WO2018202912A1 - Verwendung eines erdverlegten rohres mit longitudinalen wandkanälen - Google Patents

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Karl-Heinz FLICK
Arthur GERGERT
Michael Lechner
Uwe Neumann
Matthias SCHÄFER
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • F16L9/10—Rigid pipes of glass or ceramics, e.g. clay, clay tile, porcelain
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    • H02G9/06—Installations of electric cables or lines in or on the ground or water in underground tubes or conduits; Tubes or conduits therefor

Definitions

  • the invention relates to the use of buried pipes for receiving fluids or power lines.
  • Underground pipes are used for the transmission of fluids or for receiving power lines, in particular power lines, for example
  • High-voltage power lines or data lines used for the transmission of electrical energy or data and laid underground.
  • a power line is primarily understood a line through which energy, for example in the form of electrical energy to supply a consumer or for electronic data transmission or in the form of light energy for optical data transmission is transmitted.
  • the pipe on the one hand, the outer environment of the pipe sufficiently from the interior electrically isolate the tube by the electrical conductivity of the tube material is less than 10 Sm / mm 2 (Siemens meter per square millimeter), for example, for ceramic as an electrical insulator.
  • sufficient heat conduction from the interior of the pipe must be possible, as the thermal conductivity of the pipe material is greater than 1.2 W / (m ⁇ K) (watts per meter and Kelvin).
  • a material with these properties which is often used for buried pipes of the type described above, is, for example, stoneware.
  • Such tubes are typically cylindrical.
  • the buried pipes may receive and divert various fluids, such as water, waste water, gas fluids, such as air, heat pumps or fluids, such as water or natural gas to supply consumers.
  • the underground laying of the pipes can be done by means of a pipe jacking, in which the pipe is pulled or pushed behind a drilling machine.
  • a wall channel which runs parallel to the central longitudinal axis of the tube in the longitudinal direction, form.
  • a fastening element for example in the form of a pin or a screw, for connecting adjacent tubular elements to their frontal elements.
  • the invention has for its object to provide a more flexible and improved use of a buried pipe for receiving fluids or power lines.
  • At least one power cable for transmitting data or electrical energy or a fluid medium in the longitudinal direction of the tube is guided through the wall channel.
  • the fluid medium can serve, for example, for heat removal and, in particular, be a cooling fluid. This can avoid that when transporting electrical energy, in particular high voltage, or of fluids in the interior of the tube resulting high temperatures are discharged through the pipe wall to the outer environment of the pipe or lead to excessive heating of the outside of the pipe adjacent soil.
  • an energy line can be guided through the wall channel in order to transmit data or electrical energy in the longitudinal direction of the tube.
  • a fluid medium can be transported in at least one first wall channel, while an electrical line is guided in at least one second wall channel.
  • a buried fluid pipe in addition to the transmission of electrical energy and / or data by an electrical and / or optical line - for example, a fiber optic cable - is guided in at least one wall channel.
  • a sensor for detecting at least one physical parameter of the pipe or pipe material can be arranged in at least one wall channel.
  • the physical parameter may be, for example, the temperature of the pipe or the pipe wall, moisture or pressure.
  • the wall duct may be used to check the condition of the pipe by advancing a sensor, electrical line and / or optical camera through the duct. For example, a check of the connection or sealing of several pipe elements with each other can be carried out in this way.
  • a plurality of wall channels are provided, which are arranged, for example, distributed uniformly over the circumference of the pipe wall. All wall channels can be used for the same use, for example, in each case an electric line or a fluid medium is guided in all channels. Alternatively, different wall channels may be provided for different uses, for example, in that an electrical line is guided in at least one first wall channel and a fluid medium is transported in at least one second wall channel.
  • protruding fixing bolts or pins may be inserted at their front ends to align when juxtaposed to connect the tubes in the longitudinal direction and center.
  • peg-like sealing elements can be inserted into the front ends of the rolling channels in order to seal the wall channels.
  • the peg-like sealing elements may be part of a seal or a sealing ring, which seals the junction of two frontally juxtaposed tubes outside.
  • tie rods are advanced through the wall channels to retract the tube into the channel.
  • the respective tubes are inserted into the channel and thereby guided on the tension rods.
  • the main channel of the tube and / or the wall channels may be provided with circular, oval or polygonal (polygonal) cross-section.
  • the pipe wall can be made up of several layers. At least two of the layers consist of different materials. For example, a layer of stoneware or concrete may exist to provide stability to the pipe. Another layer may be made of plastic or expanded clay to achieve a protective function. An active function can be achieved be made by a layer (for example, the innermost layer) made of stoneware in conjunction with a glaze.
  • One of the several layers has the at least one or all of the wall channels.
  • this wall channel layer fulfills the function of information transmission or energy transmission by transmitting electrical energy or information via lines which are arranged in the wall channel or the wall channels.
  • the wall channel layer can also serve for heat conduction in the longitudinal direction of the tube by a fluid medium, in particular a cooling liquid is transported through the wall channel or the wall channels. As a result, a thermal insulation of the tube interior relative to the outer environment of the tube, for example, the outer soil, causes.
  • Fig. 1 is a perspective view of a first embodiment
  • Fig. 2 is a perspective view of a second embodiment.
  • the wall 14 forms a hollow cylinder.
  • the wall 14 encloses an inner main channel 16, which extends in the longitudinal direction 18 along the central longitudinal axis of the tube 12.
  • a plurality of evenly distributed over the circumference of the tube wall 14 arranged wall channels 20 are provided.
  • twelve wall channels 20 are provided and in the embodiment of FIG. 2, eight wall channels 20 are present.
  • the dashed lines in Fig. 1 are hidden lines, which illustrate that each of the wall channels 20 extends from an end face 22 of the tube 12 to its opposite end face 24 therethrough.
  • Pipes 12 can be placed against each other and connected to each other to form a correspondingly long pipe.
  • the wall channels 20 of adjacent tubes 12 are brought into coincidence such that in the wall channels 20 guided electrical lines 26 or fluid media 28 are transferred from a tube 12 into the respective adjacent tube.
  • FIG. 1 shows by way of example an electrical line 26 which is arranged in one of the wall channels 20 and projects beyond the end-side end 22.
  • FIG. 2 shows by way of example a fluid received in two of the wall channels 20, which may, for example, be a cooling liquid for heat removal in the longitudinal direction 18. It is also conceivable that in each case one or some of the wall channels 20 an electrical line 26 is guided, while in another or in the other of the wall channels 20, a fluid medium 28 is transported.
  • the embodiment of FIG. 2 differs from the embodiment of FIG. 1 also by a multilayer structure of the tube wall 14. While the tube wall 14 of the first embodiment in FIG. 1 is made exclusively of stoneware, the pipe wall 14 shown in FIG. 2 shows a three-layered construction of an inner layer 30, a middle layer 32 and an outer layer 34.
  • the inner layer 30 may, for example, consist of stoneware provided with a glaze in order to prevent the Tube 12 to protect against an outgoing through the main channel 16 aggressive medium.
  • the middle layer 32 is made of stoneware and has all of the wall channels 20.
  • the outer layer 34 may consist of stoneware, concrete and / or expanded clay.
  • the illustrated layer structure is merely a construction exemplified by way of illustration. Numerous variants of other layer structures are conceivable, in particular with a merely two-layered structure or with a construction of more than three layers. The decisive factor is that all wall channels 20 are arranged in the same layer.

