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Isolierrohr
Die Erfindung betrifft ein Isolierrohr, bestehend aus einem Mantelrohr, das koaxial mit Zwischenraum ein Wärmeträgerrohr umschliesst, welches Wärmeträgerrohr vorzugsweise in Gleitlagern zentriert ist, wobei der Zwischenraum zwischen den beidenRohren mit einem wärmeisolierenden, schaumförmigen Stoff ausgefüllt ist, in welchem das Wärmeträgerrohr wärmeisoliert und stossgeschützt eingebettet ist.
Die Verlegung von Rohrfernleitungen in Zementhilfskanälen sowie das sorgfältige Abdichten derselben gegen Feuchtigkeitseinflüsse erfordert erfahrungsgemäss einen grossen Zeitaufwand pro Laufmeter schon allein für die Erstellung der Hilfskanäle. Zu diesem kommt nocht die Arbeitszeit für die auf der Baustelle auszuführende Wärmeschutzisolierung.
Durch den Wegfall von Hilfskanälen könnten erhebliche Investitionskosten eingespart werden, die bisher bei den sonst so wirtschaftlichen zentralisierten Gross-Wärmeerzeugungsanlagen für die Erstel- lung dieser Kanäle entstanden, die überall dort vorgesehen werden mussten, wo das Rohrleitungsnetz im Terrain zwischen freistehenden Gebäuden zu verlegen war. Dass direkt im Erdreich verlegbare Wär- metransportleitungen demgegenüber erhebliche Vorteile durch Einsparungen und die schnellere Baumethode gegenüber den konventionellen Verfahren mit Hilfskanälen aufweisen mussten, war die Fachwelt klar.
Diese Aufgabe konnte aber nur gelöst werden, wenn es möglich wurde, Isolierrohre zu schaffen, welche bei direkter Verlegung ins Erdreich bezüglich Isolation und Feuchtigkeitsschutz auch bei Dehnungen, Terrainveränderungen und Wassereinbrüchen die gewünschte und erforderliche Sicherheit bieten. Diese hohen Anforderungen an das zu verlegende Isolierrohr betreffend Feuchtigkeitsschutz des Isoliermaterials und des Wärmeträgerrohres auch unter ungünstigsten Terrainbedingungen schliessen die Ver- wendung herkömmlicher, sogenannter stopfisolierter Isolierrohre aus. Naturgemäss haften solche Isolierstoffe weder am Wärmeträgerrohr noch an der Innenseite des Schutzrohres. Die Fachwelt weigert sich mit Recht solche Isolierrohre permanent in den Boden zu verlegen.
Es lässt sich nämlich bei dieser Art der Isolierung nicht vermeiden, dass zwischen Isolierstoff und Innenwandung des Schutzrohres Kondenswasser entsteht. Dieses wird unweigerlich im Laufe der Jahre die Isolierung zerstören, jedenfalls aber schon bald deren Wirkung gewaltig herabsetzen. In kurzer Zeit ist der Isolierstoff zwischen Schutzrohr und Wärmeträgerrohr feuchtigkeitsgesättigt und ihre Wärmeleitzahl nimmt entsprechend zu. Die Verluste der Isolationswirkung können im ersten Jahrzehnt schon bis zu 600/0 ausmachen.
Dies gilt nicht nur für die bekannten Isolierstoffe für Stopfisolierungen, sondern ebenso auch für verschäumte Isolierstoffe, die als Halbschalen oder Rohre vorfabriziert, auf das zu isolierende Rohr aufgeschoben werden. Wenn versucht würde, auf die auf das Wärmeträgerrohr aufgeschobene Isolierhülle noch ein gasdichtes Panzerrohr aufzuschieben, so könnte sich in den Spalten zwischen Isolierungsma- : erial und angrenzender Rohrwandung ebenfalls Kondensat bilden.
Ein weiterer Faktor, der, neben der Zersetzung der Isolierstoffe durch Kondenswasser, bei einem lerart aus dem Stand der Technik mosaikartig zusammengesetzten Isolierrohr sich nachteilig auswirken , müsste, ist die Beschädigung des Isolierstoffe an seiner Aussenfläche, die bei Dehnungendes Wärmeträ-
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gerrohres bezüglich des Schutzrohres durch den Abrieb des Isolierstoffes entsteht. Dieser Abrieb hat zur
Folge, dass sich der Spalt zwischen der Innenwandung des Schutzrohres und der Aussenfläche des Isolier- stoffes immer mehr vergrössert. Die im Laufe der Zeit auftretende Zunahme der Wärmeleitzahl der Iso- lierung geht somit nicht linear, sondern beschleunigt vor sich.
Diese voraussehbare Entwicklung, nämlich die fortschreitende Verschlechterung der Isolierung in- folge Feuchtigkeitseinwirkung und Abrieb, wird beim erfindungsgemässen Isolierrohr der eingangs genann- ten Gattung dadurch vermieden, dass das Mantelrohr durch ein nahtloses PanzerrohrvonFabrikationslän- ge, d. h. von einer Länge bis 12 m, vorzugsweise von 6 m, gebildet ist und der Zwischenraum homogen und fugenlos durch einen flüssig eingefüllten, im Zwischenraum verschäumten, selbstklebenden Schaumstoff ausgefüllt ist, der mindestens an der Innenwandung des Panzerrohres fugenlos haftet.
