WO2011054451A1

WO2011054451A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer thermisch isolierten rohrleitung, insbesondere für kryogene medien

Info

Publication number: WO2011054451A1
Application number: PCT/EP2010/006457
Authority: WO
Inventors: Wilhelm Wechsler; Christian Dreyer; Jörg Wenzel
Original assignee: Leoni Kabel Holding Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2011-05-12
Also published as: DE102009050686A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer thermisch isolierten Rohrleitung (3), insbesondere für ein kryogenes Medium, bei dem ein Pulver-Faser Gemisch (11) auf ein Hohlrohr (5) als thermische Isolierschicht (11') aufgetragen wird, wobei die das Hohlrohr (5) umgebende Isolierschicht (11') aus dem Pulver-Faser-Gemisch (11) mit einem textilartigen Fasernverbund (15) und/oder mit einer gasdurchlässigen Bandage (16) umwickelt wird. Eine hierzu vorgesehene Vorrichtung (1) umfasst einen Vorratsbehälter (10) zur Aufnahme des Pulver-Faser-Gemisches (11) und eine Fördereinrichtung (2, 28) zum Aufbringen des Pulver-Faser-Gemisch (11) auf das Hohlrohr (5) sowie eine Vorschubeinrichtung (6) zum Ausschieben des Hohlrohres (5) in Rohrlängsrichtung (7) über eine Austrittsöffnung (8).

Description

Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer thermisch isolierten Rohrleitung, insbesondere für kryogene Medien

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung einer thermisch isolierten Rohrleitung. Sie betrifft weiter eine danach arbeitende Vorrichtung sowie eine danach hergestellte thermisch isolierte Rohrleitung, insbesondere für ein kryogenes Medium (Fluid).

Vor dem Hintergrund der dezentralisierten Energieversorgung ist der Bedarf nach Speichermöglichkeiten, insbesondere für erneuerbare Energien, sehr gefragt. Bei der Speicherung größerer Energiemengen hat Wasserstoff trotz des mit der Erzeugung und Speicherung verbundenen Energieaufwandes als universeller und reinlich verwertbarer Sekundärenergieträger ein großes Einsatzpotenzial. Ein hierzu einsetzbares leitungsbasiertes System für die Energiespeicherung und insbesondere für den Energietransport erfordert eine Übertragungsleitung, deren zentraler Bestandteil eine thermisch isolierte Rohrleitung, beispielsweise für flüssigen Wasserstoff, Helium oder Stickstoff, ist. Die thermisch isolierte Rohrleitung kann in die Übertragungsleitung eingebunden sein, die ihrerseits thermisch gekoppelte Rohrleitungen zum Transport eines kryogenen Fluids und eines Kühlfluids aufweist.

Eine derartige Übertragungsleitung ist beispielsweise aus der DE 692 02 950 T2 bekannt. Die bekannte Übertragungsleitung umfasst eine zentrale Leitung aus rostfreiem Stahl für das kryogene Fluid, beispielsweise für flüssiges Helium oder für flüssigen Wasserstoff. Die Stahlrohrleitung ist von einer Mehrfachisolation umgeben, die ihrerseits lose von einem Metallschirm aus einem dünnen gewickelten Aluminiumband umwickelt ist. Der Metallschirm ist mittels Klammern an einem zu der zentralen Stahlrohrleitung parallel geführten weiteren Stahlrohr für ein Kühl- fluid gehalten. Der Metallschirm wiederum ist von einer Superisolation umgeben, die ihrerseits von einer Umhüllung mit Vakuumeinschluss umgeben ist.

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BESTÄTIGUNGSKOPIE Aus der WO 2005/043028 A2 ist eine Leitungskomponente für ein Energienetz mit einer ersten Leitung für den kryogenen Energieträger und mit einer zweiten Leitung für ein flüssiges Wärmeübertragungsmedium bekannt. Die zur zweiten Leitung parallel verlaufende erste Leitung steht mit Wärmetauschern zum Verdampfen oder Kondensieren des Wärmeübertragungsmediums in Verbindung. Die Leitungen sind von Folienisolierungen umgeben und von einem Außenmantel umschlossen. In dessen Innerem verlaufen elektrische Kabel und Signalleitungen, die ihrerseits in ein Isoliermaterial eingebettet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung einer thermisch besonders zuverlässig isolierten Rohrleitung, insbesondere für den Transport kryogener Medien, anzugeben. Des Weiteren soll eine nach diesem Verfahren arbeitende Vorrichtung angegeben werden.

Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der hierauf bezogenen Unteransprüche.

