CH673694A5

CH673694A5 -

Info

Publication number: CH673694A5
Application number: CH3159/87A
Authority: CH
Inventors: Juergen Friessner; Siegfried Fuehrmann; Bodo Knitter
Original assignee: Kabelmetal Electro Gmbh
Priority date: 1986-08-21
Filing date: 1987-08-17
Publication date: 1990-03-30
Also published as: FI873607A; IT1211728B; GB2195163A; SE8703228L; GB2195163B; DK432787A; FR2606857A1; SE8703228D0; DK432787D0; FI873607A0; IT8748312A0; GB8719675D0

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein wärmeisoliertes Leitungsrohr, insbesondere für den Transport von Fernwärme, bestehend aus zwei konzentrischen Rohren, von denen zumindest das Aussenrohr ein gewelltes Metallrohr ist, einer zwischen den Rohren befindlichen Wärmeisolationsschicht aus aufgeschäumtem Kunststoff auf der Basis von Polyurethan sowie einem auf dem Aussenrohr aufsitzenden Mantel aus Kunststoff.

Aus der CH-PS 451 621 ist ein wärmeisoliertes Leitungsrohr s zur Verlegung in Erde oder auch ausserhalb der Erde und zur Fortleitung von Gasen oder Flüssigkeiten bekannt, welches im wesentlichen koaxial verlaufende metallische Rohre mit schrauben- oder balgenförmiger Wellung zeigt, von denen das Innenrohr als die eigentliche Leitung dient und zwischen denen sich io eine thermisch isolierende Schicht befindet und das Aussenrohr an seiner Aussenseite eine mechanisch und korrosionshemmend wirkende Schutzschicht aufweist. Die besonderen Vorteile dieses Leitungsrohres sind darin zu sehen, dass es kontinuierlich in grossen Längen hergestellt und wie ein elektrisches Kabel auf 15 Trommeln in abgemessener Länge versandt werden kann. Die exakte längenmässige Anpassung kann dann an der Baustelle vorgenommen werden.

Dieses Leitungsrohrsystem hat sich insbesondere dort von Vorteil erwiesen, wo aufwendige Erdarbeiten zwecks Verlegung 20 von Leitungsrohren vermieden werden sollen. Thermisch bedingte Längenveränderungen des Rohres brauchen weder beim Aufbau der Leitung in der Schichtenfolge noch bei der Verlegung berücksichtigt zu werden, weil die Wellung der Rohre diese in sich selbst ausgleicht.

25 Die Verlegung der Haupttrassen von Fernwärmeleitungsrohren wird in der Regel von den Energieversorgungsunternehmen durchgeführt. Die Verbindung der Haupttrassen mit den einzelnen Verbrauchern, z.B. Einfamilienhäusern, wird jedoch von Subunternehmern, z.B. Heizungsbauern, durchgeführt. Da es 30 sich bei den Anschlussleitungen zwischen der Haupttrasse und dem Endabnehmer in der Regel um Längen von weniger als 50 m handelt, ist der Transport solcher kurzer Längen auf einer Kabeltrommel wirtschaftlich nicht sinnvoll.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrun-35 de, ein wärmeisoliertes Leitungsrohr der eingangs erwähnten Art anzugeben, welches unter Beibehaltung der genannten Vorteile wesentlich flexibler ist, so dass es unter Fortfall von Kabeltrommeln zu Ringbunden gewickelt werden kann, deren Durchmesser 2,35 m nicht überschreitet, so dass die Ringbunde auf 40 normalen Lastkraftwagen transportiert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) Der Polyurethan-Schaum ist geschlossenporig und besitzt eine Bruchdehnung von mindestens 25%.

45 b) Die Wanddicke der Wärmeisolationsschicht, gemessen zwischen dem mittleren Durchmesser des Innenrohres und dem mittleren Durchmesser des Aussenrohres, beträgt weniger als 30% des mittleren Durchmessers D des Aussenrohres.

c) Die Welltiefe des Aussenrohres ist grösser als 0,05 D. so d) Der Abstand zwischen zwei Wellenkuppen des Aussenrohres ist kleiner als der dreifache Wert der Welltiefe.

e) Die Wanddicke des Aussenrohres ist kleiner als der 0,2-fache Wert der Welltiefe.

