Verfahren zur Montage von Rohrleitungen für ein heisses oder ein kaltes Medium
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage von Rohrleitungen für ein heisses oder ein kaltes Me dium.
Es wurden schon Versuche gemacht, die Verwen dung von Kompensatoren dadurch zu vermeiden, dass man die Rohrleitung an Befestigungspunkten montiert, z. B. an Betonfundamenten. Dies geht bei kleinen Tem peraturänderungen, aber bei Rohren, die sehr hohe oder sehr tiefe Betriebstemperaturen haben, ist die Bean spruchung so gross, dass das Rohr bei steigender Tem peratur reisst oder die Streckgrenze des Materials über schritten wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren aufzuzeigen, mit dem sich ein metallisches Rohr montieren lässt, das Temperaturänderungen unterwor fen ist, ohne dabei sogenannte Kompensatoren oder an dere Vorrichtungen zu verwenden, die die Expansion oder Kontraktion des Rohres bei einem Temperaturwechsel aufnehmen. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Rohrleitung auf eine Temperatur über der normalen Umgebungstemperatur aufgeheizt bzw. auf eine Temperatur unter der normalen Umgebungstemperatur abgekühlt und dabei in der gewünschten Stellung fixiert wird.
Die Rohrleitung kann z. B. auf eine solche Temperatur aufgeheizt oder abgekühlt werden - sie wird im folgenden Fixiertemperatur genannt - die zwischen der minimalen und maximalen Betriebstemperatur der Flüssigkeit in der Rohrleitung liegt.
Wenn die Temperatur in einem Rohr für eine heisse Flüssigkeit die Fixiertemperatur übersteigt, unterliegt das Rohr einer Druckbeanspruchung. Die Fixiertemperatur sollte so nahe bei der maximalen Betriebstemperatur liegen, dass das Rohr die maximale Druckbe anspruchung aushält.
Wenn die Temperatur in der Rohrleitung unter die Fixiertemperatur fällt, unterliegt das Rohr einer Zugbeanspruchung. Die niedrigst zugelassene Betriebstemperatur sollte so gewählt werden, dass die erreichte Zugbeanspruchung noch ausgehalten wird. Wenn z. B. bei einer Betriebsabstellung die Temperatur auf eine so niedrige Temperatur abzufallen droht, dass eine unzulässige Zugbeanspruchung in der Rohrleitung auftreten kann, muss das Rohr durch Einblasen von Dampf oder heisser Luft z. B. aufgeheizt werden. Wenn es aus verschiedenen Gründen nicht möglich ist, die Rohrleitung auf diesem Wege aufzuheizen, ist es besser, das Rohr aufzuschneiden als einen unerwünschten Bruch der Rohrleitung zuzulassen. Wenn die Rohrleitung repariert werden soll, können die zerschnittenen Enden durch Erhitzen zusammengebracht und dann verschweisst werden.
Eine ähnliche Bedingung gilt für eine Rohrleitung für eine kalte Flüssigkeit, aber in diesem Fall wird die Rohrleitung auf eine Temperatur unter der der Umgebung abgekühlt und auf dieser Temperatur während der Fixierung gehalten. Wenn eine Störung eintritt, kann die Temperatur des Rohres auf die normale Umgebungstemperatur ansteigen. Die Fixiertemperatur sollte daher so nahe bei dieser normalen Temperatur liegen, dass die maximal auftretende Druckbeanspruchung ausgehalten wird.
Das Rohr kann in der gewünschten Stellung durch Befestigen oder Anklammern an Betonkörpern in bestimmten Abständen fixiert werden. Die Rohrleitung sollte zwischen den Befestigungskörpern so belastet werden, dass das Rohr durch die Druckbeanspruchung nicht zerbrechen kann. Bei Rohrleitungen, die im Boden verlegt sind, kann das durch einen genügend hohen Bodendruck erreicht werden. Befestigungskörper können vorzugsweise an den Rohrbögen und dort, wo Absperrventile vorhanden sind, verwendet werden.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung können diese Befestigungskörper auch weggelassen werden. Die Rohrleitung kann in der gewünschten Stellung dadurch fixiert werden, dass sie in einen Rohrgraben in die Erde gelegt und der Graben dann mit dem Aushub wieder aufgefüllt wird, so dass er die Rohrleitung umgibt und sie in der gewünschten Stellung festhält. Eine solche Rohrleitung wird an ihrem Platz durch sogenannte Friktions-Positionierung gehalten. Das bedeutet, dass bei kleinen Bewegungen in der Längsrichtung der Rohrleitung verursacht durch Temperaturänderungen, die Reibung zwischen Rohrleitung und Erdboden die Zugspannung der Rohrleitung in zulässigen Grenzen hält. Wenn Rohre in den Boden verlegt werden, wird die Rohrleitung in der gewünschten Lage in den Rohrgraben eingebracht.
