DE10021523A1 - Rohr - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rohr für den Transport flüssiger oder gasförmiger Medien, bestehend aus polymerem Werkstoff, mit wenigstens einem mediumführenden Innenrohr, einem Außenrohr, wobei das Innenrohr und/oder das Außenrohr vorzugsweise aus einem vernetzten polymeren Werkstoff bestehen, einer sich zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr befindlichen Wärmeisolationsschicht aus einem ausgeschäumten polymeren Werkstoff und einer an der Innenseite und/ oder Außenseite und/oder innerhalb der Wandung des Innenrohres befindlichen Sperrschicht. DOLLAR A Die Erfindung zeigt ein Rohr auf, welches bei einer optimalen Verhinderung der Wasserdampfdiffusion und der Sauerstoffpermeation wirtschaftlich herstellbar ist, welches aufgrund seiner Flexibilität leichter handhabbar und ohne zusätzlichen Aufwand erdverlegbar ist. Dieses Rohr gewährleistet auch bei kleinen Biegeradien eine optimale Verhinderung der Wasserdampfdiffusion und Sauerstoffpermeation. Gelöst wird dies dadurch, dass die Sperrschicht aus einem polymeren Werkstoff besteht und dass das Außenrohr aus einem vernetzten polymeren Werkstoff besteht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rohr für den Transport flüssiger oder gasförmiger Medien, bestehend aus polymerem Werkstoff, mit wenigstens einem mediumführenden Innenrohr, einem Außenrohr, wobei das Innenrohr und/oder das Außenrohr vorzugsweise aus einem vernetzten polymeren Werkstoff bestehen, einer sich zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr befindlichen Wärmeisolationsschicht aus einem aufgeschäumten polymeren Werkstoff und einer an der Innenseite und/oder der Außenseite und/oder innerhalb der Wandung des Innenrohres befindlichen Sperrschicht.

Ein gattungsgemäßes Rohr ist aus der DE 33 07 120 bekannt.

Dieses Rohr besteht aus mindestens einem mediumführenden Innenrohr, einem Außen­ rohr und einer zwischen den Rohren befindlichen Wärmeisolationsschicht aus in situ auf­ geschäumtem Kunststoff auf der Basis von Polyurethan bzw. Polyisocyanat. Das Innen­ rohr soll aus einem vernetzten Kunststoff bestehen und an seiner Innen- und/oder Außen­ seite bzw. innerhalb seiner Wandung eine metallische Lage aufweisen, wobei das Außen­ rohr ebenfalls aus Kunststoff, vorzugsweise einem vernetzten Kunststoff besteht.

Dieses Rohr soll unter Beibehaltung der aus dem Stand der Technik bekannten Flexibili­ tät und der guten Wärmedämmung preisgünstiger herstellbar und korrosionsbeständiger gegenüber aggressiven Medien sein.

Die metallische Lage, welche in Form einer Metallfolie, insbesondere einer Aluminiumfolie mit einer Wanddicke von 0,1 bis 0,5 mm aufgebracht ist, soll verhindern, dass Wasser­ dampf durch die Wandung des Innenrohres hindurch in die Schaumschicht diffundieren kann, was unter Umständen zu einer Zerstörung des Schaumstoffes führen kann. Dazu ist es erforderlich, dass die metallische Lage in sich geschlossen ist.

Diese metallische Lage weist beidseitig eine Beschichtung auf, die eine Verklebung zwischen dem Innenrohr und der unterhalb der Schaumstoffschicht positionierten Kunst­ stoffschicht realisieren soll.

Hiermit soll erreicht werden, dass beim Biegen des Rohres die Metallfolie nicht einreißt oder knittert.

Auf die Wärmeisolationsschicht ist eine weitere metallische Lage in Form einer einseitig beschichteten Aluminiumfolie aufgebracht, die eine Verklebung zwischen der Aluminium­ folie und der Schaumstoffschicht realisieren soll.

