DE8104908U1

DE8104908U1 - GAS DIFFUSION-RESISTANT TUBE

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Priority date: 1981-02-21
Filing date: 1981-02-21
Publication date: 1981-08-13

Description

PATENTAMW ALTE "..*.!.. Dipl.-Phys. JÜRGEN WEISSE · Dipl.-Chem. Dr. RUDOLF WOLGASTPATENTAMW ALTE ".. *.! .. Dipl.-Phys. JÜRGEN WEISSE · Dipl.-Chem. Dr. RUDOLF WOLGAST

BÖKENBUSCH 41 · D 5620 VELBERT 11 -LANGENBERG Postfach 110386 . Telefon: (02127) 4019 ■ Telex: 8516895BÖKENBUSCH 41 D 5620 VELBERT 11 -LANGENBERG P.O. Box 110386. Telephone: (02127) 4019 ■ Telex: 8516895

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WIRSBO BRUKS AKTIEBOLAG S-730 61 Virsbo, SchwedenWIRSBO BRUKS AKTIEBOLAG S-730 61 Virsbo, Sweden

Gasdiffusionsfestes RohrGas diffusion resistant pipe

Die Neuerung betrifft ein gasdiffusionsfestes Rohr, dessen Wandung aus einem inneren Wandungsteil aus einem flüssigkeitsfesten Kunststoff und aus einem äußeren Wandungsteil aus einem stoßfesten Kunststoff zusammengesetzt ist.The innovation concerns a gas diffusion-resistant pipe, whose Wall made of an inner wall part made of a liquid-resistant plastic and an outer wall part is composed of a shockproof plastic.

Rohre dieser Art, insbesondere solche aus vernetztem Polyethylen, werden weithin als Leitungsrohre für heiße Flüssigkeiten, insbesondere in Zentralheizungsanlagen, verwendet. Bei den Arbeitstemperaturen von Zentralheizungsanlagen diffundiert Sauerstoff aus der Luft von außen her in das Innere solcher Rohre und wird darin von Wasser oder einem darin zur Wärmeübertragung geförderten Medium aufgenommen. Auf diese Weise kommt der in der Flüssigkeit transportierte Sauerstoff mit Metalloberflächen in der Anlage in Berührung, so daß diese oxidieren bzw. unter Rostbildung korrodieren. Rostpartikel und andere oxidierte Metallteilchen können sich dann ablösen und werden als in dem wärraeübertragenden Medium suspendierte Teilchen durch die Anlage gefördert, so daß siePipes of this type, especially those made of cross-linked polyethylene, are widely used as conduit pipes for hot liquids, especially used in central heating systems. Diffuses at the working temperatures of central heating systems Oxygen from the air from the outside into the interior of such pipes and is in it by water or one in it Heat transfer conveyed medium added. This is how the oxygen carried in the liquid comes out in contact with metal surfaces in the system, so that they oxidize or corrode with rust formation. Rust particles and other oxidized metal particles may then peel off and become as in the heat transfer medium suspended particles conveyed through the plant so that they

•i, 2. \ - • i, 2. \ -

sich an Engstellen oder anderen Strömungswiderständen ablagern und eventuell Verstopfungen verursachen können. Aus diesen Gründen ist es allgemein erwünscht, in Zentralheizungsanlagen gasdiffusionsfeste Rohre zu verwenden; bis heute bekannte Rohre dieser Art sind jedoch aus verschiedenen Gründen ungenügend.settle in bottlenecks or other flow resistances and possibly cause blockages. the end For these reasons, it is generally desirable to use gas diffusion-resistant pipes in central heating systems; until However, pipes of this type known today are insufficient for various reasons.

Ein bekanntes, aus zwei Schichten gebildetes gasdiffusionsfestes Rohr (UK-PS 1 175 OO5) besteht aus Polyethylen und Nylon. Eine solche Ausbildung des Rohres ist jedoch für Zentralheizungsanlagen nicht geeignet, weil es sich während der Heizphase linear ausdehnt. Wird vernetztes Polyethylen eingesetzt, um die gewünschte Dimensionsstabilität zu erhalten, so kann der sauerstoffdiffusionsfeste Nylonüberzug darauf nicht mit Erfolg eingesetzt werden, da sich dessen linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient zu weit von dem des vernetzten Polyethylenrohres unterscheidet.A well-known gas diffusion-resistant one formed from two layers Pipe (UK-PS 1 175 OO5) consists of polyethylene and Nylon. However, such a design of the pipe is not suitable for central heating systems because it is during the heating phase expands linearly. If cross-linked polyethylene is used to obtain the desired dimensional stability, so can the oxygen-diffusion-resistant nylon cover then cannot be used with success, since its coefficient of linear thermal expansion is too far from the of the cross-linked polyethylene pipe.