Sie wird dann erhitzt oder abgekühlt auf die normale Betriebstemperatur oder auf eine Temperatur zwischen der minimalen und maximalen Betriebstemperatur. Dann wird der Rohrgraben wieder mit Erde aufgefüllt. Der Bodendruck muss so hoch sein, dass die Rohrleitung auch bei den höchst möglichen Druckbeanspruchungen nicht reisst.
Im folgenden wird das erfindungsgemässe Verfahren anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, die als Beispiel einen Abschnitt eines Heisswasser-Rohres in einer Fernheizanlage zeigt. Das Rohr 1 ist von einer Isolierschicht und einer äusseren Umhüllung umgeben. Das Rohr wird in einem Graben in den Boden in eine solche Tiefe gelegt, dass der Bodendruck einer Bruchneigung infolge Ansteigen der Temperatur über die Fixiertemperatur entgegenwirkt. Das Rohr hat zwei Absperr-Ventile 2 und 3, die über Einziehschächte 4 und 5 zugänglich sind. Ein Betonkörper 6 in Form eines Fundamentes befindet sich in der Nähe des Ventiles 2. Ein weiterer Betonkörper 9 dient dazu, ein Abzweigrohr 10, das zu einem Wärmeverbraucher 12 führt, zu fixieren, und befindet sich in der Nähe der Abzweigung des Rohres 10 von dem Hauptrohr 1.
Befestigungsvorrichtungen 11 und 13 befinden sich an dem Rohr in jedem Betonkörper 6 und 9, die nach der Montage der Rohrleitung angebracht werden. Diese Befestigungsvorrichtungen können Flansche, Aussparungen oder ähnliches sein, die mit dem Rohr verschweisst werden. Die Rohrleitung wird dann aufgeheizt, z. B. mit der normalen heissen Flüssigkeit, die durch sie gefördert werden soll und die von einer Heizungsanlage stammt, oder mit Dampf oder heisser Luft auf die gewünschte Fixiertemperatur, wobei man das Rohr sich frei ausdehnen lässt. Dann werden die Betonkörper 6 und 9 um die Befestigungsvorrichtungen 11 und 13 gegossen, die Erde wieder in den Graben eingefüllt und die Temperatur solange gehalten, bis der Beton ausgehärtet ist. Während des Betriebes wird das Hauptrohr 1 in der gewünschten Stellung durch den Druck der Erde in dem Graben festgehalten.
Das Abzweigrohr 10 wird teilweise von dem Bodendruck und teilweise von dem Betonkörper 9 gehalten. Dieser Betonkörper 9, der sich nahe bei dem Hauptrohr 1 befindet, verhindert, dass das Hauptrohr 1 seitlichen Kräften durch das Abzweigrohr 10 ausgesetzt wird. Der Betonkörper 6 befindet sich dort, wo das Hauptrohr 1 aus der Waagrechten in eine leicht geneigte Richtung übergeht. Er verhindert die Bewegung des Hauptrohres 1 in senkrechter Richtung.
Procedure for the assembly of pipelines for a hot or a cold medium
The invention relates to a method for assembling pipelines for a hot or cold Me medium.
Attempts have been made to avoid the use of expansion joints by mounting the pipeline at mounting points, e.g. B. on concrete foundations. This is possible with small temperature changes, but in the case of pipes that have very high or very low operating temperatures, the stress is so great that the pipe cracks when the temperature rises or the elastic limit of the material is exceeded.
