EP2274551A2 - Förderrohrleitungssystem - Google Patents

Förderrohrleitungssystem

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Publication number
EP2274551A2
EP2274551A2 EP09737721A EP09737721A EP2274551A2 EP 2274551 A2 EP2274551 A2 EP 2274551A2 EP 09737721 A EP09737721 A EP 09737721A EP 09737721 A EP09737721 A EP 09737721A EP 2274551 A2 EP2274551 A2 EP 2274551A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pipe
tube
insulating material
receiving device
pipe connector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09737721A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gernold Holler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
H Butting GmbH and Co KG
Original Assignee
H Butting GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by H Butting GmbH and Co KG filed Critical H Butting GmbH and Co KG
Publication of EP2274551A2 publication Critical patent/EP2274551A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L39/00—Joints or fittings for double-walled or multi-channel pipes or pipe assemblies
    • F16L39/005—Joints or fittings for double-walled or multi-channel pipes or pipe assemblies for concentric pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/14—Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
    • F16L59/143—Pre-insulated pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/14—Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
    • F16L59/16—Arrangements specially adapted to local requirements at flanges, junctions, valves or the like
    • F16L59/18—Arrangements specially adapted to local requirements at flanges, junctions, valves or the like adapted for joints
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems

Definitions

  • the invention relates to a conveying pipe system comprising a plurality of pipe sections with an inner tube and an outer tube which is radially spaced around the inner tube to form an annular space, wherein in the annular space between the inner tube and the outer tube, an insulating material is arranged and the pipe sections via a pipe connector with each other are connected and a correspondingly designed conveyor pipe and a pipe connector for coupling two pipe sections together.
  • Delivery lines unlike transport lines, serve to deliver fluids from a great depth to the surface of the earth. These may be either hydrocarbons or other, geothermally heated media, such as heated water. In principle, it is possible to drive delivery lines to great depths, wherein metallic tubes are used, which are connected to each other at their ends. The disadvantage of this is the fact that on the transport a relatively large heat loss of the pumped medium occurs. When using conveying pipes for geothermal plants, it must be taken into account that the pressure on a pipe system increases proportionally as the depth of use increases. It can be assumed that per 10 m drilling depth the prevailing pressure of water will increase by 1 bar, so that with a drilling depth of 5000 m the external pressure is 500 bar.
  • the pipes used are provided as double-walled, metallic pipes with an insulating layer between the two pipe bodies. These tubes are exposed to both large external pressures and large internal pressures.
  • One way to isolate the inner tube of the outer tube is to provide them with a defined gap, the gap can be closed at the tube ends, for example, to achieve a vacuum on the principle of a thermos.
  • the space between the two tubes can be provided with an insulating material.
  • DE 32 18 729 C2 describes an insulating pipe for underground bores with an inner tube and an outer tube, between which an insulating layer is arranged.
  • the front ends of the inner tube and the outer tube are welded, the outer tube is provided with an external thread, so that a plurality of pipe ends can be connected to each other via an external coupling.
  • the tubes for an insulating tube for example, with an evacuated gap must be considered statically single, with the result that the inner tube must be dimensioned for a high internal pressure, while the outer tube for a corresponding high external pressure must be formed.
  • This required dimensioning has the consequence that the wall thickness of the outer tube at a depth of 5000 m will regularly be thicker than 20 mm, because otherwise the tube would collapse.
  • the vacuum on the outside of the inner tube means that the wall thickness of the inner tube will regularly be thicker than 13 mm.
  • the total mass of the tubes becomes too large to handle the overall tubing with the available crane capacities of a drilling rig. Furthermore, the price of such a pipe string increases, so that such equipment is uneconomical.
  • Object of the present invention is therefore to provide a conveying pipe system, conveying pipes and a pipe connector for conveyor pipe sections, which can also be used at great depths. According to the invention, this object is achieved by a conveying pipeline system having the features of claim 1, a delivery tube having the features of claim 11 and a tube connector having the features of claim 17. Advantageous embodiments and Further developments of the invention are described in the respective dependent subclaims.
  • the inner receiving device may be fixed by webs in the outer receiving device, so that when connecting the pipe connector with the pipe ends a simple assignment and a simple screwing due to the fixed assignment of the inner receiving device to the outer receiving device is possible. Via webs it is ensured that only an absolutely necessary proportion of connecting devices between the inner receiving device and the outer receiving device is used, so that as little or no thermal bridges arise. At the same time stabilization tasks are taken over the webs, so that a mechanical stability of the entire pipe connector is provided.
  • the pipe threads and the receiving threads are preferably conical in order to facilitate easy insertion of the respective threads into each other and to compensate for misalignment.
  • the pipe threads are formed as external threads, while the threads are formed within the receiving devices as internal threads.
  • Insulating material can likewise be arranged between the inner receiving device and the outer receiving device in order to minimize the heat losses in the region of the transition between two pipeline sections as well.
  • a development of the invention provides that the insulating material is pressure-stable, so that the pressure from the outer tube to the inner tube and vice versa can be transferred, so that the delivery pipe is to be regarded as a whole as a single-walled system.
  • the pipe wall thickness to be used ie the wall thickness of the inner tube and the outer tube
  • the pipe wall thickness to be used can be significantly reduced, as on the Rohrau H- and tube inner wall, the same pressure and compensates against each other, because a direct power transmission from the inner wall of the inner tube to the outer wall of the Outer tube takes place.
  • the efficiency of the conveyor or transport route is increased many times and significantly reduces the payback period of the entire system.
  • the weight of the conveyor piping system is reduced overall, and thus the cost of the feed and handling due to the lower demands on handling technology.
  • annular gap between the inner tube and the outer tube in a pipe section in advance can already be provided with the insulating material, it may be expedient for mounting reasons, first equip the pipe connector with a free annular gap and only later to fill with an insulating material.
  • an insertion opening for the insulating material is formed by the after connecting two pipe sections, for. B. by screwing both the inner tube and the outer tube with the pipe connector introduced the insulating material and a continuous insulation can be provided.
  • a development of the invention provides that the inner tube is mounted in the outer tube via one-sided sliding seats, so that a length compensation of the inner tubes due to the temperature difference and the different linear expansions may be possible.
  • the sliding seats are sealed to prevent leakage.
  • the inner receiving device is mounted in the outer receiving device via one-sided sliding seats to compensate for the changes in length can also.
  • the insulating material which need not necessarily consist of a foam, preferably has a compressive strength between 30 and 55 N / mm 2 , in particular 35 to 50 N / mm 2 and a bending strength between 12 and 25 N / mm 2 , in particular between 12 and 20 N / mm 2 .
  • the preferred bulk density of the insulating material is between 1350 and 1450 kg / m 3 , in particular between 1400 and 1410 kg / m 3 a thermal conductivity in the temperature range between 250 ° C and 700 0 C between 0.55 and 0.40 W / mK, in particular between 0.50 and 0.45 W / mK.
  • the insulating material is not limited to foam, other insulating materials can also be used, provided they are sufficiently pressure stable and insulate. Material with improved characteristics can also be used.