Hierzu wird in einem Fließprozess mit einer gewissen Druckbeaufschlagung oder Pressung ein Pulver-Faser Gemisch als thermische Isolierschicht auf ein Hohlrohr aufgetragen. Das Pulver-Faser Gemisch ist frei von Haft- und/oder Bindermitteln, wie Kleber oder Kunststoffe, und insbesondere frei von Thermoplasten oder dergleichen. Der auf das zentrale Hohlrohr aufgebrachte Verbund aus dem Pulver- Faser-Gemisch wird mit einer gasdurchlässigen Bandage umwickelt, geeigneterweise unter Zwischenlage eines Geflechtes, Gestrickes oder Gewirkes als textilar- tigem Fasern- oder Garnverbund. Das Geflecht bzw. Gestrick wird zweckmäßigerweise ebenfalls durch Wickeln oder Bandieren um den die Isolierschicht bildenden Verbund aus dem gepressten und homogen verdichteten Pulver-Faser- Gemisch herum gelegt. Das Gewirk erfüllt zusätzlich zu den Fasern eine Stützfunktion für das Pulver innerhalb des Verbundes. Geeigneterweise wird das Hohlrohr kontinuierlich in Rohrlängsrichtung vorgeschoben, während das Pulver-Faser-Gemisch auf das Hohlrohr aufgedrückt wird. Das Pulver-Faser Gemisch wird mit einer Isolier- oder Verbundschichtdicke auf das Hohlrohr aufgetragen, die vorzugsweise größer als der Rohrdurchmesser des Hohlrohres ist.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, zur zuverlässigen thermischen Isolierung einer Rohrleitung einen Isolationswerkstoff heranzuziehen, der einen geringen Wärmeeintrag in die Rohrleitung sicherstellt und damit hinsichtlich einer Wärmeübertragung durch Festkörperwärmeleitung, Wärmestrahlung und Konvek- tion möglichst optimiert ist. Diesbezüglich hat sich ein Kieselsäurepulver als besonders geeignet herausgestellt. Um den Wärmestrahlungsanteil der Wärmeübertragung zu reduzieren, sollte ein Trübungsmittel, beispielsweise Titandioxid oder Ruß eingesetzt, beispielsweise mit dem Pulver vermischt werden.

Problematisch bei der Isolierung der Rohrleitung lediglich mit Pulver ist die zusätzliche Bedingung, dass sich das zentrale Hohlrohr (Edelstahlrohr) beim Bewegen der Leitung zu einer vorgesehenen Außenhülle verschiebt und an dieser anlegen würde, wodurch eine Wärmebrücke entstehen kann. Da reine Schüttungen von Pulver fließen und verrutschen können, wodurch beispielsweise das Hohlrohr an den Rand des Verbundes gelangen könnte und die verbleibende Isolationsdicke dann nicht mehr ausreichen würde, sollte das Pulver gebunden werden. Hierzu sollten erkanntermaßen Vliese oder Faserwerkstoffe eingesetzt werden, die innerhalb der Isolation eine zusätzliche Stützfunktion wahrnehmen. Diese wiederum sollten jedoch den Wärmeeintrag in die zentrale Hohlleitung möglichst gering halten.

Um einen möglichst geringen Wärmeeintrag des Isoliermaterials in die Hohlleitung zu gewährleisten, ist daher ein Gemisch aus Pulver und Faser bevorzugt, wobei die Fasern die Stützfunktion übernehmen, während das Pulver im Wesentlichen die Funktion der Isolation gegen eine Wärmeübertragung durch Wärmestrahlung, Festkörperwärmeleitung und Konvektion übernimmt. Zwar ist es denkbar, das Pulver in Folien- oder Gewebebeutel zu füllen und diese dann um das Hohlrohr zu wickeln. Auch könnte hierzu ein zuvor durch Bepude- rung mit Pulver versetztes, schwach vernadeltes Vlies beispielsweise durch Bandwickeln in mehreren Schichten auf das Rohr aufgebracht werden. Dies hat jedoch nicht nur den Nachteil einer schlechten Bearbeitbarkeit. Vielmehr entstehen unerwünschterweise einerseits Wärmebrücken an den Stößen und andererseits ergeben sich Falten infolge des Wickeins.

Im Vergleich zur Aufbringung des Pulver-Faser-Gemisches in Form eines gepuderten oder pudergetränkten Vlieses aus dem Faserwerkstoff ermöglicht jedoch ein Stopfen, d.h. ein Auffließen und Aufdrücken des losen Pulver-Faser-Gemisches auf die zentrale Hohlleitung einerseits einen homogenen Faser-Pulver-Verbund als thermische Isolierung und andererseits aufgrund der nur wenigen Berührungspunkte der Fasern eine besonders geringe Festkörperleitfähigkeit der Isolation. Zudem vermeiden die Fasern, insbesondere Polyamid-Fasern, in dem Pulver-Faser-Gemisch aufgrund deren Stützfunktion ein unerwünschtes Fließen des Pulvers, insbesondere bei einem Biegen der isolierten Rohrleitung im Zuge dessen Verlegung am Bestimmungsort.