Auf diese Aluminiumfolie wird nun als Außenmantel ein extrudiertes Kunststoffrohr aufge­ bracht, welches zweckmäßigerweise aus einem Polyolefin hergestellt ist.

Bei einem derart komplizierten Rohraufbau, wie er in der DE 33 07 120 beschrieben ist, sind jedoch die erforderlichen Herstellungskosten sehr hoch, so dass ein wirtschaftlicher Einsatz eines derartigen Rohres nicht möglich ist.

Ein weiterer Nachteil wird darin gesehen, dass die einzubringenden Metallfolien neben der aufwendigen Beschichtung mit Klebstoffen, welche ein- oder zweiseitig ausgeführt sein sollte, eine Schwachstelle an ihren Berührungskanten aufweisen.

Hier muß eine ausreichende Überlappung der Metallfolie vorgesehen werden, was die Material- und Herstellungskosten weiter erhöht, wobei trotzdem nicht gesichert ist, dass bei der Verlegung dieses Rohres in kleinen Biegeradien die Metallfolie knittert bzw. aufreißt.

Weiterhin nachteilig muß gesehen werden, dass auf diese erste Metallfolie eine Kunst­ stoffschicht aufextrudiert ist, die als weitere Schutz- und Stützschicht fungiert und die die Wirtschaftlichkeit eines derart hergestellten Rohres in Frage stellt.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Rohraufbau noch weiter kompliziert worden, indem zwischen die Schaumstoffschicht und das Außenrohr eine weitere Metall­ folie eingebracht ist, welche mindestens eine einseitige Klebstoffbeschichtung aufweist. Hierdurch wird zwar die Wasserdampfdiffusion noch weiter reduziert und die Sauerstoff­ permeation von außen nach innen reduziert, wobei jedoch die Wirtschaftlichkeit eines derartigen Rohres auf der Strecke bleibt.

Durch die Verwendung derartiger Metallfolien kommt es weiterhin zu einer nachteiligen Reduzierung der Flexibilität des Gesamtrohres, da sowohl die lineare Verlegung als auch die Realisierung von Biegeradien abhängig von den Eigenschaften der verwendeten Metallfolie ist.

Ein weiteres gattungsgemäßes Rohr ist aus der EP 0 538 538 bekannt. Bei diesem Rohr besteht die Außenschicht aus einem vernetzten Polyethylen-Butyl-Acrylat-Copolymer, welches eine erhöhte Durchlässigkeit gegen Wasserdampf aufweist und damit eine Akkumulation von aus dem mediumführenden Innenrohr heraus diffundierenden Wasser­ dampf in die Schaumschicht verhindern soll.

Bei der Verwendung eines derartigen Polyethylen-Butyl-Acrylat-Copolymeren ist das Rohr zwar bezüglich der Wasserdampfdiffusion aus dem mediumführenden Innenrohr opti­ miert, jedoch sind die mechanischen Eigenschaften dieses Rohres negativ beeinflußt. Nachteilig bei diesem Rohr wird gesehen, dass die Kosten bei Verwendung derart optimierter Copolymere für die Verwendung des erfindungsgemäßen Rohres unwirt­ schaftlich sind.

Ein weiterer Nachteil wird darin gesehen, dass die Sauerstoffpermeation eines derartigen Rohres nicht oder nur unwesentlich verhindert wird, so dass bei der Verwendung eines derartigen Rohres noch zusätzliche Schutzmaßnahmen vorgesehen werden müssen.

Bei weiteren aus dem bekannten Stand der Technik verwendeten Rohren besteht das Außenrohr aus einem unvernetzten polymeren Werkstoff, wobei hier insbesondere Polyethylen oder Polypropylen zum Einsatz kommen.

Bei diesen Rohren ist insbesondere bei der Erdverlegung erhöhte Vorsicht geboten, um das Außenrohr, welches als Schutzschicht dient, nicht zu verletzten.

