DE2627378A1

DE2627378A1 - Waermeisolierender rohraufbau und verfahren zum zusammenbau seiner bauteile

Info

Publication number: DE2627378A1
Application number: DE19762627378
Authority: DE
Inventors: Ronald Neal Cerny; William Robert Randolph; Thomas Harry Sadler
Original assignee: Johns Manville
Current assignee: Johns Manville
Priority date: 1975-06-18
Filing date: 1976-06-18
Publication date: 1976-12-23
Also published as: FR2316523B1; BE843145A; AU1501276A; DK269076A; NO762101L; SE7606914L; CA1047064A; BR7603957A; JPS5234424A; GB1509868A; FR2316523A1; AU497789B2; DE7619362U1; SE429059B; IT1061595B

Description

PATENTANWÄLTE

K. SIEBERT G. GRÄTTINGER

Dlpl.-Ing. DIpl.-Ing., Dlpl.-Wlrtsch.-Ing.

813 Starnberg bei München Postfach 1649, Almeldaweg 12 Telefon (08151) 1 27 30 U. 4115 Telegr.-Adr.: STARPAT Starnberg

den

Anwaltsakte:

6738/19

Telex: 526422 star d

Johns-ManviHe Corporation, Greenwood Plaza, Denver, Colorado 80217, USA

Wärmeisolierter Rohraufbau und Verfahren zum Zusammenbau seiner Bauteile

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohraufbau und insbesondere auf einen spezifischen wärmeisolierten Rohraufbau sowie auf ein Verfahren zum Zusammenbau seiner Bauteile.

60985 2/0817

Postscheckkonto München 2726-804 · Krelsaparkasse Starnberg 68940 · Deutsche Bank Starnberg samsm

Eine wärmeisolierte Leitung wird üblicherweise für den Transport von warmen oder heißen Fluiden, beispielsweise Fluiden mit Temperaturen zwischen 10°C und 127°C verwendet. Eine übliche Leitung oder Rohr dieser Art umfaßt ein inneres und beispielsweise aus Stahl bestehendes Rohr, einen äußeren Schutzmantel aus beispielsweise Asbestzement sowie eine Zwischenschicht aus Isoliermaterial. In kennzeichnender Weise weist das innere Stahlrohr gegenüberliegende Endabschnitte auf, die in Axialrichtung über die Isolierschicht und den äußeren Schutzmantel ragen. Weiter sind Endabdichtungen gegen gegenüberliegende Enden der Isolierschicht um diese herausragenden Endabschnitte angeordnet, um die Isolierung zwischen Innenrohr und Außenmantel zu dichten.

Gewöhnlicherweise werden zwei Leitungen oder Rohre dieser Art durch eine Kupplung miteinander verbunden, die beispielsweise aus Asbestzement besteht. Diese Kupplung weist gegenüberliegende Endabschnitte und in Axialrichtung voneinander angeordnete Ringdichtungen auf, die konzentrisch im Innenmantel der Kupplung nnd in einem Abstand von den gegenüberliegenden Enden angeordnet sind. Ein Endabschnitt dieser Kupplung wird konzentrisch um einen der in Axialrichtung herausragenden Innenrohrabschnitte einer der Leitungen angeordnet, so daß das freie Ende dieses Endabschnitts gegenüber der zugeordneten Endabdichtung liegt^ und daß eine der Ringdichtungen mit dem herausragenden Abschnitt des zugeordneten Innenrohrs über-.seinem Umfang zusammenwirkt. Der andere Endabschnitt der Kupplung wird in der gleichen Weise auf das andere Rohr oder die Leitung angeordnet.

