DD230915A1 - Vakuumgedaemmte doppelwandrohre fuer waerme- und kaelteleitungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft vakuumgedaemmte Doppelwandrohre fuer Waerme- und Kaelteleitungen aller Arten. Das Hauptanwendungsgebiet ist das Bauwesen. Ziel und Aufgabe bestehen darin, vakuumgedaemmte Doppelwandrohre so auszubilden, dass Daemmstoffe und bauliche Huellen, wie sie bei den bekannten Loesungen ueblich sind, entfallen, die Waermeverluste reduziert werden, die Lebensdauer erhoeht wird und die Gesamtabmessungen wesentlich geringer werden. Das Wesen der Erfindung besteht in der Ausbildung von vakuumgedaemmten Doppelwandrohren, bei denen eine sehr hohe Waermedaemmung auf engstem Raum durch das Vakuum (4) zwischen der aeusseren Rohrwand (1) und der inneren Rohrwand (2), die an den Rohrenden absolut diffusionsdicht miteinander verbunden sind und bei grossen Rohrlaengen aus statischen Gruenden durch Stuetzringe (6) gegeneinander gehalten werden sowie einer moeglichen Verspiegelung (3) der Vakuumflaeche erreicht wird. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung

Vakuumgedämmte Doppelwandrohre für Warme- und Kälteleitungen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft vakuumgedämmte Doppelwandrohre für alle Arten von Wärme- und Kälteleitungen· Die vakuumgedämmten Doppelwandrohre werden in Gebäuden, in Preiverlegung, in Kanälen und als erdverlegte Leitungen auch im Grundwasser zur Erschließung von Wohngebieten, Einzelobjekten und Industriebauob^ekten sowie besonders bei der Rekonstruktion aufgrund ihres geringen Platzbedarfes verlegt. Außerdem werden sie als Kälteleitungen genutzt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannte technische Lösungen sind wärmegedämmte Rohrleitungen mit Dämmaterialien in

- KanalVerlegung,

- Preiverlegung,

- Gebäudeverlegung und der

- Erdverlegung.

Bei all diesen Verlegearten wird das medienführende Rohr unmittelbar durch Dämmstoff umhüllt oder in gedämmte Baukonstruktionen eingeschoben oder eingezogen.

Die Wärmedämmschichten bestehen in der Regel aus Glaswolle, Gesteinswolle, Schaumpolysterol, PUR-Hartschaum, Piatherm oder anderen Dämmstoffen. Alle bekannten Lösungen haben den Fachteil, daß sie Dämmstoff und in der Regel eine äußere Hülle benötigen, die entsprechend den einzelnen Verlegebe-

dingungen und Anwendungsbereichen konstruktiv sehr unterschiedlich ausgebildet ist. Dabei ist der Aufwand bei Verlegungen im Brdreich und besonders im Grundwasserbereich sehr hoch. Die Gesamtabmessungen sind sehr groß und es sind viele Baustellenprozesse notwendig. Eine sehr gute Dämmung erfordert große Dämmdicken. Die auftretenden Wärmeverluste sind erheblich. Durch die hohe Temperaturbelastung und durch die Reibungen bei der Längenausdehnung ist ein sicherer Korrosionsschutz der medienführenden Leitungen nicht möglich, so daß die Zerstörung der Leitungen im wesentlichen durch die Außenkorrosion verursacht wird, wobei besonders bei Feuchtigkeitseintritt in den Dämmstoff, der Dämmstoff und die Medienleitungen in größeren Bereichen schnell zerstört werden. In den Patenten DE 3018781 und DE 2917844 werden Rohrleitungen mit einer thermischen Isolierung aus Isolierstoffen und unter Verwendung von Vakuum beschrieben. Sie haben jedoch den Nachteil, daß sie einen speziellen komplizierten materialaufwendigen Aufbau, ebenfalls noch Dämmstoff sowie einen großen Außendurchmesser im Verhältnis zum Medienrohr besitzen. Es sind keine vakuumgedämmten Doppelwandrohre bekannt, die die Funktion der Dämmung und Medienleitung in sich vereinigen und bei denen die Dämmung ausschließlich durch eine Anordnung von Vakuum sowie einer Verspiegelung erreicht wird und deren längenausdehnung im Einzelrohr und/oder den benachbarten Verbindungen kompensiert wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ausgehend von den bekannten physikalischen Eigenschaften der Wärmeleitung des Vakuums = 0 und der Verringerung der Wärmestrahlung durch eine Verspiegelung vrü^umgedämmte Doppelwandrohre für Wärme- und Kälteleitungen ohne Dämmaterialien mit wesentlich geringerem Gesamtdurchmesser als bei den bekannten Konstruktionen, geringeren Wärmeverlusten sowie einen wesentlich kleineren Bauaufwand und einer längeren Lebensdauer auszubilden.

