DE202004021744U1

DE202004021744U1 - Thermally insulated pipe

Info

Publication number: DE202004021744U1
Application number: DE202004021744U
Authority: DE
Original assignee: Austroflex Rohr Isoliersysteme GmbH
Current assignee: Watts Insulation GmbH
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2014-12-11
Also published as: AT7581U1; DE102004059677A1

Abstract

Thermisch isolierte Rohrleitung, insbesondere für Fernwärme, bestehend aus einem Mediumrohr, zumindest zwei Dämmschichten und einem Außenrohr, dadurch gekennzeichnet, dass die innerste Dämmschicht auf das Mediumrohr aufextrudiert oder aufgeklebt ist und dass die Dämmschichten mit zunehmendem Abstand vom Mediumrohr einen immer kleineren E-Modul aufweisen.Thermally insulated pipeline, in particular for district heating, consisting of a medium pipe, at least two insulating layers and an outer tube, characterized in that the innermost insulating layer is extruded or glued to the medium pipe and that the insulating layers with increasing distance from the medium pipe have an ever smaller modulus of elasticity ,

Description

Die Erfindung betrifft ein thermisch isoliertes Rohr, wie es insbesondere als Fern wärmerohr in der Erde oder auf Konsolen verlegt wird, das aber ganz allgemein zum Transport von Wasser, Ölen, Fetten, Gasen oder anderen Medien verwendet werden kann. Im folgenden wird, ohne Beschränkung darauf, die Erfindung an Hand eines Fernwärmerohres näher beschrieben.The The invention relates to a thermally insulated pipe, in particular as a distant heat pipe in the ground or on consoles, but in general for the transport of water, oils, Greases, gases or other media can be used. Hereinafter will, without limitation on it, the invention described in detail on the basis of a district heating pipe.

Die Bereitstellung von Warmwasser und/oder Heizenergie für Wohnungen, Büros mittels Fernwärme hat sich in den letzten Jahren und Jahrzehnten zunehmend durchgesetzt. Die zentrale Wärmegewinnung und dabei insbesondere die Abwärmenutzung von thermischen Kraftwerken oder chemischen Industrien, die vielfach unter dem Schlagwort „Kraft-Wärme-Kupplung” bezeichnet wird, hat trotz der hohen Investitionen das notwendige Leitungsnetz den großen Vorteil, die Wärmegewinnung selbst mit bestmöglichem Wirkungsgrad in Großanlagen durchzuführen bzw. wie bereits erwähnt, um Abwärme zu nutzen und dabei durch die wenigen, aber großen Wärmegewinnungsanlagen auch eine wesentliche effizientere Rauchgasreinigung durchführen zu können als dies bei vielen kleinen sogenannten dezentralen Anlagen wirtschaftlich vertretbar wäre.The Provision of hot water and / or heating energy for apartments, Offices by means of district heating has increasingly prevalent in recent years and decades. The central heat recovery and in particular the waste heat utilization from thermal power plants or chemical industries, many times under the keyword "combined heat and power" designates despite the high investments, has the necessary pipeline network the big one Advantage, the heat recovery itself with the best possible Efficiency in large plants perform or, as already mentioned, to waste heat to use and by the few, but large heat recovery systems also a Substantially more efficient flue gas cleaning to perform can as this is economical for many small so-called decentralized plants would be acceptable.

Es ist unmittelbar einsichtig, dass das Hauptaugenmerk im Hinblick auf eine langlebige Fernwärmenutzung auf die Qualität der verlegten Rohre und hier insbesondere das langfristige Aufrechterhalten der thermischen Isolierung gelegt werden muß.It is immediately obvious that the main focus in terms of on a long-lasting district heating use on the quality of laid pipes and in particular long - term maintenance of thermal insulation must be placed.

