Verfahren zur Herstellung einzelner Leitungsabschnitte einer Rohrleitung sowie eine solchermaßen hergestellte Rohrleitung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einzelner Leitungsabschnit¬ te einer aus einem Produktrohr und mindestens einem das Produktrohr beglei¬ tenden Kanal, insbesondere einem Heizkanal, gebildeten Rohrleitung, wobei das Produktrohr und der Kanal mit einer von einem Mantelrohr umschlossenen Isolierung versehen sind. Die Erfindung betrifft ferner eine solchermaßen her¬ gestellte Rohrleitung
In der Praxis ist es in vielen Fällen erforderlich, Rohrleitungen zu beheizen, da die innerhalb der Produktleitungen zu transportierenden Produkte nur bei einer gewissen Temperatur eine ausreichende Fließfähigkeit aufweisen. Zur Erwär¬ mung der Rohrleitungen wird in der Regel eine Begleitheizung in Form einer an der Rohrleitung für den Produkttransport befestigten Heizleitung verwendet Aus der DE-PS 43 14 761 ist beispielsweise ein Verfahren zum Herstellen ein¬ zelner Leitungsabschnitte einer Molchleitung bekannt, bei dem auf dem Pro duktrohr ein zusätzliches Heizrohr angeordnet ist, durch welches zum Behei¬ zen des innerhalb des Produktrohres zu fördernden Produktes, beispielsweise Wasserdampf mit hohem Druck als Heizmedium geleitet werden kann In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, daß der Wärmeübergang zwischen dem Heizrohr und dem Produktrohr aufgrund der nur hnienformigen Anlageflache der beiden Rohre aneinander in vielen Fällen nicht ausreichend ist und darüber hinaus Wasserdampf als Heizmedium aus Sicherheitsgründen nicht verwendet werden darf, wenn das innerhalb des Produktrohres zu transportierende Pro¬ dukt auf keinen Fall mit Wasser in Berührung kommen darf. Weiterhin ist die bekannte Ausbildung der Heizkanale nachteilig für nicht gerade Rohrleitungen,
. -
da das Anbringen des zusätzlichen Heizrohres auf dem Produktrohr insbeson¬ dere im Bereich scharfer Biegungen mit einem hohen fertigungstechnischen Aufwand verbunden ist.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren zur Herstel¬ lung einzelner Leitungsabschnitte einer Rohrleitung derart zu verbessern, daß eine gute Wärmeübertragung zum Produktrohr hin erreicht wird und gleichzei¬ tig beliebige Kanalverläufe entlang des Produktrohres bei nur geringen Herstel¬ lungskosten möglich sind.
Zur L ö s u n g dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs genannten Art durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet:
a) Anordnen mindestens eines, zumindest die Außenkontur des Kanals auf¬ weisenden Kerns derart auf der Mantelfläche des Produktrohres, daß der durch den Kern gebildete Kanal zumindest linienförmig entlang der Länge des Kanals zum Produktrohr hin offen ist,
b) Einschieben der aus Produktrohr und Kern gebildeten Einheit in das Mantelrohr und
c) Füllen des freien Kanalquerschnitts des Mantelrohres mit einer nur im Verarbeitungszustand fiießfähigen Isoliermasse.
Mittels eines solchen Verfahrens lassen sich beliebige Kanalverläufe entlang der Mantelfläche eines Produktrohres fertigen, die zum Produktrbhr hin offen sind.
Durch diesen solchermaßen ausgebildeten Kanal kann nun auf einfache Weise ein elektrischer Heizleiter hindurchgezogen werden. Ebenso ist es möglich, Heizgas durch diesen Kanal zu leiten. Neben der Verwendung des Kanals als Heizkanal kann dieser auch beispielsweise zur Aufnahme eines Detektor-Ka¬ bels oder als sogenannte "Schnüffelleitung" zum Feststellen von Leckstellen des Produktrohres dienen.