Die fugenlose Haftung des isolierenden Schaumstoffes an der Innenwandung des Panzerrohres verhindert eine Beschädigung der Isolierung bzw. eine Erhöhung der Wärmeleitzahl durch Kondenswasser. Ausserdem ermöglicht das erfindungsgemässe Isolierrohr eine gegenüber der Verlegungsart mit Hilfskanälen bedeutend billigere Verlegung, bei der gegenüber der herkömmlichen Verlegungsart eine Arbeitszeitersparnis bis 90% erzielt wird. Das erfindungsgemässe Isolierrohr kann fabrikmässig vorfabriziert direkt auf die Baustelle geliefert und unverzüglich im vorbereiteten Terraingraben verlegt werden.
Die zur Bildung des Mantelrohres verwendeten Panzerrohre, aus hier besonders vorteilhaftem, zähharten Poly- äthylen, sind in den angegebenen Längen im Handel erhältlich und können sofort und unverändert zur Herstellung des erfindungsgemässen Isolierrohres verwendet werden, was geringere Gestehungskosten gewährleistet. Die angegebenen Längen haben sich ausserdem bewährt, weil sie, ohne den Transport und die Handhabung der Rohre zu erschweren, die Zahl der am Verlegungsort herzustellenden Verbindungen niedrig halten.
Wo immer die beabsichtigte Verwendung des erfindungsgemässen Isolierrohres keine besonderen
Massnahmen wegen der Wärmeausdehnung erfordert, wird mit Vorteil eine fugenlose Haftung des
Schaumstoffes genau wie im Panzerrohr auch an der Aussenwandung des Wärmeträgerrohres angewendet, so dass eine hochwertige Verbundbauweise entsteht, bei der keine Ritzen und Spalte vorhanden sind, durch die Feuchtigkeit eindringen könnte.
Der in den Zwischenraum flüssig eingefüllte und im Zwischenraum verschäumte, selbstklebende Schaumstoff ermöglicht diesen Vorteil ohne weitere Massnahmen.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform kann jedoch das Wärmeträgerrohr zur freien Wärmeausdehnung bezüglich der Schaumstoffisolierung koaxial gleitbar gelagert sein. Zu dieser Ausführung wird man greifen, wenn es zufolge des beabsichtigten Verwendungszweckes wegen der zu erwartenden Temperaturdifferenzen von Innenrohr und Aussenrohr wünschenswert oder notwendig erscheint, Massnahmen zu treffen, um eine ungehinderte Dilatation des einen Rohres gegenüber dem andern Rohr zu ermög- lichen.
Für diese Ausführung sind mit Vorteil die das Wärmeträgerrohr führenden Gleitlager in bekannter Weise hülsenförmig, mit ihrer Aussenseite in der Schaumstoffisolierung verankert und mittels radialen oder annähernd radialen Zentrierstäben zentrisch im Panzerrohr gehaltert und die Zentrierstäbe bestehen aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit.
In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen von erfindungsgemässen Isolierrohren dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eineTeillänge einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Iso-
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entsprechend dem Schnitt der Fig. 2, jedoch mit einem andern Abstandhalter, und Fig. 4 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemässen Isolierrohres teilweise im Schnitt.
Die in Fig. l bis 3 dargestellte Ausführungsform besteht aus einem Wärmeträgerrohr --1--, das koaxial in einem nahtlosen Panzerrohr --2-- aus Metall oder Kunststoff angeordnet ist, dessen Innendurchmesser den Aussendurchmesser des Wärmeträgerrohres-l-um ein Mehrfaches übertrifft. Dadurch entsteht zwischen dem Rohr-l-und dem Panzerrohr --2-- ei Ringraum --3--, der vollständig und homogen mit einem schaumförmigen Isolierstoff aufgefüllt ist.
Durch diesen doppelten Mantel --3, 2-- ist das Wärmeträgerrohr-l--bzw. dessen Inhalt nicht nur gegen aussen wärmeisoliert und stossgeschützt, sondern dank der nahtlosen Ausbildung des Panzerrohres --2-- ist das dargestellte Isolierrohr auch gasdicht. Es eignet sich vorzüglich für Heisswasserleitungen, Warmwasserheizleitungen, aber auch für Kühlmittelleitungen und Dampfleitungen, soweit im letzteren Fall die Dampftemperatur nicht so hocht liegt, dass durch die unterschiedliche Wärmeausdeh- nung von Wärmeirägerrohr-l"-und dem an diesem haftenden Schaumstoff Schwierigkeiten auftre-
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ten könnten.