Ein anderes bekanntes gasdiffusionsfestes Rohr (UK-PS 1 171 122) enthält eine Zwischenschicht aus einer Metallfolie, die sowohl das Rohr verstärkt, als auch das Diffundieren von Gasen verhindert. Jedoch sind solche Anordnungen schwierig und teuer in der Herstellung, weil es Schwierigkeiten verursacht, den äußeren und den inneren Teil des Rohres mit der Folie zu verbinden. Darüberhinaus ist auch die Installation solcher Rohre wegen ihrer inneren Starrheit schwierig und auch deshalb, weil die in Zentralheizungsanlagen gebräuchlichen Anschlußstücke aus Kunststoff im allgemeinen nicht zusammen mit Rohren mit Metalleinlage verwendet werden können.Another known gas diffusion-resistant pipe (UK-PS 1 171 122) contains an intermediate layer of a Metal foil that both strengthens the pipe and prevents gases from diffusing. However, such arrangements are difficult and expensive to manufacture because it causes difficulties, both external and internal To connect part of the pipe with the foil. In addition, the installation of such pipes is also because of their internal Rigidity difficult and also because the connectors commonly used in central heating systems are made of plastic generally cannot be used with pipes with a metal insert.

Die Aufgabe der Neuerung besteht darin, ein Rohr der eingangs genannten Art zu schaffen, das im Gebrauch hinreichendThe task of the innovation is to create a tube of the type mentioned that is sufficient in use

flexibel und unempfindlich gegen den Durchgang heißer Flüssigkeit ist, wobei solches Rohr zweckmäßig in einem Schritt im Spritzgußverfahren herstellbar und leicht zu installieren sein soll.flexible and insensitive to the passage of hot liquids is, with such a pipe expediently manufactured in one step by injection molding and easy to install should be.

Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Zwischenschicht aus einem gasdiffusionsfesten Kunststoff zwischen dem inneren und dem äußeren Wandungsteil angeordnet und mit beiden Wandungsteilen fest verbunden ist.According to the innovation, this object is achieved in that an intermediate layer made of a gas diffusion-resistant plastic is arranged between the inner and the outer wall part and firmly connected to both wall parts.

Vorzugsweise können der innere und der äußere Wandungsteil des neuerungsgemäßen Rohres sehr ähnliche lineare thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen und die Zwischenschicht wenigstens geringfügig elastisch sein. Dabei kann die Zwischenschicht mit dem inneren und dem äußeren Wandungsteil verklebt sein.Preferably, the inner and the outer wall part of the tube according to the innovation can have very similar linear thermal Have expansion coefficients and the intermediate layer be at least slightly elastic. The Interlayer be glued to the inner and outer wall part.

Zweckmäßigerweise besteht bei dem Rohr nach der Neuerung der innere Wandungsteil und/oder der äußere Wandungsteil aus einem vernetzten Polyolefin wie Polyethylen, wodurch die Dimensionsstabilität des Rohres bei erhöhten Temperaturen günstig beeinflußt wird.Expediently, according to the innovation, the inner wall part and / or the outer wall part consists of the tube a crosslinked polyolefin such as polyethylene, which increases the dimensional stability of the pipe at elevated temperatures is favorably influenced.

Bei dem neuerungsgemäßen Rohr kann die Zwischenschicht aus der Gruppe: Polyvinylalkohol, Polyacrylnitril, Polyvinylidenchlorid ausgewählt sein; dabei hat sich Polyvinylalkohol als besonders brauchbar erwiesen. Da der Polyvinylalkohol jedoch für sich nicht stoßfest ist, muß er durch eine Schicht aus einem stoßfesten Material geschützt werden. Die Schicht aus stoßfestem Material muß unter diesen Umständen keine gasdiffusionsfeste Schicht sein, und es genügt dafür eine verhältnismäßig dünne Schicht, sofern diese als solche hinreichende Festigkeit besitzt. Als stoßfeste Schicht kann lineares Polyethylen oder vernetztes Polyethylen zur An-In the pipe according to the innovation, the intermediate layer can be selected from the group: polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyvinylidene chloride be selected; polyvinyl alcohol has proven particularly useful. As the polyvinyl alcohol, however is not shock-resistant by itself, it must be protected by a layer of a shock-resistant material. The layer A gas diffusion-resistant layer need not be made of impact-resistant material under these circumstances, and one is sufficient for this relatively thin layer, provided that it has sufficient strength as such. Can be used as a shock-resistant layer linear polyethylene or cross-linked polyethylene for

wendung kommen.turn come.

