DE9407409U1 - Flexible thermally insulated pipe - Google Patents

Flexible thermally insulated pipe

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Description

BeschreibungDescription

Die Erfindung betrifft ein flexibles wärmeisoliertes Leitungsrohr nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a flexible heat-insulated pipe according to the preamble of claim 1.

Für den Transport von Fernwärme sind flexible Leitungsrohre im Einsatz, welche aus einem gewellten metallischen Innenrohr, einem konzentrisch und im Abstand dazu angeordneten gewellten metallischen Außenrohr, einer zwischen dem Innen- und dem Außenrohr befindlichen Schicht aus Polyurethanschaum sowie einer auf dem Außenrohr befindlichen Korrosionsschutzschicht und einem Außenmantel aus Kunststoff bestehen. Diese Leitungsrohre sind flexibel, so daß sie in Längen von bis zu 1000 m auf Kabeltrommeln transportiert und wie elektrische Kabel in einem Stück ohne Verbindungsstücke verlegt werden können. Wanddicke und technologische Werte der Schaumstoffschicht sind in Richtung auf optimale Verlege- und Isoliereigenschaften abgestellt.Flexible pipes are used to transport district heating. These consist of a corrugated metal inner pipe, a corrugated metal outer pipe arranged concentrically and at a distance from it, a layer of polyurethane foam between the inner and outer pipes, a corrosion protection layer on the outer pipe and an outer jacket made of plastic. These pipes are flexible so that they can be transported on cable drums in lengths of up to 1000 m and laid in one piece without connectors like electrical cables. The wall thickness and technological values of the foam layer are geared towards optimal laying and insulating properties.

Für kürzere Verbindungsleitungen, z. B. von einer Hauptstraße zu einem Gebäude - sog. Hausanschlußleitungen -, sind Leitungsrohre auf der Basis der oben erwähnten Leitungsrohre entwickelt worden, deren Schaumstoffschicht dahingehend optimiert wurde, daß wesentlich geringere Biegeradien für das Leitungsrohr möglich sind, so daß diese Leitungsrohre zu Ringbunden von weniger als 2 m im Durchmesser gewickelt werden können.For shorter connecting lines, e.g. from a main road to a building - so-called house connection lines -, pipes have been developed based on the pipes mentioned above, the foam layer of which has been optimized to allow much smaller bending radii for the pipe, so that these pipes can be wound into coils of less than 2 m in diameter.

Zum Stand der Technik gehört ferner ein flexibles wärmeisoliertes Leitungsrohr aus zwei konzentrisch und im Abstand zueinander angeordneten Kunststoffrohren, zwischen denen sich eine Isolierschicht aus Polyurethanschaum befindet. Sowohl das Innen- als auch das Außenrohr sind als sog. Sandwichrohre ausgestaltet, d. h. sie weisen eine metallische Einlage in Form einer Metallfolie auf, welche eine Diffusion von Dämpfen und Gasen verhindern soll.The state of the art also includes a flexible, heat-insulated pipe made of two concentric and spaced-apart plastic pipes, between which there is an insulating layer of polyurethane foam. Both the inner and outer pipes are designed as so-called sandwich pipes, i.e. they have a metallic insert in the form of a metal foil, which is intended to prevent the diffusion of vapors and gases.

Bei den aus zwei konzentrischen Wellrohren bestehenden flexiblen Leitungen ist das Außenwellrohr zum einen die Formbegrenzung für den in situ, d. h. zwischen den Rohren aufschäumenden Schaumstoff, zum anderen ist es der "Panzer" der Leitungsrohrkonstruktion. Das Leitungsrohr behält beim Biegen seinen Querschnitt im wesentlichen bei. Wichtiger ist jedoch, daß hohe Erd- und Verkehrslasten aufgenommen werden können.In the case of flexible lines consisting of two concentric corrugated pipes, the outer corrugated pipe is on the one hand the shape limitation for the foam that expands in situ, i.e. between the pipes, and on the other hand it is the "armor" of the line pipe construction. The line pipe essentially retains its cross-section when bent. However, it is more important that it can absorb high soil and traffic loads.

