DE8024771U1 - Aus einem flexiblen oder steifen Kunststoff bestehendes Rohr zum Transport eines Wärmeträgers - Google Patents

Description

Köln, den 8. September 1980 vA.

Anmelder: Artus Feist Weidenweg 9 5060 Bergisch Gladbach

Mein Zeichen: F 41/353

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Aus einem flexiblen Kunststoff bestehendes Rohr zum Transport ei-

nes Wärmeträgers

,oder steifen.,

Die Erfindung betrifft ein aus einem flexiblen ^Kunststoff bestehendes Rohr zum Transport eines Wärmeträgers. Bei -diesem Wärmeträger handelt es sich um ein flüssiges Heiz- oder Kühlmittel, im allgemeinen Wasser.

Fußbodenheizungen, auch Flächenheizungen genannt, enthalten ein im Fußboden verlegtes und dort gehaltenes Rohr zum Transport des Wärmeträgers. Dabei sind die Rohre nach einem bestimmten Schema mit parallel zueinander liegenden Strängen, mit Bögen usw„ im ! Fußboden verlegt und an den Vor- und Rücklauf einer Zentralheizungsanlage angeschlossen:. Dabei soll das Rohr mechanischen und thermischen Forderungen genügen. Die mechanischen Forderungen zielen im allgemeinen auf eine ausreichende Festigkeit des Rohres ab. Die Festigkeit steigt mit der Wandstärke. Die thermischen Forderungen dagegen zielen auf eine hohe Wärmeleitfähigkeit ab. Die Wärmeleitfähigkeit des Rohres sinkt nun mit zunehmender Wandstärke. Eine hohe Wärmeleitfähigkeit wird jedoch angestrebt, da damit die Verluste bei der Übertragung der Wärme herabgesetzt werden und dies ein Herabsetzen der Vorlauftemperaturen zuläßt. Bei der Konstruktion der Heizrohre ist man daher bemüht, einen Kompromiß zv/ischen diesen sich in ihren Auswirkungen widersprechenden Forderungen zu finden.

Im Stand der Technik verwendet man hauptsächlich Rohre mit kreis- , rundem Querschnitt. Sie lassen sich problemlos herstellen und auch verhältnismäßig einfach verlegen. Verändern lassen sich Durchmesser und Wandstärke* Einer idealen Erfüllung der beiden Forderungen steht jedoch die Tatsache encgegon, daß ein Kreis diejenige geometrische Figur ist, die bei größter Fläche den

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kleinsten Umfang hat* Die Oberfläche des Rohres und damit seine Värffieleitfähigkeit bzw. die Stärke der Wärmeübertragung an den umgebenden Fußboden sind damit begrenzt*

Erhöht man aus irgendwelchen Gründen den Durchmesser des Rohres, muß gleichzeitig die Konstruktionshöhe des Fußbodens erhöht werden. Dies ist erforderlich, damit der Fußboden seine statische Belastbarkelt beibehält. Bei einem höheren Fußboden muß Jedoch auch mehr Fußbodenmasse aufgeheizt werden. Dies bedeutet einen Wänneverlust, da nicht die Aufheizung des Fußbodens, sondern des ' über diesem befindlichen Luftraumes angestrebt wird.

Bei größerem Durchmesser des Rohres muß auch dessen Wandstärke erhöht werden. Anderenfalls würde dessen statische Festigkeit leiden. Mit einer höheren Wandstärke versucht man auch der in den Verlegebögen gefürchteten Ovalislerung des Rohres entgegenzuwirken. Kunststoff hat nun eine verhältnismäßig niedrige Wärmeleitfähigkeit. Bei einer Erhöhung der Wandstärke sinkt die Wärmeleitfähigkeit daher noch weiter. Die Bemühungen, die Vorlauftemperatur zu senken, bleiben damit fast erfolglos.

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Auch Rohre mit ovalem Querschnitt sind bekannt. Bei gleicher Querschnittsfläche hat ein Rohr mit ovalem Querschnitt eine größere Oberfläche als ein Rohr mit kreisrundem Querschnitt. Ein Rohr mit ovalem Querschnitt verlangt jedoch eine größere Fußbodenhöhe und/ oder eine höhere Wandstärke, um die notwendige Festigkeit zu er- ^! zielen. Damit wird die sich aus der größeren Oberfläche ergebende

,fast,
höhere WärmeleitfähigkeitH/ieüer zunichte gemacht. Als ungünstig kommt hinzu, daß sich ein Rohr mit ovalem Querschnitt nur schwierig verlegen läßt. In den Verlegebögen besteht weiter die Gefahr von Querschnittsverengungen. Auch die Armaturen lassen sich nur schwierig anschließen und dicht halten.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die Erhöhung von Durchmesser und Wandstärke wie auch eine ovale Querschnittsform nur Vorteile bringen, die mit Nachteilen erkauft werden. Der Aufwand an Material und Lohn liegen Jedoch hoch und werden nicht durch technische Vorteile ausgeglichen.

