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WO2000071925A1 - Rohrleitungssystem zur weiterleitung von wärmeträgermitteln - Google Patents

Rohrleitungssystem zur weiterleitung von wärmeträgermitteln Download PDF

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WO2000071925A1
WO2000071925A1 PCT/HU1999/000039 HU9900039W WO0071925A1 WO 2000071925 A1 WO2000071925 A1 WO 2000071925A1 HU 9900039 W HU9900039 W HU 9900039W WO 0071925 A1 WO0071925 A1 WO 0071925A1
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WO
WIPO (PCT)
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pipe
useful
tube
plastic
heat transfer
Prior art date
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PCT/HU1999/000039
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WO2000071925A8 (de
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Jenó BALOGH
Ákos BALOGH
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Individual
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Publication date
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Ceased 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
    • F16L59/06—Arrangements using an air layer or vacuum
    • F16L59/075—Arrangements using an air layer or vacuum the air layer or the vacuum being delimited by longitudinal channels distributed around the circumference of a tube

Definitions

  • the invention relates to a pipeline system for the forwarding of heat transfer media, in particular water or steam or air, which has a useful pipe and a device for its thermal insulation and its protection against mechanical effects.
  • the heat energy used for the heat supply is not used at its place of manufacture or production (e.g. thermal power plants or hot water sources), and the heat transfer medium may have to be transported to the consumers located at distances of several kilometers, both with regard to the Investment and operating expenses can be expected to incur significant additional costs.
  • the specific additional expenditures are particularly great for systems in which the heat transfer medium has relatively low temperatures (for example thermal water with temperatures of 70-80 ° C or the hot water with a temperature of around 100 ° C) passed on to the consumer through district heating pipes and then the water, eg cooled in the radiators, must be returned for reheating, as is absolutely necessary in the vast majority of district heating systems.
  • the so-called previously thermally insulated district heating pipe systems were developed, the laying of which no longer requires a reinforced concrete duct.
  • the useful pipe is made of steel and is surrounded by a thermal insulation layer of the prescribed thickness, which is made of plastic foam, and this is covered from the outside with a PVC pipe.
  • the task of the PVC pipe is on the one hand to absorb the external loads (floor loads), and on the other hand to protect against those from external sources incoming water (groundwater, seeping rainwater, etc.)
  • So-called shrink film connections are generally used for the mutual connections of the PVC pipe elements.
  • the object of the invention is to provide a pipeline system for the forwarding of heat transfer media, the construction and operating costs of which are substantially lower than those of the currently known design solutions and which are also better and more reliable from a technical point of view. are more casual than the former and their repair in the event of damage. is simpler and cheaper than that of a conventional district heating pipe.
  • the invention is based on the following findings:
  • the plastic pipes produced from the conventional basic materials eg polypropylene or polyethylene
  • the outer jacket pipe takes over the function of the useful pipe, functions as a pipe and ensures the further usability of the system and this all the more, since the heat load acting on the material of the casing pipe is already lower (the heat insulation ability of the inner useful pipe remains practically unchanged despite the seeping) and also the bottom layer surrounding the casing pipe reduces the heat load of the casing pipe.
  • the lifespan of the system according to the invention is increased many times over in comparison to the simple pipeline and can reach the lifespan that is customary in the case of public works (water and gas works and sewers).
  • the useful and the jacket tube which are arranged separately from one another by an air gap, are made of plastic, and the plastic tube m are attached to one another at certain longitudinal distances, for example by welding, fixed points are formed at these attachment points, and between two such fixed points there can be a thermal expansion of the interior Plastic utility tube do not enter, since the outer jacket tube, which is not exposed to the heat acting on the utility tube, does not allow this.
  • the working tube can absorb the axial stress resulting from thermal expansion in its fixed position without any damage (as an analogy, one can refer to the example of welded rail tracks).
  • a pipeline system used for the forwarding of heat transfer media which has a useful pipe and a device for its thermal insulation and for its protection against mechanical influences, and for which it is characteristic that the useful pipe made of plastic, preferably made of polyethylene or polypropylene and is arranged in a jacket tube having an inner diameter that exceeds the outer diameter of the useful tube, and the gap between the tubes is filled with air or is designed as a vacuum space.
