DE3307120A1

DE3307120A1 - Fernwaermeleitungsrohr

Info

Publication number: DE3307120A1
Application number: DE19833307120
Authority: DE
Inventors: Eckhardt Dr. rer. nat. 3060 Stadthagen Schleese; Herbert 3000 Hannover Vogelsang; Hermann Uwe Dr. Rer. Nat. Voigt
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH; KM Kabelmetal AG
Current assignee: VOGELSANG, HERBERT, 3000 HANNOVER, DE
Priority date: 1983-03-01
Filing date: 1983-03-01
Publication date: 1984-09-06
Also published as: DK68884A; DK68884D0

Description

Fernwärme'leitungsrohr
Die Erfindung betrifft ein Fernwärmeleitungsrohr, bestehend aus mindestens einem mediumführenden Innenrohr, einem Au[#enmantel und einer zwischen den Rohren befindlichen Wärmeisolationsschicht aus in situ aufgeschäumtem Schaumstoff, auf der Basis von Polyurethan bzw. Polyisocyanurat.
Aus der DE-PS 1525658 ist ein wärmeisoliertes Leitungsrohr bekannt, welches aus einem längsnahtgeschweißten und gewellten Innenrohr, einem konzentrisch zu diesem angeordneten lä.ngsnahtgeschweif#ten und gewellten Außenrohr sowie einer zwischen den Rohren befindlichen Schaumstoffschicht auf Polyurethanbasis besteht. Dieses bekannte Leitungsrohr ist in großen Längen herstellbar und kann aufgrund seiner Flexibilität wie ein elektrisches Kabel auf Trommeln aufgewickelt und von diesen direkt in die Erde verlegt werden. Vorkehrungen für die Aufnahme von Längsdehnungen infolge von Erwärmung des Innenrohres brauchen nicht getroffen zu werden, da die Wellung des Innenrohres die Längungen in sich selbst kompensiert. Der gewellte Außenmantel dient im wesentlichen als mechanischer Schutz gegen Verkehrs'lasten.
Insbesondere bei kleineren Rohrdimensionen, wie sie beispielsweise für Stichleitungen zu einzelnen Gebäuden benötigt werden, ist eine solche Konstruktion zu teuer, und man würde mit einer Rohrkonstruktion vorliebnehmen, die die Vorteile der guten Wärmedämmung und der guten Verlegbarkeit infolge der Flexibilität auf sich vereinigen würde. Ein weiterer Nachteil der bekannten Rohrkonstruktion ist darin zu sehen, daß bei einigen aggressiven Medien das innere Metallrohr von Nachteil ist.
Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Fernwärmeleitungsrohr dahingehend zu verbessern, daß es unter Beibehaltung der Flexibilität und der guten Wärmedämmung preisgunstiger herstellbar und gegenüber aggressiven Medien korrosionsbeständig ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Innenrohr aus einem vernetzten Kunststoff besteht und an seiner Innen- und/oder Außenseite bzw.
innerhalb seiner Wandung eine metallische Lage aufweist und daß das Außenrohr aus Kunststoff, vorzugsweise ebenfalls aus vernetztem Kunststoff, besteht. Der vernetzte Kunststoff für das Innenrohr wird aus dem Grunde bevorzugt angewendet, da vernetzte Kunststoffe eine höhere Wärmebeständigkeit aufweisen. Die metallische Lage soll verhindern, daß Wasserdampf durch die Rohrwandung hindurch in die Schaumstoffschicht diffundieren kann, was unter Umständen zu einer Zerstörung des Schaumstoffes führen kann. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, daß die metallische Lage in sich geschlossen ist. Zweckmäßigerweise weist das Außenrohr an seiner Innen- und/oder Außenseite bzw. innerhalb seiner Wandung ebenfalls eine metallische Lage auf. Auch diese metallische Lage dient der#Verhinderung der Wasserdampfdiffusion von außen. Sie hat darüber hinaus noch den Vorteil, daß sie den Austritt des zellbildenden Gases aus der Schaumstoffschicht verhindert und dadurch ein Absinken der Wärmedämmfähigkeit des Schaums langfristig verhindert. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die metallische Lage sowohl beim Innenrohr als auch beim Außenrohr eine an ihren längsverlaufenden einander überlappenden Bandkanten verklebte Metallfolie. Eine Verklebung der Bandkanten ist sinnvoll, um eine nahezu 100prozentige Abdichtung zu erreichen. Mit besonderem Vorteil ist die Metallfolie eine Aluminiumfolie mit einer Wanddicke von 0,1 mm bis 0,5 mm und ist zumindest an einer der mit dem Innen- oder Außenrohr in Berührung stehenden Oberfläche mit einer Klebschicht versehen. Durch diese Klebschicht wird ein Verbundrohr geschaffen, wodurch verhindert ist, daß beim Biegen des Rohres die Folie einreißt'oder knittert. Als Material für das Innenrohr hat sich ein Polyäthylen hoher Dichte, also Niederdruckpolyäthylen, als besonders geeignet erwiesen, welches vernetzt bzw. vernetzbar ist. Das Außenrohr sollte dagegen aus einem Polyäthylen niederer Dichte - d. h. einem Hochdruckpolyäthylen - bestehen. Jedoch sind auch andere thermoplastische Kunststoffe wie Polypropylen oder andere Polyolefine bzw. Polyolefincopolymere geeignet.