Im Stand der Technik sind im wesentlichen zwei Arten von Rohren bzw. Leitungen bekannt:
Bei der ersten Gattung wird ein Mediumrohr mit zumindest einer Dämmschichte aus Polyethylen vorisoliert und in ein Mantelrohr eingeführt. In verschiedenen, aber eher seltenen Anwendungsfällen wird statt Polyethylen ein anderer Kunststoff, offenzellig oder geschlossenzellig aufgeschäumt, verwendet, doch weisen die Rohre nach diesem Prinzip stets den Nachteil auf, dass die einzelnen Kontaktflächen tatsächlich nur Kontaktflächen sind und die dort aneinandergrenzenden Materialien keine nennens werte mechanische Verbindung miteinander eingehen. In einer Ausgestaltung gibt es auch gedämmte Rohre dieser Art, bei denen die äußere Ummantelung, das sogenannte Mantelrohr, auf das vorisolierte Mediumrohr aufextrudiert wird, wodurch sich ein Verbund zwischen der Polyethylendämmung und dem Mantelrohr auf das vorisolierte Mediumrohr aufextrudiert wird, wodurch sich ein Verbund zwischen der Polyethylendämmung und dem Mantelrohr ergibt, aber nach wie vor nicht zwischen der Polyethylendämmung und dem eigentlichen Mediumrohr. Durch diese Eigenschaften ist das fertige Rohr nicht gegen das Eindringen von Feuchtigkeit in Längsrichtung geschützt (daher können derartige Rohre nicht mit Leckwarnsystemen ausgerüstet werden) und die unterschiedlichen Wärmedehnungen der einzelnen Schichten des Rohres innerhalb des Betriebstemperaturbereiches können nicht hintangehalten werden, da der Verbund der einzelnen Schichten untereinander dazu nicht ausreicht.In the prior art, essentially two types of pipes or pipes are known:
In the first type, a medium pipe is pre-insulated with at least one insulating layer of polyethylene and introduced into a jacket tube. In different, but rather rare applications instead of polyethylene, another plastic, open-cell or closed-cell foamed, used, but the tubes always have the disadvantage of this principle, that the individual contact surfaces are actually only contact surfaces and the adjoining there materials not appreciable mechanical Connect with each other. In one embodiment, there are also insulated pipes of this type, in which the outer casing, the so-called casing tube, is extruded onto the pre-insulated medium pipe, whereby a composite between the polyethylene insulation and the jacket tube is extruded onto the pre-insulated medium pipe, creating a bond between the polyethylene insulation and the jacket tube, but still not between the polyethylene insulation and the actual medium pipe. Due to these properties, the finished tube is not protected against the ingress of moisture in the longitudinal direction (therefore, such tubes can not be equipped with leak warning systems) and the different thermal expansions of the individual layers of the tube within the operating temperature range can not be obstructed, as the composite of the individual layers not enough with each other.

Beim zweiten System wird das Mediumrohr im Inneren eines glatten Mantelrohres gehalten und der ringförmige Zwischenraum wird ausgeschäumt, wodurch sowohl zwischen dieser aus Schaumstoff bestehenden Dämmung als auch dem Mantelrohr und dem Mediumrohr eine mechanisch stabile Verbindung geschaffen wird. Dieses Systems liefert gegen axiales Eindringen von Feuchtigkeit gesicherte Rohre, doch ist das Mantelrohr gegenüber Biegungen mechanisch nicht sehr widerstandsfähig, es kann dabei zum Bruch kommen, trotz dieser Schwäche ist die Biegsamkeit des fertigen Rohres und damit die Verlegbarkeit, durch die Ausschäumung schlecht.At the second system is the medium pipe inside a smooth casing pipe held and the annular Interspace is foamed, whereby both between this made of foam insulation as also the jacket tube and the medium pipe a mechanically stable connection is created. This system provides against axial penetration moisture-proof pipes, but the jacket pipe is opposite to bends mechanically not very resistant, it can cause breakage come, despite this weakness is the flexibility of the finished tube and thus the installation, bad by the foaming.

Die Erfindung bezweckt Fernwärmerohre zu schaffen, die die genannten Nachteile nicht aufweisen und insbesondere die oben angegebenen Ziele erreichen.The Invention aims district heating pipes to provide that do not have the disadvantages mentioned and in particular achieve the above goals.

Erfindungsgemäß werden diese Ziele dadurch erreicht, dass die innerste Dämmschichte auf das Mediumrohr aufextrudiert oder aufgeklebt ist und dass die innerste Dämmschichte einen kleineren E-Modul als die äußerste Dämmschichte aufweist. Etwaige Zwischenschichten können selbstverständlich bevorzugt mit ihrem E-Modul zwischen den Werten der Randschichten liegen, doch ist es auch möglich, insbesondere wenn die Zwischenschichten dünn ausgebildet sind, außerhalb dieses Bereiches liegende Werte zu verwenden.According to the invention achieves these goals by making the innermost layer of insulation is extruded or glued to the medium pipe and that the innermost layer of insulation a smaller modulus of elasticity than the outermost layer of insulation having. Of course, intermediate layers may be preferred with their modulus of elasticity lie between the values of the boundary layers, but it is also possible especially when the intermediate layers are made thin, outside to use this range of values.

