CH703167A2 - Verbundrohr. - Google Patents

Abstract

Beschrieben ist ein Verbundrohr zur Führung von zwei getrennten Fluidströmen, insbesondere bei unterschiedlicher Temperatur der Fluidströme, umfassend ein Innenrohr (11), ein Aussenrohr (13) und ein Mittelrohr (12). Das Innenrohr ist im Mittelrohr angeordnet und das Mittelrohr ist im Aussenrohr angeordnet; derart, dass zwischen der Aussenwand des Innenrohrs und der Innenwand des Mittelrohrs sowie zwischen der Aussenwand des Mittelrohrs und der Innenwand des Aussenrohrs jeweils ein Hohlraum ausgebildet ist, wobei in dem zwischen dem Innenrohr und dem Mittelrohr ausgebildeten Hohlraum eine Wärmeisolationsschicht (15) angeordnet ist, derart, dass im Innenrohr sowie zwischen dem Mittelrohr und dem Aussenrohr jeweils ein Fluidströmungskanal (102, 101) ausgebildet ist, wobei die beiden Fluidströmungskanäle voneinander thermisch isoliert sind. Beschrieben ist weiterhin eine Rohrleitung aus einem solchen Verbundrohr, beispielsweise als Fernwärmeleitung, wobei im Innenrohr der Vorlauf und zwischen Mittel- und Aussenrohr der Rücklauf geführt ist.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbundrohr gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft weiterhin eine Rohrleitung, welche unter Verwendung eines solchen Verbundrohrs ausgeführt ist, einen innenliegenden Festpunkt, sowie die Verwendung des Verbundrohrs.

[0002] Bekannte Rohrleitungssysteme wie z.B. die Kanal-, Stahlmantelrohr- und Kunststoff-Verbundmantelrohr (KVMR)-Verlegung haben je eine Vorlauf- und Rücklaufleitung, die paarweise zusammengefasst, nebeneinander oder übereinander angeordnet sind. Die temperaturbedingten Längenausdehnungen werden in der Regel in Form von U-, L-, Z-Bogen oder mittels Kompensatoren aufgenommen. Eine weitere Möglichkeit ist die thermische oder mechanische Vorspannung. Bei der Kanalbauweise ist die Vor- und Rücklaufleitung separat auf Gleit-, Rollen- oder Führungslagern gelagert und isoliert. Folglich ist sie frei in ihrer thermischen Dynamik. Der eigentliche Kanal übernimmt den mechanischen und den Feuchtigkeitsschutz der Leitungen und ist auch für Betriebstemperaturen von über 130 °C einsetzbar.

[0003] Beim Stahlmantelrohrverfahren werden Vor- und Rücklaufleitung je in einem z.B. Polyethylen (PE)-beschichteten und zusätzlich kathodisch geschützten Stahlschutzrohr angeordnet. Der ringförmige Zwischenraum dient der Abstandshalterung mittels Rollenlager und der Wärmeisolierung. Äussere Lasten werden allein vom Mantelrohr übernommen und bieten einen optimalen Feuchtigkeitsschutz der Wärmeisolierung. Es sind Betriebstemperaturen von über 130 °C zulässig.

[0004] Beim KVMR-System, werden Mediumrohr und Mantelrohr durch den Polyurethan (PUR)-Schaum kontinuierlich miteinander verbunden. Verkehrs und Erdlasten wirken über das Mantelrohr auf den PUR-Schaum und das Mediumrohr. Nebst der thermischen Vorspannung wird auch die bekannte sogenannte Kaltverlegung angewandt, welche grosse Erstdehnwege und im Haftbereich hohe Druckspannungen verursacht. Die PUR-Wärmedämmung hat eine Temperaturbelastbarkeit bis ca. 130 °C. Das KVMR hat eine grosse Marktbedeutung erlangt.

[0005] Die bekannten Systeme benötigen zum Teil ein grosses Tiefbauvolumen, sind platzraubend und zeitaufwendig zu realisieren oder haben zum Schutz der Rohre ein Sicherheitssystem das im Wesentlichen aus apparativen Einrichtungen besteht, die unterhalten werden müssen, oder die Temperaturbelastbarkeit reicht nur bis ca. 130 °C.

[0006] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Rohrsystem und eine Rohrleitung der eingangs genannten Art anzugeben.

[0007] Gemäss einem Aspekt der Erfindung soll die Vorrichtung so angegeben werden, dass die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. So soll gemäss einem Aspekt die Technik der Leitungssysteme vereinfacht und verbessert werden um damit beispielsweise die Wärmeverluste ins Erdreich, die Bauzeit, die Verkehrsbehinderung und die Gesamtkosten zu reduzieren. Es wird eine kaltverlegte, kraftschlüssige und schlanke Fernwärmeleitung, nachfolgend auch Kompaktrohrleitung genannt, aus starren Rohren mit hoher Vorlauftemperatur bis beispielsweise 200 °C oder je nach Stahlqualität auch darüber für Haupt-, Verteil- und Hausanschlussleitungen angegeben. Dies, neben einer Vielzahl weiterer vorteilhafter Eigenschaften, vermag das Verbundrohr gemäss dem Patentanspruch 1 zu leisten.

[0008] Es ist weiterhin eine Rohrleitung angegeben, welche unter Verwendung des beschriebenen Verbundrohrs erstellt ist, ein Verfahren zur Montage einer Leitungsstrecke einer derartigen Rohrleitung und Verwendungen des Verbundrohrs oder der Rohrleitung. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

[0009] Das beschriebene Verbundrohr zur Führung von zwei getrennten Fluidströmen, insbesondere bei unterschiedlicher Temperatur der Fluidströme, umfasst demnach ein Innenrohr, ein Aussenrohr und ein Mittelrohr. Der Innendurchmesser des Mittelrohrs ist grösser als der Aussendurchmesser des Innenrohrs und der Innendurchmesser des Aussenrohrs ist grösser als der Aussendurchmesser des Mittelrohrs. Das Innenrohr ist im Mittelrohr angeordnet und das Mittelrohr ist im Aussenrohr angeordnet; derart, dass zwischen der Aussenwand des Innenrohrs und der Innenwand des Mittelrohrs sowie zwischen der Aussenwand des Mittelrohrs und der Innenwand des Aussenrohrs jeweils ein Hohlraum ausgebildet ist. In dem Hohlraum, der zwischen dem Innenrohr und dem Mittelrohr ausgebildet ist, ist eine Wärmeisolationsschicht angeordnet. Im Innenrohr sowie zwischen dem Mittelrohr und dem Aussenrohr ist jeweils ein Fluidströmungskanal ausgebildet, wobei die beiden Fluidströmungskanäle voneinander thermisch isoliert sind.

[0010] Ein Rohr ist im Rahmen dieser Offenbarung ein Rohr mit einem Querschnitt prinzipiell beliebiger Geometrie. Rohre mit kreisförmigem Querschnitt stellen dabei eine spezifische und auch vorteilhafte Ausgestaltung dar. Bei Rohren mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt wird der Fachmann ohne weiteres in der Lage sein, die Angabe «Durchmesser» allgemein als Querschnittsdimension zu lesen.

[0011] In einer Ausführungsform sind die Rohre konzentrisch zueinander angeordnet.

[0012] In einer Ausführungsform des Verbundrohrs sind der Innendurchmesser des Aussenrohr und der Aussendurchmesser des Mittelrohrs so gewählt, dass in dem zwischen Mittelrohr und Aussenrohr gebildeten Kanal der gleiche Massenstrom eines gegebenen Fluids wie im Innenrohr bei gleichem Druckabfall zu strömen vermag. Dabei sind auch Verengungen des Strömungsquerschnitts zwischen Mittelrohr und Aussenrohr durch die Distanzelemente und die unten beschriebenen Abzweige zu berücksichtigen.

