DE3716250A1

DE3716250A1 - Protection for pipes, piping systems and pipelines against the effects of frost

Info

Publication number: DE3716250A1
Application number: DE19873716250
Authority: DE
Inventors: Igor Groza
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-10-28
Filing date: 1987-05-15
Publication date: 1987-12-10

Abstract

The invention serves to protect containers and pipes filled with liquid from damage due to frost or freezing. In this case, a plastic element which, depending on requirements, is solid or filled with gas is introduced into the container or pipe, which element absorbs the majority of the pressure, occurring when the liquid freezes, due to compression and thus relieves the pressure on the walls of the container or pipe in such a way that bursting or leakages are ruled out.

Description

Name of the pre-registration

Die ursprüngliche Patentanmeldung P. 36 36 614.5-27 mit dem Titel "Ein Schutz für hermetisch geschlossene Behälter und für Bauelemente vor Zerstörung" bezieht sich auf den Schutz von geschlossenen Behältern und Baumaterialien vor Zerstörung durch Frosteinwirkung, durch Einbringung eines plastischen Elementes. Das Zusatzpatent bezieht sich auf den Schutz von Rohren und Rohrsystemen und Pipelines.The original patent application P. 36 36 614.5-27 with the Title "Protection for hermetically sealed containers and for Components from destruction "refers to the protection of closed containers and building materials from destruction Frost effect, by introducing a plastic element. The additional patent relates to the protection of pipes and Pipe systems and pipelines.

Title:

Schutz für Rohre, Rohrsysteme und Pipelines vor Frosteinwirkung.Protection for pipes, pipe systems and pipelines against frost.

Type of application:

Die Erfindung gehört zu den Methoden des Schutzes von Rohren und Leitungssystemen, die zum Aufbewahren oder Transport von Flüssigkeiten dienen vor Frosteinwirkung.The invention belongs to the methods of protection from Pipes and pipe systems for storage or Liquids are transported before they are exposed to frost.

Information on the genus:

Die im Rohr oder Leitungssystem befindliche Flüssigkeit dehnt sich bei Frost durch Gefrieren aus, so daß sie die Rohrwandungen oder Nahtstellen sprengt. Es sind daher zum Schutz von Rohren besondere Maßnahmen erforderlich.The liquid in the pipe or pipe system expands by frost by freezing, so that the Pipe walls or seams blow up. It is therefore for Protection of pipes special measures required.

State of the art:

Bisher werden Rohre in der Regel von außen isoliert oder so beheizt, daß ein Gefrieren der darin laufenden oder befindlichen Flüssigkeit nicht möglich ist, oder indem man der Flüssigkeit einen Zusatz beimischt, der ihren Gefrierpunkt weiter absenkt.So far, pipes have usually been insulated from the outside or heated so that the running or located in it freeze Liquid is not possible or by looking an additive is added to the liquid that has its freezing point further lowered.

Critique of the state of the art:

Bei vielen Flüssigkeiten kann man keine Zusätze beimischen, z. B. bei Trinkwasser. Eine Isolierung der Rohre gestaltet sich oft sehr aufwendig, schwierig und teuer. Dies gilt insbesondere dann, wenn gegen hohe Minusgrade isoliert werden soll.With many liquids you cannot add additives, e.g. B. in drinking water. Insulated the pipes often very complex, difficult and expensive. this applies especially when isolated against high freezing temperatures shall be.

Eine Beheizung der Rohre oder Pipelines ist ebenfalls sehr aufwendig und kostenintensiv.Heating the pipes or pipelines is also very good complex and cost-intensive.

Task:

Ziel der Erfindung ist, Bedingungen zu schaffen, unter denen das Gefrieren der Flüssigkeit nicht zur Zerstörung der Rohre führt. The aim of the invention is to create conditions under which the freezing of the liquid does not destroy of the pipes.