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Abstract

Verwendung eines erdverlegten Rohres (12) zur Aufnahme von Fluiden oder Energieleitungen aus einem Material dessen elektrische Leitfähigkeit geringer ist als 10 Sm/mm² und dessen Wärmeleitfähigkeit größer ist als 1,2 W/(m K), wobei das Rohr (12) eine Rohrwand (14) aufweist, durch die mindestens ein Wandkanal (20) parallel zur Längsrichtung (18) des Rohres (12) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Wandkanal (20) elektrische Energie oder ein fluides Medium (28) übertragen wird.

Description

Verwendung eines erdverleqten Rohres mit lonqitudinalen Wandkanälen
Die Erfindung betrifft die Verwendung erdverlegter Rohre zur Aufnahme von Fluiden oder von Energieleitungen.
Erdverlegte Rohre werden zur Fortleitung von Fluiden oder zur Aufnahme von Energieleitungen, insbesondere Stromleitungen, beispielsweise
Hochspannungsleitungen oder Datenleitungen, zur Übertragung elektrischer Energie oder von Daten eingesetzt und dabei unterirdisch verlegt. Unter einer Energieleitung wird vorwiegend eine Leitung verstanden, durch die Energie, beispielsweise in Form von elektrischer Energie zur Versorgung eines Verbrauchers oder zur elektronischen Datenübertragung oder in Form von Lichtenergie zur optischen Datenübertragung übertragen wird. Hierbei muss das Rohr zum einen die äußere Umgebung des Rohres ausreichend von dem Inneren des Rohres elektrisch isolieren, indem die elektrische Leitfähigkeit des Rohrmaterials geringer ist als 10 Sm/mm2 (Siemensmeter pro Quadratmillimeter), zum Beispiel für Keramik als elektrischer Isolator. Zudem muss eine ausreichende Wärmefortleitung vom Inneren des Rohres ermöglicht sein, indem die Wärmeleitfähigkeit des Rohrmaterials größer ist als 1,2 W/(m ■ K) (Watt pro Meter und Kelvin). Ein Material mit diesen Eigenschaften, das für erdverlegte Rohre des oben beschriebenen Typs oftmals verwendet wird, ist beispielsweise Steinzeug. Derartige Rohre sind typischerweise zylindrisch ausgebildet. Die erdverlegten Rohre können je nach Anwendungsgebiet verschiedenartige Fluide aufnehmen und fortleiten, wie zum Beispiel Wasser, Abwasser, Gase Fluide, wie zum Beispiel Luft, von Wärmepumpen oder Fluide, wie zum Beispiel Wasser oder Erdgas zur Versorgung von Verbrauchern.
Das unterirdische Verlegen der Rohre kann mit Hilfe eines Rohrvortriebs erfolgen, bei dem das Rohr hinter einer bohrenden Maschine hergezogen oder eingeschoben wird.
Es dürfte bekannt sein, in der Wand eines Rohres mindestens einen Wandkanal, der parallel zur Mittellängsachse des Rohres in dessen Längsrichtung verläuft, auszubilden. Ein solcher Kanal kann zur Aufnahme eines Befestigungselementes, zum Beispiel in Form eines Zapfens oder einer Schraube, zur Verbindung benachbarter Rohrelemente an deren stirnseitigen Elementen dienen. Durch derartige Wandkanäle kann auch eine Versteifung eines Rohres erreicht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexiblere und verbesserte Verwendung eines erdverlegten Rohres zur Aufnahme von Fluiden oder Energieleitungen zu ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Verwendung ist definiert durch die Merkmale von Patentanspruch 1. Demnach wird durch den Wandkanal mindestens ein Stromkabel zur Übertragung von Daten oder elektrischer Energie oder ein fluides Medium in Längsrichtung des Rohres geführt. Das fluide Medium kann beispielsweise zur Wärmeabfuhr dienen und insbesondere eine Kühlflüssigkeit sein. Dadurch kann vermieden werden, dass beim Transport elektrischer Energie, insbesondere von Hochspannung, oder von Fluiden im Inneren des Rohres entstehende hohe Temperaturen durch die Rohrwand an die äußere Umgebung des Rohres abgegeben werden oder zu einer übermäßigen Erwärmung des außen an das Rohr angrenzenden Erdreiches führen. Alternativ oder ergänzend kann durch den Wandkanal eine Energieleitung geführt sein, um Daten oder elektrische Energie in Längsrichtung des Rohres zu übertragen. Beispielsweise kann in mindestens einem ersten Wandkanal ein fluides Medium transportiert werden, während in mindestens einem zweiten Wandkanal eine elektrische Leitung geführt ist.
