DE102012111140A1 - Use of a first and a second polymer material - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines ersten Polymermaterials, welches ein unvernetztes Polyolefin ist und bei einer Innendruckprüfung gemäß ISO 9080 eine Innendruckfestigkeit aufweist, die auf oder über einer Referenzkurve im Temperaturbereich von 10 bis 110 °C liegt, die folgender Definition entspricht: lg t = –219 – (62600,752 × lg sigma)/T + 90635,353/T + 126,387 × lg sigmawobei t für die Zeit in h, T für die Temperatur in K und sigma für die hydrostatische Spannung in MPa steht, zur Herstellung mindestens einer Schicht (1.1) eines mehrschichtigen Rohres (1) oder mindestens einer Schicht (1.1) eines mehrschichtigen Rohrformteils (1‘) und eines zweiten Polymermaterials, welches ein unvernetztes Polyolefin ist und einen MRS-Wert (minimum required strength) von > 10 MPa und einen FNCT-Wert nach ISO 16770 bei 80 °C und sigma 4 N/mm2 bei 1 % Arkopal von > 10.000 h aufweist, zur Herstellung mindestens einer weiteren Schicht (1.2) eines mehrschichtigen Rohres (1) oder mindestens einer weiteren Schicht (1.2) eines mehrschichtigen Rohrformteils (1‘) für eine Rohranordnung einer Erdwärmegewinnungs- oder -speichervorrichtung.The present invention relates to the use of a first polymer material which is an uncrosslinked polyolefin and has an internal pressure resistance at or above a reference curve in the temperature range of 10 to 110 ° C, which corresponds to the following definition: lg t = -219 - (62600,752 × lg sigma) / T + 90635,353 / T + 126,387 × lg sigmawobei t is the time in h, T is the temperature in K and sigma is the hydrostatic stress in MPa, for the production at least a layer (1.1) of a multilayer pipe (1) or at least one layer (1.1) of a multilayer pipe molding (1 ') and a second polymer material which is an uncrosslinked polyolefin and has an MRS value (minimum required strength) of> 10 MPa and has an FNCT value according to ISO 16770 at 80 ° C and sigma 4 N / mm 2 at 1% Arkopal of> 10,000 h, for the production of at least one further layer (1.2) of a multilayer R ear (1) or at least one further layer (1.2) of a multilayer pipe molding (1 ') for a pipe arrangement of a geothermal heat recovery or storage device.
Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines ersten und eines zweiten Polymermaterials zur Herstellung von Schichten eines mehrschichtigen Rohres oder von Schichten eines mehrschichtigen Rohrformteils für eine Erdwärmegewinnungs- oder -speichervorrichtung, weiterhin das mehrschichtige Rohr oder mehrschichtige Rohrformteil und eine Rohranordnung mit mindestens einem mehrschichtigen Rohr oder mindestens einem mehrschichtigen Rohrformteil und schließlich eine Erdwärmegewinnungs- oder -speichervorrichtung mit einer solchen Rohranordnung. The invention relates to the use of a first and a second polymer material for producing layers of a multilayer pipe or layers of a multilayer pipe molding for a geothermal heat recovery or storage device, further comprising the multilayer pipe or multilayer pipe molding and a pipe assembly having at least one multilayer pipe or at least one multilayer pipe molding, and finally a geothermal heat recovery or storage device with such a pipe assembly.
Die Versorgung von Wohnungen und Gebäuden mit Wärmeenergie zu Heizzwecken, die zunehmend mit Hilfe von regenerativen Energien, beispielsweise unter Nutzung der Erdwärme vorgenommen wird, ist eine günstige und effiziente Technik. Daneben etabliert sich auch die Kühltechnik, bei der Wärme dem Gebäude entzogen und in den Erdboden eingeleitet wird. Supplying homes and buildings with thermal energy for heating purposes, which is increasingly being carried out with the help of renewable energies, for example using geothermal energy, is a cheap and efficient technology. In addition, cooling technology is also establishing itself, whereby heat is extracted from the building and introduced into the ground.
Hierzu werden Erdwärmegewinnungs- oder -speichervorrichtungen eingesetzt, die in der Lage sind, Wärmeenergie mit dem Erdboden auszutauschen, indem das in den Rohranordnungen strömende Fluid dem Erdboden Wärmeenergie entzieht oder diesem zuführt. For this geothermal heat recovery or storage devices are used, which are able to exchange heat energy with the ground by the flowing in the pipe assemblies fluid extracts heat energy from the ground or feeds this.