Das Verhältnis von Wanddicke und Außendurchmesser beim Innenrohr sollte zwischen 1 : 5 und 1 : 10 liegen. Beim Außenrohr sollte dieses Verhältnis zwischen 1 : 20 und 1 : 40 liegen. Diese Dimensionierung hat den Vorteil, daß Materialeinsatz und technische Wirkung zu einem Optimum führen.
Als Wärmeisolationsschicht verwendet man zweckmäßigerweise einen flexiblen geschlossenzelligen Polyurethanschaum mit einer Wärmeleitzahl von höchstens 0,03 W/mh. Neben der Verhinderung der Wasserdampfdiffusion haben die Metallfolien auch die Aufgabe, eine Sauerstoffpermeation von außen nach innen zu verhindern. Sauerstoff im Fernheizwasser würde zu einer verstärkten Korrosion an den Armaturen und anderen Metallteilen führen. Das erfindungsgemäß aufgebaute Fernwärmeleitungsrohr ist sehr flexibel und läßt die Biegeradien zu, die dem 10fachen Außendurchmesser des Außenrohres entsprechen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Fernwärmeleitungsrohres, welches sich dadurch auszeichnet, daß man zunächst ein Rohr aus vernetzbarem Kunststoff herstellt, da man dieses Rohr mit einer längseinlaufenden Metallfolie mit überlappenden Bandkanten umgibt, daß man auf die Metallfolie ein weiteres Kunststoffrohr aufextrudiert und dabei die Bandkanten miteinander verklebt, daß man auf dieses Verbundrohr ringförmige Abstandshalter bzw. eine Abstandshalterwendel aufbringt, um die Abstandshalter eine Metallfolie längseinlaufend zum Rohr mit überlappenden Bandkanten formt, die an ihrer dem Rohrinnern zugekehrten Oberfläche mit einer Klebschicht versehen ist, daß man auf die Metallfolie vor dem Schlitzen der Bandkanten ein aufschäumbares Kunststoffgemisch auf Polyurethanbasis aufbringt und daß man auf die zum Rohr geformte Metallfolie einen Kunststoffmantel aufbringt. Die um die Abstandshalter herum geformte Metallfolie dient hierbei im wesentlichen als Form für den sich entwickelnden Schaum und verklebt mit diesem. Das äußere Kunststoffrohr dient im wesentlichen als Schutzmantel für die empfindliche Metallfolie. Die einzelnen Arbeitsgänge können im sogenannten On-line-Verfahren, d. h. unmittelbar nacheinander durchgeführt werden, jedoch würde dies zu einer relativ großen Länge der Fertigungsanlage führen. Aus diesem Grunde erscheint es zweckmäßiger, in Einzelschritten vorzugehen, wie dies beispielsweise in der Figurenbeschreibung näher erläutert ist.
Die Steigzeit des Schaums sollte so eingestellt sein, daß er erst nach der Extrusion des Kunststoffmantels aufschäumt und daß durch den Schäumdruck und die beim Schäumen entstehende Wärme die Bandkanten der Metallfolie miteinander verklebt werden. Der äußere Kunststoffmantel sollte dabei schon so fest sein, daß er dem Schäumdruck standhalten kann und die erforderliche Gegenkraft für die Verklebung der Bandkanten aufbringen kann. Vorteilhafterweise nutzt man auch die bei der Extrusion entstehende Wärme für das Verkleben der Bandkanten aus.
Zweckmäßigerweise wird das Verbundinnenrohr mit einem Band, vorzugsweise aus Kreppapier, umwickelt, um eine Verklebung des sich entwickelnden Schaums mit dem Innenrohr zu verhindern. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß sich die Isolierschicht leichter vom Innenrohr entfernen läßt, wenn eine solche Entfernung, beispielsweise für Verbindungsarbeiten, erforderlich sein sollte. Gleichzeitig mit der Abstandshalterwendel können zwei oder mehrere Meldeleiter aufgewickelt werden, die im Falle einer Leckage eine Schadensmeldung und Schadenslokalisierung ermöglichen sollen.
Die Erfindung ist anhand der in den Figuren 1 bis 4 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Rohres nach der Lehre der Erfindung Figur 2 bis 4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens Das Fernwärmeleitungsrohr besteht aus einem inneren Kunststoffrohr 1 aus einem vernetzten Kunststoff. Zweckmäßigerweise verwendet man hierfür ein Polyäthylen, welches durch Feuchtigkeit vernetzbar ist. Das Innenrohr 1 ist von einer Aluminiumfolie 2 mit einer Uberlappungsnaht 3 eingehüllt.