[0013] Mit diesen Merkmalen resultiert eine schlanke Rohrleitungskonstruktion und es ist möglich, konsequent bewährte Werkstoffe einzusetzen. Das Rohrsystem kann bei der Erstellung von Rohrleitungen universell, beispielsweise für Haupt-, Verteil- und Hausanschlussleitungen verwendet werden. Dabei können Rohre mit unterschiedlichen Grössen oder Nennmassen Verwendung finden, in der Art, dass für Hauptleitungen ein grösseres Mass verwendet wird als für Verteilleitungen und dort wieder ein grösseres Mass als für Hausanschlussleitungen. Aufgrund des angegebenen schlanken und kompakten Verbundrohrs werden Grabenvolumen, Strasseninstandstellung, Verkehrsbehinderung während der Verlegung signifikant verringert. Durch den geringeren Raum-, Material-, Energie- und Zeitaufwand ist die Verlegung einer Rohrleitung vereinfacht und es entstehen tiefere Kosten für die Erstellung, Verlegung, Betrieb und Unterhalt, ohne, dass die Betriebssicherheit beeinträchtigt wird. Der Raumbedarf einer solchen kompakten Leitung ist geringer als wenn Vor- und Rücklaufleitung nebeneinander geführt werden. Die Konstruktion in einem einzelnen Rohr ermöglicht es, Abzweige seitlich abzuführen, was die notwendige Überdeckungshöhe der Leitungen und damit wieder das Tiefbauvolumen und die Kosten des Verlegens vermindert. Das Verbundrohr erscheint nach aussen hin als Einmantelrohr, und letztlich verringert sich die Anzahl der Mantelrohrverbindungen, die von der Umgebung beaufschlagt werden, um 50%. Weiterhin wirken bei einer verlegten Leitung aus diesem Verbundrohr Verkehrs- und Erdlasten auf das Aussenrohr. Das Innenrohr, das beispielsweise als Vorlauf einer Fernwärmeleitung thermisch belastet ist, und die dazu gehörende Isolation bleiben mechanisch unbelastet und sind gegen weitere äussere Einflüsse geschützt.

[0014] Eine Weiterbildung des Verbundrohrs zeichnet sich dadurch aus, dass das Aussenrohr ein KVMR ist, welches ein medienführendes Rohr umfasst, welches eine äussere Isolation aus PUR-Schaum aufweist, welches wiederum ein die Isolation umgebendes Mantelrohr aufweist. Das Mantelrohr besteht beispielsweise aus Hartpolyethylen, kurz HDPE. Das medienführende Rohr, die Isolation und das Mantelrohr sind kraftschlüssig miteinander verbunden. Die Verwendung des an sich bekannten und bewährten KVMR als Aussenrohr resultiert in einer hohen Zuverlässigkeit, Wasserdichtigkeit und Robustheit. Wie unten beschrieben, wird durch die Anwendung der hier vermittelten technischen Lehre die mechanische und thermische Belastung des KVMR, insbesondere des PUR-Schaumes und des Aussenmantels, gegenüber herkömmlichen kaltverlegten KVMR-Leitungen vermindert und somit die zu erwartende Lebensdauer und die Zuverlässigkeit noch erhöht.

[0015] In einer Ausgestaltung des Verbundrohrs sind zwischen dem Mittelrohr und dem Innenrohr axial voneinander beabstandet Führungselemente angeordnet, welche spezifisch für die betriebsbedingten Temperaturen und Kräfte hergestellt werden. Beispielsweise sind diese auf dem Umfang des Innenrohrs angeordnet. Die Führungselemente sind in einer beispielhaften Ausführungsform insbesondere in regelmässigen oder zumindest im Wesentlichen regelmässigen axialen Abständen angeordnet. Die Führungselemente bewirken dabei eine radiale und insbesondere zentrische, wärmebrückenfreie Führung und Lagerung des Innenrohrs im Mittelrohr. Sie sind wenigstens gegenüber dem Innenrohr und/oder dem Mittelrohr axial verschieblich, derart, dass eine axial verschiebbare Loslagerung von Innenrohr und Mittelrohr resultiert. Damit ist bei der Montage der Kompaktrohrleitung die Verschiebbarkeit der Rohre sichergestellt und die Relativbewegungen zwischen Innen-, Mittel- und Aussenrohr können aufgenommen werden. Axial zwischen den Führungselementen ist die Wärmeisolationsschicht angeordnet. Der axiale Abstand zwischen den Führungselementen ist kleiner als die kritische Knicklänge des Innenrohrs. Die Führungselemente weisen vorzugsweise eine hinreichend hohe Festigkeit auf, um eine sichere und stabile radiale Lagerung zu gewährleisten, und gleichzeitig eine hinreichend geringe Wärmeleitfähigkeit, um die Bildung ausgeprägter Wärmebrücken zwischen Innen- und Mittelrohr zu vermeiden.

[0016] In einer Weiterbildung des Verbundrohrs sind zwischen dem Mittelrohr und dem Aussenrohr Distanzhalteelemente angeordnet, welche eine radiale und insbesondere konzentrische Führung des Mittelrohrs im Aussenrohr bewirken, wobei im Bereich der Distanzhalteelemente ein Strömungsquerschnitt verbleibt, und wobei die Distanzhalteelemente gegenüber dem Mittelrohr und/oder gegenüber dem Aussenrohr axial verschieblich sind, um auch hier eine axial verschiebliche Lagerung zu erhalten. Die Abmessungen und die Abstände der Distanzhalteelemente wird nach den im jeweiligen angestrebten Betrieb resultierenden betrieblichen Erfordernissen festgelegt.

[0017] Die Führungselemente und/oder die Distanzhaltelemente sind vorteilhaft der Geometrie der Rohre anzupassen, und weisen beispielsweise, insbesondere bei kreisförmigen Rohrquerschnitten, eine ringförmige Grundgeometrie auf beziehungsweise sind ringförmig ausgestaltet. Es handelt sich dann um Führungsringe und/oder Distanzhalteringe. Dabei füllt insbesondere ein Führungselement in einer beispielhaften Ausführungsform den gesamten Raum zwischen dem Innenrohr und dem Mittelrohr in radialer Richtung im Wesentlichen vollständig aus, während die Distanzhalteelemente zwingend einen Strömungsquerschnitt zwischen dem Mittelrohr und dem Aussenrohr freilassen müssen. Die Distanzhalteelemente sind beispielsweise in einer unten noch näher beschriebenen Weise sternförmig ausgeführt, und sind beispielsweise aus Flachstahl gefertigt. In einer Ausführungsform sind die Führungselemente und/oder die Distanzhalteelemente in Umfangsrichtung an einer Stelle unterbrochen, um eine gewisse Flexibilität und Anpassungsfähigkeit der radialen Masse zu erreichen; dies erleichtert zum Beispiel die Montage und erleichtert eine Anpassung an radiale thermische Dehnungen im Betrieb.

[0018] Wenn eine Leitungsstrecke mit einem Verbundrohr der vorstehend beschriebenen Art aufgebaut ist, ist in einer Ausführungsform am Ende der Leitungsstrecke ein innenliegender Festpunkt angeordnet. An diesem sind das Innenrohr sowie das Mittelrohr und das Aussenrohr axial fest oder mit eingeschränktem und insbesondere wohldefiniertem axialem Spiel gelagert, wobei sowohl im Innenrohr als auch zwischen dem Mittelrohr und dem Aussenrohr ein Strömungskanal erhalten bleibt. Dies wird innenliegender Festpunkt genannt, weil an diesem Punkt die einzelnen Rohre des Verbundrohrs intern gegeneinander gelagert sind. Die kaltverlegte Leitungsstrecke kann dabei aufgrund des speziellen Aufbaus prinzipiell beliebig lang sein. Die Leitungsstrecke ist dann begrenzt, wenn bedingt durch äussere Randbedingungen, zum Beispiel den Geländeverlauf und/oder Hindernisse, eine Biegung des Verbundrohrs notwendig würde, die einen bestimmten, von der Geometrie der Rohrleitung, den verwendeten Werkstoffen, den vorgesehenen Betriebstemperaturen, Drücken und Spannungen, und dergleichen abhängigen kritischen Biegeradius unterschreitet.

[0019] Der Festpunkt wird auch als kraftschlüssiger rücklaufmediumführender innenliegender Festpunkt bezeichnet.

