FI58553B - Foerfarande foer montering av underjordiska roersystem foer varma media saerskilt fjaerrvaermeroersystem samt roeranslutning foer anvaendning vid genomfoerande av foerfarandet - Google Patents

Description

ΓκΊ ««KUULUfUfJULKAieU CQCCT

4$3Γα ^ (11) UTLÄCGNINGSSKRIFT 58553 c (45) ^ ^ 10 -81 ^ (51) K».ik?/»Bca3 ? 16 L 5*1/00 SUOMI—FINLAND Qi) ?*»>«»»*—» - rtint-eta*! 1288/7¾ (22) H>k>wliplMt—AmBtolnpiii 26.0^7¾ (23) AlkuplM—GHU^Madag 26.0¾^¾ (41) Tullut JulkWm — Wlvk dUm** 27 10.7¾ PMwttl· It r«kitt«rlludlltus ..- ...._______ . . _________ ...

_ (44) πΜΜηΜΙΜ M RNUtnOIMn PrIÄ, — rt

Patent· och rtflfttratyrtltan v ' AimMcm utkfd och utUkrHUn puMfearad 31.10.80 (32)(33)(31) Fftfotr twoikiw· »flH prtarKat 26.0U. 73

Englanti-England(GB) 19907/73 (71) A/S E. Rasmussen, , Kongensgade 107, 7000 Fredricia, Tanska-Danmark(DK) (72) Ove Thastrup, Fredricia, Tanska-Danmark(EK) (7¾) Oy Borenius & Co Ah (5¾) Menetelmä maanalaisten putkistojen asentamiseksi lämpimiä väliaineita varten, erikoisesti kaukolämpöputkistoja, sekä tämän menetelmän soveltamiseen käytettävä putkiliitin - Förfarande for montering av underjor-diska rörsystem för varma media, särskilt fjärrvärmerörsystem, sarat röranslutning för användning vid genomförande av förfarandet

Keksinnön kohteena on menetelmä maanalaisten putkistojen asentamiseksi lämpimiä väliaineita varten, erikoisesti kaukolämpöputkistoja, jossa menetelmässä joukko aksiaalisesti toisiinsa nähden suunnattuja putkia lasketaan niin, että viereisten putkenpäiden välinen etäisyys on pieni, jonka jälkeen putket laajennetaan lämmittämällä ja lämmityksen jälkeen toisiaan vastaan koskettavat putkenpäät liitetään toisiinsa.

Tällaiset putkistot rakennetaan tavallisesti suuresta joukosta lämpö-eristettyjä putkenpätkiä, jotka yhdistetään toisiinsa hitsaamalla tai jollain muulla tiiviillä ja jäykällä tavalla, jolloin putkistoon lisäksi voi kuulua joukko kaaria, haarautumia, sulkuhanoja, jne. Putkisto on tietenkin asennettava ulkoilman lämpötilassa, joka on huomattavasti alempi kuin järjestelmän myöhempi normaali käyttölämpötila, joka esim. kaukolämpöjärjestelmissä on 70 ...130 °C, joten tulee esiintymään eräitä lämpölaajenemisen aiheuttamia ongelmia. Jotta putket pääsisivät laajenemaan niiden myöhemmin lämmetessä, sovitetaan yleensä putkiston valittuihin kohtiin ns. silmukkakaaria tai palkeen-kaltaisia aksiaalitasoittimia, mikä kuitenkin erinäisistä syistä on sekä perustamiskustannusten että käyttövarmuuden kannalta epätarkoituksenmukainen ratkaisu.