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Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die
Aufgäbe zugrunde» ein Röhr zum Transport eines Wärmeträgers 2U
schaffen, das eine größere Oberfläche aufweist* ohne daß dadurch < seine statische Festigkeit leidet oder andere der oben genannten ' Nachteile auftreten. Die Lösung für diese Aufgabe ergibt sich nach der Erfindung dadurch,daß es auf seinem Umfang in Längsrichtung
verlaufende radiale Vertiefungen aufweist. Mit diesen Vertiefungen läßt sich die Oberfläche um bis zu 20 bis 30 % erhöhen. Bei ; größerer Rohroberfläche steigt die Wärmeabgabe. Damit sinken die j Energieverluste. Auch die Vorlauftemperaturen lassen sich absen- I ken. ''

Als weiterer günstiger Faktor kommt hinzu, daß sich auch die Kernwandstärke bzw. die Wandstärke des Rohres an seiner dünnsten Stelle bis unter die Wandstärke eines Rohres mit kreisrundem Querschnitt herabsetzen läßt. Die Festigkeit des Rohres an seinen zwischen den radialen Vertiefungen liegenden Stellen reicht aus, um
die Gesamtfestigkeit des Rohres auch bei niedriger Kernwandstärke
auf einem hohen Wert zu halten. Es stellt sich ein sogenannter Abstützeffekt ein. Druckprtlfungen an erfindungsgemäß ausgebildeten
Rohren haben gegenüber Rohren mit kreisrundem Querschnitt keine ■ merkbar anderen Werte ergeben. j

Auch bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Rohres zeigen sich J Vorteile. Bei seiner Extrusion stellen sich infolge der größeren j Oberfläche in den Kalibrieranlagen bessere thermische Verhältnisse¹ ein. Dies führt zu einer erhöhten Maßgenauigkeit. Die Toleranzen : lassen sich niedriger einstellen. Damit kann Material eingespart j werden.

Auch beim Verlegen läßt sich das erfindungsgemäße Rohr besser als
bekannte Rohre mit kreisrundem Querschnitt handhaben. In den Verlegebögen treten so gut wie keine Querschnittsverengungen auf.
Dies bedeutet einen relativen Wärmegewinn.

Insbesondere "beim Verlegen des erfindungsgemäßen Rohres in Estrich ergeben sich vorteilhafte Eigenschaften. Infolge der größeren
Rohroberfläche werden die B.indung und Haftung zwischen Rohr und

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Estrich besser. Infolge der erfindungsgemäß Vorgesehenen Vertiefungen bzw* der erfindungsgemäßen Profllierung tritt auch eine formschlüssige Verbindung zwischen Rohr und Estrich auf* Der Estrich drückt sich ir- die erfindungsgemäßen Vertiefungen* Zwi·* sehen Estrich und Rohr tritt eine Verkrallung auf. Infolge der Unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Kunststoff Und Estrich ist dies von besonderem Wert. Bei den gemäß dem Stand der Technik verlegten Rohren mit kreisrundem Querschnitt kommt es infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu geringen Bewegungen zwischen Estrich und Rohr. Diese sich ständig wiederholenden Relativbewegungen zwischen Estrich und Rohr konnten bis zu einem Verschleiß des Rohres führen. Durch die erfindungsgemäß mögliche formschlüssige Verbindung zwischen Rohr und Estrich werden solche Relativbewegungen ausgeschaltet.

Zur Fixierung in ihrer Sollage im Fußboden werden die Rohre in Bügel oder sogenannte Clips eingelegt. Diese Bügel bestehen aus einem schwach federnden Material. Sie weisen Einschnitte auf, in die die Rohre eingeschoben werden. Zur Fixierung der bekannten Rohre mit kreisrundem Querschnitt weisen die Bügel weiter Vor- und Rücksprünge auf. In diese Rücksprünge werden die Rohre hineingedrückt. Infolge der Elastizität des Materials von Bügel und Rohr tritt beim Einlegen in die Bügel ein gewisser Schncppeffekt auf. Damit werden die Rohre sicher gehalten. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Vertiefungen stellen nun selbst Rücksprünge dar, in die ein Bügel mit VorSprüngen einrastet. Damit können die Bügel j zum Fixieren der erfindungsgemäßen Rohre ohne E:ücksprünge herge- j stellt werden. Damit wird das Verlegen bzw. Fixieren der erfin- j dungsgemäßen Rohre vereinfacht und verbilligt.

Rohre mit kreisrundem Querschnitt neigen dazu, die Form einer Rolle, die sie beim Aufwickeln auf einen Haspel oder eine Trommel erhalten, auch nach dem Abwickeln beizubehalten. Beim Verlegen von Rohren mit kreisrundem Querschnitt führt dies zu einem Drall, der das Verlegen in die Sollage erschwert. Die erfindungsgemäß profilierten Rohre weisen diesen Drall nicht auf und lassen sich gleichförmiger und wesentlich genauer verlegen.

