Normalerweise wird das Bitumen im Behälter (2) allein durch die Bodenbeheizung (10) und das Heizstabregister (11) auf Verarbeitungstemperatur gehalten. Sollte es jedoch nach einer längeren Betriebspause erkaltet sein, so schmilzt die außen auf dem Behälter (2) aufgebrachte Auftau- oder Durchbruchheizung (12) vor dem Aufheizen vom kalten Zustand auf Verarbeitungstemperatur zuerst einen Durchbruchkanal bis zur Oberseite des Behälterinhalts, so daß jeglicher Druckaufbau im Behälter während der anschließenden Aufheizperiode verhindert wird. Erst wenn dies geschehen ist, werden das elektrische Heizstabregister (11) und die Bodenbeheizung (10) eingeschaltet, wobei das am Boden im Bereich der Hauptheizeinrichtungen aufgeschmolzene Bitumen in den senkrechten Durchbruchkanal druckentlastet entweichen kann, ohne den Lagerbehälter zu beschädigen. Die Durchbruchheizung (12) kann zur Energieeinsparung dann automatisch abgeschaltet werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen elektrisch beheizten Lagerbehälter zum Aufheizen und Warmhalten von thermoplastischen Stoffen, insbesondere einen Bitumen-Lagerbehälter, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Betrieb solcher Lagerbehälter.

Bei einer bekannten elektrisch beheizten Bitumentankanlage sind mehrere stehende Bitumen-Lagerbehälter parallel nebeneinander in einer Einhausung mit Schüttisolierung angeordnet. Bei Störungen und Reparaturen an den Bitumen-Lagerbehältern und an dem elektrischen Heizsystem ergeben sich Probleme mit der Schüttisolierung. Diese kann nicht einfach stellenweise entfernt werden, um an die Störstelle heranzukommen, sondern muß großräumig aus der Einhausung entleert und nach der Reparatur in die Einhausung wieder eingebracht werden.

Das elektrische Heizsystem besteht aus einer Hauptheizung an jedem einzelnen Lagerbehälter, die diesen etwa von der Behältermitte nach unten hin lediglich über einen Teil der Behälterhöhe manschettenartig oder ringförmig umgibt. Mit einer solchen Hauptheizung ergeben sich allerdings bei geringem Füllstand Schwierigkeiten in der Aufheizung des Bitumens, die sogar völlig unmöglich wird, wenn der Bitumenspiegel sich unterhalb der Hauptheizung befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrisch beheizten Lagerbehälter zum Aufheizen und Warmhalten von thermoplastischen Stoffen, insbesondere einen Bitumen-Lagerbehälter, mit einer Wärmeisolierung so auszubilden, daß die in dem Behälter gelagerten thermoplastischen Stoffe, insbesondere Bitumen, problemlos warmgehalten und bei einem Absinken der Behälterinnentemperatur bis zur Verfestigung auch nach längerer Stillstandszeit ohne Probleme wieder aufgeheizt und bis auf geringe Restmengen vollständig aus dem Behälter entleert werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst, während in den Ansprüchen 2 bis 8 besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet sind.

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb derartiger elektrisch beheizter Lagerbehälter ist in den Ansprüchen 9 und 10 gekennzeichnet.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß das üblicherweise in Tankfahrzeugen in Flüssigform mit einer Temperatur von etwa 160 bis 180°C bzw. 433 bis 453 K angelieferte Bitumen in dem Lagerbehälter tagsüber allein durch die Bodenbeheizung und nur in Ausnahmefällen auch durch das Heizstabregister mit äußerst geringem Energieaufwand auf Verarbeitungstemperatur für die damit verbundene Asphalt-Mischanlage gehalten werden kann. Hierfür kann auch bereits die Behälterisolierung ausreichend sein, so daß das Bitumen nur während der Nachtstunden durch die Hauptheizung aufgeheizt oder auf der Verarbeitungstemperatur gehalten werden muß. Hierfür steht durch den nächtlichen Stillstand der Bitumenmischanlage die gesamte Netzeinspeisungskapazität zur Verfügung.

Während des Betriebes der nachgeschalteten Asphalt-Mischanlage wird das im Lagerbehälter warmgehaltene flüssige Bitumen dieser über elektrisch beheizte Rohrleitungen für den Mischprozeß dosiert zugeführt. Auch die Rohrleitungen können durch sie umschließende elektrische Heizmatten beheizt werden.

Sollte nach einer längeren Betriebspause das im Lagerbehälter vorhandene Bitumen erkaltet sein, so schmilzt die außen auf dem Behälterzylinder aufgebrachter Auftau- oder Durchbruchheizung vor dem Aufheizen vom kalten Zustand auf Verarbeitungstemperatur zuerst einen Durchbruchkanal bis zur Oberseite des Behälterinhaltes, so daß jeglicher Druckaufbau im Lagerbehälter während der anschließenden Aufheizperiode verhindert wird.