Diese Rohre sind, um möglichst flexibel verlegt werden zu können, hinsichtlich der Wanddicken der Schutzschicht sehr dünn ausgeführt, wobei die Wandstärken in diesem Bereich zwischen von ca. 1 bis 3 mm sind.

Um diese Schutzschicht bei der Verlegung auf der Baustelle oder bei Belastungen während des Einsatzes, wie beispielsweise durch Setzungen, Verkehrslasten, nicht zu beschädigen, ist es zwingend erforderlich, diese Rohre in eine Sandbettung zu verlegen.

Dies hat den Nachteil, dass bei der Erdverlegung in einem gewissen Umfang ein Bodenaustausch durchgeführt werden muß, da das anfallende Aushubmaterial deponiert und Sand zur Verlegung derartiger Rohre transportiert und sachgemäß eingebracht werden muß.

Hierdurch werden die Kosten für die Verlegung derartiger Rohre erheblich gesteigert, so dass die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes derartiger Rohre in Frage gestellt werden muß.

Hier setzt die Erfindung ein, die es sich zur Aufgabe gestellt hat, die Nachteile des bekannten Standes des Technik zu vermeiden und ein Rohr aufzuzeigen, welches bei einer optimalen Verhinderung der Wasserdampfdiffusion und der Sauerstoffpermeation wirtschaftlich herstellbar ist, welches aufgrund seiner Flexibilität leichter handhabbar und ohne zusätzlichen Aufwand erdverlegbar ist und auch bei kleinen Biegeradien eine optimale Verhinderung der Wasserdampfdiffusion und Sauerstoffpermeation gewähr­ leistet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, dass die Sperrschicht aus einem polymeren Werkstoff besteht, und dass das Außenrohr aus einem vernetzten polymeren Werkstoff besteht.

Die Sperrschicht aus einem polymeren Werkstoff hat den großen Vorteil, dass das erfindungsgemäße Rohr im Extrusionsverfahren ohne zusätzliche Vorrichtungen, wie beispielsweise zur Aufbringung von Metallfolien, wirtschaftlich hergestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, dass diese Sperrschicht, welche in einer vorteilhaften Ausführung ein Ethylenvinylalkohol ist, die Diffusionsvorgänge aus dem im Medium führenden Innenrohr zu transportierenden Fluid an die Umgebung verhindert und gleichzeitig die Diffusion von Sauerstoff oder ähnlichen Stoffen in das Innere des erfindungsgemäßen Rohres verhindert.

Es hat sich vorteilhaft herausgestellt, dass bei der Verwendung von Ethylenvinylakohol für die Sperrschicht des erfindungsgemäßen Rohres ein Vinylalkoholgehalt von wenigstens 10% erforderlich ist, um die geforderten Diffusionseigenschaften realisieren zu können.

Dies ist auch dann der Fall, wenn das erfindungsgemäße Rohr in sehr engen Biegeradien verlegt wird, da die Sperrschicht aus dem polymeren Werkstoff fest mit dem Innenrohr verbunden, aber gleichzeitig flexibel ausgeführt ist. Diese Sperrschicht, die in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ein aliphatisches Polyketon ist, verhindert weitgehend die Diffusion von Sauerstoff in das im mediumführenden Innenrohr zu transportierenden Fluids bzw. Gases. Diese Sauerstoffdiffusion führt bekanntermaßen zu einer verstärkten Korrosion an metallischen Teilen, wie z. B. Armaturen oder auch Rohrleitungen. Überraschend wurde gefunden, dass die Sperrschicht aus dem polymeren Werkstoff bereits bei einer aufgebrachten Wandstärke von 1/32 des Außendurchmessers des Innenrohres die optimale Verhinderung der Wasserdampfdiffusion und Sauerstoff­ permeation gewährleistet, so dass das Preis-Leistungsverhältnis des erfindungsgemäßen Rohres gegenüber denen aus dem bekannten Stand der Technik erheblich besser ist.