. -
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Kanal dadurch herzustel¬ len, daß der Kern nach dem Aushärten der Isoliermasse aus dem Mantelrohr herausgezogen wird. Neben der einfachen Herstellung eines Kanals ermöglicht dieses Verfahren die Wiederverwendung eines solchermaßen wiedergewonne¬ nen Kerns. Durch das Herausziehen des Kerns aus der ausgehärteten Isolier¬ masse ergibt sich ein entlang der Mantelfläche des Produktrohres verlaufender Kanal, der zur Mantelfläche des Produktrohres hin offen ist, so daß eine gute Wärmeübertragung zwischen Heizkanal einerseits und Produktrohr anderer¬ seits gewährleistet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Material für den Kern ein elastisches Material verwendet, dessen Querschnitt sich beim Anlegen einer Zugkraft verändert. Ein solches elastisches Material ist bei¬ spielsweise Silikonkautschuk. Nach dem Aushärten der Isoliermasse kann die¬ ses elastische Material besonders einfach aus dem Rohrleitungsabschnitt her¬ ausgezogen werden. Beim Aufbringen der Zugkraft löst sich die äußere Ober¬ fläche dieses elastischen Kernmaterials aufgrund der Querschnittsverringerung von der ausgehärteten Isoliermasse, so daß nur noch geringe Kräfte aufzu¬ bringen sind, um den Kern aus dem von ihm gebildeten Kanal zu entfernen.
Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß als Material für den Kern ein elastisches und unter Druck aufweitbares Mate¬ rial verwendet wird. Ein solcher Kern kann beispielsweise als Schlauch aus¬ gebildet sein, der bis zum Ausharten der Isoliermasse durch hydraulischen oder pneumatischen Druck aufgeweitet ist. Nach dem Absenken des Drucks fällt der Schlauch dann wieder zusammen und kann aus dem Mantelrohr her¬ ausgezogen werden.
Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß für den Kern ein nichtelastisches Material verwendet wird, auf dessen der Iso¬ lierung zugewandten äußeren Oberfläche vor dem Einschieben in das Mantel¬ rohr ein Trennmittel aufgetragen wird. Die Verwendung eines Kerns aus einem nichtelastischen Material ist nur bei überwiegend geraden Leitungsabschnitten möglich, da ansonsten zu große Kräfte erforderlich sind, um den Kern aus der ausgehärteten Isoliermasse herauszuziehen. Das auf die äußere Oberfläche des Kerns aufgetragene Trennmittel soll dabei zur Verringerung der Reibkrafte
. .
zwischen der ausgehärteten Isoliermasse und dem Kern dienen. Auch bei der Verwendung eines aus einem elastischen Material hergestellten Kern hat sich das Auftragen eines Trennmittels als vorteilhaft erwiesen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah¬ rens wird der zum Produktrohr hin offene Kanal durch ein offenes Hohlprofil erhalten, das mit der offenen Seite auf dem Produktrohr angeordnet wird und nach dem Aushärten der Isoliermasse in dem Mantelrohr verbleibt.
Um einerseits den Wärmeübergang zwischen dem Kanal und dem Produktrohr zu verbessern und andererseits das Herausziehen des Kerns aus der ausgehär¬ teten Isoliermasse zu erleichtern, wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vor dem Einschieben in das Mantelrohr auf der der Isolierung zugewandten Oberfläche des Kerns sowie auf den an den Kern angrenzenden Bereichen der Mantelfläche des Produktrohres eine dünne, vorzugsweise die Wärmeübertragung fördernde Schicht angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird diese dünne, vorzugsweise die Wärmeübertragung fördernde Schicht auf der der Isolierung zugewandten Oberfläche des Kerns sowie der gesamten freien Mantelfläche des Produktrohres angeordnet. Auf diese Weise wird eine Wärmeleitung vom Kanal auf die gesamte, nicht direkt beheizte Mantelfläche des Produktrohres ermöglicht. Neben der Verbesserung der Wärmeübertragung ermöglicht die Verwendung dieser die gesamte Mantelfläche des Produktrohres umgebenden dünnen Schicht eine gute Recycelbarkeit einer solchermaßen hergestellten Rohrleitung, da das Isoliermateπal einerseits und das Produktrohr andererseits nahezu sortenrein voneinander getrennt werden können.
Als besonders geeignete Materialien für diese dünne Schicht haben sich Me- tallfolien und insbesondere Aluminiumfolie bewährt.
Um zu verhindern, daß beim Herausziehen des Kerns auch diese dünne Schicht mit aus dem Rohrleitungsabschnitt herausgezogen wird, kann auf die der Isolierung zugewandte Oberfläche der dünnen Schicht ein Haftvermittler aufgetragen werden.