Solution:

Das Prinzip der Lösung entspricht dem der Voranmeldung. Eine wesentliche Verbesserung wird jedoch dadurch erreicht, daß das plastische Element nicht massiv, sondern hohl, bzw. gasgefüllt ist.The principle of the solution corresponds to that of the pre-registration. However, a significant improvement is achieved that the plastic element is not solid, but hollow, or is filled with gas.

Eine weitere Verbesserung liegt darin, daß es auch bei Rohren und Leitungssystemen, auch wenn darin Flüssigkeiten fließen, verwandt werden kann.Another improvement is that it also Pipes and pipe systems, even if they contain liquids flow, can be used.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Patentansprüche 1 bis 5 gelöst.According to the invention this is through claims 1 to 5 solved.

Achievable advantages:

Durch die Einführung eines plastischen Elementes in Rohre, bzw. Rohr- und Leitungssysteme erübrigt sich die aufwendige und raumverschwendende Außenisolierung.By introducing a plastic element into pipes, or pipe and pipe systems, the time-consuming is not necessary and space-wasting external insulation.

Selbst bei hohen Minusgraden, besteht kein Risiko, daß Rohre oder Nahtstellen auseinanderbrechen.Even at high freezing temperatures, there is no risk that Break apart pipes or seams.

Gegenüber der Voranmeldung besteht der Vorteil, daß ein wie hier beschriebenes gasgefülltes plastisches Element stärker verformbar ist und somit einen höheren Druck aufnehmen kann. Außerdem erweitert sich die Anwendungsmöglichkeit auf alle denkbaren Behälter und Systeme für Flüssigkeiten.Compared to the pre-registration there is the advantage that a as described here gas-filled plastic element is more deformable and thus absorb a higher pressure can. The range of applications is also expanding on all conceivable containers and systems for liquids.

Description of several exemplary embodiments:

Mehrere Ausführungsbeispiele werden in den Zeichnungen Fig. 1 bis 5 dargestellt und im folgenden Text näher beschrieben:Several exemplary embodiments are shown in the drawings FIGS. 1 to 5 and described in more detail in the following text:

Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Rohres mit der Länge "l" und dem Durchmesser "D" als Schnittzeichnung. Dabei ist die Rohrwandung mit (2), der Flüssigkeitsinhalt mit (1) bezeichnet. In dem Rohr befindet sich nun als plastisches Element ein Schlauch von entsprechender Länge (3) mit dem Durchmesser "d". Dieser Schlauch ist gasgefüllt (4). Beim Gefrieren der im Rohr befindlichen Flüssigkeit dehnt diese sich aus und übt auf ihre Umgebung Druck aus. Dieser Druck ist in der Zeichnung durch die mit "p" beschrifteten Pfeile dargestellt. Fig. 1 shows a section of a tube with the length " l " and the diameter " D " as a sectional drawing. The tube wall is labeled ( 2 ) and the liquid content is labeled ( 1 ). A tube of appropriate length ( 3 ) with the diameter " d " is now located in the tube as a plastic element. This hose is filled with gas ( 4 ). When the liquid in the pipe freezes, it expands and exerts pressure on its surroundings. This pressure is shown in the drawing by the arrows labeled " p ".

Der Durchmesser "d" des gasgefüllten Schlauches (3) ist dabei so angelegt, daß der Druck durch Verformung des Schlauches derart gemindert wird, daß für das Rohr keine Gefahr mehr besteht. The diameter " d " of the gas-filled hose ( 3 ) is designed so that the pressure is reduced by deformation of the hose so that there is no longer any danger to the pipe.