  • the conveyor tube according to the invention with an inner tube and an outer tube, which encloses the inner tube to form an annular space, wherein in the annulus insulating material is arranged, provides that the insulating material is designed to transmit pressure to reduce the total weight of the delivery pipe or the pipe section, without to lose mechanical strength, at the same time better heat insulation compared to a single-walled delivery pipe or a delivery pipe is provided with an evacuated annular gap
  • the insulating material is preferably formed incompressible to ensure an immediate power transmission between the inner tube and the outer tube. This makes it possible to form very light, high-strength lines, which allow to penetrate into greater depths to exploit there existing energy resources can.
  • threaded in particular external thread, arranged to quickly and easily provide different pipe lengths can.
  • the threads are preferably conical in order to ensure insertion and screwing with unavoidable manufacturing tolerances.
  • a length compensation of the inner tubes takes place by one-sided sliding seats, which are formed sealed.
  • the tube ends of the inner tube and the outer tube are concentric and radially spaced from each other, so that there is a substantially straight tube whose ends are preferably in a plane, so that the inner tubes and outer tubes are the same length.
  • the annulus extends between the inner tube and outer tube over the entire length and is optionally interrupted by webs for positioning the inner tube within the outer tube.
  • the pipe connector according to the invention for coupling two pipe sections to each other, the pipe sections having an inner tube and an outer tube provides that the tube connector has tube-like, concentric with each other arranged receiving devices which are fixed to each other.
  • the inner receiving device and the outer receiving device are aligned with each other via webs, so that the inner receiving device is mounted on these webs in the outer receiving device.
  • the inner receiving device is mounted in the outer receiving device via a one-sided displacement seat, which is formed sealed, so that no fluid can escape in the region of the pipe connector.
  • a further development of the invention provides that an insertion opening for insulating material is formed in the outer receiving device, so that subsequent insulation only has to be introduced to the tube connectors if the delivery pipes or pipe sections to be connected already have insulation between the inner tube and the outer tube , The insulation must therefore be introduced or applied only on site in the area of the joined separation points of the pipe sections at the drilling site, wherein the pipe connector can also be welded to the pipes.
  • insulating material is arranged, which is preferably pressure-transmitting, so that the overall stability a delivery line, consisting of delivery pipes and pipe connectors, is not affected.
  • FIG. 1 is a side view of a conveyor piping system
  • FIG. 2 shows a vertical section through a system according to FIG. 1;
  • FIG. 3 is a plan view of FIG. 1;
  • Figure 4 - a plan view of Figure 2;
  • Figure 6 is a side view of a pipe connector with gasket
  • Figure 7 - a sectional view taken along line VII-VII in Figure 6;
  • Figure 8- a perspective sectional view
  • Figure 9 is a plan view of Figure 6;
  • Figure 10 is a sectional view taken along line X-X in Figure 6;
  • FIG. 11 is a side view of a variant of a delivery pipe system
  • Figure 12 is a sectional view taken along line XII-XII in Figure 11;
  • FIG. 13 is a plan view of FIG. 11;
  • Figure 14 is a sectional view taken along line XIV-XIV in Figure 11;
  • Figure 15 is a side view of a variant of a pipe connector;
  • Figure 16- a sectional view taken along line XVI-XVI in Figure 15;
  • FIG. 17 is a perspective sectional view of a pipe connector according to FIG. 15;
  • FIG. 18 is a plan view according to FIG. 15; such as
  • FIG. 19 shows a sectional view according to line XIX-XIX in FIG. 15.
  • 1 is a sectional view of a delivery pipe system is shown in side view, which consists of a plurality of pipe sections 1, which are connected to each other via pipe connector 2.
  • the pipe sections 1 have an outer tube 10 and an inner tube 11, which are arranged radially spaced from each other, so that between the outer tube 10 and the inner tube 11, an annular space 3 is formed.
  • threads 100, 110 are formed on the outer and inner pipes 10, 11, wherein the pipe threads 110, 100 disposed on the inner and outer pipes 11, 10 are formed as external threads.
  • a pipe connector 2 is arranged between two pipe sections, which is connected via the pipe threads 100, 110 with the pipe sections 1.
  • internal threads 20, 21 are provided within the pipe connector 2, which are formed corresponding to the external threads 100, 110 of the outer tube 10 and inner tube 11.
  • the internal threads 20, 21 are formed from tube-like receiving devices 200, 210, which are arranged concentrically with each other.
  • An outer receptacle 200 surrounds the ends of the outer tubes 10 to be connected, while an inner receptacle 210 surrounds the ends of the inner tubes 11.
  • the receiving devices 200, 210 are fixed to each other, wherein between the inside of the outer receptacle 200 and the outside of the inner receptacle 210, an annular space 3 is formed, which also like the Annulus 3 between the inside and Outer tubes 11, 10 is filled with an insulating material 30.
  • the structural design of both the double-walled pipe section 1 and the pipe connector 2 can be seen in the figure 2. 2, it can also be seen that the external threads 100, 110 of the outer and inner tubes 10, 11 are conical, as are the receiving threads 20, 21 of the receiving devices 200, 210.
  • FIGS 3 and 4 are plan views of the ends arranged pipe connector 2 shown in Figures 1 and 2.
  • the outer receiving device 200 surrounds the formation of an annular space 3, the inner receiving device 210.
  • a fixation via webs 4 is provided, which define the receiving devices 200, 210 to each other.
  • the annular space 3, which is interrupted by the webs 4, is also filled with insulating material 30, on the one hand to minimize heat conduction losses and on the other hand to make an additional contribution to the stability of the entire pipeline.
  • FIG. 5 shows an enlarged detail of the connection point of the inner tube 11 with the inner receiving device 210. For clarity, the other components are not shown.
  • a seal 5 is arranged, which is formed circumferentially and the inner tube 11 with the corresponding conical Thread 110 seals against the receiving device 210. This ensures that a secure seal of the entire pipeline takes place, even if the end of the inner tube 11 does not reach all the way to the shoulder 211 of the inner receptacle 210 where it seals the pipeline by a press fit.
  • Figures 6-10 show details of the pipe connector 2 according to Figures 1 to 4, wherein Figure 6 is a side view.
  • the receiving means 200, 210 with the conical, tapering towards the center of the pipe connector 2 internal threads 20, 21 can be seen.
  • an annular groove 212 is arranged, into which a sealing ring 5, for example an O-ring, can be inserted.
  • an annular space 3 is formed, which, as can be seen in the figure 7, is filled with an insulating material 30.
  • the respective shoulders 201, 211 can be seen on the outer and inner receiving devices 200, 210, on which the ends of the outer and inner tubes 10, 11 can rest when fully screwed into the threads 20, 21 are.
  • the inner receiving device 210 is arranged concentrically with the outer receiving device 200 and is held centrally within the outer receiving device 200 by webs 4 with the formation of an annular space 3.
  • insulating material 30 is arranged within the annular space, which may be interrupted by the webs 4.
  • the webs 4 extend radially outwards in a star-shaped manner and start from the inner receiving device 210, the webs 4 being formed in one piece with the inner receiving device 210 in FIG.
  • the outer receptacle 200 which shows a sectional view according to the line XX in FIG.
  • the webs 4 may be formed separately and attached to the outer or to the inner receptacle 200, 210, for example, be welded. It is also possible to form the webs 4 on the outer receiving device 200.
  • the annular groove 212 which can be seen clearly in particular in FIGS. 7 and 8, serves to receive a seal 5 for sealing the outer circumference of the inner tube 11.