[0020] Aufgrund des festen Verbundes zwischen Innen-, Mittel- und Aussenrohr mittels dem rücklaufmediumführenden, innenliegenden Festpunkt entfallen bei der Verlegung einer Rohrleitung mit dem beschriebenen Verbundrohr beispielsweise Rollenführungslager sowie die Betonkonstruktionen für äussere Festpunkte. Durch den festen Verbund der drei Stahlrohre an den Leitungsenden und die Anordnung des Rücklaufmediums zwischen Mittel- und Aussenrohr werden die grossen Erstdehnungen und die Materialspannungen bei der sogenannten Kaltverlegung, die unten noch beschrieben werden, reduziert und es können erhebliche Mengen an Dehnpolstermaterial eingespart werden.

[0021] In einer Ausführungsform ist der Festpunkt eine einzelne Baugruppe, welche im Bereich der Festpunktkonstruktion zur Einleitung der Druck- und Zugkräfte grössere Rohrwanddicken als im übrigen Leitungsbereich aufweisen und die insbesondere durch Schweissen mit den Leitungsrohren verbindbar ist. Eingelegte druckfeste Wärmedämmstücke vermindern in einer beispielhaften Ausführungsform den Wärmeübergang vom Innen- und Mittelrohr. In einer Weiterbildung dessen umfasst der Festpunkt eine Innenkomponente, eine Aussenkomponente, sowie eine Mittelkomponente, wobei die Innenkomponente innerhalb der Mittelkomponente anordenbar ist und die Mittelkomponente innerhalb der Aussenkomponente anordenbar ist, und wobei im montierten Zustand in der Innenkomponente sowie zwischen der Mittelkomponente und der Aussenkomponente ein Strömungskanal ausgebildet ist. Dabei sind beispielsweise die Innenkomponente, die Mittelkomponente sowie die Aussenkomponente insbesondere in einer Art ähnlich einem Bajonettverschluss axial gegeneinander arretierbar, und weiterhin ist, in einer weiteren Ausführungsform, die Axialabmessung der Aussenkomponente grösser als die Axialabmessung der Mittelkomponente, und die Axialabmessung der Mittelkomponente grösser ist als diejenige der Innenkomponente, derart, dass im montierten Zustand die axialen Enden der Innenkomponente innerhalb der Mittelkomponente zu liegen kommen und die axialen Enden der Mittelkomponente innerhalb der Aussenkomponente zu liegen kommen. Diese Bauweise ermöglicht ein besonders effizientes Montageverfahren des Festpunktes an die Rohre welches umfasst, dass die Innenkomponente des Festpunktes mit einem Ende des Innenrohres fest verbunden wird, die Mittelkomponente des Festpunktes axial über die Innenkomponente geschoben wird, die Mittelkomponente durch Drehen um die Rohrachse in eine Lage gebracht wird, in der sie axial gegen die Innenkomponente gelagert ist, die Mittelkomponente mit einem Ende des Mittelrohres fest verbunden wird, die Aussenkomponente des Festpunktes axial über die Mittelkomponente geschoben wird, die Aussenkomponente durch Drehen um die Rohrachse in eine Lage gebracht wird, in der sie axial gegen die Mittelkomponente gelagert ist, und die Aussenkomponente mit einem Ende des Aussenrohres fest verbunden wird,wobei die Verbindungen insbesondere durch Schweissen hergestellt werden.

[0022] Diese Schritte werden bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt, wobei selbstverständlich auch hier nicht explizierte weitere Schritte zwischen den beschriebenen Schritten durchgeführt werden können.

[0023] Ein Verfahren zur Montage einer Leitungsstrecke aus dem beschriebenen Verbundrohr umfasst Leitungselemente aus dem Verbundrohr der beschriebenen Art aneinanderzufügen; bei Bedarf Abzweigelemente einzufügen; und an jedem Leitungsstreckenende auf die oben beschriebene Art einen innenliegenden Festpunkt anzuordnen. In einer weiteren Ausführungsform wird die Leitungsstrecke bei Bedarf maximal bis zum kritischen Biegeradius des Verbundrohrs gebogen.

[0024] Bei Anordnung eines innenliegenden Festpunktes an jedem Ende einer Leitungsstrecke können sich die Vor- und Rücklaufleitungen, bzw. das Innenrohr, das Mittelrohr, und das Aussenrohr, nicht infolge unterschiedlicher thermischer Dehnungen unterschiedlich bewegen, und es stellt sich ein Kräftegleichgewicht zwischen den Rohren ein, woraus wiederum kürzere Gleitbereichslängen resultieren.

[0025] Durch den dauerhaften Verbund zwischen Innen-, Mittel- und Aussenrohr, und bei der oben beschriebenen Verwendung des KVMR auch von medienführendem Rohr und PUR-Schaum bzw. PUR-Schaum und HDPE-Mantel, wirkt die Leitung als eine komplette Einheit. Das bedeutet, dass die auftretenden Kräfte auf alle Leitungsbestandteile übertragen und verteilt werden. Durch die koaxiale Anordnung des Festpunktes wird ein Auslenken der Leitung aufgrund eines Bi-Metall-Effektes verhindert.

[0026] Die zwischen dem Innenrohr und dem Mittelrohr angeordnete Wärmeisolationsschicht umfasst in beispielhaften Ausführungsformen PUR-Schaumröhren und/oder Glasfaserröhren, wobei die Isolationsröhren insbesondere mit Aluminiumfolie umwickelt sind. Dabei finden beispielsweise ungeschlitzte PUR-Schaumröhren und Glasfaserröhren Verwendung. Die Ausführungsform mit PUR-Schaumröhren ermöglicht einen Betrieb bis zu Vorlauftemperaturen von ca. 130 °C, während mit wasserabweisenden Glasfaserröhren Betriebs-Vorlauftemperaturen bis über 200 °C vorgesehen werden. Prinzipiell sind auch andere Werkstoffe mit einer geeigneten Wärmebeständigkeit und Wärmeisolation geeignet, da die Isolationsschicht mechanisch unbelastet ist; die Kräfte werden durch die Führungselemente getragen. Mit geeigneten Werkstoffen sowohl für die Wärmeisolation und die Führungselemente als auch für die Rohre können prinzipiell auch höhere Vorlauftemperaturen als die beispielhaft genannten 200 °C vorgesehen werden.

[0027] Selbstverständlich können die beschriebenen Ausführungsformen des Verbundrohrs miteinander kombiniert werden.

[0028] Eine Rohrleitung, welche das oben angegebene Verbundrohr nutzt, umfasst wenigstens eine Leitungsstrecke, welche aus einem Verbundrohr der oben beschriebenen Art aufgebaut ist. Das Verbundrohr weist einen kritischen Biegeradius auf. Dieser ist durch verschiedene Parameter, wie zum Beispiel die verwendeten Werkstoffe, die Rohr-Querschnittsdimensionen, und dergleichen bestimmt, und dessen Bestimmung wird unten in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Global gesehen ergibt sich der kritische Biegeradius dann, wenn beim Biegen des Verbundrohrs mit diesem Radius oder einem engeren Radius die Spannungen, die Aufgrund des Biegens in den Rohren auftreten, in einem der Rohre eine unter Berücksichtigung eines Sicherheitsfaktors zulässige und vom Werkstoff und u.U. von den Betriebsparametern abhängige maximal zulässige Spannung erreichen oder überschreiten. Insgesamt ist die Bestimmung des kritischen Biegeradius dem Fachmann geläufig. Auf einer beliebigen Strecke, auf welcher die Leitung gerade verlegt ist oder der kritische Biegeradius nicht unterschritten wird, ist eine einzige Leitungsstrecke angeordnet, bei der ausschliesslich an den Enden der Leitungsstrecke je ein innenliegender Festpunkt angeordnet ist, in dem die axiale Verschieblichkeit des Innenrohres, des Mittelrohres, und des Aussenrohres gegeneinander behindert sind, während im dazwischenliegenden Bereich der Leitungsstrecke die Rohre frei von einer internen gegenseitigen axialen Lagerung angeordnet sind. Es müssen insbesondere keine Dehnungskompensatoren, Bogen, oder sonstige Längenausgleichselemente und Vorrichtungen zum Ausgleich der thermischen Dehnungen angeordnet werden, derart, dass die Rohrleitung mit Vorteil frei von derartigen Elementen ausgeführt ist. Beim Verlegen der beschriebenen Rohrleitung bzw. des beschriebenen Verbundrohrs werden keine systembedingten Richtungsänderungen vorgenommen oder Kompensatoren eingebaut, noch wird die Rohrleitung thermisch oder mechanisch vorgespannt. Durch die betriebliche Selbstvorspannung kann die Verlegung in gerader Linie so lange erfolgen, wie dies das Gelände und/oder Hindernisse zulassen und die Restverschiebungen in den anschliessenden Rohrbiegebereichen aufgenommen werden können. Müssen Richtungsänderugen durch Bögen vorgenommen werden, so ist davor ein kraftschlüssiger, rücklaufmediumführender, innenliegender Festpunkt der beschriebenen Art anzuordnen und somit die Leitungsstrecke zu terminieren.

