DE19756415C2 - Rohr mit Datenübertragungskabel - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft, ein Rohr zur Förderung von festen, flüssigen und/oder gasförmigen Stoffen mit ei­ nem zur Aufnahme des festen, flüssigen und/oder gasförmigen Stoffes dienenden Kernrohr, einer dieses umgebenden Umman­ telung als Temperaturisolation und einem die Ummantelung umgebenden Außenmantel.

Derartige Rohre sind bekannt und werden beispielsweise im Fernwärmebereich verwendet. Wenn im Verlegungsbereich der Rohre Daten zu übertragen sind, werden hierzu vom Rohr völ­ lig getrennte Leitungen verwendet. Derartige Daten­ übertragungsleitungen bzw. -kabel können relativ leicht be­ schädigt werden, und zu deren Verlegung ist zusätzlich zum Verlegen der Rohrleitungen weiterer Aufwand erforderlich.

Es sind ferner bereits Rohrleitungen bekannt, in deren Um­ mantelung aus Isolationsmaterial elektrische Leiter einge­ bettet sind, die zur Fehlerortung bzw. Überwachung der Rohrleitung mit Hilfe des sogenannten Impulsechoverfahrens dienen. Solche Rohrleitungen finden beispielsweise bei Fernheizungssystemen Verwendung (DE 86 22 390 U1).

Eine Fernheizleitung mit den vorstehend wiedergegebenen Merkmalen, deren Isoliermantel aus aufgeschäumtem Polyurethan besteht, ist aus der DE 94 15 238 U1 bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rohr der angegebenen Art zu schaffen, das als Übertragungs­ element von Daten verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Rohr mit den Merk­ malen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, ein verlegeferti­ ges Rohr zu schaffen, das sowohl zur Förderung von festen, flüssigen und/oder gasförmigen Stoffen dient als auch die Übertragung von Daten ermöglicht, wobei hierzu eine Datenübertragungsleitung vollständig in das Rohr integriert ist, d. h. von außen nicht zu erkennen ist bzw. nach außen nicht in Erscheinung tritt. Die Ummantelung des Kernrohres, die eigentlich zu Temperaturisolationszwecken dient, über­ nimmt hierbei zusätzlich eine Schutzfunktion für die inte­ grierte Datenübertragungsleitung. Wesentlich ist, daß das Rohr mit der integrierten Datenübertragungsleitung fertig vom Hersteller geliefert wird, so daß durch Verbinden von mehreren Rohrsträngen eine Rohrleitung verlegt werden kann, wobei die Datenübertragungsleitung an den Verbindungsstel­ len ebenfalls verbunden wird.

Grundsätzlich kann die erfindungsgemäß vorgesehene Daten­ übertragungsleitung zur Übertragung einer Vielzahl von un­ terschiedlichen Daten dienen. Die entsprechenden Daten wer­ den in der Form von elektrischen Signalen übertragen. Die Daten können von externen Einrichtungen stammen und auf ex­ terne Einrichtungen übertragen werden, wobei das Rohr als reines Übertragungsmedium wirkt. Es können jedoch auch in­ terne Daten des Rohres bzw. des vom Rohr geförderten Medi­ ums über die erfindungsgemäß vorgesehene Datenübertragungs­ leitung übertragen werden.

Um die Übertragung von Daten in beiden Richtungen zu ermög­ lichen, weist die erfindungsgemäß vorgesehene Datenübertra­ gungsleitung vorzugsweise zwei Leitungsstränge (isolierte Adern) auf. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden jedoch vier Leitungsstränge vorgese­ hen, von denen zwei nicht belegt sind und zu Reservezwecken dienen. Die entsprechenden Leitungsstränge bzw. isolierten Adern sind zweckmäßigerweise miteinander verdrillt, vor­ zugsweise 4-paarig (wie vorstehend erwähnt).

Die erfindungsgemäß vorgesehene und in die Ummantelung in­ tegrierte Datenübertragungsleitung wird zusätzlich zu zu Leckwarnzwecken dienenden elektrischen Leitern vorgesehen, falls solche vorhanden sind, wobei diese nicht störend be­ einflußt werden.

