BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf einen Fixpunkt an einer Rohrleitung für heisse oder kalte Medien, in Form einer in Beton, Sand, Kies, Fels oder Erdreich verankerten Befestigungsscheibe, wobei die Rohrleitung aus einem metallischen Innenrohr, einem Mantelrohr aus Kunststoff oder Eternit und einem den Hohlraum zwischen den Rohren füllenden Isoliermaterial besteht.
Rohrleitungen für heisse und kalte Medien, insbesondere Fernheizleitungen, bestehen im wesentlichen aus doppelwandigen Rohrelementen, die in Muffen miteinander verbunden sind. Bei Temperaturschwankungen ergeben sich erhebliche Dehnungen bzw. Kontraktionen, welche die Stabilität und Betriebssicherheit des Leitungsnetzes gefährden können. Naturgemäss wirken die sich über den Rohrumfang hinaus erstreckenden Muffen einer über die Rohrelemente hinausgehenden Verschiebung in Längsrichtung entgegen.
Da die Rohrelemente jedoch verhältnismässig lang sind, hat sich schon früh gezeigt, dass weitere Massnahmen getroffen werden müssen, insbesondere bei Fernheizleitungen, welche üblicherweise Wasser transportieren, das unter Druck eine Temperatur von etwa 130 C hat.
In der CH-PS 533271 wird ein Verfahren zur Montage von Rohrleitungen für ein heisses oder ein kaltes Medium beschrieben, nach welchem die Leitungen auf eine Temperatur über der normalen Umgebungstemperatur aufgeheizt, bzw. auf eine Temperatur unter der normalen Umgebungstemperatur abgekühlt und dabei in der gewünschten Stellung fixiert werden. Dieses unter der Bezeichnung Vorspannen bekannte Verfahren ist jedoch in seiner Anwendung unverhältnismässig aufwendig, insbesondere bei langen Überlandsleitungen.
In der FR-PS 2432668 werden Befestigungsvorrichtungen mit Klemmbacken vorgeschlagen, die mittels einer Zugstange auf das Rohr gedrückt werden. Die massiv ausgebildeten Klemmbacken bestehen aus Zement oder Beton und wirken gleichzeitig als Niederhalter der Leitung. Diese zweiteilig ausgebildeten Klemmbacken benötigen weiter einen elastischen Spanner und scheinen eher für Kabelleitungen oder für Leitungen mit bei Umgebungstemperatur transportierten Gütern als für die Beförderung von heissen oder kalten Medien geeignet zu sein.
Weiter sind Fixpunkte von Rohrleitungen für heisse oder kalte Medien bekannt, bei welchen eine radial aus der Rohrleitung herausragende metallische Scheibe auf das Innenrohr aus Stahl geschweisst ist. Auch diese Lösung hat bedeutende Nachteile: - Es entsteht ein thermischer Kurzschluss zwischen dem mit dem transportierten Medium in Kontakt stehenden metallischen Innenrohr und dem den Fixpunkt der Rohrleitung umgebenden Material, z.B. Beton oder Erdreich.
Dadurch sind bedeutende Wärmeverluste unumgänglich.
- Die metallische, in der Regel aus Stahl bestehende Befestigungsscheibe ist im äusseren Bereich vom umgebenden Material, beispielsweise vom Erdreich, nicht elektrisch isoliert. Dadurch können vagabundierende bzw. Streuströme zum Innenrohr geleitet werden.
- Die hohe Aussentemperatur der Befestigungsscheibe bewirkt neben Wärmeverlusten des Rohrleitungssystems, dass die Befestigungsscheibe rascher korrodiert. Schliesslich kann - falls die Befestigungsscheibe einbetoniert ist - durch die abgeführte Wärme eine vorzeitige Rissbildung im Beton provoziert werden.
Die Erfinder haben sich deshalb die Aufgabe gestellt, Fixpunkte von Rohrleitungen der Eingangs genannten Art zu schaffen, welche Dilatationen bzw. Kontraktionen in Längsrichtung der Rohrleitungen wirkungsvoll verhindern, eine lange Lebensdauer haben, weder schädigend auf die Umgebung einwirken noch selbst vorzeitig beschädigt werden und ausserdem preisgünstig und reparaturfreundlich sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine in radialer Richtung aus der Rohrleitung herausragende, in Abstand vom Innenrohr koaxial angeordnete Befestigungsscheibe, die mit einem satt auf dem Mantelrohr auflie genden, sich beidseits in axialer Richtung ausdehnenden Haltering verbunden und seitlich von zwei elastischen, bis zu einer Temperatur von mindestens 2000C beständigen, thermisch und elektrisch isolierenden Druckringen gestützt ist, die ihrerseits von zwei mit dem Innenrohr verschweissten, den ringförmigen Hohlraum zwischen den Rohren abschliessenden Gegenscheiben gehaltert sind.