\Λ ΓΛι * 2 58553

Putkenpäät on jo aikaisemmin ehdotettu yhteenliitettäviksi siten, että putket ovat vetojännityksen alaiset, jolloin putkenpäät on joustavasti venytetty mekaanisin keinoin sellaiseen suurentuneeseen pituuteen, joka vastaa putkien pituutta lämpötilassa, joka on noin puolet asennuslämpötilan ja tulevan käyttölämpötilan välisestä erotuksesta. Putkenpätkät on tällöin koottu ja ankkuroitu maahan tällä tavoin venytettyinä. Kun venytys tämän jälkeen saatetaan loppumaan, pyrkivät kylmät putket kutistumaan, mikä kuitenkin on mahdotonta ankkuroinnin takia, joten putkenpätkiin sen sijaan syntyy joustava veto jännitys. Lämpöä putkistoon myöhemmin johdettaessa pyrkivät putket laajenemaan, mikä kuitenkin ainoastaan johtaa siihen, että kylmissä putkissa esiintyvä vetojännitys muuttuu jännityksettömäksi tilaksi, kun putken lämpötila on saavuttanut noin puolet käyttölämpötilasta. Tämän jälkeen jatkuvan lämpenemisen aiheuttama laajenemistaipumus johtaa putkissa esiintyvään puristusjännitykseen. Käyttölämpötilan tultua saavutetuksi tulee koko puristusjännitys olemaan vain noin puolet siitä, mikä se olisi siinä tapauksessa, että putket heti alussa olisi koottu kylminä ilman esijännittämistä. Käytännössä on asianlaita niin edullinen, että tavanomaisten teräsputkien sallitut puristus- ja veto jännitykset nimenomaan ovat sitä suuruusluokkaa, että putket tulevat kestämään edellä selitetyn käsittelyn, kun asennuslämpötilan ja käyttölämpötilan välinen ero on suuruusluokkaa 100 °C, kuten on laita kaukolämmityslaitteistossa, kun taas putket eivät ilman mainittua esijännittämistä kestäisi tällaista käsittelyä. Voidaan täten välttää silmukkahaarojen, aksiaalitasoittimien ja muiden laajenemislaitteiden käyttämistä. Putkenpätkien välttämätön mekaaninen esijännittäminen vaikeuttaa kuitenkin suuresti putkiston asentamista.

Tässä yhteydessä on mainittava, että ennestään on tunnettu menettelytapa, jonka mukaan putket yksinkertaisesti esivenytetään lämmön avulla siten, että putket kootaan kylmiltään ja niiden läpi johdetaan lämmi-tysväliainetta, jonka lämpötila on noin asennus- ja käyttölämpötilojen keskivälissä, jolloin putket sijaitsevat peitt|bnättöminä kaivannoissaan. Sen jälkeen, kun putket ovat saavuttaneet mainitun keskilämpötilan ja ovat vastaavasti laajentuneet, täytetään kaivanto, minkä jälkeen putkiin painautuva täyttömaa estää näiden putkien lämpöliikkeet siten, että putkien tämän jälkeen jäähtyessä näissä putkissa syntyy joustava vetojännitys, kun taas putkia käyttölämpötilaan lämmitettäessä näissä putkissa kehittyy joustava puristusjännitys, jolloin 3 58553 periaatteessa saavutetaan sama tulos kuin edellä mainittua mekaanisesti esijännitettyjen putkien käyttöön perustuvaa asennustapaa sovellettaessa. Tällöin tullaan kuitenkin kokonaan toimeen ilman putkien hankalaa mekaanista esijännittämistä. Vakava haitta on sen sijaan, että kaivanto on pidettävä auki, kunnes putkisto voidaan liittää lämmitysväliaineeseen, koska tämä tavallisesti aiheuttaa huomattavia liikenteellisiä haittoja ja lisäksi voi käytännössä olla vaikeata johtaa putkistoon vettä, jonka lämpötila on puolet käyttölämpötilasta.

Keksinnön tarkoituksena on osoittaa alussa mainittua tyyppiä oleva tapa, jonka avulla voidaan välttää putkien mekaaninen esijännittäminen, käyttämällä lämpöön perustuvaa esilämmittämistä ilman niitä haittoja, joita viimeksi mainittu tunnettu menettelytapa aiheuttaa.