  • the useful pipe made of plastic, preferably made of polyethylene or polypropylene and is arranged in a jacket tube having an inner diameter that exceeds the outer diameter of the useful tube, and the gap between the tubes is filled with air or is designed as a vacuum space.
  • several casing pipes can also be used as one.
  • the jacket tube is made of plastic, preferably of polypropylene or polyethylene or asbestos cement.
  • the inner diameter of the jacket tube exceeds the outer diameter of the utility tube by 10-30%.
  • the line is divided by sections, preferably every 50.0-250 m, of closing the air gap between the useful pipe and the casing pipe m and the fastening of the use pipe to the casing pipe at these points, the fastenings for the use pipe being the form fixed points that compensate for thermal axial stresses; in the case of using two plastic pipes, it is useful if the fastenings be carried out as plastic weld seams.
  • the connections of both the pipes of the jacket pipe and those of the industrial pipe are concerned, it is expedient if the pipe connections are designed as threaded or welded connections.
  • Fig.l shows an embodiment of the piping system in section along the line B-B m Fig.2;
  • FIG. 2 shows a section of the pipeline system along the line A-A in FIG. 1
  • Both the useful pipe 1 having the inner diameter d and the jacket pipe 2 having the inner diameter D of the piping system shown in FIGS. 1 and 2 are made of plastic, for example polyethylene or polypropylene.
  • the outer diameter d_ of the useful tube 1 is 10-30% smaller than the inner diameter D a t.
  • the geometrical longitudinal central axis y of the useful tube 1 and the geometrical longitudinal central axis x of the casing tube 2 run parallel to one another, but do not coincide.
  • the wall thickness (vl, v2) of the pipes can vary between 6 - 20 mm.
  • the width e of the gap 4 changes between 0 and 38 mm.
  • the gap 4 i.e. the air space or vacuum space of the pipe system formed according to the above - i.e. actually double-walled - pipe system is divided in the longitudinal direction every 50-250 m by means of * the circumferential weld seam 3 shown in FIG. 1, in other words the end closure seam m sections, and each each such section is considered an independent part of the piping system.
  • the weld seams 3 also function as fixed points of the system. Accordingly, a section of the piping system according to the invention can be seen in FIG. 1.
  • the heat transfer medium which has a temperature of 80-100 ° C., acts directly on the useful tube 1, but its local deformations and bulges caused by heat are caused by the jacket tube 2 limited and the leakage of the material of the working tube can be prevented. If there are any leaks, the casing pipe 2 would also function as a conduit and ensure the continued trouble-free operation of the piping system, which is also required by the fact that the heat load acting on the casing pipe 2, as has already been explained, is reversible.
  • the pipe system according to the invention shown in FIGS. 1 and 2, essentially contains three heat insulation layers, namely the two plastic tubes and the air space filling the air gap between the latter.
  • the thermal insulation capacity of the system can be further increased by removing - pumping out - the air from the gap 4, since a vacuum space ensures the most effective thermal insulation; the previously described offers. Sectional closure of the piping system every 50-250 m is a good possibility.
  • the piping system according to the invention can be laid in the trench without any additional precaution (protective channel or a special “outer heat insulating layer) and can be put into operation after the earth has been refilled.
  • the service life of the piping system is long; Although the system requires high temperature heat transfer media, the useful pipe can be made from normal polypropylene or polyethylene with a wall thickness that is common in public works. The thermal insulation ability is excellent. The system does not require the installation of expansion compensators. In the event of any damage, the faulty section of the useful pipe can simply be pulled out of the jacket pipe and replaced by a faultless pipe piece. This prevents the road surface from tearing open, which is very important in the case of busy streets and intersections. Another advantage is the simple assembly of the pipe system: the weight of plastic pipes is quite low, their material is elastic, the pipe pieces are easy to move and lay. It is also thanks to all of these factors that the piping system according to the invention, in comparison with the provisions similar to the export closures, is to be regarded as particularly economical.

