DD227180A1 - Vorrichtung zur verhinderung des zerfrierens wassergefuellter raeume - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verhinderung des Zerfrierens wassergefuellter Raeume, bzw. von Raeumen, die mit wasserhaltigen Fluessigkeiten gefuellt sind, insbesondere von Rohren, Armaturen, Behaeltern und dergleichen. Erfindungsgemaess wird dies mit relativ geringem technischen und materiellen Aufwand kostenguenstig erreicht, indem in diesen als Schutzvorrichtung Stuecke oder Meterware porigen Materials in verschiedenen Formen angeordnet ist, bzw. auf die Innenwand aufgetragen ist.

Description

Vorrichtung zur Verhinderung des Zerfrierens wassergefüllter Räume

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz von mit Wasser bzw. mit wasserhaltigen Flüssigkeiten gefüllten Rohrleitungen, Behältern, Armaturen und/oder Kanälen, mit deren Hilfe das Zerbersten oder Beschädigen von wasserenthaltenden Räumen infolge der Volumenzunahme beim Erstarren des Wassers verhindert wird.

Diese Vorrichtung ist anwendbar in allen industriellen, kommunalen und privaten Bereichen, in denen frostgefährdete wassergefüllte Räume wie Rohrleitungen, Behälter, Armaturen und/ oder Kanäle installiert sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß für wassergefüllte Räume wie z. B. Rohrleitungen, Behälter, Kanäle u. dgl. die Gefahr des Zerberstens besteht, wenn das Wasser darin gefriert.

Bisher war es notwendig, das Wasser aus den gefährdeten Behältnissen abzulassen, um ein Zerfrieren bei Frosteinwirkung

,ι η η I. -

zu verhindern. Es sind auch schon Erfindungen bekannt, die wassergefüllte Räume vor der Zerstörung infolge Gefrierens des Wassers schützen.

In DE-OS 2 836 105 wird vorgeschlagen, in einem starren Rohr ein elastisches Rohr in gegenseitigem Abstand konzentrisch anzuordnen und durch Buchsen miteinander zu verbinden. Durch diese Anordnung sowie durch radiale Sicken im elastischen und eine Entlüftung im starren Rohr wird der durch die Volumenausdehnung beim Gefrierprozeß des Wassers entstehende Druck abgefangen und so der das Wasser umgebende Raum vor der Zerstörung geschützt.

In GB-PS 1 288 677 wird ebenfalls ein elastisches Innenrohr und ein starres Außenrohr verwendet. Das Innenrohr besitzt radiale Sicken, die dieses in einzelne Zellen aufteilen und einen äußeren Steg zur Führung im starren Rohr. Der beim Gefrierprozeß des Wassers auftretende Druck wird durch die Kompression des Gases in den elastischen Rohrzellen abgefangen, so daß er nicht die für das Zerbersten des starren Rohres notwendige Größe erreicht.

In DE-OS 2 934 580 werden an der Wand des mit Wasser gefüllten Raumes öffnungen angebracht, die mit Pfropfen verschlossen werden. Diese Pfropfen haben eine Bohrung, die mit einem elastischen Material verschlossen ist. Dahinter befindet sich ein mit Gas gefüllter Hohlraum. Bei Druckerhöhung infolge Gefrierens des Wassers wird das Gas hinter dem elastischen Material komprimiert und begrenzt somit den entstehenden Druck auf zulässige Werte, so daß es nicht zur Zerstörung der Raumwand kommt.

Die vorgenannten .Lösungen haben den Nachteil, daß sie von der Konstruktion her sehr aufwendig und damit teuer sind. Ein

weiterer Nachteil besteht darin, daß bereits bei kleinen Undichtigkeiten oder Porosität des Materials, z. B. infolge Alterung,eine zum Teil nicht kontrollierbare Auffüllung der relativ großen Luftkammern mit Wasser erfolgen kann, was zur Wirkungslosigkeit der Vorrichtung führt. Weiterhin ist als Nachteil anzusehen, daß die elastischen Systeme genau passend zu den zu schützenden Räumen angefertigt werden müssen. Außerdem ist es hinsichtlich der Druckbelastbarkeit und Drucksicherheit als Nachteil anzusehen, wenn der Rohrmantel mit Bohrungen versehen werden muß.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zur Verhinderung von Frostschäden an wassergefüllten Räumen wie Rohrleitungen, Behältarn, Armaturen und/oder Kanälen zu entwickeln, die mit geringem Aufwand zu realisieren ist und die Nachteile der vorgenannten Lösungen zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

- Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der auf einfache Weise ein Schutz gegen Frostschäden für wassergefüllte Räume wie Rohrleitungen, Behälter, Armaturen und/oder Kanäle erreicht wird, ohne daß dazu spezielle elastische Innenrohre oder Bohrungen in der Rohrwand erforderlich sind.