Der Nachteil dieses Leitungsrohres besteht darin, daß aufgrund der mechanischen Anforderungen die Wanddicke des Außenwellrohres so hoch gewählt werden muß, daß der Gewichtsanteil des Außenrohres an der Gesamtkontruktion inclusive der erforderlichen Korrosionsschutzschicht 30 - 40 % beträgt. Darüberhinaus werden die Mindestbiegeradien je nach Abmessung auf 1 bis 6 m begrenzt. Der Mindestbiegeradius entspricht etwa dem 10 bis 2 0-fachen des Leitungsrohraußendurchmessers.The disadvantage of this pipe is that, due to the mechanical requirements, the wall thickness of the outer corrugated pipe must be so high that the weight share of the outer pipe in the overall construction, including the required corrosion protection layer, is 30 - 40%. In addition, the minimum bending radii are limited to 1 to 6 m depending on the dimension. The minimum bending radius corresponds to approximately 10 to 20 times the outer diameter of the pipe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Leitungsrohr dahingehend zu verbessern, daß bei nahezu gleichgroßen mechanischen Festigkeitswerten das Gewicht und der Mindestbiegeradius verringert werden können.The invention is based on the object of improving the known conduit pipe in such a way that the weight and the minimum bending radius can be reduced while maintaining almost the same mechanical strength values.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 erfaßten Merkmale gelöst.This problem is solved by the features covered by the characterising part of claim 1.

Die Hülle aus Streckmetall übernimmt dabei die mechanischen Anforderungen. Dazu ist es wesentlich, daß die Hülle aus Streckmetall in sich stabil ist, d. h. entweder sind die Längskanten des Streckmetallbandes auf Stoß oder mit Überlappung angeordnet, wobei in beiden Fällen dieser Zustand aufrechterhalten werden muß. Dies geschieht zweckmäßigerweise durch Verschweißen. Aufgrund der Rautenstruktur des Streckmetalls sowie des Querschnitts der Streckmetallstäbe ist das erfindungsgemäße Leitungsrohr wesentlich leichter und biegsamer als das bekannte Leitungsrohr. Es ist darüberhinaus wesentlich kostengünstiger herstellbar, weil zumindest der Arbeitsgang "Korrosionsschutzaufbringen" für das Außenwellrohr entfällt. Auf die Hülle aus Streckmetall ist eine Folie mit vollständiger Bedeckung aufgebracht. Diese Folie dient als Formbegrenzung für den den Ringraum zwischen dem Innenrohr und der Streckmetallhülle bzw. der Folie ausfüllenden Schaumstoff. Darüberhinaus dient die Folie als Dampf- bzw. Diffusionssperre. Beide Funktionen können sowohl von einer Metallfolie als auch durch eine geeignete Kunststoffolie, z. B. aus Polyvinylidenfluorid, Polyvinylalkohol etc. übernommen werden. Im Rahmen der Erfindung liegt also sowohl die Verwendung einer diffusionsdichten bzw. diffusionshemmenden Kunststoffolie als auch einer Metallfolie.The expanded metal casing takes on the mechanical requirements. It is essential that the expanded metal casing is inherently stable, i.e. the longitudinal edges of the expanded metal strip are either arranged abutting or overlapping, whereby in both cases this condition must be maintained. This is conveniently done by welding. Due to the diamond structure of the expanded metal and the cross-section of the expanded metal rods, the pipe according to the invention is significantly lighter and more flexible than the known pipe. It is also significantly more cost-effective to manufacture because at least the "applying corrosion protection" step for the outer corrugated pipe is eliminated. A film is applied to the expanded metal casing and completely covers it. This film serves as a shape limitation for the foam that fills the annular space between the inner pipe and the expanded metal casing or the film. In addition, the film serves as a vapor or diffusion barrier. Both functions can be performed by a metal foil as well as by a suitable plastic film, e.g. made of polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, etc. The invention therefore includes the use of a diffusion-tight or diffusion-inhibiting plastic film as well as a metal foil.

Wird eine Metallfolie verwendet, besteht diese aus Aluminium und ist beidseitig mit einer Copolymerschicht versehen. Die Copolymerschichten bewirken eine Verklebung mit dem durch die Streckmetallhülle hindurchtretenden Schaum und dem durch Extrusion aufgebrachten Kunststoffmantel. Durch die Verklebung wird das Leitungsrohr längswasserdicht und durch die Klebeverbindung wird ein Einreißen der Folie beim Biegen verhindert.If a metal foil is used, it is made of aluminum and has a copolymer layer on both sides. The copolymer layers bond to the foam that passes through the expanded metal casing and the plastic sheath applied by extrusion. The bonding makes the pipe longitudinally watertight and the adhesive bond prevents the foil from tearing when bent.