/

Keksinnön tavoite saavutetaan soveltamalla patenttivaatimuksen 1 tunnistavassa osassa esitettyä menetelmää. Nähdään, että putkisto tällöin tehdään sellaiseksi, että lämmin väliaine pääsee virtaamaan sen läpi ennen kuin järjestelmä on lopullisesti koottu ja lukittu lämmön aiheuttamilta liikkeiltä, ja että järjestelmä voidaan helposti sovittaa siten, että jäykkien putkien päät kohtaavat toisensa nimenomaan silloin, kun putkien lämpötila on saavuttanut edellä mainitun keskikorkeuden, minkä jälkeen itse asennustyön kannalta on merkityksetöntä, nouseeko lämpötila vieläkin enemmän, koska putket eivät kuitenkaan pääse laajenemaan enemmän. Tämä tarkoittaa sitä, että syötetyllä lämpöväliaineella voi olla koko käyttölämpötila, ja että kaivannot voidaan ennalta täyttää lukuunottamatta niitä kohtia, joissa putken-päät on lopulta koottava sen jälkeen, kun lämpö on kytketty järjestelmään. Kaivanto on toisin sanoen koko putkenpituuden vain muutamissa kohdissa jätettävä auki, joten putkisto voidaan rakentaa mahdollisimman vähän liikenteellisiä haittoja aiheuttaen. Sen jälkeen, kun putkenpäät on pysyvästi yhdistetty toisiinsa, tulee putkistolla olemaan täysin sama luonne kuin sellaisella putkistolla, joka on yhdistetty soveltamalla molempia edellä mainittuja tunnettuja menettelytapoja, mutta järjestelmän aikaansaaminen on tapahtunut tarkoituksenmukaisemmalla tavalla.

Keksinnön mukaista tapaa sovellettaessa on tietenkin otettava huomioon, että putkien kitka täytettyjen kaivantojen maatäytteen suhteen tulee enemmän tai vähemmän vastustamaan putkien laajenemista niiden 4 58553 lämmittämisen yhteydessä, riippuen kulloinkin siitä, onko putkien lämpöeristys tehty siten, että eristyksen ulkosivu on enemmän tai vähemmän jäykästi yhdistetty johtoputkeen, mutta tällöin on kysymys pelkistä ammattimaisista toimenpiteistä, kun on määrättävä laskettujen putkenpätkien päiden välinen oikea alkuetäisyys ja on ratkaistava kysymys putkien eräiden kohtien ankkuroimisestä ympäristöön.

Keksinnön piiriin kuuluu myös patenttivaatimuksen 3 osoittama putkisto, joka on aikaansaatu keksinnön mukaisella tavalla, samoin kuin patenttivaatimuksessa 4 mainittu putkiliitoselin, joka tunnetaan siitä, että kokoonpuristettavissa oleva putkenpätkä tulee lopullisen kokoamisen jälkeen olemaan täysin suljettuna sitä ympäröivään putki-muhviin, joten on yhdentekevää, tuleeko tämä kokoonpuristettavissa oleva putkenpätkä myöhemmin turmeltumaan. Tätä putkenpätkää ei näin ollen tarvitse sellaisenaan konstruoida pitkäaikaista kestoa varten.

Keksintö selitetään seuraavassa lähemmin oheisen piirustuksen perusteella.

Kuvio 1 esittää pituusleikkauksena osittain maalla täytettyä kaivantoa, jossa on keksinnön mukaisen kaliko lämpö putki s ton putkijohto.

Kuvio 2 esittää leikkauksena keksinnön mukaista putkiliitoselintä.

Kuvio 3 esittää pituusleikkauksena keksinnön mukaan tehtyä putki-liitosta.

