DE3413747C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen in eine Doppelrohr-Leitung zum Transport erwärmter Medien einbaubaren Festpunkt, mit dem das das erwärmte Medium transportierende innere Mediumrohr bei Umgebungstemperatur vorgespannt ist, wobei auf das Mediumrohr in axialem Abstand voneinander jeweils Widerla­ ger aufgeschweißt sind, an deren einander zugewandten Stirnseiten je ein metallischer Ringflansch befestigt ist, der konzentrisch und in radialem Abstand sowohl vom Medium­ rohr als auch vom Außenrohr angeordnet ist, und wobei zwischen die Ringflansche ein Spannring gelegt ist, der in eine an der Innenseite des Außenrohrs verlaufende Ringnut eingreift.

Bei der Verlegung von Fernwärmeleitungen ist es bekannt, zur Vermeidung von Dehnungsausgleichern die Rohrleitung vorzu­ spannen. Dabei erwärmt man das Innenrohr der Rohrleitung auf eine bestimmte Temperatur, beispielsweise 70°C, und fixiert die Rohrleitung im gelängten Zustand. Zur Beibehaltung dieses gelängten Zustandes bedient man sich sogenannter Festpunkte.

Aus der DE-OS 29 09 475 ist ein Festpunkt der eingangs er­ wähnten Art bekannt, bei dem das mediumführende Innenrohr mit dem Außenrohr durch Ringsegmente verriegelt ist. Die Ringsegmente sind über Federn am inneren Rohrstück gehalten. Zur Herstellung eines Festpunktes wird das Mediumrohr er­ wärmt, bis die Ringsegmente federbedingt selbsttätig in die im Außenrohr befindlichen Widerlager einrasten. Diese Vor­ gehensweise ist recht aufwendig und nur sinnvoll, wenn Rohrleitungen über eine große Länge in einem Stück vorge­ spannt werden sollen, und wenn ein Teil der Rohrlänge schwer zugänglich ist, beispielsweise bei der Unterführung von Flüssen etc. Darüber hinaus ist der dort beschriebene Fest­ punkt verfahrensbedingt nur für sogenannte Stahlmantelrohr­ systeme einsetzbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Festpunkt anzugeben, der werksseitig vorgefertigt werden kann, bei dem Schweißspannungen durch Wärmebehandlung besei­ tigt sind und der sowohl für sogenannte Stahlmantelrohre als auch für Kunststoffmantelrohre verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Festpunkt der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß der Spannring ortsfest in einer an der Außenfläche ausgebildeten Ringnut eines zwischen den Ringflanschen eingespannten Metallrings gelagert ist, welcher gleichfalls konzentrisch und im radialen Abstand sowohl zum Mediumrohr als auch zum Außenrohr angeordnet ist.

Dadurch, daß der Spannring sowohl am Mediumrohr als auch am äußeren Rohr in Nuten geführt ist, ergibt sich eine gleich­ mäßige Auflagefläche und somit eine gleichmäßige Spannungs­ verteilung. Darüber hinaus wird durch die Anordnung des Spannringes innerhalb der Nut des Metallringes der Wärme­ widerstand in diesem Bereich noch erhöht, da der Metallring ein relativ hohes Wärmespeichervermögen aufweist.

Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfin­ dung weist das äußere Rohr im Bereich seiner Nut eine ver­ größerte Wanddicke auf. Dadurch soll verhindert werden, daß das äußere Rohr im Bereich der Nut geschwächt wird.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, in die ein­ ander zugekehrten Stirnflächen der Ringflansche je eine kreisringförmige Ausnehmung einzubringen, in denen je ein Isolierring aus einem wärme- und druckbeständigen Isolier­ werkstoff sitzt, und die einander zugekehrten Stirnflächen der Isolierringe in je einer kreisringförmigen Ausnehmung in dem Metallring anzuordnen. Durch diese Anordnung wird sowohl ein elektrischer als auch ein thermischer Kurzschluß zwischen dem äußeren Rohr und dem Mediumrohr mit Sicherheit vermieden. Wegen der hohen auftretenden Kräfte werden an das Isoliermaterial hohe Anforderungen gestellt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, hierfür Ringe aus gebundenem Asbest zu verwenden. Um eine Wärmeabstrahlung vom Medium­ rohr zum Außenrohr im Bereich des Festpunktes zu unterbinden, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, zwischen den Ringflan­ schen, den Isolierringen sowie dem Metallring und dem Medium­ rohr eine oder mehrere Lagen eines Wärmeisolationsmaterials vorzusehen. Zweckmäßigerweise verwendet man hierfür metall­ kaschierte Wärmedämmatten.