- Merkmale der Erfindung

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Vorrichtung zur Verhinderung von Frostschäden an wassergefüllten Räumen polymeres Material in diesen Räumen angeordnet oder auf deren In-

nenwand aufgetragen ist, das Poren enthält, .die bei Einsatztemperatur mit einem gasförmigen Medium gefüllt und die zumindest teilweise zueinander isoliert vorliegen. Die bei Gefrierprozeß auftretende Volumenexpansion wird durch das im Polymeren eingeschlossene Gas, infolge Kompression desselben, abgefangen. Der durch diese Kompression entstehende Druck ist relativ gering, so daß er durch die Raumwand aufgenommen werden kann.

Als Polymerwerkstoffe, die eine Vielzahl gasgefüllter Poren mit einem bevorzugten Porendurchmesser von kleiner als 2 mm enthalten, kommen insbesondere Polymere in Betracht, die beim Gefrierpunkt des Wassers noch eine genügend große Elastizität aufweisen.

Außerdem muß das Polymer gegenüber dem zu fördernden Medium chemisch stabil und für Trinkwasserzwecke physiologisch unbedenklich sein.

Diese Anforderungen erfüllen z. B. thermoelastische Polybutadienpolymerisate, bestimmte PVC-Typen, Vinylacetatcopolymerisate und Polyolefine. Diese Materialien werden vorzugsweise in Form von Profilstücken oder Profilmeterware eingesetzt.

Der Profilquerschnitt muß in Abhängigkeit vom Porenanteil bzw, Schäumungsgrad des Polymeres und vom Betriebsdruck mindestens so groß sein, daß die Volumenzunahme des Erstarrungsprozesses ohne Überschreitung der zulässigen Festigkeit der Raumwand kompensiert wird. Das ist dann der Fall, wenn er je nach Konstruktion und Wassergehalt des Mediums 10 bis 50 %, vorzugsweise 15 bis 25 %, des Raumquerschnittes beträgt.

Von besonderem Vorteil ist es, daß sowohl neu zu verlegende als auch bereits installierte Rohrleitungen, Behälter, Kanäle

u. dgl. relativ einfach mit Auskleidungen oder Profilen des Polymers ausgerüstet werden können.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Buchsen oder Bohrungen in der Raumwand entfallen. Es können unterschiedliche Profilformen verwendet werden. Das eingesetzte Profil muß aber so groß ausgeführt und/oder so gestaltet sein, daß der sich bei Einsatzdruck ergebende Profilquerschnitt bei jeder möglichen Lage im Rohr von jedem sich ergebenden Durchmesser des Rohrinnenkreises geschnitten wird. Profile und Auskleidungen für Rohrleitungen, Behälter und Kanäle können endlos ausgeführt sein und in verschiedenen geometrischen Formen geradlinig oder gedrillt eingesetzt werden.

Die Profile sind gegebenenfalls mit bekannten technischen Mitteln an beiden Enden zu befestigen. Die Einengung des Querschnitts der Leitung kann durch die Wahl einer größeren Nennweite oder durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im Rohr kompensiert werden.

Die aufgeführten Vorteile lassen erwarten, daß die Installation von berstsicheren Rohrleitungen, Behältern, Armaturen, Kanälen u. dgl. wesentlich billiger erfolgen kann, als nach bisher bekannten Verfahren.

Außerdem ist eine Nachrüstung in vorhandene wasserführende Räume, z. B. Rohrleitungen, aufgrund der einfachen Technologie ohne technische Veränderung der Rohrleitungen möglich. So können z. B. ringförmige Profile in bekannter Weise mittels Wasserdruck in Rohrleitungen eingebracht werden..

Als weiterer wesentlicher Vorteil ist anzusehen, daß die Funktionssicherheit dieser Vorrichtung höher ist, als bei den bisher bekannten Lösungen. Die Zerstörung einzelner Poren, insbesondere in der Oberfläche des Polymers, z. B. infolge Alterung und/oder mechanischer Belastung oder auch durch Zuschnitt der Einlage für nicht normgerechte Hohlräume, führt nicht zur Funktionsuntüchtigkeit.