Durch die erfindungsgemässen Massnahmen ist es gelungen, 55 ein wärmeisoliertes Leitungsrohr bei den für Hausanschlussleitungen üblichen Nennweiten so auszugestalten, dass es zu Ringbunden mit weniger als 2,35 m Durchmesser gewickelt werden kann. Dieses Mass wird durch die Erfindung im spannungsfreien Zustand erreicht, d.h. der Wickeldurchmesser, auf den das 60 Rohr nach Fertigstellung gewickelt werden kann, ist noch geringer und beträgt in etwa 12 D, wobei D der Aussendurchmesser des Rohres ist. Durch die Verwendung eines geschlossenporigen Polyurethan-Schaumes mit einer Bruchdehnung von mindestens 25% ist sichergestellt, dass die Wärmeisolationsschicht beim 65 Biegen um die engen Radien nicht einreisst. Der Schaum selbst ist auch wesentlich flexibler, so dass die Wärmeisolationsschicht, die bei dem bekannten Rohr aus einem Polyurethan-Hartschaum besteht, der Biegung wesentlich weniger Kräfte

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entgegensetzt. Da die Streckenlänge zwischen der Haupttrasse und den Endabnehmern in der Regel weniger als 50 m beträgt, fallen die Wärmeverluste auf diesen Stecken nicht so sehr ins Gewicht. Durch die Verringerung der Wanddicke der Wärmeisolationsschicht kann bei Beibehaltung der Nennweite, d.h. des Durchmessers des Innenrohres, der Durchmesser des Aussenrohres wesentlich herabgesenkt werden, so dass auch durch diese Massnahme die Biegbarkeit bzw. Flexibilität des Leitungsrohres erhöht wird. Eine weitere Massnahme zur Lösung der gestellten Aufgabe liegt in der Veränderung der Wellung des bekannten Rohres. Durch die Vergrösserung der Welltiefe kann die Flexibilität in bekannter Weise erhöht werden.

Diese Massnahme allein reicht jedoch nicht. Da es auch auf den Abstand zwischen zwei Wellenkuppen eines Wellrohres ankommt, wird durch die Verringerung des Abstandes bei einer vorgegebenen Welltiefe auch durch diese Massnahme die Flexibilität von Wellrohren verbessert. Es hat sich weiterhin gezeigt, dass die Wanddicke bei Wellrohren entscheident die Flexibilität beeinflusst. Da durch die tiefere Wellung die Druckbeständigkeit von Wellrohren bei gleicher Wanddicke wesentlich erhöht wird, kann eine Verringerung der Wanddicke in Kauf genommen werden, ohne dass die Druckbelastbarkeit oder Druckbeständigkeit des Wellrohres zu sehr abfällt.

Die Wellung des Aussenrohres sollte zweckmässigerweise einen sinusförmigen Verlauf zeigen. Auch ist es möglich, sowohl die Wellenberge als auch die Wellentäler im Querschnitt gesehen, kreisbogenförmig auszubilden.

Untersuchungen haben ergeben, dass der Kunststoffmantel bei dem bekannten wärmeisolierten Leitungsrohr die Biegbar-

lung jedoch aus wärmeschrumpfbaren Kunststoffbändern, deren Schrumpfwirkung auf einem Vernetzungsprozess beruht. Derartige Schrumpfbänder können an ihrer dem Wellrohr zugekehrten Oberfläche mit einer Klebeschicht versehen sein, welche 5 die Funktion der vorher genannten Copolymerschicht übernimmt.

Für eine einfachere Verlegung des erfindungsgemässen Leitungsrohres hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Wellung des Innenrohres so auszubilden, dass sie einem metrischen Gewinde io entspricht. Daraus entsteht der Vorteil, dass auf einer üblichen Drehbank hergestellte Rohrformstücke auf oder in das Innenrohr eingeschraubt werden können, die mit dem Innenrohr um-fangsseitig verlötet oder verschweisst werden können.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in der Zeich-i5 nung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung handelt es sich bei allen Figuren um Längsschnitte. Es zeigt: .

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Rohres,

20 Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Fig. 1 in grösserem Massstab,

Fig. 3 ein Aussenwellrohr eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 ein Aussenwellrohr eines dritten Ausführungsbei-25 spiels,

Fig. 5 einen Endabschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels,

Fig. 6 eine Verbindung zweier Leitungsrohre.