In bevorzugter Weise weist die Leitung ein aus Kunststoff bestehendes Mediumrohr auf, an das sich eine Dämmschicht aus PU (Polyurethan) oder PIR (Polyurethan mit höherem Anteil an Isocyanat, daher bessere Temperaturstabilität und besser flammhemmend) und eine Lage aus PE (Polyethylen) oder Kautschukdämmstoff anschließt, über die als äußerste Hülle ein bevorzugt gewelltes Mantelrohr aufgebracht ist. Der alternativ zum PE verwendbare Kautschukdämmstoff ist bevorzugt durch Extrusion hergestellt und geschlossenzellig geschäumt.In Preferably, the line has a plastic existing Medium pipe on which an insulating layer of PU (polyurethane) or PIR (polyurethane with higher Proportion of isocyanate, therefore better temperature stability and better flame retardant) and a layer of PE (polyethylene) or rubber insulation connects, over the as the outer shell preferably corrugated casing pipe is applied. The alternative to PE usable rubber insulation is preferably prepared by extrusion and closed cell foamed.

Durch diesen erfindungsgemäßen Aufbau erreicht man eine stabile mechanische Verbindung zwischen dem Mediumrohr und der inneren, aus Polyurethan bestehenden Dämmstoffschicht. Ein nicht so fester, aber doch merklicher mechanischer Zusammenhalt, der größer ist als im Stand er Technik, besteht sowohl zwischen dem Mantelrohr und der PE-Schichte als auch zwischen dieser und dem Mantelrohr, da Polyethylen ein relativ weicher Dämmstoff ist und durch mechanische Druckkräfte zwischen dem Polyurethan und dem gewellten Mantelrohr ein Anpressen an die PU-Schichte und ein Einpressen in das Mantelrohr erfolgt. Polyurethan ist auch bei wesentlich höheren Temperaturen als PE (nur bis ca. 90°C) formbeständig, was die mechanische Stabilität des erfindungsgemäßen Aufbaus weiter fördert.This construction according to the invention achieves a stable mechanical connection between the medium pipe and the inner insulating layer of polyurethane. A not so firm, but noticeable mechanical cohesion, which is greater than in the state of the art, exists both between the jacket tube and the PE layer as well as between this and the jacket tube, since polyethylene is a relatively soft insulating material and is carried out by mechanical pressure forces between the polyurethane and the corrugated jacket tube pressing against the PU layer and a press-fitting into the jacket tube. Polyurethane is dimensionally stable even at significantly higher temperatures than PE (only up to about 90 ° C), which further promotes the mechanical stability of the structure according to the invention.

Durch die Kombination der inneren, fest mit dem Mediumrohr verbundenen PU-Dämmung mit der fest darauf sitzenden äußeren PE-Dämmung erzielt man eine weitgehende Verhinderung der unterschiedlichen Längenänderung des Mediumrohres im Vergleich zu den äußeren Schichten mit den sich ändernden Temperaturen. Diese Änderungen sind im Stand der Technik durchaus beachtlich und können 3% betragen, was auf 100 Meter Länge bereits 3 Meter ausmacht.By the combination of the inner, permanently connected to the medium pipe PU insulation with the firmly seated outer PE insulation achieved one far-reaching prevention of the different change in length of the medium pipe compared to the outer layers with the changing Temperatures. These changes are quite remarkable in the state of the art and can be 3% amounting to 100 meters in length already makes 3 meters.

Darüber hinaus wird durch das Vorsehen der mechanisch stabilen PU-Lage direkt am Mediumrohr ein hoher Widerstand gegen mechanische Beschädigungen geschaffen, da diese Schicht als vollflächige Stütze für den sich außen anschließenden Mantel aus Polyethylen und letztlich das äußere Mantelrohr anbietet. Die Gefahr des Durchbrechens des Mantelrohres, wie es bei rein aus PE-Dichtmaterial bestehenden Leitungen oft der Fall ist, wird beim erfindungsgemäß aufgebauten Rohr, insbeson dere bei Verwendung eines gewellten Außenrohres, deutlich vermindert. Dies ist insbesondere für die übliche Erdverlegung von großer Bedeutung, da das Durchdrücken von Steinen, Ziegelscherben u. dgl. zuverlässig verhindert werden kann.Furthermore is achieved by providing the mechanically stable PU layer directly on the Medium pipe a high resistance to mechanical damage created because this layer as a full-surface support for the outer subsequent coat off Polyethylene and ultimately the outer jacket tube offers. The danger of breaking through the jacket tube, as it is purely out PE sealing material is often the case with existing pipes constructed according to the invention Tube, in particular when using a corrugated outer tube, significantly reduced. This is particularly important for the usual burial, because the pushing through of stones, brick shards u. Like. Can be reliably prevented.

