AT7581U1 - Thermisch isoliertes rohr - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine thermisch isolierte Rohrleitung, insbesondere für Fernwärme, bestehend aus einem Mediumrohr, zumindest zwei Dämmschichten und einem gewellten Außenrohr.Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die innerste Dämmschichte auf das Mediumrohr aufextrudiert oder aufgeklebt ist und dass die innerste Dämmschichte einen kleineren E-Modul aufweist als die äußerste Dämmschichte.

Description

AT 007 581 U1

Die Erfindung betrifft ein thermisch isoliertes Rohr, wie es insbesondere als Fernwärmerohr in der Erde oder auf Konsolen verlegt wird, das aber ganz allgemein zum Transport von Wasser, Ölen, Fetten, Gasen oder anderen Medien verwendet werden kann. Im folgenden wird, ohne Beschränkung darauf, die Erfindung an Hand eines Fernwärmerohres näher beschrieben. 5 Die Bereitstellung von Warmwasser und/oder Heizenergie für Wohnungen, Büros mittels Fernwärme hat sich in den letzten Jahren und Jahrzehnten zunehmend durchgesetzt. Die zentrale Wärmegewinnung und dabei insbesondere die Abwärmenutzung von thermischen Kraftwerken oder chemischen Industrien, die vielfach unter dem Schlagwort „Kraft-Wärme-Kupplung“ bezeichnet wird, hat trotz der hohen Investitionen das notwendige Leitungsnetz den großen Vorteil, die 10 Wärmegewinnung selbst mit bestmöglichem Wirkungsgrad in Großanlagen durchzuführen bzw. wie bereits erwähnt, um Abwärme zu nutzen und dabei durch die wenigen, aber großen Wärmegewinnungsanlagen auch eine wesentliche effizientere Rauchgasreinigung durchführen zu können als dies bei vielen kleinen sogenannten dezentralen Anlagen wirtschaftlich vertretbar wäre.

Es ist unmittelbar einsichtig, dass das Hauptaugenmerk im Hinblick auf eine langlebige Fern-15 Wärmenutzung auf die Qualität der verlegten Rohre und hier insbesondere das langfristige Aufrechterhalten der thermischen Isolierung gelegt werden muß.

Im Stand der Technik sind im wesentlichen zwei Arten von Rohren bzw. Leitungen bekannt:

Bei der ersten Gattung wird ein Mediumrohr mit zumindest einer Dämmschichte aus Polyethylen vorisoliert und in ein Mantelrohr eingeführt. In verschiedenen, aber eher seltenen Anwen-20 dungsfällen wird statt Polyethylen ein anderer Kunststoff, offenzeilig oder geschlossenzellig aufgeschäumt, verwendet, doch weisen die Rohre nach diesem Prinzip stets den Nachteil auf, dass die einzelnen Kontaktflächen tatsächlich nur Kontaktflächen sind und die dort aneinandergrenzenden Materialien keine nennenswerte mechanische Verbindung miteinander eingehen. In einer Ausgestaltung gibt es auch gedämmte Rohre dieser Art, bei denen die äußere Ummantelung, das soge-25 nannte Mantelrohr, auf das vorisolierte Mediumrohr aufextrudiert wird, wodurch sich ein Verbund zwischen der Polyethylendämmung und dem Mantelrohr auf das vorisolierte Mediumrohr aufextrudiert wird, wodurch sich ein Verbund zwischen der Polyethylendämmung und dem Mantelrohr ergibt, aber nach wie vor nicht zwischen der Polyethylendämmung und dem eigentlichen Mediumrohr. Durch diese Eigenschaften ist das fertige Rohr nicht gegen das Eindringen von Feuchtigkeit 30 in Längsrichtung geschützt (daher können derartige Rohre nicht mit Leckwarnsystemen ausgerüstet werden) und die unterschiedlichen Wärmedehnungen der einzelnen Schichten des Rohres innerhalb des Betriebstemperaturbereiches können nicht hintangehalten werden, da der Verbund der einzelnen Schichten untereinander dazu nicht ausreicht.

Beim zweiten System wird das Mediumrohr im Inneren eines glatten Mantelrohres gehalten 35 und der ringförmige Zwischenraum wird ausgeschäumt, wodurch sowohl zwischen dieser aus Schaumstoff bestehenden Dämmung als auch dem Mantelrohr und dem Mediumrohr eine mechanisch stabile Verbindung geschaffen wird. Dieses Systems liefert gegen axiales Eindringen von Feuchtigkeit gesicherte Rohre, doch ist das Mantelrohr gegenüber Biegungen mechanisch nicht sehr widerstandsfähig, es kann dabei zum Bruch kommen, trotz dieser Schwäche ist die Biegsam-40 keit des fertigen Rohres und damit die Veiiegbarkeit, durch die Ausschäumung schlecht.