Es ist insbesondere denkbar, ein erdverlegtes Fluidrohr zusätzlich zur Übertragung elektrischer Energie und/oder von Daten zu nutzen, indem in mindestens einem Wandkanal eine elektrische und/oder optische Leitung - zum Beispiel eine Glasfaserleitung - geführt ist. In mindestens einem Wandkanal kann alternativ oder ergänzend ein Sensor zur Erfassung mindestens eines physikalischen Parameters des Rohres oder Rohrmaterials angeordnet sein. Bei dem physikalischen Parameter kann es sich beispielsweise um die Temperatur des Rohres oder der Rohrwand, um Feuchtigkeit oder um einen Druck handeln. Der Wandkanal kann zur Überprüfung des Rohrzustandes verwendet werden, indem ein Sensor, eine elektrische Leitung und/oder eine optische Kamera durch den Kanal hindurch vorgeschoben wird . Beispielsweise kann auf diese Weise eine Überprüfung der Verbindung oder Dichtung mehrerer Rohrelemente untereinander durchgeführt werden.
Vorzugsweise sind mehrere Wandkanäle vorgesehen, die beispielsweise gleichmäßig über den Umfang der Rohrwand verteilt angeordnet sind. Dabei können sämtliche Wandkanäle für die gleiche Verwendung einsetzt werden, beispielsweise indem in sämtlichen Kanälen jeweils eine elektrische Leitung oder ein fluides Medium geführt wird . Alternativ können verschiedene Wandkanäle für verschiedene Verwendungen vorgesehen sein, beispielsweise indem in mindestens einem ersten Wandkanal eine elektrische Leitung geführt ist und in mindestens einem zweiten Wandkanal ein fluides Medium transportiert wird .
In den Wandkanälen können an deren stirnseitigen Enden hervorstehende Fixierbolzen oder -zapfen eingeschoben sein, um beim Aneinanderlegen zum Verbinden der Rohren diese in Längsrichtung aufeinander auszurichten und zu zentrieren.
Alternativ oder ergänzend können zapfenartige Dichtelemente in die stirnseitigen Enden der Wankanäle eingeschoben sein, um die Wandkanäle abzudichten. Die zapfenartigen Dichtungselemente können Teil einer Dichtung bzw. eines Dichtungsrings sein, der die Verbindungsstelle zweier stirnseitig aneinandergelegter Rohre außen abdichtet.
Ferner ist denkbar, dass beim unterirdischen Einbau der Rohre in einen unterirdisch gebohrten Kanal Zugstäbe durch die Wandkanäle vorgeschoben werden, um das Rohr in den Kanal einzuziehen. Entlang der eingeschobenen Zugstäbe werden dann die jeweiligen Rohre in den Kanal eingeschoben und dabei an den Zugstäben geführt.
Der Hauptkanal des Rohres und/oder der bzw. die Wandkanäle können mit kreisrunden, ovalen oder polygonartigen (mehreckigen) Querschnitt versehen sein.
Die Rohrwand kann aus mehreren Schichten aufgebaut sein. Mindestens zwei der Schichten bestehen dabei aus verschiedenen Materialien. Beispielsweise kann eine Schicht aus Steinzeug oder Beton bestehen, um dem Rohr Stabilität zu verleihen. Eine andere Schicht kann aus einem Kunststoff oder einem Blähton bestehen, um eine Schutzfunktion zu erreichen. Eine Wirkfunktion kann erreicht werden, indem eine Schicht (beispielsweise die innerste Schicht) aus Steinzeug in Verbindung mit einer Glasur besteht. Eine der mehreren Schichten weist dabei den mindestens einen oder sämtliche der Wandkanäle auf. Diese Wandkanalschicht erfüllt dabei die Funktion einer Informationsübertragung oder Energiefortleitung, indem elektrische Energie oder Informationen über Leitungen, die in dem Wandkanal oder den Wandkanälen angeordnet sind, übertragen werden. Die Wandkanalschicht kann auch zur Wärmefortleitung in Längsrichtung des Rohres dienen, indem ein fluides Medium insbesondere eine Kühlflüssigkeit durch den Wandkanal oder die Wandkanäle hindurch transportiert wird. Dadurch wird eine thermische Isolierung des Rohrinneren gegenüber der äußeren Umgebung des Rohres, beispielsweise dem äußeren Erdreich, bewirkt.