- -
Mit einer Weiterbildung des Verfahrens wird ferner vorgeschlagen, auf der der Isolierung zugewandten Oberfläche des Kerns eine federelastische Lage aus einem elastischen Material, beispielsweise Schaumstoff, anzuordnen. Bei der Verwendung eines in den Kanal eingeführten elektrischen Heizleiters dient die¬ ser elastische Körper als eine Art Federelement, um den Heizleiter gegen die Mantelfläche des Produktrohres zu drücken. Diese Federwirkung kommt dabei dadurch zustande, daß der elastische Körper zunächst durch das Einfüllen und Aushärten der Isoliermasse zusammengedrückt wird, sich jedoch nach dem Herausziehen des Kerns wieder in seine ursprüngliche Form ausdehnen kann. Bei der zusätzlichen Verwendung der dünnen, die Wärmeübertragung fördern¬ den Schicht kann die federelastische Lage auf und/oder unter dieser dünnen Schicht angeordnet werden. Bei der Verwendung der in dem Mantelrohr ver¬ bleibenden Hohlprofile wird die federelastische Lage auf der dem Kanal zuge¬ wandten Innenfläche des Hohlprofils angeordnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfährt dadurch eine Weiterbildung, daß Produktrohr und Kern vor dem Einschieben in das Mantelrohr mit einem Ab¬ standshalter versehen werden, so daß sie anschließend eine definierte Lage innerhalb des Mantelrohres einnehmen.
Schließlich wird mit einer Weiterbildung des Verfahrens vorgeschlagen, eine unter Volumenvergrößerung aushärtende Isoliermasse, insbesondere Poly¬ urethan-Schaum, zu verwenden. Polyurethan-Schaum hat denn Vorteil, daß dieser eine nur geringe Wärmeleitfähigkeit und eine gewisse Druckfestigkeit besitzt.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nach¬ folgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Rohrleitungsabschnitt mit einem rechteckigen Kanal,
Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Fig. 1 , jedoch mit drei U-förmigen Kanälen und
- -
Fig. 3 im Zusammenbaustadium eine aus zwei Leitungsabschnitten zu¬ sammensetzbare Rohrleitung.
Die in Fig. 1 und 2 im Querschnitt dargestellten Leitungsabschnitte bestehen im wesentlichen aus einem inneren Produktrohr 1 sowie einer von einem Mantelrohr 2 umschlossenen Isolierung 3.
Um das Produktrohr 1 in einer vorbestimmten Lage innerhalb des Mantelrohres 2 zu halten, sind auf dem Produktrohr 1 mit strahlenförmig gestalteten Stre¬ ben versehene Abstandshalter 4 angeordnet, die einen gleichbleibenden, vor¬ zugsweise koaxialen Verlauf des Produktrohres 1 innerhalb des Mantelrohres 2 gewährleisten.
Insbesondere zur Aufnahme eines elektrischen Heizleiters ist auf der Mantel¬ fläche des Produktrohres 1 mindestens ein zum Produktrohr 1 hin offener Ka¬ nal 5 ausgebildet. Bei der tn Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist ein rechteckiger Kanal 5 auf der Unterseite des Produktrohres 1 angeordnet, wäh¬ rend bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 drei im Querschnitt U-förmige Ka¬ näle 5 im Abstand zueinander auf der Unterseite des Produktrohres 1 ange¬ ordnet sind.
Um einerseits bei der Verwendung der Kanäle 5 als Heizkanäle den Wärme¬ übergang zwischen dem Heizleiter und dem Produktrohr 1 zu erhöhen und an¬ dererseits eine leicht recycelbare Trennung zwischen Produktrohr 1 und Isolie¬ rung 3 zu ermöglichen, ist zumindest auf den an den Kanal 5 angrenzenden Bereich der Mantelfläche des Produktrohres 1 sowie auf der äußeren Oberflä¬ che der Kanäle 5 bzw. des Kanals 5 eine dünne Schicht 6 aus einem vor¬ zugsweise die Wärmeübertragung fördernden Material angeordnet. Als beson¬ ders geeignetes Material für diese dünne Schicht 6 hat sich dabei Aluminium- folie erwiesen. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die dünne Schicht 6 über die gesamte freie Mantelfläche des Produktrohres 1
Die Herstellung eines Rohrleitungsabschnittes mit einem oder mehreren Kanä¬ len 5 auf der Mantelfläche des Produktrohres 1 erfolgt folgendermaßen
- -
In einem ersten Verfahrensschritt wird auf der Mantelfläche des Produktrohres 1 ein die Außenkontur des Kanals 5 aufweisender Kern 7 angeordnet. Um Rohrleitungsquerschnitte gemäß Fig. 1 und 2 zu erhalten, wird anschließend die von einer Aluminiumfolie gebildete dünne Schicht 6 auf die freie Mantelflä¬ che des Produktrohres 1 sowie die äußere Oberfläche des Kerns 7 bzw. der Kerne 7 aufgebracht.
