DK169392B1 - Dobbeltvægget rør med et inderrør og et yderrør, der er adskilt af et mellemlag af foldet bånd. - Google Patents

Description

i DK 169392 B1

Den foreliggende opfindelsen angår en rørformet struktur omfattende et inderrør med radius rj og et yderrør med radius r^, hvilken struktur har mindst ét lige bånd, der er foldet, og hvis bredde er anbragt tilnærmelsesvis langs i det mindste en normal til mindst ét af de nævnte 5 rør, som båndet adskiller. Opfindelsen angår mere specielt isoleringen af kanal anlæg, der navnlig kan tjene til transport af varme eller kolde fluider som f.eks. jordolieprodukter (svære jordolieprodukter eller kondenseret naturgas) og denne struktur er forsynet med materiale, der har varmeisolerende egenskaber som f.eks. skum.

10 I den efterfølgende beskrivelse omhandles der som eksempel et kanalanlæg, hvor indersiden udgøres af en indre skede eller et indre rør.

Det er kendt at tilvejebringe varme i solerede kanalanlæg ved at eks-15 pandere et celleformet produkt f.eks. et polyuretanskum mellem en mekanisk modstandsdygtig rørformet ledning og en anden ledning, der senere tjener som beskyttelse.

Den første ledning vil blive kaldt inderøret og det andet rør yder-20 røret i den efterfølgende beskrivelse.

Man kan ligeledes på inderrørets yderside anbringe et lag af glasuld, mineraluld eller et andet isoleringsmiddel, som man vikler på, eller som man anbringer i form af halvskaller. Det ydre rør tilvejebringes 25 derefter omkring isoleringsmidlet ved hjælp af et eller andet passende middel f.eks. en sammenstilling af tynde aluminiumsplader.

Den mekaniske modstandsdygtighed over for sammentrykning af en konstruktion tilvejebragt på denne måde tilvejebringes udelukkende af de 30 respektive modstande fra isoleringsmidlet og yderrøret idet det indre rør ikke begynder at deltage i modstandsdygtigheden før isoleringsmidlet er helt knust.

I tilfælde af at det drejer sig om ledninger, der arbejder ved høj 35 temperatur (større end 120°C), og som er anbragt i en betonrende, som specielt er beregnet til ledningerne, er de mekaniske tryk, som røret udsættes for, små, og sådanne rør har ikke behov for nogen særlig mekanisk modstandsdygtighed, hvad angår deres isolering og deres yderrør.

DK 169392 B1 2

Det er ikke engang alvorligt, selvom yderrøret ikke er tæt, fordi vand, der under rørets anvendelse tilfældigt måtte trænge ind i isoleringen, vil blive fordampet.

5 En sådan løsning, der medfører små materialeomkostninger, er derimod meget bekostelig, hvad angår byggearbejdet. Den repræsenterer imidlertid den fordel, at den tillader en let vedligeholdelse, fordi det er forholdsvis let at trænge ind i ledningens beskyttelsestunel for der at foretage en inspektion.

10 Når det derimod drejer sig om ledninger, der er begravet i jorden, skal ledningerne være modstandsdygtige over for alle de kræfter, der overføres af jorden og specielt de påvirkninger, der skyldes arbejds-kørsel.

15

Yderrøret skal absolut være tæt, idet vand, som måtte trænge ind, ikke let kan fjernes i jorden, og et vådt isoleringsmiddel er en dårlig isolator.

20 Der findes to typer løsninger, der hver er forbundet med deres ulemper.

Den første består i at anvende et stift og solidt yderrør, der er forsynet med centreringsmidler, der tillader at opretholde et konstant 25 mellemrum mellem inderrøret og yderrøret og mellem de to rør at anbringe et let isoleringsmiddel. Problemet her udgøres af tætheden af yderrørets forbindelser og af de varmebroer, som centreringsmidlerne kan udgøre.

