DE3878618T2 - Waermeisolierter rohrleitungsabschnitt, rohrleitung aus solchen rohrelementen und verfahren zum verlegen einer solchen rohrleitung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen wärmeisolierten Rohrleitungseinheit, insbesondere zur Verwendung als geradförmige Rohrleitungseinheit in Fernheizungsleitungen, mit einem inneren Leitungsrohr aus geglühtem Kupfer, einer umgebenden Schicht aus Wärmeisoliermaterial, und einem äusseren Mantelrohr, vorzugsweise aus Kunststoff, sowie eine Rohrleitung aus solchen Einheiten und das Verfahren, eine solche Leitung zu verlegen.
• Eine bekannte Rohrleitungseinheit wird als Stand der Technik in FR-A-2 536 007 diskutiert. Beim Verlegen im Boden von solcher Rohrleitungseinheiten muss ins Betracht genommen werden, dass die Rohren bedeutende Temperaturänderungen ausgesetzt werden, d.h. schon bei der Inbetriebnahme vom Rohrleitungssystem und bei späteren Reparaturen, Verbindungen oder Betriebspausen, wo die Temperatur zwischen Umgebungstemperatur und Betriebstemperatur von beispielsweise 90 bis 120 Grad. Unter ungefesselten Umständen wurde dies eine bedeutende Längenänderung von den Rohren bedeuten, und früher war es herkömmlich, solche Änderungen möglich zu machen, indem man Dennungsaufnehmer im unterirdischen Rohrsystem einbaute. Diese Lösung wird immer noch zu einem gewissen Grad verwendet, aber sie trägt viele praktische und ökonomische Probleme bei. Andere, teilweise vorteilhafte Techniken sind entwickelt worden um die Rohren verlegen zu können ohne solche Sonderbauteile. Beispielsweise können die Rohren in Wellenform verlegt werden, unter der Verwendung von Rohren aus geglühtem Kupfer, die mit einem Isolierschicht aus welchem Material, wie vom FR-A- 2 536 007 bekannt ist, wodurch das innere Rohr, wenn es sich axiell ausdehnt oder zusammenzieht, die Form in eine grössere, beziehungsweise kleinere Welligkeit in Verhältnis zu dem wellig verlegten Mantelrohr, das im Boden festgehalten wird. Jedoch ergibt auch diese Technik verschiedene Probleme, und im allgemeinen wird es vorgezogen, Rohren von dem genannten steifen Typ zu verwenden, dass heisst mit steifer Isolierschicht, welche das Innenrohr im Mantelrohr zentriert und Kräfte zwischen den Rohren überführt. Es wird auch vorgezogen, die Rohren gerade oder gleichmässig gekrümmt zu verlegen und nicht wellenförmig, weil dieses kostspielig ist.
• Hierdurch wird den Tatbestand ausgenutzt, dass die Bodenfriktion gegen die Aussenseite des Mantelrohrs ein Verhindern der axialen Bewegungen des Innenrohrs bewirkt, weil es, durch die steife Isolierschicht wirkend, das Mantelrohr entsprechend zu bewegen versucht. Dies bedeutet, dass eine Erwärmung des Innenrohrs in verhältnis zu der Verlegungstemperatur nicht unbedingt eine axielle Verlängerung bringt, weil die Tendenz sich zu erweitern von einem axiell gefesselten Rohr in einer erhöhten Druckspannung umgesetzt wird. Das Rohr muss nur diese Spannung ohne Schaden widerstehen können. Es ist schon bekannt, dass festgehaltene Eisenrohren kaum die entsprechende Spannung kaum ertragen kann, wenn die Arbeitstemperatur bis und über 100 Grad wächst, aber es ist auch bekannt, dass dieses Problem gelöst werden kann, indem man die Rohren in einen vorgestreckten Zustand verlegt, d.h. durch mechanischer Streckung oder durch Anheizen während der Verlegung, so dass die Länge bei der Verlegung um die Hälfte der Verlängerung der sonst erreichbaren Länge bei erwärmung von Verlegungstemperatur an Eetriebstemperatur gestreckt ist. Wenn die Rohren im Boden verankert in dieser halb-gestreckten zustand sind, wird den Aufbau von der Druckspannung bei Erwärmung zu der Betriebstemperatur wesentlich betrenzt, wogegen eine spätere Abkühlung zu der Umgebungstemperatur eine Zugspannung in den Rohren hervorruft. Es hat sich gezeigt, dass Eisenrohren diese Spannungen gut widerstehen, wenn sie bei der Verlegung um die Hälfte der Verlängerung der sonst erreichbaren Länge bei erwärmung von Umgebungstemperatur an Betriebstemperatur gestreckt sind.
