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Gegenstand der Erfindung ist die Thermoisolierung von Rohrleitungen (Wärme- oder Kälteschutz), vor allem Freiluft-Wärmeleitungen, die auf Stützen aufgestellt sind, die zur Abschirmung von Wärme-, Kälte-, Industrierohren sowie solchen mit anderen Medien dient.
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Isolierte Stahlrohre werden allgemein zum Transport von heißen Flüssigkeiten in Industrieanlagen sowie zum Heißwassertransport in Fernwärmenetzwerken verwendet, wo die normalerweise bis zu 130°C und im Winter sogar bis zu 140°C beträgt, in Verbindung womit das isolierte Rohr, und insbesondere das Isoliermaterial, fähig sein muss solche Temperaturen für einen längeren Zeitraum ohne Verluste von Isoliereigenschaften auszuhalten, die sich aus den Wärmespannungen ergeben. Das Gleiche betrifft den Transport von heißem Öl oder Dampf, wo die Temperatur 150°C übersteigt.
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Das aus der Anmeldung der Patentbeschreibung
P-295995 bekannte wärmeisolierte Rohr sowie andere in der Praxis eingesetzte präisolierte Rohre verfügen über eine doppelschichtige Hülle, am häufigsten in Form von Wolle und Kunststoffschaum, die aneinander liegen, was dazu führt, dass sowohl während des Formungsprozesses so einer Isolierung als auch beim Durchdringen der Wärme vom Medium über die Hülle aus Wolle am Kontakt zwischen diesen Stoffen erfolgt der Abbau der Schaumstoffstruktur, aufgrund wovon unterschiedliche Vertiefungen, Verformungen entstehen können, die den Wärmedurchgangskoeffizienten differenzieren und zu Wärmeverlusten im gesamten Übertragungsnetz führen.
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Aus der Beschreibung der
polnischen Patentanmeldung P-347877 ist die Produktionsweise einer kompakten Segment-Thermoisolierung – vor allem als Wärme- oder Kälterohrleitung – bekannt, die darauf beruht, dass vorgefertigte Halbsegmente der Schutzhülle angefertigt werden, an den Innenflächen dieser dann Befestigungsvorsprünge angebracht werden, danach werden die Innenflächen dieser Segmente mit einer Thermoisolierschicht verkleidet und am Umfang der Rohrleitung werden Distanzelemente angebracht. Auf diese Distanzelemente werden dann Halbsegmente von Isolierschalen in Form von Halbsegmenten der Schutzhülle mit Thermoisolierschicht aufgelegt, was ein thermisch isolierendes Luftkissen bildet, danach werden die Segmente der Halbschalen länglich verbunden und die anliegenden Rohrsegmente der Isolierschalen werden der Reihe nach in der Frontfläche verbunden.
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Aus der polnischen Patentbeschreibung
PL204760 ist eine Isolierweise von Rohrleitungen mit Hilfe externer Hülle bekannt, die darauf beruht, dass man auf der Außenfläche des Stahlrohres parallel zur Längsachse mindestens drei Distanzelemente platziert und danach auf dieses Rohr reihenweise nebeneinander Kautschukringe in Torusform draufschiebt, die mit Thermoisoliermaterial – vorteilhaft mit Mineralwolle – gefüllt sind, danach werden die Seitenflächen der Kautschukringe zusammengeklebt, wodurch eine Hydroisoliertrennung entsteht.
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Aus der Beschreibung der polnischen Patentanmeldung
P-343806 ist einer kompakte Segment-Thermoisolierung bekannt, vor allem für Wärme- und Kälterohrleitungen, die zwischen der Außenfläche der gesicherten Rohrleitung und Innenfläche der Isolierschicht einen Luftkissen hat, in der axial platzierte Distanz- und Stützelemente auf der gesamten Länge liegen. Darüber hinaus befindet sich auf der Innenfläche der Isolierschicht einer thermische und straffende Schicht, die dauerhaft mit dem Untergrund (Isolierschicht) verbunden ist, hingegen ist – die in der Frontfläche an der Verbindung von zwei aneinander liegenden Segmenten der Isolierschicht erstellte Dilatationsspalte – mit Isolierstoff gefüllt.