Das wärmeisolierte Leitungsrohr besteht aus einem schrau-

keit entscheidend beeinflusst. So bilden sich bei der Biegung um 30 benlinienförmig gewellten Innenrohr 1, beispielsweise aus Kup-

enge Radien in der Druckzone Falten. In der Zugzone wird das Kunststoffmaterial überbelastet, so dass sich die Überdehnung beim Verlegen in gerader Richtung nicht mehr rückbilden kann. Auch kann es im Zugspannungsbereich infolge Überdehnung zu Rissen kommen. Aus den genannten Gründen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Kunststoffmantel dem Verlauf der Wellung folgt und mit dem Aussenrohr porenfrei verklebt ist. Durch die porenfreie Verklebung soll sichergestellt werden, dass eine Wasserdampfkondensation am Wellrohr, die zur Korrosionen führen kann, vermieden wird. Zur Vermeidung der Korrosion hat es sich weiterhin als sinnvoll erwiesen, zwischen dem Aussenrohr und dem Kunststoffmantel eine Schicht aus einem Copolymer anzuordnen. Die Copolymer-Schicht liegt eng auf dem Metallwellrohr auf und ist mit diesem innig verklebt. Für die Ausbildung des Kunststoffmantels bieten sich mehrere Alternativen an. So ist es möglich, den Mantel aus einem Polyäthylen zu extrudieren. Das Anliegen an die Wellung kann dadurch erreicht werden, dass zwischen dem äusseren Wellrohr und dem extrudierten Rohr ein Unterdruck erzeugt wird oder aber dass der noch plastisch verformbare Kunststoffmantel durch äussere Druckeinwirkung in die Wellentäler eingeformt wird.

Verwendet man als Kunststoffmantel ein Polyäthylen, welches vernetzt ist, kann die Wanddicke des Kunststoffmantels gegenüber unvernetztem Polyäthylen verringert werden, da ver-netztes Polyäthylen wesentlich höhere Festigkeitswerte als un-vernetzes Polyäthylen aufweist.

Der Kunststoffaussenmantel kann jedoch auch aus einem aufgesprühten Giessharz vorzugsweise auf der Basis von Polyurethan bestehen. Derartige Beschichtungen lassen sich relativ einfach auf Wellrohre aufbringen. Auch hier gilt, dass das Giessharz vernetzt sein kann. Der Kunststoffmantel kann jedoch auch aus einer bandförmigen wendelartig aufgebrachten Bewicklung mit überlappenden Bandkanten bestehen, deren Steigung in Grösse und Richtung der Wellensteigung des Aussenrohres entspricht. Verwendet man vorgereckte Kunststoffbänder, so formen sich diese bei nachfolgender Erwärmung in die Wellentäler ein. Mit besonderem Vorteil besteht die Bewick-

fer oder auch aus Edelstahl, einer thermisch isolierenden Schicht 2 auf der Basis von Polyurethan, einem schraubenli-nienförmig gewellten Aussenrohr 3 aus Stahl oder aber auch aus einer Aluminiumlegierung sowie einem extrudierten Kunst-35 Stoffmantel 4 auf der Basis von Polyäthylen. Die Wellentäler des Aussenwellrohres 3 sind mit einer Bitumenmasse 5 ausgefüllt, die als Korrosionsschutz dient. Insbesondere bei der Verwendung eines Aussenwellrohres 3 aus normalem Stahl zeigt das Aussenwellrohr 3 in nicht dargestellter Weise eine Copoly-40 mer-Beschichtung. Mit 6 ist noch ein wendeiförmig aufgebrachter Abstandshalter gezeichnet. Die Wellung des Innenrohres ist eine schraubenlinienförmige Wellung, deren Steigung der Steigung eines metrischen Gewindes entspricht, so dass zum endsei-tigen Anschluss des Innenrohres 1 rohrförmige Verbindungs-45 stücke verwendet werden können, die an einem Ende eine Wellung aufweisen, die der Wellung des Innenrohres 1 entspricht. Solche Rohrformstücke können bei einer Wellung mit metrischem Gewinde auf üblichen Drehbänken hergestellt werden. Die Wärmeisolationsschicht 2 besteht aus einem Polyurethan-50 Schaum mit einer Bruchdehnung von mindestens 25%. Die Wanddicke S der Wärmeisolationsschicht 2 ist kleiner als 30% des Aussendurchmessers D des Aussenwellrohres 3. Der Kunststoffmantel 4 ist bei dem in der Fig. 1 dargestellten Beispiel ein extrudierter Polyäthylen-Mantel, der beispielsweise aus einem 55 mit Silan gepfropften Polyäthylen besteht und insofern durch Feuchtigkeitseinwirkung vernetzbar ist. Diese Vernetzung vollzieht sich bei Lagerung selbsttätig durch die in der Umgebungsluft vorhandene Feuchtigkeit. Sie kann jedoch auch durch eine zusätzliche Wasserdampfbehandlung in der Wärme beschleu-60 nigt werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel bezüglich der Bemessung angegeben.