• Dieses ist auch der Fall, wo das innere Rohr aus Kupfer statt Stahl bestehen soll. Kupferrohren sind bedeutend teurer, aber sie zeigen den Vorteil, dass sie korrosionsfest sind, d.h. sie können dort verwendet werden, wo Reparaturen besonders schwierig oder teuer wären, wodurch die gesteigerten Installationskosten gerechtfertigt werden. Kupferrohren können schwieriger zu verbinden sein als Stahlrohren, die ja durch einfaches Schweissen verbindbar sind. Kupferrohren können wohl durch Hartlöten entsprechend verbunden werden, aber das damit verbundene Ausglühen der Rohrenenden macht das Material weich, und es wurde gefunden, dass die genannten Spannungen zu Verzerrungen und Brüchen in diesen gegluhten ringförmigen Gebieten führen können. Normalerweise sollten Kupferrohren daher auf anderer Weise zusamengefügt werden, und völlig brauchbare Alternative sind schon entwickelt worden, obwohl sie schwieriger und teurer sind.
• Es is Ziel der Erfindung eine wärmeisolierten Rohrleitungseinheit wie anfangs angeführt zu schaffen, welche auf vereinfachter Weise verlegt werden kann.
• Gemäss der Erfindung wird dies erreicht durch die Zusammenstellung der Züge, die im gekennzeichnenden Teil des Anspruchs angegeben sind. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass geglühtem Kupfer Relaxationseigenschaften hat, wodurch eventuelle Spannungen mit der Zeit ausgeglichen werden, so dass ein Rohr, das in einem gewissen Zustand von Druck oder Zug verlegt worden ist, fast völlig frei von Spannungen is, nach ungefähr einem Jahr, ohne die Form zu verändern. Gemäss der Erfindung wird diesen Tatbestand dadurch ausgenutzt, dass in Wärmeisolierten Rohren von steifen Typ die Innenrohre aus geglühtem Kupfer bestehen, was bisher nicht vorgeschlagen worden ist. Solche Rohren werden den unmittelbaren Vorteil zeigen, dass sie durch Hartlöten zusammensetzbar sind, weil die ringförmigen Materialgebieten nahe an den Verbindungen nicht wesentlich bezüglich den Materialeigenschaften geändert werden, d.h. eine Rohrenstrecke aus solchen Rohren gebildet wird ein homogenes, kontinuierliches Rohr entsprechen. Dazu können die geglühten, weichen Kupferrohren, bei Verwendung in ein starres System, gleich zusammen mit dem Mantelrohr in gewünschten Krümmungen gebogen werden, ohne dass man im voraus besondere Distanzstücke zum Erhalten des Abstands zum Mantelrohr benötigt. Zusätzlich können die Rohren verlegt werden ohne auf der Dauer grosse Spannungen ausgesetzt zu werden, dank dessen obengenannten Relaxationseigenschaften.