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Abstract

Das Rohrleitungssystem besitzt ein Nutzrohr (1), sowie eine zu dessen Wärmeisolierung und Schutz gegen mechanische Einwirkungen dienende Vorrichtung. Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist, dass das Nutzrohr (1) aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyäthylen oder Polypropylen besteht, und in einem den äusseren Durchmesser (d') des Nutzrohres (1) überschreitenden inneren Durchmesser (D) aufweisenden Mantelrohr (2) angeordnet ist, und der Spalt (4) zwischen den Rohren mit Luft ausgefüllt oder als Vakuumraum ausgebildet ist.

Description

ROHRLEITUNGSSYSTEM ZUR WEITERLEITUNG VON WÄRMETRAGER ITTELN
Die Erfindung betrifft ein zur Weiterleitung von Wärmeträgermitteln, insbesondere Wasser oder Dampf oder Luft dienendes Rohrleitungssystem, das ein Nutzrohr sowie eine zu dessen Wärmeisolierung und dessen Schutz gegen mechamscne Einwirkungen dienende Vorrichtung aufweist.
Bekanntlich ist n αer. Fäller., wenn die zur Wärmeversorgung dienenαe Wärmeenergie nicht an ihrem Herstellungs- oder Förderungsort zur Verwendung gelangt (z.B.Wärmekraftwerke bzw. hermalwasserquellen) , und das Wärmeträgermittel gegebenenfalls auf Ent-, fernungen von mehreren Kilometern zu den dort befindlichen Verbrauchern befördert werden muß, sowohl hinsichtlich der Investitions- als auch der Betriebsaufwendungen mit wesentlichen Mehrkosten zu rechnen. Besonders groß sind die spezifischen Mehraufwendungen bei Systemen, m denen verhältnismäßig niedrige Temperaturen aufweisende Wärmeträgermittel (so z.B. Thermalwasser mit Temperaturen von 70 - 80°C oder das eine Temperatur um 100°C aufweisende Warmwasser eines
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durch Fernwärmeleitungen zum Verbraucher weitergeleitet und dann das, z.B. m den Heizkörpern abgekühlte Wasser zur Wiedererwärmung zurückbefördert werden muß, wie dies in der überwiegenden Mehrzahl von Fernheizsystemen unbedingt erforderlich ist. Zur Verwirklichung von zur Weiterleitung der Warmetragermittel dienenden Rohrleitungssystemen, mit anderen Worten: Fernwärmeleitungen sind verschiedene Ausfuhrungslosungen bekannt. Vom Anfang der 60-ger Jahre an wurden die mit Wärmeisolierung versehenen Rohrleitungspaare, d.h. die das heiße Warmetragermittel fuhrende Vorlaufleitung und die das seine Wärmeenergie bzw. deren Großteil bereits abgegebene Warmetragermittel fuhrende Rucklaufleitung häufig m unter dem Stadtstraßenbelag vorgesehenen Stahlbetonschutz- kanalen verlegt. Die ein U-Profil aufweisende Mulde des einen ziemlich breiten Arbeitsgraben erfordernden Stahlbetonschutzkanals wurde oben mit einer Stahlbetondeckplatte abgeschlossen. Die m der Regel mit. einer Glaswollwärmeisolierung versehenen stählernen Nutzrohre wurden außen mit einer Lederpappumhullung versehen. Die so warmeisolierten Rohrleitungen wurden dann auf Bocken angeordnet. In die Rohrleitungen wurden an gewissen Stellen Kompensatoren, an anderen Stellen hingegen sog. fixe Punkte eingebaut.
Diese Ausfuhrungslosung weist schwerwiegende Nachteile auf und wird deshalb heute praktisch nicht mehr angewandt. So eine Anlage ist außerordentlich kostenaufwendig und hierbei auch außerordentlich storungsanfallig; wenn nämlich m den Schutzkanal z.B. Grundwasser oder zufolge einer Leckage des Nutzrohres usw. Wasser gelangt, durchnäßt dieses die Isolierung, demzufolge sich deren Warmeisolierver- mogen vermindert, andererseits kann die Korrosion das stählerne Nutzrohr wahrend einer verhältnismäßig kurzen Zeit auch zerstören. Dabei ist das Auswechseln der Rohrleitungen sehr kosten-, arbeits- und materialaufwendig. Ein weiterer Nachteil der mit Schutzkanal erbautenen Anlagen ist, daß wegen der vorerwähnten zusatzlichen Ausrüstungen (Kondensatoren, Fixpunkte usw.) der Ausgleich der wegen der Temperaturanderung der stählernen Nutzrohrleitung eintretenden Langsausdehnung ebenfalls ziemlich kostenaufwendig ist, insbesondere, wenn diese Ausrüstungen auch speziale Konstruktionselemente beinhalten, wobei die Kompensatoren sogar potentielle Fehlerstellen des Systems darstellen. Schließlich ist als schwerer Nachteil der mit Schutzkanalen ausgebauten Anlagen der Umstand zu erwähnen, daß ein Austauschen der schadhaft geworde- . nen - zerstörten - Rohrleitungsabschnitte nur mit dem zur Aufdeckung der Rohrleitung unbedingt erforderlichen Aufreißen der Straßendecke vorgenommen werden kann, was die zusatzlichen Kosten weiter erhöht und zu schweren Störungen des Verkehrs fuhren kann.