Für das fluidführende Rohr sind aus dem Stand der Technik solche aus vernetztem Polyethylen (PE-X) oder aus Stahl bekannt. For the fluid-carrying pipe are known from the prior art, such as crosslinked polyethylene (PE-X) or steel.
Derartige aus dem Stand der Technik bekannte Rohre sind aufwendig herzustellen. Die Rohranordnungen für Erdwärmegewinnungs- oder -speichervorrichtungen sind im Erdboden im allgemeinen in Bohrungen abgeteuft. Dabei kann es zu Beschädigungen der äußeren Oberfläche durch scharfkantige Objekte im Bohrloch kommen. Such known from the prior art tubes are expensive to produce. The piping arrangements for geothermal heat recovery or storage devices are generally sunk into boreholes in the ground. This can lead to damage to the outer surface caused by sharp objects in the borehole.
Gerade Rohre aus Polyethylen neigen bei Beschädigungen zu langsamen Risswachstum bei der Einwirkung von Punktlasten, worauf das Rohr durch Bruch oder Leckage versagen kann. Auch die Dauergebrauchstemperatur – etwa in der Größe von 40 °C – ist bei dem Werkstoff Polyethylen auf Grund der relativ geringen Wärmeformbeständigkeit beschränkt. Straight pipes made of polyethylene are prone to slow crack growth in the event of damage when exposed to point loads, whereupon the pipe can fail due to breakage or leakage. The continuous service temperature - about the size of 40 ° C - is limited in the material polyethylene due to the relatively low heat resistance.
Hier setzt die Erfindung ein, die es sich zur Aufgabe gemacht hat, eine geeignete Kombination von Polymermaterialien, welches die hohen Anforderungen, die an Erdwärmerohranordnungen gestellt werden, erfüllt, auszuwählen und für die Herstellung eines Rohrs bzw. eines Rohrformteils für eine Rohranordnung einer Erdwärmegewinnungs- oder -speichervorrichtung vorzusehen. Darüber hinaus soll die Kombination der Polymermaterialien gewährleisten, dass das Rohr bzw. Rohrformteil äußerst widerstandsfähig gegen Beschädigungen und einem möglichen langsamen Risswachstum ist, sowie auch höheren Gebrauchstemperaturen, wie sie beim Kühlbetrieb bei einer Erdwärmesonde auftreten, standhält. This is the object of the invention, which has as its object to select a suitable combination of polymer materials, which meets the high demands placed on geothermal pipe arrangements, and for the production of a pipe or a pipe fitting for a pipe arrangement of a geothermal energy production. or storage device. In addition, the combination of polymer materials should ensure that the pipe or pipe fitting is extremely resistant to damage and possible slow crack growth, as well as higher service temperatures, such as occur in cooling operation in a geothermal probe, withstand.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile dadurch überwunden, dass ein erstes Polymermaterial verwendet wird, welches ein unvernetztes Polyolefin ist und bei einer Innendruckprüfung gemäß
Die über Innendruckprüfungen nach
Durch die erfindungsgemäße Verwendung der Kombination von Polymermaterialien gemäß vorstehend beschriebener Definition gelingt es, ein mehrschichtiges Rohr oder ein mehrschichtiges Rohrformteil mit jeweils mindestens einer Schicht und einer weiteren Schicht aus besagten Polymermaterialien für eine Rohranordnung einer Erdwärmegewinnungs- oder -speichervorrichtung bereitzustellen. By using the combination of polymer materials according to the invention as described above, it is possible to provide a multilayer pipe or a multi-layer pipe molding each having at least one layer and another layer of said polymer materials for a pipe assembly of a geothermal heat recovery or storage device.
Ein derartiges Rohr oder ein derartiges Rohrformteil lässt sich in einfacher Art und Weise herstellen, verursacht geringe Herstellkosten, ist dauerhaft, widersteht über lange Zeiträume den herrschenden Drücken und Temperaturen des in ihnen geförderten Mediums und ist durch Schweißtechniken in einfacher Art und Weise untereinander verbindbar. Such a tube or tubular molding can be produced in a simple manner, causes low production costs, is durable, withstands the prevailing pressures and temperatures of the medium conveyed in them over long periods of time, and can be connected to one another by welding techniques in a simple manner.