Diese Aufgabe wird in besonders zweckmäßiger Weise von der Durchbruchheizung erfüllt, indem diese das erstarrte Bitumen über die Höhe des Lagerbehälters je nach Behältergröße in einer Breite von etwa 20 bis 30 cm kanalartig aufschmilzt und auf eine Temperatur von mindestens 160°C bzw. 433 K bringt. Erst wenn dies geschehen ist, werden das elektrische Heizstabregister und die Bodenbeheizung eingeschaltet, wobei das am Boden im Bereich der Hauptheizeinrichtungen aufgeschmolzene Bitumen in den senkrechten Durchbruchkanal druckentlastet entweichen kann, ohne den Lagerbehälter zu beschädigen. Die Durchbruchheizung kann zur Energieeinsparung dann automatisch abgeschaltet werden.

Die spezielle Anordnung sowohl der senkrechten Durchbruchheizung als auch der sektorförmigen Heizmatten am Behälterboden und des Heizstabregisters der Hauptheizung ist besonders montagefreundlich. Alle Heizeinrichtungen können jederzeit repariert und ausgetauscht werden, ohne daß Schwierigkeiten mit der Behälterisolierung entstehen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen stehenden elektrisch beheizten Bitumen-Lagerbehälter in Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Lagerbehälter in Richtung des Pfeiles II von Fig. 1,

Fig. 3 eine an der Außenseite der Behälterwand innerhalb der Behälterisolierung an dem Ausschnitt IV von Fig. 2 angeordnete elektrische Durchbruchheizung,

Fig. 4 eine gegenüber Fig. 2 vergrößerte Schnittdarstellung der Behälterwand mit Durchbruchheizung und Behälterisolierung im Bereich des Ausschnittes IV von Fig. 2, und zwar bei gefülltem Behälter und erkaltetem Behälterinhalt, und

Fig. 5 die Teildarstellung von Fig. 4 mit der innerhalb der Behälterisolierung in einem separaten Kanal angelegten länglichen elektrischen Durchbruchheizung bei Erreichen der Durchbruchtemperatur und Schaffung eines senkrechten Durchbruchkanals im Behälterinneren vom Behälterboden bis zur Bitumenoberfläche im Einwirkungsbereich der Durchbruchheizung.

Der in Fig. 1 bis 5 gezeigte stehende elektrisch beheizte Bitumen-Lagerbehälter 1 besteht aus einem zylindrischen Stahlbehälter 2 mit einem normal gewölbten unteren Behälterboden 3, mit einem den Behälter 2 stützenden Fußring 4 mit Mannlochstutzen 5 und Winkelprofil 6 zum Verbohren auf einem Betonfundament 7 und mit einer standardmäßigen Behälterisolierung 8 aus Steinwollmatten, die nach außen durch einen gesickten und verschraubten Zinkblechmantel 9 abgedeckt ist.

Das Beheizungssystem besteht aus drei voneinander unabhängigen Heizeinrichtungen, und zwar aus einer runden Bodenbeheizung 10, einer als elektrisches Heizstabregister 11 ausgebildeten Hauptheizung und einer vom Behälterboden 3 bis zur Behälteroberseite führenden länglichen elektrischen Durchbruchheizung 12.

Die runde Bodenbeheizung 10 besteht aus drei elektrisch miteinander verbundenen kreissektorförmigen Heizmatten oder Heizmattensegmenten 10a, 10b, 10c (Fig. 2), die von außen auf dem unteren gewölbten Behälterboden 3 aufgebracht und mit einer Aluminiumfolie abgedeckt sind.

Die Hauptheizung besteht aus einem dicht über dem gewölbten Behälterboden 3 in den Behälterinnenraum 13 horizontal hineinragenden elektrischen Heizstabregister 11 mit einzelnen Heizstäben aus Stahl und ist so ausgelegt, daß die Heizleistung, die von den Heizstäben an das Bitumen abgegeben wird, einen maximalen Wert von 0,5 Watt/cm² nicht überschreitet.

Die elektrische Durchbruchheizung 12 (Fig. 2 bis 5) ist bandförmig ausgebildet und erstreckt sich seitlich an der Behälterwand innerhalb der Behälterisolierung 8 in einem von außen zugänglichen separaten Kanal 14. Sie besteht aus einer oder mehreren länglichen elektrischen Heizmatten 12a bis 12f, die an der Außenseite der Behälterwand 2a abschnittweise senkrecht aneinander anschließend montiert und mit einer Aluminiumfolie abgedeckt sind. Darauf folgt ebenso wie bei der runden Bodenbeheizung Isoliermaterial und ein dieses abschließendes Isolierblech.

Die Heizmatten 10a, 10b, 10c der runden Bodenbeheizung 10 sind bei Wartungsarbeiten durch den Mannlochstutzen 5 im Fußring 4 von außen zugänglich. Die Regelung erfolgt durch einen Heizmattenthermostaten zur Begrenzung der Oberflächentemperatur am Behälterboden und einen Mediumfühler im Bodenbereich mit einem nachgeschalteten elektronischen stetigen Prozeßregler, der auf den Steuer- und Leistungsteil eines Thyristor-Stellers wirkt.