An die äußere Umfangsfläche des Metallringes ist vorteilhaf­ terweise je eine Metallhülse angeschweißt oder angelötet, die sich vom Metallring axial jeweils bis mindestens zur Stirnseite der jeweiligen als Rippe ausgebildeten Widerlager erstreckt. Diese Metallhülse dient dazu, die Wärme von dem Metallring abzuleiten. Die Ringflansche mit den angeschweiß­ ten Rippen, die Isolierringe sowie der Metallring sind durch mehrere hohle Schraubbolzen verspannt. Dies hat den Vorteil, daß diese Teile eine justierte Einheit bilden und die Rippen sich einfacher mit dem Mediumrohr verschweißen lassen. Durch die Verwendung von hohlen Schraubbolzen ist gewährleistet, daß eventuell vorgesehene Überwachungsadern durch diesen Hohlraum hindurchgeführt werden können und der Festpunkt somit keine Unterbrechung der Überwachungsadern notwendig macht.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Isolierringe in zwei oder mehr Isolierringe zu unterteilen und zwischen ihnen einen im Querschnitt doppel-T-förmig ausgebildeten Zwischenring aus Metall anzuordnen. Dadurch wird einmal erreicht, daß der Abstand zwischen dem Metallring und den Ringflanschen vergrößert wird und zum anderen verhindert, daß bei der notwendigen Breite der Isolierringe diese knicken.

Die Einbringung des Festpunktes in die Rohrleitung erfolgt vorteilhafterweise dadurch, daß man auf das Mediumrohr die Rippen unter Zwischenlegung der Ringflansche, des Metall­ ringes und gegebenenfalls der Isolierringe aufschweißt, daß man das Mediumrohr in das äußere Rohr einschiebt, mit dem Ende der Rohrlänge verschweißt, die Rohrlänge erwärmt, wobei die kreisringförmige Nut in den Metallring gegenüber dem Ende des äußeren Rohres aus der Rohrleitung austritt, daß man den Spannring in die Nut einlegt, daß man das Rohr abkühlen läßt, wobei sich der Spannring gegenüber der Stirnfläche des äußeren Rohres abstützt. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, die gesamte Festpunktkonstruktion, d. h. das Mediumrohr, welches verschweißt ist mit den Rippen und den dazwischenliegenden Ringflanschen, Metallring und gege­ benenfalls den Isolierringen, als eine Einheit von beispiels­ weise 1 bis 1,5 m Länge an das Ende des Mediumrohres, der bereits verlegten Rohrlänge anzuschweißen, das Mediumrohr an seinem dem Anschweißpunkt abgekehrten Ende abzukürzen, um daß Maß der Vorspannlänge und sodann das Mediumrohr zu erwärmen. Wesentlich dabei ist, daß der Spannring aus der Nut des Metallringes entfernt wird, so daß nunmehr das Mediumrohr gemeinsam mit dem Festpunkt innerhalb des äuße­ ren Rohres verschoben werden kann. Unter Vorspannlänge ver­ steht man die Länge, um die sich das Mediumrohr bei einer Erwärmung von beispielsweise 70°C längen würde.

Der Festpunkt gemäß der Lehre der Erfindung läßt sich be­ sonders vorteilhaft anwenden für wärmeisolierte Leitungs­ rohre, die aus einem inneren metallischen Mediumrohr, einem konzentrisch zu diesem angeordneten metallischen Außenrohr sowie einer zwischen Mediumrohr und Außenrohr befindlichen Wärmeisolationsschicht bestehen. Andererseits besteht je­ doch auch die Möglichkeit, den Festpunkt für wärmeisolierte Leitungsrohre einzusetzen, die aus einem inneren Medium­ rohr aus Metall, einer mit dem Mediumrohr kraftschlüssig verbundenen Wärmeisolationsschicht auf der Basis eines auf­ geschäumten Kunststoffes sowie einem mit der Schaumstoff­ schicht kraftschlüssig verbundenen Außenmantel aus Kunst­ stoff bestehen. Da das Kunststoffaußenrohr die Vorspann­ kraft nicht aufnehmen kann, ist es in diesem Fall erforder­ lich, ein zusätzliches äußeres Rohr aus Metall zu verwenden und dieses in einem Festpunktbau einzugießen. Dieser Fest­ punktbau wird zunächst fertiggestellt und kann nach dem Aushärten des Betons mit den Vorspannkräften belastet werden.

Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 bis 4 schematisch darge­ stellen Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Auf ein metallisches Mediumrohr 1 sind zwei Reihen 2 und 3 von Rippen aufgeschweißt. An die einander zugekehrten Stirnflächen der Rippen sind metallische Ringflansche 4 und 5 angeschweißt. Die Ringflansche 4 und 5 weisen Ausnehmungen 6 und 7 auf, in die Isolierringe 8 und 9 eingelegt sind. Die Isolierringe 8 und 9 sind in Teilringe 8 a, 8 b, 9 a und 9 b unterteilt, zwischen denen ein im Querschnitt doppel-T-förmiger Metall­ ring 10 angeordnet ist. Die einander zugekehrten Enden der Isolier­ ringe 8 b und 9 b münden in Ausnehmungen 11 und 12 eines Metall­ ringes 13. Der Metallring 13 weist eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 14 auf, in der gleichmäßig über den Umfang verteilt vier Teile eines Spannringes 15 angeordnet sind, die über Schraubbolzen 16 im Ring 13 gehalten sind. An die Umfangsfläche des Metallringes 13 sind Wärmeleit­ hülsen 17 und 18 angeschweißt. Zwei metallische Konusringe 19 und 20, die in das Außenrohr der Rohrleitung eingeschweißt werden, umschließen mit einer Ausnehmung 21 die aus der Ausnehmung 14 herausragenden Bereiche des Spannringes 15. Die Konusringe 19 und 20 bilden an ihrer Berührungsfläche eine Schweißfuge 22, die später an der Baustelle verschweißt wird. Als Transportsicherung dienen mehrere am Umfang der Konusringe 19 und 20 gleichmäßig verteilt angeschweißte Knaggen 23. Nachdem sowohl das Mediumrohr 1 mit einem entsprechenden Mediumrohr als auch die Konusringe 19, 20 mit einem entsprechenden Außenrohr ver­ schweißt sind und die Stoßfuge 22 verschweißt ist, ist eine feste Verbindung zwischen dem Mediumrohr 1 und den Konusringen 19 und 20 hergestellt, die imstande ist, hohe Kräfte zu übertragen, ohne daß ein nennenswerter Wärmefluß vom Mediumrohr 1 zu den Konusringen 19 und 20 stattfindet. Der Bereich zwischen dem Mediumrohr 1 und den Konus­ ringen 19 und 20 ist weitestgehend mit Wärmeisolationsmaterial auf der Basis von metallkaschierten Mineraldämmplatten ausgefüllt. Bei der Montage des Festpunktes gemäß Fig. 1 sind die Ringflansche 4 und 5 mit den angeschweißten Rippen 2 und 3, die Isolierringe 8 a, 8 b, 9 a und 9 b, die Ringe 10 sowie der Metallring 13 durch Schraubbolzen 24 miteinander verspannt. Die Schraubbolzen 24 weisen Durchgangsboh­ rungen 25 auf, durch welche eine gegebenenfalls erforderliche Lecküber­ wachungsader hindurchgeführt wird.