Die Aufschichtung des Pulver-Faser-Gemisches auf das nachfolgend auch als Kapillare bezeichnete zentrale Hohlrohr entsteht vorzugsweise nach dem Prinzip der Extrusion. Das Aufbringen des Pulver-Faser-Gemisches erfolgt hierbei prinzipiell durch ein Auffließen bzw. Aufdrücken des möglichst homogenen Gemisches aus dem Pulver und den vliesartigen Fasern (Vliesfasern) mit einer gewissen Pressung auf den Außenumfang des Hohlrohres. Der auf diese Weise auf das zentrale Hohlrohr aufgebrachte Verbund aus dem Pulver-Faser-Gemisch bildet die thermische Isolierschicht in gewünschter oder bestimmungsgemäßer Schichtdicke.

Die hergestellte Rohrleitung mit dem vorzugsweise aus Edelstahl bestehenden zentralen Hohlrohr (Kapillare) weist somit außenseitig eine thermische Superisola- tion in Form des unter Druckbeaufschlagung verdichteten Gemisch aus Polyamid- Fasern und Kieselsäurepulver, das geeigneterweise mit einem Trübungsmittel versetzt ist. Die um diesen Verbund gewickelte Bandage hält den Verbund des Pulver-Faser-Gemisches nicht nur zusammen, sondern verhindert auch ein Ausrieseln des Pulvers aus dem Verbund. Zudem schützt die Bandage die Isolation aus dem Pulver-Faser-Gemisch.

Die gasdurchlässige Bandage ermöglicht als Zusatzfunktion ferner ein Gleiten der thermisch isolierten Rohrleitung an einem diese Rohrleitung umgebenden Außenrohr. Hierbei ist der umwickelte Verbund aus dem Pulver-Faser Gemisch mit darin thermisch isolierend eingeschlossenem Hohlrohr geeigneterweise von einem gasdichten und: druckfesten Außenmantel in Form eines aus Edelstahl oder Kupfer bestehenden Wellrohres umgeben.

Bezüglich der Vorrichtung zur Herstellung der thermisch isolierten Rohrleitung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 4. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Varianten sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.

Die Vorrichtung weist einen Vorratsbehälter zur Aufnahme des Pulver-Faser-Gemisches auf. In einer ersten Variante mündet der Vorratsbehälter über eine Einfüll- oder Durchgangsöffnung in einen am Behälterboden angeordneten Hohlraum eines vorzugsweise zylinderförmigen Schneckengehäuses ein, in den das Pulver- Faser-Gemisch (vertikal) einfällt. Aus diesem hohlzylindrischen Schneckengehäuse, das die Austrittsöffnung aufweist, wird das Pulver-Faser-Gemisch quer zur Fallrichtung über wiederum eine Austrittsöffnung ausgedrückt.

Eine Fördereinrichtung dient zum Aufbringen des Pulver-Faser-Gemisches auf das Hohlrohr. Besonders geeignet ist dazu eine nachfolgend auch als Hohlschnecke bezeichnete hohle Förderschnecke nach Art eines Extruders oder einer Schneckenpresse. Die Hohlschnecke ist am Behälterboden des Vorratsbehälters in dem hohlzylindrischen Schneckengehäuse drehbar gelagert.

Das Hohlrohr wird mittels einer Vorschubeinrichtung in Rohrlängsrichtung durch die Hohlschnecke hindurch und über die beispielsweise düsenartige oder aus ei- nem Düsenkopf ausmündende Austrittsöffnung aus dem Extruder herausgeführt. Die Hohlschnecke wird zweckmäßigerweise elektromotorisch mit veränderlicher Geschwindigkeit rotatorisch angetrieben.

Zur Vermeidung eines Rückfließens des mittels der Hohlschnecke geförderten Pulver-Faser-Gemisches in den Vorratsbehälter zurück ist in einer bevorzugten Ausführung der ersten Variante die Einfüllöffnung teilweise, insbesondere halb geschlossen. Hierzu erstreckt sich die Einfüllöffnung ausgehend vom Scheitel der zylinderförmigen Gehäusewand des Schneckengehäuses lediglich einseitig in ei- ^; ne der beiden Umfangsrichtungen. Im Scheitel erstreckt sich zumindest annähernd vertikal eine erste Trichterwand des Vorratsbehälters, so dass auf der dem Behälterinnenraum des Vorratsbehälters abgewandten Rückseite dieser Trichterwand die Gehäusewand des Schneckengehäuses geschlossen ist.