[0029] Aufgrund der Eigenschaften des Verbundrohrs ist es möglich, dass im Bereich einer Leitungsstrecke Anschlüsse seitlich abzweigen.

[0030] In einer Weiterbildung der Rohrleitung ist insbesondere in der Mitte einer Leitungsstrecke, insbesondere einer Leitungsstrecke ohne Haftbereich ein einzelnes Festlager angeordnet, in dem das Aussenrohr gegen die Umgebung axial fest gelagert ist. Damit wird einer unkontrollierten Verschiebung des Gesamtsystems entgegengewirkt. Weitere äussere Festpunkte sind nicht erforderlich. Ein Haftbereich, in dem die Reibung der Umgebung ausreicht, um eine Verschiebung des Rohres zu verhindern, wirkt als natürlicher Festpunkt.

[0031] Im Innenrohr wird das wärmere Vorlaufmedium geführt, das beispielsweise Wasser oder ein sonstiges zum Energietransport geeignetes Fluid ist. Zwischen dem Mittelrohr und dem Aussenrohr wird das kältere Rücklaufmedium geführt. Wärmeverluste an das die Leitung umgebende Erdreich werden damit wirkungsvoll reduziert.

[0032] Das Aussenrohr wird nicht mit dem Vorlaufmedium hoher Temperatur beaufschlagt, was insbesondere bei der Verwendung des KVMR, als Aussenrohr in einer geringen Alterung der verwendeten Kunststoffe resultiert. Eine kritische PE-Mantelrohrtemperatur von beispielsweise 50 °C wird infolge dünnerer Dehnpolster an der Dehnungszone und gerade bei begrenzten Rücklauftemperaturen von beispielsweise 60 °C nicht erreicht. Die Verwendung eines KVMR-Rohres mit PUR-Dämmung als Aussenrohr ist unter Beachtung dieser Temperaturlimiten uneingeschränkt möglich. Ein weiterer Vorteil dieses Betriebes ist, dass bei der Kaltveriegung reduzierte Axialspannungen im Haftbereich entstehen. Durch die reduzierten, temperaturbedingten Axialspannungen wird insbesondere im Aussenrohr (KVMR) ebenfalls die Aufbäumsicherheit vergrössert und die zulässigen seitlichen Freigrabungslängen sind einer thermisch vorgespannten KVMR-Leitung ähnlich.

[0033] Je nach der Ausführung der Isolation zwischen Innen- und Mittelrohr und der Werkstoffqualität des Innenrohrs ist die Leitung für Vorlauftemperaturen bis ca. 130 °C, ca. 200 °C, oder auch darüber geeignet. In einer beispielhaften Verwendung des Verbundrohrs wird die Rücklauftemperatur auf 60 °C begrenzt, um die gesamte Längenausdehnung der Leitung zu begrenzen. Diese Begrenzung bietet auch Vorteile beim Einsatz eines KVMR mit PUR-Dämmung als Aussenrohr.

[0034] Schliesslich wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch ein innenliegender Festpunkt der oben beschriebenen Art und der dort angegebenen Ausführungsformen beschrieben und beansprucht.

[0035] Selbstverständlich können die oben beschriebenen Ausführungsformen und Weiterbildungen des Verbundrohrs, der Rohrleitung, des Festpunktes und des Montageverfahrens untereinander kombiniert werden. In diesem Sinne sind auch Kombinationen der Merkmale der Unteransprüche untereinander offenbart, auch wenn eine Kombination in den Rückbezügen der Ansprüche nicht explizit angegeben wurde.

[0036] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung illustrierten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im Einzelnen zeigen <tb>Fig. 1<sep>ein Beispiel für eine Leitung unter Verwendung des beschriebenen Verbundrohrs; <tb>Fig. 2<sep>eine detailliertere Darstellung des Aufbaus einer beispielhaften Ausführungsform des Verbundrohrs; <tb>Fig. 3<sep>einen Querschnitt durch das Verbundrohr aus Fig. 2; <tb>Fig. 4<sep>einen beispielhaften Führungsring zur wärmebrückenfreien Lagerung von Innenrohr und Mittelrohr; <tb>Fig. 5<sep>eine Ausführungsform eines Distanzhalteelementes zum Einsatz zwischen Mittel- und Aussenrohr; <tb>Fig. 6<sep>ein Beispiel für die Anordnung einer Leitung mit dem dargestellten Verbundrohr in einer stark befahrenen Strassenkreuzung im Querschnitt; <tb>Fig. 7<sep>den Anschluss einer Abzweigleitung; und <tb>Fig. 8<sep>eine beispielhafte Ausführungsform eines Festpunktes zur Terminierung einer Leitungsstrecke.

[0037] Für das Verständnis der Erfindung nicht unmittelbar wesentliche Details sind in der Zeichnung weggelassen worden. Die nachfolgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels und die Zeichnung dienen dem besseren Verständnis der Erfindung, und sollen nicht zur Einschränkung der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung herangezogen werden.

[0038] In Fig. 1 ist in stark schematischer Darstellung eine beispielhafte Rohrleitung dargestellt, die aus einem Verbundrohr der oben beschriebenen Art aufgebaut ist. Eine gerade oder bis zu einem kritischen Biegeradius gebogene Leitungsstrecke 1 ist auf nicht dargestellte Weise aus axial hintereinandergefügten Elementen des Verbundrohrs zusammengefügt. Dabei ist ein Innenrohr 11 in einem Mittelrohr 12 und dieses in einem Aussenrohr 13 angeordnet. Im Innenrohr ist ein innerer Strömungskanal 101 gebildet, der beispielsweise als Vorlaufleitung zur Führung heissen Wassers für eine Fernwärmeversorgung verwendet wird. Zwischen dem Aussenrohr und dem Mittelrohr ein äusserer Strömungskanal 102 gebildet, der beispielsweise als Rücklaufleitung zur Rückführung des Fluides vom Verbraucher verwendet wird. Zwischen dem Innenrohr und dem Aussenrohr sind, in dieser Darstellung nicht gezeigt, eine Isolationsschicht, sowie in axialen Abständen radial wirkende Führungselemente angeordnet. Diese sind so vorgesehen, dass axiale Bewegungen zwischen dem Innenrohr und dem Mittelrohr nicht behindert werden. Ebenso sind zur radialen Lagerung von Aussenrohr und Mittelrohr ebenfalls nicht dargestellte Distanzhalteelemente angeordnet, welche ebenfalls eine freie axiale Beweglichkeit von Mittelrohr und Aussenrohr gewährleisten. Die Begrenzung einer solchen Leitungsstrecke ergibt sich, wenn Leitungsbögen 3 oder dergleichen vorgesehen werden müssen, d.h. der Biegeradius kleiner als der kritische Biegeradius ist. Die Leitungsstrecke wird dann durch innere Festpunkte 2 terminiert, an denen das Innenrohr gegen das Mittelrohr und das Mittelrohr gegen das Aussenrohr axial fest gelagert sind. Nach aussen wird maximal ein äusseres Festlager 40 empfohlen, an dem das Aussenrohr gegen die Umgebung gelagert ist, falls die Reibung des die im Boden verlegte Leitung umgebenden Erdreichs nicht ausreicht, um eine unkontrollierte Verschiebung der Leitungsstrecke 1 zu verhindern. Bei einer Verlegung der Rohrleitung im Erdreich oder beispielsweise einem Sandbett entsteht eine Reibung zwischen dem Aussenrohr und der Umgebung, das einer Verschiebung der Rohrleitung entgegenwirkt und die Temperaturdehnung behindert. Diese Reibungskraft ist umso grösser, je länger das beispielsweise in der Sandbettung liegende Leitungsstück ist. Von einem Leitungsende her nimmt die Reibungskraft und damit die Behinderung der temperaturbedingten Dehnung der Leitung daher zur Leitungsmitte hin zu. Ab einem bestimmten Abstand wird die Dehnung in der Leitungsmitte vollständig behindert, und die Rohrleitung kann nicht mehr in der Umgebung, als beispielsweise einer Sandbettung mit Auffüllmaterial, gleiten. Dieser Bereich der Rohrleitung, in dem die Bewegung der Rohrleitung vollständig unterbunden ist, wird Haftbereich genannt. Die Leitungsabschnitte am Ende einer Leitungsstrecke, in denen die Dehnung nicht vollständig behindert wird, in der also die Kraft durch die thermische Dehnung grösser als die Haftreibung zwischen Aussenrohr und Umgebung ist, wird Gleitbereich genannt. Wenn ein Haftbereich vorliegt, so wirkt dieser als natürlicher Festpunkt, und die Anordnung eines speziellen Festlagers in der Leitungsmitte ist nicht zwingend erforderlich.