Anstelle des Polyvinylalkohole oder Polyacrylnitril können auch Copolymere aus Acrylnitril und thermoplastischen Polyestern, Polyamide oder chlorierte Polyvinylchloride die Zwischenschicht bilden.Instead of polyvinyl alcohols or polyacrylonitrile you can also copolymers of acrylonitrile and thermoplastic polyesters, polyamides or chlorinated polyvinyl chlorides Form an intermediate layer.

Die Auswahl des Materials für die Zwischenschicht des gasdiffusionsfesten Rohres hängt im allgemeinen von der Atmosphäre ab, in der das Rohr zum Einsatz kommen soll. Bei einer üblichen Zentralheizungsanlage ist es am wichtigsten, das Eindiffundieren von Sauerstoff in das wärmeübertragende Medium zu verhindern. In bestimmten Umgebungen, z.B. in Laboratorien, kann es jedoch wichtig sein, die diffusionsverhindernde Zwischenschicht so auszuwählen, daß die Diffusion von Halogenen wie Chlor oder die Diffusion organischer Gase verhindert wird.The selection of the material for the intermediate layer of the gas diffusion-resistant Tube generally depends on the atmosphere in which the tube is to be used. In a conventional central heating system, the most important thing is the diffusion of oxygen into the heat transferring Prevent medium. However, in certain environments, e.g. in laboratories, it can be important to use the Choose a diffusion-preventing intermediate layer so that the diffusion of halogens such as chlorine or the diffusion organic gases are prevented.

Diffusionsverhindernde Materialien wie Polyvinylalkohol wirken gleichzeitig' als Klebstoff und können so dazu dienen, den inneren und den äußeren Wandungsteil fest miteinander zu verbinden. Falls' jedoch der stoßfeste äußere Wandungsteil oder die Außenfläche des inneren Wandungsteils nicht -j ohne weiteres an der diffusionsverhindernden Zwischenschicht anhaften, kann zusätzlich dazu ein Klebstoff verwendet werden.Diffusion-preventing materials such as polyvinyl alcohol also act as an adhesive and can thus serve to to connect the inner and outer wall part firmly to one another. If, however, the impact-resistant outer wall part or the outer surface of the inner wall part is not -j easily adhere to the diffusion-preventing interlayer, an adhesive may additionally be used will.

Soweit möglich, ist es erwünscht, das innere Wandungsteil, die diffusionsverhindernde Zwischenschicht und den äußeren Wandungsteil koaxial nacheinander im Spritzgußverfahren zu erzeugen. Dabei ist es in einigen Anwendungsfällen zweckmäßig, das gleiche Material, beispielsweise vernetztes Polyethylen, sowohl für den inneren Wandungsteil, als auch für den äußeren, stoßfesten Wandungsteil einzusetzen. DadurchAs far as possible, it is desirable to have the inner wall part, the diffusion-preventing intermediate layer and the outer To produce wall part coaxially one after the other in the injection molding process. In some cases it is useful to the same material, for example cross-linked polyethylene, both for the inner wall part and for use the outer, impact-resistant wall part. Through this

wird sichergestellt, daß beide Wandungsteile ähnliche lineare thermische Ausdehnungskoeffizienten besitzen. Wird beispielsweise Polyvinylalkohol als Zwischenschicht verwendet, so kompensiert dessen gewisse Elastizität den geringen Unterschied seines linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten.it is ensured that both wall parts have similar linear thermal expansion coefficients. For example If polyvinyl alcohol is used as an intermediate layer, its elasticity compensates for the slight difference its coefficient of linear thermal expansion.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist in den Abbildungen dargestellt und wird nachfolgend an Hand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigenAn embodiment of the innovation is shown in the figures and is referred to below with reference to the reference numerals explained and described in detail. Show it

Fig. 1 und 2 diagrammartige Querschnitte vonFIGS. 1 and 2 are diagrammatic cross-sections of FIG

Segmenten zweier neuerungsgemäßer Rohre.Segments of two new pipes.