Die Einfüllöffnung beginnt somit etwa im Scheitel des Gehäuses und erstreckt sich von dort bei rechtsdrehender Hohlschnecke im Uhrzeigersinn bis zu einer zweiten Trichterwand. Diese, der ersten Trichterwand gegenüberstehende zweite Trichterwand schließt die Einfüllöffnung in einem Winkelabstand zum Scheitel und zur ersten Trennwand in Umfangsrichtung ab.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung dieser Ausführung ist an der Gehäuseinnenwand des Schneckengehäuses eine Anzahl von Aufrührstegen angeordnet. Diese erstrecken sich in Gehäuselängsrichtung innerhalb des Schneckengehäuses vorzugsweises parallel zur Schneckenachse der Hohlschnecke. Diese Steganordnung verhindert zusätzlich ein Rückfließen des mittels der Hohlschnecke geförderten Pulver-Faser-Gemisches in den Vorratsbehälter zurück.

In einer zweiten Varianter wird das Pulver-Faser-Gemisch direkt über die boden- seitige Austrittsöffnung aus dem Vorratsbehälter ausgepresst, der mit dem Pulver- Faser-Gemisch befüllt ist. Hierzu wird das zentrale Hohlrohr durch einen geeigneterweise trichterförmigen Vorratsbehälter (Trichterbehälter) hindurch geführt und tritt über die Austrittsöffnung (Trichteröffnung) aus diesem aus. Um das vertikal durch den Trichterbehälter geführte Hohlrohr herum wird das Pulver-Faser-Gemisch, beispielsweise durch am Behälterumfang angeordnete Förderbänder, auf das Hohlrohr aufgedrückt bzw. aufgepresst und durch die düsenartige oder als Düse wirksame Austritts- bzw. Trichteröffnung ausgestoßen. Das aus dem Trichterbehälter austretende, mit der Isolationsschicht aus dem Pulver-Faser- Gemisch ummantelte Hohlrohr wird anschließend analog der ersten Variante mit einem Geflecht bzw. Gestrick und anschließend mit einer gasdurchlässigen Bandage umwickelt.

Das das Medium führende Hohlrohr (Kapillare) besteht geeigneterweise aus einem nicht rosten austenitischen Stahl und ist temperaturfest, insbesondere tief- temperaturfest. Daher ist das Hohlrohr auch noch bei einer Temperatur von minus 255 Grad Celsius (-255°C), insbesondere bei einem Druck von kleiner oder gleich 20 bar, ausreichend belastbar. Der Innendurchmesser, d. h. die lichte Werte des Hohlrohres dieser zentralen Rohrleitung beträgt geeigneterweise 0,5 mm bis 50 mm, zweckmäßigerweise 1 mm bis 30 mm, beispielsweise 1 ,1 mm bis 20 mm.

Beispielsweise geeignet ist ein zentrales Edelstahl-Hohlrohr mit einem Außendurchmesser von 6 mm und einem Innendurchmesser 3 mm aus X2Cr Ni Mo17- 12-2. Die Schichtdicke der Isolation (Pulver-Faser- Verbund) ist größer als der Außendurchmesser des Hohlrohres, wobei das Verhältnis zwischen Rohraußendurchmesser und Verbundschichtdicke der Isolation geeigneterweise mindestens 1 :2 ist.

Das Verhältnis der Gewichtsanteile der Fasern (Vlies) zum Pulver orientiert sich an einer Optimierung eines möglichst hohen Pulveranteils bei gleichzeitig möglichst hoher, zumindest jedoch ausreichender Stützfunktion durch die Fasern. Ein Verhältnis von einem Gewichtsanteil Fasern zu acht Gewichtsanteilen Pulver (Masse [g] Fasern / Masse [g] Pulver = 1 :8) hat sich als besonders zweckmäßig herausgestellt.

Die thermisch isolierte Rohrleitung ist zumindest derart flexibel, dass diese ähnlich einem Erdkabel verlegt werden kann. Die aus dem Pulver-Faser-Gemisch bzw. - Verbund bestehende Superisolation dieser Rohrleitung ermöglicht eine kostengünstige Installation und einen effektiven Betrieb über eine Verlegereichweite von mehreren Kilometern. Die thermisch isolierte Rohrleitung eignet sich auch zum Transport heißer Medien, insbesondere von Gas oder Flüssigkeiten hoher Temperatur.