Insbesondere bei einer Verwendung des erdverlegten Rohres als Energietrasse, das heißt zum Transport elektrischer Hochspannung über größere Entfernungen, kann durch den Transport einer Flüssigkeit in den Wandkanälen eine thermische Isolierung gegenüber der äußeren Umgebungen erreicht werden. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn derartige Rohre als Energietrassen durch landwirtschaftlich genutzten Boden hindurch verlegt sind .
Im Folgenden werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels und
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels.
Bei dem Rohr 12 beider Ausführungsbeispiele handelt es sich um ein zylindrisches Rohr 12, dessen Wand 14 einen Hohlzylinder bildet. Die Wand 14 umschließt einen inneren Hauptkanal 16, der sich in Längsrichtung 18 entlang der Mittellängsachse des Rohres 12 erstreckt. In der Rohrwand 14 sind mehrere, gleichmäßig über den Umfang der Rohrwand 14 verteilt angeordnete Wandkanäle 20 vorgesehen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind zwölf Wandkanäle 20 vorgesehen und bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig . 2 sind acht Wandkanäle 20 vorhanden. Die in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Linien sind verdeckte Linien, die verdeutlichen, dass sich jeder der Wandkanäle 20 von einem stirnseitigen Ende 22 des Rohres 12 bis zu dessen gegenüberliegendem stirnseitigen Ende 24 hindurch erstreckt.
An den stirnseitigen Enden 22, 24 können mehrere der in den Fig. dargestellen Rohre 12 aneinandergelegt und miteinander verbunden werden, um eine entsprechend lange Rohrleitung zu bilden. Dabei werden die Wandkanäle 20 benachbarter Rohre 12 derart in Deckung gebracht, dass in den Wandkanälen 20 geführte elektrische Leitungen 26 oder fluide Medien 28 von einem Rohr 12 in das jeweils angrenzende Rohr übertragen werden.
Fig. 1 zeigt exemplarisch eine in einem der Wandkanäle 20 angeordnete elektrische Leitung 26, die über das stirnseitige Ende 22 hinausragt. Fig. 2 zeigt exemplarisch ein in zweien der Wandkanäle 20 aufgenommenes Fluid, bei dem es sich beispielsweise um eine Kühlflüssigkeit zur Wärmeabfuhr in Längsrichtung 18 handeln kann. Denkbar ist auch der Fall, dass in einem oder einigen der Wandkanäle 20 jeweils eine elektrische Leitung 26 geführt ist, während in einem anderen oder in anderen der Wandkanäle 20 ein fluides Medium 28 transportiert wird .
Das Ausführungsbeispiel nach Fig . 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zudem durch einen mehrschichtigen Aufbau der Rohrwand 14. Während die Rohrwand 14 des ersten Ausführungsbeispiels in Fig . 1 ausschließlich aus Steinzeug gefertigt ist, weist die Rohrwand 14 gemäß Fig . 2 einen dreischichtigen Aufbau aus einer inneren Schicht 30, einer mittleren Schicht 32 und einer äußeren Schicht 34 auf. Die innere Schicht 30 kann beispielsweise aus mit einer Glasur versehenem Steinzeug bestehen, um das Rohr 12 vor einem durch den Hauptkanal 16 geführten aggressiven Medium zu schützen. Die mittlere Schicht 32 besteht aus Steinzeug und weist sämtliche der Wandkanäle 20 auf. Die äußere Schicht 34 kann aus Steinzeug, Beton und/oder Blähton bestehen .
Bei dem dargestellten Schichtaufbau handelt es sich lediglich um einen beispielhaft zur Veranschaulichung dargestellten Aufbau. Zahlreiche Varianten anderer Schichtaufbauten sind denkbar, insbesondere mit einem lediglich zweischichtigen Aufbau oder mit einem Aufbau aus mehr als drei Schichten. Entscheidend ist lediglich, dass sämtliche Wandkanäle 20 in derselben Schicht angeordnet sind.