Wesentlich ist, daß erfindungsgemäß ein standardisiertes Rohr mit integrierter Datenübertragungsleitung zur Verfü­ gung gestellt wird, bei dem die Datenübertragungsleitung für eine Vielzahl von Einsatzzwecken der Datenübertragung verwendet werden kann, ohne daß aufwendige Zusatzarbeiten bzw. Nacharbeiten vor, während oder nach der Verlegung des Rohres erforderlich sind.

Das Rohr enthält ferner als integralen Bestandteil mindestens eine an die Datenübertra­ gungsleitung angeschlossene Datenerfassungs-, Datenverar­ beitungs-, Datenfernübertragungs-, Steuer- und/oder Regel­ komponente. Es sind somit zusätzlich zur Datenübertragungsleitung weitere hiermit in Verbindung stehende Bestandteile integriert, wobei diese Komponenten insgesamt ein elektronisches Datenverarbei­ tungssystem bilden können, das beispielsweise in Verbindung mit speziellen Meß-, Steuer- und Regeleinrichtungen arbeitet. Die erfindungsgemäße Lösung kann sogar so weit gehen, daß die zur Erfassung, Auswertung, Verarbeitung und Über­ tragung der Daten erforderliche Systemsoftware integraler Bestandteil des Rohres ist.

Erfindungsgemäß kann somit eine Datenerfassung und Daten­ übertragung direkt im Rohr ohne externe Leitungen durchge­ führt werden. Daten bzw. Informationen, z. B. über Druck, Temperatur, Feuchtigkeit, Durchflußgeschwindigkeit, Leitfä­ higkeit, Viskosität und bestimmte chemische Eigenschaften, des Rohres oder des im Rohr geförderten Mediums können über rohreigene Komponenten erfaßt, verarbeitet und an eine ex­ terne Stelle übertragen werden. Dies kann beispielsweise auch an einem Rohrabzweig, z. B. einem Anschlußpunkt zu ei­ ner Hausanschlußstation, durchgeführt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es ferner möglich, über die in das Rohr integrierten Einrichtungen direkt wei­ tere Einrichtungen zu steuern bzw. zu regeln, beispiels­ weise Rohrschieber, Ventile usw. Dies kann in Abhängigkeit von Verbrauchswerten, Regelwerten und -parametern, Steuer­ werten und -parametern geschehen.

Somit können Meßwerte des im Rohr zu übertragenden Mediums direkt an der tatsächlichen Datenquelle erfaßt und unmit­ telbar verarbeitet oder komprimiert werden. Damit ist es möglich, Übertragungsrisiken durch eine optimierte Übertra­ gung deutlich einzugrenzen. Aufgrund der "Intelligenz" vor Ort ist es möglich, schon direkt vom Rohr aus eine Anpas­ sung der Datenübertragung an zeitliche und räumliche Anfor­ derungen und sogar an jegliches gefordertes Protokoll vor­ zunehmen.

Erfindungsgemäß können beispielsweise in regelmäßigen Ab­ ständen im Rohr integrierte Erfassungszentralen vorgesehen sein. Hiermit kann der interne Datenverlauf entlang der räumlichen Verteilung erfaßt, zusammengefaßt und/oder über­ tragen werden.

Es können durch die aktiven Rohrkomponenten Entfernungen von bis zu 30 km ohne Verstärkung und von bis zu 60 km mit Verstärkung realisiert werden.

Entsprechende Fremderfassungssysteme lassen sich beispiels­ weise über Zweidrahtleitung, Lichtwellenleitung, Koaxial­ verkabelung und Niederspannungsübertragung in das erfin­ dungsgemäß ausgebildete Datenerfassungs-, -übertragungs- und -verarbeitungssystem einbeziehen.