  • seals in the axial end region of the tubes are also possible or provided, so that they can be attached to the Paragraphs 201, 211 abut when the pipe ends are screwed.
  • a closable insertion opening 203 can be provided on the outer receiving device 200, through which the insulating material 30 can be introduced into the annular space 3 between the outer receiving device 200 and the inner receiving device 210.
  • This makes it possible, after screwing the inner and outer tubes 11, 10 filled with the pipe connector 2, the annular space 3 within the pipe connector 2 with insulating material 30.
  • the webs 4 are arranged or formed so that the insulating material 30 can completely surround the inner receptacle 200 on the outer periphery.
  • 4 breakthroughs or recesses are provided in the webs or the webs 4 do not extend over the entire axial extent of the heel 201.
  • FIG. 11 shows a conveying pipeline system comprising a plurality of pipeline sections 1, which are connected to one another via pipe connectors 2.
  • the inner diameter of the inner tube 11 is substantially larger than that according to FIG. 1.
  • the annular space 3 is narrower than in the exemplary embodiment according to FIG. 1, so that, as shown in FIG Material thickness of the insulating material 30 between the outer tube 10 and the inner tube 11 can be arranged.
  • FIGS. 15 to 19 show detailed representations of the pipe connector 2 according to the second embodiment, in which no separate sealing ring 5 is provided in an annular groove 212.
  • the inner shoulder 211 on the inner receptacle 210 is not present, so that no frontal contact of the inner tube 11 is present at a paragraph.
  • webs 4 are arranged between the inner receiving device 210 and the outer receiving device 200, which are directed radially from the inner receiving device 210 to the outside. As a result, the inner receiving device 210 is held stationary in the outer receiving device 200.
  • insulation foams or other materials can be used, preferably are pressure-stable materials, with which it is possible to transport high pressure forces from the inner tube to the outer tube.
  • Isolation materials with a compressive strength of 30 to 55 N / mm.sup.2 and with a flexural strength of between 12 and 25 N / mm.sup.2 have proven particularly suitable.
  • the bulk density is between 1300 and 1500 kg / m3, in particular between 1400 and 1410 kg / m3.
  • the thermal conductivity in a temperature range between 200 ° C and 700 ° C is preferably between 0.55 and 0.40 W / mK, preferably between 50 and 45 W / mK.
  • insulating materials have good thermal insulation and electrical insulation properties, have high strength and thermal stability and are machinable very well.
  • the insulating material can also be inserted into the outer tube 10 and held therein while the inner tube 11 is inserted into a corresponding recess of the insulating material. By screwing with the pipe connectors 2 a stable pipe assembly is generated. A fixed connection between the inner tube 11 and the outer tube 10 need not take place, but the inner tube 11 may be slidably mounted in the outer tube 10 to compensate for different thermal expanses and resulting differences in length between the outer tube 10 and the inner tube 11 and thereby the stability of a Do not endanger pipeline.
  • the inner receiving device 210 in the outer receiving device 200 which may also be mounted on one-sided sliding seats to allow a longitudinal displacement of the receiving devices 200, 210 to each other.
  • a centering of the inner receptacle 10 is achieved to the outer receptacle 200.
  • a centering the inner tube 11 reaches the outer tube 10.
  • a one-sided displacement seat allows a relative movement of the inner component to the outer component in one direction, for example, to compensate for differences in length due to thermal expansion can.

Landscapes

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  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Förderrohrleitungssystem aus mehreren Rohrleitungsabschnitten (1) mit einem Innenrohr (11) und einem Außenrohr (10), wobei in einem Ringraum (3) zwischen dem Innenrohr (11) und dem Außenrohr (10) ein Isoliermaterial (30) angeordnet ist und die Rohrleitungsabschnitte (1) über einen Rohrverbinder (2) miteinander verbunden sind. Die Enden der Innen- und Außenrohre (11, 10) weisen Gewinde (110, 100) auf, die korrespondierend zu Aufnahmegewinden (21, 20) an dem Rohrverbinder (2) ausgebildet sind. Der Rohrverbinder (2) weist rohrartig ausgebildete Aufnahmeeinrichtungen (210, 200) auf, die konzentrisch zueinander festgelegt sind. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein entsprechendes Förderrohr (1) sowie einen Rohrverbinder (2).

Description

Förderrohrleitungssystem
Die Erfindung betrifft ein Förderrohrleitungssystem aus mehreren Rohrleitungsabschnitten mit einem Innenrohr und einem Außenrohr, das um das Innenrohr herum unter Ausbildung eines Ringraumes radial beabstandet angeordnet ist, wobei in dem Ringraum zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ein Isoliermaterial angeordnet ist und die Rohrleitungsabschnitte über einen Rohrverbinder miteinander verbunden sind sowie ein entsprechend ausgebildetes Förderrohr sowie einen Rohrverbinder zum Koppeln zweier Rohrleitungsabschnitte aneinander.
Förderleitungen dienen, anders als Transportleitungen, dazu, Fluide aus einer großen Tiefe an die Erdoberfläche zu fördern. Hierbei kann es sich entweder um Kohlenwasserstoffe oder um andere, geothermisch erwärmte Medien handeln, beispielsweise erwärmtes Wasser. Grundsätzlich ist es möglich, Förderleitungen bis in große Tiefen vorzutreiben, wobei metallische Rohre eingesetzt werden, die jeweils an ihren Enden miteinander verbunden werden. Nachteilig hieran ist die Tatsache, dass auf dem Transportweg ein relativ großer Wärmeverlust des geförderten Mediums auftritt. Bei dem Einsatz von Förderrohren für geothermische Anlagen ist zu berücksichtigen, dass der Druck auf ein Rohrsystem mit zunehmender Einsatztiefe proportional ansteigt. Dabei ist davon auszugehen, dass pro 10 m Bohrtiefe der herrschende Druck von Wasser um 1 bar zunehmen wird, so dass bei einer Bohrtiefe von 5000 m der Außendruck 500 bar beträgt. Um warme Medien über große Strecken möglichst verlustfrei transportieren zu können, ist es vorteilhaft, wenn die eingesetzten Rohrleitungen als doppelwandige, metallische Rohre mit einer Isolationsschicht zwischen beiden Rohrkörpern versehen sind. Diese Rohre sind sowohl großen Außendrücken als auch großen Innendrücken ausgesetzt. Eine Möglichkeit, das Innenrohr von dem Außenrohr zu isolieren besteht darin, diese mit einem definierten Spalt zu versehen, wobei der Spalt an den Rohrenden verschlossen werden kann, um beispielsweise ein Vakuum nach dem Prinzip einer Thermoskanne zu erreichen. Alternativ zu einer Evakuierung kann der Zwischenraum zwischen beiden Rohren mit einem Isolationsstoff versehen werden.
Die DE 198 37 317 Cl beschreibt ein Stahlmantelrohrleitungssystem zur unterirdischen Übertragung von Fernwärme, die ein Innenrohr aufweist, das ein Wärmemedium transportiert. Um das Innenrohr ist eine ringförmige Isolierung vorgesehen, die von einem äußeren Mantelrohr umgeben ist. Das Isoliermaterial wird durch PUR-Schaum gebildet, wobei eine Verbindung zweier Rohrenden über ein Verschweißen erfolgt. Ein solches Rohrleitungssystem ist für einen im Wesentlichen waagerechten Verlauf konzipiert und nicht in der Lage, hohen äußeren Druckkräften zu widerstehen.
