Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundeinheit mit zwei parallelen Fluidförderleitungen, die unter normalen Betriebsbedingungen unterschiedliche Be triebstemperaturen aufweisen und wobei die zur Dehnung und Schrumpfung führenden Wärmespannungen direkt von der Verbundeinheit aufgenommen werden.
Bei Fernheizungsanlagen u. dgl. treten bei steigender Temperatur Dehnungen in den den Wärmeträger fördernden Rohrleitungen auf, und es sind verschiedene Verfahren zur Aufnahme dieser Dehnungen bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, die Leitung an jedem Ende zu fixieren und die Dehnung der Leitung mittels eines Ausgleichers aufzunehmen.
Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Aufnahme der Rohrdehnung bringt man an bestimmten Stellen einen Lyra Bogen, S-Krümmer oder L-Bogen an, wobei die Dehnung durch seitliche Verschiebung der Rohrleitung aufgenommen wird. Letzteres Verfahren hat aber den Nachteil, dass die Dehnungsaufnahmevorrichtung sorgfältig vorgespannt werden muss und dass vor allem der nötige Platz für diese seitliche Verschiebung vorhanden sein muss.
Ein anderes bekanntes Verfahren zur Aufnahme der Rohrdehnung nutzt die Zug- und Druckfestigkeit sowie das Dehnungs- und Schrumpfungsvermögen des Materials zur Aufnahme der Dehnung aus, wobei die Leitung an beiden Enden bei der am häufigsten im Fördermittel auftretenden Temperatur fixiert wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass die Festpunkte sehr kräftig ausgebildet werden müssen.
Gemäss einer Abänderung dieses Verfahrens werden die beiden Festpunkte an den Enden durch ein sog. freies Ende in Reibungsmaterial ersetzt, wobei die Dehnung durch Reibung an den Boden übertragen wird. Diese Abänderung hat zwar den Vorteil, dass die an den Festpunkten auftretenden Kräfte wegfallen, jedoch ist nachteilig, dass die Dehnungen an den freien Enden der Förder- und Rücklaufleitung jeweils für sich aufgenommen werden müssen, weil die Förderleitung und die Rücklaufleitung bei ihren üblichen Betriebstemperaturen in entgegengesetzten Richtungen gedehnt werden. Dies bedeutet seinerseits, dass die Leitungen nicht zusammen isoliert und mit einer gemeinsamen Ummantelung versehen werden können, was höhere Verlegungskosten zur Folge hat.
Zur Beseitigung der vorstehend genannten Nachteile ist ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundeinheit der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitungen zumindest an den beiden Endpunk- ten unter solchen Spannungen miteinander verbunden werden, dass bei den normalen Betriebsbedingungen die eine Leitung auf Zug und die andere Leitung auf Druck beansprucht wird.
Diese feste Verbindung kann erfolgen, wenn jede Leitung ihre Vorwärmtemperatur hat und bevor sie durch Reibung gegen den Boden festgelegt worden ist, beispielsweise vor Wiederauffüllung eines Leitungsgrabens. Wird dann nach der Wiederauffüllung das Leitungssystem in Betrieb genommen, wobei die Temperatur der Förderleitung über die Vorwärmtemperatur steigt und die Temperatur der Rücklaufleitung unter die Vorwärmtemperatur fällt, so entsteht am freien Ende der Förderleitung eine Reibungskraft, die der Reibungskraft in der Rücklaufleitung entgegenwirkt. Die Reibungskräfte heben sich somit einander praktisch auf, und eine Bewegung des freien Endes tritt bei den üblichen Betriebstemperaturen so gut wie nicht auf.
Eine gewisse Bewegung entsteht dagegen lediglich bei Ausserbetriebsnahme beider Leitungen, d. h. wenn die Temperaturen beider Leitungen gleichzeitig unter der Vorwärmtemperatur liegen. Diese Bewegung ist aber bei der erfindungsgemässen Konstruktion weit geringer als bei den bisher bekannten Konstruktionen.
Bei Ausserbetriebsnahme von nur einer Leitung werden die Dehnungen von Förder- und Rücklaufleitung wieder gegeneinander aufgehoben, falls die Temperatur der anderen Leitung über der Vorwärmtemperatur liegt, wobei sich das freie Ende dann praktisch überhaupt nicht bewegt. Wird also bei dieser Konstruktion nur eine der Leitungen ausser Betrieb gesetzt, tritt eine Bewegung des freien Endes in allen Betriebsfällen nach der Vorwärmung und Festlegung praktisch ebenfalls nicht auf.
