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Beheizte Analysenleitung mit kompletter Versorgung – Mehr als nur die Probe im Blick

Der Autor: Tobias Henrich ist Experte für Analysenleitungen bei PSG

Hoch hinaus und so manches Mal extrem lang – beheizte Analysenleitungen schützen nicht nur Flüssigkeiten oder Gase vor dem Einfrieren oder halten sie auf einer bestimmten Temperatur, sondern können eine Reihe von Praxisproblemen lösen. Selbst Spülleitungen lassen sich darin unterbringen.

Die Idee zur Entwicklung der Hybrid-Leitung kam direkt aus der Praxis und ist (wie so oft) durch ein Problem entstanden: ein verzweifelter Anruf eines Betreibers der Probleme bei seiner Rauchgasmessung schilderte, brachte den Stein ins Rollen. Mal wieder führte die Bildung von Kondensat im Bereich der primären Probenaufbereitung (also der Gasentnahmesonde) und dem Übergang zur beheizten Leitung scheinbar zu Problemen. Nach einer umfassenden Analyse stand jedoch fest: Das Problem schien eher die nicht vorgewärmte Rückspülluft zu sein, die turnusmäßig zur Befreiung der Sonde von Staubpartikeln aufgegeben wurde. Dies nun nachträglich über eine Beheizung oben am Kamin zu ändern wäre zwar möglich aber gleichzeitig extrem aufwendig gewesen. Da kam die Idee auf: warum nutzen wir nicht die beheizte Analysenleitung dazu, die Spülluft entsprechend vorzuwärmen. Ein neuer Ansatz war geboren.

Dieser Ansatz galt als Startschuss für ein Entwicklungsprojekt indem überlegt werden sollte, welche zusätzlichen Komponenten in eine Leitung gebracht werden können um die Installations- und Schnittstellenarbeiten oben am Kamin oder der entsprechenden Probenahmestelle zu minimieren.

Zusätzliche Elemente werden von Außenmantel geschützt

Für Kunden aus der Automobilindustrie, werden bereits seit Jahren neben der eigentlichen Probenleitung Sensoren oder Zuleitungen „durchgeschliffen“. Dabei werden die zusätzlichen Elemente über den robusten Außenmantel geschützt und es lassen sich auch neben dem Anschluss einzelner Elemente über standardisierte Stecker mehrere Kontakte und Signale einfach und schnell ab- und anklemmen. Im Gegensatz zu den eher kurzen Leitungen für Abgasprüfstände der Automobilindustrie müssen die in der Chemie eingesetzten Leitungen vor Ort gekürzt werden können.

Die neue Analysenleitung Hybrid Plus sollte nach Möglichkeit die Gasentnahmesonde komplett über das Rohrbündel vom Analysenschrank aus versorgen können. Dies beinhaltet die

  • Probenleitung in PTFE oder PFA
  • Stromversorgung der Gasentnahmesonde
  • Anschlusskabel des Temperatursensors der Gasentnahmesonde
  • Kalibiergasseele zur Aufgabe von Prüf- und Kalibriergasen an der Gasentnahmesonde
  • Rückspülleitung in PTFE zum Rückspülen der Gasentnahmesonde
  • Anschlusskabel für die Steuerung der Rückspülventile an der Gasentnahmesonde

Das Grundkonzept ist flexibel und die Leitung kann modular aufgebaut werden. Ein Konfigurator erlaubt es, die Komponenten an die Anwendung anzupassen.

Kürzbar durch eine besondere Schrumpftechnik

Insbesondere bei langen Leitungslängen, wie sie bei Umwelt- oder Prozessmessungen vorkommen, sind präzise Längenmessungen nahezu unmöglich. Möchte man also nicht am Ende mit einem Überhang Schleifen legen müssen, ist das Konzept einer kürzbaren Leitung klar dem der vorkonfektionierten Leitungen überlegen. Zwar können die Heizbänder der Firma Raychem gekürzt werden, doch auch die verschiedenen weiteren Komponenten müssen vor Ort gas- und wasserdicht gekürzt werden. Über eine intelligente Anordnung verschiedener Aufteilkappen ist es möglich, die konfektionierte Leitung einfach per Heißluftfön zu schrumpfen.

Durch die Extrusion des Außenmantels aus PVC oder TPU hält die Leitung auch härtesten Umgebungsbedingungen stand. Diese zeichnen sich gegenüber flexiblen Polyamid-Schläuchen durch ihre UV-Beständigkeit aus. Zudem sorgt die glatte Oberfläche für eine einfache Verlegung – Beschädigungen an scharfen Kanten oder gar ein „Hängenbleiben“, wie dies bei der zackenförmigen Ringwell Leitung vorkommen kann, sind nahezu ausgeschlossen. Außenmantel und die weiteren Komponenten sind so fest, dass die bei anderen Leitungen oftmals problematische vertikale Verlegung am Kamin (Zugentlastung) ohne zusätzliche Befestigungsmaßnahmen erfolgen kann. Das „Absacken“ des Leitungskerns wird durch die straffe Verseilung und Extrusion des Außenmantels effektiv verhindert.

Kalte Stellen vermeiden

Das in die Leitung integrierte Heizband hält die eingestellte Temperatur und regelt diese in Abhängigkeit von externen Faktoren, wie beispielsweise der Umgebungstemperatur. Besondere Beachtung erfordert der Übergang von beheizter Leitung in die Gasentnahmesonde, weil dort eine kalte Stelle entstehen kann. Selbst ein noch so kleines,  nicht beheiztes Stück kann bereits zur Kondensatbildung führen und damit zum Problem für die gesamte Messung werden. Um dies zu vermeiden, sind zwei Dinge zu beachten:

  1. Das Heizband muss auf der Probenseite bis ganz ans Ende der beheizten Leitung ausgeführt werden und muss auch bis ans Ende die volle Heizleistung bringen.
  2. Der Anschluss an der Gasentnahmesonde muss übergangslos erfolgen und ebenfalls beheizt, sowie zusätzlich isoliert sein.

Fazit: Betrachtet man die Kosten, dann bedeuten mehr Komponenten in einer Leitung zunächst einen höheren Anschaffungspreis. Zudem ist die Leitung dicker als eine herkömmliche Leitung, was zu einem größeren Biegeradius führt – der Verlegeaufwand ist dadurch höher. Der eigentliche kostentechnische Vergleich muss sich allerdings auf die Installationskosten der Einzelkomponenten am Kamin oder der Messstelle beziehen. Muss bei der Installation dort Kaltkabel für Strom, Signalkabel für Temperatur- und Rückspülsteuerung oder gar eine Druckluftversorgung für die Rückspülung installiert werden, kann das Hybrid Konzept seine Vorteile klar ausspielen. Zudem fallen eine Vielzahl von Koordinationsschnittstellen weg – die Leitung bringt schließlich alles mit.