Die vorstehend erwähnte Komponente kann so in das Rohr in­ tegriert sein, daß sie vollständig in die Ummantelung ein­ gebettet und somit nicht mehr von außen zugänglich ist. Bei einer anderen Lösung der Erfindung weist jedoch das Rohr innerhalb seiner Ummantelung mindestens einen Freiraum zur Aufnahme einer derartigen Komponente auf. Hierbei ist daher die Komponente, wenn der Freiraum nach außen offen ist, zu­ gänglich, so daß entsprechende Montage- bzw. Demontage- oder Reparaturarbeiten möglich sind. Bei der zuletzt ge­ nannten Variante ist der Freiraum zweckmäßigerweise nach außen hin über eine Muffe bzw. einen Deckel verschließbar, so daß er nur für autorisiertes Personal zugänglich ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Freiraum in einem Rohrverbindungsstück angeordnet ist. Zum Verbinden zweier Rohre wird das Rohr­ verbindungsstück zwischen diese gesetzt und Kernrohr sowie Datenübertragungsleitung werden angeschlossen.

Die isolierende Ummantelung ist zweckmäßigerweise ein Kunststoffschaum. Ein derartiges Material besitzt gute Temperaturisolationseigenschaften, wobei verbleibende Hohl­ räume auch nachträglich ausgeschäumt werden können, bei­ spielsweise beim Verbinden von Rohren.

Das Kernrohr besteht vorzugsweise aus einem hierfür ge­ eigneten Stahl. Ein bevorzugtes Material für den Außenman­ tel ist Polyethylen (PE). Als Ummantelung findet vorzugs­ weise ein Kunststoffschaum, insbesondere Polyurethanschaum (PU), Verwendung.

Die Verwendung eines Kunststoffschaumes hat ferner den Vor­ teil, daß die Datenübertragungsleitung (Datenkabel) einge­ schäumt werden kann und somit fest im Rohr eingebettet wird.

Die elektrisch leitende Verbindung der vorzugsweise vier Leitungsstränge (Adern) der Datenübertragungsleitung an ei­ ner Rohrverbindungsstelle erfolgt vorzugsweise durch Ver­ pressen, Verdrillen, Verschrumpfen.

Die Netztopologie des Rohrsystems hat keinerlei Einfluß auf die Datenübertragung (freie Topologie).

Zu den erfindungsgemäß in das Rohr integrierten Komponen­ ten, die mit der Datenübertragungsleitung in Verbindung stehen, gehört insbesondere eine MSR-Elektronik.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spieles in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein mit einer Daten­ übertragungsleitung versehenes Rohr entlang Linie 1-1 in Fig. 2;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch zwei über ein Ver­ bindungsstück aneinandergesetzte Rohre.

Das in den Figuren dargestellte Rohr 1 dient zur Förderung des Wärmeübertragungsmediums eines Fernheizungssystems, d. h. von heißem Wasser, und wird in den Erdboden verlegt. Es besitzt ein Kernrohr 2 aus einem geeigneten Stahl, das den Hohlraum zur Förderung des Wärmeübertragungsmediums bildet. Das Kernrohr ist von einer Ummantelung 3 aus Polyurethan­ schaum umgeben, die zu thermischen Isolationszwecken dient. Die Ummantelung 3 wird von einem Außenmantel 4 aus Poly­ ethylen oder Metall umgeben.

In die Ummantelung 3 ist eine Datenübertragungsleitung 5 integriert, die aus vier isolierten elektrisch leitenden Adern besteht, von denen zwei zur Hin- und Zurückübertra­ gung von Daten dienen, während die anderen beiden zu Reser­ vezwecken dienen. Die elektrisch isolierten Adern sind mit­ einander verdrillt.

Die Datenübertragungsleitung 5 ist in die Ummantelung 3 eingeschäumt, so daß sie einen festen integrierten Bestand­ teil des Rohres bildet. Die Ummantelung sorgt somit zusätz­ lich zur thermischen Isolation für einen geeigneten Schutz der Datenübertragungsleitung gegen mechanische Einwirkun­ gen.

