DE3307865A1

DE3307865A1 - Waermeisoliertes leitungsrohr und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3307865A1
Application number: DE19833307865
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. 3002 Wedemark Frießner; Peter 2094 Brackel Huber; Gerhard Dr.-Ing. 3012 Langenhagen Ziemek
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1983-03-05
Filing date: 1983-03-05
Publication date: 1984-09-06
Also published as: IT8349095A0; NL8400402A; FR2542060B1; GB2136528B; FI833333A; GB8405484D0; DK362483D0; DK362483A; SE8401168D0; ATA270683A; IT1169076B; CH660907A5; FI833333A0; SE8401168L; JPS59164128A; GB2136528A; CA1225043A; FR2542060A1

Description

kabelmetal electro Gesellschaft mit beschränkter Haftung

83-11/E

3. März 1983

Wärmeisoliertes Leitungsrohr und Verfahren zu seiner Herstellung .

Die Erfindung betrifft ein wärmeisoliertes Leitungsrohr bestehend aus einem mediumführenden metallischen Innenrohr mit ' schraubenlinien-oder ringförmig gewellter Wandung, vorzugsweise ein längsnahtgeschweißtes Rohr, einem das Innenrohr konzentrisch und im Abstand umgebenden Außenrohr aus Kunststoff und einer zwischen dem Innen- und dem Außenrohr angeordneten Wärmeisolationsschicht aus aufgeschäumtem Kunststoff auf der Basis von Polyurethan.

Ein solches Leitungsrohr ist aus dem DE-GM 78 16 809 bekannt.

Dieses Leitungsrohr, das mit für den Anschluß an Armaturen bzw. auch zur Verbindung untereinander vorbereiteten Enden in Längen von G bis 14 Metern an der Montagestelle angeliefert wird, ist

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insbesondere für Abzweigleitungen im Fernheizungsbau zu den einzelnen Abnehmern geeignet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses bekannte Leitungsrohr dahingehend zu verbessern, daß eine Beeinflussung der Schaumstoffschicht durch Feuchtigkeit und Gase vermieden ist, ohne daß die Biegbarkeit des Leitungsrohres eingeschränkt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen der Schaumstoffschicht und dem äußeren Kunststoffmantel bzw. innerhalb der [ Wandung des äußeren Kunststoffmantels eine in sich geschlossene ι an ihrer inneren und/oder äußeren Oberfläche mit der angrenzen- f den Schicht verklebte Metallfolie, vorzugsweise eine copolymer- ; beschichtete Aluminiumfolie vorgesehen ist und die Metallfolie ; an ihren überlappenden Bandkanten verklebt ist.

Durch die in sich geschlossene Folie ist eine Wasserdampfdiffusion durch den Kunststoffaußenmantel in die Polyurethanschicht mit Sicherheit vermieden, so daß eine Zersetzung des Schaumstoffs infolge von Feuchtigkeitszutritt ausgeschlossen ist. Die Folie hat darüber hinaus noch den Vorteil, daß sie auch eine Gasdiffusion von innen nach außen verhindert, d. h. das für die Zellenbildung verwendete Gas, welches unter dem Handelsnamen Frigen bekannt ist, wird durch die Folie innerhalb . der Schaumstoffschicht gehalten. Es hat sich gezeigt, daß Poly- \ urethanschäume im Laufe der Zeit schlechte Wärmedämmeigen- _:

schäften annehmen, da das zellbildende Gas durch die Zellwände j hindurch nach außen diffundiert. Da dieses Gas, welches für die \ guten Dämmeigenschaften des Polyurethanschaums verantwortlich ; ist, durch die Folie in der Schaumstoff schicht gehalten wird, ■■■ behält das wärmeisolierte Leitungsrohr gemäß der Lehre der Erfindung seine guten Dämmeigenschaften über einen langen Zeitraum bei. Durch die Verklebung der Folie mit der angrenzenden Schaumstoffschicht bzw. dem Mantelmaterial weist das wärmeisolierte Leitungsrohr auch eine gute Biegbarkeit auf, ohne daß die Folie einreißt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Folie besteht darin, daß eine Weichermacherwanderung aus dem thermoplastischen Mantelmaterial in die Wärmeisolationsschicht ver-