Ein gemäss der Erfindung konstruiertes Leitungssystem kann also direkt auf bereits vorhandene Leitungssysteme verlegt werden, ohne dass man die Bewegung am freien Ende zu berücksichtigen braucht. Umgekehrt kann ein gemäss der Erfindung konstruiertes, bereits vorhandenes Leitungssystem durch ein neues System ergänzt werden, ohne dass zwischen ihnen ein Festpunkt vorgesehen wird.
Durch den Wegfall von Festpunkten und Erweiterungsgliedern sind beim Bau von Leitungssystemen gemäss der Erfindung grosse Ersparnisse und Vereinfachungen möglich. So kann die Herstellung der Einheiten in der Fabrik erfolgen und führt zu einer erheblichen Erleichterung der Arbeit an der Baustelle, da die Förder- und Rücklaufleitungen ohne besondere temperaturabhängige Messungen bei allen Bauteilen gegeneinander fixiert werden können, beispielsweise durch Aufschweissen von normierten Fixierungsklötzen od. dgl. zwischen den Rohren.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Verbundeinheit im Längsschnitt nach der Linie 1-1 in Fig. 2,
Fig. 2 einen Längsschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 und
Fig. 3 den Querschnitt einer Verbundeinheit.
Die auf der Zeichnung dargestellten Leitungsabschnitte A, B haben eine äussere Ummantelung 1 und eine Wärmeisolierschicht 2. Die Ummantelung 1 kann aus jedem beliebigen, feuchtigkeitsdichten Material hinreichender Festigkeit bestehen. Das Wärmeisoliermaterial 2 füllt im wesentlichen das Innere der Ummantelung aus, mit Ausnahme von zwei Rohren 3, einer Förder- und einer Rücklaufleitung, und ist auf die Rohre und die Ummantelung direkt aufgetragen, so dass die Wärmespannungen auf die Isolierung und die Ummantelung übertragen werden und von dort aus eine Reibungskraft gegen den umgebenden Boden od. dgl. auftreten kann. Das eine Rohr ist zur Förderung eines Wärmeträgers niedriger Temperatur und das andere zur Förderung eines Wärmeträgers hoher Temperatur bestimmt.
Die Leitungsabschnitte A, B, die aus Rohren, Isolierung und Ummantelung bestehen, bilden eine fest zusammengefügte Verbundeinheit. Die Rohre der Einheiten werden an den betreffenden Enden miteinander verbunden, beispielsweise durch eine Schweissnaht 4. Die Ummantelungen 1 werden dann mittels einer Muffe 5 wasserdicht miteinander verbunden. Der Raum 6 zwischen der Muffe und den Rohren wird isoliert. Jede Einheit ist dann durch Reibung fixiert.
Die Förder- und Rücklaufleitungen sind zur Aufnahme ihrer Wärmespannungen fest miteinander verbunden, beispiels- weise in jeder Einheit. Diese Verbindung wird durch zwischen den Rohren festgeschweisste Klötze 8 erzielt. Auch an den Krümmern werden solche Klötze 8 angebracht. In dieser Weise vermeidet man auch jede Änderung der Abstände zwischen den Rohren.
Die beiden Rohre jeder Einheit werden dann mittels der Klötze derart miteinander verbunden, dass sie, bevor sie unter normalen Betriebsverhältnissen in Betrieb genommen werden, zumindest an den beiden Endpunkten unter solchen Spannungsverhältnissen fest miteinander verbunden werden, dass bei normalen Betriebsverhältnissen das eine Rohr auf Zug und das andere auf Druck beansprucht wird. Zu diesem Zweck wird bei Verbinden der Rohre das eine Rohr auf einer über seiner normalen Betriebstemperatur liegenden Temperatur gehalten, während das andere Rohr auf einer unter seiner normalen Betriebstemperatur liegenden Temperatur gehalten wird.
Obgleich die Ummantelung auf der Zeichnung zylindrisch dargestellt ist, kann man ihr selbstverständlich jede andere zweckdienliche Querschnittsform geben.
The invention relates to a method for producing a composite unit with two parallel fluid delivery lines which, under normal operating conditions, have different operating temperatures and wherein the thermal stresses leading to expansion and shrinkage are absorbed directly by the composite unit.
In district heating systems etc. Like. When the temperature rises, expansions occur in the pipes conveying the heat carrier, and various methods for absorbing these expansions are known. For example, it is known to fix the line at each end and to take up the expansion of the line by means of an equalizer.