Die DE 91 01 196 Ul betrifft ein wärmeisoliertes Leitungsrohr mit einem Innenrohr, das an den Enden mit je einem als Zapfen- oder als Muffenelement ausgebildeten Verbinder verbunden und über seine Länge mit einer auf der Außenseite angeordneten Wärmeisolierung versehen ist, die von einem mit den Verbindern fest verbundenen Außenrohr umfasst und durch in ungleichmäßigen Abständen über die Länge verteilt angeordneten Zentrierringen durchsetzt wird. Das Innenrohr ist an seinen Enden über eine Reibschweißnaht mit den Verbindern verbunden. Das Außenrohr ist über eine Schweißnaht fest mit den Verbindern verbunden. Die Verbinder weisen auf dem dem Innenrohr abgewandten Ende ein Gewindeabschnitt auf, der einmal als Muffenelement und einmal als Zapfenelement ausgebildet ist. Auch hier wird das Rohr als Leitungsrohr und nicht als Förderrohr eingesetzt.
Die DE 32 18 729 C2 beschreibt eine Isolier-Rohrleitung für unterirdische Bohrungen mit einem Innenrohr und einem Außenrohr, zwischen denen eine Isolierschicht angeordnet ist. Die stirnseitigen Enden des Innenrohrs und des Außenrohres sind verschweißt, das Außenrohr ist mit einem Außengewinde versehen, so dass mehrere Rohrleitungsenden miteinander über eine Außenkupplung verbunden werden können.
Aufgrund der in großen Tiefen herrschenden Drücke ist es erforderlich, dass die Rohre für ein Isolationsrohr beispielsweise mit einem evakuierten Zwischenraum statisch einzeln betrachtet werden müssen, was zur Folge hat, dass das Innenrohr für einen hohen Innendruck dimensioniert werden muss, während das Außenrohr für einen entsprechend hohen Außendruck ausgebildet sein muss. Diese erforderliche Dimensionierung hat zur Folge, dass die Wandstärke des Außenrohres bei einer Tiefe von 5000 m regelmäßig dicker als 20 mm sein wird, weil das Rohr sonst kollabieren würde. Das Vakuum auf der Außenseite des Innenrohrs führt dazu, dass auch die Wandstärke des Innenrohres regelmäßig dicker als 13 mm sein wird. Dies hat zur Folge, dass die Gesamtmasse der Rohre zu groß wird, um den Gesamtrohrstrang mit den verfügbaren Krankapazitäten eines Bohrgerätes handhaben zu können. Weiterhin steigt der Preis für einen solchen Rohrstrang, so dass eine solche Ausrüstung unwirtschaftlich ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Förderrohrleitungssystem, Förderrohre sowie einen Rohrverbinder für Förderrohrabschnitte bereitzustellen, mit denen auch in großen Tiefen gearbeitet werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Förderrohrleitungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Förderrohr mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie einen Rohrverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Förderrohrleitungssystem aus mehreren
Rohleitungsabschnitten mit einem Innenrohr und einem Außenrohr, das um das Innenrohr herum unter Ausbildung eines Ringraumes radial beabstandet angeordnet ist, wobei in dem Ringraum zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ein Isoliermaterial angeordnet ist und die Rohrleitungsabschnitte über einen Rohrverbinder miteinander verbunden sind, sieht vor, dass die Enden der Innen- und Außenrohre Gewinde aufweisen und dass der Rohrverbinder zu den Rohrgewinden korrespondierend ausgebildete Aufnahmegewinde an rohrartig ausgebildeten Aufnahmeeinrichtungen aufweist und die Aufnahmeeinrichtungen konzentrisch zueinander festgelegt sind. Dadurch, dass die Enden der Innen- und Außenrohre radial zueinander beabstandet sind und Gewinde aufweisen, die jeweils separat mit dem Rohrverbinder eine formschlüssige Verriegelung der Innen- und Außenrohre an dem Rohrverbinder ermöglichen, ist es möglich, dass unter Beibehaltung eines Ringraumes auch im Bereich der Rohrverbinder ein doppelwandiges Rohr und ein doppelwandiges Förderrohrleitungssystem realisiert werden kann, bei dem zwischen dem Innen- und dem Außenrohr ein Isoliermaterial angeordnet sein kann. Durch die rohrartig ausgebildeten Aufnahmeeinrichtungen ist es möglich, ein durchgängiges Innenrohr bereitzustellen, das auch an den Übergangsstellen zwischen den Rohrleitungsabschnitten kaum oder keine Turbulenzen aufweist, so dass ein günstiges Förderverhalten ermöglicht wird. Ebenfalls wird durch den nahezu ununterbrochenen Ringraum auch im Bereich der Rohrverbinder durch die konzentrische, zueinander beabstandete Festlegung der Aufnahmeeinrichtungen zueinander eine durchgängige Isolierung ermöglicht. Gleichzeitig wird die Stabilität der doppelwandigen Rohre aufrechterhalten. Durch den Verzicht auf ein Verschweißen der Rohrleitungsabschnitte wird die mit dem Verschweißen einhergehende Wärmebehandlung und Gefügeveränderung vermieden, die in der Regel zu einem Festigkeitsverlust führt. Dieser Festigkeitsverlust ist für den Einsatz in großen Tiefen und bei senkrechter Orientierung nicht hinnehmbar. Weiterhin kann aufgrund der Schraubverbindung eine Demontage der Förderrohrleitung ohne Zerstörung der Rohrleitungsabschnitte erfolgen, so dass die Komponenten weiterverwendet werden können, ohne dass sie aufbereitet werden müssten.
Die innere Aufnahmeeinrichtung kann über Stege in der äußeren Aufnahmeeinrichtung fixiert sein, so dass bei einem Verbinden der Rohrverbinder mit den Rohrenden eine einfache Zuordnung und ein einfaches Verschrauben aufgrund der festen Zuordnung der inneren Aufnahmeeinrichtung zu der äußeren Aufnahmeeinrichtung möglich ist. Über Stege wird gewährleistet, dass nur ein unbedingt notwendiger Anteil an Verbindungseinrichtungen zwischen der inneren Aufnahmeeinrichtung und der äußeren Aufnahmeeinrichtung eingesetzt wird, so dass möglichst keine oder nur geringe Wärmebrücken entstehen. Gleichzeitig werden über die Stege Stabilisierungsaufgaben übernommen, so dass eine mechanische Stabilität des gesamten Rohrverbinders bereitgestellt wird.
Die Rohrgewinde und die Aufnahmegewinde sind bevorzugt konisch ausgebildet, um ein leichtes Einführen der jeweiligen Gewinde ineinander zu erleichtern und Fluchtungsfehler auszugleichen. Bevorzugt sind die Rohrgewinde als Außengewinde ausgebildet, während die Gewinde innerhalb der Aufnahmeeinrichtungen als Innengewinde ausgebildet sind.