Die Berechnung des entsprechenden Schlauches zum jeweiligen Rohr begründet sich auf folgenden physikalischen Erkenntnissen:The calculation of the corresponding hose for each Rohr is based on the following physical Findings:

Das Volumen des Rohres berechnet sich wie folgt:The volume of the pipe is calculated as follows:

V = π D ² · l V = π D ² · l

Dabei ist D der Durchmesser und l die Länge des Rohres. In unserem Falle ergibt sich daher: D is the diameter and l the length of the pipe. In our case, the result is:

V ₁ = π D ² · l
V ₂ = π d ² · l V ₁ = π D ² · l
V ₂ = π d ² · l

Dabei ist "V ₁" das Volumen unseres Rohrabschnittes von der Länge "l", mit dem Durchmesser "D"; "V ₂" ist das Volumen des Schlauchabschnittes von der gleichen Länge "l", mit dem Durchmesser "d"." V ₁ " is the volume of our pipe section of length " l " with diameter " D ";" V ₂ " is the volume of the hose section of the same length " l " with the diameter " d ".

Friert nun in diesem Rohr eine Flüssigkeit, so vergrößert sich ihr Volumen um die Größe Δ. Wobei Δ eine Funktion des Volumens ist.If a liquid freezes in this tube, its volume increases by the size Δ . Where Δ is a function of volume.

Δ = f (V) = kV Δ = f ( V ) = kV

Dabei steht f für die Funktion und "k" für die der jeweiligen Flüssigkeit zuzuordnende Konstante des Gefrierpunktes.Here f stands for the function and " k " for the constant of the freezing point to be assigned to the respective liquid.

In unserem Fall ergibt sich dann:In our case, the result is:

Δ = k (V ₁ - V ₂) = k (D ² · l - d ² · l)
Δ = k l (D ² - d ²) Δ = k ( V ₁ - V ₂ ) = k ( D ² · l - d ² · l )
Δ = k l ( D ² - d ² )

Dabei ist "Δ" die Größe, um die sich die im Rohr befindliche Flüssigkeit ausdehnt. Um diese Ausdehnung auffangen zu können, muß das Volumen "V ₂" des Schlauches diesem "Δ" zumindest entsprechen. Es ergibt sich daher:" Δ " is the size by which the liquid in the pipe expands. In order to be able to absorb this expansion, the volume " V ₂ " of the hose must at least correspond to this " Δ ". The result is:

Δ = V ₂ min
Δ = k π l (D ²-d ²) = π V ₂ min = π ld ² Δ = V ₂ min
Δ = k π l ( D ² - d ² ) = π V ₂ min = π ld ²

daraus folgt:it follows:

d ² = k (D ² - d ²) d ² = k ( D ² - d ² )

das heißt:this means:

Die Gleichung (G) gibt uns das Recht zu sagen, daß "d" die Funktion von "D" ist und d _min für jede Flüssigkeit und für jedes "D" berechnet werden kann, weil die Konstante "k" für jede Flüssigkeit bekannt ist.Equation (G) gives us the right to say that " d " is the function of " D " and d _min can be calculated for each liquid and for each " D " because the constant " k " is known for each liquid .

Fig. 2 zeigt dasselbe Prinzip wie Fig. 1, jedoch in einem geschlossenen Behältnis. Dabei handelt es sich auch hier um eine Schnittzeichnung. Fig. 2 shows the same principle as Fig. 1, but in a closed container. This is also a sectional drawing.

Nummer 2 bezeichnet hier einen gasgefülltes plastisches Element (in diesem Fall in Form eines Balles / Gas = Nr. 1), das an beliebiger Stelle in dem geschlossenen Behälter, dessen Wände mit 4 und dessen flüssiger Inhalt mit (3) bezeichnet ist, schwimmt. Gefriert nun diese Flüssigkeit, so übt sie wiederum Druck auf die Wände des Behälters und des plastischen Elementes aus, was ebenfalls durch die Pfeile mit der Bezeichnung "p" dargestellt ist. Dabei verformt sich das plastische Element wie auch zu Fig. 1 beschrieben und nimmt so den gefährlichen Druck. Ein Platzen des Behälters durch Einfrieren ist daher ausgeschlossen.Number 2 here designates a gas-filled plastic element (in this case in the form of a ball / gas = No. 1 ), which floats anywhere in the closed container, the walls of which are labeled 4 and the liquid content of which is labeled ( 3 ). If this liquid freezes, it in turn exerts pressure on the walls of the container and the plastic element, which is also shown by the arrows labeled " p ". The plastic element deforms as also described in relation to FIG. 1 and thus takes away the dangerous pressure. A bursting of the container by freezing is therefore impossible.