[0039] Aufgrund der starren Verbindung von Innen-, Mittel- und Aussenrohr mit einem innenliegenden und rücklaufmediumführenden Festpunkt an den Leitungsstreckenenden ergibt sich bei der Erstinbetriebnahme durch die bekannte Technik «Betriebliche Selbstvorspannung» folgendes: Das Innenrohr 11 will sich mit steigenden Temperaturen bis zur maximalen Betriebstemperatur in der Länge ausdehnen, wird aber durch die Festpunkte 2 und die axiale Lagerung am Mittel- und Aussenrohr - die ja wesentlich geringere Temperaturen aufweisen - in seiner Längsausdehnung behindert, und wird beim Erreichen der Streckgrenze durch gleichmässiges Fliessen vorgespannt. Diese Dehnbehinderung wird durch den Dehnwiderstand des Mittel- und Aussenrohres und durch die Reibung zwischen dem Aussenrohr und dem Erdreich bewirkt. Der zwischen dem Mittelrohr und Aussenrohr strömende Rücklauf bewirkt geringe, temperaturbedingte Spannungsgrössen im Aussen-und Mittelrohr und der Gefahr eines Ausknickens des Leitungssystems wird entgegengewirkt.

[0040] In Fig. 2 ist ein Ausschnitt einer Leitungsstrecke der in Fig. 1beispielhaft dargestellten einer Fernwärme-Kompaktrohrleitung im Schnitt detaillierter gezeigt. Das beispielhaft verwendete und dargestellte Verbundrohr umfasst ein Innenrohr 11, welches zur Übertragung eines heissen Vorlaufmediums als Stahlrohr ausgeführt ist, einem Mittelrohr 12 und einem Aussenrohr 13. Innerhalb des Innenrohrs ist ein Strömungskanal 101 gebildet der als Vorlaufkanal für zu einem Verbraucher strömendes Vorlaufmedium dient, während ein Ringraum 102 zwischen dem Mittelrohr und dem Aussenrohr als Rücklaufkanal für vom Verbraucher zurückfliessendes Medium dient. Der ringförmige Hohlraum zwischen Innenrohr und Mittelrohr kann in einer Ausführungsform mittels Überwachungsdrähten oder Sensoren sowie mittels Über- oder Unterdruck zur Kontrolle des Feuchte- oder Wasseranfalles genutzt werden. In diesem Hohlraum befindet sich auch das Isolationsmaterial, beispielsweise ungeschlitzten PUR-Schaumröhren bis zu Vorlauftemperaturen von 130 °C, oder, bis beispielsweise 200 °C oder auch darüber hinaus zum Beispiel ungeschlitzten, insbesondere wasserabweisenden Glasfaserröhren mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,035 W/mK bei + 50 °C, welche weiterhin mit einer Aluminiumfolie umwickelt sein können. Das Innenrohr ist im Mittelrohr mittels Führungselementen, Führungsringe 14 über die gesamte Länge der Leitungsstrecke in axialen Abständen gelagert, wobei zwischen den Führungselementen 14 das Isolationsmaterial 15 angeordnet ist. Durch die Ausführung der Führungselemente 14 aus einem Wärmedämmstoff erfolgt die Lagerung wärmebrückenfrei bzw. ohne ausgeprägte Wärmebrücken. Prinzipiell besteht eine grosse Wahlfreiheit bei der Auswahl des Isolationsmaterials, da die Lagerung der Rohre ineinander durch die Führungsringe 14 übernommen wird und das Isolationsmaterial 15 mechanisch unbelastet ist. Das Mittelrohr, bestehend aus Stahl, ist vom Rücklaufmedium aussendruckbelastet und mittels sternförmigen Metallstützringen 16 im Aussenrohr 13 gelagert, wobei der ringförmige Hohlraum zwischen Mittelrohr und Aussenrohr zur Übertragung des Rücklaufmediums dient. Das Aussenrohr ist als KVMR mit oder ohne Diffusionssperre und mit unterschiedlichen Dämmdicken ausgeführt. Ein Stahlrohr 131 ist von einem Kunststoffmantelrohr 133 aus HDPE ummantelt, wobei der Ringraum zwischen dem Stahlrohr 131 und dem Kunststoffmantelrohr 133 mit zum Beispiel mit PUR-Schaum 132, mit einer Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,026 W/mK bei + 50 °C, vollständig und kraftschlüssig ausgeschäumt ist. Es ist bekannt, dass zur Überwachung auf Leckagen oder Feuchtigkeitseinbrüchen in den PUR-Schaum Leckwarn- und Ortungskabel eingelegt sein können. Die Lagerung der Rohre ineinander mittels der Führungselemente 14 und der Distanzelemente 16 erfolgt derart, dass eine axiale Verschieblichkeit der Rohre gegeneinander nicht behindert wird. Der Wärmeverlust vom Vorlaufmedium wird vom Rücklaufmedium aufgenommen, dadurch wird der Wärmeverlust ans Erdreich gegenüber einer Nebeneinanderverlegung von Vorlauf- und Rücklaufleitung um ca. 50 % verringert. Beim Erstellen einer in Fig. 1dargestellten Leitungsstrecke werden bevorzugt axiale Elemente begrenzter Länge mit dem beschriebenen Aufbau vorgefertigt angeliefert und vor Ort miteinander verschweisst.

[0041] Fig. 3 zeigt einen beispielhaften Querschnitt, vertikal zur Längsachse eines hier beschriebenen und beanspruchten Kompaktrohres für eine Leitung nach Fig. 1 und 2. Die Führungsringe 14 sind in diesem Querschnitt von der Isolation 15 verdeckt und nicht dargestellt. Innenrohr 11, das Isolationsmaterial 15, die nicht dargestellten Führungsringe 14, das Mittelrohr 12, das sternförmige Distanzhalteelement 16, sowie das Aussenrohr 13, umfassend das medienführende Rohr 131, den PUR-Schaum 132 und das Mantelrohr 133 sind als Einheit vorgefertigt.

[0042] Die Montage einer Leitung aus dem beschriebenen Verbundrohr, also einer Kompaktrohrleitung, ist denkbar einfach, denn die Rohre und andere Formteile werden vorfabriziert, so, dass auf der Baustelle weitgehend nur noch gerade Verbindungen auszuführen sind. Wenn es die örtlichen Verhältnisse zulassen ist es in jedem Fall vorteilhafter, die Einzelteile ausserhalb oder oberhalb des Grabens zu längeren Abschnitten zu verschweissen, die Druck- und Dichtigkeitsprüfung auszuführen, die Verbindungsstellen nachzuisolieren und anschliessend mit der sogenannten und dem Fachmann an sich bekannten Pipelinetechnik auf das vorbereitete Sandbett abzusenken.