Claims

Patentansprüche
Verwendung eines erdverlegten Rohres (12) zur Aufnahme von Fluiden oder Energieleitungen aus einem Material dessen elektrische Leitfähigkeit geringer ist als 10 Sm/mm2 und dessen Wärmeleitfähigkeit größer ist als 1,2 W/(m K), wobei das Rohr (12) eine Rohrwand (14) aufweist, durch die mindestens ein Wandkanal (20) parallel zur Längsrichtung (18) des Rohres (12) verläuft, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass durch den Wandkanal (20) elektrische Energie oder ein fluides Medium (28) übertragen wird .
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwand (14) mehrere entlang des Rohrumfangs verteilt angeordnete Wandkanäle (20) aufweist.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Material des Rohres (12) um Steinzeug handelt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (12) einen Hauptkanal (16) aufweist, durch den Abwasser geführt wird oder in dem mindestens eine Stromleitung (26), insbesondere Hochspannungsleitung verlegt ist.
Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mindestens einen Wandkanal (20) eine Flüssigkeit (28) zur Wärmefortleitung transportiert wird.
6. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mindestens einen Wandkanal (20) eine elektrische Leitung (26) zum Energietransport und/oder zur Datenübertragung entlang des Rohres (12) verlegt ist.
7. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass in dem Wandkanal (20) ein Sensor zur Erfassung mindestens eines physikalischen Parameters des Rohres (12) angeordnet ist.
8. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwand (14) aus mehreren Schichten (30, 32, 34) verschiedener Materialien besteht, wobei sämtliche Wandkanäle (20) des Rohres (12) in derselben Schicht angeordnet sind.
9. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandkanäle zweier zu verbindender Rohre zum Zentrieren der Rohre genutzt werden, indem Zentrierzapfen oder -Stangen in die Wandkanäle eingeschoben werden.
10 Verwendung nach einem der vorhergehenden Anprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die stirnseitigen Enden der Wandkanäle miteinander verbundener Rohrenden zapfenförmige Dichtungselemente eingeschoben werden.
11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zapfenförmigen Dichtungselemente Teil eines über die Enden aneinandergrenzender Rohrenden und die dazwischen liegende Verbindungsstelle übergeschobenen Dichtungsrings sind.
12. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den oder mindestens bei einem weiteren Wandkanal (20) Zugstäbe vorgezogen werden, um das Rohr über die Zugstäbe unterirdisch zu verschieben.
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