30 Den anden løsning består i at anvende et isoleringsmiddel, der er tilstrækkeligt tæt til at være tilstrækkeligt mekanisk modstandsdygtigt og tildække dette isoleringsmiddel med en mindre modstandsdygtig skede. I dette tilfælde er det isoleringsmidlet som modstår påvirkningerne. Jo mere tæt isoleringsmidlet er, jo mindre isolerer det, og 35 der kræves derfor en stor tykkelse. Følgelig er det kostbart. Til gengæld simplificeres tætnings- og forbindelsesproblemerne, hvad angår den udvendige skede, fordi denne kan udgøres af et simpelt ekstruderet termoplastisk rør, som uden vanskelighed kan svejses ved en temperatur, som ikke beskadiger isoleringsmidlet.

DK 169392 B1 3

Den kendte teknik er tillige beskrevet i DE-A-262.617, som beskriver en rørformet struktur, der indeholder et inderrør, og mindst ét foldet bånd, der danner en ring, og hvis bredde er anbragt som normal til overfladen på nævnte rør.

5

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at afhjælpe disse u-lemper og navnlig at tilvejebringe et isoleringsmiddel, der er let, men dog godt isolerende, og som kan anvendes med lille tykkelse og dermed til lille pris, eventuelt forbundet med et ligeledes let yder-10 rør, der således har lille mekanisk modstandsdygtighed nemlig ved inde i selve isoleringsmidlet at anbringe en forstærkningsstruktur, der er i stand til at overføre alle de påvirkninger til inderrøret, som yderrøret udsættes for af jorden, idet inderrøret altid er mekanisk modstandsdygtigt, fordi det leder fluider under tryk.

15

Med henblik er herpå er den foreliggende opfindelse særpræget ved, at det lige bånd er foldet skiftevis ved hjælp af grupper bestående af tre folder, hvor retningen af midterfolden står tilnærmelsesvis vinkelret på båndets hovedretning, og retningen af de to andre folder i 20 forhold til båndets nævnte hovedretning danner vinkler, der tilnærmelsesvis er supplementære, at båndet mellem de nævnte grupper af folder omfatter en zone, der efter anbringelse af båndet i det mindste delvis har ringform eller skruelinie, og at sporene på de nævnte folder på rørene med radierne rj og i det mindste delvis fastlægger brudte 25 linier i form af trekanter, hvor højden af den mindste radius r^ er større end højden af den største radius r

Strukturen ifølge opfindelsen fremstilles ved, at det nævnte bånd vikles omkring det nævnte inderrør under anbringelse af bredden af 30 dette bånd vinkelret på det nævnte rørs væg.

Ved en krum overflade skal der forstås en overflade, hvis krumningsradius har en begrænset værdi, der ikke er nul.

35 Ved et lige bånd skal der forstås et bånd, hvis to sider med den største dimension har tilnærmelsesvis den samme længde som f.eks. et tilnærmelsesvis rektangulært eller tilnærmelsesvis sinusformet bånd.

DK 169392 B1 4

Dette bånd danner ikke lukkede celler i hele strukturens tykkelse, og som følge heraf anvendes der her ikke udtrykket celleformet struktur, der er reserveret til f.eks. strukturer med bicelleform.

5 Når det lige bånd er foldet, kan i det mindste en del af folderne (anvendt her i sporretningen) stå tilnærmelsesvis vinkelret på båndets hovedretning, som er den længste sidedimension.

En struktur ifølge opfindelsen kan tilvejebringes med foldningen af 10 båndet efter linier, som gentager sig tilnærmelsesvis i grupper på tre, hvor en gruppe på tre er karakteriseret ved en foldelinie, der danner en vinkel a med en side af båndet, hvor den efterfølgende foldelinie står tilnærmelsesvis vinkelret på siden af båndet, og hvor den tredje foldelinie sammen med siden af båndet danner en vinkel β, der 15 tilnærmelsesvis er supplementvinkel til vinklen a, det vil sige, at α + β = κ radianer eller 180°, hvor de tre foldelinier kan være forbundet eller ikke forbundet.