Die Stelle, an der die Datenübertragungsleitung 5 innerhalb der Ummantelung angeordnet ist, ist nicht kritisch. Es wird jedoch bevorzugt, die Datenübertragungsleitung im oberen Bereich des Rohres (Verlegezustand desselben) anzuordnen, um eine entsprechende einfache Zugangsmöglichkeit bzw. An­ schlußmöglichkeit zu erhalten.

Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 dargestellte Rohr 1 im an ein Rohr 7 angeschlossenen Zustand im Längsschnitt. Der An­ schluß ist hierbei so bewerkstelligt, daß die beiden Kern­ rohre 2, wie bei 12 gezeigt, aneinandergeschweißt sind. Diese Kernrohre stehen gegenüber der zugehörigen Ummante­ lung 3 entsprechend vor. Beide Rohre 1 und 7 sind über eine Muffe 8 verbunden, an deren Innenseite sich ein Gehäuse 9 befindet, das einen entsprechenden Freiraum bildet. Der ra­ dial innere Bereich zwischen Muffe 8 und Kernrohr 2 wird ausgeschäumt, wie bei 13 gezeigt, und zwar mit einem ent­ sprechenden Polyurethanschaum, so daß sich eine durchlau­ fende Ummantelung für das Kernrohr ergibt. In der Muffe 8 ist ein Deckel 11 zum Öffnen und Schließen des Gehäuses 9 angeordnet.

Die beiden Datenübertragungsleitungen 5 der beiden Rohre 1 und 7 sind in den Freiraum des Gehäuses 9 hineingeführt und hier an eine vorgesehene Datenverarbeitungseinrichtung 10 angeschlossen. Diese Einrichtung ist über den Muffendeckel 11 zugänglich.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Datenverarbeitungseinrich­ tung 10 kann es sich beispielsweise um eine Einrichtung handeln, die über die Datenübertragungsleitung 5 Daten von einem Meßfühler erhält, der die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums im Kernrohr 2 mißt. Die erhaltenen Daten werden von der Einrichtung 10 ausgewertet und in Steuerimpulse verarbeitet, die einem entfernt angeordneten Schieber zum vollständigen bzw. teilweisen Absperren des Rohres zuge­ führt werden, was ebenfalls über die Leitung 5 geschieht.

Es versteht sich, daß das vorstehend beschriebene Rohr 1 auch zur Förderung des Wärmeübertragungsmediums eines Fern­ kältesystems, d. h. von kaltem Wasser, dienen kann. Eine Verlegung kann auch in Kanälen, auf Sockeln oder Stützen erfolgen.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Rohr kann auch als Verar­ beitungselement von Daten verwendet werden.

Es können auch mehr als vier isolierte Adern bzw. Leitungs­ stränge vorgesehen sein. Die Leitungsstränge bzw. isolier­ ten Adern sind zweckmäßigerweise miteinander verdrillt, vorzugsweise paarig.

Claims (5)

1. Rohr (1) zur Förderung von festen, flüssigen und/oder gasförmigen Stoffen mit einem zur Aufnahme des festen, flüssigen und/oder gasförmigen Stoffes dienenden Kern­ rohr (2), einer dieses umgebenden Ummantelung (3) als Temperaturisolation, einem die Ummantelung (3) umge­ benden Außenmantel (4) und mit - als in die Ummantelung (3) integrierte Bestandteile - einer Datenübertragungsleitung (5) in Form einer isolierten Leitung, die insbesondere vier isolierte Adern umfaßt, sowie mindestens einer an die Datenübertragungsleitung (5) angeschlossenen Da­ tenerfassungs-, Datenverarbeitungs-, Datenfernübertra­ gungs-, Steuer- und/oder Regelkomponente (10).

2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es innerhalb seiner Ummantelung (3) mindestens einen Freiraum zur Aufnahme der Komponente (10) enthält.

3. Rohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum nach außen hin über eine Muffe (8) oder einen Deckel (10) verschließbar ist.

4. Rohr nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Freiraum in einem Rohrverbin­ dungsstück (20) angeordnet ist.

5. Rohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (3) ein schaumfä­ higes thermisches Isolationsmaterial, insbesondere ein Kunststoffschaum, ist.