Darlegung des Wesens der Erfindung;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vakuumgedämmte Doppelwandrohre für Wärme- und Kälteleitungen gemäß der genannten Ziele auszubilden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß vakuumgedämmte Doppelwandrohre für Wärme- und Kälteleitungen so ausgebildet werden, daß zwischen den beiden Rohrwänden, die an den Rohrenden absolut diffusionsdicht miteinander verbunden sind, ein Vakuum angeordnet ist, die ?/andflächen des Vakuums verspiegelt sein können, die Rohrwandlängen und die Verbindungen zwischen den Rohrwänden und den Rohren in Abhängigkeit von der Temperaturbelastung so ausgebildet werden, daß die unterschiedliche Längenausdehnung durch eine geringere Länge der inneren Rohrwand und/oder in den jeweils benachbarten Verbindungen kompensiert wird. Heben den bekannten Rohrverbindungen, die in modifizierter Form anwendbar sind, ist die Verbindung mit einer vakuumgedämmten Doppelwandmuffe möglich, durch die eine weitere Senkung der Wärmeverluste gewährleistet wird. Die Rohrendenausbildung hat entsprechend der gewählten Rohrverbindung zu erfolgen. Vakuumgedämmte Doppelwandrohre können ohne zusätzliche Maßnahmen im Grundwasser verlegt werden. Die Abmessungen bei vakuumgedämmten Doppelwandrohren sind gegenüber herkömmlichen Leitungen einschließlich Dämmung wesentlich geringer und Dämmaterialien sowie äußere Hüllen entfallen. Bei einem Vakuum von <O,O1 mm Eg - Säule ergeben sich die Gesamtwärmeverluste nur aus der Wärmeleitung in den Verbindungsbereichen. Dabei lassen sich in Abhängigkeit von den Verbindungen der inneren Rohrwand mit der äußeren Rohrwand, der Ausbildung der Rohrverbindungen und den eingesetzten Werkstoffen Wärmedämmwerte erreichen, die einer Schaumstoffisolierung von 200 bis 600 mm Dicke entsprechen. Vakuumgedäramte Doppelwandrohre können auch nur als bauliche Hülle und Dämmung genutzt werden. Vakuumgedänimte Doppelwandrohre besitzen durch Verringerung der Korrosion, insbesondere-, durch eine außen aufgebrachte Korrosionsschutzsehicht, die aufgrund der geringen Wärmebelastung einen sicheren Schutz gewährleistet, eine lange

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Lebensdauer· Die Herstellung von vataiumgedämmten Doppelwandronren erfolgt zum Beispiel aus Glas oder aus Metallen· Bei großen Rohrlängen sind aus statischen Gründen zwischen innerer Rohrwand und äußerer Rohrwand Stützringe aus Stoffen mit geringerer Wärmeleitung einzubauen. Sie können in Richtung der äußeren Rohrwand zur "Verringerung der Wärmeleitung verjüngt sein· Bei Metalleitungen ist es zweckmäßig, die Verbindung der inneren und äußeren Rohrwand in Form von besonders geformten, korrosionsbeständigen und federnden Endringen zur Aufnahme der Längenausdehnung der inneren Rohrwand gegenüber der äußeren Rohrwand und der Verringerung der Wärmeleitung aus speziellen Metallegierungen oder aus anderen Stoffen mit schlechter Wärmeleitung herzustellen· Bei Leitungen aus vakuumgedämmten Doppelwandrohren entfallen die Ausdehner. Desweiteren reduziert sich bei erdverlegten Fernwärmeleitungen aus vakuumgedämmten.Doppelwandrohren die Anzahl der Bauwerke wesentlich. Vakuumgedämmte Doppelwandrohre sind bei Zerstörung der äußeren Rohrwand oder der inneren Rohrwand mit geringerer Wärmedämmung bei entsprechender statischer Ausbildung in dem zugehörigen Bereich noch voll funktionsfähig· Fehler können durch Sicht- und (Temperaturkontrolle oder bei erdverlegten Leitungen mittels Infrarotkamera oder anderen Suchgeräten exakt geortet werden· Die Wandungen der vakuumgedämmten Doppelwandrohre sind entsprechend den statischen Bedingungen auszubilden und können unterschiedlich sein, wobei auch ein mehrschichtiger Aufbau sowie Versteifungskonstruktionen für nur eine Rohrwand oder auch für beide Rohrwände möglich sind. Es lassen sich auch Formstücke als vakuumgedämmte Doppelwandformstücke herstellen·

Ausfülarungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert werden:

In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Pig. 1: ein vakuumgedämmtes Doppelwandrohr für Wärme- und Kälteleitungen im Längsschnitt,

Pig. 2: den Querschnitt zu Pig. 1,

Pig. 3: eine Bohrendenausbildung und Verbindung von zwei vakuumgedämmten Doppelwandrohren für Wärmeleitungen mit einer Schweißverbindung,

Pig· 4: eine Rohrendenausbildung und Verbindung von zwei vakuumgedämmten Doppelwandrohren für Wärme- und Kalteleitungen mit einer Schweißverbindung und Einsteckmuffe,

Pig. 5: eine Verbindung von zwei vakuumgedäimnten Doppelwandrohren für Wärme- und Kalteleitungen mittels einer vakuumgedänniiten Doppelwandgleitmuffe bei Glasleitungen.

Das erste Ausführungsbeispiel stellt in Pigur 1 und Pigur ein vakuumgedämmt es Doppelwandrohr in seiner Grundform dar. Das vakuumgedämmte Doppelwandrohr besteht aus der äußeren Rohrwand (1), der inneren Rohrwand (2), der Verspiegelung (3), dem Zwischenraum als Vakuum (4), dem Medienrohrquerschnitt (5) und dem Stützring (6).

Im zweiten Ausführungsbeispiel wird auf Möglichkeiten der Rohrendenausbildung und der Verbindung von vakuumgedämmten Doppelwandrohren eingegangen. Hierzu wird in Pig. 3 eine Rohrendenausbildung bei Metalleitungen als Wärmeleitung und einer Verbindung durch Schweißen gezeigt, wobei durch die besonders geformten, korrosionsbeständigen und federnden Endringe die Längenausdehnung der inneren Rohrwand (1) gegenüber der äußeren Rohrwand (2) aufgenommen wird.

Desweiteren wird durch ihre geringe Dicke und schlechtere Wärmeleitung als "bei den Rohrwänden sowie durch den im Betriebsfall im wesentlichen abgeschlossenen Flüssigkeits- oder Dampfraum (11), infolge der Abdichtung durch den Dichtungsring (9), die Wärmeleitung im Verbindungsbereich im wesentlichen unterbunden.

Pig· 4 zeigt analog.Fig. 3 eine Rohrendenausbildung sowie Schweißverbindung bei Metalleitungen als Wärme- und Kälteleitungen, wobei durch die Einsteckmuffe (12) und den Dichtungsring (9), der auch aus Schaumgummi ausgebildet werden kann, ein direkter Zugang zu dem abgeschlossenen Flüssigkeits- oder Dampfraum (11) vermieden wird. Dies ist besonders bei Kälteleitungen von Bedeutung, da sich bei ihnen die innere Wand (2) nicht ausdehnt, sondern zusammenzieht.

In Fig. 5 wird eine Rohrendenausbildung und Verbindungsmöglichkeit bei Glasleitungen gezeigt, wobei die Verbindung zur weiteren Erhöhung der Wärmedämmung mittels einer vakutrmgedämmten Doppelwandgleitmuffe (8) mit vier Dichtungsringen (9) erfolgt. Die Rohrenden sind dabei etwas abzuschrägen. Ueben den in Fig. 3 bis Fig. 5 aufgeführten Rohrendenausbildungen und den aufgezeigten Verbindungsmöglichkeiten von zwei vakuumgedämmten Doppelwandrohren lassen sich in Abhängigkeit vom Werkstoffeinsätz, der Temperaturbelastung, der Aufnahme der Längenausdehnung weitere bekannte Rohrverbindungen wie zum Beispiel die Flanschverbindungen in modifizierter Form mit einer entsprechenden Rohrendenausbildung anwenden. Die Rohrenden können auch so ausgebildet werden, daß sie Längenänderungen der äußeren Rohrwand (1) und der inneren Rohrwand (2) aufnehmen, was zum Beispiel bei freiverlegten Fernwärmeleitungen von Bedeutung ist.

