LEITEN EINER SALZSCHMELZE

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rohrelement zum Leiten eines durch Wärme- einfluss verflüssigten Mediums, wobei das Rohrelement aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist und wenigstens zwei in Längsrichtung des Rohrelements beabstandet gelegene Anschlüsse zum Anlegen einer Heizspannung aufweist, wobei dem Rohrelement ferner ein Zusatzheizelement inwendig zugeordnet ist.

Ein derartiges Rohrelement ist bereits aus der WO 2012/156472 A1 vorbekannt. Dieses Rohrelement dient zur Förderung einer Salzschmelze durch das Absorberrohr in einem Solarfeld, welches bei einem Außerbetriebgehen des Solarfelds in der Gefahr ist, zu erkalten und dabei zu erstarren. In ihrem erstarrten Zustand besitzt die Salzschmelze eine größere Dichte als in dem flüssigen Zustand, so dass bei einem Wiederauftauen der Salzschmelze der Innendruck auf die Rohrleitung zunimmt. Um ein Platzen der einzelnen Rohrelemente zu verhindern, sieht die genannte Schrift vor, ein Zusatzheizelement in Form einer Drahtleitung durch die Rohrleitung zu verlegen, welche im Zuge einer Beheizung der Rohrleitung ebenfalls mit einer Spannung beaufschlagt wird. Nach dem Joule-Effect-Heating-Prinzip wird mithilfe des Zusatzheizelementes eine zunächst dünne Hohlleitung in das erstarrte Salz geschmolzen, durch welche hindurch das verflüssigte Salz abgeleitet werden kann. Aufgrund dieser Konfiguration ist es vermieden, dass sich innerhalb der Rohrleitung beim kontinuierlichen Erwärmen Blasen von bereits geschmolzenem Salz bilden, welche den Innendruck auf die Rohrelemente lokal erhöhen.

Das Durchführen einer langen Leitung durch die aneinander üblicherweise mithilfe von Schweißnähten zusammengefügten Einzelrohre bringt jedoch einige Probleme mit sich. Insbesondere besteht das Problem, dass bei einem Austausch eines Rohrelements, welches beiderseits mit benachbarten Rohrelementen verbunden ist, die gesamte Zusatzheizleitung abgezogen und neu in den Absorber eingeführt wer- den muss, wenn das defekte Rohr ausgetauscht wurde. Alternativ wäre es möglich, wenngleich nicht minder aufwändig, bei einem Auftrennen der Verbindungen zwischen einzelnen Rohrelementen das drahtförmige Zusatzheizelement mit abzutrennen und nach dem Austauschen der Rohrleitung erneut anzuschließen.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Rohrelement mit einem Zusatzheizelement anzugeben, welches den Austausch einzelner Rohrelemente aus einer gesamten Leitung erlaubt, ohne hierfür zusätzliche Arbeitsschritte für ein erneutes Einfädeln oder Verbinden des Zusatzheizelementes zu erfordern.

Dies gelingt durch ein Rohrelement zum Leiten eines durch Wärmeeinfluss verflüssigten Mediums gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 . Weitere sinnvolle Ausgestaltungen eines derartigen Rohrelementes können den Unteransprüchen entnommen werden.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass innerhalb eines Rohrelementes ein Zusatzheizelement entlang der Innenwand an wenigstens zwei Punkten mit dem Rohrelement verbunden ist. Eine Rohrleitung, welche aus mehreren Rohrelementen zusammengesetzt ist, verfügt damit auch über mehrere Zusatzheizelemente, von denen jedes einzelne jeweils nur einem der Rohrelemente direkt an der Innenwand anverbunden ist, so dass bei einem Auftrennen der gesamten Leitung in einzelne

Rohrelemente die Trennung zwischen separaten Zusatzheizelementen erfolgt. Ein durchgehendes Zusatzheizelement für alle Rohrelemente ist damit nicht erforderlich und ein Auftrennen und späteres Wiederzusammensetzen kann somit entfallen.