• Dieses trifft in allen Fällen zu, unabhängig davon ob die Rohren unter Verwendung einer konventionellen Vorspannung verlegt werden, aber in Verbindung mit der Erfindung hat es sich gezeigt, dass die geglühten Kupferrohren beachtlichen Axialspannungen während relativ langen Zeitabschnitten widerstehen können, beispielsweise einige Monate, und dementsprechend has es sich als möglich erwiesen, die Rohren im kalten Zustand oder im allgemeinen ohne Vorstreckung zu verlegen, welches eine beachtliche Vereinfachung des Rohrenvelegens bedeutet. Wenn die verlegte Rohrenstrecke zu der Betriebstemperatur erhitzt wird, werden die befestigten Rohren solche Druchspannungen ausgesetzt, die auf der Dauer für den Rohren schädlich sein könnten, aber wegen die genannten Relaxationseigenschaften werden die Spannungen so geschwind vermindert, bzw. während den folgenden Monaten, dass sie eine unkritische Grösse erreichen, lange bevor sich irgendwelche schädliche Tendenzen zeigen. Nach ungefähr einem Jahr wird die Rohrenstrecke völlig von Spannungen befreit sein.
• Bei Betriebspausen nach eine weitgehende Abspannung wird die Kühlung der Rohren ein schnelles Ansteigen von Zugspannungen hervorrufen, je grösser nach der Fortschreitung der Abspannung, aber es gilt entsprechend, dass die Rohren gut fähig sind, solche Spannungen zu widerstehen, wenn sie nicht permanent sind. Gewöhnlicherweise sind solche Betriebspausen recht kurzer Dauer, aber auch wenn sie längerdauernd sind, werden die Relaxationseigenschaften dafür sorgen, dass die Spannungen früh genug entspannt werden, so dass Schaden nicht auftreten.
• Die Rohren aus geglühtem Kupfer wurden als perfekt verwendbar gefunden in den genannten Starren Systemen, weil die relevanten Isoliermaterialen, vorzugsweise Polyurethanschaum, sicher an die Rohrenoberflache haften.
• Die Erfindung umfasst die einzelnen Rohreneinheiten des starren Typs mit einem inneren Leitungsrohr aus geglühtem Kupfer sowohl als vollständige, verlegte Rohrenstrecken oder Rohrensysteme aus solchen Einheiten gefertigt, und das Verfahren, wodurch die Rohreneinheiten oder die Rohrenstrecke verlegt werden im kalten und im allgemeinen ungestreckten Zustand.
• Es ist vorauszusehen, dass die Abspannung im geglühtem Kupfer gleich nach dem Aufbau der Spannungen anfängt, und in Verbindung mit der Heizung von einer langen Rohrenstrecke kann es wohl vorkommen, dass eine merkliche Abspannung in den Teilstrecken, die zuerst vom Heizmedium gehitzt worden sind, schon abgelaufen ist, wenn das Heizmedium die zuletzt erreichten Teilstrecken erhitzt. Dies bedeutet, dass die Druckspannung in dem Rohr im ganzen kleiner ist als erwartet, und dieses wird günstig die notwendigen Dimensionen des Rohres beeinflussen.

Claims (3)

1. Wärmeisolierter Rohrleitungsabschnitt, insbesondere zur Verwendung als gerader Rohrleitungsabschnitt in Fernheizungsrohrleitungen, mit einem inneren Leitungsrohr aus geglühtem Kupfer, einer umringenden Schicht aus Wärmeisolationsmaterial und einem äusseren Mantelrohr, vorzugsweise aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrleitungsabschnitt vom Verbundtyp, d.h. bei dem das innere Leitungsrohr mittels eines steifen und fest an den betreffenden Rohroberflächen haftenden Isolationsmaterial radial und axial gegenüber dem Mantelrohr stabilisiert ist.

2. Rohrleitung aus geraden Rohrleitungsabschnitten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupferrohrleitungen durch Hartlöten miteinander verbunden sind.

3. Verfahren zum Verlegen einer geraden Strecke einer Fernheizungsrohrleitung, bei dem Rohrleitungsabschnitte miteinander verbunden werden, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung zum festen Anbringen im Boden im kalten und im allgemeinen nicht vorgespannten Zustand verlegt wird.