Die Erfindung bezweckt Fernwärmerohre zu schaffen, die die genannten Nachteile nicht aufweisen und insbesondere die oben angegebenen Ziele erreichen.

Erfindungsgemäß werden diese Ziele dadurch erreicht, dass die innerste Dämmschichte auf das Mediumrohr aufextrudiert oder aufgeklebt ist und dass die innerste Dämmschichte einen 45 kleineren E-Modul als die äußerste Dämmschichte aufweist. Etwaige Zwischenschichten können selbstverständlich bevorzugt mit ihrem E-Modul zwischen den Werten der Randschichten liegen, doch ist es auch möglich, insbesondere wenn die Zwischenschichten dünn ausgebildet sind, außerhalb dieses Bereiches liegende Werte zu verwenden.

In bevorzugter Weise weist die Leitung ein aus Kunststoff bestehendes Mediumrohr auf, an 50 das sich eine Dämmschicht aus PU (Polyurethan) oder PIR (Polyurethan mit höherem Anteil an Isocyanat, daher bessere Temperaturstabilität und besser flammhemmend) und eine Lage aus PE (Polyethylen) oder Kautschukdämmstoff anschließt, über die als äußerste Hülle ein bevorzugt gewelltes Mantelrohr aufgebracht ist. Der alternativ zum PE verwendbare Kautschukdämmstoff ist bevorzugt durch Extrusion hergestellt und geschlossenzellig geschäumt. 55 Durch diesen erfindungsgemäßen Aufbau erreicht man eine stabile mechanische Verbindung 2 AT 007 581 U1 zwischen dem Mediumrohr und der inneren, aus Polyurethan bestehenden Dämmstoffschicht. Ein nicht so fester, aber doch merklicher mechanischer Zusammenhalt, der größer ist als im Stand der Technik, besteht sowohl zwischen dem Mantelrohr und der PE-Schichte als auch zwischen dieser und dem Mantelrohr, da Polyethylen ein relativ weicher Dämmstoff ist und durch mechanische 5 Druckkräfte zwischen dem Polyurethan und dem gewellten Mantelrohr ein Anpressen an die PU-Schichte und ein Einpressen in das Mantelrohr erfolgt. Polyurethan ist auch bei wesentlich höheren Temperaturen als PE (nur bis ca. 90°C) formbeständig, was die mechanische Stabilität des erfindungsgemäßen Aufbaus weiter fördert.

Durch die Kombination der inneren, fest mit dem Mediumrohr verbundenen PU-Dämmung mit io der fest darauf sitzenden äußeren PE-Dämmung erzielt man eine weitgehende Verhinderung der unterschiedlichen Längenänderung des Mediumrohres im Vergleich zu den äußeren Schichten mit den sich ändernden Temperaturen. Diese Änderungen sind im Stand der Technik durchaus beachtlich und können 3 % betragen, was auf 100 Meter Länge bereits 3 Meter ausmacht.

Darüber hinaus wird durch das Vorsehen der mechanisch stabilen PU-Lage direkt am Medium-15 rohr ein hoher Widerstand gegen mechanische Beschädigungen geschaffen, da diese Schicht als vollflächige Stütze für den sich außen anschließenden Mantel aus Polyethylen und letztlich das äußere Mantelrohr anbietet. Die Gefahr des Durchbrechens des Mantelrohres, wie es bei rein aus PE-Dichtmaterial bestehenden Leitungen oft der Fall ist, wird beim erfindungsgemäß aufgebauten Rohr, insbesondere bei Verwendung eines gewellten Außenrohres, deutlich vermindert. Dies ist 20 insbesondere für die übliche Erdverlegung von großer Bedeutung, da das Durchdrücken von Steinen, Ziegelscherben u.dgl. zuverlässig verhindert werden kann.

Darüber hinaus werden durch die gute mechanische Verbindung der einzelnen Schichten hohe Barrieren gegen das Eindringen von Feuchtigkeit der Länge nach zwischen den einzelnen Schichten aufgebaut, so dass die Beeinträchtigung der thermischen Isolierung durch das Vollsaufen von 25 Wasser vermieden wird. Durch diese Eigenschaften wird trotz des schichtenförmigen Aufbaus die Verwendung von Leckwarnsystemen möglich.

Ein weiterer und für die Verlegung sehr großer Vorteil, der durch die Erfindung erzielt wird, liegt darin, dass durch das gewellte Außenrohr und den äußeren Dämmbereich aus weichem Polyethylen od.dergl. eine gute Flexibilität der Leitung gegeben ist, da die relativ steifen Bestandteile, das 30 Mediumrohr und die Polyurethandämmschicht im Inneren, nahe der Achse bei kreiszylindrischer Ausbildung, jedenfalls aber nahe der neutralen Linie angeordnet sind und daher beim Biegen nur eine geringe relative Formänderung erfahren.