Insbesondere widersteht ein solches Rohr oder Rohrformteil den Bedingungen, unter denen eine Erdwärmegewinnungs- oder -speichervorrichtung betrieben wird. Dazu gehören die dauerhafte Einwirkung des Fluids unter Temperatur und Druck auf die Wandung aus Polymermaterial, weiterhin Druckspitzen und -schwankungen sowie Temperaturspitzen und -schwankungen. Ebenso ist das Ausdehnungsverhalten des Materials zu berücksichtigen, was entscheidend von Temperatur und Druck mit beeinflusst wird. Schließlich ist ein dauerhafter Werkstoff gefragt, da eine Erdwärmegewinnungs- oder -speichervorrichtung eine lange Lebensdauer aufweisen soll. In particular, such a pipe or pipe fitting resists the conditions under which a geothermal heat recovery or storage device is operated. These include the permanent action of the fluid under temperature and pressure on the wall of polymer material, pressure peaks and fluctuations as well as temperature peaks and fluctuations. Likewise, the expansion behavior of the material must be taken into account, which is decisively influenced by temperature and pressure. Finally, a durable material is needed since a geothermal heat recovery or storage device should have a long life.
Und schließlich neigt das Rohr bzw. Rohrformteil bei Beschädigungen nicht zu Risswachstum, wodurch es zu keinem Versagen kommen kann. Auch die Daueranwendungstemperatur ist bei der erfindungsgemäßen Kombination der Polymermaterialien vorteilhaft erhöht. And finally, the tube or pipe fitting does not tend to crack when damaged, causing no failure. The duration of use temperature is advantageously increased in the inventive combination of polymer materials.
All dies wird durch die Verwendung der vorstehend beschriebenen Polymermaterialien sichergestellt. All this is ensured by the use of the polymer materials described above.
Es hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als günstig herausgestellt, wenn das Polymermaterial ein Polyethylen ist. It has been found in the context of the present invention to be advantageous if the polymer material is a polyethylene.
Ein Polyethylen ist ein sehr einfach verarbeitbares Polymermaterial, das sowohl in Extrusions- wie auch im Spritzgussverfahren verarbeitbar ist, um damit Rohre oder Rohrformteile herzustellen. A polyethylene is a very easily processable polymer material, which can be processed both by extrusion and by injection molding in order to produce tubes or pipe parts.
Ein Polyethylen ist inert, langlebig und wird von den zu leitenden Fluiden bei einer Anwendung in einer Erdwärmegewinnungs- oder -speichervorrichtung nicht angegriffen, darüber hinaus ist es günstig verfügbar. A polyethylene is inert, durable, and is not attacked by the conductive fluids when used in a geothermal heat recovery or storage device, moreover, it is conveniently available.
Es hat sich im Rahmen der Erfindung als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn die innerste, d.h. die dem Lumen des Rohres oder Rohrformteiles zugewandte Schicht aus dem ersten Polymermaterial, wie vorstehend beschrieben, gebildet ist. It has proved to be very advantageous in the context of the invention if the innermost, i. the layer of the first polymer material facing the lumen of the tube or tubular shaped part, as described above, is formed.
Diese innerste Schicht des Rohres oder Rohrformteils begrenzt das Lumen kommt an seiner Oberfläche mit dem zu leitenden Medium in Berührung. This innermost layer of the tube or tubular part delimits the lumen on its surface comes into contact with the medium to be conductive.
Wenn die innerste, d.h. die dem Lumen des Rohres oder Rohrformteiles zugewandte Schicht aus dem ersten Polymermaterial, gebildet ist, das ein unvernetztes Polyolefin ist und bei einer Innendruckprüfung gemäß
In einer alternativen Ausführungsart der vorliegenden Erfindung hat sich als günstig erwiesen, wenn das zweite Polymermaterial die das Lumen begrenzende Schicht des mehrschichtigen Rohres oder des mehrschichtigen Rohrformteils bildet. In an alternative embodiment of the present invention, it has proven to be advantageous if the second polymer material forms the lumen-limiting layer of the multilayer pipe or the multilayer pipe molding.
Wenn die innerste, d.h. die dem Lumen des Rohres oder Rohrformteiles zugewandte Schicht aus dem zweiten Polymermaterial, gebildet ist, das ein unvernetztes Polyolefin ist und einen MRS-Wert (minimum required strength) von > 10 MPa und einen FNCT-Wert nach
Als sehr vorteilhaft hat sich bei der vorliegenden Erfindung gezeigt, wenn zwischen der Schicht des mehrschichtigen Rohres oder des mehrschichtigen Rohrformteils und der weiteren Schicht des mehrschichtigen Rohres oder des mehrschichtigen Rohrformteils eine zusätzliche Schicht angeordnet ist. It has proved to be very advantageous in the present invention if an additional layer is arranged between the layer of the multilayer pipe or of the multilayer pipe molding and the further layer of the multilayer pipe or the multilayer pipe molding.