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Wiederum ist für die aus der polnischen Patentbeschreibung der Erfindung
PL218046 bekannte Thermoisolierung von Rohrleitungen – vor allem Wärmerohrleitungen auf Stützen, die zur Abschirmung und Wärmedämmung von Wärme-, Kälte- Industrie- sowie andere Medien leitenden Rohren, die aus Isoliersegmenten bestehen, charakteristisch, dass die Stützen der Rohrleitungen an den Seiten eine Thermoisolierung aufweisen, die quer entlang der Achse der Rohrleitungen verläuft und als U-Profil ausgebildet ist, hingegen an der Verbindungsstelle zur Rohrleitung haben diese winkelförmige oder radiale Elemente, die dem Außendurchmesser dieser Rohrleitung entsprechen und mit Elementen des Isolierdeckels oder mit dem Segmentelement des Isolierabschnitts verbunden sind. Sowohl die Elemente des Isolierdeckels als auch die Isoliersegmente, die die Rohrleitung umgeben, haben auf der Innenfläche Distanzelemente, die die Außenfläche der Rohrleitung von der Isolierung trennt, wobei die die Rohrleitung umgebenden Deckelelemente und Isoliersegmente sowie die seitlichen Thermoisolationen der Rohrleitungsstützen sind miteinander gegenseitig verbunden.
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Ziel der Erfindung ist die Vorbereitung einer Konstruktion von Elementen einzelner Thermoisolierschichten von Rohrleitungen (Wärme- und Kälteschutz) besonders von Fernwärmeleitungen mit gerader und kompakter Bauweise, die eine einfache und schnelle Montage am zu isolierenden Stahlrohr ermöglichen. Weiteres Ziel der Erfindung ist die Vorbereitung solcher Thermoisolierschichten von Rohrleitungen, die UV- sowie Witterungsbeständig wären und eine gravierende Reduktion der Temperatur zwischen dem isolierten Rohr und den dieses umgebenden Isolierschichten, die auch die Vibrationsdämmung dieses Rohrs und einfache Demontage dieser Schichten ermöglichen.
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Der Sinn der technischen Lösung der Thermoisolierung (Wärme- und Kälteschutz) von Rohrleitungen, die zum Umhüllen und Erwärmen von Wärme-, Kalte-, Industrie- und andere Medien leitenden Rohren beruht darin, dass die erste Isolierschicht aus Alufolie oder Metallfolie mit einer Dicke von 0,04 mm und IR-beständig trennbar oder untrennbar mit Distanzbolzen verbunden ist, deren untere Enden an der Außenfläche des isolierten Stahlrohres liegen und zwischen der Thermoisolierung eine Luftschicht bilden, oder die erste Isolierschicht direkt an der oberen Fläche der Distanzleisten anliegt, die mit Ringelementen abgeschlossen sind, wo zwischen diesen auch eine Luftschicht ausgebildet wird. Die an dieser ersten Isolierschicht anliegende zweite Isolierschicht stellt ein Paket von mehreren locker aneinander liegenden oder miteinander mittels Hochtemperaturkleber verbundenen Luftpolsterfolien dar, mit Zellenstruktur, gefüllt mit Argon- und Luftgemisch, deren Luftpolster zum Isolierstahlrohr gerichtet sind, hingegen an der zweiten Isolierschicht liegt eine externe Schicht aus Kunststoff an, das gegen UV und wechselnde Witterungsbedingungen beständig ist, deren Enden miteinander verbunden sind und zusätzlich mit einem an der oberen Fläche angebrachten Band abgeschlossen sind. Vorteilhaft ist, wenn an der oberen Fläche der Distanzleisten, die mit Ringelementen an der Außenfläche des isolierten Stahlrohres abgeschlossen sind, direkt eine Isolierschicht anliegt und an diese eine Isolierschicht aus Alu- oder Metallfolie, die wiederum mit einer Außenschicht aus Kunststoff umhüllt ist, wobei die Schichten des Luftpolsterisolierpakets eine geschlossene Zellenstruktur mit einer Wanddicke von 5,0 μm bis 5000 μm haben und aus gegen variable Temperaturen (–80°C–400°C) beständigen Kunststoff gefertigt sind und diese Zellen mit einer Argonatmosphäre (0,5 bis 100% des Volumens) gefüllt sind, hingegen die Luftschichtdicke von Funktion und Durchmesser des zu isolierenden Stahlrohres abhängig ist und h 1,0 bis 100 mm beträgt. Ein Satz von mehreren Distanzleisten, das vorteilhaft gleichmäßig auf dem Umfang des isolierten Stahlrohres und radial zur Hauptachsenrichtung platziert wird, hat eine Verbindung der oberen Enden dieser Leisten mithilfe trennbarer Ringelemente, so dass die oberen Flächen eine Ebene mit den oberen Außenflächen dieser Leisten bilden.