In der Praxis werden in der Regel im Abstand von 2 - 4 m beidseits der Fixpunkte Muffen angebracht. Durch die Fixpunkte wird die Rohrleitung in Haft- und Gleitbereiche unterteilt.
Zweckmässig sind die ringförmigen Hohlräume zwischen dem metallischen Innenrohr und dem Mantelrohr auch im Bereich der Fixpunkte mittels einer Durchführung miteinander verbunden. Zu diesem Zweck haben die Befestigungsscheibe, die Druckringe und die Gegenscheiben mindestens eine geradlinige Durchführung bzw. eine Bohrung. Bevorzugt werden pro Fixpunkt mindestens zwei Durchführungen vorgesehen. In die Durchführungen ist vorzugsweise ein Rohr eingeführt, das beidseitig aus den Gegenscheiben herausragen kann und die Befestigungsscheibe und die Druckringe stützt. Es darf jedoch keinesfalls eine Wärmebrücke zwischen der Befestigungsscheibe und den Gegenscheiben gebildet werden.
Deshalb besteht das in die Durchführungen eingeführte Rohr bevorzugt aus einem mechanisch stabilen, bei Temperaturen bis 2000C resistenten, nicht wärmeleitenden Material, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff, z.B. aus einem Epoxyharz. Falls dieses Rohr aus Stahl hergestellt ist, muss die Verhinderung des Strom- und Wärmeübergangs in die Befestigungsscheibe gewährleistet sein, z.B. durch Anordnung einer thermischen und elektrischen Isolationsschicht.
Aus fertigungstechnischen Gründen verlaufen die Durchführungen mit dem Rohr vorzugsweise in axialer Richtung.
Die Durchführungen dienen zum Einzug einer bekannten Feuchtmeldeader, welche auf allfällige Lecks des Aussenoder Innenrohres anspricht. Weiter wird das Ausschäumen der Hohlräume erleichtert.
Insbesondere bei Fernheizleitungen bestehen das Innenrohr, die Befestigungsscheibe, der Haltering und die Gegenscheiben bevorzugt aus rostfreiem Stahl oder Kupfer.
Während sich das Innenrohr ununterbrochen von Muffe zu Muffe der Rohrleitungselemente erstreckt, verläuft das Mantelrohr von Fixpunkt zu Fixpunkt, von Muffe zu Muffe oder von Muffe zu Fixpunkt. Es ist über die Gegenscheiben gestülpt und stösst normalerweise an die Druckringe. Daher ist das Mantelrohr bei jedem Fixpunkt im Bereich der Druckringe und der Befestigungsscheibe unterbrochen.
Hochverdichtetes Polyäthylen (HDPE) oder Polypropylen (PP) ist als Werkstoff für das Mantelrohr besonders gut geeignet.
Der mit dem Mantelrohr in Eingriff stehende Haltering erstreckt sich vorzugsweise beidseits über die Gegenscheiben hinaus. Je nach dessen Material ist der Haltering mit der Befestigungsscheibe verschweisst, verlötet oder verklebt. Da in der Praxis meistens beide Elemente aus Stahl bestehen, werden sie zweckmässig miteinander verschweisst.
Aus chemischen und physikalischen Gründen (Korrosion und vagabundierende bzw. Streuströme) ist der Übergangsbereich vom Mantelrohr zum Haltering vorzugsweise mit einer Schrumpffolie, die in der Regel etwa 1 - 3 mm dick ist, überdeckt. Diese Funktion könnte im Prinzip auch von einer aufgespritzten oder aufgetragenen Schutzschicht übernommen werden. Die Handhabung wäre jedoch komplizierter als das Aufbringen einer Schrumpffolie. Diese besteht aus bekannten Kunststoffen, wie z.B. aus strahlenvernetztem Polyäthylen.
Die der Befestigungsscheibe seitlichen Halt verleihenden Druckringe mit einer wenn auch geringen Elastizität bestehen bevorzugt aus einem bekannten glasfaserverstärkten Kunststoff, beispielsweise aus Epoxyharz, oder aus einem Epoxyharz allein. Jegliche Verschiebung der Befestigungsscheibe oder der Druckringe in radiale Richtung wird durch die in den Durchführungen angebrachten Rohre verhindert.
Der sich zwischen dem Innen- und Mantelrohr erstrekkende Hohlraum ist zweckmässig mit einem Polyuretanschaum (PUR) gefüllt, der in situ hergestellt worden ist.