Überaus günstig ist es, wenn die zusätzliche Schicht eine Haftvermittlerschicht oder eine Diffusionssperrschicht oder eine Schutzschicht oder eine Verstärkungsschicht oder eine Ausgleichsschicht oder eine Wärmeleitschicht ist. It is particularly favorable if the additional layer is a primer layer or a diffusion barrier layer or a protective layer or a reinforcing layer or a leveling layer or a heat conducting layer.
Als äußerst vorteilhaft hat sich das Vorsehen einer Haftvermittlerschicht erwiesen, die die Haftung der Schichten aus dem ersten und dem zweiten Polymermaterial verbessert oder ermöglicht. Eine Haftvermittlerschicht bewirkt einen besonders festen Verbund zwischen zwei aneinander grenzende Schichten, so dass ein Haftverbund entsteht. Eine solche Haftvermittlerschicht kann auf Basis eines Polymermaterials, das Polyethylen oder Polyethylen-Copolymere enthält, zusammengesetzt sein. Es ist in der Erfindung auch umfasst, dass zwischen allen aneinander angrenzenden Schichten Haftvermittlerschichten ausgebildet sind. It has proved to be extremely advantageous to provide a primer layer which improves or enables the adhesion of the layers of the first and the second polymeric material. An adhesive layer causes a particularly strong bond between two adjacent layers, so that an adhesive bond is formed. Such a primer layer may be composed of a polymeric material containing polyethylene or polyethylene copolymers. It is also included in the invention that adhesion promoter layers are formed between all adjoining layers.
Eine gemäß vorliegender Erfindung vorzusehende Diffusionssperrschicht verhindert oder reduziert im ganz hohen Maße den Durchtritt von Stoffen aus der Umgebung in das Lumen des Rohres bzw. aus dem Lumen des Rohres in die Umgebung. Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn als Diffusionssperrschicht eine Sperrschicht verwendet wird, die den Durchtritt von Wasserdampf verhindert bzw. begrenzt und / oder den Durchtritt von Sauerstoff. Im Rahmen der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Diffusionssperrschichten in einer Kombination vorgesehen sind. Eine solche Diffusionssperrschicht kann an einer beliebigen Stelle in der Wandung des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Rohres oder mehrschichtigen Rohrformteils angeordnet sein, findet aber einen bevorzugten Ort zwischen der Schicht und der weiteren Schicht oder als äußerste Schicht oder als zweitäußerste Schicht der Wandung. A diffusion barrier layer to be provided according to the present invention prevents or reduces to a very high degree the passage of substances from the environment into the lumen of the tube or out of the lumen of the tube into the environment. It has proved to be particularly favorable when as Diffusion barrier layer is a barrier layer is used, which prevents the passage of water vapor or / and the passage of oxygen. In the context of the invention can also be provided that a plurality of diffusion barrier layers are provided in a combination. Such a diffusion barrier layer may be disposed at any position in the wall of the multilayer pipe or multilayer pipe molding according to the invention, but finds a preferred location between the layer and the further layer or as the outermost layer or as the second outermost layer of the wall.
In einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn eine Außenschicht, die die äußerste Schicht des Rohres oder Rohrformteils bildet, angeordnet ist. Diese Außenschicht fungiert als Schutzschicht. In a preferred embodiment of the present invention, it has proven to be advantageous if an outer layer which forms the outermost layer of the pipe or pipe molding is arranged. This outer layer acts as a protective layer.
Durch das Vorsehen einer Schutzschicht, die die äußerste Schicht des Rohres oder Rohrformteils bildet, kann ein sehr widerstandsfähiges Rohr oder Rohrformteil hergestellt werden, das eine hohe Widerstandskraft gegen Beschädigungen beim Lagern, Transportieren und Einbauen der Rohre oder Rohrformteile gewährleistet. Im Rahmen einer günstigen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schutzschicht aus einem Polyethylen (PE) oder einem Polyethylen mit erhöhter Spannungsrissbeständigkeit oder einem vernetzten Polyethylen (PE-X) oder aus ähnlichen widerstandsfähigen Materialien hergestellt ist. By providing a protective layer which forms the outermost layer of the pipe or pipe molding, a highly resistant pipe or pipe molding can be made, which ensures a high resistance to damage during storage, transportation and installation of the pipes or pipe fittings. In the context of a favorable development of the invention it can be provided that the protective layer is made of a polyethylene (PE) or a polyethylene with increased resistance to stress cracking or a cross-linked polyethylene (PE-X) or similar resistant materials.