Nachfolgen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch eine erste Variante einer extruderartigen Vorrichtung zur Herstellung einer thermisch isolierten Rohrleitung für kryogene Medien, mit einem Vorratsbehälter für ein Pulver-Faser-Gemisch und mit einer holen Förderschnecke (Hohlschnecke), durch die ein Hohlrohr geführt ist,

Fig.2 in einem Längsschnitt den Extruder gemäß Fig. 1 mit einer Antriebseinheit,

Fig. 3 in einem Querschnitt den Extruder gemäß Fig. 2 mit Halbtrichterförmigem Behälter,

Fig. 4 schematisch eine zweite Variante der Vorrichtung mit einem mit seitlichen Förderbändern versehenen trichterförmigen Vorratsbehälter, in den das Hohlrohr vertikal von oben einläuft,

Fig. 5 in einer Draufsicht die Vorrichtung gemäß Fig. 4 mit hexagonalem

Vorratsbehälter, und

Fig. 6 im Querschnitt den Aufbau der thermisch islolierten Rohrleitung, insbesondere für kryogene Medien.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In den Figuren 1 bis 3 eine Vorrichtung 1 in Form eines Extruders, d.h. einer Schneckenpresse mit einer nachfolgend als Hohlschnecke bezeichneten hohlen Förderschnecke 2 zur Herstellung einer thermisch isolierten Rohrleitung 3, vorzugsweise für kryogene Medien, beispielsweise für flüssigen Wasserstoff, gezeigt. Durch den Hohlraum 4 der Förderschnecke 2 ist ein Hohlrohr (Kapillare) 5 der herzustellenden isolierten Rohrleitung 3 geführt.

Zum Transportieren des Hohlrohres 5 ist eine Vorschubeinrichtung 6 in Form beispielsweise zweier motorisch angetriebener Rollen vorgesehen. Die Vorschubeinrichtung 6 treibt das Hohlrohr 5 mit kontinuierlicher Vorschubgeschwindigleit in Rohrlängsrichtung 7 durch die Hohlschnecke 2 hindurch und über eine Austrittsöffnung (Düsenaustritt) 8 an einem Schneckengehäuse 9 des Extruders 1 heraus.

Das Schneckengehäuse 9 befindet sich unterhalb eines Vorratsbehälters 10, der mit einem Pulver-Faser-Gemisch 11 befüllt ist. Der Vorratsbehälters 10 steht mit dem Schneckengehäuse 9 über eine bodenseitige Durchgangs- oder Einfüllöffnung 12 in Verbindung, über die das Pulver-Faser-Gemisch 11 in den Gehäuseinnenraum 13 des Schneckengehäuses 9 einfällt. An der Austrittsöffnung 8 der hohlen Förderschnecke 2 bzw. am Düsenaustritt legt sich das Pulver-Faser- Gemisch 11 um das zentrale Hohlrohr 5 und wird mit diesem durch die Austrittsöffnung 8 ausgepresst oder -gedrückt.

Die Durchmesserdifferenz zwischen dem Innen- oder Öffnungsdurchmesser der Austrittsöffnung 8 und dem Rohraußendurchmesser des Hohlrohres 5, d. h. die lichte Weite zwischen dem Öffnungsrand der Austrittsöffnung 8 und dem Hohlrohr 5 bestimmt die Schichtdicke des Isolationsmaterials aus dem Verbund 11 ' des verdichteten Pulver-Faser-Gemisches 11. Hierzu verjüngt sich das Schneckengehäuse 9, in dessen Gehäuseinnenraum 13 die Schnecke 9 drehbar gelagert ist, in einem Düsenkopf 14 zur Austrittsöffnung 8 hin.

Ein an der Austrittsöffnung 8 bzw. am Düsenaustritt um diesen Pulver-Faser-Verbund 11 ' aufgebrachtes Geflecht oder Gestrick (Gewirk) 15 fixiert das Pulver-Faser-Gemisch 11. Um diesen Verbund 11 ' wird anschließend eine gasdurchlässige Bandage 16 gewickelt. Sowohl das Gewirk 15 als auch die Bandage 16 werden geeigneterweise durch Bandieren, beispielsweise mittels eines Tangential- oder Radialwicklers durch Z-Schlag (Rechtsschlag) und/oder durch S-Schlag (Links- schlag), um den Pulver-Faser- Verbund 11' gewickelt. Die Bandage 16 vermeidet unter anderem ein Ausrieseln des Pulvers aus dem Verbund 11 '.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine spezielle Ausführungsform der Extrudervorrichtung 1 mit einer elektromotorischen Antriebseinrichtung 17, die die Hohlschnecke 2 mit vorzugsweise kontinuierlicher Geschwindigkeit beispielsweise im Uhrzeigersinn antreibt. Hierzu weist die Antriebsvorrichtung 17 einen entsprechend ansteuerbaren Elektromotor 18 auf. Die Antriebsvorrichtung 17 und die Hohlschneck 2 bilden somit die Fördereinrichtung zum Aufbringen des Pulver-Faser-Gemisches 11 auf das Hohlrohr 5.