Figur 1 zeigt ein Rohr aus einem inneren Wandungsteil 1 aus vernetztem Polyethylen und einer damit fest verbundenen, das Eindiffundieren von Sauerstoff verhindernden Zwischenschicht 3 aus Polyvinylalkohol, die wiederum mit einem stoßfesten äußeren Wandungsteil 5 aus einem linearen Polyethylen fest verbunden ist..Figure 1 shows a tube made of an inner wall part 1 made of crosslinked polyethylene and a firmly connected thereto, the Diffusion of oxygen-preventing intermediate layer 3 made of polyvinyl alcohol, which in turn with an impact-resistant outer wall part 5 made of a linear polyethylene is firmly connected ..

Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem inneren Wandungsteil 1 und einer das Eindiffundieren von Sauerstoff verhindernden Zwischenschicht 3, sowie zwischen dieser Zwischenschicht 3 und einem stoßfesten äußeren Wandungsteil 5 aus Polyethylen eine Klebstoffschicht 2¹ bzw. V eingelagert. ^{In the embodiment shown in Figure 2, an adhesive layer 2 1} or V is embedded between the inner wall part 1 and an intermediate layer 3 preventing the diffusion of oxygen, and between this intermediate layer 3 and an impact-resistant outer wall part 5 made of polyethylene.

Falls die Zwischenschicht 3 und das äußere Wandungsteil 5 nicht nach dem Spritzgußverfahren zusammen mit dem inneren Wandungsteil 1 hergestellt werden können, können sie auch durch Aufsprühen, Eintauchen oder Umwickeln aufgebracht werden, je nach den Anforderungen. Die Zwischenschicht 3 sollte eine Stärke haben, die so groß ist, daß das Ein-If the intermediate layer 3 and the outer wall part 5 cannot be produced together with the inner wall part 1 by the injection molding process, they can too can be applied by spraying, dipping or wrapping, depending on requirements. The intermediate layer 3 should have a strength that is so great that the

"» IQ «I"" IQ "I.

diffundieren von Sauerstoff wenigstens auf ein Fünftel, vorzugsweise aber auf ein Zehntel bis ein Hundertstel des Wertes des inneren Wandungsteils 1 verringert wird.diffuse oxygen to at least one fifth, but preferably one tenth to one hundredth of that Value of the inner wall part 1 is reduced.

Bei den nachfolgend beschriebenen Beispielen besteht das innere Wandungsteil 1 aus einem Rohr aus vernetztem Polyethylen mit einem Außendurchmesser von 20 mm und einer Wandstärke von 2 mm. Die Rohre wurden mit verschiedenen Zwischenschichten und einem stoßfesten äußeren Wandungsteil aus Polyethylen in einer Stärke von 0.3 mm versehen, und es wurde die Sauerstoffdiffusion gegen eine Probe des unbehandelten Rohres bzw. eines Rohres, das lediglich einen dünnen Auftrag eines Klebstoffs aufwies, der ohne Einfluß auf die Sauerstoffdiffusion ist, gemessen. Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt.In the examples described below, the inner wall part 1 consists of a tube made of crosslinked polyethylene with an outside diameter of 20 mm and a wall thickness of 2 mm. The pipes were made with different Interlayers and an impact-resistant outer wall part made of polyethylene with a thickness of 0.3 mm, and it was the oxygen diffusion against a sample of the untreated Tube or a tube that had only a thin application of an adhesive that has no effect on the Oxygen diffusion is measured. The test results are shown in the table below.

Sauerstoffdiffusion durch nach der Neuerung zusammengesetzte Rohre im Vergleich zu einem Rohr aus vernetztem PolyethylenOxygen diffusion through pipes assembled according to the innovation compared to a pipe made of cross-linked polyethylene

Material und Dicke der Abnahmefaktor der Sauerstoff-Zwischenschicht 5 . diffusion Material and thickness of the decrease factor of the oxygen intermediate layer 5. diffusion

20
Polyvinylalkohol20th
Polyvinyl alcohol

20/um <- η ρ20 / um <- η ρ

Polyacrylnitril "Polyacrylonitrile "

40 /um <T 0 140 / um <T 0 1

PolyvinylalkoholPolyvinyl alcohol

^O /um .^ O / um.