- 6 Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

Beispiel 1

Zur Oberprüfung der Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verhinderung von Frostschäden wurden Rohrstücke aus Stahl von 200 mm Länge, 40 mm Rohrweite und 3,5 mm Wandstärke verwendet. In diese Rohrstücke wurden unterschiedlich gestaltete Profilstücke aus geschäumtem Polyethen eingebracht, das zueinander isolierte Poren mit einem Durchmesser von etwa 0,5 mm enthielt.

Der Prof-ilquerschnitt lag je nach Ausführungsform und Schäumungsgrad des Materials bei 10 bis 25 % des Rohrquerschnittes.

Die verschiedenen Ausführungsformen werden anhand von Zeichnungen beschrieben, dazu zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform

Fig. la einen Querschnitt dieser ersten Ausführungsform

Fig. 2 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform

Fig. 2a einen Querschnitt dieser zweiten Ausführungsform

Fig. 3 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform

Fig. 3a einen Querschnitt dieser dritten Ausführungsform

In Ausführungsform 1 gem. Figur 1 bzw. la wurde in das Rohrstück 1 ein einfaches rundes Profilstück 3 lose eingelegt und der freie Querschnitt 2 mit Wasser gefüllt. Das Profilstück muß in diesem Fall so groß sein, daß die Rohrmitte überdeckt wird.

Besser geeignet ist für diesen Einsatzfall ein Dreieckprofil, bei dem mit ca. 50 % weniger Materialeinsatz der gleiche Effekt erzielt wird.

In Ausführungsform 2 gem. Figur 2 bzw. 2a wurde ein bündig eingezogenes Profilstück 4 verwendet. Durch die sternförmige Gestaltung ergibt sich bei gleichem Effekt ein größerer freier Querschnitt 2 zum Transport des Wassers.

Die Ausführungsform 3 gem. Figur 3 bzw. 3a ist gekennzeichnet durch Verwendung eines Hohlprofils 5. Der ringförmige Querschnitt (Schlauch) stellt hinsichtlich Materialeinsatz und strömungsgünstiger Gestaltung der Einlage die optimalste Lösung dar.

Die wassergefüllten Rohrstücke wurden jeweils 24 Stunden lang einer Temperatur von - 18 C ausgesetzt. Bei allen drei Ausführungsformen trat durch die Erstarrung des Wassers zu Eis eine sichtbare Volumenvergrößerung auf, die durch die Volumenverminderung des eingelegten Profils ausgeglichen wurde, dadurch wurde der Aufbau eines gefährlichen Oberdruckes im Rohrinneren vermieden. Frostbrüche in der Rohrwand traten nicht auf. Bei einem entsprechenden Blindversuch ohne elastische Einlage wurde die Rohrwand einseitig aufgerissen.

Beispiel 2

Im Beispiel 2 wurden die Versuche analog Beispiel 1 unter Verwendung von Glasgefäßen etwa gleicher Abmessungen mit ca. 4 mm Wandstärke und den in Beispiel 1 angegebenen Ausführungsformen durchgeführt. Bei eingelegtem elastischen Profil traten keine Zerstörungen an den Glasgefäßen auf, während bei Blindversuchen ohne Einlage die Gefäße zu Bruch gingen.

Claims (5)

1. Erfindungsanspruch

   1. Vorrichtung zur Verhinderung des Zerfrierens wassergefüllter Räume bzw. mit wasserhaltigen Flüssigkeiten gefüllter Räume, gekennzeichnet dadurch, daß als Vorrichtung zur Verhinderung von Frostschäden an diesen Räumen polymeres Material in diesen Räumen angeordnet oder auf deren Innenwand aufgetragen ist, das Poren enthält, die bei Einsatztemperatur mit einem gasförmigen Medium gefüllt sind und zumindest teilweise zueinander isoliert vorliegen.
2. 2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Querschnittsfläche des eingebrachten polymeren Materials je nach Konstruktion des zu schützenden Raumes und entsprechend des Wassergehaltes des sich in ihm befindenden Mediums 10 bis 50 % des Raumquerschnitts beträgt.
3. 3. Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die zueinander isolierten gasgefüllten Poren einen Durchmesser von maximal 2 mm haben.
4. 4. Vorrichtung nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Poren enthaltende polymere Material als Profilstück, als Profilband oder schlauchförmig in den Räumen angeordnet und zumindestens teilweise befestigt ist.
5. 5. Vorrichtung nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Poren enthaltende polymere Material direkt als Schicht auf die Raumwand aufgetragen ist.

   - Hierzu 1 Blatt Zeichnungen -