Insbesondere ist vorgesehen, sowohl das Rohrelement selbst als auch das Zusatzheizelement nach dem so genannten Joule-Effect-Heating zu beheizen, also das volle Rohrmaterial und das Material des Zusatzheizelements mit einer geeigneten Heizspannung zu beaufschlagen, um das in dem Rohrelement geführte, gegebenenfalls erstarrte Medium aufzuschmelzen. Die Spannung liegt also gleichermaßen an dem Rohrelement wie an dem Zusatzheizelement an, so dass sich sowohl das Rohrelement als auch das Zusatzheizelement erwärmen wird und durch eine Übertragung dieser Wärme das Medium in seinem flüssigen Zustand halten oder aufschmelzen kann. Während der Wärmeeintrag in der äußeren Rohrwandung teils wieder als Wärmeverlust an die Umgebung verloren geht, wird das Zusatzheizelement im Rohrinneren die Wärme primär auf das Salz übertragen. Um das Zusatzheizelement herum wird sich daher zunächst ein Flüssigkeitsfilm bilden, welcher zuerst aus der Gesamtanordnung abgeführt werden kann. Die Zusatzheizelemente reichen indes nicht ganz bis in den Stoßbereich zweier Rohrelemente hinein, enden aber vorzugsweise in unmittelbarer Nähe, so dass ein Auftrennen ohne Einfluss auf die Zusatzheizelemente möglich ist, aber gleichzeitig die benachbart beginnenden Zusatzheizelemente ebenfalls eine stärkere Erwärmung bewirken und damit trotz der unterbrochenen Zusatzheizelement-Kette ein mehr oder weniger durchgehender Flüssigkeitskanal in der Gesamtanordnung entsteht.

Vorteilhafterweise entfällt durch die beschriebene Anordnung das Durchführen eines langen, drahtförmigen Zusatzheizelementes durch die Gesamtanordnung und erlaubt dadurch auch ein leichtes Austauschen einzelner Rohrelemente. Ferner muss nicht berücksichtigt werden, dass gegebenenfalls unterschiedliche Materialien mit Spannung beaufschlagt werden, was in der Regel zu Mehrkosten führt, da das mit dem Rohrelement verbundene Zusatzheizelement vorteilhafterweise aus dem gleichen Material hergestellt sein kann, wie das Rohrelement selbst.

Die Wärmeeinbringung erfolgt hauptsächlich homogen über die äußere Rohrwand, die gut temperaturüberwacht werden kann. Die lokale Wärmestromdichte ist moderat, so dass die Gefahr von Hot Spots vermieden wird. Dies ist besonders auch dann von Vorteil, wenn das Rohr ungefüllt aufgewärmt werden soll, um es z.B. vor Salzbe- füllung zu temperieren.

Während es durchaus möglich ist, separate Anschlüsse für das Einspeisen einer Heizspannung in das Rohrelement vorzusehen, kann bevorzugtermaßen eine Ein- speisung in das Rohrelement auch über die Stirnflächen des Rohrelementes erfolgen, welche mit den benachbarten Rohrelementen verbunden sind. Auf diese Art und Weise ist es möglich, lediglich am Anfang und am Ende der Gesamtanordnung eine Einspeisung vorzunehmen, so dass der Strom von einem Rohrelement zum nächsten durchfließen kann.

Die Verbindung zwischen dem Zusatzheizelement und der Innenwand des Rohrelementes kann hierbei punktuell erfolgen, insbesondere an den beiden Enden des Rohrelementes, aber auch durchgehend über das gesamte Zusatzheizelement hinweg, welches dadurch praktisch ein Teil des Rohrelementes wird. Insoweit ist es durchaus auch möglich, das Rohrelement entweder nachträglich durch Verschweißung mit einem Zusatzheizelement zu versehen oder alternativ Rohrelement und Zusatzheizelement einstückig miteinander herzustellen. Neben dem Verschweißen sind auch andere, Wärme und Strom leitende Verbindungen zwischen dem

Rohrelement und dem Zusatzheizelement ohne Weiteres möglich.

Insbesondere bei einem Verschweißen des Zusatzheizelementes mit der Innenwand des Rohrelementes kann das Zusatzheizelement mit seinen Enden punktuell zwischen den beiden Enden des Rohrelementes mit diesem verbunden sein. Durch einen gewissen Abstand vom Ende des Rohrelementes wird sichergestellt, dass bei einem Auftrennen der Rohrleitung das Zusatzheizelement nicht betroffen ist, sondern vielmehr lediglich das Rohrelement als solches aufgetrennt wird.

Mit einigem Vorteil kann es sich bei dem Zusatzheizelement um einen gestreckten Stab mit einem runden oder einem vieleckigen Querschnitt handeln. Aber auch Drähte, Drahtseile und dergleichen mehr sind als Zusatzheizelemente in dem Rohrelement alternativ oder kumulativ einsetzbar.