Zwischen der inneren Aufnahmeeinrichtung und der äußeren Aufnahmeeinrichtung kann ebenfalls Isoliermaterial angeordnet sein, um auch im Bereich des Überganges zwischen zwei Rohrleitungsabschnitten die Wärmeverluste möglichst gering zu halten.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Isoliermaterial druckstabil ist, so dass der Druck von dem Außenrohr auf das Innenrohr und umgekehrt übertragen werden kann, so dass das Förderrohr insgesamt als ein einwandiges System zu betrachten ist. Dies führt dazu, dass die einzusetzende Rohrwandstärke, also die Wandstärke des Innenrohres und des Außenrohres, erheblich reduziert werden kann, da auf der Rohraußen- und Rohrinnenwand derselbe Druck liegt und sich gegeneinander ausgleicht, weil eine direkte Kraftübertragung von der Innenwand des Innenrohres zur Außenwand des Außenrohres erfolgt. Bei einem solchem System wird der Wirkungsgrad der Förder- oder Transportstrecke um ein Vielfaches gesteigert und verkürzt die Amortisationszeit der gesamten Anlage erheblich. Darüber hinaus wird das Gewicht des Förderrohrleitungssystems insgesamt verringert und damit auch die Kosten für das Einsatzmaterial und die Handhabung aufgrund der geringeren Anforderungen an die Handhabungstechnik.
Während der Ringspalt zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr in einem Rohrleitungsabschnitt im Vorfeld bereits mit dem Isoliermaterial versehen werden kann, kann es aus Montagegründen zweckmäßig sein, den Rohrverbinder zunächst mit einem freien Ringspalt auszustatten und erst nachträglich mit einem Isoliermaterial aufzufüllen. Dazu ist es vorgesehen, dass in der Aufnahmeeinrichtung eine Einführöffnung für das Isoliermaterial ausgebildet ist, durch die nach dem Verbinden zweier Rohrleitungsabschnitte, z. B. durch Verschrauben sowohl des Innenrohres als auch des Außenrohres mit dem Rohrverbinder das Isoliermaterial eingeführt und eine durchgängige Isolierung bereitgestellt werden kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Innenrohr in dem Außenrohr über einseitige Verschiebesitze gelagert ist, so dass ein Längenausgleich der Innenrohre aufgrund der Temperaturdifferenz und der unterschiedlichen Längenausdehnungen möglich sein kann. Die Verschiebesitze sind abgedichtet ausgebildet, um eine Leckage zu vermeiden. Ebenfalls ist es vorgesehen, dass die innere Aufnahmeeinrichtung in der äußeren Aufnahmeeinrichtung über einseitige Verschiebesitze gelagert ist, um ebenfalls die Längenveränderungen ausgleichen zu können.
Möglich ist, dass als Isoliermaterial ein Schaum Werkstoff eingesetzt ist. Dadurch wird neben einer hohen thermischen Isolierung gleichzeitig eine wirksame Kraftübertragung vom Innenrohr zum Außenrohr und umgekehrt gewährleistet. Das Isoliermaterial, das nicht notwendiger Weise aus einem Schaumstoff bestehen muss, hat bevorzugt eine Druckfestigkeit zwischen 30 und 55 N/mm2, insbesondere 35 bis 50 N/mm2 und eine Biegefestigkeit zwischen 12 und 25 N/mm2, insbesondere zwischen 12 und 20 N/mm2. Die bevorzugte Rohdichte des Isoliermaterials liegt zwischen 1350 und 1450 kg/m3, insbesondere zwischen 1400 und 1410 kg/m3 bei einer Wärmeleitfähigkeit in dem Temperaturbereich zwischen 250°C und 7000C zwischen 0,55 und 0,40 W/mK, insbesondere zwischen 0,50 und 0,45 W/mK. Das Isoliermaterial ist nicht auf Schaumstoff beschränkt, andere Isoliermaterialien können ebenfalls verwendet werden, sofern sie ausreichend druckstabil sind und isolieren. Werkstoff mit verbesserten Kennwerten können ebenfalls eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Förderrohr mit einem Innenrohr und einem Außenrohr, das das Innenrohr unter Ausbildung eines Ringraumes umschließt, wobei in dem Ringraum Isoliermaterial angeordnet ist, sieht vor, dass das Isoliermaterial druckkraftübertragend ausgebildet ist, um das Gesamtgewicht des Förderrohrs bzw. des Rohrleitungsabschnittes zu verringern, ohne an mechanischer Festigkeit einzubüßen, wobei gleichzeitig eine bessere Wärmeisolierung gegenüber einem einwandigen Förderrohr oder einem Förderrohr mit einem evakuierten Ringspalt bereitgestellt wird
Das Isoliermaterial ist bevorzugt inkompressibel ausgebildet, um eine unmittelbare Kraftübertragung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr zu gewährleisten. Dadurch ist es möglich, sehr leichte, hochfeste Leitungen auszubilden, die es erlauben, in größere Tiefen vorzudringen, um dort vorhandene Energievorkommen ausbeuten zu können.
An den Rohrenden sind Gewinde, insbesondere Außengewinde, angeordnet, um schnell und einfach unterschiedliche Rohrleitungslängen bereitstellen zu können. Die Gewinde sind bevorzugt konisch ausgebildet, um ein Einführen und Verschrauben bei unvermeidbaren Fertigungstoleranzen zu gewährleisten. Ein Längenausgleich der Innenrohre findet durch einseitige Verschiebesitze statt, die gedichtet ausgebildet sind.
Die Rohrenden des Innenrohres und des Außenrohres sind dabei konzentrisch und radial zueinander beabstandet, so dass sich ein im Wesentlichen gerades Rohr ergibt, dessen Enden bevorzugt in einer Ebene liegen, so dass die Innenrohre und Außenrohre gleich lang sind. Der Ringraum erstreckt sich zwischen dem Innenrohr und Außenrohr über die gesamte Länge und ist gegebenenfalls durch Stege zur Positionierung des Innenrohres innerhalb des Außenrohres unterbrochen.
Der erfindungsgemäße Rohrverbinder zum Koppeln zweier Rohrleitungsabschnitte aneinander, wobei die Rohrleitungsabschnitte ein Innenrohr und ein Außenrohr aufweisen, sieht vor, dass der Rohrverbinder rohrartig ausgebildete, konzentrisch zueinander angeordnete Aufnahmeeinrichtungen aufweist, die zueinander festgelegt sind. Dadurch ist es möglich, einerseits die entsprechenden Rohrleitungsabschnitte oder Förderrohre mit Innenrohr und Außenrohr miteinander zu koppeln und andererseits eine leichte Konstruktion bereitzustellen, die einen Freiraum zwischen der inneren Aufnahmeeinrichtung und der äußeren Aufnahmeeinrichtung ausbildet, so dass innerhalb des Freiraumes ein Isoliermaterial oder dergleichen eingeführt werden kann. Bei zwei Aufnahmeeinrichtungen, also bei einem zweiwandigen Rohr, sind die innere Aufnahmeeinrichtung und die äußere Aufnahmeeinrichtung über Stege zueinander ausgerichtet, so dass die innere Aufnahmeeinrichtung über diese Stege in der äußeren Aufnahmeeinrichtung gelagert ist. Zur Ermöglichung eines Längenausgleiches ist die innere Aufnahmeeinrichtung in der äußeren Aufnahmeeinrichtung über einen einseitigen Verschiebesitz gelagert, der gedichtet ausgebildet ist, so dass kein Fluid im Bereich des Rohrverbinders austreten kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der äußeren Aufnahmeeinrichtung eine Einführöffnung für Isoliermaterial ausgebildet ist, so dass eine nachträgliche Isolierung nur noch an den Rohrverbindern eingebracht werden muss, wenn die zu verbindenden Förderrohre oder Rohrleitungsabschnitte bereits eine Isolierung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr aufweisen. Die Isolierung muss daher nur noch vor Ort im Bereich der gefügten Trennstellen der Rohrleitungsabschnitte an der Bohrstelle eingebracht oder aufgebracht werden, wobei die Rohrverbinder auch mit den Rohren verschweißt werden können.
