DE2913876A1 - Waermegedaemmtes rohr und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Waermegedaemmtes rohr und verfahren zu seiner herstellung

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DE2913876A1 DE19792913876 DE2913876A DE2913876A1 DE 2913876 A1 DE2913876 A1 DE 2913876A1 DE 19792913876 DE19792913876 DE 19792913876 DE 2913876 A DE2913876 A DE 2913876A DE 2913876 A1 DE2913876 A1 DE 2913876A1
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Description

Ludviigshafen (Rhein), den 5. lpril 1979 P 54-21 II/ols
-3*
Vertreter
Patentanwälte
Dipl.-Ing. Adolf H. Fischer Dipl.-Ing. Wolf-Dieter Fischer Kurfürstenstraße 32 6700 Ludwigshafen (Rhein)
Anmelder
Grtinzweig + Hartmann Montage GmbH
Westendstraße 17 6700 Ludwigshafen (Rhein)
und
Deutsche Fibercast GmbH
Feldenend 5180 Eschweiler
030042/0345
Wärmegedäromtes Rohr und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein wärmegedämmtes Rohr für warmbetriebene Leitungen mit einem zur Medienführung vorgesehenen Innenrohr aus glasfaserverstärktem Kunststoff, das mit Abstand von einem Mantelrohr umgeben ist und bei dem der Hohlringraum mit einer Wärmedämmung ausgefüllt ist.
Wärmegedämmte Rohre zum Transport heißer Medien werden überwiegend in der Chemischen Industrie, in Raffinerien und dergleichen, sowie zum Transport von Fernwärme eingesetzt. Im allgemeinen besteht das Mediumrohr aus Metall, insbesondere aus Stahl, Edelstahl, Guß, Kupfer und dergleichen.
Die wirtschaftlichen Lösungen mit Mediumrohren aus Stahl oder Guß haben den Nachteil der Gefährdung durch Korrosion von außen bei Durchfeuchtung der Wärmedämmung oder der Korrosion von innen, sobald aggressive Medien, wie Brauchwasser, Kondensationswasser, Wasser mit Zusätzen von Mineralien und dergleichen oder chemische Stoffe durchgepumpt werden. Vielfach ist man deshalb zur Ausschaltung der Korrosionsgefahr von innen auf die Anwendung von Kupferleitungen oder Leitungen aus Edelstahl angewiesen, ohne daß man damit die Korrosionsgefahr von außen bei Durchfeuchtung der Wärmedämmung eindeutig verhindern könnte.
Ein weiterer erheblicher Nachteil von Rohrleitungen mit Mediumrohren aus Metall ist die Wärmeausdehnung, die in Verbindung mit dem meist beträchtlich hohen Ε-Modul bei größeren Temperaturdifferenzen zu Stauchspannungen über der Fließgrenze des Materials führen, falls nicht durch besondere Vorkehrungen die Wärmeausdehnung der Rohre ermöglicht werden kann.
030042/034S
Besonders bei erdverlegten, warmbetriebenen Rohrleitungen, wie sie für den Transport von Fernwärme eingesetzt werden, treten erhebliche Probleme auf, die nur durch den Einbau von Kondensatoren gelöst werden können. Als Kondensatoren sind entweder Axialkompensatoren üblich, die aber erhöhtem Verschleiß und besonderer Wartung unterliegen, oder aber es werden L-Bogen, Z-Bogen oder Ü-Kompensatoren eingesetzt, die wiederum den Strömungswiderstand innerhalb der Rohrleitung erhöhen, zu einem vermehrten Materialeinsatz zwingen und bei der Verlegung der Rohrleitungen im Erdbereich elastische Räume erfordern, damit die durch die Ausdehnung bedingte Lageänderung der Rohre in den Bögen überhaupt ermöglicht werden kann.
Man hat auch schon glasfaserverstärkte Kunststoff-Rohre (GFK-Rohre), insbesondere als Wickelrohre oder als Schleuderrohre, hergestellt, die die Gefahr der Korrosion eleminieren und die die mit der Wärmedehnung der Rohre verbundenen Probleme lösen.