hindert ist und somit eine Versprödung des Kunststoffaußenmantels auch bei längerer Lagerung ausgeschlossen ist. Die Verklebung der Metallfolie mit den angrenzenden Schichten sorgt für eine gute Längswasserdichtigkeit des Leitungsrohres.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Innenrohre durch Schaumstoff gegeneinander isoliert von einem Außenmantel umgeben. Vorteilhafterweise wird man zwei Innenrohre in einem Außenmantel unterbringen und diese gegeneinander isolieren. Da die Abzweigleitungen von der Hauptleitung zu den Abnehmern, meistenteils sind dies Einfamilienhäuser, von relativ kurzer Länge sind, ist der Wärmetausch zwischen dem Vor- und Rücklauf vernachlässigbar gering, so daß man die Vorratshalterung und die Transport- sowie Verlegekosten mit dieser Ausgestaltung verringern kann. Zur optimalen Anpassung der Isolierschichtdicken wird man bei Bedarf einen Außenmantel mit von der Kreisform abweichendem Querschnitt verwenden. Bei einer Zweirohrführung in einem Außenmantel sollte dieser beispielsweise einen elliptischen Querschnitt aufweisen. Als Material für den Außenmantel wird zweckmäßigerweise vernetztes Niederdruckpolyathylen verwendet. Dieser Werkstoff weist eine hohe mechanische Festigkeit auf, die-eine Beschädigung des Außenmantels weitestgehend einschränkt. Vorteilhafterweise verwendet man ein feuchtigkeitsvernetzbares Polyäthylen.

Mit besonderem Vorteil weist das Innenrohr eine ringförmige Wellung auf, wobei der Abstand zweier Wellentäler zwischen 10 und 60 mm beträgt. Der Vorteil in der Verwendung eines ringgewellten Innenrohres ist darin zu sehen, daß die Anschiußtechnik gegenüber einem schraubenlinienförmig gewellten Innenrohr wesentlich einfacher ist. Befinden sich beispielsweise am Ende des Innenrohres Glattrohranteile, so kann man eine Verbindungstechnik bzw. Anschlußtechnik wie für Glattrohre anwenden. Bei einem Abstand der Wellentäler von 10 bis 60 mm ist die Biegbarkeit des Rohrsystems noch nicht eingeschränkt und die Kompensationsfähigkeit des Innenrohres für Wärmeausdehnungen ist noch vorhanden.

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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines wärmeisolierten Leitungsrohres, welches sich dadurch auszeichnet, daß ein von einer Vorratsspule ablaufendes gewelltes Metallrohr mit Abstandshaltern, vorzugsweise mit einer Abstandshalterwendel auf Polyurethanschaumbasis versehen wird, daß um das Rohr und im Abstand zu diesem eine Metallfolie längseinlaufend zum Rohr mit überlappenden Bandkanten geformt, die an mindestens einer ihrer Oberflächen eine Beschichtung aus einem Copolymer aufweist, daß vor dem Schließen des Rohres auf die Metallfolie ein aufschäumbares Kunststoffgemisch auf der Basis von Polyurethan bzw. Polyisocyanurath aufgebracht wird, welches j nach dem Schließen der Bandkanten den Ringraum zwischen dem j Metallrohr und der zum Rohr geformten Metallfolie ausschäumt, I daß auf das Metallband ein Kunststoffmantel aufextrudiert wird und daß durch die Extrusionswärme die Metallfolie entweder mit der angrenzenden Schaumstoffschicht und/oder dem angrenzenden Außenmantel und gleichzeitig die Bandkanten miteinander verklebt werden. Bei diesem Verfahren macht man sich zunutze, daß die Aluminiumfolie gleichzeitig als Transportband und als Form für den sich bildenden Schaum verwendet wird. Die Verklebung der Folie mit einer oder vorzugsweise beiden angrenzenden Schichten geschieht infolge der Extrusionswärme beim Extrudieren des Außenmantels. Dabei werden gleichzeitig die überlappenden Bandkanten miteinander verklebt. Der Abstandshalter sorgt für eine gleichmäßige Wanddicke der entstehenden Isolierschicht.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden gemeinsam mit der Abstandshalterwendel ein oder mehrere Meldeleiter im Abstand zum Innenrohr aufgewickelt. Diese Meldeleiter dienen dazu, in die Schaum-Stoffschicht eingedrungene Feuchtigkeit zu melden und zu lokalisieren. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Leitungsrohr ist flexibel, so daß es auf übliche Kabeltrommeln aufgewickelt werden kann. Es hat sich jedoch aus Gründen des Transportes und der Lagerung als zweckmäßig erwiesen, diesen Leitungsrohrtyp in Längen zwischen 6 und 14 m herzustellen. Für die Herstellung solcher Rohre werden nach dem