Auf die Aluminiumfolie 2 ist eine weitere Kunststoffschicht 4 aufextrudiert. Die Aluminiumfolie 2 ist beidseitig mit Copolymer beschichtet, so daß sie bei der Extrusion der äußeren Kunststoffschicht 4 sowohl mit dem Innenrohr 1 als auch mit der äußeren Kunststoffschicht 4 verklebt,-wobei gleichzeitig die Längsnaht 3 verklebt wird. Eine Wärmeisolationsschicht 5 auf der Basis von aufgeschäumtem Polyurethan umgibt die Kunststoffschicht 4, wobei die Gleichwandigkeit der Wärmeisolationsschicht 5 durch einen nicht dargestellten Abstandshalter gewährleistet ist. Als Material für die Wärmeisolationsschicht 5 verwendet man zweckmäßigerweise einen flexiblen geschlossenzelligen Polyurethanschaum mit einer Wärmeleitzahl von höchstens 0,03 W/mh. Die Schaumstoffschicht 5 ist von einer Aluminiumfolie 6 umgeben, die eine Oberlappungsnaht 7 aufweist. Die Aluminiumfolie 6 ist zumindest an der der Schaumstoffschicht 5 zugekehrten Oberfläche mit einer Copolymerbeschichtung versehen, welche eine Verklebung der Aluminiumfolie 6 mit der Schaumstoffschicht 5 ermöglicht und gleichzeitig für eine Verklebung der Längsnaht 7 sorgt. Als Außenmantel dient ein extrudiertes Kunststoffrohr 8, welches zweckmäljigerweise aus einem Polyäthylen niedriger Dichte hergestellt ist.
Bei der Herstellung des dargestellten Fernwärmeleitungsrohres geht man so vor, daß man mittels eines Extruders 9 das Innenrohr 1 extrudiert und auf eine Vorratsspule 10 aufwickelt. Wie bereits oben erwähnt, wird als Material für das Innenrohr ein feuchtigkeitsvernetzbares Polyäthylen verwendet. Die Vernetzung des Innenrohres 1 kann beispielsweise in einem Wasserbad bzw. in einer sogenannten Sauna durchgeführt werden. Es hat sich jedoch als vorteilhafter erwiesen, die Vernetzung entweder bei einer abschließenden Dichtigkeitsprüfung mit Warmwasser durchzuführen oder aber die Vernetzung erst im Betrieb, d. h. dann, wenn das Innenrohr 1 von dem warmen Medium durchströmt wird, durchzuführen.
Das in einer nächsten Arbeitsstufe von der Vorratsspule 10 abgezogene Innenrohr 1 wird dann von der Aluminiumfolie 2 längseinlaufend umhüllt, die von einer Vorratsrolle 11 abgezogen wird. Das Formen der Aluminiumfolie 2 wird mittels nicht näher dargestellter Werkzeuge, die ansich bekannt sind, durchgeführt. Ein Extruder 12 extrudiert die Kunststoffschicht 4 auf die Aluminiumfolie 2, wobei gleichzeitig eine Verklebung der Aluminiumfolie 2 sowohl mit dem Innenrohr 1 als auch mit der Kunststoffschicht 4 durchgeführt wird. Das so gebildete Verbundrohr wird auf eine Vorratstrommel 13 aufgewickelt.
Das innere Verbundrohr wird von der Vorratsspule 13 abgenommen und eine Abstandshalterwendel 14, die von einer Vorratsspule 15 abgezogen wird, aufgewickelt. Gleichzeitig mit der Abstandshalterwendel werden die Meldeadern, die eine Durchfeuchtung der Isolationsschicht infolge einer Beschädigung des Innen- und Außenrohres anzeigen sollen, aufgewickelt.
Die Meldeadern können innerhalb des Abstandshalters untergebracht sein.
Um die Abstandshalterwendel 14 wird die Aluminiumfolie 6, die von einer Vorratsspule 16 abgezogen wird, längseinlaufend zum Rohr geformt, wobei vor dem Verschließen der Bandkanten i aus einer Schäumpistole 17 das aufschäumbare Kunststoffgemisch auf die Aluminiumfolie 6 aufgebracht wird. Mittels eines Extruders 18 wird der Außenmantel 8 aufextrudiert, wobei die Extrusionswärme für eine'Verklebung der Bandkanten sorgt. Die Steigzeit des aufschäumbaren Kunststoffgemisches sollte so eingestellt sein, daß der Schäumdruck erst dann entsteht, wenn das Kunststoffrohr 8 eine genUgende Festigkeit hat. Die Verklebung der Aluminiumfolie 6 mit der Schaumstoffschicht 5 geschieht aufgrund der Reaktionswärme beim Aufschäumen. Nach dem Aushärten der Schaumstoffschicht 5 wird das fertige Fernwärmeleitungsrohr auf eine Vorratstrommel 19 aufgewickelt und entweder einer Dichtigkeitsprüfung unterzogen oder aber direkt zur Verlegestelle transportiert.
Das Fernwärmeleitungsrohr gemäß der Lehre der Erfindung ist in hervorragender Weise für Stich- oder Abzweigleitung zur Versorgung kleiner Energieabnehmer in Fernwärmeleitungsn#tzen geeignet. Eine weitere interessante Anwendung könnte in dem großen Bereich der Abwärme bzw.
Prozeßwärme, deren Nutzung und Verteilung-also auf dem Niedertemperatur-Energiesektor, liegen.
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Claims