Wickelrohre auf der Harzbasis Polyvenylester erreichen eine Langzeitformbeständigkeit für Temperaturen bis 95° G. Schieuderröhre auf Epoxydharzbasis haben sogar eine Formbeständigkeit unter Langzeitbelasungen bei Temperaturen bis zu 150° 0. Der Berstdruck derartiger Rohre beträgt bei Zimmertemperatur je nach Laminataufbau mehr als 200 bar. Mit höherer Temperatur nimmt die Druckfestigkeit der Rohre ab, aber selbst bei Betriebstemperaturen bis + 150° C dürfen Schieuderröhre mit Betriebsdrücken bis 6 bar eingesetzt \verden, so daß derartige Rohre, z. B. im Bereich Fernwärme, praktisch unbegrenzt einsatzfähig sind.
Weitere Vorteile der GFK-Rohre sind das geringe Gewicht und die schnelle Verlegbarkeit, sowie die einfache Verbindungs-
030042/034S
--5—
technik der Rohre durch Kleben, Schrauben", Flanschverbindungen und dergleichen.
Kunststoffrohre haben geringe Reibungsverluste gegen das durchströmende Medium, wodurch häufig der Rohrquerschnitt geringer gemacht werden kann, was nicht nur Einsparungen an Material, sondern auch Reduzierungen des Wärmeverlustes zur Folge hat.
Ein weiterer besonderer Vorteil ist die Möglichkeit, die Rohre kompensationfrei zu verlegen. Dies ergibt sich daraus, daß einem vergleichsweise geringen Ε-Modul eine relativ hohe axiale Zugfestigkeit entgegensteht, so daß trotz des hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten die bei der behinderten Wärmeausdehnung der Rohre entstehenden Stauchspannungen unterhalb der Beanspruchungsgrenze bleiben. Dies mag folgendes Rechenbeispiel verdeutlichen:
Für ein Schleuderrohr auf Epoxydharzbasis beträgt die Zug-
festigkeit in axialer Richtung 240 N/mm , der E-Modul
11.000 N/mm und der thermische Ausdehnungskoeffizient bei 20° 0 23 x 10~6 K"1.
Bei völliger Behinderung der Ausdehnung in Folge Erwärmung errechnet sich die auftretende Druckspannung zu (V = ,/ xAT χ E, worin öl der Wärmeausdehnungskoeffizient und Δ T die Temperaturdifferenz gegenüber Verlegetemperatur darstellt. Für Δ T = 120° ergibt sich somit S= 23 x 10~6 χ 120 χ 11.000 N/mra2 = 30,36 N/mm2. Hieraus ergibt sich gegen die zulässige Spannung ein Sicherheitsfaktor 6.
Ein wesentlicher Nachteil der GFK-Rohre besteht aber in der Wasserdampfdurchlässigkeit. So wurde z. B. errechnet, daß
03 0 042 £0.345
bei einem Wasserdampfdiffusionswiderstand von my = 185.000 für ein Rohr mit 6 mm Wandstärke und dem Betrieb des Rohres mit Wasser von 95° C pro m und Jahr 400 g Wasserdampf durchgelassen werden. Wenn die Wärmedämmung nach außen einen wasserdampfdiffusionsdichten Abschluß hat, wie dies z. B. ein Blechmantel bei der Freiverlegung der Rohre oder eine Kunststoffummantelung bei erdverlegten Rohren darstellt, so ist mit der Kondensation dieser Wasserdampfmengen innerhalb der Wärmedämmung zu rechnen, was eine allmählich fortschreitende Durchfeuchtung der Wärmedämmung und damit eine Herabsetzung der Dämmstoffwirkung bedeutet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, alle diese Nachteile zu vermeiden und ein wärmegedämmtes Rohr vorzuschlagen, bei dem ein allmähliches Durchfeuchten der Wärmedämmung und damit ein Herabsetzen der Dämmstoffwirkung ausgeschaltet wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf der Außenseite des glasfaserverstärkten Kunststoff-Innenrohres eine wasser dampf dichte Schicht luftporenfrei angeordnet ist.