Eine gemäß vorliegender Erfindung vorzusehende Verstärkungsschicht kann als eine Umflechtung ausgebildet sein, die die Druckbeständigkeit des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Rohres oder des mehrschichtigen Rohrformteils erhöht. Eine solche Umflechtung kann mittels Fasern, Bändern, Fäden oder Filamenten aus Polymermaterial und / oder Metall vorgenommen werden. Eine derartige Verstärkungsschicht kann an einer beliebigen Stelle in der Wandung des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Rohres oder des mehrschichtigen Rohrformteils angeordnet werden, findet aber einen bevorzugten Ort zwischen der Schicht und der weiteren Schicht oder als zweitäußerste Schicht. A reinforcing layer to be provided in accordance with the present invention may be formed as a braid which enhances the pressure resistance of the multilayer pipe or the multilayer pipe molding of the present invention. Such a braid may be made by means of fibers, tapes, threads or filaments of polymeric material and / or metal. Such a reinforcing layer may be disposed at any position in the wall of the multi-layered pipe or the multi-layered pipe formed part according to the invention, but finds a preferred location between the layer and the further layer or as the second outermost layer.
Im Rahmen der Erfindung hat sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, wenn eine Wärmeleitschicht angeordnet ist. Eine solche Wärmeleitschicht kann beispielsweise Partikel enthalten, die die Wärme besonders gut leiten. Es kann sich dabei um Partikel anorganischer oder metallischer Art handeln. Ebenso kann die Wärmeleitschicht mehrlagig ausgeführt sein. Diese sind auch mehrschichtig, wobei ggf. verschiedene Partikel enthalten sind, herstellbar. Als Material der Wärmeleitschicht wird bevorzugt ein solches gewählt, das gegenüber der Temperatur des zu leitenden Mediums kein Versagen, keinen Abbau oder ähnlichen Änderungen zeigt. Die Dicke der Wärmeleitschicht wird so gewählt, dass der gewünschte Wärmeleiteffekt eintritt. Eine derartige Wärmeleitschicht kann an einer beliebigen Stelle in der Wandung des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Rohres oder mehrschichtigen Rohrformteils angeordnet sein, findet aber einen bevorzugten Ort als äußerste oder zweitäußerste Schicht. In the context of the invention has further been found to be advantageous when a heat conducting layer is arranged. Such a heat-conducting layer may contain, for example, particles which conduct the heat particularly well. These may be particles of inorganic or metallic type. Likewise, the heat conducting layer can be designed in multiple layers. These are also multi-layered, possibly containing different particles can be produced. As the material of the heat conducting layer, it is preferable to select one which exhibits no failure, degradation or the like from the temperature of the medium to be conducted. The thickness of the heat-conducting layer is chosen so that the desired heat-conducting effect occurs. Such a heat conducting layer can be arranged at any point in the wall of the multilayer pipe or multilayer pipe molding according to the invention, but finds a preferred location as the outermost or second outermost layer.
In einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn eine Ausgleichsschicht angeordnet ist. Eine solche Ausgleichsschicht kann vorteilhaft beispielsweise unterschiedliche thermische Ausdehnungen von Schichten ausgleichen und mögliche Spannungen im mehrschichtigen Rohr oder des mehrschichtigen Rohrformteil abbauen. Eine derartige Ausgleichsschicht kann an einer beliebigen Stelle in der Wandung des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Rohres oder mehrschichtigen Rohrformteils angeordnet sein, findet aber einen bevorzugten Ort zwischen der Schicht und der weiteren Schicht. In a preferred embodiment of the present invention, it has proven to be advantageous if a compensation layer is arranged. Such a compensation layer can advantageously compensate, for example, for different thermal expansions of layers and reduce possible stresses in the multilayer pipe or the multilayer pipe part. Such a leveling layer may be disposed at any location in the wall of the multilayer pipe or multilayer pipe molding of the invention, but finds a preferred location between the layer and the further layer.