Efter foldning og anbringelse danner sporet på overfladen eller det 20 indre rør Sj en brudt linie, som skiftevis er en linie, der i det væsentlige følger hovedretningen af det anbragte bånd efterfulgt af en V-formet linie, der er foldet tilnærmelsesvis tilbage til sig selv og sporet på den udvendige overflade S^ er analogt, men V-et er mindre og sporet, der forløber i båndets hovedretning, har en væsentlig længde, 25 medens det spor på den indre overflade, der følger båndets hovedretning, kan være meget lille og i grænsetilfældet endog være nul.

Med denne form af strukturen har man opnået gode resultater, når Sj er den overflade, der har den mindste radius Rj.

30

Disse udformninger medfører, at båndet giver strukturen en god forstærkning og kun med meget lille deformation overfører de påvirkninger, som yderrører udsættes for til inderrøret.

35 F.eks. i det tilfælde, hvor i det mindste den ene af overfladerne omfatter en rørformet væg, anbringes båndet på en sådan måde, at dets mindste dimension eller bredde er anbragt på tilnærmelsesvis radial måde, medens båndets største dimension følger en retning, som stort ses er rundgående, langsgående eller skruel inieformet på væggen.

t DK 169392 B1 5 Båndet kan være kontinuert eller diskontinuert. De efter hinanden følgende spor på understøtningen overlapper hensigtsmæssigt hinanden, når de mekaniske kompressionskræfter, der skal overføres, er store og har afstand fra hinanden, når disse kræfter er små.

5

Der foreligger i øvrigt heller ikke problemer selvom "bølgelængden" for båndets foldning er stor i forhold til det indre rørs diameter.

Hvis bølgelængden er stor, er det hensigtsmæssigt at afskære "bunden" af foldningen, for at denne kan tilpasse sig efter formen af inder-10 røret og på god måde til dette overføre de påvirkninger, som båndet får, og som overføres fra yderrøret.

Båndet kan ligeledes fremstilles direkte med den ønskede form f.eks. ud fra en strimmel af glasvæv, som imprægneres med termohærdeligt 15 harpiks eller ud fra en stofstrimmel, der på forhånd er imprægneret med termohærdelig harpiks eller termoplastisk harpiks, og hvor strimlen underkastes en varmebehandling, som tillader at stabilisere formen.

20 Båndet kan også være af metal og kan foldes på en konventionel falsemaskine.

Metallet vælges hensigtsmæssigt blandt de dårlige varmeledere, blandt hvilke rustfri stål med stort indhold af nikkel (mellem 8 og 30%) er 25 særlig interessant. Sådanne rustfri stål sorter er desuden forbundet med den fordel, at de let modstår korrosion fra væsker eller luftarter, som måtte diffusere gennem inderrørets væg, og som ville kunne ødelægge let korroderbare materialer.

30 Båndet kan ligeledes bestå af sammensatte materialer, der dannes ud fra fibre, det være sig kontinuerte, diskontinuerte, naturlige, kunstige eller syntetiske mineralske eller organiske som f.eks. fibre af glas, aramid, carbon, cellulose, rayon eller polyester anvendt i form af filt, som papir, eller i form af væv eller som strimler og forbun-35 det ved hjælp af termoplasti ske harpikser som f.eks. vinylidenpoly-fluorid (PVF2), polyamider, polyolefiner eller termohærdelige harpikser som f.eks. polyesterharpikser, polypoxyharpikser, phenol harpikser eller polyamider.

DK 169392 B1 6

Kendte tilsætningsmidler, som f.eks. smøremidler, kan anbringes på fibrene for at forbedre egenskaberne af skillefladen mellem fibrene og harpiksen uden at overskride den foreliggende opfindelses rammer. Endvidere kan der anvendes opløselige bindemidler som f.eks. de, der 5 anvendes ved fremstilling af papir.