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Die Einrichtung zwischen dem isolierten Stahlrohr und dieses umgebenden Metall- oder Alufolienschicht mit Distanzbolzen, die an diesem Rohr anliegen, einer Gas- und Luftschicht hat ermöglicht die Temperatur am Kontakt dieses Rohrs gravierend zu reduzieren und die Anwendung von Distanzelementen in Form von Bolzen und Leisten aus Kunststoff Metalllegierungen oder Keramik in dieser Schicht, hat bedeutend zur Dämmung von Vibrationen des isolierten Rohres beigetragen. Wiederum die Ausführung einer zweiten Schicht aus Alu- oder Metallfolie hat bedeutend zur Reduktion des Einflusses von IR-Strahlung auf die Isolierung und zur Erhöhung der Isolierfähigkeit der gesamten Trennwand beigetragen. Außerdem hat die Anwendung einer dritten weiteren Schicht mit Zellenstruktur, Wanddicke 5,0 μm bis 5000 μm, aus Hochtemperaturkunststoff bedeutend die Wärmedurchlässigkeit von 0,025 bei Luft auf 0,017 bei Argon in den Zellen dieser Schicht beigetragen. Zu den weiteren Vorteilen muss man auch das hinzugeben, dass beim Abschließen (Einwickeln) dieser Isolierschicht auf der Schicht aus Alufolie die atmosphärische Luft bedeutend von dieser Schicht entfernt wird und die geschlossenen Zellen und ihr direktes Anliegen aneinander die Konvektionsbewegungen von Gas einschränken und die Möglichkeit der Wasser- oder Wasserdampfdurchdringung in die Struktur dieser Isolierung nivellieren. Außerdem stellen Schichten der Zellenstruktur, die aneinander sowohl irregulär sowie regulär gereiht sind, eine sehr gute Thermoisolierung sowie Dampfsperre dar, hingegen das Verlegen der Zellenschicht so, dass diese Zellen in Richtung des isolierten Rohrs gerichtet sind, hat ermöglicht die Luftpolster auf der Oberfläche während des Einwickeln bedeutend zu verdichten.