Zur Beseitigung der obigen Nachteile wurden die sog. vorhergehend warmeisolierten Fernwarmeleitungs- systeme entwickelt, deren Verlegung keinen Stahlbetonschutzkanal mehr erfordert. Das Nutzrohr ist auch in diesem Falle aus Stahl und wird durch eine aus Kunststoffschaum bestehende Warmeisolierschicht der vorgeschriebenen Starke umgeben, wobei diese von außen mit einem PVC-Rohr ummantelt wird.
Aufgabe des PVC-Rohres ist einerseits die Aufnahme der äußeren Belastungskrafte (Bodenlasten) , andererseits der Schutz gegen die aus äußeren Quellen kommenden Wasser (Grundwasser, einsickerndes Niederschlagswasser usw. ) Bei den gegenseitigen Anschlüssen der PVC-Rohrelemente gelangen im allgemeinen sogenannte Schrumpffolienverbindungen zur Anwendung. Bei dieser Ausführungslösung ist zwar der Bedarf an Erd- und Straßenaufreißarbeiten geringer und auch die Stahlbetonbauwerke können entfallen, aber das System bleibt noch immer ziemlich kostenaufwendig, die Isolierung ist gegen Durchnassung, das Nutzrohr gegen Korrosion empfindlich, und zur Beseitigung der Ko pensatoren besteht keine Möglichkeit, so daß all die Probleme auch hier in Erscheinung treten, die bei den mit Stahlbetonrohrkanalen erbauten Systemen in diesem Zusammenhang dargelegt wurden.
Da die Nachteile der vorstehend ausführlich beschriebenen Fernwarmeleitungssysteme größtenteils auf die Verwendung der stählernen Nutzrohre zurückzufuhren sind, trat die Untersuchung der Möglichkeit des Einsatzes von Kunststoffröhren als Nutzrohre in den Vordergrund.
Für diesen Zweck wurden verschiedene Kunststoffrohre aus speziellen Werkstoffen entwickelt, deren Herstellungskosten jedoch so hoch sind, daß sie sich in weiterem Kreise nicht durchsetzen konnten.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Rohrleitungssystem zur Weiterleitung von Warmetragermitteln zur Verfugung zu stellen, dessen Bau- und Betriebskosten wesentlich niedriger, als die der zur Zeit bekannten Ausfuhrungslosungen ahnlicher Bestimmung sind und die dabei auch in technischer Hinsicht besser und zuver- lassiger als die ersteren sind und deren Reparatur im Falle einer Schadhaftwerdung. einfacher und preiswerter als die einer herkömmlichen Fernwärmeleitung ist. Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen: Die aus den herkömmlichen Grundstoffen (z.B. Polypropylen oder Polyäthylen ) hergestellten Kunststoffrohre verfugen im Vergleich zu den Stahlrohren in vieler Hinsicht über offensichtliche Vorteile; so ist ihre Korrosionsbeständigkeit viel besser, ihr Gewicht ist gering, sie sind elastisch, biegbar und in dem Falle, wenn die zu befordernden Mittel in den Temperaturbereich von 10-30°C fallen (z.B. Gas- und Trinkwasserleitungen, Abwasserleitungen) , außerordentlich preiswert und leicht zu montieren. Soweit jedoch der- • artige preiswerte Kunststoffrohrleitungen zur Weiterleitung von in einen höheren, einen Temperaturbereich von 70-100°C fallende Temperaturen aufweisenden Warme- tragermitteln eingesetzt werden sollen, fallt deren Lebensdauer steil zurück, und in Abhängigkeit von dem jeweils zur Anwendung gelangenden Betriebsdruck sind die Rohrhersteller die Lebensdauer der Rot rleitungen höchstens für eine Dauer von einem bis drei Jahren zu garantieren bereit. Nach Ablauf dieser Zeit verandern sich die Festigkeitseigenschaften