Eine vorteilhafte AusfUhrungsform besteht darin, daß als Schicht eine mit dem Innenrohr verklebte Aluminium-Folie vorgesehen ist. Dabei ist darauf zu achten, daß sich die Aluminium-Folie an den Rändern ausreichend überlappt.
Es ist weiterhin vorgesehen, daß bei Rohren mit Muffenverbindungen das Spitzende ohne Schicht ausgebildet ist.
Vorteilhaft ist hierbei, daß im Bereich der Muffe die wasser dampf dichte Schicht außen auf der Muffe angeordnet ist.
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Es ist vorteilhaft, daß die Mantelrohre und die Wärmedämmung klirzer gehalten sind, als das Innenrohr und daß am Rohrstoß zwischen zwei Rohren eine Wärmedämmung eingefügt und durch einen wasserdichten Verschluß nach außen abgedichtet ist.
Das erfindungsgemäße wärmegedämmte Rohr besitzt den wesentlichen Vorteil, daß unter Ausnutzung der bei Kunststoffrohren gegebenen Vorzüge, nämlich Ausschaltung von Korrosion und Vermeidung von Problemen durch Wärmedehnung, ein Diffundieren des Mediums aus dem Innenrohr in die das Rohr umgebende Wärmedämmung vermieden wird, so daß eine Herabsetzung der Dämmstoffwirkung nicht befürchtet werden muß.
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen eines derartigen Wärmegedämmten Rohres besteht darin, daß auf den Außenmantel des Innenrohres eine dampfdichte Schicht mit Hilfe eines temperaturbeständigen Klebstoffes geklebt wird.
Eine vorteilhafte Möglichkeit für das Verfahren sieht vor, daß bei einer Herstellung des Innenrohres nach dem Schleuderverfahren in die zum Schleudern verwendete Hohlform die dampfdichte Folie und die Fasermatten eingelegt und mit dem zum Durchtränken der Matten verwendeten Harz, vorzugsweise wärmebeständigem Epoxydharz, verklebt werden. Dadurch, daß beispielsweise eine Metallfolie als dampfdichte Folie, zusammen mit der Glasfaserverstärkung gleichzeitig in die zum Schleudern verwendete Hohlform eingebracht und unter Wirkung der Zentrifugalkräfte an die Forrawand gedrückt wird, verbindet sich das zum Durchtränken der Fasermatten eingebrachte Kunstharz luftporenfrei vom Rohrinneren mit der Metallfolie. Es kann hierbei z. B. beim Einsatz
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wärmebeständiger Epoxydharztypen die hervorragende Eigenklebekraft des Epoxydharzes in Verbindung mit eingeia geeigneten Haftvermittler auf der Metallfolie, insbesondere einer Aluminium-Polie, zur Verklebung benutzt werden.
Eine weitere Verfahrensmögliohkeit sieht vor, daß bei einer Herstellung des Innenrohres nach dem Wickelverfahren in der klebrigen Phase des Harzes, z. B. eines Polyestervenylharzes, eine bandförmige dampfdichte Folie spiralig und sich Überlappend unter Spannung und/oder Andruck mit der Kunststoffmasse des Rohres verbunden wird. Auch hierbei kann vorteilhaft die Klebewirkung des Harzes für die Verbindung bzw. hitzebeständige Verklebung der Metallfolie mit der Kunststoffmasse des Rohres ausgenutzt werden.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen,
Figur 1 eine Ausflihrungsform eines fabrikmäßig vorgefertigten Fernwärme-Rohres im Längsschnitt und
Figur 2 die Verbindung zweier derartiger Rohre.