Ferner kann das Zusatzheizelement sich in seiner Form an die Innenwand des Rohrelementes anschmiegen, was bei einem gestreckten Stab lediglich dann der Fall ist, wenn dieser in Längsrichtung des Rohrelementes angeordnet ist. Jedoch kann auch beispielsweise eine spindelförmige Anordnung des Zusatzheizelementes realisiert werden und auch weitere Anordnungen mit alternativer Formgebung sind im Rahmen der Erfindung möglich.

Darüber hinaus ist es möglich, mehrere Zusatzheizelemente gleichmäßig oder ungleichmäßig über den Innenumfang des Rohrelementes zu verteilen, um die mit dem Zusatzheizelement eintretenden Effekte zu verstärken bzw. zu multiplizieren.

Die vorstehend beschriebene Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen Figur 1 ein Rohrelement mit einem in dem Rohrelement angeordneten, rundstabförmigen Zusatzheizelement in einer Querschnittsdarstellung durch die Mitte des Rohrelementes, sowie

Figur 2 das Rohrelement gemäß Figur 1 in einem Längsschnitt durch das verkürzt dargestellte Rohrelement und jeweils einen Teil der benachbarten Rohrelemente.

Figur 1 zeigt ein Rohrelement 1 , welches aus Edelstahl hergestellt ist. Ebenfalls aus Edelstahl hergestellt ist ein an der Innenwand 2 des Rohrelementes 1 mithilfe einer Schweißverbindung 6 befestigtes Zusatzheizelement 5, welches in Form eines Rundstabes gefertigt ist. In dem Rohrelement 1 wird ein Medium, beispielsweise eine Salzschmelze, geführt, wobei im Zentrum des Rohrelementes 1 das erstarrte Medium 7 enthalten ist, welches aufgrund einer bereits begonnenen Erwärmung bereits in einem Bereich um das Zusatzheizelement herum zu einem Film aus verflüssigtem Medium 8 aufgeschmolzen wurde.

Die Querschnittsflächenverhältnisse des Rohrelementes 1 zu dem Querschnitt des Zusatzheizelementes 5 verhalten sich etwa wie eins zu zehn. Damit sind auch die elektrischen Widerstände in etwa im gleichen Verhältnis vorhanden. Das Zusatzheizelement 5 setzt wegen der Parallelschaltung etwa ein Zehntel der Wärmeleistung frei. Lokal am Stab selbst ist allerdings die flächenspezifische Wärmeleistung in das Medium hinein etwas höher als an der Innenwand 2 des Rohrelementes 1 , da die dort eingebrachte Wärme zum Teil als Wärmeverlust über die äußere Grenze abfließt. Daher wird um das Zusatzheizelement 5 herum zuerst ein Film aus verflüssigtem Medium 8 gebildet werden, der sich schnell zu einem Flüssigkeits-Kanal ausbildet und für einen sicheren Ausgleich der Volumenexpansion sorgt.

Figur 2 zeigt das Rohrelement 1 in einer seitlichen Querschnittsdarstellung, wobei das Rohrelement 1 mit benachbarten Rohrelementen an seinen Stirnflächen 3 über Schweißverbindungen 4 verbunden ist. An den Übergängen einzelner Rohrelemente 1 , durch senkrechte Striche in der Figur 2 markiert, erhöht sich durch die Abwesenheit des Zusatzheizelementes 5 der Widerstand und damit die Wärmeleistung. Zu- dem wirkt an den Übergängen aufgrund ihrer räumlichen Nähe auch die Wärmeleitung und die Abstrahlung über die Stirnflächen der Zusatzheizelemente 5 auf diesen Bereich ein, so dass dennoch ein durchgehender Kanal gebildet wird.

Figur 2 stellt das Rohrelement 1 zur Veranschaulichung in einem deutlich verkürzten Maßstab dar. Das Rohrelement 1 ist lang gegenüber seinem Durchmesser.

Vorstehend beschrieben ist somit ein Rohrelement zum Leiten eines durch Wärme- einfluss verflüssigten Mediums, beispielsweise einer Salzschmelze, welchem abschnittsweise Zusatzheizelemente zugeordnet sind.

BEZUGSZE ICH ENLISTE Rohrelement

Innenwand

Stirnfläche

Schweißverbindung

Zusatzheizelement

Schweißverbindung

erstarrtes Medium

verflüssigtes Medium