Darüber hinaus werden durch die gute mechanische Verbindung der einzelnen Schichten hohe Barrieren gegen das Eindringen von Feuchtigkeit der Länge nach zwischen den einzelnen Schichten aufgebaut, so dass die Beeinträchtigung der thermischen Isolierung durch das Vollsaufen von Wasser vermieden wird. Durch diese Eigenschaften wird trotz des schichtenförmigen Aufbaus die Verwendung von Leckwarnsystemen möglich.Furthermore be due to the good mechanical connection of the individual layers high barriers to the ingress of moisture lengthwise built between the individual layers, so that the impairment the thermal insulation avoided by the full water becomes. These properties, despite the layered structure the use of leak warning systems possible.

Ein weiterer und für die Verlegung sehr großer Vorteil, der durch die Erfindung erzielt wird, liegt darin, dass durch das gewellte Außenrohr und den äußeren Dämmbereich aus weichem Polyethylen od. dergl. eine gute Flexibilität der Leitung gegeben ist, da die relativ steifen Bestandteile, das Mediumrohr und die Polyurethandämmschicht im Inneren, nahe der Achse bei kreiszylindrischer Ausbildung, jedenfalls aber nahe der neutralen Linie angeordnet sind und daher beim Biegen nur eine geringe relative Formänderung erfahren.One further and for the laying of very large Advantage, which is achieved by the invention, is that through the corrugated outer tube and the outer insulation area made of soft polyethylene od. Like. Good flexibility of the line given that the relatively stiff components, the medium pipe and the polyurethane barrier layer inside, near the axis in circular cylindrical training, anyway but are located near the neutral line and therefore when bending only a small relative change in shape Experienced.

Man könnte die Erfindung auch dadurch definieren, dass die innerste Dämmschichte auf das Mediumrohr aufextrudiert oder aufgeklebt ist und dass die Dämmschichten mit zunehmendem Abstand vom Medienrohr einen immer kleineren E-Modul aufweisen. Damit wird die mechanische Festigkeit bei gleichzeitiger Sicherstellung der Biegsamkeit bestmöglich gewährleistet.you could also define the invention in that the innermost Dämmschichte is extruded or glued to the medium pipe and that the insulation layers with increasing distance from the media tube an ever smaller modulus of elasticity exhibit. Thus, the mechanical strength at the same time Guaranteed flexibility as possible ensured.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Beispiel beschräkt, sondern kann verschiedentlich abgewandelt werden. So ist es möglich, mehr als zwei Dämmschichten oder eine zusätzliche, gegebenenfalls unidirektional wirkende, Dampfsperre vorzusehen und es ist auch möglich, die Kontaktflächen zwischen den Dämmschichten weiter mechanisch fest und feuchtigkeitsdicht miteinander zu verbinden, sei es durch Aufextrudieren der äußeren Dämmschicht oder durch Aufbringen von langsam abbindenden Kleb- und Füllstoffen.Of course it is the invention is not limited to the illustrated example, but can be modified variously. So it is possible more as two layers of insulation or an additional, optionally provide unidirectional, vapor barrier and it is also possible that contact surfaces continue between the insulation layers mechanically strong and moisture-proof to connect with each other, be it by extruding the outer layer of insulation or by applying slow-setting adhesives and fillers.

Es ist in vielen Fällen vorteilhaft, mehr als nur ein Mediumrohr in der Leitung vorzusehen, in diesem Fall ist jedes der Medienrohre mit einer eigenen innersten Dämmschichte versehen und bevorzugt wird zwischen diesen Schichten und der äußersten Dämmschichte zumindest eine Zwischenschichte vorgesehen, die den geometrischen Ausgleich zwischen den unterschiedlichen Querschnittformen des „Rohrbündels” und dem äußeren Bereich bewirkt. Wenn auch ein oder mehrere Leerrohre für Kabel u. dergl. verlegt werden, so benötigen diese zumeist keine innerste Dämmschichte.It is in many cases advantageous to provide more than just a carrier pipe in the line, in this case, each of the media tubes is with its own innermost Dämmschichte and is preferred between these layers and the outermost Dämmschichte at least one intermediate layer provided, which is the geometric Balancing between the different cross-sectional shapes of the "tube bundle" and the outer area causes. Although one or more conduits for cables u. are relocated so need This usually no innermost layer of insulation.