Die Erfindung umfasst auch die Verwendung eines ersten und eines zweiten Polymermaterials zur Herstellung von Schichten eines Rohres oder Rohrformteils, wobei wenigstens eine der Schichten modifiziert ist. Die Modifikation wenigstens einer der Schichten beruht auf der Maßschneiderung der gewünschten Eigenschaften des Polymermaterials der jeweiligen Schicht. Dies kann sowohl die Eigenschaften beim Gebrauch, wie auch auf die Eigenschaften bei der Herstellung betreffen. So kann beispielsweise das Polymermaterial hinsichtlich seiner Stabilisierung gegen thermischen Abbau durch eine entsprechende Modifikation – die sowohl das Polymermaterial selbst, wie auch die Zugabe entsprechender Additive betreffen kann – optimiert werden. Bei der Herstellung der Rohre oder Rohrformteile kann durch Vorsehen geeigneter Hilfsstoffe dafür Sorge getragen werden, dass die Formung in schonender Weise ohne übermäßige thermische Belastung vonstattengeht, indem entsprechende Additive – wie beispielsweise Gleit- oder Trennmittel – dem Polymermaterial zugesetzt werden. The invention also encompasses the use of a first and a second polymer material for producing layers of a pipe or pipe molding, wherein at least one of the layers is modified. The modification of at least one of the layers is based on tailoring the desired properties of the polymeric material of the respective layer. This can affect both the properties in use, as well as the properties in the production. Thus, for example, the polymer material can be optimized in terms of its stabilization against thermal degradation by a corresponding modification - which can affect both the polymer material itself, as well as the addition of appropriate additives. In the manufacture of the tubes or pipe fittings, by providing suitable auxiliaries, care can be taken that the molding proceeds in a gentle manner without excessive thermal stress by adding appropriate additives, such as lubricants or release agents, to the polymeric material.
Das Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Rohres oder mehrschichtigen Rohrformteils ist wie folgt:
Das Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Rohres oder mehrschichtigen Formteils für eine Rohranordnung gemäß vorliegender Erfindung beruht darauf, eine Schicht des mehrschichtigen Rohres oder des mehrschichtigen Formteils aus einem ersten Polymermaterial, welches ein unvernetztes Polyolefin ist und bei einer Innendruckprüfung gemäß
The method for producing a multilayer pipe or multilayer molding for a pipe assembly according to the present invention is based on a layer of the multilayer pipe or the multilayer molding of a first polymer material which is a non-crosslinked polyolefin and in an internal pressure test according to
Ein solches Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Rohres oder mehrschichtigen Rohrformteils kann als Extrusionsverfahren oder als Spritzgussverfahren oder als Blasverfahren oder als Inline-Konfektionsverfahren oder als aus den Vorstehenden kombiniertes Verfahren ausgewählt sein. Such a method for producing a multilayer pipe or multilayer pipe molding may be selected as an extrusion process or as an injection molding process or as a blowing process or as an in-line fabrication process or as a combined process from the above.
Mithilfe des Verfahrens lässt sich in günstiger Weise ein mehrschichtiges Rohr oder ein mehrschichtiges Rohrformteil gemäß vorstehender Beschreibung herstellen. With the aid of the method, a multilayer pipe or a multilayer pipe molding according to the above description can be produced in a favorable manner.
Im Rahmen der Erfindung hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn das Verfahren so ausgeführt wird, dass das erste Polymermaterial die das Lumen begrenzende Schicht des mehrschichtigen Rohres oder des mehrschichtigen Rohrformteils bildet oder dass das zweite Polymermaterial die das Lumen begrenzende Schicht des mehrschichtigen Rohres oder des mehrschichtigen Rohrformteils bildet. In the context of the invention has proven to be very advantageous when the method is carried out so that the first polymer material forms the lumen limiting layer of the multilayer pipe or the multilayer pipe molding or that the second polymer material, the lumen-limiting layer of the multilayer pipe or forms multilayer pipe molding.
Als günstig hat sich dabei erwiesen, wenn zwischen der Schicht des mehrschichtigen Rohres oder des mehrschichtigen Rohrformteils und der weiteren Schicht des mehrschichtigen Rohres oder des mehrschichtigen Rohrformteils eine zusätzliche Schicht angeordnet wird. It has proved to be favorable when an additional layer is arranged between the layer of the multilayer pipe or of the multilayer pipe molding and the further layer of the multilayer pipe or the multilayer pipe molding.