JZbei nicht sachgemäßer EstrichherstellungU

; Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die Herstellung eines erfindungsgemäßen Rohres nur die einmalige Anschaffung eines teu« , reren Extrusionswerkzeuges verlangt,und sich sonst bei der Herste!·* lung, beim Verlegen und beim Betrieb ausschließlich Vorteile feinstellen.

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Die Erfindungsgemäßen Vertiefungen lassen sich praktisch in Form ausbilden. Als !Zweckmäßig hat sich herausgestellt, daß die Vertiefungen in Umfaiigsrichtung in gleichen gegenseitigen Abständen angeordnete Mulden sind. Dabei können die Mulden Kreisbogenabschnitte sein oder ovalen oder jeden anderen brauchbaren geometri-' sehen Querschnitt aufweisen.

Es wurde ausgeführt, daß die Vertiefungen in einer zweckmäßigen Ausführungsform - in Umfangsrichtung des Rohres gesehen - gleichmäßige Abstände voneinander aufweisen,, Bei dieser Ausführungsform empfiehlt sich, daß zwischen den Vertiefungen zu ihnen komplementäre, nach außen konvexe Auswölbungen angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform läßt sich der Umfang des Rohres als eine Wellenlinie aus gleichförmig aufeinanderfolgenden Wellenbergen und Wellentälern beschreiben.

Dabei empfiehlt es sich, bei der Formgebung dieser Wellenberge und -täler darauf zu achten, daß sich Rohrarmaturen, zum Beispiel auf den Umfang aufzulegende Spannringe, an das Profil des erfindungsgemäßen Rohres anpassen können. Damit wird die Funktion des Spannringes sichergestellt und die Dichtheit der Armatur am kreisrunden Innenumfang des Rohres gewährleistet.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 die Ansicht eines Teilstückes eines erfindungsgemäß ausgebildeten Rohres und

Fig. 2 ein Querschnitt entlang der Schnittlinie II - II in Fig. 1. Die Figuren zeigen ein Rohr 12 mit einer kreisrunden Innenwand 14

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und einer profilierten Außenwand 16. Diese setzt sich aus aufein-j anderfolgendai Vertiefungen oder Mulden 18 und Auswölbungen 20 zu-! sammen. Diese verlaufen auf der Rohroberfläche parallel zu dessen I Längsrichtung und gehen entlang von geraden Linien 22 glatt in- j einander über. Im gezeigten Beispiel haben sowohl die Mulden 18 j als auch die Auswölbungen 20 die Form von Kreisbogenabschnitten. Vie oben ausgeführt, können sie jedoch auch ovalen oder einen anderen geometrischen Querschnitt aufweisen.

Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Rohr wird durch seinen Innen- ' durchmesser a, seinen kleineren Außendurchmesser b und seinen : größeren Außendurchmessbr c bestimmt. Wie bereits ausgeführt wurde, gilt hier, daß die Kernwandstärke bzw. b minus a unter der Wandstärke von Rohren mit kreisrundem Querschnitt liegen kann, j ohne daß dadurch die Druckfestigkeit leidet.

Ein Blick auf die Figuren 1 und 2 und einfache Überlegungen zei- ·

gen, daß die Summe der Oberflächen der Mulden 18 und der* Auswöl- ι

bungen 20 über der Oberfläche eines Rohres liegt, das einen ,

kreisrunden Außenumfang mit dem Radius c aufweist. ;

Das erfindungsgemäße Rohr wurde unter Bezug auf eine Fußbodenhei-j zung beschrieben. Gleiches gilt für die Verwendung des erfindungsgemäßen Rohres in einer Wandheizung, in einer Anlage zur Aufnahme von Wärme aus der Umwelt oder auch in Einrichtungen, in denen es statt von warmem Wasser von einem Kühlmittel durchströmt wird.

Zur Verdeutlichung der in Figur 2 eingezeichneten Radien sei , noch gesagt, daß c den halben Außendurchmesser des Rohres 12 j und nicht den Radius der Auswölbung 20 darstellt. Der Radius | der Auswölbung 20 und entsprechend der einer Mulde 18 ist wesentlich kleiner und liegt im allgemeinen noch unter dem Betrag c - a«

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Claims (5)

s» · ■ Ir 4-1/353 Köln, den 8. September 1980 vA. Anmelder: Artus Feist Weidenweg 9 5060 Bergisch Gladbach 3! Mein Zeichen: F 41/353 ANSPRÜCHE κ oder steifen ^. ;

1. Aus einem flexiblen Kunststoff bestehendes Rohr zum Transport j

eines Wärmeträgers (Heiz- oder Kühlmittel), dadurch gekenn- ; zeichnet, daß es auf seinem Umfang (16) in Längsrichtung verlaufende radiale Vertiefungen aufweist.

2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen in Umfangsrichtung in gleichen gegenseitigen Abständen angeordnete .nolden (18) sind.

3. Rohr nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulden (18) aus Kreisbogenabschnitten gebildet sind.

4. Rohr nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulden (18) ovalen Querschnitt aufweisen.

5. Rohr nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Mulden (18) zu ihnen komplementäre, nach außen konvexe Auswölbungen (20) angeordnet sind.

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