Båndet kan endvidere være dannet af et ekstruderet termoplastisk bånd og kan formes umiddelbart ved udgangen fra ekstruderen ved passage gennem en former, der tildeler båndet den ønskede foldede form under båndets afkøling.

Når denne operation er foretaget, bliver det muligt at anbringe det lette isolerende skum, der på effektiv måde tilvejebringer sin isolationsvirkning selv ved lille tykkelse og derover at anbringe en tæt-ningsskede, f.eks. ved ekstrudering med lille tykkelse, og som tjener som yderrøret.

Når yderrøret påvirkes til kompression fra sine omgivelser, i det foreliggende tilfælde det tryk, der udøves af jorden, overføres denne 2° påvirkning ved hjælp af den radiale struktur til inderrøret, hvilket bevirker, at det isolerende skum ikke påvirkes til kompression og således ikke har tendens til at blive knust.

Det på denne måde understøttede ydre hylster vil endvidere på udmærket 25 måde være i stand til at modstå kræfterne fra jorden, hvilket det ellers ikke ville være i stand til, hvis det ikke var understøttet.

Endvidere kan mellemrummet mellem inderrøret og yderrøret sættes under undertryk, idet den radiale struktur forhindrer yderrøret i at synke 50 ind på inderrøret.

Det isolerende skum kan ligeledes tjene til at stabilisere den stigning, som man har valgt og kan opretholde et tilnærmelsesvis konstant mellemrum.

Det vil forstås, at strukturen bør være meget modstandsdygtig, hvis ledningen skal kunne anbringes i stor vanddybde samt såfremt den skal begraves i en have.

35 DK 169392 B1 7

Strukturen kan forsynes med et isolerende udstyr eller sættes under undertryk. Denne kanal kan endvidere være blød eller stiv, og strukturen kan klæbe i det mindste delvist til inderrøret enten ved svejsning nemlig det tilfælde, hvor strukturen og røret begge er af metal 5 eller ved limning nemlig i alle andre tilfælde.

Til en stiv struktur og f.eks. til en stiv kanal er rækkefølgen af vedhæftningspunkter vilkårlige, hvorimod man i det tilfælde, hvor det drejer sig om bløde strukturer, vil undgå to efter hinanden følgende 10 vedhængningspunkter, der ligger i samme plan, som tidligere defineret, og tillader på denne måde relativ bevægelse mellem skeden og strukturen ifølge opfindelsen i tilfælde af sammentrykning, forlængelse eller bøjning af skeden.

15 Den foreliggende opfindelses rammer overskrides ikke ved at give båndenes inderkanter en særlig form, som er tilpasset med henblik på, at kanterne, når de en gang er bragt på plads, berører nøjagtig den overflade, der skal beklædes. Det samme gælder, hvad angår yderkanterne.

20

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor figur 1A, IB, 1C og ID viser udførselsformer af den foreliggende op-25 findel se.

Ifølge en udførelsesform af den foreliggende opfindelse karakteristisk træk (figur 1A) forløber i det mindste en del af folderne 2 tilnærmelsesvis vinkelret på båndet 00's hovedretning, dvs. vinkelret på 30 dettes største dimension, medens skrå folder 5 og 6, der ikke støder op til hinanden eller støder op til hinanden tillader at opnå strukturen ifølge den foreliggende opfindelse efter foldning (figur IB). De vinkler a og b, som de skrå folder danner i forhold til en og samme retning 00' er tilnærmelsesvis supplementvinkler.

35

Efter foldningen danner sektorerne, der er begrænset mellem to zoner med tre folder tilnærmelsesvis i det mindste delvist en plan eller skruelinieformet ringsektor. Sporene af disse folder på overfladerne Sj og S2 med radierne Rj og R2 bestemmer i det mindste delvis brudte DK 169392 B1 8 linier med form som trekanter eller V-er, hvor højden svarende til den mindste radius Rj er større end højden svarende til den største radius

Rg · 5 En supplerende afskæring, således som det er vist i figur 1C ved hjælp af passende organer (f.eks. under anvendelse af en saks, en laser eller en vandstråle under højt tryk), tillader at opnå en fuldstændig tilpasning af den ring eller skruelinie, der dannes på den rørformede overflade Sj med den mindste radius og den rørformede overflade Sg med 10 den største radius, således som det er vist i figur ID, og samtidig bliver det lokale tryk, som udøves på væggene, mindre.