Mit besonderem Vorteil sind zwei copolymerbeschichtete Aluminiumfolien wendelartig mit überlappenden Bandkanten auf die Streckmetallhülle aufgebracht.It is particularly advantageous to apply two copolymer-coated aluminum foils in a spiral pattern with overlapping strip edges to the expanded metal casing.

Die Erfindung ist anhand des in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the embodiment shown schematically in the figure.

Das erfindungsgemäße Leitungsrohr besteht aus einem gewellten, vorzugsweise längsnahtgeschweißten Metallrohr 1, einer das Metallrohr 1 umgebenden Isolationsschicht 2 aus aufgeschäumtem Polyurethan, einer Hülle 3 aus Streckmetall, einer Lage 4 aus einer oder mehreren Folien aus Aluminium, welche beidseitig mit einem Copolymer beschichtet sind sowie einem durch Extrusion auf die Lage 4 aufgebrachten Kunststoffaußenmantel 5. Möglich ist auch eine diffusionsdichte Kunststoffolie &zgr;. &Bgr;. aus Polyvinylalkohol, Polyvinylidenfluorid etc. Die Isolationsschicht 2 ist in situ geschäumt, d. h. sie füllt den Ringraum zwischen dem Metallrohr 1 und der Hülle 3 bzw. der Lage 4 vollkommen aus. Dabei tritt eine Verklebung des Schaumstoffs mit dem Metallrohr 1 und der Hülle 3 sowie der Lage 4 ein. Beim Aufschäumen dringt der sich bildende Schaum durch die rautenförmigen Öffnungen der Hülle 3 aus Streckmetall. Dadurch entsteht eine Verklammerung der Streckmetallhülle 3 mit der Isolationsschicht 2.The pipe according to the invention consists of a corrugated, preferably longitudinally welded metal pipe 1, an insulation layer 2 made of foamed polyurethane surrounding the metal pipe 1, a casing 3 made of expanded metal, a layer 4 made of one or more aluminum foils coated on both sides with a copolymer, and a plastic outer jacket 5 applied to the layer 4 by extrusion. A diffusion-tight plastic foil ζ. β. made of polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, etc. is also possible. The insulation layer 2 is foamed in situ, i.e. it completely fills the annular space between the metal pipe 1 and the casing 3 or the layer 4. This causes the foam to bond to the metal pipe 1 and the casing 3 as well as to the layer 4. When foaming, the foam that forms penetrates through the diamond-shaped openings in the expanded metal casing 3. This creates a clamping of the expanded metal casing 3 to the insulation layer 2.

Damit die Hülle 3 eine Stützfunktion im Aufbau des Leitungsrohres übernehmen kann, ist es erforderlich, daß die Längskanten der Hülle 3 stumpf gegeneinander liegen oder einander überlappen. In beiden Fällen ist es erforderlich, daß die Lage der Bandkanten zueinander fixiert ist. Dies erfolgt zweckmäßigerweise dadurch, daß die Bandkanten zumindest punktuell miteinander verschweißt sind. Dadurch, daß durch den sich bildenden Schaum die Luft aus den Ringraum ohne Schwierigkeiten austreten kann, entsteht ein für die Wärmedämmung optimaler Schaum. Der verwendete Schaum ist ein sogenannter "schneller Schaum" der bezüglich mechanischer und wärmetechnischer Werte besser ist als der für die eingangs erwähnten Rohrsysteme notwendigerweise verwendete "langsame Schaum".In order for the casing 3 to take on a supporting function in the structure of the pipe, it is necessary that the longitudinal edges of the casing 3 lie flush against one another or overlap one another. In both cases, it is necessary that the position of the strip edges is fixed to one another. This is conveniently achieved by welding the strip edges together at least at certain points. The fact that the air can escape from the annular space without difficulty through the foam that forms creates a foam that is optimal for thermal insulation. The foam used is a so-called "fast foam" which is better in terms of mechanical and thermal properties than the "slow foam" that is necessarily used for the pipe systems mentioned at the beginning.

Die Herstellung des Leitungsrohres kann in einem kontinuierlichen Arbeitsgang erfolgen.The production of the line pipe can be carried out in one continuous operation.