Innenrohr: 65 Innendurchmesser Aussendurchmesser Steigung Welltiefe mm mm

30 34 5,08 mm 1,5 mm

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Wanddicke Material

Aussenrohr:

Innendurchmesser

Aussendurchmesser

Steigung

Welltiefe

Wanddicke

Material

Korrosionsschutzschicht: Aussendurchmesser Material

Kunststoffmantel: Aussendurchmesser Material

0,5 mm Kupfer

74 mm 85 mm 12,6 mm 4,9 mm 0,6 mm Stahl

86,6 mm Bitumenbasis

91,4 mm Polyäthylen

Das angegebene wärmeisolierte Leitungsrohr lässt sich ohne Schwierigkeiten zu Ringbunden mit einem Aussendurchmesser von weniger als 2 m wickeln.

Die Fig. 2 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt des in der Fig. 1 dargestellten wärmeisolierten Leitungsrohres. Es ist deutlich zu sehen, dass die Wellung des Aussenrohres 3 wesentlich tiefer ist als die Wellung des Innenrohres 1. Die Korrosionsschutzmasse 5 füllt nicht nur die Wellentäler des Aussenwellrohres 3 aus, sondern überdeckt in der Praxis auch die Wellenkuppen des Aussenwellrohres 3.

In der Fig. 3 ist ein Schnitt durch einen Teil des Aussenwellrohres 3 dargestellt, bei dem die Wellung des Aussenrohres 3 so ausgestaltet ist, dass sowohl die Wellenberge als auch die Wellentäler kreisbogenförmig verlaufen. Der Kunststoffaussenman-tel 4 folgt exakt dem Verlauf der Wellung des Aussenrohres 3. Der dargestellte Kunststoffaussenmantel 4 ist in der Fig. 3 zweckmässigerweise durch Aufsprühen eines Giessharzes hergestellt worden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 ist auf das Aussenwellrohr 3 ein Kunststoffmantel 5 in Form einer wendelartig verlaufenden Bandbewicklung aufgebracht, wobei die Bandkanten 6 einander überlappen. Eine solche Ummantelung lässt sich mit Vorteil unter Zuhilfenahme von wärmeschrumpf-baren Kunststoffbändern herstellen, die in Längsrichtung gereckt sind und nach Erwärmung des Kunststoffmantels 5 in die Wellentäler des Aussenwellrohres 3 eingeformt werden.

Fig. 5 zeigt eine vorteilhafte Anschlussverbindung für ein Leitungsrohr gemäss der Lehre der Erfindung. Zur Herstellung einer solchen Anschlussverbindung wird zunächst an der Baustelle der Mantel 4, das Aussenrohr 3 sowie die Wärmeisolierschicht 2 gegenüber dem Innenrohr 1 abgesetzt und die Wärmeisolierschicht 2 über eine bestimmte Länge aus dem Ringspalt s zwischen Innenrohr 1 und Aussemohr 3 entfernt. Das werksseitig vorgefertigte Einbauteil 20, welches aus einem Glattrohrstück 21 einer auf das Glattrohrstück 21 aufgelöteten oder auf-geschweissten Ringscheibe 7, drei Streben 8, die umfangsseitig gleichmässig über den Umfang verteilt mit der Ringscheibe 7 io verschweisst sind, sowie einer mit den Streben 8 verschweissten Schraubenfeder 9 besteht, wird mittels der Schraubenfeder 9 in das äussere schraubenlinienförmig gewellte Aussenrohr 3 eingeschraubt, wobei das Glattrohr 21 in das Innenrohr 1 eingeführt wird. Sodann wird das Glattrohr 21 mit dem Ende des Innen-i5 rohres 1 bei 10 verlötet. Die so hergestellte Armatur kann dann noch durch Isoliermaterial 11 gegen Abstrahlungsverluste geschützt werden. Die Länge des Teils des Glattrohres 21, welches in das Innenrohr 1 hineinragt, sollte mindestens der Grösse des Durchmessers des Innenrohres entsprechen. Weiterhin ist es 20 vorteilhaft, wenn das Glattrohr 21 an seinem dem Innenrohren-de 1 abgekehrten Ende eine Erweiterung 21a aufweist, die eine Anpassung an genormte Stahlrohre ermöglicht. Die dargestellte Anschlussverbindung ist eine Haus- oder Schachtanschlussverbindung, d.h. ist im Inneren eines Gebäudes oder Schachtes ge-25 legen, durch dessen Gemäuer 12 das Ende des Leitungsrohres hindurchgeführt ist. Mit 13 ist eine Abdichtung innerhalb des Gemäuers bezeichnet.