Am Innenumfang des zylinderförmigen Schneckengehäuses 9 sind Aufrührstege 19 am Innenumfang gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Aufrührstege 19 erstrecken sich innerhalb des Schneckengehäuses 9 an deren Innenwandung in Rohrlängsrichtung 7 und dabei vorzugsweise ununterbrochen über zumindest annähernd die gesamte Gehäuselänge des Schneckengehäuses 9. Die Aufrührstege 19 verhindern ein Anhaften des Pulver-Faser-Gemisches 11 an der Gehäuseinnenwandung des Schneckengehäuses 9. Zudem verhindern die Aufrührstege 19 ein Rückfließen des Pulver-Faser-Gemisches 11 zurück in den Vorratsbehälter 10.

Zur effektiven Vermeidung eines Rückfließens des Mittels der Hohlschnecke 2 in Rohrlängsrichtung 7 geförderten Pulver-Faser-Gemisches 11 in den Vorratsbehälter 10 zurück, ist die Einfüllöffnung 12 lediglich in einem Bereich zwischen einer in Fig. 3 dargestellten vertikalen Mittellinie 20 und einer sich mit dieser in der Schneckendrehachse 21 schneidenden horizontalen Mittelachse 21 geöffnet. Bezogen auf den kreisförmigen Querschnitt des vom Schneckengehäuse 9 umgebenden Gehäuseinnenraumes 13 entspricht dies einem Kreissegment im ersten Quadranten.

Eine erste Trichterwand 23 ist im Bereich der vertikalen Mittelachse 20 vorgesehen. Diese erste Trichterwand 23 erstreckt sich ausgehend vom Scheitel 24 des zylinderförmigen Schneckengehäuses 9 vertikal, wobei auf deren Rückseite 25 das Schneckengehäuse 9 geschlossen ist. Die Einfüllöffnung 12 erstreckt sich von dieser ersten Trichterwand 23 bis zu einer zweiten Trichterwand 26, die zur ersten Trichterwand 23 in einem Neigungswinkel α schräg verläuft. Der Winkel beträgt im Ausführungsbeispiel α = 45°.

Während des Betriebs der Vorrichtung 1 wird das Pulver-Faser-Gemisch 1 1 , das sich in dem Vorratsbehälter 10 befindet, durch die Einfüllöffnung 12 mittels der hohlen Förderschnecke 2 in das Schneckengehäuse 9 eingezogen und mittels der Förderschnecke 2 zumindest geringfügig verdichtet sowie in Rohrlängsrichtung 7 nach vorne zur Austrittsöffnung 8 hin geschoben. Das Hohlrohr 5 wird ebenfalls in Rohrlängsrichtung 7 durch die hohle Förderschnecke 9 geleitet und tritt an der Austrittsöffnung 8 des spitz zulaufenden Düsenkopfes 14 aus. An diesem Punkt legt sich das Isoliermaterial aus dem verdichteten Pulver-Faser-Gemisch 1 1 um das zentrale Hohlrohr 5 herum und wird mit diesem durch die Austrittsöffnung 8 ausgepresst. Das anschließend aufgebrachte Geflecht oder Gestrick 15 fixiert das im Verbund 1 1 ' gegebenenfalls noch lose Pulver-Faser-Gemisch 11 , während die anschließende Bandage 16 ein Ausrieseln des Pulvers aus dem Verbund 11 ' vermeidet.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung 1 zur Herstellung der thermisch isolierten Rohrleitung 3. Der Vorratsbehälter 10 ist als polygoner, beispielsweise hexagonaler Trichter mit einer entsprechenden Anzahl von Wandsegmenten 27 ausgeführt. An diese Seitenwandsegmente 27 sind im Bereich des Trichterbodens, d.h. möglichst nahe an der Austrittsöffnung 8 in motorisch angetriebene Förderbänder 28 mit Antriebs- oder Umlenkrollen 29 vorgesehen.