Die zusätzliche Schicht kann eine Haftvermittlerschicht oder eine Diffusionssperrschicht oder eine Schutzschicht oder eine Verstärkungsschicht oder eine Ausgleichsschicht oder eine Wärmeleitschicht sein. The additional layer may be a primer layer or a diffusion barrier layer or a protective layer or a reinforcing layer or a leveling layer or a heat conducting layer.
Das Anordnen einer eine Haftvermittlerschicht oder eine Diffusionssperrschicht oder eine Schutzschicht oder eine Verstärkungsschicht oder eine Ausgleichsschicht oder eine Wärmeleitschicht kann in einfacher Weise in einem Extrusionsprozess bzw. Coextrusionsprozess oder in einem Spritzgussprozess realisiert werden. Arranging a primer layer or a diffusion barrier layer or a protective layer or a reinforcing layer or a leveling layer or a heat conducting layer can be realized in a simple manner in an extrusion process or in an injection molding process.
Überaus günstig ist auch das Anordnen einer Außenschicht, die die äußerste Schicht des Rohres oder Rohrformteils bildet, im Rahmen des Herstellverfahrens. It is also extremely favorable to arrange an outer layer, which forms the outermost layer of the pipe or pipe molding, in the context of the manufacturing process.
Durch ein entsprechendes Verfahren, bei dem neben der Herstellung der mindestens zwei Schichten des mehrschichtigen Rohres oder des mehrschichtigen Formteils aus den Polymermaterialien gemäß vorstehender Beschreibung auch noch eine Wärmeleitschicht und / oder eine Diffusionssperrschicht und / oder eine Außenschicht angeordnet wird, ist besonders vorteilhaft und günstig. By a corresponding method, in which, in addition to the production of the at least two layers of the multilayer pipe or the multilayer molded part of the polymer materials according to the above description, a heat conducting layer and / or a diffusion barrier layer and / or an outer layer is arranged, is particularly advantageous and advantageous.
Auf diese Weise ist ein Rohr oder Rohrformteil mit dem geschilderten komplexen Aufbau seiner Wandung in einem einfachen Herstellverfahren, beispielsweise einem Coextrusionsverfahren oder Mehrkomponentenspritzgussverfahren ohne großem Aufwand, in hoher Reproduzierbarkeit und mit einem überragendem Qualitätsniveau zugänglich. In this way, a pipe or pipe fitting with the described complex structure of its wall in a simple manufacturing process, such as a coextrusion or multi-component injection molding without much effort, accessible in high reproducibility and with a superior level of quality.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Rohranordnung nach Anspruch 8 gelöst. The object of the present invention is achieved by a pipe arrangement according to claim 8.
Ein mehrschichtiges Rohr oder mehrschichtiges Rohrformteil, insbesondere ein Verbindungselement, ein Rohrbogen, ein Rohrabzweig, ein T-Stück, eine Muffe oder eine Elektroschweißmuffe, sind hergestellt unter Verwendung eines ersten und eines zweiten Polymermaterials nach vorstehender Beschreibung. A multilayer pipe or multilayer pipe molding, in particular a connecting element, a pipe bend, a pipe branch, a tee, a sleeve or an electrofusion socket are produced using a first and a second polymer material as described above.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe, eine Rohranordnung zur Verfügung zu stellen, durch Anspruch 9 gelöst. In the context of the present invention, the object of providing a pipe arrangement is achieved by claim 9.
Die erfindungsgemäße Rohranordnung umfasst mindestens einem mehrschichtigen Rohr oder mindestens einem mehrschichtigen Rohrformteil gemäß der beschriebenen Art. The pipe arrangement according to the invention comprises at least one multilayer pipe or at least one multilayer pipe molding according to the described type.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe, eine Erdwärmegewinnungs- oder -speichervorrichtung zur Verfügung zu stellen, durch Anspruch 10 gelöst. In the context of the present invention, the object of providing a geothermal heat recovery or storage device is solved by claim 10.
Die Aufgabe findet Ihre Lösung in einer Rohranordnung mit mindestens einem mehrschichtigen Rohr oder mindestens einem mehrschichtigen Rohrformteil gemäß vorstehender Beschreibung. The task finds its solution in a pipe arrangement with at least one multilayer pipe or at least one multilayer pipe molding according to the above description.