[0043] Eine gebogene Rohrstrecke kann durch Verschweissen einer geraden Rohrstrecke und anschliessendes elastisches Biegen der Rohrleitung beim Verlegen im Rohrgraben hergestellt werden. Dies kann durch sukzessives Abbiegen eines freien Leitungsendes geschehen, nötigenfalls mit Hilfsmitteln wie z.B. Seilwinden. Wird die Rohrbiegespannung im KVMR mit Stahlrohrdurchmesser DN 225 auf beispielsweise 140 N/mm<2> begrenzt, so ergibt sich bei einem Sicherheitsfaktor von 1.5 gegen die Warmstreckgrenze ein Krümmungsradius von 181 Meter. Wie gross die Werte für die Biegespannung und die Sicherheit gewählt werden, muss von den Projektverantwortlichen entschieden werden. Bei engeren Krümmungsradien muss die Leitungsstrecke in der beschriebenen Weise mittels der innenliegenden Festpunkte terminiert und eine Bogenleitung angeschlossen werden.

[0044] Mit dem ersten betrieblichen Anfahren vom spannungsfreien Montagezustand der kaltverlegten Leitung auf die Nennbetriebstemperatur will sich das Innenrohr (Vorlauf) ausdehnen, findet aber keine freie Ausdehnung vor, denn Innen-, Mittel- und Aussenrohr sind durch den innenliegenden, rücklaufmediumführenden Festpunkt starr miteinander verbunden. Ein stetig wachsendes Kräftegleichgewicht zwischen Innenrohr einerseits und Mittel- resp. Aussenrohr andererseits entsteht. Die Stahlflächenquerschnitte von Mittel-und Aussenrohr sind im Verhältnis zum Innenrohr viel grösser, d.h. die Spannungen darin sind wesentlich kleiner. Die axiale Druckspannung im Innenrohr ist nicht gleich der vollen Temperaturspannung, wie unter der Annahme rein elastischer Verformungen, sondern ist gleich der Streckgrenze und somit kleiner als die volle Temperaturspannung. Die Spannung im Innenrohr erreicht die Fliessgrenze vor dem Erreichen der Betriebstemperatur. Dadurch wird das Innenrohr durch gleichmässiges Fliessen plastisch gestaucht. Bei der Abkühlung auf Umgebungstemperatur hat das Innenrohr nun eine Zugvorspannkraft und das Mittel- und Aussenrohr eine Druckkraft in gleicher Grösse. Jede spätere Erwärmung bewirkt eine elastische Verformung.

[0045] Die selbstvorgespannte Kompaktrohrleitung mit beispielsweise einem Innenrohrdurchmesser von 114.3 mm aus St. 37.0, einem Mittelrohrdurchmesser von 193.7 mm aus St. 37.0 und einem Aussenrohrdurchmesser von 244.5 mm aus St. 37.2, KVMR Da = 400 mm, für eine Betriebs-Vorlauftemperatur von 180 °C bei einem max. Betriebsdruck von 32 bar und einer Rücklauftemperatur von 60 °C und einer Rohrscheitelüberdeckung von 0.6 m, ergibt sich beim erstmaligen Anfahren eine Leitungsverschiebung von Al = 40 mm. Nach der Selbstvorspannung liegt die Normalspannung im Innenrohr (Vorlauf) bei maximaler Betriebstemperatur 34% unter der Warmstreckgrenze.

[0046] Mit den geminderten Erstdehnungen und den praktisch konstanten Rücklauftemperaturen sind die Mantelrohrverbindungen, ausser beim An- und Abfahren, nur unwesentlichen wechselnden temperaturbedingten Verlagerungen ausgesetzt, was sich wiederum vorteilhaft auf die Dichtheit der Muffenverbindungen und die Scherbeanspruchung des PUR-Schaumes auswirkt. Somit werden die statisch beanspruchten Kunststoffe im KVMR unter dem Einfluss von der Rücklauftemperatur einer wesentlich geringeren Alterung unterliegen. Dadurch verlängert sich auch die technische Lebensdauer, und es vergrössert sich zudem die Sicherheit des Systems. Der Wärmeverlust vom Vorlauf geht in den Rücklauf und durch den ca. 50 % geringeren Wärmeverlust ins Erdreich im Vergleich zur Führung des Vorlaufmediums in einem beispielsweise einzelverlegten KVMR oder auch bei anderen Systemen vermindern sich die Betriebskosten entsprechend. Durch die Anordnung des Rücklaufs im Aussenraum des kaltverlegten Verbundrohres werden die Axialspannungen nicht voll ausgenutzt und erlauben daher eine flexiblere Leitungsverlegung.

[0047] Um die Gefahr eines zyklischen Plastifizierens zu vermeiden, ist es bei höheren Betriebstemperaturen und grösseren Rohrdimensionen und wirtschaftlichen Wanddicken notwendig, Stähle mit entsprechenden Streckgrenzwerten einzusetzen, insbesondere aus einem unlegierten oder niederlegierten, geschweissten, ferritischen Stahlrohr nach DIN 1626; einem unlegierten oder niederlegierten, nahtlosen, ferritischen Stahlrohr nach DIN 1629; einem unlegierten oder niederlegierten, nahtlosen, ferritischen, warmfesten Stahlrohr (Kesselrohre), beispielsweise St. 35.8 oder St. 45.8, nach DIN 17175; einem Feinkornbaustahl, beispielsweise nach DIN: WStE 51 Werkstoffnummer 1.8937), WStE 420 (Werkstoffnummer 1.8932) WStE 460 (Werkstoffnummer 1.8935) oder StE 690 (Werkstoffnummer 1.8928 und 1.6919); einem nichtrostenden, säurebeständigen und austenitischen Rohrstahl, beispielsweise XIOCrNiTi 189 oder X2CrNiMo 1810 nach DIN 17440.

[0048] Fig. 4 zeigt einen Führungsring 14, der in dem beschriebenen Verbundrohr das Innenrohr im Mittelrohr zentrisch lagert und zwischen dem mechanisch unbelasteten Isolationsmaterial angeordnet ist. Der Führungsring ist aus einem druckfesten Wärmedämmmaterial, welcher spezifisch für die betriebsbedingten Temperaturen und Kräfte gefertigt wird. Der Führungsring weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Leckwasserausschnitt 141 sowie zwei radiale Bohrungen 142 auf, die symmetrisch zum Leckwasserausschnitt unter einem Winkel von zum Beispiel 120° zueinander angeordnet sind. Die Bohrungen dienen zum Festklemmen des Führungsrings auf dem Innenrohr, was insbesondere bei der Montage nützlich ist.

[0049] Als Werkstoff für die Führungselemente beziehungsweise den Führungsring kommt ein wärmedämmender und druckfester Werkstoff infrage. Damit bei geraden Leitungsstrecken eine hinreichende Führungs- und Zentrierungsfunktion gewährleistet wird, sollte die Druckfestigkeit wenigstens 10 MPa betragen. Speziell ergeben sich die erforderlichen Mindestwerte aus der spezifischen Systemkonfiguration. Es versteht sich von selbst, dass der Werkstoff auch bei den angestrebten Einsatztemperaturen, Lasten und Kräften die entsprechenden mechanischen Festigkeitswerte aufweisen muss.

[0050] Fig. 5 zeigt einen sternförmigen Metallring 16, der als Distanzhalteelement zwischen dem Mittel- und dem Aussenrohr dient und das Mittelrohr im Aussenrohr zentriert. Die beispielhaft dargestellte Bauweise, die einen Strömungsquerschnitt für das Rücklaufmedium frei lässt, ist beispielsweise aus Flachstahl gefertigt. Die dargestellte Bauweise mit einem Umfangsspalt gewährleistet eine Elastizität in Umfangsrichtung.

[0051] In Fig. 6 ist ein beispielhafter Querschnitt einer in den Strassenoberbau einer Hauptverkehrsstrasse oder Strassenkreuzung integrierten Kompaktrohrleitung dargestellt. In diesem Bereich ist die Kompaktrohrleitung einbetoniert, damit die hohen Lasten aus dem Strassenverkehr mit einer minimalen Überdeckung aufgenommen werden können.