Als Kerndämmung kommen PU, PIR, Melaminharz oder eine Mischung davon zum Einsatz. Die Außendämmschicht kann vernetzte oder unvernetzte PE, offenzellige PE, geschlossenzellige oder mikrozellige PE sein, ebenso Kautschuk oder andere hochflexible Kunststoffe bzw. Schäume umfassen. Eventuelle weitere Dämmschichten können aus der einen oder der anderen Gruppe gewählt werden oder auch andere Stoffe sein, die mechanischen bzw. thermischen Eigenschaften, die sie aufweisen sollen, können vom Fachmann auf dem Gebiete der Wärmedämmung in Kenntnis der Erfindung leicht bestimmt werden.When Cavity wall insulation are used PU, PIR, melamine resin or a mixture thereof. The outer insulation layer can be cross-linked or uncrosslinked PE, open-cell PE, closed-cell or microcellular PE, as well as rubber or other highly flexible Plastics or foams include. Any further insulation layers can be chosen from one or the other group or others Be substances that have mechanical or thermal properties, the they should be able to from the expert in the field of thermal insulation with knowledge of the invention be easily determined.

Als Material für das Mediumrohr kommt in erster Linie Kunststoff in Frage, beispielsweise Polybuten, Polyethylen, HD-PE, PEX u. dgl. mehr. Für verschiedene Anwendungsgebiete sind aber auch Kupferrohre, insbesondere sogenannte semiflexible (halbharte) Sorten und, besonders bei kleinen Dimensionen bis etwa 28 mm Durchmesser, Stahlrohre einsetzbar. Diese metallischen Varianten liefern mechanisch besonders stabile Ausführungsformen.When Material for the medium pipe is primarily plastic in question, for example Polybutene, polyethylene, HD-PE, PEX and the like. like. More. For different Areas of application are also copper pipes, in particular so-called semiflexible (semi-hard) varieties and, especially in small dimensions up to 28 mm diameter, can be used with steel pipes. These metallic ones Variants provide mechanically particularly stable embodiments.

Das Mantelrohr ist bevorzugt gewellt und auf die äußerste Dämmschicht aufextrudiert oder aufgeschoben, die im Stand der Technik verwendeten Mantelrohre können auch für die Erfindung verwendet werden. Durch Extrudieren erreicht man eine bestmögliche Verbindung zwischen der äußersten Dämmschicht und dem Mantelrohr.The jacket tube is preferably corrugated and extruded or slid on the outermost insulating layer used in the prior art Jacket pipes can also be used for the invention. By extruding, one achieves the best possible connection between the outermost insulating layer and the jacket tube.

Claims

Thermally insulated pipe, in particular for district heating, consisting of a medium pipe, at least two insulating layers and an outer tube, characterized in that the innermost insulating layer is extruded or glued to the medium pipe and that the insulating layers with increasing distance from the medium pipe have an ever smaller modulus of elasticity ,

Pipe according to claim 1, characterized in that the Jacket tube is a corrugated jacket tube.

Pipe according to claim 1, characterized in that the innermost layer of insulation made of PU, PIR, melamine resin or a mixture of these materials consists.

Pipeline according to one of claims 1 to 3, characterized that the outermost layer of insulation polyethylene, rubber or melamine resin foam.

Pipe according to one of the preceding claims, characterized in that the medium pipe made of plastic, preferably made of Polybutene, polyethylene, high density polyethylene or cross-linked polyethylene consists.

Pipe according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the medium pipe from a steel pipe, a copper pipe or a stainless steel corrugated pipe.

Pipe according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that a further medium pipe and / or Empty pipe, extending substantially parallel to the first carrier pipe, provided is.

Pipe according to claim 7, characterized in that each the media tubes in its own inner jacket made of insulating material is arranged.

Pipe according to claim 8, characterized in that between the utmost damp course and the individual innermost layers of insulation at least a further, all media tubes enveloping, insulating layer is provided.