The invention has for its object to drive a process with which a metallic pipe can be mounted, the temperature changes is unterwor fen without using so-called compensators or other devices that absorb the expansion or contraction of the pipe with a temperature change. This object is achieved according to the invention in that the pipeline is heated to a temperature above the normal ambient temperature or cooled to a temperature below the normal ambient temperature and is thereby fixed in the desired position.
The pipeline can, for. B. heated or cooled to such a temperature - it is called the fixing temperature in the following - which is between the minimum and maximum operating temperature of the liquid in the pipeline.
When the temperature in a tube for a hot liquid exceeds the fixing temperature, the tube is subjected to compressive stress. The fusing temperature should be so close to the maximum operating temperature that the tube can withstand the maximum pressure.
When the temperature in the pipeline falls below the fixing temperature, the pipe is subjected to tensile stress. The lowest permitted operating temperature should be selected so that the tensile stress achieved can still be withstood. If z. B. in the event of a shutdown, the temperature threatens to drop to such a low temperature that impermissible tensile stress can occur in the pipeline, the pipe must be blown in by steam or hot air z. B. be heated. If for various reasons it is not possible to heat the pipeline in this way, it is better to cut the pipe open than to allow the pipeline to break undesirably. When the pipeline is to be repaired, the cut ends can be brought together by heating and then welded.
A similar condition applies to a pipeline for a cold liquid, but in this case the pipeline is cooled to a temperature below that of the surroundings and is kept at that temperature during the fixation. If a fault occurs, the temperature of the pipe can rise to normal ambient temperature. The fixing temperature should therefore be so close to this normal temperature that the maximum compressive stress that occurs is withstood.
The pipe can be fixed in the desired position by fastening or clinging to concrete bodies at certain intervals. The pipeline should be loaded between the fastening bodies in such a way that the pipe cannot break due to the compressive stress. In the case of pipelines that are laid in the ground, this can be achieved with a sufficiently high ground pressure. Mounting bodies can preferably be used on the pipe bends and where shut-off valves are present.
According to another embodiment of the invention, these fastening bodies can also be omitted. The pipeline can be fixed in the desired position by laying it in a pipe trench in the earth and then backfilling the trench with the excavated material so that it surrounds the pipeline and holds it in the desired position. Such a pipe is held in place by what is known as friction positioning. This means that with small movements in the longitudinal direction of the pipeline caused by temperature changes, the friction between the pipeline and the ground keeps the tensile stress of the pipeline within permissible limits. When pipes are laid in the ground, the pipeline is placed in the pipe trench in the desired position.
It is then heated or cooled to the normal operating temperature or to a temperature between the minimum and maximum operating temperatures. Then the pipe trench is filled with earth again. The ground pressure must be so high that the pipeline does not tear even under the highest possible pressure loads.
The method according to the invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing, which shows, as an example, a section of a hot water pipe in a district heating system. The tube 1 is surrounded by an insulating layer and an outer casing. The pipe is laid in a trench in the ground to such a depth that the ground pressure counteracts a tendency to break as a result of the temperature rising above the fixing temperature. The pipe has two shut-off valves 2 and 3, which are accessible via pull-in shafts 4 and 5. A concrete body 6 in the form of a foundation is located near the valve 2. Another concrete body 9 is used to fix a branch pipe 10, which leads to a heat consumer 12, and is located near the junction of the pipe 10 from the Main pipe 1.
Fastening devices 11 and 13 are located on the pipe in each concrete body 6 and 9, which are attached after the pipeline has been installed. These fastening devices can be flanges, recesses or the like that are welded to the pipe. The pipeline is then heated, e.g. B. with the normal hot liquid that is to be conveyed through it and which comes from a heating system, or with steam or hot air to the desired fixing temperature, whereby the tube can be freely expanded. Then the concrete bodies 6 and 9 are poured around the fastening devices 11 and 13, the earth is poured back into the trench and the temperature is maintained until the concrete has hardened. During operation, the main pipe 1 is held in the desired position by the pressure of the earth in the trench.
The branch pipe 10 is held partly by the ground pressure and partly by the concrete body 9. This concrete body 9, which is located close to the main pipe 1, prevents the main pipe 1 from being subjected to lateral forces through the branch pipe 10. The concrete body 6 is located where the main pipe 1 merges from the horizontal into a slightly inclined direction. It prevents the main pipe 1 from moving in the vertical direction.