Aufgrund der Expansion und Kontraktion des Innenmantels der Leitung verursachen bekannte Kupplungen Leckverluste. Eine derartige Expansion und Kontraktion tritt insbesondere

609852/0817

dann auf, wenn das Rohr aus Stahl besteht. Weiter sind diese bekannten Leitungen schwierig am Ort zusammenzubauen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile des bekannten Standes der Technik zu vermeiden und einen wärmeisolierten Rohraufbau zu schaffen, der verläßlich dichtet und korrosionsbeständig ist sowie jegliche Expansion und Kontraktion des Innenrohres der Leitung kompensiert und in einfacher Weise zusammengebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Schaffung eines Rohraufbaues gelöst, der gekennzeichnet ist durch ein sich in Axialrichtung zwischen Teilen des Innenumfangs des Kupplungsendabschnitts und des herausragenden Endabschnitts des Innenrohres in einem Bereich zwischen Endabdichtung und .Dichtring' sowie ^ei° sich vom herausragenden Endabschnitt weg zwischen wenigstens Teilen der Endabdichtung und den benachbarten Enden der Kupplung erstreckendes bei Raumtemperatur ausgehärtetes Vulkanisiermaterial.

Das bei Raumtemperatur gehärtete Vulkanisiermaterial (RTV) bevorzugt Silikonkautschuk, dient einmal als Grundwasserdichtung und, falls das Innenrohr des wärmeisolierten Rohres aus Metall besteht, verhindert dieses Material die Korrosion dieses Innenrohrabschnitts, das über den Außenmantel und die Isolierschicht herausragt. Zusätzlich ist das Material genügend flexibel, um eine Expansion und Kontraktion des Metallrohres aufgrund Temper aturwechse*! innerhalb des Aufbaues zu kompensieren, so daß im wesentlichen die Gefahr eine Bruches zwischen Dichtmaterial und Innenrohr minimiert, wenn nicht gar ausgeschlossen wird.

609852/0817

Weiter schafft die Erfindung ein Verfahren_s dss gekennzeichnet ist durch Beschichtung eines Umfamgabschaitts des Innenrohrendabschnitts mit einem bei Zimmertemperatur ungehärteten Yulkanisienrsaterlal, durch koaxiales Zusammenschieben von Rohr und Kupplung im Bereich des freien Endes des Kupplungsendabschnitts und des beschichteten Innenrohrabschnitts bis das freie Ende des Kupplungsendabschnitts an der Enddichtung angrenzt:, wobei das '/ulkanlsiermaterial bei dieser Bewegung sich noch in ungehärtetem Zustand befindet_s wodurch ein großer Teil des ungehärteten Vulkanisiermaterials derart Tiitbewegt wird-," daß es sich in Axialrichtung zwischen Teilen des Innenumfangs des Kupplungsendabschnittes und des herausragenden Sndabschnitts den Innenrohrs in ainem Bereich zwischen Sndabdichtung und Ringdichtung und in Radialrichtung sich yom herausragenden Endabschnitt weg zwischen wenigstens Teilen der Endabdichtung und dem freien Ende der Kupplung erstreckt sowie durch nachfolgende Aushärtung des Vulkanisiermaterials.

'•/eitere Merkmale der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen su entnehmen.

An Hand von Zeichnungen wird sin bevorzugtes Ausführungsbeispiei beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen diametralen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Rohraufbaus_r

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von Bauteilen des Rohraufbaus nach Figur 1 in nicht zusammengebautem Zustand.

In Figur 1 ist ein erfindungsgeisäß aufgebauter Rohraufbau 10 dargestellt* Dieser Rohraufbau umfaßt zwei wärmeisolierte

309852/0317 -5-

Leitungen oder Rohre 12 und 12a, welche koaxial zueinander ausgerichtet sind und durch eine Kupplung 14 miteinander verbunden sind. Der Rohraufbau 10 ist dazu bestimmt, heiße und unter Druck stehende Fluide warm zu halten, wie beispielsweise Wasser bei Temperaturen von meist ungefähr 127°C (260⁰F)

5 2
und Drücken von ungefähr 10,5 · 10 N/m (150 psi). In diesem

5 2
Zusammenhang wird ein Minimaldruck von 1,75 -10 N/m (25 psi) benötigt, um ein Verdampfen bei Temperaturen oberhalb 100⁰C zu verhindern. Diese Arten von Rohraufbauten werden beispielsweise bei Zentralheizungs- und-kühlsystemen in Krankenhäusern, Schulen und dgl. verwendet.