der vorerwähnten üblichen Kunststoffe bei den genannten Temperaturen von 70-100°C derartig, daß an den Rohren unter Einwirkung des inneren Druckes Ausbeulungen entstehen und darauffolgend in deren Ergebnis Undichtwerdungen in Erscheinung treten und die Rohrleitung unbrauchbar wird. Wird jedoch das aus Kunstoff gefertigte Nutzrohr in einem dasselbe mit einem verhältnismäßig geringen Abstand umgebenden, d.h. einen größeren Innendurchmesser, als der Außendurchmesser des Nutzrohres, aufweisenden Mantelrohr angeordnet, so beschrankt dieses die vorerwähnte Deformation des Nutzrohres sowie das Ausmaß der Ausbeulungen und beseitigt praktisch die Gefahr des Undichtwerdens . Sollte das eine höhere, eine Temperatur von 80-100°C aufweisende Mittel fordernde Kunststoffrohr trotzdem leck werden und das Warmetragermittel aus demselben zu sickern beginnen, übernimmt das äußere Mantelrohr die Funktion des Nutzrohres, funtioniert als Rohrleitung und sichert die weitere Brauchbarkeit des Systems und dies umso mehr, < da die auf den Werkstoff des Mantelrohres einwirkende Warmebelastung bereits geringer ist (die Warmeiso- lierfahigkeit des inneren Nutzrohres bleibt trotz des Sickerns praktisch unverändert) und auch die das Mantelrohr von außen umgebende Bodenschicht mindert die Warmebelastung des Mantelrohres. So erhöht sich die Lebensdauer des erfmdungsgemaßen Systems im Vergleich zu der einfachen Rohrleitung auf das Vielfache und kann die im Falle der öffentlichen Werke (Wasser- und Gaswerke sowie Kanalisation) übliche Lebensdauer erreichen.
Weiterhin wurde erkannt, daß m dem erfmdungs- gemaß vorgeschlagenen System drei Isolierschichten vorhanden sind, namentlich zwei Kunststoffrohrwande und der zwischen denselben befindliche Luft- oder Vakuumraum, was zumindest mit der, bei den Eingangs erwähnten "voπsolierten" Fernwärmeleitungen an dem Stahlrohr durch den Kunststoffschäum oder eine Kunststoffdecke gebildeten Ausfuhrungslosung gleichwertig ist. Schließlich ist es eine wichtige Erkenntnis, daß bei der erfmdungsgemaß vorgeschlagenen Ausfuhrungslosung sich die herkömmlich verwendeten, zum Ausgleich der Wärmedehnung dienenden Kompensatoren erübrigen und so auch die daraus resultierenden Kosten entfallen. Bei den erwähnten vorisolierten Rohrleitungen bedingt nämlich der Umstand Probleme, daß die Wärmedehnzahl des Kunststoffmantelrohres das Sechs- bis Achtfache der des Stahlnutzrohres betragt, was z.B. bei einer 100 m langen, Thermalwasser mit einer Temperatur von 90°C fordernden Leitung auch 350- ' 400 mm ausmachen kann. Wenn hingegen das voneinander durch einen Luftspalt getrennt angeordnete Nutz- und das Mantelrohr aus Kunststoff gefertigt ist, und die Kunststoffröhre m bestimmten Langsabstanden z.B. durch Schweißen aneinander befestigt sind, entstehen an diesen Befestigungstellen gewissermaßen Fixpunkte, und zwischen zwei solchen Fixpunkten kann eine wärmebedingte Dehnung des inneren Kunststoffnutzrohres nicht eintreten, da das äußere Mantelrohr, das sinngemäß nicht der auf das Nutzrohr einwirkenden Warme ausgesetzt ist, dies nicht zulaßt. Das Nutzrohr kann aber die sich aus der Wärmedehnung ergebende axiale Spannung m seiner fixierten Lage ohne jeden Schaden aufnehmen (als Analogie kann man sich auf das Beispiel von geschweißten Bahnschienen beziehen) .