Polyacrylnitril-Copolymer '' ^Polyacrylonitrile copolymer '' ^

40 /um / π ?40 / um / π?

chloriertes Polyvinylchlorid ^ chlorinated polyvinyl chloride ^ '^'^

1) Handelsname: Bazex1) Trade name: Bazex

TiTi

Es ergibt sich aus der Tabelle, daß besonders vorteilhafte Ergebnisse mit einer Zwischenschicht 3 aus Polyvinylalkohol oder Polyacrylnitril einer Stärke zwischen 20 und 40 jam erhalten werden. Die Sauerstoffdiffusion wird dadurch auf weniger als ein Zehntel der Sauerstoffdiffusion reduziert, die bei dem Rohr aus vernetzten! Polyethylen mit einem Außendurchmesser von 20 mm und einer Wandstärke von 2 mm ge- \ funden wird.
IThe table shows that particularly advantageous results are obtained with an intermediate layer 3 made of polyvinyl alcohol or polyacrylonitrile with a thickness of between 20 and 40 μm . The oxygen diffusion is reduced to less than a tenth of the oxygen diffusion that cross-linked in the pipe! Polyethylene having an outer diameter of 20 mm and a wall thickness of 2 mm overall \ found is.
I.

Beim Einsatz der neuerungsgemäßen Rohre stellt man in der Praxis fest, daß in den damit ausgerüsteten Zentralheizungsanlagen Korrosion in wesentlich geringerem Umfang eintritt, was auch zu einer entsprechend geringeren Wartungshäufigkeit führt.When using the pipes according to the innovation, it is found in practice that corrosion occurs to a much lesser extent in the central heating systems equipped with them, which also leads to a correspondingly lower maintenance frequency.

Da sich die diffusionsverhindernden Zwischenschichten 3 beim Herstellungsverfahren der Rohre aus vernetztem Polyethylen aufbringen lassen, können die neuerungsgemäßen Rohre praktisch zu den gleichen Herstellungskosten gefertigt werden. Dementsprechend können die Sauerstoffdiffusion verhindernden Rohre nach der Neuerung ohne besondere Kosten in Zentralheizungsanlagen eingebaut werden und ergeben über längere ! Betriebszeiten beträchtliche Vorteile.'Die vergleichsweise unstrukturierte, dünne Zwischenschicht 3 zur Verhinderung der Sauerstoffdiffusion erlaubt eine größere Flexibilität im Vergleich zu solchen Rohren, die eine Metallfolie zum gleichen Zweck enthalten. Schließlich erlaubt die Elastizität der Zwischenschicht 3 auch eine gute Abstimmung der linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Wandungsteile des Rohres aufeinander.Since the diffusion-preventing intermediate layers 3 in the manufacturing process of the pipes made of crosslinked polyethylene can be applied, the tubes according to the innovation can be manufactured at practically the same manufacturing costs. Accordingly, the oxygen diffusion preventing pipes can be used in central heating systems after the innovation at no special cost can be built in and result in a longer period of time! Operating times considerable advantages. 'The comparatively unstructured, thin intermediate layer 3 for prevention The oxygen diffusion allows greater flexibility compared to such tubes that have a metal foil included for the same purpose. Finally, the elasticity of the intermediate layer 3 also allows good coordination the linear thermal expansion coefficient of the wall parts of the pipe on each other.

Insgesamt wird durch die Verwendung der neuerungsgemäßen Rohre in Zentralheizungsanlagen deren Beständigkeit und Lebensdauer beträchtlich erhöht.Overall, the use of the pipes according to the innovation in central heating systems increases their durability and service life increased considerably.

-8--8th-

Claims

ti · · B ·,. Protection claims

1. Gas diffusion-proof tube, the wall of which consists of an inner Wall part made of a liquid-resistant plastic and an outer wall part made of a shock-resistant plastic is composed

characterized in that an intermediate layer (3) made of a gas diffusion-resistant plastic between the inner and the outer wall part (1 or 5) is arranged and firmly connected to both wall parts (1, 5).

2. Pipe according to claim 1, characterized in that the inner and the outer wall part (1, 5) are very similar Have linear thermal expansion coefficients and the intermediate layer at least slightly elastic is.

3. Tube according to claim 1 or 2, characterized in that the inner wall part (1) consists of at least one cross-linked Polyolefin. .

4. Pipe according to one of claims 1 to 3, characterized in that the outer wall part (5) consists of a polyolefin.

5. Pipe according to claim 3 or 4, characterized in that the polyolefin is polyethylene.

-9-

'r- ' 9

6. Pipe according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the intermediate layer (3) with the inner and outer wall part (1 or 5) is glued.

7 · Pipe according to claim 6, characterized in that the Intermediate layer (3) is selected from the group: polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyvinylidene chloride.

8e pipe according to one of claims 1 to 7? characterized in that the intermediate layer (3) has a thickness in the range from 10 µm to approximately 60 µm.