[0052] Fig. 7 zeigt einen teilweisen Längsschnitt (in der unteren Hälfte des dargestellten Rohres) durch eine seitlich abgehende Anschluss-Kompaktrohrleitung, beispielsweise eine Hausanschlussleitung. Diese umfasst ebenfalls ein Innenrohr 11 ́, ein Mittelrohr 12 ́, und ein Aussenrohr 13 ́, welches in der bereits beschriebenen Weise als KVMR mit dem Medienrohr 131 ́, einem Mantelrohr 133 ́, sowie der PUR-Isolierung 132 ́ aufgebaut ist. Innen-, Mittel- und Aussenrohr sind mit den jeweils entsprechenden Rohren der im Querschnitt dargestellten Leitung verbunden, beispielsweise verschweisst. Zwischen Innen- und Mittelrohr ist ebenfalls eine Isolationsschicht 15 ́, sowie in axialen Abständen Führungselemente 14 ́ angeordnet. Zwischen Mittel- und Aussenrohr sind nicht dargestellte Distanzhalteelemente in der oben beschriebenen Art angeordnet. 101 ́ und 102 ́ kennzeichnen die Strömungskanäle, welche mit den jeweiligen korrespondierenden Strömungskanälen 101 und 102 der Hauptleitung in Fluidverbindung stehen. Die Längenausdehnung der Hausanschlussleitung wird im Gebäudeinnern aufgenommen. Im Gebäudeinnern werden die den Rücklauf führenden Rohre mit einem Ring dicht verschweisst und der Rücklauf seitlich abgeführt.

[0053] Solche Abgangsleitungen, z.B. Hausanschlüsse, können seitlich erstellt werden und sind auf der gesamten Streckenlänge realisierbar. Abzweige im Gleitbereich erfahren bei kaltverlegter Kompaktrohrleitung kleinere Verschiebungen als bei konventioneller Verlegung von KVMR. Es gilt zu berücksichtigen, dass sich beim An- und Abfahren des Verbundrohres eine Relativbewegung zwischen Innen-, Mittel- und Aussenrohr einstellt. Um zu verhindern, dass durch Relativverschiebungen die Abzweige unzulässig beansprucht werden, ist der Aufheizgradient und die Fliessgeschwindigkeit des Mediums so zu wählen, dass in den Zwischenräumen der Abgangsleitungen die Relativbewegungen aufgenommen werden können. Damit im Querschnittsbereich keine grösseren Spannungen auftreten als im Längsschnitt, muss das Durchmesserverhältnis vom Grundrohr zum verstärkten Abgangsstutzen in der Regel grösser 1,5 sein.

[0054] Fig. 8 zeigt in verschiedenen Ansichten ein Beispiel eines aus drei gegeneinander verdrehbaren Teilen bestehenden Festpunktes 2, welche von innen nach aussen an die bestehenden Leitungen angeschweisst werden um eine Leitungsstrecke zu terminieren und eine gegenseitige axiale Abstützung der drei Rohre des beschriebenen Verbundrohrs zu schaffen. Der Festpunkt umfasst eine Innenkomponente 50, eine Mittelkomponente 60, und eine Aussenkomponente 70. Deren Durchmesser kann jeweils dem Durchmesser des korrespondierenden Rohres entsprechen oder die Festpunktkomponenten verlangen, konstruktiv bedingt, grössere Rohre zu verwenden. Die Innenkomponente weist an ihrem Aussenumfang beispielsweise in der axialen Mittenposition eine Anzahl Nasen auf. Ebenso weist die Aussenkomponente an ihrem Innenumfang ins Rohrinnere ragende Nasen auf. Dabei decken diese Nasen nur jeweils einen Teil des Umfangs ab, und lassen dazwischen Platz frei, um, wie noch zu beschreiben sein wird, einen Strömungsquerschnitt zwischen Mittel- und Aussenkomponente freizulassen. Die Mittelkomponente weist an zwei axialen Positionen Nasen 61 und 62 auf, welche sowohl nach innen als auch nach aussen ragen. Diese sind hinsichtlich ihrer Umfangspositionen an der Aussenseite der Mittelkomponente analog zu denen der Nasen der Aussenkomponente angeordnet, und an der Innenseite der Mittelkomponente analog zu denen der Innenkomponente. Im vorliegenden Beispiel sind die Umfangspositionen an Innen- und Aussenkomponente identisch, was aber nach Anzahl und Anordnung nicht zwingend ist. In axialer Position sind die Nasen der Mittelkomponente zu denen der Innen- bzw. Aussenkomponente komplementär, derart, dass die Nasen 51 und 71 von Innen- und Aussenkomponente axial zwischen den Nasen 61 und 62 der Mittelkomponente angeordnet werden können. Dies ist insbesondere in den Fig. 8aund 8d zu erkennen. Aus dieser Anordnung resultiert, dass die Komponenten des Festpunktes nach Art eines Bajonettverschlusses axial gegeneinander arretiert werden können wie folgt: Die Mittelkomponente wird gegenüber der Innenkomponente in eine koaxiale Umfangsposition gebracht, bei der die inneren Nasen der Mittelkomponente in Umfangsrichtung zwischen den Nasen der Innenkomponente zu liegen kommen. Danach wird die Mittelkomponente axial über die Innenkomponente geführt, bis die Nasen der Innenkomponente axial zwischen den inneren Nasen der Mittelkomponente liegen. Darauf werden die Komponenten in Umfangsrichtung derart gegeneinander verdreht, dass die Nasen der Innenkomponente axial zwischen den inneren Nasen der Mittelkomponente zu liegen kommt. Dadurch sind Innen- und Mittelkomponente mit allenfalls einem geringen und definierten Spiel axial gegeneinander fixiert. In dieser Position erfolgt zum Beispiel eine Umfangsfixierung durch Verschweissen der Komponenten mit den korrespondierenden Rohren des Verbundrohrs; insbesondere ist die Innenkomponente von Beginn an mit dem Innenrohr fest verbunden. Darauf wird die Aussenkomponente in analoger Weise axial über die Mittelkomponente geschoben, und die Nasen 71 der Aussenkomponente durch Verdrehen mit den äusseren Nasen der Mittelkomponente in Eingriff gebracht, und schliesslich die Umfangsposition fixiert. Auf diese Weise ergibt sich ein Verbund aus sich axial gegeneinander abstützenden Komponenten, die mit dem Verbundrohr verbunden sind, und die Rohre des Verbundrohrs am Ende einer Leitungsstrecke axial gegeneinander abstützen. Aufgrund der von innen nach aussen zunehmenden axialen Abmessung der Komponenten des Festpunktes sind die Stossstellen der anzuschliessenden Rohre jeweils bis zur Montage frei, beispielsweise für Schweissarbeiten, zugänglich, bevor die jeweils aussenliegende Komponente übergeschoben wird. Wie insbesondere in den Fig. 8b und 8cerkennbar, verbleibt in Umfangsrichtung zwischen den Nasen ein äusserer Strömungskanal 102 ́ ́, welcher mit dem Ringkanal zwischen dem Aussenrohr und dem Mittelrohr des Verbundrohrs korrespondiert und im Betrieb bevorzugt mit Rücklaufmedium beaufschlagt wird. Der Kanal 101 ́ ́ innerhalb der Innenkomponente wird zum Beispiel mit dem Vorlauf beaufschlagt.

[0055] Die Anordnung und Anzahl der Nasen kann selbstverständlich von der dargestellten abweichend sein, solange die beschriebene Bajonettfunktion erzielt wird und die Festigkeit der Nasen die axiale Abstützung gewährleistet. Insbesondere können an der Innenkomponente axial beabstandete Nasen angeordnet sein, zwischen die korrespondierende einzelne Nasen an der Innenseite der Mittelkomponente eingreifen. Ebenso können an der Aussenkomponente axial beabstandete Nasen angeordnet sein, zwischen die korrespondierende einzelne Nasen an der Aussenseite der Mittelkomponente eingreifen.

[0056] Obschon die Erfindung anhand spezieller Ausführungsbeispiele erläutert ist, ist die Erfindung wie sie in den Ansprüchen dargestellt ist in keinem Falle auf diese Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Dem Fachmann eröffnen sich anhand der oben gegebenen Beschreibung und Erläuterung der Erfindung ohne weiteres weitere Ausführungsformen und Anwendungen des erfindungsgemässen Verbundrohrs.