Um die optimalen Diffusionseigenschaften des erfindungsgemäßen Rohres verbunden mit der hohen Korrosionsbeständigkeit des verwendeten Innenrohres auch bei der Verlegung und Montage kostengünstig umsetzen zu können, weist das Außenrohr eine gewellte Struktur auf.

Hier hat sich besonders vorteilhaft herausgestellt, dass bei einem Verhältnis der Wellentiefe zum Abstand zweier Wellenberge von vorzugsweise 20 bis 25 mm zum einen die Stabilität und Wickelfähigkeit im Herstellungsprozeß des erfindungsgemäßen Rohres und zum anderen die Flexibilität in der Verlegung auch bei kleinen Biegeradien jederzeit gewährleistet ist.

Weiterhin vorteilhaft ist die Wellentiefe des Außenrohres bevorzugt von 2 bis 4 mm realisiert, was zum einen die Herstellungskosten derartiger Wellrohre begrenzt, anderer­ seits aber die geforderte Stabilität und Flexibilität definiert.

Es wurde weiterhin gefunden, dass die Wandstärke des Außenrohres bevorzugt 1/50 des Außendurchmessers der Wellenberge beträgt.

Dieser Wert ist ein Optimum aus den für die Flexibilität und Stabilität erforderlichen Anforderungen zu den in der Fertigung kostengünstig und wirtschaftlich realisierbaren Möglichkeiten.

Ein weitere zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Rohres ist die Ausführung des Außenrohres in einem vernetzten polymeren Werkstoff, da somit die Verlegung ohne zusätzliche Aufwendungen für eine Sandbettung möglich ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der vernetzte polymere Werkstoff ein ver­ netztes Polyethylen, welches sich durch hohe Punktbelastbarkeit ohne Tendenz zur Spannungsrißbildung auszeichnet.

Aufgrund der gefundenen geometrischen Abhängigkeiten der Wellenstruktur des Außen­ rohres ist es ferner gelungen, die Stabilität des gesamten Rohres, insbesondere auch bei Verwendung von größer dimensionierten Wärmeisolationsschichten, bedingt durch erhöhte gesetzliche Anforderungen zu verbessern, so dass trotzdem Flexibilität des erfindungsgemäßen Rohres erhalten bleibt.

Diese gewellte Struktur des Außenrohres ermöglicht außerdem die Verwendung von Wärmeisolationsschichten mit niedrigeren Dichten, die eine gleich Wärmeleitzahl auf­ weisen und somit die gleiche Isolationswirkung haben, so dass die erfindungsgemäßen Rohre kostengünstiger herstellbar sind.

Das erfindungsgemäße Rohr kann aufgrund der optimalen chemischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften kostengünstig hergestellt und verlegt werden, wobei hier Biegeradien zulässig sind, die dem doppelten Außendurchmesser der Wellenberge des Außenrohres entsprechen.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohres ist zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ein Leerrohr eingebracht.

Dieses Leerrohr, welches ausreichend vom Innenrohr beabstandet ist, um thermische Einwirkungen zu verhindern, ist zur Aufnahme von Kabeln für die elektrische und/oder optische Nachrichtenübertragung geeignet. Hier hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass der Abstand des Leerrohres vom Innenrohr größer als der Abstand vom Außenrohr ist.

Das erfindungsgemäße Rohr soll nun an dem in der nachfolgenden Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1: Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Rohres

Das in der Fig. 1 im Schnitt nicht maßstäblich dargestellte Rohr 1 ist mehrschichtig aufgebaut. Dabei umgibt das Lumen 2 des Rohres 1 die Wandung des Innenrohres 3. In diesem Ausführungsbeispiel ist auf der Außenseite des Innenrohres 3 eine Sperr­ schicht 4 aus einem polymeren Werkstoff aufgebracht, welcher eine Wandstärke von 0,1 mm aufweist, was ca. 1/30 des Außendurchmessers des Innenrohres 3 entspricht.

In weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Sperrschicht 4 auch an der Innenseite des Innenrohres 3 aufgebracht sein, wobei die Sperrschicht 4 ebenfalls in die Wandung des Innenrohres 3 einbringbar ist.

Zwischen dem Innenrohr 3 mit der Sperrschicht 4, welche vollumfänglich sowie über die gesamte Länge mit diesem verbunden ist und dem Außenrohr 6 ist die Wärmeisolations­ schicht 5 eingebracht, welche aus einem aufgeschäumten polymeren Werkstoff besteht. Diese Wärmeisolationsschicht 5 ist fest mit dem Außenrohr 6 und über die Sperrschicht 4 mit dem Innenrohr 3 verbunden.

Das Außenrohr 6 des erfindungsgemäßen Rohres 1 weist eine gewellte Struktur auf, wobei sich Wellenberge 62 und Wellentäler 61 aneinander anschließen. Die Differenz des Außendurchmessers der Wellenberge 62 und der Wellentäler 61 ergibt die Wellentiefe, welche bevorzugt 2 bis 4 mm beträgt.

Die Anordnung der Wellenberge 62 und Wellentäler 61 ist in diesem Ausführungsbeispiel alternierend ausgelegt, kann aber auch unregelmäßig alternierend bzw. spiralförmig über den Umfang des Rohres 1 erfolgen.

Die Wandstärke des Außenrohres 6 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 1/100 des Außendurchmessers der Wellenberge 62.

Die Erfindung lehrt weiterhin, dass in dem durch die Wärmeisolationsschicht 5 aus­ gefüllten Raum zwischen dem Innenrohr 3 und dem Außenrohr 6 des erfindungs­ gemäßen Rohres ein Überwachungselement 7 eingebracht ist, welches zur Registrierung von Undichtigkeiten vorgesehen ist.

Dieses Überwachungselement 7 kann beispielsweise ein parallel zur Längsachse des Rohres verlaufendes elektrisch leitfähiges unisoliertes Kabel sein, wobei ein derartiges Überwachungselement 7 auch spiralförmig auf der auf dem Innenrohr 3 befindlichen Sperrschicht 4 aufgebracht sein kann.

Claims (11)

1. Rohr für den Transport flüssiger oder gasförmiger Medien, bestehend aus polymerem Werkstoff, mit wenigstens einem mediumführenden Innenrohr, einem Außenrohr, einer sich zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr befindlichen Wärmeisolationsschicht aus einem aufgeschäumten polymerem Werkstoff und einer an der Innenseite und/oder Außenseite und/oder innerhalb der Wandung des Innenrohres befindlichen Sperr­ schicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (4) aus einem polymerem Werkstoff besteht, und dass das Außenrohr (6) aus einem vernetzten polymeren Werkstoff besteht.

2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (4) ein Ethylen­ vinylalkohol mit einem Vinylalkoholgehalt von wenigstens 10 Gewichtsprozent ist.

3. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (4) ein aliphatisches Polyketon ist.

4. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (6) gewellt ist.

5. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Außenrohr (6) das Verhältnis von Wellentiefe zum Abstand zweier Wellenberge (62) wenigstens 5 beträgt.

6. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Außenrohr (6) die Wellentiefe bevorzugt 2 bis 4 mm beträgt.

7. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Außenrohr (6) die Wandstärke bevorzugt 1/50 des Außendurchmessers der Wellenberge (62) beträgt.

8. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Innenrohr (3) und dem Außenrohr (6) Überwachungselemente (7) einge­ bracht sind.

9. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungselemente (7) elektrisch leitfähige, unisolierte Kabel sind.

10. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem Innenrohr (3) und dem Außenrohr (6) wenigstens ein Leerrohr (8), welches zum Innenrohr (3) beabstandet und zur Aufnahme von Nachrichtenkabeln geeignet ist, befindet.

11. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Leerrohres (8) vom Innenrohr (3) größer als der Abstand vom Außenrohr (6) ist.