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Aushärten der Schaumstoffschicht Leitungsrohre vorbestimmter Länge abgelängt, der Mantel und die Schaumstoffschicht vom Rohrende über ein kurze Länge abgesetzt und die freigesetzten Innenrohrenden zum Anschluß an gleichartige Rohrenden oder an Glattrohre vorkonfektioniert.

Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 bis 5 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen seitlichen Schnitt durch ein wärmeisoliertes Leitungsrohr gemäß der Lehre der Erfindung. Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1.

Fig. 3 eine schematische Darstellung des verfahrensmäßigen Ablaufes zur Herstellung eines wärmeisolierten Leitungsrohres. Fig. 4 und 5 Anordnungen zur Verbindung des wärmeisolierten Leitungsrohres gemäß der Lehre der Erfindung.

Das Leitungsrohr besteht aus einem gewellten Innenrohr 1, einer Isolierschicht 2 aus aufgeschäumtem Polyurethan und einem Außenmantel 3 aus Niederdruckpolyäthylen. Zwecks Erzeugung einer gleichmäßigen Vianddicke der Isolierschicht 2 ist eine Abstandshalterwendel 4 aus Polyurethanschaumstoff vorgesehen. Zwischen der Isolierschicht 2 und dem Kunststoffaußenmantel 3 befindet sich eine Aluminiumfolie 5, die sowohl mit dem Kunststoffaußenmantel 3 als auch mit der Isolierschicht 2 mittels einer Copolymer beschichtung verklebt ist. Die Aluminiumfolie 5 besitzt eine Überlappungsnaht 6, in deren Verlauf die überlappenden Bandkanten ebenfalls miteinander verklebt sind. Die Aluminiumfolie verhindert eine Durchfeuchtung der Isolierschicht 2 irfolge einer Wasserdampfdiffusion und sorgt gleichzeitig dafür, daß das zellbildende Gas für den Polyurethanschaum nicht aus der Isolierschicht 2 austreten kann. Das dargestellte Leitungsrohr wird zweckmäßigerweise in Längen von 6 bis 14 Metern an der Montagestelle angeliefert und dort zu dem Rohrleitungsstrang verbunden. An SteLle des Irmenrohres 1 können auch zwei oder mehrere Innenrohre in einem gemeinsamen Außenmantel· angeordnet sein, wobei jedoch darauf geachtet werden muß, daß zwischen den Rohren eine Isolierschicht vorhanden ist.

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Das isolierte Leitungsrohr ist jedoch so flexibel, daß es auch auf übliche Kabeltrommeln aufgewickelt werden kann und wie ein elektrisches Kabel direkt in Gräben verlegt werden kann. Als Außenmantel ist ein glatter Kunststoffmantel 3 dargestellt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, ein gewelltes Kunststoffrohr als Außenmantel zu verwenden. Dies würde die Flexibilität des Verbundrohres erhöhen und gleichzeitig eine bessere Halterung des Verbundrohres im Erdreich gewährleisten. Bei der Herstellung solcher Leitungsrohre kann man ein Innenrohr 1 von

z. B. 6m Länge in ein Kunststoffrohr 3 zweckmäßigerweise mit gewellter Wandung unter Zuhilfenahme von Abstandshaltern 4 einführen, wobei die innere Oberfläche des Kunststoffrohres 3 mit einer Metallfolie ausgekleidet ist. Durch Einbringen der Schaumstoff komponenten in den Ringspalt zwischen dem Innenrohr 1 und dem Kunststoffrohr 3 wird die Isolierschicht 2 erzeugt.