Aufgrund der obigen Erkenntnisse wurde die gestellte Aufgabe im Sinne der Erfindung durch ein zur Weiterleitung von Warmetragermitteln dienendes Rohrleitungssystem gelost, das ein Nutzrohr sowie eine zu dessen Wärmeisolierung und zu dessen Schutz gegen mechanische Einwirkungen dienende Vorrichtung besitzt, und für das kennzeichnend ist, daß das Nutzrohr aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyäthylen oder Polypropylen besteht und in einem den äußeren Durchmesser des Nutzrohres überschreitenden inneren Durchmesser aufweisenden Mantelrohr angeordnet ist, und der Spalt zwischen den Rohren mit Luft ausgefüllt oder als Vakuumraum ausgebildet ist. Soweit es die Umstände (z.B. Unterfuhrung unter einem Fluß) erfordern, können auch mehrere Mantelrohre, als eines verwendet werden.
Nach einem Ausfuhrungsbeispiel ist das Mantelrohr aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polypropylen oder Polyäthylen oder Asbestzement hergestellt.
Im allgemeinen überschreitet der Innendurchmesser des Mantelrohres den Außendurchmesser des Nuzrohres um 10-30%.
Einem weiteren Erfindungsmerkmal entsprechend ist die Leitung durch vorzugsweise alle 50,0-250 m vorgenommenes Abschließen des Luftspaltes zwischen dem Nutzrohr und dem Mantelrohr m Längsrichtung und die Befestigung des Nutzrohres an das Mantelrohr an diesen Stellen m Abschnitte geteilt, wobei die Befestigungen für das Nutzrohr die warmebedingten axialen Dehnungsspannungen kompensierende Fixpunkte bilden; im Falle der Verwendung von zwei Kunststoffrohren ist es zweckdienlich, wenn die Befestigungen als Kunststoffschweißnahte ausgeführt werden. Was die Anschlüsse sowohl der Rohre der Mantelrohrleitung als auch die der Nutzrohrleitung betrifft, ist es zweckmäßig, wenn die Rohranschlusse als Gewinde- oder Schweißverbindungen ausgeführt werden.
Die Erfindung wird im weiteren aufgrund der beigelegten Zeichnung ausführlich beschrieben, die ein vorteilhaftes Ausfuhrungsbeispiel derselben enthalt. Die Zeichnung zeigt m
Fig.l eine Ausfuhrungsform des Rohrleitungs- systems im Schnitt entlang der Linie B-B m Fig.2;
Fig.2 einen Schnitt des Rohrleitungssystems entlang der Linie A-A m Fig. 1
Sowohl das den Innendurchmesser d aufweisende Nutzrohr 1, als auch das den Innendurchmesser D aufweisende Mantelrohr 2 des m Fig.l und 2 dargestellten Rohrleitungssystems sind aus Kunststoff, z.b. Polyäthylen oder Polypropylen hergestellt. Der Außendurchmesser d_ des Nutzrohres 1 ist um 10- 30% kleiner, als der Innendurchmesser D a t. Mantelrohres 2, so daß zwischen den beiden Rohren - da das Nutzrohr 1 auf der Innenflache des Mantelrohres 2, entlang deren untersten Erzeugenden aufliegt - ein eine veränderliche Breite e aufweisender Spalt 4, d.h. ein freier, durch Material nicht ausgefüllter Raum vorliegt. Die geometrische Langsmittelachse y des Nutzrohres 1 und die geometrische Langsmittelachse x des Mantelrohres 2 verlaufen parallel zueinander, aber fallen nicht zusammen. Der Durchmesser, die Wand- starke und die Werkstoffqualitat der Rohre sind m Abhängigkeit von der jeweiligen Aufgabe auszuwählen; m dem System nach Fig.l sowie 2 kann als Nutzrohr 1 ein Kunststoffrohr 0160 b, Qualität P10, d.h. eines mit dem Durchmesser d = 160 mm, und als diesem zweckdienlich annähernd die gleiche oder die gleiche Drυckstufe aufweisendes Mantelrohr 2 ein Kunststoffrohr 0200b, Qualität P6, mit dem Durchmesser D=200 mm verwendet werden. Die Wandstarke (vl, v2) der Rohre kann zwischen 6 - 20 mm variieren. Die Breite e des Spaltes 4 verändert sich zwischen 0 und 38 mm.