Ds zentrale Hohlrohr 5 wird, beispielsweise wiederum mittels einer elektromotorisch angetriebenen Vorschubeinrichtung 6 vertikal durch den mit dem Pulver- Faser-Gemisch 1 1 beschickten trichterförmigen Vorratsbehälter 10 geführt, während das Pulver-Faser-Gemisch 11 mittels der Förderbänder 28 auf das zentrale Hohlrohr 5 gedrückt und durch die Austrittsöffnung 8 ausgestoßen wird. Analog zu der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 3 wird anschließend der Verbund 11 ' aus dem verdichteten Pulver-Faser-Gemisch 11 , der die thermische Isolation der Rohrleitung 3 darstellt, mit dem textilen Faserverbund 15 in Form eines Geflechtes oder Gestrickes bewickelt. Anschließend wird wiederum um diesen Verbundaufbau die gasdurchlässige Bandage 16 gewickelt.

Während des Betriebs der Vorrichtung 1 gemäß den Fig. 4 und 5 wird das Pulver- Faser-Gemisch 11 als Isolation mittels der in Förderrichtung 30 angetriebenen der Förderbänder 28 auf das zentrale Hohlohr 5 gedrückt und über den behälterbo- denseitigen Düsenkopf 14 aus der Austrittsöffnung 8 ausgestoßen. Das anschließend umgelegte Geflecht oder Gestrick 15 dient wiederum um Fixieren des Pulver-Faser-Gemisches 11 bzw. des oder Pulver-Faser-Verbundes 11 ', während die anschließende Bandage 16 wiederum ein Ausrieseln des Pulvers vermeiden soll. Die Fördereinrichtung kann zusätzlich zu den Förderbändern 29 auch einen Rüttler aufweisen. Hierdurch kann das Austragen des Pulver-Faser-Gemisches 11 aus dem Behälter 10 verbessert werden.

Fig. 6 zeigt im Querschnitt den Schichtaufbau der hergestellten thermischen Rohrleitung 3. Das zentrale Hohlrohr 5 ist in geeigneter Weise ein temperaturfestes Edelstahlrohr mit einem Innendurchmesser D, von 0,5mm bis 50mm, vorzugsweise 1 mm bis 20mm. Als Beispiel sei ein Edelstahlrohr 5 mit einem Innendurchmesser D, = 3mm und einem Außendurchmesser D_a = 6mm angenommen. Die Verbundschichtdicke V der thermischen Isolation beträgt geeigneterweise mindestens das Doppelte des Außendurchmessers D_a des Edelstahlrohres 5. Im Ausführungsbeispiel ist die Isolier- bzw. Verbundschichtdicke V = 12 mm.

Dieser Verbund 11 ' aus dem lose verpressten Pulver-Faser-Gemisch 11 ist mit einem Geflecht oder Gestrick 15 mit einer Geflechtschichtdicke G von etwa 1 mm umgeben. Die Geflechtschichtdicke G kann auch größer, beispielsweise mehrere Millimeter oder auch kleiner sei, wenn damit die Stützfunktion sichergestellt wird. Die um diesen Verbund 11' gewickelte Bandage 16 kann eine eine Bandagenschichtdicke B von einem oder wenigen Millimetern, z. B. ca. 1mm bis 5mm, bis zu einigen Zentimeter aufweisen. Die vorzugsweise gasdurchlässige Bandage 16 übernimmt mehrere Funktionen. So soll sie zum einen den die thermische Isolation bildenden Pulver-Faser-Verbund 1 1 ' zusammenhalten. Des Weiteren soll die Bandage 16 ein Gleiten der thermischen Rohrleitung 3 an einem Außenmantel 31 , beispielsweise in Form eines Wellrohres aus Edelstahl oder Kupfer, ermöglichen. Zudem soll die Bandage 16 die Isolation aus dem Pulver-Faser-Gemisch 1 1 schützen. Das Geflecht 15 übernimmt eine zusätzliche Stützfunktion für den Pulver-Faser-Verbund 11 ', während die Fasern selbst bereits eine Stützfunktion für das Pulver innerhalb des Gemisches 1 1 bzw. Verbundes 1 1 ' darstellen. Die Bandagenschichtdicke B ist demnach derart zu bemessen, dass diese Funktionen zuverlässig erfüllt sind.