Zwischen der inneren und der äußeren Aufnahmeeinrichtung ist Isoliermaterial angeordnet, das bevorzugt druckkraftübertragend ist, so dass die Gesamtstabilität einer Förderleitung, bestehend aus Förderrohren und Rohrverbindern, nicht beeinträchtigt wird.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche Bauelemente. Es zeigen:
Figur 1- eine Seitenansicht eines Förderrohrleitungssystems;
Figur 2- ein Vertikalschnitt durch ein System gemäß Figur 1 ;
Figur 3 - eine Draufsicht auf Figur 1 ;
Figur 4 - eine Draufsicht auf Figur 2;
Figur 5 - eine Einzelheit V gemäß Figur 2;
Figur 6 - eine Seitenansicht eines Rohrverbinders mit Dichtung;
Figur 7 - eine Schnittdarstellung gemäß Linie VII-VII in Figur 6;
Figur 8- eine perspektivische Schnittdarstellung;
Figur 9 - eine Draufsicht auf Figur 6;
Figur 10- eine Schnittdarstellung gemäß Linie X-X in Figur 6;
Figur 11 - eine Seitenansicht einer Variante eines Förderrohrsystems;
Figur 12 - eine Schnittdarstellung gemäß Linie XII-XII in Figur 11 ;
Figur 13 - eine Draufsicht auf Figur 11 ;
Figur 14 - eine Schnittdarstellung gemäß Linie XIV-XIV in Figur 11;
Figur 15 - eine Seitenansicht einer Variante eines Rohrverbinders; Figur 16- eine Schnittdarstellung gemäß Linie XVI-XVI in Figur 15;
Figur 17 - eine perspektivische Schnittdarstellung eines Rohrverbinders gemäß Figur 15;
Figur 18 - eine Draufsicht gemäß Figur 15; sowie
Figur 19 - eine Schnittdarstellung gemäß Linie XIX-XIX in Figur 15.
In der Figur 1 ist ein einer Schnittdarstellung ein Förderrohrsystem in Seitenansicht gezeigt, das aus mehreren Rohrleitungsabschnitten 1 besteht, die über Rohrverbinder 2 miteinander verbunden sind. Die Rohrleitungsabschnitte 1 weisen ein Außenrohr 10 und ein Innenrohr 11 auf, die radial zueinander beabstandet ineinander angeordnet sind, so dass zwischen dem Außenrohr 10 und dem Innenrohr 11 ein Ringraum 3 ausgebildet wird. An den Rohrenden der Rohrleitungsabschnitte 1 sind Gewinde 100, 110 an den Außen- und Innenrohren 10, 11 ausgebildet, wobei die an den Innen- und Außenrohren 11, 10 angeordneten Rohrgewinde 110, 100 als Außengewinde ausgebildet sind. Um zwei Rohrleitungsabschnitte 1 miteinander zu verbinden, wird zwischen zwei Rohrleitungsabschnitten ein Rohrverbinder 2 angeordnet, der über die Rohrgewinde 100, 110 mit den Rohrleitungsabschnitten 1 verbunden wird. Dazu ist vorgesehen, dass Innengewinde 20, 21 innerhalb des Rohrverbinders 2 vorgesehen sind, die korrespondierend zu den Außengewinden 100, 110 des Außenrohres 10 und Innenrohres 11 ausgebildet sind. Die Innengewinde 20, 21 sind aus rohrartig ausgebildeten Aufnahmeeinrichtungen 200, 210 ausgebildet, die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Eine äußere Aufnahmeeinrichtung 200 umgibt die Enden der zu verbindenden Außenrohre 10, während eine innere Aufnahmeeinrichtung 210 die Enden der Innenrohre 11 umgibt. Um eine ausreichende geometrische Stabilität auch im Übergangsbereich zwischen den Rohrleitungsabschnitten 1 bereitstellen zu können, sind die Aufnahmeeinrichtungen 200, 210 zueinander festgelegt, wobei sich zwischen der Innenseite der äußeren Aufnahmeeinrichtung 200 und der Außenseite der inneren Aufnahmeeinrichtung 210 ein Ringraum 3 ausbildet, der ebenfalls wie der Ringraum 3 zwischen den Innen- und Außenrohren 11, 10 mit einem Isoliermaterial 30 ausgefüllt ist. Der konstruktive Aufbau sowohl des doppelwandigen Rohrleitungsabschnittes 1 als auch des Rohrverbinders 2 ist in der Figur 2 zu erkennen. In der Figur 2 ist ebenfalls zu erkennen, dass die Außengewinde 100, 110 der Außen- und Innenrohre 10, 11 konisch ausgebildet sind, ebenso wie die Aufnahmegewinde 20, 21 der Aufnahmeeinrichtungen 200, 210. Durch die konische Ausgestaltung der Gewinde 100, 110, 20, 21 wird das Verschrauben der Rohrverbinder 2 mit den Rohrleitungsabschnitten 1 erleichtert. An dem Ende der Gewinde 20, 21 der Aufnahmeeinrichtungen 200, 210 sind Absätze 201, 211 angeordnet, gegen die die Rohrenden im vollständig verschraubten Zustand anliegen. Die Absätze sind so bemessen, dass der jeweilige Innendurchmesser dem Innendruchmesser der Rohre 10, 11 entspricht, also dem Innendurchmesser des Außenrohres 10 ebenso wie dem Innendurchmesser des Innenrohres 11. Insbesondere bei der bündigen Anordnung des Innenrohres 11 an dem Absatz der inneren Aufnahmeeinrichtung 210 wird ein glatter Übergang an der Verbindungsstelle erreicht, so dass nur ein Mindestmaß an Strömungsbeeinträchtigung an der Verbindungsstelle auftritt.
In den Figuren 3 und 4 sind Draufsichten auf die endseitig angeordneten Rohrverbinder 2 gemäß der Figuren 1 und 2 dargestellt. Hier ist die konzentrische Anordnung der Aufnahmeeinrichtungen 200, 210 zueinander zu erkennen. Die äußere Aufnahmeeinrichtung 200 umgibt unter Ausbildung eines Ringraumes 3 die innere Aufnahmeeinrichtung 210. Damit die Zuordnung von innerer und äußerer Aufnahmeeinrichtung 200, 210 erhalten bleibt, ist eine Fixierung über Stege 4 vorgesehen, die die Aufnahmeeinrichtungen 200, 210 zueinander festlegen. Der Ringraum 3, der durch die Stege 4 unterbrochen ist, wird ebenfalls mit Isoliermaterial 30 ausgefüllt, um einerseits Wärmeleitungsverluste zu minimieren und andererseits, um einen zusätzlichen Beitrag zur Stabilität der gesamten Rohrleitung zu leisten.