Der Spalt 4, d.h. der Luftraum oder Vakuumraum des nach den obigen durch die beiden Rohre gebildeten - also eigentlich doppelwandigen - Rohrleitungssystems wird m Längsrichtung alle 50-250 m mittels * der in Fig.l dargestellten umlaufenden Schweißnaht 3, mit anderen Worten der Endabschlußnaht m Abschnitte geteilt, und jeder einzelne derartige Abschnitt gilt als selbständige Teilemheit des Rohrleitungssystems. Die Schweißnahte 3 funktionieren auch als Fixpunkte des Systems. In Fig. 1 st demgemäß eine Abschnittsstelle des erfmdungsgemaßen Rohrleitungssystems zu sehen.
In dem Systen nach Fig.l und 2 wirkt also - wie darauf bereits früher hingewiesen wurde - das eine Temperatur von 80-100°C aufweisende Warmetragermittel unmittelbar auf das Nutzrohr 1 ein, dessen warme- bedmgte lokale Deformationen und Ausbeulungen aber durch das Mantelrohr 2 begrenzt und die Undicht- werdungen des Werkstoffes des Nutzrohres verhindert werden. Sollten trotzdem Undichtigkeiten auftreten, wurde auch das Mantelrohr 2 als Leitungsrohr funktionieren und den weiteren störungsfreien Betrieb des Rohrleitungssystems gewährleisten, was auch durch den Umstand gefordert wird, daß die auf das Mantelrohr 2 einwirkende Wärmebelastung - wie dies bereits zuvor dargelegt wurde - rückgängig ist.
Das erfmdungsgemäße, m den Fig. 1 und 2 dargestellte Rohrleitungssystem enthalt im wesentlichen drei Warmeisolierschichten, namentlich die beiden Kunststoffröhre und den den Luftspalt zwischen letzteren ausfüllenden Luftraum. Das Warmeisoliervermogen des Systems kann durch Entfernen - Auspumpen - der Luft aus dem Spalt 4 weiter erhöht werden, da ein Vakuumraum die effektivste Wärmeisolierung sichert; dazu bietet das bereits vorhergehend beschriebene . abschnittsweise alle 50-250 m erfolgende Abschließen des Rohrleitungssystems gute Möglichkeit.
Früher wurde ebenfalls auch darauf hingewiesen, daß m dem erfmdungemaßen System auch keine Kom- pensatoren zum Ausgleich der Wärmedehnung benotigt werden, da das Nutzrohr an den Abschnittsstellen (Fig.l) an das Mantelrohr 2 befestigt st, und diese Befestigung gleichsam als Fixpunkt des Nutzrohres funktioniert. Zwischen zwei derartigen fixen Punkten kann keine Dehnung des Kunststoffmaterials des Nutzrohres 1 stattfinden, da dies das Mantelrohr 2 nicht zulaßt; d e dehnungsbedingten axialen Spannungen werden durch das Nutzrohr 1 selbst ohne jeden Schaden aufgenommen. In diesem Zusammenhang wurde folgender Versuch durchgeführt:
Ein 70,0 m langes, aus Polypropylen hergestelltes Nutzrohr mit einem Durchmesser von 100 mm (NW) , das mit einem Mantelrohr ebenfalls aus Polypropylen, Durchmesser 160 mm (NW) umgeben und an dieses durch Schweißnahte (Fixpunkte) befestigt worden war, wurde mit Wasser mit einer Temperatur von 90°C aufgefüllt bzw. aufgeheizt. Hiernach trat bei dem Mantelrohr nur eine minimales Ausmaß aufweisende axiale Dehnung m Erscheinung, als hingegen das Mantelrohr durchgeschnitten wurde, trat eine Verlängerung (Ausdehnung) des Nutzrohres um etwa 80 mm ein, d.h. die darin befindliche axiale Spannung entspannte sich.