Die Leitung oder das Rohr 12 weist ein inneres das Fluid führende Rohr 16, welches bevorzugt aus Kohlenstoffstahl oder anderem geeigneten Material gebaut ist, sowie einen äußeren Schutzmantel oder röhrenförmiges Gehäuse 18 auf, welches aus irgendeinem geeigneten Material aufgebaut ist, wobei bevorzugt Kunststoffmaterial und zwar insbesondere Polyvinylchlorid verwendet wird. Das innere Rohr 16 und der Außenmantel 18 sind wie in Figur 1 ersichtlich in einem
Abstand voneinander angeordnet. Dazwischen ist eine konzentrische röhrenförmige Isolierschicht 20, beispielsweise Polyurethanschaum angeordnet. Das Innenrohr 16 umfaßt einen röhrenförmigen Endabschnitt 22, der über die jeweiligen
angrenzenden Enden 24 und 26 des Außenmanfcels 18 und der Isolierschicht 20 hervorragt. Die Außenfläche dieses
herausragenden Endabschnitts 22 ist, falls er nicht eigens korrosionsbeständig ist, durch eine geeignete Behandlung korrosionsbeständig gemacht, beispielsweise durch Beschichtung der Außenfläche mit einer Zinkverbindung
oder einer anderen geeigneten Verbindung.

609852/0817

Zusätzlich zum Innenrohr 16, dem Außenmantel 18 und der Isolierschicht 20 weist die Isolierleitung 12 eine ringförmige Enddichtung 28 auf, die bevorzugt aus relativ hartem Gummi besteht, der um einen Abschnitt des herausragenden Endabschnitts 22 herum zusammenwirkend mit den benachbarten Ende der Isolierschicht 20 angeordnet ist. Diese Endabdichtung 28 und eine weitere am anderen Ende der Isolierschicht 20 dient als Feuchtigkeitsbarriere um die Enden der Isolierschicht. In Figur 1 ist also nur ein Endabschnitt der Leitung 12-dargestellt. Das gegenüberliegende Ende dieser Leitung ist bevorzugt:· identisch zum beschriebenen Endabschnitto Zusätzlich ist die Leitung 12a in bevorzugter Weise gleich der Leitung 12. Die gleichen Bauteile der beiden Leitungen sind somit durch gleiche Bezugszeichen mit dem Zusatz "a" angegeben, wodurch diese 'Bauteile der Leitung 12a von denen der Leitung 12 unterschieden werden können.

Eine Kupplung 14, die aus jedem geeigneten Material aufgebaut sein kann, beispielsweise und bevorzugt Asbestzement oder anderenbei Temperaturen von 127°C geeignete Materialien, ist in Figur 1 als gerader zylindrischer Abschnitt zur Verbindung der Leitungen 12 und 12a in einer geradlinigen Ausrichtung dargestellt. Es ist jedoch selbstverständlich, daß, falls die Leitung 12a sich in Querrichtung relativ zur Leitung 12 erstreckt, die Kupplung 14 entsprechend dieser Krümmung geformt sein kann. Wenn in diesem Zusammenhang die Kupplung 14 als gerade Kupplung bezeichnet wird, so sollen jedoch verschieden gestaltete Ausführungsformen mit eingeschlossen sein.

Die Kupplung 14 weist gegenüberliegende Endabschnitte 30 und 30a mit jeweilig einem freien Ende 32 und 32a auf. Der Endabschnitt 3O beinhaltet eine konzentrische innere

609852/0817

Ringnut 34, die von der Innenfläche des Endabschnitts 30

radial nach außen hin ausgebildet ist und in einem Abstand vom freien Ende 32 angeordnet ist. In ähnlicher Weise beinhaltet der Endabschnitt 30a eine konzentrische innere Ringnut 34a, die ebenfalls von der Innenseite des Endabschnitts her eingearbeitet ist und in einem Abstand vom Ende 32a angeordnet ist. Ringförmige Dichtringe 36 und 36a sind jeweilig in den Nuten 34 und 34a angeordnet und reichen etwas über die Innenfläche der Kupplung 14 hervor. Diese Dichtringe können aus jedem geeigneten wärmebeständigen elastomeren Material gebaut sein und bewirken eine Feuchtigkeitsdichtung zwischen Kupplung 14 und den Endabschnitten ^:22 und 22a der Leitungen 12 und 12a.