In der Figur 5 ist eine vergrößerte Detaildarstellung der Verbindungsstelle des Innenrohres 11 mit der inneren Aufnahmeeinrichtung 210 gezeigt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die übrigen Komponenten nicht dargestellt. An dem Innendurchmesser der Aufnahmeeinrichtung 210 ist eine Dichtung 5 angeordnet, die umlaufend ausgebildet ist und das Innenrohr 11 mit dem entsprechenden konischen Gewinde 110 gegenüber der Aufnahmeeinrichtung 210 abdichtet. Dadurch wird erreicht, dass eine sichere Abdichtung der gesamten Rohrleitung erfolgt, auch wenn das Ende des Innenrohres 11 nicht vollständig bis zum Absatz 211 der inneren Aufnahmeeinrichtung 210 gelangt und dort durch einen Presssitz die Rohrleitung abdichtet.
Die Figuren 6- 10 zeigen Einzelheiten des Rohrverbinders 2 gemäß der Figuren 1 bis 4, wobei Figur 6 eine Seitenansicht darstellt. In der Figur 6 sind die Aufnahmeeinrichtungen 200, 210 mit den konischen, sich zur Mitte des Rohrverbinders 2 verjüngenden Innengewinden 20, 21 zu erkennen. Innerhalb des Innengewindes 21 der inneren Aufnahmeeinrichtung 210 ist eine Ringnut 212 angeordnet, in die ein Dichtungsring 5, beispielsweise ein O-Ring, eingelegt werden kann. Zwischen der inneren Aufnahmeeinrichtung 210 und der äußeren Aufnahmeeinrichtung 200 ist ein Ringraum 3 ausgebildet, der, wie in der Figur 7 zu erkennen ist, mit einem Isoliermaterial 30 ausgefüllt ist. In den Figuren 6 und 7 sind die jeweiligen Absätze 201, 211 an den äußeren und inneren Aufnahmeeinrichtungen 200, 210 zu erkennen, an denen die Enden der Außen- und Innenrohre 10, 11 anliegen können, wenn sie vollständig in die Gewinde 20, 21 eingeschraubt sind. In den Figuren 8 bis 10 ist zu erkennen, dass die innere Aufnahmeeinrichtung 210 konzentrisch zu der äußeren Aufnahmeeinrichtung 200 angeordnet ist und mittig innerhalb der äußeren Aufnahmeeinrichtung 200 über Stege 4 unter Ausbildung eines Ringraumes 3 gehalten ist. Innerhalb des Ringraumes, der durch die Stege 4 unterbrochen sein kann, ist Isoliermaterial 30 angeordnet. Die Stege 4 erstrecken sich sternförmig radial nach außen und gehen von der inneren Aufnahmeeinrichtung 210 ab, wobei in den Figur 10, die eine Schnittdarstellung gemäß der Linie X-X in Figur 6 darstellt, die Stege 4 einstückig mit der inneren Aufnahmeeinrichtung 210 ausgebildet sind. Diese können in die äußere Aufnahmeeinrichtung 200 eingesetzt oder eingeschrumpft sein. Alternative Befestigungsmöglichkeiten der inneren Aufnahmeeinrichtung 210 in der äußeren Aufnahmeeinrichtung 200 sind möglich, ebenfalls können die Stege 4 separat ausgebildet sein und an der äußeren oder an der inneren Aufnahmeeinrichtung 200, 210 befestigt werden, beispielsweise angeschweißt werden. Auch ist es möglich, die Stege 4 an der äußeren Aufnahmeeinrichtung 200 auszubilden. Die Ringnut 212, die insbesondere in den Figuren 7 und 8 gut zu erkennen ist, dient zur Aufnahme einer Dichtung 5 zur Abdichtung des Außenumfanges des Innenrohres 11. Grundsätzlich sind auch noch Dichtungen im axialen Endbereich der Rohre möglich oder vorgesehen, so dass diese an den Absätzen 201, 211 anliegen, wenn die Rohrenden eingeschraubt werden. An der äußeren Aufnahmeeinrichtung 200 kann, wie in Figur 10 angedeutet ist, eine verschließbare Einführöffnung 203 vorgesehen sein, durch die das Isoliermaterial 30 in den Ringraum 3 zwischen der äußeren Aufnahmeeinrichtung 200 und der inneren Aufnahmeeinrichtung 210 eingeführt werden kann. Dadurch ist es möglich, nach dem Verschrauben der Innen- und Außenrohre 11, 10 mit dem Rohrverbinder 2 den Ringraum 3 innerhalb des Rohrverbinders 2 mit Isoliermaterial 30 aufzufüllen. Hierzu ist es sinnvoll, dass die Stege 4 so angeordnet oder ausgebildet sind, dass das Isoliermaterial 30 die innere Aufnahmeeinrichtung 200 am äußeren Umfang vollständig umgeben kann. Dazu sind in den Stegen 4 Durchbrüche oder Ausnehmungen vorgesehen oder die Stege 4 erstrecken sich nicht über die gesamte Axialerstreckung des Absatzes 201.
In den Figuren 11 bis 14 ist eine Variante der Erfindung gezeigt, die im Aufbau dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3 im Wesentlichen entspricht. In der Figur 11 ist ein Förderrohrleitungssystem aus mehreren Rohrleitungsabschnitten 1 gezeigt, die über Rohrverbinder 2 miteinander verbunden sind. Im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist jedoch der Innendurchmesser des Innenrohres 11 wesentlich größer als der gemäß Figur 1. Dadurch wird der Ringraum 3 schmaler als in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1, so dass, wie in der Figur 12 gezeigt ist, eine geringere Materialstärke des Isoliermaterials 30 zwischen dem Außenrohr 10 und dem Innenrohr 11 angeordnet werden kann. In der Figur 14, in der ein Schnitt gemäß XIV-XIV in Figur 11 dargestellt ist, ist zu erkennen, dass das Innenrohr 11 konzentrisch innerhalb des Außenrohres 10 gelagert ist und dass zwischen dem Außenrohr 10 und dem Innenrohr 11 ein umlaufender Ringraum 3 vorhanden ist, der vollständig mit einem Isoliermaterial 30 verfüllt ist.
In den Figuren 15 bis 19 sind Detaildarstellungen des Rohrverbinders 2 gemäß der zweiten Ausführungsform dargestellt, bei der kein separater Dichtungsring 5 in einer Ringnut 212 vorgesehen ist. Als ein weiterer Unterschied zu der Ausgestaltung des Rohrverbinders gemäß der Figuren 6 bis 10 ist der innere Absatz 211 an der inneren Aufnahmeeinrichtung 210 nicht vorhanden, so dass keine stirnseitige Anlage des Innenrohres 11 an einem Absatz vorliegt. Auch hier sind zwischen der inneren Aufnahmeeinrichtung 210 und der äußeren Aufnahmeeinrichtung 200 Stege 4 angeordnet, die radial von der inneren Aufnahmeeinrichtung 210 nach außen gerichtet sind. Hierdurch wird die innere Aufnahmeeinrichtung 210 in der äußeren Aufnahmeeinrichtung 200 ortsfest gehalten.