Man könnte die Erfindung auch dadurch definieren, dass die innerste Dämmschichte auf das Mediumrohr aufextrudiert oder aufgeklebt ist und dass die Dämmschichten mit zunehmendem 35 Abstand vom Medienrohr einen immer kleineren E-Modul aufweisen. Damit wird die mechanische Festigkeit bei gleichzeitiger Sicherstellung der Biegsamkeit bestmöglich gewährleistet.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Beispiel beschräkt, sondern kann verschiedentlich abgewandelt werden. So ist es möglich, mehr als zwei Dämmschichten oder eine zusätzliche, gegebenenfalls unidirektional wirkende, Dampfsperre vorzusehen und es ist auch 40 möglich, die Kontaktflächen zwischen den Dämmschichten weiter mechanisch fest und feuchtigkeitsdicht miteinander zu verbinden, sei es durch Aufextrudieren der äußeren Dämmschicht oder durch Aufbringen von langsam abbindenden Kleb- und Füllstoffen.

Es ist in vielen Fällen vorteilhaft, mehr als nur ein Mediumrohr in der Leitung vorzusehen, in diesem Fall ist jedes der Medienrohre mit einer eigenen innersten Dämmschichte versehen und 45 bevorzugt wird zwischen diesen Schichten und der äußersten Dämmschichte zumindest eine Zwischenschichte vorgesehen, die den geometrischen Ausgleich zwischen den unterschiedlichen Querschnittformen des „Rohrbündels“ und dem äußeren Bereich bewirkt. Wenn auch ein oder mehrere Leerrohre für Kabel u.dergl. verlegt werden, so benötigen diese zumeist keine innerste Dämmschichte. 50 Als Kerndämmung kommen PU, PIR, Melaminharz oder eine Mischung davon zum Einsatz. Die Außendämmschicht kann vernetzte oder unvernetzte PE, offenzeilige PE, geschlossenzellige oder mikrozeilige PE sein, ebenso Kautschuk oder andere hochflexible Kunststoffe bzw. Schäume umfassen. Eventuelle weitere Dämmschichten können aus der einen oder der anderen Gruppe gewählt werden oder auch andere Stoffe sein, die mechanischen bzw. thermischen Eigenschaften, 55 die sie aufweisen sollen, können vom Fachmann auf dem Gebiete der Wärmedämmung in Kennt- 3

Claims (8)

1. AT 007 581 U1 nis der Erfindung leicht bestimmt werden. Als Material für das Mediumrohr kommt in erster Linie Kunststoff in Frage, beispielsweise Polybuten, Polyethylen, HD-PE, PEX u.dgl. mehr. Für verschiedene Anwendungsgebiete sind aber auch Kupferrohre, insbesondere sogenannte semiflexible (halbharte) Sorten und, besonders bei 5 kleinen Dimensionen bis etwa 28 mm Durchmesser, Stahlrohre ersetzbar. Diese metallischen Varianten liefern mechanisch besonders stabile Ausführungsformen. Das Mantelrohr ist bevorzugt gewellt und auf die äußerste Dämmschicht aufextrudiert oder aufgeschoben, die im Stand der Technik verwendeten Mantelrohre können auch für die Erfindung verwendet werden. Durch Extrudieren erreicht man eine bestmögliche Verbindung zwischen der 10 äußersten Dämmschicht und dem Mantelrohr. ANSPRÜCHE: 15 20 25 30 35 1. Thermisch isolierte Rohrleitung, insbesondere für Fernwärme, bestehend aus einem Mediumrohr, zumindest zwei Dämmschichten und einem Außenrohr, dadurch gekennzeichnet, dass die innerste Dämmschichte auf das Mediumrohr aufextrudiert oder aufgeklebt ist und dass die innerste Dämmschichte einen kleineren E-Modul als die äußerste Dämmschichte aufweist.
2. 2. Rohrleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innerste Dämmschichte aus PU, PER, Melaminharz oder einer Mischung dieser Materialien besteht.
3. 3. Rohrleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußerste Dämmschichte aus Polyethylen, Kautschuk oder Melaminharzschaum besteht.
4. 4. Rohrleitung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mediumrohr aus Kunststoff, bevorzugt aus Polybuten, Polyethylen, hoch dichtem Polyethylen oder vernetztem Polyethylen besteht.
5. 5. Rohrleitung nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mediumrohr aus einem Stahlrohr, einem Kupferrohr oder einem Edelstahlwellrohr besteht.
6. 6. Rohrleitung nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Mediumrohr und/oder Leerrohr, im wesentlichen parallel zum ersten Mediumrohr verlaufend, vorgesehen ist.
7. 7. Rohrleitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Medienrohre in einem eigenen inneren Mantel aus Dämmmaterial angeordnet ist.
8. 8. Rohrleitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der äußersten Dämmschichte und den einzelnen innersten Dämmschichten zumindest eine weitere, alle Medienrohre umhüllende, Dämmschichte vorgesehen ist. 40 KEINE ZEICHNUNG 45 50 4 55