In another known method for taking up the pipe expansion, a lyre bend, S-bend or L-bend is attached at certain points, the expansion being absorbed by shifting the pipe sideways. The latter method, however, has the disadvantage that the expansion absorbing device must be carefully pretensioned and, above all, that the space required for this lateral displacement must be available.
Another known method for absorbing the pipe expansion uses the tensile and compressive strength as well as the expansion and shrinkage capacity of the material to absorb the expansion, the line being fixed at both ends at the temperature that occurs most frequently in the conveyor. This method has the disadvantage that the fixed points must be made very strong.
According to a modification of this method, the two fixed points at the ends are replaced by a so-called free end made of friction material, the expansion being transferred to the ground by friction. Although this modification has the advantage that the forces occurring at the fixed points are eliminated, it is disadvantageous that the expansions at the free ends of the delivery and return lines have to be absorbed separately because the delivery line and the return line are at their normal operating temperatures opposite directions are stretched. This in turn means that the lines cannot be insulated together and provided with a common sheathing, which results in higher laying costs.
To eliminate the above-mentioned disadvantages, a method for producing a composite unit of the type mentioned is characterized according to the invention that the pipelines are connected to one another at least at the two end points under such tensions that under normal operating conditions one line is pulled and the other line is under pressure.
This fixed connection can take place when each pipe has its preheating temperature and before it has been fixed by friction against the ground, for example before a pipe trench is refilled. If the pipeline system is then put into operation after refilling, with the temperature of the delivery line rising above the preheating temperature and the temperature of the return line falling below the preheating temperature, a frictional force arises at the free end of the delivery line which counteracts the frictional force in the return line. The frictional forces thus practically cancel each other out, and movement of the free end hardly occurs at the usual operating temperatures.
On the other hand, a certain movement occurs only when both lines are taken out of service, i. H. if the temperatures of both lines are below the preheating temperature at the same time. However, this movement is far less in the construction according to the invention than in the previously known constructions.
When only one line is taken out of operation, the expansion of the delivery and return lines are canceled out against each other again if the temperature of the other line is above the preheating temperature, the free end then practically not moving at all. If only one of the lines is put out of operation with this construction, a movement of the free end also practically does not occur in all operating cases after preheating and fixing.
A line system constructed according to the invention can therefore be laid directly on existing line systems without having to take into account the movement at the free end. Conversely, an existing line system constructed according to the invention can be supplemented by a new system without a fixed point being provided between them.
By eliminating fixed points and extension members, great savings and simplifications are possible in the construction of line systems according to the invention. The production of the units can take place in the factory and makes work on the construction site much easier, since the delivery and return lines can be fixed against each other without special temperature-dependent measurements for all components, for example by welding on standardized fixing blocks or the like. between the pipes.
An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. Show it:
1 shows a composite unit in longitudinal section along the line 1-1 in FIG. 2,
Fig. 2 shows a longitudinal section along the line II-II in Fig. 1 and
3 shows the cross section of a composite unit.
The line sections A, B shown in the drawing have an outer sheath 1 and a heat insulating layer 2. The sheath 1 can be made of any moisture-proof material of sufficient strength. The thermal insulation material 2 essentially fills the interior of the jacket, with the exception of two pipes 3, a conveying and a return line, and is applied to the pipes and the jacket directly so that the thermal stresses are transferred to the insulation and the jacket and from there a frictional force against the surrounding soil or the like can occur. One pipe is intended to convey a low-temperature heat carrier and the other is intended to convey a high-temperature heat carrier.
The line sections A, B, which consist of pipes, insulation and sheathing, form a firmly joined composite unit. The pipes of the units are connected to one another at the relevant ends, for example by a weld 4. The casings 1 are then connected to one another in a watertight manner by means of a sleeve 5. The space 6 between the socket and the pipes is insulated. Each unit is then fixed by friction.
The delivery and return lines are firmly connected to each other to absorb their thermal stresses, for example in each unit. This connection is achieved by welded blocks 8 between the tubes. Such blocks 8 are also attached to the bends. In this way one also avoids any change in the distances between the pipes.
The two pipes of each unit are then connected to one another by means of the blocks in such a way that, before they are put into operation under normal operating conditions, they are firmly connected to one another at least at the two end points under such stress conditions that under normal operating conditions one pipe is pulled and the other is subjected to pressure. For this purpose, when the pipes are connected, one pipe is kept at a temperature above its normal operating temperature, while the other pipe is kept at a temperature below its normal operating temperature.
Although the sheath is shown as cylindrical in the drawing, it can of course be given any other useful cross-sectional shape.