Kuvio 1 esittää putkea, joka on muodostettu joukosta putkenpätkiä 2, jotka kohdissa 4 on liitetty päittäin. Eräiden liitosten luona on kuitenkin putkenpäiden väliin työnnetty putkipaljeyksikkö 6, joka seuraavassa selitetään lähemmin. Putki on laskettu kaivantoon 8, joka asennuksen ja tämän jälkeen suoritetun painekoestuksen jälkeen on täytetty maalla, jolloin kuitenkin putkipalkeiden 6 luona olevat alueet väliaikaisesti pidetään avattuina. Haluttaessa voidaan putki ei näytettyjen, mutta ennestään tunnettujen ankkurielimien avulla ankkuroida ympäröivään maahan kohdissa, jotka sijaitsevat paljeyksi-köiden 6 keskivälissä.

Sen jälkeen, kun kysymykseen tuleva putkiväli on koestettu paineella ja kaivanto on täytetty maalla (kuvio 1), johdetaan kaukolämpövettä 58553 5 normaalin täyden käyttölämpötilan omaavana putken läpi, jolloin putki pyrkii laajenemaan aksiaalisesti. Ellei maata olisi jo täytetty kaivantoihin, rupeaisivat putket tällöin heti laajenemaan, mutta kaivannossa olevan maan takia esiintyy huomattavan suurta kitkaa, joka riittää putkien pitämiseksi kiinni siten, että ne eivät pääse laajenemaan lämpötilannousun ensimmäisen osan aikana, esim. kunnes lämpötila on noussut noin puoleen käyttölämpötilasta. Tällöin syntyy putkissa sen sijaan joustava puristusjännitys, joka on suurin toisiaan seuraa-vien paljeyksiköiden 6 keskivälissä, ja pienenee nollaan paljeyksiköi-tä kohti mentäessä. Putken lämpötilan noustessa edelleen tulee maan aiheuttama kitka voitetuksi ja paljeyksiköiden välillä olevat putken-pituudet rupeavat laajenemaan, kunnes putkenpäät paljeyksiköiden luona kohtaavat toisensa ja tällöin ne mekaanisesti estävät jatkuvan lämpölaa j enemisen.

Putkenpäiden välinen etäisyys on sovitettu sellaiseksi, että putket tulevat kohtaamaan toisensa ennen kuin ne ovat saavuttaneet täyden käyttölämpötilan, jolloin kohtaaminen voi tapahtua esim. edellä mainitun keskilämpötilan ja käyttölämpötilan keskivälissä. Siihen hetkeen asti, kunnes putkenpäät kohtaavat toisensa, tulee putkimateriaali olemaan välittömästi näiden päiden luona pääasiallisesti jännitykse-töntä, mutta lämpenemisen jatkuessa tulee näissäkin kohdissa kehittymään joustava puristusjännitys, joka maan aiheuttaman kitkan takia tulee heikentyen etenemään jokaisen, paljeyksiköiden 6 välissä sijaitsevan putkenpituuden keskustaa kohti. Olosuhteet voivat olla siten sovitetut, että täten aikaansaadaan pitkin koko putkea pääasiallisesti vakio puristusjännitys, kun lämpötila saavuttaa käyttölämpötilan.

Heti, kun putkenpäät ovat paljeyksiköiden 6 luona kohdanneet toisensa, liitetään vastaavat putkiyksiköt esim. seuraavassa selitetyllä tavalla toisiinsa vedenpitävästi ja jäykästi, minkä jälkeen maata täytetään paljeyksiköiden luona oleviin paikallisiin kaivantoihin, ja putkisto on täten valmiiksi asennettu.