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Der Gegenstand der Erfindung wurde in Bespielen der Ausführung an Abbildungen dargestellt, wo sein Umfang nicht auf diese Beispiele eingeschränkt wird, wo das erste Beispiel der Ausführung einer Thermoisolierung eines Wärmerohrabschnitts zeigt, mit senkrechten Querschnitten des isolierten Stahlrohres und der Isolierschichten, – die gleiche Thermoisolierung, von der Front des isolierten Rohres gesehen und im senkrechten Querschnitt entlang der Linie A-A des Rohres, – die Isolierschicht aus Alufolie in entwickeltem Zustand, ausgestattet mit vier Reihen Distanzbolzen, die mit ihr mittels Klemmelementen verbunden sind, Ansicht von oben, – die gleiche Folienisolierschicht im senkrechten Querschnitt entlang der B-B-Linie, – die gleiche Isolierschicht auch mit vier Reihen Distanzbolzen, die aber mit der Schicht mittels Kleber in entwickelter Form in Frontansicht, – die gleiche Isolierschicht (Folie), die das Stahl-Isolierrohr umwickelt und ein thermisch isolierendes Kissen – eine Luft(Gas)Schicht in perspektivischer Ansicht, – einzelne Luftpolsterisolierschicht mit Zellenstruktur im entwickelten Zustand, Ansicht von unten, – die gleiche Schicht im senkrechten Querschnitt entlang der C-C-Linien, – zweites Ausführungsbeispiel der gleichen thermischen Isolierung der Rohrleitung unter Anwendung von zwei aufeinander liegenden Isolierschichten mit Luftpolsterfolie, die zwei getrennte Schichtpakete darstellen, miteinander in der Frontansicht und im senkrechten Querschnitt des isolierten Rohres verbunden, – Paket aus miteinander verbundenen fünf Luftpolsterisolierfolien, im senkrechten Querschnitt entlang der C-C-Linien auf , – hier ist ein drittes Beispiel für die Ausführung der Thermoisolierung der Wärmerohrleitung mit einem Paket von fünf Schichten der Luftpolsterisolierfolie, wo anstatt von Folienschichten mit Distanzbolzen ein Satz von vier Distanzleisten eingesetzt wurde, die mit doppelten Ringelementen abgeschlossen sind, im senkrechten Querschnitt, – die gleiche Thermoisolierung mit zehn Schichten von Luftpolsterisolierfolie im senkrechten Querschnitt, – viertes Ausführungsbeispiel der Thermoisolierung, wo das Paket mit fünf Schichten von Luftpolsterisolierfolie direkt auf dem Satz von vier Distanzleisten platziert ist und da drauf eine Isolierschicht aus Alufolie und Schutzhülle aus Kunststoff im senkrechten Querschnitt, – Satz von vier Distanzleisten, abgeschlossen mit getrennten Ringelementen, auf einem isolierten Stahlrohr, in perspektivischer Ansicht, – „S”-Detail auf der , welches zwei Halbringelemente anzeigt, miteinander mittels Einlässen und Auslässen verbunden, die ein Ringelement darstellen, das miteinander ein Ringelement bilden, das die Distanzleisten verbindet, in perspektivischer Ansicht und – „T”-Detail auf der , das die gleichen Halbringelemente darstellt, die miteinander mittels der seitlichen Ansatz und Bolzen oder Schrauben verbunden sind.
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Die Thermoisolierung (Wärmeschutz) der Rohrleitung aus Stahlrohren 1 mit einem Durchmesser von d = 30 cm, deren Abschnitt auf der – gezeigt wurde, besteht aus der ersten Isolierschicht 2 aus Alufolie (Dicke 0,04 mm) ausgestattet mit vier Reihen Distanzbolzen 3 aus Kunststoff, deren untere Enden an der Außenfläche des isolierten Stahlrohres 1 liegen und zwischen diesen eine thermisch isolierende Luftschicht 4 mit einer Dicke von h = 1 mm bilden, die an dieser Schicht anliegende zweite Isolierschicht 6, die aus mindestens einem Paket von fünf miteinander mittels Hochtemperaturkleber 5 Typ „Silikon verbundenen oder locker nebeneinander platzierten fünf Schichten 6 von Luftpolsterisolierfolie mit Zellenstruktur, gefüllt mit einem Argon- und Luftgemisch, Luftpolster 6 in Richtung des isolierten Stahlrohrs 1 und eine Abschirmung dieses Satzes in Form einer Außenschicht 7 aus IR- und Witterungsbeständigem Kunststoff, deren Enden miteinander überlappend verbunden und mit Kunststoffband 8 an der oberen Fläche abgeschlossen sind. Die Schichten 6 des isolierenden Luftpolsterfolien-Paketes haben eine geschlossene Zellenstruktur mit Wanddicke 5,0–5000 μm und sind aus Kunststoff (beständig gegen veränderbare Temperaturen, –80°C bis 400°C); die Zellen sind mit Argonatmosphäre von 0,5 bis 100% des Volumens gefüllt.