Der Einbau eines Festpunktes gemäß Fig. 1 in eine sogenannte Stahl­ mantelrohrleitung soll anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert werden. Die einzelnen Rohrlängen der Stahlmantelrohrleitungen, die aus einem inneren mediumführenden Rohr 26, einem äußeren Mantelrohr 27 und einer Wärmeisolationsschicht 28 bestehen, werden wie üblich aneinander­ geschweißt. Soll ein Festpunkt gesetzt werden, wird der Festpunkt gemäß Fig. 1 mit seinem Mediumrohr 1 an das Mediumrohr 26 einer noch nicht an die verlegte Rohrleitung angeschweißten Rohrlänge angeschweißt. Dazu werden zunächst die Knaggen 23 abgeschlagen, die Konusringe 19 und 20 sowie der Spannring 15 entfernt. Sodann wird das Mediumrohr 26 mit dem Festpunkt in dem Mantelrohr 27 in der Fig. 2 nach links verschoben und die Länge X vom Mediumrohr 26 abgetrennt. Diese Länge X ist die soge­ nannte Vorspannlänge für den vorzuspannenden Rohrleitungsstrang. Es ist die Länge, um die sich das Mediumrohr 26 bei der gewünschten Vorspann­ temperatur längt. Zur längsaxialen Bewegung des Mediumrohres 26 inner­ halb des Mantelrohres 27 dienen mit Rollen versehene Abstandshalter 29.

Nach dem Abtrennen der Länge X wird das Mediumrohr 26 mit dem Festpunkt um die Länge X verschoben, wobei der Festpunkt in dem Mantelrohr 27 verschwindet. Die Mediumrohre 26 und die Mantelrohre 27 werden dann miteinander verschweißt. Sodann wird das Mediumrohr 26 um mehr als die Vorspannlänge X gelängt. Dies geschieht zweckmäßigerweise durch Hin­ durchleiten von Sattdampf durch das Mediumrohr 26. Dabei tritt der Festpunkt aus dem Mantelrohr 27 aus, d. h., mindestens die Ausnehmung 14 im Metallring 13 muß das Ende des Konusringes 20 überragen. Nun werden die Teile des Spannringes 15 in die Ausnehmung 14 eingelegt und mittels der Schraubbolzen 16 verspannt. Beim Abkühlen des Mediumrohres 26 bewegt sich der Festpunkt in der Figur nach links, wobei der Spannring 15 sich gegen die Ausdrehung 30 abstützt. Anschließend wird der Konusring 19 übergeschoben und die Schweißfuge 22 verschweißt.

Die Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem der Festpunkt gemäß Fig. 1 Anwendung findet. Die vorzuspannende Rohrleitung ist hier ein sogenanntes Kunststoffmantelrohr, welches aus einem metallischen Innenrohr 31, einem äußeren Kunststoffmantel 32 sowie einer zwischenliegenden Wärmeisolationsschicht 33 auf der Basis von aufge­ schäumtem Polyurethan besteht.

Eine Metallhülse 34, welche die Funktion des Konusringes 20 nach Fig. 1 übernimmt, wird von einem Betonblock 35 umgossen. Zur kraftschlüssigen Halterung der Metallhülse 34 in den Betonblock 35 ist ein Stahlring 36 auf die Hülse 34 aufgeschweißt und durch eine Vielzahl von Rippen 37 fixiert. Ringdichtungen 38 verhindern den Zutritt von Feuchtigkeit zum Ring 36. Der Betonblock 35 kann auch eine sogenannte Mauerdurchführung sein.

Die Vorgehensweise zur Herstellung des Festpunktes ist ähnlich der anhand der Fig. 2 und 3 beschriebenen Vorgehensweise. Das Kunststoff­ mantelrohr wird nach dem Aushärten des Betons durch die Hülse 34 hindurchgeschoben und das Mediumrohr 1 an das Mediumrohr 31 ange­ schweißt. Nach dem Entfernen des Spannringes 15 wird das Kunststoff­ mantelrohr nach links verschoben und die Vorspannlänge X von dem Kunststoffmantelrohr abgetrennt. Nachdem die Mediumrohre 31 der Kunst­ stoffmantelrohre miteinander verschweißt und die Verbindungsstelle nachisoliert ist, wird das Kunststoffmantelrohr durch Hindurchleiten von Sattdampf auf mehr als die Vorspanntemperatur erwärmt. Dabei tritt der Festpunkt, d. h. die Ausnehmung 14 über das Ende der Hülse 34 hinaus, so daß der Spannring 15 in die Ausnehmung 14 eingelegt und dort fixiert werden kann. Beim Abkühlen legt sich der Spannring 15 gegen die Ausneh­ mung 30 und spannt somit die gesamte Kunststoffmantel-Rohrleitung gegenüber dem Betonklotz 35 vor. Nachdem die nächste Länge der Kunst­ stoffmantel-Rohrleitung an das Mediumrohr 1 des Festpunktes angeschweißt ist, wird eine dem Konusring 19 entsprechende Metallhülse 40 mit der Metallhülse 34 verschweißt. Durch eine Öffnung 41 wird ein aufschäum­ bares Kunststoffgemisch in das Innere der Hülsen 40 und 34 eingefüllt, das den Ringraum vollständig ausschäumt. Die abgestuften Enden der Metallhülsen 34 und 40 werden mit dem Kunststoffmantel 32 der Kunst­ stoffmantel-Rohrleitung durch Schrumpfschläuche 42 abgedichtet.