Wie in Figur 1 dargestellt, ist der Endabschnitt 30 der Kupplung 14 konzentrisch um den in Axiairichtung herausragenden Innenrohrabschnitt 2 derart angeordnet, daß das Kupplungsende 32 benachbart und gegenüber der Sncabdichtung 28 und dem Ende 24 des Außenmantels 18 angeordnet ist. Der Kupplungsabschnitt 30 a ist ir. der gleichen Weise um den in Axialrichtung herausragenden Innenrohrabschnitt 22a positioniert, d. h., mit dem Ende 32a benachbart and gegenüber der Endabdichtung 28a und dem Ende des Außenmantels 24a. In dieser Hinsicht sei angemerkt, daß dia freien Enden der in Axialrichtung herausragenden Abschnitte 22 und 22a der jeweiligen Leitungen 12 tind 12a tzwar gegenüber aber in einem Abstand dazu angeordnet sind. Dieser mit dem Bezugszeichen 38 angegebene Abstand gleicht nicht nur Toleranzunterschiede in den Leitungen und der Kuppluna aus, sondern gestattet auch die Ausdehnung der Innenrohre 22 und 22a. Die Dichtringe 36 und 36a greifen in ihrer Lage fest um die Außenflächen der axial herausragenden Abschnitte 22 und 22a und sind in Axialrichtung in einem Abstand von den jeweiligen Endabdichtungen 28 und 28a angeordnet.

609852/08 1 7

Nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung umfaßt ein bei Zimmertemperatur gehärtetes Vulkanisiermaterial (RTV) 40 einen Teil des Rohr auf baues , 10. Wie in Figur 1 dargestellt, erstreckt sich dieses Material in Axialrichtung zwischen Ringabschnitten des Innenrohrendabschnitts 22 und des Kupplungsendabschnitts 30, und zwar axial zwischen der Endabdichtung 28 und der Ringdichtung 36. Dieses Material erstreckt sich also um den gesamten Abschnitt herum vom Endabschnitt 22zwischen wenigstens Teilen der Endabdichtung 28 und dem Ende 32 der Kupplung 14 radial nach außen. Wie dargestellt, reicht das Material bevorzugt nach außen zum Außenmantel 18. Obwohl nicht dargestellt, kann ein Rest des RTV Materials an der anderen Seite der Ringdichtung 36 angeordnet sein, d.h. also zur Rechten des in Figur 1 dargestellten Rings. Dies ist in erster Linie wichtig für das Verfahren zum Zusammenbau des Rohraufbaus 10, wie in bezug auf Figur nachfolgend beschrieben.

Das bei Raumtemperatur vulkanisierbare Material ist auch zwischen dem Abschnitt 22a des inneren Rohres und der Dichtung 28a und dem Kupplungsendabschnitt 30a in der gleichen WEise, wie gerade ausgeführt,angeordnet und mit dem Bezugszeichen 40a gekennzeichnet.

Jedes besondere RTV Material ist geeignet, wie beispielsweise Silikonkautschuk oder anderer wärmebeständiger Kautschuk. Die Verwendung eines derartigen Materials hat mehrere Vorteile. Es wirkt als Grundwasserdichtung, wenn es zwischen Kupplung und Leitung befestigt ist. Demgemäß verhindert es, daß Feuchtigkeit an die ansonsten freigelegte Oberfläche des axial herausragenden Innenrohrabschnitts gelangt, wodurch die Korrosion dieses Abschnitts verhindert wird. Zusätzlich haftet einmal das RTV Material wegen seiner flexiblen Eigenschaft am Innenrohr 22 und bewahrt seine Dichtungseigenschaft in bezug auf das Innenrohr trotz Expansion und Kontraktion des letzteren. In anderen Worten das RTV Material besitzt ein genügendes

B09852/0817

Deckvermögen, so daß es sich entsprechend der Expansion und Kontraktion des Stahlrohres biegt und somit die Dichtung dazwischen nicht unterbricht. Wie nachfolgend in bezug auf Figur 2 angegeben, hilft das RTV Material bei Zusammenbau der Leitungen 12 und 12a mit der Kupplung 14.