■ Wirtschaftlicher erscheint jedoch eine Fertigung, wie sie in der Fig. 3 dargestellt ist. Hier läuft das Innenrohr 1 von einer Vorratstrommel 7 ab und wird mit dem Abstandshalter 4 mittels eines Tangentialspinners 8 umwickelt. Die beidseitig mit Copolyme beschichtete Aluminiumfolie 5 wird von einer Vorratsspule 9 abgezogen und unter das Innenrohr 1 geführt und dort allmählich zum Rohr mit überlappenden Bandkanten geformt. Auf die Aluminiumfolie 5 wird aus einer Mischvorrichtung 10 das aufschäumbare Kunststoffgemisch aufgebracht und die Aluminiumfolie 5 zum Rohr mit überlappenden Bandkanten geformt. Mittels eines Extruders wird der Außenmantel 3 aufextrudiert, wobei die Extrusionswärme dazu verwendet wird, die Aluminiumfolie 5 sowohl mit der Isolierschicht 2 als auch mit dem Kunststoffaußenmantel 3 zu verkleben. Stellt man das aufschäumbare Kunststoffgemisch so ein, daß es im Bereich des Extruders 11 den Ringspalt zwischen dem Innenrohr 1 und der Folie 5 ausgefüllt hat, erreicht man damit, daß auch die überlappenden Bandkanten miteinander infolge der Extrusionswärme verklebt werden. Hinter dem Extruder 11 ist ein j Wasserbad 12 angeordnet, in welchem der Kunststoffaußenmantel 3 gekühlt wird. Verwendet man beispielsweise als Außenmantelmaterial ein Polyäthylen, welches aufgrund der Zugabe von Silanen feuchtigkeitsvernetzbar ist, wird·der Außenmantel 3 im Wasser-

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bad 12 gleichzeitig vernetzt. Das fertige warmeisolierte Leitungsrohr kann dann auf Kabeltrommeln aufgewickelt werden, von der dann die benötigten Längen abgenommen werden können. Zweckmäßigerweise ist jedoch hinter dem Wasserbecken 12 eine Säge 13 vorgesehen, mit der die benötigten Längen unmittelbar abgetrennt werden können. Mittels eines Rollenganges 14 werden die abgetrennten Längen 15 abtransportiert.

Weist das Innenrohr 1 eine ringförmige Wellung auf, so wird man, nachdem die Isolierschicht 2 und der Außenmantel 3 mit der Aluminiumfolien 5 von dem Ende abgesetzt ist, das Ende des Innenrohres 1 für eine Verbindung so vorbereiten, daß ein Glattrohrbereich la am Ende verbleibt. Die Glattrohrbereiche la der für eine Verbindung miteinander vorbereiteten Rohrenden werden in eine Büchse 16 eingeführt und die Büchse 16 mit den Rohrenden la verlötet oder verschweißt. Für diese Art der Verbindung hat sich eine Ringformwellung als vorteilhaft erwiesen, bei welcher der Abstand zweier benachbarter Wellentäler mindestens 30 nun beträgt.

Die Verbindung eines wärmeisolierten Leitungsrohres mit einem schraubenlinienförmig gewellten Innenrohr 1 geschieht in der Weise, daß man zunächst in die Innenrohrenden jeweils eine Schraubbüchse 17 mit Außengewinde einschraubt, auf eines der Rohrenden eine Schraubbüchse 18 mit Innengewinde aufschraubt, die Rohrenden einander annähert und die Schraubbüchse 18 von 5 dem einen Rohrende auf das andere aufschraubt, bis die in der Fig. 5 dargestellte Stellung vorliegt. Die Enden des Innenrohres 1 werden zwischen den Büchsen 17 und 18 fest eingespannt. Die Schraubbüchse 18 weist für die Schraubbewegung ein Sechskantteil 19 zum Angriff eines Schraubschlüssels auf. Die Schraubbüchse 18 wird mit dem Innenrohr 1 verlötet oder verschweißt.