An dieser Stelle ist zu bemerken, daß das erfmdungsgemaße Rohrleitungssystem ohne jede zusatzliche Vorkehrung (Schutzkanal bzw. eine besondere« äußere Warmeisoiierschicht) m Graben verlegt und nach Zuruckfullung der Erde m Betrieb gesetzt werden kann.
Die mit der Erfindung verbundenen vorteilhaften Wirkungen können wie folgt zusammengefaßt werden: die Lebendauer des Rohrleitungssystems st lang; obwohl das System Warmetragermittel hoher Temperatur fordert, kann das Nutzrohr aus normal üblichem Polypropylen oder Polyäthylen mit einer bei den öffentlichen Werken üblichen Wandstarke hergestellt werden. Die Warmeisolierfahigkeit ist vorzuglich. Das System erfordert keinen Einbau von Dehnungen ausgleichenden Kompensatoren. Bei einem eventuellen Schadhaftwerden kann der fehlerbehaftete Abschnitt des Nutzrohres aus dem Mantelrohr einfach herausgezogen und durch ein fehlerloses Rohrstuck ersetzt werden. So kann das Aufreißen des Straßenbelags vermieden werden, was im Falle von verkehrsreichen Straßen und Straßenkreuzungen von großer Wichtigkeit ist. Einen Vorteil bedeutet auch die einfache Montierbarkeit des Rohrleitungssystems: die Wichte von Kunststoffröhren ist ziemlich niedrig, ihr Matarial ist elastisch, die Rohrstucke sind leicht beweglich und verlegbar. Auch allen diesen Faktoren ist zu verdanken, daß das erfmdungsgemaße Rohrleitungssystem, im Vergleicr zu den Ausfuhrungsklosungen ahnlicher Bestimmung, für besonders wirtschaftlich anzusehen ist.
Die Erfindung beschrankt sich natürlich keineswegs auf das im vorstehenden detailliert beschriebene Ausfuhrungsbeispiel, sondern kann inner- . halb des durch die Ansprüche definierten Schutz- umfanges auf vielerlei Art verwirklicht werden.

Claims

Patentansprüche
1.Rohrleitungssystem zur Weiterleitung von Wärmeträgermitteln, insbesondere Temperaturen von ca.
80-100°C aufweisendem Wasser, Dampf oder Luft, das ein Nutzrohr (1) sowie eine zu dessen Wärmeisolierung und Schutz gegen mechanische Einwirkungen dienende Vorrichtung besitzt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß das Nutzrohr (1) aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyäthylen oder Polypropylen besteht, und in einem den äußeren Durchmesser (d') des Nutzrohres (1) überschreitenden inneren Durchmesser (D) aufweisenden Mantelrohr (2) angeordnet ist, und der Spalt (4) zwischen den Rohren mit Luft ausgefüllt oder als Vakuumraum ausgebildet ist.
2. Rohrleitungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Mantelrohr (2) aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polypropylen oder Polyäthylen oder Asbestzement hergestellt ist.
3. Rohrleitungssystem gemäß Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Innendurchmesser (D) des Mantelrohres (2 ) den Außendurchmesser (d') des Nutzrohres (1) um 10-30% überschreitet.
4. Rohrleitungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Leitung durch vorzugsweise alle 50,0-250 m vorgenommenes Abschließen des Luftspaltes (4) zwischen dem Nutzrohr (1) und dem Mantelrohr (2) m Längsrichtung und die Befestigung des Nutzrohres (1) an das Mantelrohr (2) an diesen Stellen in Abschnitte geteilt ist, wobei diese Befestigungen für das Nutzrohr (1) die wärmebedingten axialen DehnungsSpannungen kompensierende Fixpunkte bilden.
5. Rohrleitungssystem gemäß Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Befestigungen als KunststoffSchweißnähte (3) ausgebildet sind.
(o . D Rohrleitungssystem gemäß einem der Ansprüche 1-5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Rohranschlüsse mit Gewinde- oder Schweißverbindungen ausgebildet sind.
PCT/HU1999/000039 1999-05-19 1999-05-19 Rohrleitungssystem zur weiterleitung von wärmeträgermitteln Ceased WO2000071925A1 (de)

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