Bemerkenswert ist ferner, dass nirgends Teile vorhanden sind, die Wärme-und/oder Schallbrücken zwischen dem Wärmeträgerrohr-l-und dem Panzerrohr bilden könnten.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des dargestellten Isolierrohres besteht darin, dass in ein nahtloses Panzerrohr von Fabrikationslänge, also von handelsüblicher Länge bis zirka 12 m, vorzug- weise von 6 m, ein Wärmeträgerrohr gleicher Länge koaxial eingeschoben wird, wobei in Abständen vorgängig am Wärmeträgerrohr befestigte Abstandhalter --4-- die richtige Lage des Wärmeträgerrohres innerhalb des Panzerrohres gewährleisten. Diese Abstandhalter --4-- sind aus nicht wärmeleitendem Ma- terial (z. B. Kunststoff oder Keramik) hergestellt, so dass durch sie keine Wärmebrücken zwischen dem Wärmeträgerrohr und dem Panzerrohr entstehen.
Die besondere Ausbildung der Abstandhalter kann in mannigfacher Weise variiert werden.
Der in den Fig. l und 2 dargestellte Abstandhalter z. B. kann selbstklemmende auf das Wärmeträ- gerrohr aufgeschoben werden.
Da solche Abstandhalter nur dann zuverlässig an den Wänden des Wärmeträgerrohres haften, wenn die Aussenmasse der Wärmeträgerrohre sehr präzis auf die Abstandhalter abgestimmt sind, was leider nur zu oft nicht gewährleistet werden kann, zeigt Fig. 3 eine Variante von Abstandhaltern, die von einer sol- chen präzisen Dimensionierung der Wärmeträgerrohre unabhängig sind.
Der Abstandhalter gemäss Fig. 3 besteht zu diesem Zweck aus drei voneinander getrennten, unter sich gleich ausgebildeten, segment- förmigen Bügeln --4a, 4b, 4c--, deren jeder einen bogenförmigen Steg-S--besitzt, dessen Krüm- mungsradius etwa der Krümmung des Wärmeträgerrohres-l-entspricht und der sich über einen Win- kel von 1200 erstreckt und an seinen Enden je einen radial auswärtsragenden Schenkel-T--auf- weist.
Drei solcher Bügel können an jeder beliebigen Stelle eines Wärmeträgerrohres durch Verbindung, z. B. Kleben oder Nieten, der benachbarten Schenkel --T-- zu einem dargestelltenAbstandbügel ver- einigt werden.
Durch Wahl eines andern Winkels der Stege können selbstverständlich die Abstandhalter je aus zwei oder mehr als drei unter sich gleichen Teilen gebildet werden.
Während das Wärmeträgerrohr-l-durch die Abstandhalter --4-- im Panzerrohr --2-- in der rich-
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Weise mit einem synthetischen Schaumstoff, vorzugsweise z. B. mit selbstklebendem Polyurethan- schaum, homogen verschäumt, so dass eine fugenfreie, homogene Füllung dieses Zwischenraumes entsteht.
Die Abstandhalter --4-- werden hiebei ebenfalls vollständig in den Schaumstoff eingekapselt, mit Ausnahme ihrer möglichst klein gehaltenen Auflageflächen an den Innenwänden des Panzerrohres --2-bzw. an den Aussenwänden des Wärmeträgerrohres --1--.
Damit die Verschäumung mittels Kunststoffschaum vom einen Ende des Rohres her gleichmässig erfolgen kann, müssen selbstverständlich die Abstandhalter --4-- mindestens in axialer Richtung des Rohres durchbrochen sein. Ausserdem muss das gegenüberliegende Ende des Rohres bis auf eine kleine Entlüftungsöffnung abgeschlossen werden.
Eine besonders rationelle Arbeitsweise ergibt sich, wenn mehrere zu verschäumende, in der vorerwähnten Weise vorbereitete Rohrskelette in längsparalleler Anordnung zu einer Batterie vereinigt mit ihren abzuschliessenden Enden gegen eine senkrecht zu ihrer Längsachse verlaufende Wand gepresst werden, die einen nachgiebigen, aber luftdicht abschliessenden Belag, z. B. aus Schaumstoff, trägt, jedoch gegenüber jeder durch sie abgeschlossenen Rohröffnung eine Entlüftungsöffnung besitzt.
Gegen das andere Ende der Rohrbatterie wird hierauf eine in gleicher Weise ausgebildete Wand gepresst, durch deren Öffnungen dann der Schaumstoff aus der Verschäumanlage in den Zwischenraum --3-zwischen Panzerrohr --2-- und Wärmeträgerrohr --1-- eingeschäumt werden kann. Das Ende des Verschäumungsvorganges wird erkennbar, wenn der Schaumstoff am gegenüberliegenden Ende der Rohre aus den Entlüftungsöffnungen in der Abdichtwand austritt.
Rohre von grösserer Länge können hergestellt werden, indem der Kunststoff von beiden Enden her eingeschäumt wird. Sind die Rohre von solcher Länge, dass auch in dieser Weise eine homogene Füllung nicht gewährleistet ist, so kann zusätzlich Schaumstoff durch hiezu in der Mittelpartie im Panzerrohr hergestellte Öffnungen eingeschäumt werden.
Bevorzugt für den Schaumstoffmantel verwendbare Kunststoffe sind solche, die flüssig eingespritzt werden können und bei der Erhärtung unter Schaumbildung selbstklebend expandieren. Gegenwärtig sind
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