De i det følgende angivne eksempler illustrerer opfindelsen.

15 Ifølge det første eksempel blev et papirsbånd, der på forhånd var imprægneret f.eks. med phenolharpiks i tilstanden B (smeltelig og opløselig) og med en bredde på 5 cm foldet på sig selv til dannelse af en harmonikafoldning ifølge figurerne 1A, IB, 1C og ID.

20 Dette på sig selv foldede bånd blev hærdet uden tryk i en tørreovn for at stabilisere formen ved omdannelse af harpiksen fra tilstanden B til tilstanden C (ikke smeltelig og ikke opløselig) og sagt med andre ord, harpiksen blev omsmeltet og blev gjort netformet. Derefter befandt båndet sig i sin stabiliserede nye form.

25

Dette bånd blev derefter påviklet radialt omkring et rør på en sådan måde, at der blev dannet et rum omkring dette, og uden på blev der anbragt en ydre skede eller et yderrør. Før anbringelsen af denne ydre skede blev der i tomrummet i strukturen ifølge opfindelsen opskummet 30 en halsstiv polyuretanblånding, som dannede et isolerende skum med en vol umetrisk vægtfylde på 28 kg/m .

Dette, ved hjælp af papirsbåndet, forstærkede skum var tilnærmelsesvis ligeså isolerende, som hvis det havde været alene, men derimod var 35 isolationen langt stivere i den radiale retning, medens den var tilnærmelsesvis ligeså blød som uden forstærkning i rørets længderetning.

DK 169392 B1 9

Dette sidste træk er ikke særlig betydningsfuldt, hvis denne isolation anbringes på et stift rør men er derimod meget betydningsfuld, hvis en sådan isolation anbringes på et blødt eller bøjeligt rør.

5 Ifølge det andet eksempel, der skal tjene som sammenligningseksempel i henhold til den kendte teknik og som dokumentation for den foreliggende opfindelse, blev der alene anbragt nogle fordelte centrerings-organer mellem inderrøret og yderrører og i mellemrummet mellem disse blev der opskummet det sammen skum som i de foregående eksempler. I de 10 to første eksempler er den vol umetriske vægtfylde af selve det dan- 3 nede skum 28 kg/m .

Ifølge det tredje eksempel, der ligesom det foregående eksempel skal tjene som sammenligningseksempel, blev der tilvejebragt et blødt ure-15 tanskum i et mellemrum tilvejebragt mellem to rør ved hjælp af centreringsorganer, men i dette tilfælde blev der ikke anvendt et meget let skum således som i de to forudgående eksempler men et tæt skum med en vol umetrisk vægtfylde på 350 kg/m .

20 Der blev derefter foretaget målinger for sammenligning af de termiske og de mekaniske egenskaber af de fire isolerede rør fremstillede i henhold til de foregående eksempler, og der blev herunder opnået følgende resultater: 25 Termiske egenskaber:

Varmeledningsevne g målt ifølge norm: ASTM C 518:

Eksempel 1: g = 0,040 watt/meter 30

Eksempel 2: g = 0,029 watt/meter Eksempel 3: g = 0,056 watt/meter 35 Det ifølge opfindelsen armerede skum var mere ledende end ikke armeret skum med sammenlignelig vægtfylde. Det var derimod langt mere isolerende end det tætte skum med langt ringere mekaniske egenskaber, således som det vil fremgå af det følgende.