Bezugszeichenliste

30 Förderrichtung

1 Vorrichtung 31 Außenmantel

2 Hohl-/Förderschnecke

3 thermisch isolierte Rohrleitung B Bandagenschichtdicke

4 Hohlraum D_a Außendurchmesser

5 Hohl-/Edelstahlrohr Dj Innendurchmesser

6 Vorschubeinrichtung G Geflechtschichtdicke

7 Rohrlängsrichtung V Verbundschichtdicke

8 Austrittsöffnung

9 Schneckengehäuse α Neigungswinkel

10 Vorratsbehälter

11 Pulver-Faser-Gemisch

1 ' Pulver-Faser-Verbund/Isolierung

12 Durchgangs-/Einfüllöffnung

13 Gehäuseinnenraum

14 Düsenkopf

15 Gestrick/Geflecht

16 Bandage

17 Antriebseinrichtung

18 Elektromotor

19 Aufrührsteg

20 vertikale Mittellinie

21 Schneckendrehachse

22 horizontale Mittellinie

23 erste Trichterwand

24 Scheitel

25 Rückseite

26 zweite Trichterwand

27 Wandsegment

28 Förderband

29 Antriebs-/Umlenkrolle

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer thermisch isolierten Rohrleitung (3), insbesondere für ein kryogenes Medium, bei dem ein Pulver-Faser Gemisch (11 ) auf ein Hohlrohr (5) als thermische Isolierschicht (11') aufbracht wird, wobei die das Hohlrohr (5) umgebende Isolierschicht (11') aus dem Pulver-Faser- Gemisch (11 ) mit einem textilartigen Fasernverbund (15) und/oder mit einer gasdurchlässigen Bandage (16) umwickelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Pulver-Faser Gemisch (11 ) auf das Hohlrohr (5) mit einer Verbundschichtdicke (V) aufgetragen wird, die größer ist als der Außenduch- messer (D_a) des Hohlrohres (5), vorzugsweise mindestens doppelt so groß.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Fasern, insbesondere Polyimid-Fasern, und das Pulver, insbesondere Kieselsäurepulver, in einem Mischungsverhältnis in Gewichtsanteilen größer 1 :2, zweckmäßigerweise größer 1 :5, vorzugsweise 1 :8, auf das Hohlrohr (5) aufgebracht werden.

4. Vorrichtung (1 ) zur Herstellung einer thermisch isolierten Rohrleitung (3),

- mit einem Vorratsbehälter (10) zur Aufnahme eines Pulver-Faser- Gemisches (11 ),

- mit einer Fördereinrichtung (2, 28) zum Aufbringen des Pulver-Faser- Gemisch (11 ) auf das Hohlrohr (5), und - mit einer Vorschubeinrichtung (6) zum Ausschieben des Hohlrohres (5) in Rohrlängsrichtung (7) über eine Austrittsöffnung (8).

5. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Vorratsbehälter (10) trichterförmig ausgebildet ist.

6. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Vorratsbehälter (10) bodenseitig: über eine Einfüllöffnung (12) in ein zylinderförmiges Schneckengehäuse (9) mündet, in dem eine hohle Förderschnecke (2) drehbar gelagert ist.

7. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass zur Vermeidung eines Rückfließens des mittels der hohle Förderschnecke (2) geförderten Pulver-Faser-Gemisches (1 1 ) in den Vorratsbehälter (10) zurück die Einfüllöffnung (12) ausgehend vom Gehäusescheitel (24) des zylinderförmiges Schneckengehäuses (9) lediglich in der einen Umfangsrichtung offen und in der anderen Umfangsrichtung geschlossen ist.

8. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass eine erste Trichterwand (23) des Vorratsbehälter (10) ausgehend vom Gehäusescheitel (24) vertikal verläuft, und dass eine zweite Trichterwand (26) unter Winkeleinschuß der Einfüllöffnung (12) mit der ersten Trichterwand (23) einen Neigungswinkel α < 90°, vorzugsweise α < 60°, einschließt.

9. Vorrichtung ( ) nach einem der Ansprüche 4 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckengehäuse (9) innenwandseitig eine Anzahl von in Längsrichtung (7) verlaufenden Aufrührstegen (19) aufweist.

10.Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet,

- dass die Austrittsöffnung (8) am Behälterboden des Vorratsbehälters (10) vorgesehen ist,

- dass das Hohlrohr (5) in den Vorratsbehälter (10) vertikal einläuft und über die Austrittsöffnung (8) aus dem Vorratsbehälter (10) ausläuft, und

- dass die Fördereinrichtung (28,29) eine Anzahl von Förderbändern (28) aufweist, die an der Behälterwandung (27) des Vorratsbehälters (10) angeordnet sind.

1 1.Rohrleitung (3) mit einer thermischen Isolierschicht (1 1 ') aus einem Pulver- Faser-Gemisch (1 1 ), insbesondere aus Kieselsäurepulver und Polyimid- Fasern, und mit mindestens einer Wickelschicht aus einem Geflecht oder Gestrick (15).

12. Rohrleitung (3) nach Anspruch 11 , mit mindestens einer Wickelschicht aus einer gasdurchlässigen Bandage (16).