Alternativ ist es auch denkbar, daß eine Wand des Behälters aus flexibelem Material gefertigt ist, welches in den Flüssigkeitsraum hineinragt (Siehe Fig. 2a). Dabei kann auch hier mit einer Gasfüllung gearbeitet werden, indem man eine zusätzliche Wand (Siehe Fig. 2b, Nr. (5)) einzieht, sodaß das plastische Element quasi nur an der Wand des Behälters befestigt ist.Alternatively, it is also conceivable that a wall of the container is made of flexible material, which protrudes into the liquid space (see Fig. 2a). It is also possible to work with a gas filling here by pulling in an additional wall (see FIG. 2b, No. ( 5 )), so that the plastic element is virtually only attached to the wall of the container.

Auch bei Fig. 2a kann man von einem gasgefüllten Element sprechen, da das plastische Element zwangsläufig mit der umgebenden Luft/Gas-Mischung gefüllt ist. Diese entweicht aus dem offenen Hohlraum, wenn auf diesen Druck ausgeübt wird in die Umgebung. Dieser Effekt kann zusätzlich auch durch ein Ventil gesteuert werden.Also in Fig. 2a one can speak of a gas-filled element, since the plastic element-gas mixture is filled necessarily with the surrounding air /. This escapes from the open cavity when pressure is exerted on the environment. This effect can also be controlled by a valve.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein gewinkeltes Rohrstück, sowohl Seiten-, als auch Frontansicht. Fig. 3 shows a cross section through an angled pipe section, both side and front view.

Dieses Rohr soll als Führung für Flüssigkeiten dienen. Nummer (1) zeigt die Wand des Rohres, Nummern (2) bis (4) das plastische Element, das wie zu Fig. 1 beschrieben funktioniert. In diesem Fall besteht es jedoch aus einer Art Kette (3), auf der die plastischen Elemente (4) aufgereiht sind und durch mehrere tentakelartige Verlängerungen (2) im Zentrum des Rohres gehalten werden.This pipe is intended to serve as a guide for liquids. Number ( 1 ) shows the wall of the tube, numbers ( 2 ) to ( 4 ) the plastic element, which functions as described for Fig. 1. In this case, however, it consists of a kind of chain ( 3 ) on which the plastic elements ( 4 ) are lined up and are held in the center of the tube by several tentacle-like extensions ( 2 ).

Die Anzahl, der Abstand und die Größe der plastischen Elemente richtet sich hierbei nach dem Rohrquerschnitt. Die Berechnung erfolgt wie vorher zu Fig. 1.The number, the distance and the size of the plastic elements depend on the pipe cross-section. The calculation is carried out as before for FIG. 1.

Fig. 4 zeigt ebenfalls einen Rohrquerschnitt in beiden Ansichten, wobei hier jedoch wieder gasgefüllte (4) plastische Elemente (3) verwandt wurden, die ebenfalls durch Tentakel (2) im Zentrum des Rohres (1) gehalten werden. Die Zeichnung zeigt dabei das plastische Element als Schlauch mit gasgefüllten Kammern in Abständen. Andere Formen als die gezeigte, wie z. B. gasgefüllte Kugeln, ähnlich wie zu Fig. 3 sind jedoch ebensogut denkbar. Fig. 4 also shows a tube cross section in both views, but here again gas-filled ( 4 ) plastic elements ( 3 ) were used, which are also held by tentacles ( 2 ) in the center of the tube ( 1 ). The drawing shows the plastic element as a hose with gas-filled chambers at intervals. Shapes other than that shown, e.g. B. gas-filled balls, similar to Fig. 3, however, are equally conceivable.