Ein gewelltes Innenrohr wird von einer Vorratstrommel abgezogen. Ein Streckmetallband wird längseinlaufend zugeführt und allmählich zu einer rohrartigen das Innenrohr mit Abstand umgebenden Hülle geformt und die Längsnaht fixiert. Um die Hülle wird eine geschlossene Lage aus einem beidseitig mit Copolymer beschichteten Aluminiumband herumgeformt, z. B. durch Umwickeln. Mit einer Lanze wird ein aufschäumbares Kunststoffgemisch auf Polyurethanbasis in den Ringraum zwischen dem Innenrohr und der Hülle aus Streckmetall und Folie eingebracht, welches den Ringraum allmählich ausschäumt. Abschließend wird mittels eines Extruders ein Außenmantel aus Kunststoff, z. B. Polyethylen aufextrudiert, der mit der Aluminiumfolie verklebt.A corrugated inner pipe is pulled off a storage drum. An expanded metal strip is fed lengthways and gradually formed into a tube-like casing that surrounds the inner pipe at a distance and the longitudinal seam is fixed. A closed layer of an aluminum strip coated on both sides with copolymer is formed around the casing, e.g. by wrapping it. A foamable polyurethane-based plastic mixture is introduced into the annular space between the inner pipe and the casing made of expanded metal and foil using a lance, which gradually foams the annular space. Finally, an outer casing made of plastic, e.g. polyethylene, is extruded using an extruder and glued to the aluminum foil.

Damit die Konzentrizität zwischen dem Innenrohr und der Hülle aus Streckmetall aufrechterhalten bleibt, werden zweckmäßigerweise Distanzscheiben auf das Innenrohr gesteckt.In order to maintain the concentricity between the inner tube and the expanded metal casing, spacers are conveniently placed on the inner tube.

Claims (6)

SchutzansprücheProtection claims 1. Wärmeisoliertes Leitungsrohr, bestehend aus einem flexiblen Innenrohr, einem im Abstand und konzentrisch zum Innenrohr angeordneten flexiblen Außenrohr sowie einer den Ringraum zwischen dem Innen- und dem Außenrohr ausfüllenden Schaumstoffschicht, bei welchem das Innenrohr ein gewelltes Metallrohr oder ein Kunststoffrohr ist und bei welchem das Außenrohr aus Metall besteht und mit einem Kunststoffmantel beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr aus einer Hülle (3) aus einem Streckmetall, welche eine Längsnaht aufweist, und einer auf die Hülle (3) aus Streckmetall mit vollständiger Bedeckung aufgebrachten diffusionsdichten Folie (4) besteht.1. Thermally insulated pipe, consisting of a flexible inner pipe, a flexible outer pipe arranged at a distance and concentrically to the inner pipe and a foam layer filling the annular space between the inner and outer pipes, in which the inner pipe is a corrugated metal pipe or a plastic pipe and in which the outer pipe consists of metal and is coated with a plastic jacket, characterized in that the outer pipe consists of a casing (3) made of expanded metal, which has a longitudinal seam, and a diffusion-tight film (4) applied to the casing (3) made of expanded metal with complete coverage. 2. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (4) eine zumindest an einer Seite mit einem Copolymer beschichtete Aluminiumfolie ist.2. Thermally insulated pipe according to claim 1, characterized in that the foil (4) is an aluminum foil coated on at least one side with a copolymer. 3. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beidseitig beschichtete Aluminiumfolie (4) mit dem Kunststoffmantel (5) und zumindest teilweise mit dem Streckmatall verklebt ist.3. Thermally insulated pipe according to claim 2, characterized in that the aluminum foil (4) coated on both sides is glued to the plastic casing (5) and at least partially to the expanded metal. * &phgr;* φ • ·· 4. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet. daß die im wesentlichen rautenförmigen Freiräume im Streckmetall mit Schaumstoff ausgefüllt sind.4. Thermally insulated pipe according to one of claims 1 to 3, characterized in that the essentially diamond-shaped free spaces in the expanded metal are filled with foam. 5. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumfolie (4) wendelförmig mit Überlappung aufgebracht ist.5. Thermally insulated pipe according to one of claims 1 to 4, characterized in that the aluminum foil (4) is applied in a spiral shape with an overlap. 6. Wärmeisoliertes Leitungsrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet. daß zwei beschichtete Aluminiumfolien (4) aufgebracht sind.6. Thermally insulated pipe according to claim 5, characterized in that two coated aluminum foils (4) are applied.
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