Claims (9)

1. In eine Doppelrohr-Leitung zum Transport erwärmter Medien einbaubarer Festpunkt, mit dem das das erwärmte Medium transportierende innere Mediumrohr bei Umgebungstempera­ tur vorgespannt ist, wobei auf das Mediumrohr in axialem Abstand voneinander jeweils Widerlager aufgeschweißt sind, an deren einander zugewandten Stirnseiten je ein metallischer Ringflansch befestigt ist, der konzentrisch und in radialem Abstand sowohl vom Mediumrohr als auch vom Außenrohr angeordnet ist, und wobei zwischen die Ringflansche ein Spannring gelegt ist, der in eine an der Innenseite des Außenrohres verlaufende Ringnut ein­ greift, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (15) ortfest in einer an der Außenfläche ausgebildeten Ring­ nut (14) eines zwischen den Ringflanschen (4, 5) einge­ spannten Metallrings (13) gelagert ist, welcher gleich­ falls konzentrisch und im radialen Abstand sowohl zum Mediumrohr (1) als auch zum Außenrohr (19, 20, 34) ange­ ordnet ist.

2. Festpunkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohr (19, 20, 34) im Bereich seiner Ringnut (21, 30) eine vergrößerte Wanddicke aufweist.

3. Festpunkt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die einander zugekehrten Stirnflächen der Ring­ flansche (4, 5) je eine kreisringförmige Ausnehmung (6, 7) eingebracht ist, in denen je ein Isolierring (8, 9) aus einem wärme- und druckbeständigen Isolierwerkstoff sitzt, wobei die einander zugekehrten Stirnflächen der Isolier­ ringe (8, 9) in je einer kreisringförmigen Ausnehmung (11, 12) in dem Metallring (13) angeordnet sind.

4. Festpunkt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ringflanschen (4, 5), den Isolierringen (8, 9) sowie dem Metallring (13) und dem Mediumrohr (1) eine oder mehrere Lagen eines Wärmeisolationsmaterials vorgesehen sind.

5. Festpunkt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die äußere Umfangsfläche des Metallringes (13) je eine Metallhülse (17, 18) ange­ schweißt oder angelötet ist, die sich vom Metallring (13) axial jeweils bis mindestens zur Stirnseite des jeweiligen, als Rippe (2, 3) ausgebildeten Widerlagers erstreckt.

6. Festpunkt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringflansche (4, 5), die Isolierringe (8, 9) sowie der Metallring (13) durch mehrere hohle Schraubbolzen (24) verspannt sind.

7. Festpunkt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierringe (8, 9) in zwei oder mehr Isolierringe (8 a, 8 b, 9 a, 9 b) unterteilt sind, zwischen denen ein im Querschnitt doppel-T-förmig ausgebildeter Zwischenring (10) aus Metall angeordnet ist.

8. Verwendung eines Festpunktes nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 für wärmeisolierte Leitungsrohre, die aus einem inneren metallischen Mediumrohr, einem konzen­ trisch zu diesem angeordneten metallischen Außenrohr so­ wie einer zwischen Mediumrohr und Außenrohr befindlichen Wärmeisolationsschicht bestehen (Stahlmantelrohr).

9. Verwendung eines Festpunktes nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 für wärmeisolierte Leitungsrohre, die aus einem inneren Mediumrohr aus Metall, einer mit dem Mediumrohr kraftschlüssig verbundenen Wärmeisolations­ schicht auf der Basis eines aufgeschäumten Kunststoffes sowie einem mit der Schaumstoffschicht kraftschlüssig verbundenen Außenmantel aus Kunststoff (Kunststoffmantel­ rohr) bestehen, wobei das äußere Rohr des Festpunktes in Beton eingegossen ist.