Über die Länge der Rohrleitung betrachtet werden anschließend im Abstand zueinander Abstandshalter 4 auf dem Produktrohr 1 angeordnet und die aus Kern 7 und Produktrohr 1 gebildete Einheit in das Mantelrohr 2 eingeschoben.
Neben der Ausbildung des Mantelrohres 2 als dünnwandiges Rohr hat sich die Verwendung eines durch wendeiförmiges Wickeln und Falzen eines langge¬ streckten Blechbandes hergestellten Mantelrohres 2 bewährt.
Anschließend an das Einschieben der Einheit aus Kern 7 und Produktrohr 1 in das Mantelrohr 2 wird der freie Querschnitt des Mantelrohres 2 verschlossen und anschließend der freie Kanalquerschnitt des Mantelrohres 2 zur Ausbil¬ dung der Isolierung 3 mit einer nur im Verarbeitungszustand fließfähigen Iso¬ liermasse befüllt. Eine besonders geeignete Isoliermasse ist dabei Polyurethan- Schaum, da dieser eine nur geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist und unter Druckausbildung aushärtet.
Zur Ausbildung des zum Produktrohr 1 hin offenen Kanals 5 wird nach dem Aushärten der Isoliermasse der Kern 7 aus der ausgehärteten Isoliermasse herausgezogen. Neben der einfachen und kostengünstigen Herstellung eines solchen, zum Produktrohr 1 hin offenen Kanals 5 zeichnet sich dieses Herstel¬ lungsverfahren dadurch aus, daß nahezu beliebige Kanalverläufe über der Rohrleitungslänge möglich sind und aufgrund der zum Produktrohr 1 hin offe¬ nen Ausgestaltung des Kanals 5 eine gute Wärmeübertragung zum Produkt¬ rohr 1 hin sichergestellt ist. Neben der Nutzung als Heizkanai kann der Kanal 5 auch zur Aufnahme von Detektorkabeln oder als sogenannte "Schnüffelleitung" zur Erkennung von Leckagen des Produktrohres 1 verwen¬ det werden. Bei einer Ausbildung gemäß Fig. 2, bei der drei Kanäle 5 auf der Mantelfläche des Produktrohres 1 angeordnet sind, kann beispielsweise jeder Kanal 5 einem anderen Verwendungszweck dienen.
Die Verbindung der nach diesem Verfahren hergestellten Leitungsabschnitte erfolgt an Ort und Stelle in der in Fig. 3 schematisch skizzierten Art. Nachdem die Schweißverbindung zwischen den an der Verbindungsstelle über das Mantelrohr 2 sowie die Isolierung 3 und den Kanal 5 hervorstehenden Pro¬ duktrohre 1 hergestellt worden ist, wird ein Kanalelement 8 in die Kanäle 5 der zu verbindenden Leitungsabschnitte eingefügt, um den Kanal 5 über die Verbindungsstelle hinweg zu verlängern. Anschließend werden Produktrohr 1 und Kanal 5 in geeigneter Weise isoliert und über die Verbindungsstelle eine Muffe 9 geschoben, die die Mantelrohre 2 miteinander verbindet.
Wenn die Kanäle 5 der Leitungsabschnitte zur Aufnahme eines Heizleiters die¬ nen, kann auf das Einfügen des Kanalelements 8 an der Verbindungsstelle verzichtet werden, wenn eine entsprechende Isolierung dieser Verbindungs¬ stelle gewährleistet ist.
Bei der Verwendung des Kanals 5 zur Aufnahme eines elektrischen Heizteiters hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Kanalquerschnitt ein mehrfaches des Heizleiterquerschnitts beträgt, da auf diese Weise die Wärme- konvektion bestmöglich ausgenutzt werden kann. Dieser Effekt wird ferner durch eine abgerundete Ausgestaltung der Kanalecken verstärkt.
B e z u α s z e i c h e n l i s t e
1 Produktrohr
2 Mantelrohr
3 Isolierung
4 Abstandshalter
5 Kanal
6 dünne Schicht
7 Kern
8 Kanalelement
Muffe