In Figur 2 sind die Leitung 12 und die Kupplung 14 in nicht zusammengebautem Zustand dargestellt. Beim Zusammenbau dieser zwei Bauteile ist das RTV Material, beispielsweise Silikonkautschuk in ungehärtetem Zustand, anfänglich um eine gesamte äußere Umfangsfläche eines Abschnitts des Endabschnitts 23 beschichtet. Die genaue Länge des zu beschichtenden Endabschnitts 22 hängt vom gewünschten Betrag an RTV Material und der Dicke der Beschichtung ab. Wie in Figur 2 dargestellt, ist der gesamte Abschnitt 2 bis auf einen geringen Endabschnitt beschichtet. Es kann jedoch der gesamte Endabschnitt beschichtet sein. Die Beschichtung des RTV Materials wird auf den Endabschnitt 22 aufgebracht, durch Relativbewegung des Endes 32 der Kupplung 14 über den Endabschnitt 22 gegen die Endabdichtung 28 bewegt, bis der Endabschnitt 30 der Kupplung und die Leitung 12 in der in Figur 1 dargestellten Weise in Lage gestellt sind. Während dieser Relativbewegung verursacht die Innenfläche des Kupplungsendabschnitts 30, besonders die vor dem Dichtring 36 angeordnete Innenfläche und der Dichtring selbst, daß die Beschichtung des noch ungehärteten RTV Materials gegen die Endabdichtung 28 und radial nach oben zwischen Endabdichtung 28 und Ende 32 der Kupplung bewegt wird. Somit ist letztlich das meiste des Beschichtungsmaterials in der in Figur 1 dargestellten Weise angeordnet. Der Zusammenbau nach diesem Verfahren unterstützt nicht nur die spezifische Positionierung des RTV Materials, sondern ist von wesentlicher Hilfe als Schmiermittel beim Aufbringen der Kupplung 14 auf die Leitung. Nach Zusammenbau kann das RTV Material härten. Das gleiche Verfahren findet beim Zusammenbau der Leitung 12a und dem Endabschnitt 30 a der Kupplung 14 statt.

- Patentansprüche 6098 52/0817

Claims

Patentansprüche

Eohraufbau mit einem wärmeisolierten Eohr, welches einen Endabschnitt mit einem zylindrischen Außenmantel, eine zylinderförmige Zwischenisolierschicht, ein zylindrisches Innenrohr mit einem in Axialrichtung über benachbarte Enden des Außenmantels und der Isolierschicht herausragenden Endabschnitt sowie eine um einen Teil des herausragenden Endabschnitts herum angeordnete und mit dem Ende der Isolierschicht zusammenwirkende Endabdichtung umfaßt, sowie mit einer Kupplung zur Verbindung des isolierten Rohres mit einem zweiten Eohr, wobei ein Endabschnitt der Kupplung an den benachbarten Enden des Außenmantels und der Endabdichtung angrenzt und den herausragenden Innenrohrendabschnitt konzentrisch umgibt, und wobei die Kupplung eine konzentrisch zwischen dem Kupplungsendabschnitt und dem herausragenden Trmenrohrendabschnitt in einem Axialabstand von der Endabdichtung angeordneten Dichtring aufweist, gekennzeichnet durch ein sich in Axialrichtung zwischen Teilen des Kupplungsendabschnitts (30, 30a) und des herausragenden Endabschnitts (22, 22a) des Innenrohrs (16) in einem Bereich zwischen Endabdichtung (28, 28a) und Dichtring (36, 36a) sowie ein sich vom herausragenden Endabschnitt (22, 22a) weg zwischen wenigstens Teilen der Endabdichtung (28, 28a) und den benachbarten Enden der Kupplung (14, 14a) erstreckendes bei Raumtemperatur ausgehärtetes Vulkanisiermaterial (40, 40a).