Die Anordnung mit erfindungsgemässen Fixpunkten an einer Rohrleitung für heisse oder kalte Medien weist insbesondere die folgenden Verteile auf: - - Der Innenraum der Rohrleitung und das Umgebungsmaterial, beispielsweise Beton oder das Erdreich, sind thermisch getrennt. Die Aussenseite der Befestigungsscheibe hat deshalb eine wesentlich niedrigere (bzw. höhere beim Transport von Kühlmitteln) Temperatur als das transportierte Medium, was bedeutend niedrigere Wärmeverluste erlaubt und bei Fernheizungen zu weniger Korrosion führt.
- Dank der mechanischen Trennung des Innenrohrs aus Stahl von der Befestigungsscheibe und deren elastischer seitlicher Abstützung werden die thermomechanischen Beanspruchungen der Rohrleitung und der Verankerung erniedrigt.
- Das die Rohrleitung umgebende Material und das metallische Innenrohr sind elektrisch getrennt, dadurch können keine vagabundierenden Ströme in das metallische Innenrohr gelangen.
Trotz der wesentlichen Verbesserungen ist der Aussendurchmesser der erfindungsgemässen Fixpunkte nicht grösser als bei den weit weniger vorteilhaften bekannten Lösungen.
Die Erfindung wird anhand eines den nächstliegenden Stand der Technik und eines eine besonders günstige erfindungsgemässe Ausführungsform darstellenden Beispiels näher erläutert. Die teilweise aufgeschnittenen Teilansichten in Längsrichtung der Rohrleitungen zeigen in
Fig. 1 den nächstliegenden Stand der Technik, und in
Fig. 2 eine Rohrleitung mit einer isolierten Befestigungsscheibe.
Nach Fig. list die Befestigungsscheibe 10 mit Hilfe von Schweissnähten 12 direkt auf dem Innenrohr 14 befestigt.
Befestigungsscheibe und Innenrohr bestehen aus Stahl. Die Befestigungsscheibe 10 durchgreift das Mantelrohr 16 und ist mit dem satt auf diesem aufliegenden Haltering 18 über Nähte 20 verschweisst. Das Mantelrohr 16 ist im Bereich der Befestigungsscheibe 10 unterbrochen, wobei es direkt auf diese Scheibe stösst.
Die Endbereiche des Halterings 18 aus Stahl sind mit je einer Schrumpffolie 22 überzogen, welche das Eindringen von Feuchtigkeit zwischen dem Mantelrohr 16 und dem Haltering 18 verhindert.
Die Befestigungsscheibe (10) ist mit einer Durchführung 24 versehen, welche den durch diese Scheibe getrennten Hohlraum zwischen dem Innenrohr 14 und dem Mantelrohr 16 verbindet und den Einzug einer Feuchtmeldeader erlaubt.
Die Hohlräume sind mit Polyurethanschaum 26 gefüllt.
Fig. 1 zeigt die vorher aufgezählten Nachteile des nächstliegenden Stands der Technik sehr deutlich, insbesondere den thermischen und elektrischen Kurzschluss zwischen dem metallischen Innenrohr 14 und dem die Rohrleitung umgebenden Material, z.B. Betonfundamenten oder dem Erdreich.
Die ein Ausführungsbeispiel gemäss der vorliegenden Erfindung illustrierende Fig. 2 zeigt deutlich, wie die Befestigungsscheibe 10 vom metallischen Innenrohr 14 räumlich getrennt ist. Dadurch kann weder ein thermischer noch ein elektrischer Kurzschluss zwischen der Befestigungsscheibe und dem Innenrohr entstehen.
Mit Schweissnähten 30 sind Gegenscheiben 32 aus Stahl unlösbar auf dem Innenrohr 14 befestigt. Zwischen diesen Gegenscheiben 32 und der Befestigungsscheibe 10 sind die Druckringe 28 aus glasfaserverstärktem Kunststoff angeordnet.
Das ebenfalls aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehende Rohr 34 durchgreift die Gegenscheiben 32, die Druckringe 28 und die Befestigungsscheibe 10 in axialer Richtung.
Dieses Rohr 34 verbindet einerseits die auf beiden Seiten des Fixpunkts liegenden Hohlräume zwischen dem Innen- und Mantelrohr und stützt andererseits die Befestigungsscheibe 10 und die Druckringe 28 in radialer Richtung. Über den gesamten Umfang der Rohrleitung sind 2 - 6 Rohre 34 pro Fixpunkt angeordnet.
Die Schrumpffolie 22 ist im Bereich des Übergangs vom Mantelrohr 16 zum Haltering 18 angeordnet. Dadurch wird der Fixpunkt insgesamt an seiner heikelsten Stelle gegen das Eindringen von Feuchtigkeit zusätzlich geschützt.
Schliesslich ist in Fig. 2 noch eine Mauerhülse 36 aus Neopren dargestellt, welche das im Bereich der Befestigungsscheibe 10 und der Druckringe 28 unterbrochene Mantelrohr umfasst.