Putkiston normaalin käytön aikana tulee putkessa siis esiintymään jotakuinkin tasaisesti jakautunut sallittua suuruutta oleva puristus-jännitys. Putkiston myöhemmin jäähtyessä, esim. korjausten yhteydessä, pyrkivät putket vetäytymään kokoon, mutta koska ne muuten ovat 56553 6 liikkumattomasta kiinni maassa, tulee jäähtyminen ainoastaan johtamaan siihen, että esiintyvä puristusjännitys pienenee, kunnes putki on jännityksetön lämpötilassa, joka sijaitsee esim. sen lämpötilan, jossa putket asennuksen aikana alkoivat siirtyä aksiaalisesti, ja sen lämpötilan, jossa putkenpäät kohtasivat toisensa, keskivälissä. Käytännössä tämä putkien jännityksetön tila voi esiintyä lämpötilassa, joka sijaitsee käyttölämpötilan ja kylmän tilan keskivälissä, ja koska putkenpäät nyt ovat palkeiden 6 luona jäykästi yhdistetyt toisiinsa, tulee putkien edelleen jäähtyessä kylmään tilaan niissä kehittymään tasainen vetojännitys, jolla on sama numeerinen suuruus kuin asennuksen aikana esiintyvällä puristusjännityksellä, siis nimenomaan juuri sallittu suuruus.

Kuvio 2 esittää paljeyksikön erästä suosittua suoritusmuotoa. Palje-elin 10 on hitsattu lyhyen putkenpätkän 12 ja pitemmän putkenpätkän 14 väliin, ja lyhyemmän putkenpätkän 12 sisään on hitsattu kiinni putkenpätkä 16, joka työntyy teleskooppimaisesti putkenpätkään 14 palje-elimen 10 läpi siten, että putki 16 pääsee tukemaan palje-elintä ja toimimaan johteena paljeyksikön puristuessa aksiaalisesti kokoon. Kumpaankin putkenpätkään 12 ja 14 on hitsattu kiinni ulkopuolinen laippaosa, vast. 18 ja 20, joihin on tehty palkeen keskustaa kohti ulottuvat lieriömäiset laipat 22 ja 24, joiden halkaisija on suurempi kuin palkeen ulkohalkaisija.

Näytetty paljeyksikkö on tarkoitettu hitsattavaksi liitoskappaleena putken pituuksien 2 päiden väliin, mikä kuviossa 3 on näytetty ennalta valmistettujen lämpöeristettyjen putkien 2, 2' yhteydessä, joissa putkissa on esim. polyuretaanivaahtoa oleva eristyskerros 26, ja tätä ympäröivä vedenpitävä muovisuojus 28. Sellaisissa putkiliitoksissa 4 (kuvio 1), joihin ei ole sijoitettu paljeyksiköitä 6, hitsataan eristyskerroksesta ulkonevat putkien 2 ja 2' päät suoraan kiinni toisiinsa, ja järjestelmän paineenkoestukeen jälkeen sovitetaan liitoksen ympärille kuvion 3 näyttämä muhvi 32, minkä jälkeen aukon 34 läpi työnnetään vaahtoainetta putkenpäiden ja muhvin 32 välisen tilan eristämiseksi. Niissä kohdissa, joihin paljeyksiköt on sijoitettava, hitsataan nämä yksiköt putkenpäiden väliin. Laippaosien 22 ja 24 kohdatessa toisensa järjestelmää edellä selitetyllä tavalla lämmitettäessä, hitsataan nämä osat kiinni toisiinsa, kuten kuvion 3 hitsaus-kohdassa 30 on näytetty. Tämän jälkeen muhvi 32 sijoitetaan paikal- 7 58553 lean, ja aukko 34 suljetaan tulpalla sen jälkeen, kun putkiliitoksen ympärille on valettu eristysvaahtoa.

Paljeyksikön selitetyn suoritusmuodon ansiosta saadaan palje-elin 10 lopullisessa liitoksessa täydellisesti suljetuksi ympäröivään voimakkaaseen putkenkappaleeseen, joka on muodostunut näytetyistä laipoista niin, että itse palje-elimellä ei tarvitse olla pitkää kestoikää.

Keksintö ei muuten rajoitu nimenomaan tässä selitetyn paljeyksikön käyttöön, koska putkenpäät voidaan lopullisesti liittää yhteen jollain toisella tavalla, esim. pulttien avulla, tai käyttämällä putkenpäiden sopivien kaulus- tai laippaosien pikalukitusta.