60 9852/08 17
2. Rohraufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vulkanisiermaterial (40, 40a) hitzebeständiger Kautschuk ist.
3. Rohraufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (16) aus Metall besteht.
4. Rohraufbau nach einem der Ansprüche 1 "bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (18) aus thermoplastischem Material besteht.
5. Rohraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabdiehtung (28, 28a) an ihrem freien und der Kupplung gegenüber angeordnetem Ende, Profilierungen aufweist.
6. Rohraufbau nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet*, daß die Endabdichtung (28, 28a) an ihrem freien Ende eine rinnenförmige Nut aufweist.
7. Rohraufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem herausragenden Trmenrohrendabschnitt zugeordnete Kante der Kupplung (14) abgefast ist.
8. Rohraufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch zwei der durch die Kupplung miteinander verbundenen wärmeisoliert en Rohren, bei dem sich das Vulkanisiermaterial in Axialrichtung zwischen ringförmigen Abschnitten eines jeden Kupplungsendabschnitts (30, 30a) und den zugeordneten herausragenden Innenrohr endabschnitt en (22, 22a) in einem Bereich zwischen jeweilig den zugeordneten Endabdichtungen (28, 28a) und den Ringdichtungen (36, 36a) erstreckt, wobei das

609852/081

Λ 'I

Vulkanisiermaterial sich weiter in Badialrichtung nach außen von jedem herausragenden Γηπenrohrendabschnitt (22, 22a) weg zwischen wenigstens Teilen der zugeordneten Endabdichtung (28, 28a) und dem benachbarten Ende der Kupplung (14) erstreckt.
9. Bohraufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß das Vulkanisiermaterial (40) Silikonkautschuk ist.
10. Verfahren zum Zusammenbau eines Kupplungsendabschnitts mit einem in einem Abstand zum freien Ende des Endabschnitts angeordneten Dichtring an seiner Innenfläche mit einem wärmeisolierten Rohr, welches einen Endabschnitt mit einem zylindrischen Außenmantel, eine zylinderförmige Zwischenisolierschicht, einen zylindrischen Innenmantel mit einem in Axialrichtung über benachbarte Enden des Außenmantels und der Isolierschicht herausragenden Endabschnitt sowie eine um einen Teil des herausragenden Endabschnitts herum angeordneten und mit dem Ende der Isolierschicht zusammenwirkende Endabdichtung umfaßt, gekennzeichnet durch Beschichtung eines Umfangsabschnitts des Tnnenrohrendabschnitts (22, 22a) mit einem bei Zimmertemperatur ungehärteten Vulkanisiermaterial, durch koaxiales Zusammenschieben von Bohr und Kupplung im Bereich des freien Endes des Kupplungsendabschnitts (30, 30a) und des beschichteten Innenrohrabschnitts bis das freie Ende des Kupplungsendabschnitts an der End abdichtung (28,-28a) angrenzt, wobei das Vulkanisiermaterial bei dieser Bewegung sich noch in ungehärtetem Zustand befindet, wodurch ein großer Teil des ungehärteten Vulkanisiermaterials derart mitbewegt wird, daß es sieh in Axialrichtung zwischen Teilen des Tnnenumfangs des Kupplungsendabschnitts

6098S2/ 0817

und des herausragenden Endabschnitts des Innenrohrs in einem Bereich zwischen Endabdichtung und Ringdichtung und in Eadialrichtung sich vom herausragenden Endabschnitt weg zwischen wenigstens Teilen der Endabdichtung und dem freien Ende der Kupplung erstreckt sowie durch nachfolgende Aushärtung des ■Vulkanisiermaterials ·

Starnberg, den 16. Juni 1976/1062

60985-2/0817

Leerseite