Patentansprüche ; Fernwärmeleitungsrohr, bestehend aus mindestens einem mediumführenden Innenrohr, einem Außenrohr und einer zwischen den Rohren befindlichen Wärmeisolationsschicht aus in situ aufgeschäumtem Kunststoff auf der Basis von Polyurethan bzw. Polyisocyanurat, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (1) aus einem vernetzten Kunststoff besteht und an seiner Innen- und/oder Außenseite bzw. innerhalb seiner Wandung eine metallische Lage (2) aufweist und daß das Außenrohr (8) aus Kunststoff, vorzugsweise ebenfalls aus vernetztem Kunststoff, besteht.
2. Fernwärmeleitungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (8) an seiner Innen- und/oder Außenseite bzw. innerhalb seiner Wandung eine metallische Lage (6) aufweist.
3. Fernwärmeleitungsrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Lage (2, 6) sowohl beim Innenrohr (1) als auch beim Außenrohr (8) eine an ihren längsverlaufenden einander überlappenden Bandkanten (3, 7) verklebte Metallfolie ist.
4. Fernwärmeleitungsrohr nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfoiie (2, 6) eine Aluminiumfolie mit einer Wanddicke von 0,1 mm bis 0,5 mm ist und zumindest an einer der mit dem Innen- oder Außenrohr (1, 8) in Berührung stehenden Oberfläche mit einer Klebschicht versehen ist.
5. Fernwärmeleitungsrohr nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (1) aus vernetztem Polyäthylen, vorzugsweise aus vernetztem Niederdruckpolyäthylen, besteht.
6. Fernwärmeleitungsrohr nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (8) aus einem Polyäthylen hoher Dichte besteht.
7. Fernwärmeleitungsrohr nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Wanddicke und Außendurchmesser beim Innenrohr (1) zwischen 1 : 5 und 1 : 10 liegt.
8. Fernwärmeleitungsrohr nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Wanddicke und Außen durchmesser beim Außenrohr (8) zwischen 1 : 20 und 1 : 40 liegt.
9. Fernwärmeleitungsrohr nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeisolationsschicht (5) aus einem flexiblen geschlossenzelligen Polyurethanschaum mit einer Wärmeleitzahl von höchstens 0,03 W/mh besteht.
10. Verfahren zur Herstellung eines Fernwärmeleitungsrohres nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst ein Rohr aus vernetzbarem Kunststoff herstellt, daß man dieses Rohr mit einer längseinlaufenden Metallfolie mit überlappenden Bandkanten umgibt, daß man auf die Metallfolie ein weiteres Kunststoffrohr aufextrudiert und dabei die Bandkanten miteinander verklebt, daß man auf dieses Verbundrohr ringförmige Abstandshalter bzw.

eine Abstandshalterwendel aufbringt, um die Abstandshalter eine Metallfolie längseinlaufend mit überlappenden Bandkanten zum Rohr formt, die an ihrer dem Rohrinnern zugekehrten Oberfläche mit einer Klebschicht versehen ist, daß man auf die Metallfolie vor dem Schließen der Bandkanten ein aufschäumbares Kunststoffgemisch auf Polyurethanbasis aufbringt und daß man auf die zum Rohr geformte Metallfolie einen Kunststoffmantel aufbringt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigzeit des Schaums so eingestellt ist, daß er erst nach der Extrusion des Kunststoffmantels aufschäumt und daß durch den Schäumdruck und die beim Schäumen sowie Extrudieren des Außenmantels entstehende Wärme die Bankkanten der Metallfolie miteinander verklebt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr mit einem Band, vorzugsweise aus Kreppapier, umwickelt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Abstandshalterwendel zwei oder mehrere Meldeleiter aufgewickelt werden.