In der Zeichnung bedeutet 1 das roediumftthrende, glasfaserverstärkte Kunststoff-Rohr, das von einer wasserdampfdichten Schicht 2, vorzugsweise einer Metallfolie, umgeben ist. Auf der einen Seite ist eine Muffe 6 zur Rohrverbindung aufgeklebt, derart, daß im Bereich der Verklebung zwischen Muffe 6 und GFK-Rohr 1 zum Zwecke eines besseren Verbundes dieser beiden Materialien die diffusionsdichte Sohioht 2 fehlt und außenseitig der Muffe 6 angeordnet ist. Am anderen Rolarende, dem Spitzende, ist die Schicht
-Ar-
ebenfalls soweit weggelassen, als dieses Spitzende in
die Muffe 6 eingeführt wird. Die Muffe 6 erweitert
sich konisch zum Spitzende des anstoßenden Rohres, wobei die Muffe 6 ein Stück über das Spitzende, einschließlich der Schicht 2, geschoben ist. Über Abstandsringe 5 wird ein Mantelrohr 4, z. B. aus Kunststoff, konzentrisch um das Mediumrohr geführt und der Hohlraum zv/ischen Mediumrohr 1 und Mantelrohr 4 wird mit einer
Wärmedämmschicht 3 ausgefüllt.
Wie aus den Figuren 1 und 2 zu erkennen ist, sind die
Mantelrohre 4 und die Wärmedämmung 3 etwas kürzer als
das Mediumrohr 1 gehalten, so daß im Bereich der Muffenverbindung die erforderlichen Klebearbeiten ohne die Behinderung durch Mantelrohr 1 und Wärmedämmung 3 durchgeführt werden können. Nach erfolgter Verklebung der beiden Rohre 1 wird eine Wärmedämmung 7 aus vorgefertigten Segmenten eingefügt und diese durch einen wasserdichten Verschluß 8 am Rohrstoß nach außen abgedichtet.
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Claims (8)

Patentansprtiche
1) Wärmegedämmtes Rohr für warmbetriebene Leitungen mit einem zur Medienfiihrung vorgesehenen Innenrohr aus glasfaserverstärktem Kunststoff, das mit Abstand von einem Mantelrohr umgeben ist und bei dem der Hohlringraum mit einer Wärmedämmung ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite des glasfaserverstärkten Kunststoff-Innenrohres (1) eine wasserdampfdichte Schicht (2) luftporenfrei angeordnet ist.
2) Wärmegedämmtes Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schicht (2) eine mit dem Innenrohr (1) verklebte Aluminium-Folie vorgesehen ist.
3) Wärraegedämmtes Rohr nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Rohren mit Muffenverbindungen das Spitzende ohne Schicht (2) ausgebildet ist.
4) Wärmegedämmtes Rohr nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Muffe (6) die wasserdampfdichte Schicht (2) außen auf der Muffe (6) angeordnet ist.
5) Wärmegedämmtes Rohr nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelrohre (4) und die Wärmedämmung (3) kurzer gehalten sind, als das Innenrohr (1) und daß am Rohrstoß zv/ischen zwei Rohren (1) eine Wärmedämmung (7) eingefligt und durch einen wasserdichten Verschluß (8) nach außen abgedichtet ist.
6) Verfahren zum Herstellen eines wärmegedämmten Rohres nach Anspruch 1 bis 5, wobei auf das mittels Abstandshaltern in einem Mantelrohr gehalterte Innenrohr unter Ausfüllen des Ringraumes eine Wärmedämmung aufgebracht wird, dadurch ge-
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ORIGINAL INSPECTED .
kennzeichnet, daß auf den Außenmantel des Innenrohres eine dampfdichte Schicht mit Hilfe eines temperaturbeständigen Klebstoffes geklebt wird.
7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Herstellung des Innenrohres nach dem Sohleuderverfahren in die zum Schleudern verwendete Hohlform die dampfdichte Folie und die Pasermatten eingelegt und mit dem zum Durchtränken der Matten verwendeten Harz, vorzugsweise wärmebeständigem Epoxydharz, verklebt werden.
8) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Herstellung des Innenrohres nach dem Wickelverfahren in der klebrigen Phase des Harzes, z. B. eines Polyestervenylharzes, eine bandförmige dampfdichte Folie spiralig und sich überlappend unter Spannung und/oder Andruck mit der Kunststoffmasse des Rohres verbunden wird.
0300423/Ö3A5
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