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In einer weiteren Ausführung der auf keiner Abb. gezeigten Isolierung im isolierten Stahlrohr (Durchmesser D = 1 m) wurde eine Schicht aus Metallfolie mit der Dicke g = 0,04 mm eingesetzt und die gebildete Luftschicht 4 hatte eine Dicke von h = 100 mm.
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Sowohl die Alufolien- als auch Metallfolienschicht 2 mit der Länge L hat eine Breite von U = πD, sie gleich also dem Außenumfang des Stahlrohres 1 mit Außendurchmesser D, entlang welchen auf der gesamten Länge mittels Klemmen 9 Distanzhülsenbolzen 3 befestigt sind, die in den Entfernungen πD/4 und πD/8 zu einander aufgestellt sind und gleiche Entfernungen πD/4 nach dem Aufwickeln auf das isolierte Stahlrohr 1 bilden, und Entfernungen L1 = 25 cm auf der gesamten Länge L dieser Folienschicht. In der Ausführung aus der Metallfolie, gezeigt auf der , sind die Distanzbolzen 3 mit ihr mittels Kleber 10 verbunden.
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In der Ausführung der Thermoisolierung der Rohrleitung aus Stahlrohren 1, gezeigt auf der , hat man statt der Schicht aus Alu- oder Metallfolie 2 mit Distanzbolzen 3, die zwischen der Oberfläche des isolierten Stahlrohrs 1 eine thermoisolierende Luftschicht 4 bildet, einen Satz 11 vier Distanzleisten 11' eingesetzt, die mit Ringelementen so abgeschlossen 12 sind, dass die oberen Außenflächen 13 eben mit den oberen Außenflächen 14 dieser Leisten sind, an denen eine Schicht aus Alufolie 2 anliegt und die unteren Enden der Distanzleisten 11 an der Außenfläche des isolierten Stahlrohres 1 anliegen und zu der Thermoisolierschicht eine Luftschicht 4 bilden. Die an der Außenfläche des isolierten Stahlrohres 1 anliegenden Distanzleisten 11' sind radial und parallel zur Achse dieses Rohres sowie symmetrisch zu einander sowie am Umfang des isolierten Rohres angebracht. Die Ringelemente 12 bestehen aus zwei Halbringelementen 15 und 16, die miteinander über die Enden mittels Nute 17 und 18 verbunden sind und einen Monoring 12 darstellen, wobei jede dieser Distanzleisten 11 an deren oberen Fläche 14 über rechteckige Ausschnitte 19 verfügt, in denen sich die oberen Halbringe 15 und 16 befinden. In der zweiten Ausführung der Ringelemente 12 verfügen beide Halbringelemente 15 und 16 an den Seitenflächen über Vorsprünge 20 mit Öffnungen 21, in denen die Bolzen 22 befestigt sind, die miteinander die Halbringe in ein Ringelement 12 verbinden, wobei in einer weiteren Ausführung, die auf der Abb. nicht präsentiert wird, statt Bolzen 22 Schrauben eingesetzt wurden.
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Auf der wurde ein weiteres Ausführungsbeispiel der Thermoisolierung präsentiert, jedoch als Kälteschutz aus Stahlrohren 1 mit befestigten Sätzen 11 von vier Distanzleisten 11', die miteinander mittels Ringelementen 12 verbunden sind, die Thermoisolierung besteht aus der Isolierschicht 6, die aus fünf Schichten von Luftpolsterfolie mit Zellenstruktur besteht, die mit einer Argon- und Luftmischung gefüllt ist, die Luftpolster 6' sind in Richtung des Stahlrohres 1 aufgestellt, und darauf befindet sich die Isolierschicht 2 aus Alufolie mit Außenschicht 7 aus Kunststoff (beständig gegenüber IR und veränderbaren Wetterbedingungen), deren Enden miteinander als Überlappung verbunden und mittels eines an der oberen Fläche geklebten Kunststoffbandes 8 abgeschlossen sind.