DK 169392 B1 10

Mekaniske egenskaber:

Modstandsdygtighed over for sammentrykning målt ifølge ASTM D1621: 5 Eksempel 1: 6,3 bar ved en deformation på 3,6%

Eksempel 2: 0,8 bar ved en deformation på 20,0%

Eksempel 3: 2,1 bar ved en deformation på 10,0% 10

Langsgående blødhed: Rørene ifølge eksemplerne 1 og 2 var lige lette at rulle sammen, hvorimod røret ifølge eksempel 3 var langt mere stift og vanskeligere at 15 rulle sammen omkring en spole med lille diameter f.eks. ti gange rørets diameter.

Vol umetrisk vægtfylde: 20 De vol umetriske vægtfylder for det færdige isolerede produkt var: o

Eksempel 1: 65 kg/m 3

Eksempel 2: 28 kg/m 25

Eksempel 3: 350 kg/m3

Det armerede skum ifølge eksempel 1 har væsentlige fordele, navnlig hvad angår lethed ved fremstillingen af en sådan struktur.

30

En sådan struktur, kanal plus beklædning, repræsenterer en reel fordel, fordi den kan udsættes for væsentlige ydre tryk, uden at der sker knusning af det materiale, der tjener som varmeisolering. Dette skyldes, at de radiale påvirkninger overføres ved hjælp af strukturen i-35 følge opfindelsen til inderrøret, der alligevel skal være mekanisk modstandsdygtig for at modstå påvirkningerne fra indre og ydre tryk, som skyldes omgivelserne og det være sig med og uden varmeisolering.

Claims (10)

1. Rørformet struktur omfattende et inderrør (Sj) med radius Tj og et 5 yderrør (s2) med radius r2, hvilken struktur har mindst ét lige bånd, der er foldet, og hvis bredde er anbragt tilnærmelsesvis langs i det mindste en normal til mindst ét af de nævnte rør, som båndet adskiller, kendetegnet ved, at det lige bånd er foldet skiftevis ved hjælp af grupper bestående af tre folder, hvor retningen af mid-10 terfolden står tilnærmelsesvis vinkelret på båndets hovedretning, og retningen af de to andre folder i forhold til båndets nævnte hovedretning danner vinkler, der tilnærmelsesvis er supplementære, at båndet mellem de nævnte grupper af folder omfatter en zone, der efter anbringelse af båndet i det mindste delvis har ringform eller skrue-15 linie, og at sporene på de nævnte folder på rørene (Sj) og (s2) med radierne rj og r2 i det mindste delvis fastlægger brudte linier i form af trekanter, hvor højden af den mindste radius r^ er større end højden af den største radius r2>

2. Struktur ifølge krav 1, kendetegnet ved, at båndet har en hovedretning, der er anbragt på en sådan måde, at den forløber tilnærmelsesvis i omkredsretningen eller skruelinieformet i forhold til de nævnte rør.

3. struktur ifølge et hvilket som helst af kravene log2, kende tegnet ved, at båndet indeholder fibre imprægneret med termo-hærdeligt eller termoplastisk harpiks.

4. Struktur ifølge et hvilket som helst af kravene 1-3, kende-30 tegnet ved, at båndet består af en termoplastisk harpiks. t

5. Struktur ifølge krav 3, kendetegnet ved, at fibrene omfatter fibre af: glas, carbon, aramid i enhver form for filt eller væv. 35

6. Struktur ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, kendetegnet ved, at den er forsynet i det mindste delvis med et isolerende materiale. 12 DK 169392 B1

7. Struktur ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, hvor det nævnte inderrør omgiver en kanal på en sådan måde, at den nævnte struktur udgør en ydre isolerende skede til denne kanal.

8. Struktur ifølge et hvilket som helst af kravene 1-7, kende tegnet ved, at strukturen er tilpasset til en kanal, der udgør det nævnte inderrør.

9. Struktur ifølge et hvilket som helst af kravene 1-8, kende-10 tegnet ved, at den klæber i det mindste delvis til inderrøret.

10. Struktur ifølge et hvilket som helst af kravene 1-9, kendetegnet ved, at den afskårne kant på båndet er fastgjort til en klæbestrimmel anbragt på inderrøret. 15 20 25 30 35