Als mehrschichtiges Rohrformteil wird im vorstehenden Erfindungszusammenhang beispielsweise ein Verbindungselement, ein Rohrbogen, ein Rohrabzweig, ein T-Stück, eine Muffe oder eine Elektroschweißmuffe verstanden, ohne dass diese Aufzählung abschließend ist. As a multilayer pipe molding in the above context of the invention, for example, a connecting element, a pipe bend, a branch pipe, a tee, a sleeve or a Electric welding socket understood without this list is exhaustive.
Eine Elektroschweißmuffe ist in besonderer Weise geeignet, Rohre miteinander oder Rohre und Rohrformteile oder Rohrformteile untereinander zu verbinden. Es versteht sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass eine Elektroschweißmuffe so ausbildbar ist, dass diese ein Rohr, zwei Rohre, drei Rohre oder vier Rohre aufnehmen und miteinander oder mit einem oder mehreren Rohrformteilen verbinden kann. An electric welding sleeve is particularly suitable for connecting pipes with each other or pipes and pipe fittings or pipe fittings with each other. It is understood in the context of the present invention that an electric welding sleeve can be formed so that they can accommodate a pipe, two pipes, three pipes or four pipes and connect with each other or with one or more pipe fittings.
Eine Rohrleitung, bestehend aus Rohren oder Rohrformteilen gemäß vorliegender Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn die Verbindung zwischen den Rohren oder Rohrformteilen mittels Stumpfschweißung oder unter Nutzung von Schweißmuffen hergestellt wird. A pipeline consisting of pipes or pipe fittings according to the present invention is particularly advantageous when the connection between the pipes or pipe fittings is made by butt welding or by using welding sleeves.
Anwendung findet die Erfindung in der Bereitstellung von hochwertigen, kostengünstigen Rohren und Rohrformteilen zur Herstellung einer Erdwärmesondenrohranordnung, die eine erhöhte Temperaturbeständigkeit aufweist, bei gleichzeitig hoher Beständigkeit gegen Punktlasten und langsamen und schnellen Risswachstum. Die Rohre und Rohrformteile können auf der Baustelle ohne Probleme durch Schweißtechniken miteinander verbunden werden. The invention finds application in the provision of high-quality, low-cost pipes and pipe parts for producing a geothermal probe tube arrangement which has an increased temperature resistance, at the same time high resistance to point loads and slow and rapid crack growth. The pipes and pipe fittings can be joined together at the construction site without any problems by welding techniques.
Die Erdwärmesondenrohranordnung kann dabei in horizontaler und / oder vertikaler Bauweise im Erdboden eingebaut sein. Bei einem vertikalen Einbau werden im Allgemeinen Bohrlöcher im Erdboden hergestellt, in die die Erdwärmesondenrohranordnung eingeführt wird. Ein horizontaler Einbau kann durch Herstellung von Gräben zum Einlegen der Erdwärmesondenrohranordnung oder auch durch Einpflügen derselbigen in den Erdboden erfolgen. The borehole heat exchanger tube arrangement can be installed in the ground in horizontal and / or vertical construction. Vertical installation generally produces wells in the ground into which the borehole heat exchanger tube assembly is inserted. A horizontal installation can be done by making trenches for inserting the geothermal probe tube assembly or by plowing derselbigen in the ground.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Fig. und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung. Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the Fig. And from the accompanying figure description.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Preferred embodiments of the invention are shown in the figures and will be explained in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to identical or functionally identical components.
Die Erfindung wird durch die beigefügten Figuren wie folgt erläutert. The invention will be explained by the attached figures as follows.
Hierzu zeigt: This shows:
In
Das mehrschichtige Rohr
Diese Schicht
Auf der vom Lumen
Alle genannten Schichten sind fest miteinander verbunden. All these layers are firmly connected.
In
Das mehrschichtige Rohr
Diese weitere Schicht
Auf der vom Lumen
Alle genannten Schichten sind fest miteinander verbunden. All these layers are firmly connected.
In
Das Rohrformteil
Das Lumen
Alle Fig. sind schematisch und nicht maßstäblich, sie zeigen den prinzipiellen Aufbau der Rohre und Rohrformteile gemäß vorliegender Erfindung. All figures are schematic and not to scale, they show the basic structure of the tubes and pipe fittings of the present invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Rohr pipe
- 1‘ 1'
- Rohrformteil Pipe fitting
- 1.1 1.1
- Schicht layer
- 1.2 1.2
- weitere Schicht another layer
- 1.3 1.3
- zusätzliche Schicht additional layer
- 2 2
- Lumen des Rohres oder Rohrformteils Lumen of pipe or pipe molding
- 3 3
- Außenschicht outer layer
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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