Die Fig. 6 zeigt eine Durchgangsverbindung für die eingangs erwähnten Leitungsrohre, bei der die Verbindung der Innenroh-30 re 1 miteinander über eine Hülse 14 aus einem gewellten Metallrohr geschieht, welches auf die Enden der beiden Innenrohre I aufgeschraubt ist und bei 15 mit diesen verlötet oder verschweisst ist. Die den Schraubenfedern 9 abgekehrten Enden der Streben 8 sind, wie bei 16 gezeigt, miteinander verschweisst, 35 wobei die Schweissnaht 16 sowie die Lötnaht bzw. Schweiss-naht 15 auf der Baustelle durchgeführt werden müssen. Die hergestellte Durchgangsverbindung kann dann mittels einer Form 17, beispielsweise eines Muffenrohres oder eines aus einem Kunststoffband hergestellten Muffenrohres, überdeckt 40 werden und in den Ringspalt zwischen dem Innenrohr 1 und der Form 17 ein aufschäumbares Kunststoffgemisch eingeführt werden, welches den Ringspalt vollständig ausschäumt. Die für das Einfüllen des Schaumstoffes erforderliche Öffnung in der Form 17 kann abschliessend durch einen Stopfen 18 verschlos-45 sen werden. Die Enden der Form 17 werden mittels Schrumpfschläuchen 19 gegenüber dem Aussenmantel 4 der Leitungsrohre abgedeckt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Wärmeisoliertes Leitungsrohr, insbesondere für den Transport von Fernwärme, bestehend aus zwei konzentrischen Rohren, von denen zumindest das Aussenrohr ein gewelltes Metallrohr ist, aus einer zwischen den Rohren befindlichen Wärmeisolationsschicht aus aufgeschäumtem Kunststoff auf der Basis von Polyurethan sowie aus einem auf dem Aussenrohr aufsitzenden Mantel aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Polyurethan-Schaum geschlossenporig ist und eine Bruchdehnung von mindestens 25% besitzt,

b) die Wanddicke der Wärmeisolationsschicht, gemessen zwischen dem mittleren Durchmesser des Innenrohres und dem mittleren Durchmesser des Aussenrohres weniger als 30% des mittleren Durchmessers D beträgt,

c) die Welltiefe des Aussenrohres grösser als 0,05 D ist,

d) der Abstand zwischen zwei Wellenkuppen des Aussenrohres kleiner als der dreifache Wert der Welltiefe ist und dass e) die Wanddicke des Aussenrohres kleiner als der 0,2fache Wert der Welltiefe ist.

2. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellung des Aussenrohres einen sinusförmigen Verlauf zeigt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellung des Aussenrohres dergestalt ausgebildet ist, dass sowohl die Wellenberge als auch die Wellentäler, im Querschnitt gesehen, kreisbogenförmig verlaufen.

4. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffmantel dem Verlauf der Wellung folgt und mit dem Aussenrohr porenfrei verklebt ist.

5. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aussenrohr und dem Kunststoffmantel eine Schicht aus einem Copoly-mer und/oder einer Bitumenmasse angeordnet ist.

6. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffmantel ein extrudierter Mantel aus Polyäthylen oder Polyvinylchlorid ist.

7. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyäthylen vernetzt ist.

8. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffmantel aus einem aufgesprühten Giessharz vorzugsweise auf der Basis von Polyurethan ist.

9. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Giessharz vernetzt ist.

10. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffmantel aus einer bandförmigen, wendelartig aufgebrachten Bewicklung mit überlappenden Bandkanten besteht, deren Steigung in Grösse und Richtung der Wellensteigung des Aussenrohres entspricht.

11. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewicklung aus wärme-schrumpfbaren bzw. geschrumpften Kunststoffbändern besteht.

12. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 11 mit einem schraubenlinienförmig gewellten metallischen Innenrohr, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellung des Innenrohres einem metrischen Gewinde entspricht.