Als Isoliermaterial können Schäume oder andere Materialien eingesetzt werden, bevorzugt sind druckstabile Materialien, mit denen es möglich ist, hohe Druckkräfte von dem Innenrohr zum Außenrohr zu transportieren. Als besonders geeignet haben sich Isolationswerkstoffe mit einer Druckfestigkeit von 30 bis 55 N/mm2 sowie mit einer Biegefestigkeit zwischen 12 und 25 N/mm2 herausgestellt. Dabei beträgt die Rohdichte zwischen 1300 und 1500 kg/m3, insbesondere zwischen 1400 und 1410 kg/m3. Die Wärmeleitfähigkeit in einem Temperaturbereich zwischen 200°C und 700°C beträgt bevorzugt zwischen 0,55 und 0,40 W/mK, bevorzugt zwischen 50 und 45 W/mK. Diese Isolationswerkstoffe haben gute thermische Dämm- und elektrische Isolationseigenschaften, weisen eine hohe Festigkeit und thermische Stabilität auf und sind maschinell sehr gut verarbeitbar. Das Isoliermaterial kann auch in das Außenrohr 10 eingeschoben und darin gehalten werden, während das Innenrohr 11 in eine entsprechende Ausnehmung des Isoliermaterials eingeschoben wird. Durch das Verschrauben mit den Rohrverbindern 2 wird ein stabiler Rohrleitungsverband erzeugt. Eine feste Verbindung zwischen Innenrohr 11 und dem Außenrohr 10 muss nicht stattfinden, vielmehr kann das Innenrohr 11 in dem Außenrohr 10 verschieblich gelagert sein, um unterschiedliche thermische Ausdehnungen und dadurch auftretende Längendifferenzen zwischen dem Außenrohr 10 und dem Innenrohr 11 zu kompensieren und dadurch die Stabilität einer Rohrleitung nicht zu gefährden. Gleiches gilt für die Anordnung der inneren Aufnahmeeinrichtung 210 in der äußeren Aufnahmeeinrichtung 200, die ebenfalls über einseitige Verschiebesitze gelagert sein kann, um eine Längsverschieblichkeit der Aufnahmeeinrichtungen 200, 210 zueinander zuzulassen. Sowohl über die Stege 4 als auch über das Isoliermaterial 3 wird eine Zentrierung der inneren Aufnahmeeinrichtung 10 zu der äußeren Aufnahmeeinrichtung 200 erreicht. Über das Isoliermaterial 30 wird eine Zentrierung des Innenrohres 11 zu dem Außenrohr 10 erreicht. Ein einseitiger Verschiebesitz ermöglicht eine Relativbewegung der inneren Komponente zu der äußeren Komponente in einer Richtung, beispielsweise um Längendifferenzen aufgrund von Wärmeausdehnungen kompensieren zu können.
Die Merkmale der Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert sein. Jedes offenbarte Merkmal kann einzeln oder in Kombination mit anderen Merkmalen eingesetzt werden, und die Erfindung ist nicht auf die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen von Merkmalen beschränkt.

Claims

Patentansprüche
1. Förderrohrleitungssystem aus mehreren Rohrleitungsabschnitten (1) mit einem Innenrohr (11) und einem Außenrohr (10), das um das Innenrohr (11) herum unter Ausbildung eines Ringraumes (3) radial beabstandet angeordnet ist, wobei in dem Ringraum (3) zwischen dem Innenrohr (11) und dem Außenrohr (10) ein Isoliermaterial (30) angeordnet ist und die Rohrleitungsabschnitte (1) über einen Rohrverbinder (2) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Innen- und Außenrohre (11, 10) Gewinde (110, 100) aufweisen, dass der Rohrverbinder (2) zu den Rohrgewinden (110, 100) korrespondierend ausgebildete Aufnahmegewinde (21, 20) an rohrartig ausgebildeten Aufnahmeeinrichtungen (210, 200) aufweist und die Aufnahmeeinrichtungen (210, 200) konzentrisch zueinander festgelegt sind.
2. Förderrohrleitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Aufnahmeeinrichtung (210) über Stege (4) in der äußeren Aufnahmeeinrichtung (200) fixiert ist.
3. Förderrohrleitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrgewinde (100, 110) und die Aufnahmegewinde (20, 21) konisch ausgebildet sind.
4. Förderrohrleitungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrgewinde (100, 110) als Außengewinde ausgebildet sind.
5. Förderrohrleitungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der inneren Aufnahmeeinrichtung (210) und der äußeren Aufnahmeeinrichtung (200) Isoliermaterial (30) angeordnet ist.
6. Förderrohrleitungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliermaterial (30) druckstabil ist.
7. Förderrohrleitungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufnahmeeinrichtung (200, 210) eine Einführöffnung (203) für das Isoliermaterial (30) ausgebildet ist.
8. Förderrohrleitungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (11) in dem Außenrohr (10) über einseitige Verschiebsitze gelagert ist.
9. Förderrohrleitungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Aufnahmeeinrichtung (210) in der äußeren Aufnahmeinrichtung (200) über einseitige Verschiebesitze gelagert ist.
10. Förderrohrleitungssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Isoliermaterial (30) ein Schaummaterial eingesetzt ist.
11. Förderrohr mit einem Innenrohr (11) und einem Außenrohr (10), das das Innenrohr (11) unter Ausbildung eines Ringraumes (3) umschließt, wobei in dem Ringraum (3) ein Isoliermaterial (30) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliermaterial (30) druckkraftübertragend ausgebildet ist.
12. Förderrohr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliermaterial (30) inkompressibel ausgebildet ist.
13. Förderrohr nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass an den Rohrenden Gewinde (200, 210), insbesondere Außengewinde angeordnet sind.
14. Förderrohr nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewinde (200, 210) konisch ausgebildet sind.
15. Förderrohr nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (11) in dem Außenrohr (10) über einseitige Verschiebsitze unter Zulassung eines Spiels in Längsrichtung zentrierend gelagert ist.
16. Förderrohr nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrenden des Innenrohres (11) und des Außenrohres (10) konzentrisch zueinander und radial zueinander beabstandet angeordnet sind.
17. Rohrverbinder (2) zum Koppeln zweier Rohrleitungsabschnitte (1) aneinander, wobei die Rohrleitungsabschnitte (1) ein Innenrohr (11) und ein Außenrohr (10) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrverbinder (2) rohrartig ausgebildete, konzentrisch zueinander angeordnete Aufnahmeeinrichtungen (200, 210) aufweist, die zueinander festgelegt sind.
18. Rohrverbinder nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Aufnahmeeinrichtungen (200, 210) vorhanden sind und die innere Aufnahmeeinrichtung (210) über Stege (4) in der äußeren Aufnahmeeinrichtung (200) gelagert ist.
19. Rohrverbinder nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Aufnahmeeinrichtung (210) in der äußeren Aufnahmeeinrichtung (200) über einen einseitigen Verschiebsitz unter Zulassung eines Spiels in Längsrichtung zentrierend gelagert ist.
20. Rohrverbinder nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der äußeren Aufnahmeeinrichtung (200) eine Einführöffnung (203) für Isoliermaterial (30) ausgebildet ist.
21. Rohrverbinder nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der inneren und der äußeren Aufnahmeeinrichtung (200, 210) Isoliermaterial (30) angeordnet ist.
22. Rohrverbinder nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliermaterial (30) druckkraftübertragend ist.
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