Die Nachisolierung der beschriebenen Verbindungsstellen erfolgt in der für Verbundrohre bekannten Technik durch Überschieben einer Muffe, Ausschäumen des Ringraumes zwischen Innenrohr und Muffe. Die Abdichtung der Muffe gegenüber dem Außenmantel geschieht mittels eines SchrumpfSchlauches.

Zur kontinuierlichen Herstellung des erfindungsgemäßen Leitungsrohres mit einem gewellten Außenrohr kann man zweckmäßigerweise so vorgehen, daß man ein fertiges Kunststoffwellrohr mit einer inneren Metallauskleidung von einer Vorratsspule abzieht und in Längsrichtung aufschlitzt, in das aufgeschlitzte Kunststoffwellrohr, das mit Abstandshaltern versehene Innenrohr und die Schaumstoffkomponenten einbringt und den Längsschlitz verklebt oder verschweißt.

Claims

kabelmetal electro I

Gesellschaft mit beschränkter Haftung

83-11/E

3. März 1983

Patentansprüche

1. Wärmeisoliertes Leitungsrohr, bestehend aus einem mediumführenden metallischen Innenrohr mit Schraubenlinien- oder ringförmig gewellter Wandung, vorzugsweise ein langsnahtgeschweißtes Rohr, einem das Innenrohr konzentrisch und in Abstand umgebenden Außenrohr aus Kunststoff und einer zwischen dem Innen- und dem Außenrohr angeordneten Wärmeisolationsschicht aus aufgeschäumtem Kunststoff auf der Basis von Polyurethan, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schaumstoffschicht (2) und dem äußeren Kunststoffmantel (3) bzw. innerhalb der Wandung des äußeren Kunststoffmantels (3) eine in sich geschlossene an ihrer inneren und/oder äußeren Oberfläche mit der angrenzenden Schicht (2,3) verklebte Metallfolie (5), vorzugsweise eine copolymerbeschichtete Aluminiumfolie vorgesehen ist und die Metallfolie (5) an ihren überlappenden Bandkanten (6) verklebt ist.

2. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere, Innenrohra (1) durch Schaumstoff (2) gegeneinander isoliert von einem Außenmantel (3) umgeben sind.

3. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (3) einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist.

4. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (3) aus vernetztem Niederdruckpolyäthylen besteht.

5. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Innenrohre (1) eine ringförmige Wellung aufweisen, wobei der Abstand zweier Wellentäler Zwischen 10 und 60 mm beträgt.

6. Verfahren zur Herstellung eines wärmeisolierten Leitungs-

i rohres nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch qe- !

kennzeichnet, daß ein von einer Vorratsspule ablaufendes gewelltes Metallrohr mit Abstandshaltern, vorzugsweise mit einer Abstandshalterwendel auf Polyurethanschaumbasis ver- -sehen, daß um das Rohr und im Abstand zu diesem eine Metallfolie längseinlaufend zum Schlitzrohr mit überlappenden Bandkanten geformt, die an mindestens einer ihrer Oberfläche eine Beschichtung aus einem Copolymer aufweist, daß vor dem Schließen des Schlitzrohres auf die Metallfolie ein aufschäumbares Kunststoffgemisch auf der Basis von Polyurethan bzw. Polyisocyanurat aufgebracht wird, welches nach dem Schließen der Bandkanten den Ringraum zwischen .dem Metallrohr und der zum Rohr geformten Metallfolie ausschäumt, daß auf das Metallband ein Kunststoffmantel aufextrudiert wird und daß durch die Extrusionswärme die Metallfolie entweder mit der angrenzenden Schaumstoffschicht und/oder dem angrenzenden Außenmantel und gleichzeitig die Bandkanten verklebt werden.

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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß gemeinsam mit der Abstandshalterwendel ein oder mehrere Meldeleiter im Abstand zum Innenrohr aufgewickelt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aushärten der Schaumstoffschicht Leitungsrohre vorbestimmter Länge abgelängt werden, daß der Mantel und die Schaumstoffschicht vom Rohrende über eine kurze Länge abgesetzt werden und daß die freigesetzten Innenrohrenden zum Anschluß an gleichartige Rohrenden oder an Glattrohre vorkonfektioniert werden.

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