Fig. 5 zeigt eine Rohrbefestigungsklammer zur Befestigung der in Fig. 1, 3 und 4 gezeigten plastischen Elemente in Rohren. FIG. 5 shows a pipe fastening clip for fastening the plastic elements shown in FIGS. 1, 3 and 4 in pipes.

Um ein Wegschwemmen des Schlauches durch die im Rohr fließende Flüssigkeit zu vermeiden, muß der Schlauch zumindest am Anfang befestigt sein. Eine solche Befestigungsmöglichkeit soll hier gezeigt werden.To wash away the hose through the in the tube To avoid flowing liquid, the hose must at least be attached at the beginning. Such an attachment option should be shown here.

Durch die Öffnung im Ring (2) und (3) wird der Schlauch eingeführt und im Ring festgeklemmt. Die angeschrägten Dornen (1), die entsprechend dem Durchmesser des Rohres überkalibriert sind, werden nun gegen die Fließrichtung ins Rohr gesteckt und festgedrückt. (Fließrichtung = "FR") Dadurch kann der Schlauch nicht mehr verrutschen. Natürlich sind eine Fülle anderer Befestigungstechniken denkbar. Die hier gezeigte soll nur beispielhaften Charakter haben.The hose is inserted through the opening in the ring ( 2 ) and ( 3 ) and clamped in the ring. The beveled mandrels ( 1 ), which are over-calibrated according to the diameter of the pipe, are now inserted into the pipe against the direction of flow and pressed in. (Flow direction = " FR ") This prevents the hose from slipping. Of course, an abundance of other fastening techniques are conceivable. The one shown here is only meant to be exemplary.

Claims

1. General term:
Protection of liquid-filled containers, pipes, pipe systems and pipelines from frost by introducing a plastic element which, due to its deformability, absorbs the pressure caused by the freezing of the liquid and thus protects the pipe or container walls from bursting.

Characteristic part:
Characterized in that the plastic element consists of a cold-resistant plastic or plastic material. The pressure-absorbing deformability is to be ensured in that

a) the material itself is very deformable, that is compressible and can absorb pressure, or
b) a gas-filled chamber is formed from the material and so the compressibility of the gas is used to collect the pressure.

2. General term of the subclaim:
Protection of containers according to claim 1, characterized in that a plastic element is inserted into the container according to the upper claims 1a and b. Depending on the requirements, this looks like this:

a) Floating loosely in the liquid in the container.
b) attached by holder in the center or anywhere in the container.
c) attached to one of the walls of the container.
d) as part of a wall of the container, which still gives the possibility of installing a valve or an opening in a plastic element according to claim 1b, whereby the deformability is still significantly increased.

3. General term of the subclaim:
Protection of pipes according to claim 1, characterized in that a plastic element is inserted into the pipe according to the upper claims 1a and b. The following designs and forms are used as required:

a) as a hose, ie gas-filled according to claim 1b.
b) as a band in the sense of the superordinate claim 1a.
c) as a hose or band in the sense of 3a or b, but held in the center of the tube by holding tentacles.
d) as a band with cavities / chambers or openings at intervals which are based on the requirements.
e) as a band with gas-filled chambers at intervals that are based on the requirements.
f) as a chain, ie with pearl-like lined up plastic elements according to claim 1a and b.
g) held in the tube by holding tentacles for shapes 3d, e, and f.

4. Preamble of the subclaim:
Fastening element for fastening plastic elements in pipes, pipe systems and pipelines according to claim 1 and in particular sub-claim 3, characterized in that a clamp is introduced at the starting points of pipes, in the middle of which hose, chain or band is clamped in accordance with sub-claim 3 and to abort in Tube is prevented by the fact that the fastening element is clamped in the form and type of a star anchor in the tube walls.

5. Preamble of the subclaim:
Fastening of plastic elements in pipes, pipe systems, pipelines and closed containers according to claim 1, characterized in that the plastic element cannot move freely in the liquid and cannot be washed away by flowing movements of the liquid.
This applies in particular to pipe systems with joints and branches, as well as those in which the flow rates are high.