Claims (13)

Erfindun^sanspruch

1. Vakuumgedämmte Doppelwandrohre für Wärme- und Kälteleitungen, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen den beiden Rohrwänden, die an den Rohrenden absolut diffusionsdicht miteinander verbunden sind, ein Vakuum angeordnet ist, die Wandflächen des Vakuums verspiegelt sein können, die Rohrwandlängen und die Verbindungen zwischen den Rohrwänden und den Rohren in Abhängigkeit von der Temperaturbelastung so ausgebildet werden, daß die unterschiedliche Längenausdehnung durch eine geringere Länge der inneren Rohrwand und/oder in den jeweils benachbarten Verbindungen kompensiert wird.

2. Vakuumgedämmte Doppelwandrohre nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Rohrverbindung neben den bekannten Rohrverbindungen mit einer vakuumgedämmten Doppelwandmuffe erfolgt.

3. Vakuumgedämmte Doppelwandrohre nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Verlegung im Grundwasser ohne zusätzliche Maßnahmen vorgesehen ist.

4· Vakuumgedämmte Doppelwandrohre nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Abmessungen gegenüber herkömmlichen Leitungen wesentlich geringer sind und der Gesamtdurchmesser nur etwas größer ist als der medienführende Durchmesser.

5. Vakuumgedämmte Doppelwandrohre nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Dämmaterialien und äußere Hüllen entfallen und sich die Gesamtwärmeverluste bei einem Vakuum < 0,01 mm Hg-Säule im wesentlichen nur durch die Wärmeleitung aus den Verbindungsbereicher ergeben.

6. Vakuumgedämmte Doppelwandrohre nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß sie auch nur in der Punktion als bauliche Hülle und Dämmung vorgesehen sind und in ihnen Medienleitungen eingezogen oder eingeschoben werden können.

7· Vakuumgedämmte Doppelwandrohre nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß durch die geschlossenen Vakuumzellen und der niedrigen Wärmebelastung einer außen aufgebrachten Korrosionsschutzschicht die Korrosion erheblich geringer wird und sich dadurch die Lebensdauer wesentlich verlängert·

8. Vakuumgedämmte Doppelwandrohre nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Werkstoffe zum Beispiel Glas oder Metalle ausgewählt werden.

9. Vakuumgedämmte Doppelwandrohre nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei großen Rohrlängen aus statischen Gründen zwischen innerer Rohrwand und äußerer Rohrwand Stützringe aus Stoffen mit geringer Wärmeleitung eingebaut werden.

10. Vakuumgedämmte Doppelwandrohre nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei einer Herstellung aus Metallen, die Verbindung der inneren Rohrwand und der äußeren Rohrwand in Form von besonders geformten, korrosionsbeständigen und federnden Endringen zur Aufnahme der Längenausdehnung und der Verringerung der Wärmeleitung aus Metallegierungen oder anderen Stoffen mit schlechter Wärmeleitung erfolgt.

11. Vakuumgedäinnite Doppelwandrohre nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei Zerstörungen der äußeren Rohrwand oder der inneren Rohrwand die Funktionsfähigkeit mit geringerer 7/ärmedämmung in dem entsprechenden Rohrbereich erhalten bleibt, sofern die Rohrwände dafür statisch ausgelegt sind und der Fehler durch Sicht- und Temperaturkontrolle oder bei erdverleg+an Leitungen mittels Infrarotkamera oder anderen Suchgeräten exakt geortet werden kann.

12. Yakuumgedämmte Doppelwandrohre nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Wandungen unterschiedlich sein können und entsprechend den statischen und funktioneilen Bedingungen ausgebildet werden, wobei auch ein mehrschichtiger Aufbau sowie Versteifungskonstruktionen für nur eine Rohrwand oder auch für beide Rohrwände möglich sind.

13· Vakuumgedämmte Doppelwandrohre nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß auch Formstücke als vakuumgedämmte Doppelwandformstücke hergestellt werden·

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