Putkien lämpölaajenemista edellä selitettäessä on edellytetty, että maan aiheuttama kitka vaikuttaa, toisin sanoen että eristyskerros 26 muodostaa itse lämpöputken ja ympäröivän vaipan 28 välisen jäykän yhteyden, kuten putket parhaiten käytännössä rakennetaan. Periaatteessa mikään ei kuitenkaan estä tekemästä eristystä siten, että se ei voi välittää voimia ko. putkenpintojen välillä, jolloin tässä tapauksessa riittää, että sisäpuolinen putki ankkuroidaan ympäristöön putkijohdon määrätyissä kohdissa, sopivasti kahden paljeyksikön keskivälissä sijaitsevissa kohdissa.

Suoritusesimerkkinä mainittakoon, että kahden paljeyksikön 6 välisen putken pituus voi olla 108 m, että putki koostuu 18 putkenpätkästä, joiden pituus on 6 m, ja että laippojen 22 ja 24 välinen alkuetäisyys tällöin voi olla noin 65 mm, kun kylmän asennuslämpötilan ja maksimi-käyttölämpötilan välisen erotuksen on oltava noin 100 °C. Paljeyksi-köiden sijoitus ja niiden välinen alkurako voidaan muuten laskea normaalin ammattitaidon perusteella.

Claims (2)

8 58553

1. Menetelmä maanalaisten putkistojen asentamiseksi lämpimiä väliaineita varten, erikoisesti kaukolämpöputkistoja, jossa menetelmässä joukko aksiaalisesti toisiinsa nähden suunnattuja putkia lasketaan niin, että viereisten putkenpäiden välinen etäisyys on pieni, jonka jälkeen putket laajennetaan lämmittämällä ja lämmityksen jälkeen toisiaan vastaan koskettavat putkenpäät liitetään toisiinsa, tunnet-t u siitä, että viereiset putkenpäät ennen lämmitystä yhdistetään toisiinsa lyhyiden, aksiaalisesti helposti kokoonpuristuvien putkiele-menttien (6), edullisesti putkipalkeiden, avulla, että putkien laajentuminen aikaansaadaan johtamalla lämmintä väliainetta putkien läpi, kunnes putket lämpötilassa, joka on putkistoa varten suunnitellun maksimikäyttölämpötilan alapuolella, on laajentunut niin paljon, että putkenpäät koskettavat toisiaan, sekä että putkenpäät yhdistetään toisiinsa niin, että liitokset voivat siirtää sekä puristus- että vetovoimia .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että putkenpäät yhdistetään letku- tai paljekappaleilla (10), jotka on ympäröity putkenpäihin kiinteästi yhdistetyillä laipoilla (18, 20), joiden toisiaan vasten olevat päätereunat saatetaan painumaan toisiinsa putkia lämmitettäessä, minkä jälkeen nämä päätereunat kiinnitetään toisiinsa vedenpitävästi, sopivasti yhteenhitsaamalla tai liittämällä laippaosat yhteen pulttien avulla. 1 Patenttivaatimuksen 2 mukaisen menetelmän soveltamiseen käytettävä putkiliitoselin, joka muodostuu aksiaalisesti helposti kokoonpuristet-tavissa olevasta letku- tai paljemaisesta putkenkappaleesta (10), jossa on kiinteät putkimaiset pääteosat (12 ja 14), jotka on tarkoitettu kiinnihitsattaviksi niihin putkenpäihin (2), jotka on liitettävä yhteen ja joissa pääteosissa on kiinteät laippaosat (18, 22 ja 20, 24), jotka sijaitsevat kokoonpuristettavissa olevan putkenkappaleen (10) ulkopuolella, tunnettu siitä, että molempien pääteosien laippaosat (18, 22; 20, 24) kokoonpuristettavissa olevan putkenkappaleen kokoonpuristuttua painautuvat toisiinsa ja on sovitettu tiiviisti liitettäväksi yhteen putkeksi tai muhviksi, joka vedenpitävästi sulkee sisäänsä kokoonpuristettavissa olevan putkenkappaleen (10).