Bezugszeichenliste

[0057] <tb>1<sep>Leitungsstrecke <tb>2<sep>Festpunkte <tb>3<sep>Leitungsbögen <tb>10<sep>Verbundrohr <tb>11, 11 ́<sep>Innenrohr <tb>12, 12 ́<sep>Mittelrohr <tb>13,13 ́<sep>Aussenrohr <tb>14, 14 ́<sep>Führungselement, Führungsring <tb>15, 15 ́<sep>Isolation <tb>16, 16 ́<sep>Distanzelement, Distanzring <tb>40<sep>äusseres Festlager <tb>50<sep>Innenkomponente eines Festpunktes <tb>51<sep>Nase, Axialveriegelungselement <tb>60<sep>Mittelkomponente eines Festpunktes <tb>61<sep>Nase, Axialveriegelungselement <tb>62<sep>Nase, Axialveriegelungselement <tb>70<sep>Aussenkomponente eines Festpunktes <tb>71<sep>Nase, Axialveriegelungselement <tb>101, 101 ́, 101 ́ ́<sep>innerer Strömungskanal; Vorlaufkanal <tb>102, 102 ́, 102 ́ ́<sep>äusserer Strömungskanal, Rücklaufkanal <tb>131, 131 ́<sep>Medienrohr eines Verbundrohres <tb>132, 132 ́<sep>Dämmung; Isolation eines Verbundrohres, PUR-Dämmung <tb>133, 133 ́<sep>Mantelrohr <tb>141<sep>Leckwasserausschnitt <tb>142<sep>Bohrung

Claims (14)

1. Verbundrohr zur Führung von zwei getrennten Fluidströmen, insbesondere bei unterschiedlicher Temperatur der Fluidströme, umfassend ein Innenrohr (11), ein Aussenrohr (13) und ein Mittelrohr (12), wobei der Innendurchmesser der Mittelrohrs grösser ist als der Aussendurchmesser des Innenrohrs und der Innendurchmesser des Aussenrohrs grösser ist als der Aussendurchmesser des Mittelrohrs, und wobei das Innenrohr im Mittelrohr angeordnet ist und das Mittelrohr im Aussenrohr angeordnet ist, derart, dass zwischen der Aussenwand des Innenrohrs und der Innenwand des Mittelrohrs sowie zwischen der Aussenwand des Mittelrohrs und der Innenwand des Aussenrohrs jeweils ein Hohlraum ausgebildet ist, und wobei weiterhin in dem zwischen dem Innenrohr und dem Mittelrohr ausgebildeten Hohlraum eine Wärmeisolationsschicht (15) angeordnet ist, derart, dass im Innenrohr sowie zwischen dem Mittelrohr und dem Aussenrohr jeweils ein Fluidströmungskanal (101, 102) ausgebildet ist, wobei zwischen den beiden Fluidströmungskanäle eine Isolationsschicht angeordnet ist.

2. Verbundrohr gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Mittelrohr und dem Innenrohr axial voneinander beabstandet und insbesondere im Wesentlichen regelmässigen axialen Abständen Führungselemente (14) angeordnet sind, welche für eine radiale und insbesondere zentrische, Führung und radiale Lagerung des Innenrohrs im Mittelrohr vorgesehen sind, wobei die Führungselemente wenigstens gegenüber dem Innenrohr und/oder dem Mittelrohr axial verschieblich sind, und wobei axial zwischen den Führungselementen die Wärmeisolationsschicht angeordnet ist, wobei die Führungselemente insbesondere aus einem Isolationsmaterial und weiterhin insbesondere aus einem druckfesten Isolationsmaterial bestehen, derart, dass eine wärmebrückenfreie Führung und Lagerung hergestellt ist.

3. Verbundrohr gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Mittelrohr und dem Aussenrohr Distanzelemente (16) angeordnet sind, welche eine radiale und insbesondere konzentrische Führung des Mittelrohrs im Aussenrohr bewirken, wobei im Bereich der Distanzhalteelemente ein Strömungsquerschnitt zwischen dem Mittelrohr und dem Aussenrohr verbleibt, und wobei die Distanzhalteelemente gegenüber dem Mittelrohr und/oder gegenüber dem Aussenrohr axial verschieblich sind.

4. Verbundrohr gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolationsschicht (15) PUR-Schaumröhren und/oder Glasfaserröhren umfasst, welche insbesondere mit Aluminiumfolie umwickelt sind.

5. Verbundrohr gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende einer Leitungsstrecke (1) ein innenliegender Festpunkt (2) vorgesehen ist, an dem das Innenrohr gegen das Mittelrohr sowie das Mittelrohr gegen das Aussenrohr axial fest oder mit eingeschränktem axialem Spiel gelagert ist, wobei sowohl im Innenrohr als auch zwischen dem Mittelrohr und dem Aussenrohr ein Strömungskanal erhalten bleibt.

6. Verbundrohr gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Festpunkt eine einzelne Baugruppe ist, welche insbesondere durch Schweissen mit den Rohren verbindbar ist.

7. Verbundrohr gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Festpunkt (2) eine Innenkomponente (50), eine Aussenkomponente, (70) sowie eine Mittelkomponente (60) umfasst, wobei die Innenkomponente innerhalb der Mittelkomponente anordenbar ist und die Mittelkomponente innerhalb der Aussenkomponente anordenbar ist, und wobei im montierten Zustand in der Innenkomponente sowie zwischen der Mittelkomponente und der Aussenkomponente ein Strömungskanal (101 ́ ́, 102 ́ ́) ausgebildet ist.

8. Verbundrohr gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkomponente, die Mittelkomponente sowie die Aussenkomponente axial gegeneinander arretierbar sind, wobei die axiale Arretierung insbesondere in der Art eines Bajonettverschlusses ausgeführt ist.

9. Rohrleitung, umfassend wenigstens eine Leitungsstrecke (1), welche aus einem Verbundrohr (10) gemäss einem der vorliegenden Ansprüche gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer beliebigen Strecke, auf welcher insbesondere ein kritischer Biegeradius des Verbundrohrs nicht unterschritten wird, eine einzige Leitungsstrecke angeordnet ist, bei der ausschliesslich an den Enden der Leitungsstrecke je ein innenliegender Festpunkt (2) angeordnet ist, in dem die axiale Verschieblichkeit des Innenrohres, des Mittelrohres, und des Aussenrohres gegeneinander behindert sind, während im dazwischenliegenden Bereich der Leitungsstrecke die Rohre frei von einer internen gegenseitigen axialen Lagerung angeordnet sind.

10. Rohrleitung gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer Leitungsstrecke Anschlüsse seitlich abzweigen.

11. Rohrleitung gemäss einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere in der Mitte einer Leitungsstrecke ein einzelnes äusseres Festlager (40) angeordnet ist, in dem das Aussenrohr gegen die Umgebung axial fest gelagert ist.

12. Innenliegender Festpunkt (2) gekennzeichnet durch die den innenliegenden Festpunkt betreffenden Merkmale eines der Ansprüche 5 bis 8.

13. Verfahren zur Montage einer Leitungsstrecke aus einem Verbundrohr gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend Leitungselemente gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8 aneinanderzufügen und zu verbinden; dabei bei Bedarf Abzweigelemente einzufügen; an jedem Leitungsstreckenende einen innenliegenden Festpunkt anzuordnen, indem - die Innenkomponente des Festpunktes mit einem Ende des Innenrohres fest verbunden wird, - die Mittelkomponente des Festpunktes axial über die Innenkomponente geschoben wird, - die Mittelkomponente durch Drehen um die Rohrachse in eine Lage gebracht wird, in der sie axial gegen die Innenkomponente gelagert ist, - die Mittelkomponente mit einem Ende des Mittelrohres fest verbunden wird, - die Aussenkomponente des Festpunktes axial über die Mittelkomponente geschoben wird, - die Aussenkomponente durch Drehen um die Rohrachse in eine Lage gebracht wird, in der sie axial gegen die Mittelkomponente gelagert ist, und - die Aussenkomponente mit einem Ende des Aussenrohres fest verbunden wird, wobei die Verbindungen insbesondere durch Schweissen hergestellt werden, und welches Verfahren in einer Ausführungsform insbesondere weiterhin umfasst, die Leitungsstrecke bei Bedarf maximal bis zum kritischen Biegeradius des Verbundrohrs zu biegen.

14. Verbundrohr gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Medienführung, insbesondere als Fernwärmeleitung, wobei im Innenrohr das Vorlaufmedium geführt wird und zwischen dem Mittelrohr und dem Aussenrohr das Rücklaufmedium geführt wird.