Die Regelung der Hauptheizung erfolgt durch einen Sicherheitsthermostaten zur Begrenzung der Mediumtemperatur im Behälterinneren und durch einen Mediumfühler über dem Heizstabregister 11 mit einem nachgeschalteten elektronischen stetigen Prozeßregler, der ebenfalls auf den Steuer- und Leistungsteil eines Thyristor-Stellers einwirkt.

Für die Regelung der elektrischen Durchbruchheizung 12 ist ebenfalls ein Heizmattenthermostat vorgesehen, der die Oberflächentemperatur der Durchbruchheizung begrenzt, sowie ein Mediumfühler im Kopfbereich des Behälters 2 mit nachgeschaltetem elektronischen Regler mit Aus-Ein-Funktion. Bei Erreichen der Durchbruchtemperatur erfolgt eine komplette Abschaltung der Durchbruchheizung und eine Freigabe der Boden- und Hauptheizung.

In Fig. 4 und 5 ist gezeigt, wie das Bitumen 20 im Behälterinnenraum 13 bis an die Behälterwand 2a erstarrt ist und zunächst nur durch die Durchbruchheizung 12 in deren Einwirkungsbereich 21 vom Behälterboden 3 bis zur Bitumenoberseite kanalförmig aufgeschmolzen wird, bevor es durch Einschaltung der Hauptheizeinrichtungen wieder vollständig auf Verarbeitungstemperatur gebracht wird.

Bezugszeichenliste

1 Bitumen-Lagerbehälter

2 Stahlbehälter

2a Behälterwand

3 Behälterboden

4 Fußring

5 Mannlochstutzen

6 Winkelprofil

7 Betonfundament

8 Behälterisolierung

9 Zinkblechmantel

10 Bodenbeheizung

10a Heizmatte

10b Heizmatte

10c Heizmatte

11 Heizstabregister

12 Durchbruchheizung

12a Heizmatte

12b Heizmatte

12c Heizmatte

12d Heizmatte

12e Heizmatte

12f Heizmatte

13 Behälterinnenraum

14 Kanal

20 Bitumen

21 Einwirkungsbereich


Anspruch[de]
  1. 1. Elektrisch beheizter Lagerbehälter zum Aufheizen und Warmhalten von thermoplastischen Stoffen, insbesondere Bitumen-Lagerbehälter, mit einer Behälterisolierung, gekennzeichnet durch eine Bodenbeheizung (10) am Behälterboden (3), ein in den Behälterinnenraum (13) dicht über dem Behälterboden (3) hineinragendes elektrisches Heizregister (11) und eine vom Behälterboden (3) zur Behälteroberseite führende längliche elektrische Durchbruchheizung (12).
  2. 2. Elektrisch beheizter Lagerbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenbeheizung (10) in Form von Heizmatten (10a, 10b, 10c) ausgebildet ist.
  3. 3. Elektrisch beheizter Lagerbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenbeheizung (10) aus mehreren, elektrisch miteinander verbundenen kreissektorförmigen Heizmatten (10a, 10b, 10c) besteht.
  4. 4. Elektrisch beheizter Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbruchheizung (12) bandförmig ausgebildet ist.
  5. 5. Elektrisch beheizter Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbruchheizung (12) seitlich an der Behälterwand (2a) innerhalb der Behälterisolierung (8) in einem von außen zugänglichen separaten Kanal (14) angelegt ist.
  6. 6. Elektrisch beheizter Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbruchheizung (12) aus länglichen elektrischen Heizmatten (12a bis 12f) besteht, die an der Außenseite der Behälterwand (2a) abschnittweise senkrecht aneinander anschließend montiert sind.
  7. 7. Elektrisch beheizter Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmatten (10a, 10b, 10c) der Bodenbeheizung (10) außen auf dem unteren Behälterboden (3) aufgebracht und ebenso wie die Durchbruchheizung (12) nach außen mit einer Aluminiumfolie abgedeckt sind.
  8. 8. Elektrisch beheizter Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizregister (11) als Heizstabregister mit einzelnen Heizstäben aus Stahl ausgebildet ist.
  9. 9. Verfahren zum Betrieb von elektrisch beheizten Lagerbehältern, insbesondere Bitumen-Lagerbehältern, nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei erstarrtem Behälterinhalt, insbesondere erkaltetem Bitumen, zuerst die Durchbruchheizung solange in Betrieb gesetzt wird, bis mit Erreichen der Durchbruchtemperatur ein strangförmiger Durchbruchkanal vom Behälterboden bis zur Oberseite des Behälterinhaltes durchgängig erwärmt und aufgeschmolzen ist, und daß dann die Durchbruchheizung vollständig abgeschaltet und die elektrische Bodenbeheizung und das Heizregister freigegeben werden.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Heizstabregister bei Unterschreitung eines Mindestfüllstandes im Lagerbehälter abgeschaltet und der Restinhalt mittels der Bodenbeheizung auf Temperatur gehalten wird.






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