DE10021523C2 - Rohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rohr für den Transport flüssiger oder gasförmiger Medien, bestehend aus polymerem Werkstoff, mit wenigstens einem Medium führenden In­ nenrohr, einem Außenrohr, einer sich zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr befindlichen Wärmeisolationsschicht aus einem aufgeschäumten polymeren Werk­ stoff und einer an der Innenseite und/oder Außenseite und/oder innerhalb der Wan­ dung des Innenrohres befindliche Sperrschicht, wobei die Sperrschicht aus einem polymeren Werkstoff besteht.

Ein gattungsgemäßes Rohr ist aus der DE 33 07 120 A1 bekannt.

Dieses Rohr besteht aus mindestens einem medi­ umführenden Innenrohr, einem Außenrohr und einer zwi­ schen den Rohren befindlichen Wärmeisolationsschicht aus in situ aufgeschäumtem Kunststoff auf der Basis von Poly­ urethan bzw. Polyisocyanat. Das Innenrohr soll aus einem vernetzten Kunststoff bestehen und an seiner Innen- und/ oder Außenseite bzw. innerhalb seiner Wandung eine metal­ lische Lage aufweisen, wobei das Außenrohr ebenfalls aus Kunststoff, vorzugsweise einem vernetzten Kunststoff be­ steht.

Dieses Rohr soll unter Beibehaltung der aus dem Stand der Technik bekannten Flexibilität und der guten Wär­ medämmung preisgünstiger herstellbar und korrosionsbe­ ständiger gegenüber aggressiven Medien sein.

Die metallische Lage, welche in Form einer Me­ tallfolie, insbesondere einer Aluminiumfolie mit einer Wanddicke von 0,1 bis 0,5 mm aufgebracht ist, soll verhin­ dern, dass Wasserdampf durch die Wandung des Innenroh­ res 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 Be­ schichtung auf, die eine Verklebung zwischen dem Innen­ rohr und der unterhalb der Schaumstoffschicht positionier­ ten Kunststoffschicht 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 Alu­ miniumfolie aufgebracht, die eine Verklebung zwischen der Aluminiumfolie und der Schaumstoffschicht realisieren soll.

Auf diese Aluminiumfolie wird nun als Außen­ mantel ein extrudiertes Kunststoffrohr aufgebracht, welches zweckmäßigerweise aus einem Polyolefin hergestellt ist.

Bei einem derart komplizierten Rohraufbau, wie er in der DE 33 07 120 A1 beschrieben ist, sind jedoch die erfor­ derlichen Herstellungskosten sehr hoch, so dass ein wirt­ schaftlicher Einsatz eines derartigen Rohres nicht möglich ist.

Ein weiterer Nachteil wird darin gesehen, dass die einzubringenden Metallfolien neben der aufwendigen Be­ schichtung mit Klebstoffen, welche ein- oder zweiseitig aus­ geführt sein sollte, eine Schwachstelle an ihren Berührungs­ kanten aufweisen.

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

Weiterhin nachteilig muß gesehen werden, dass auf diese erste Metallfolie eine Kunststoffschicht 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 zwi­ schen die Schaumstoffschicht und das Außenrohr eine wei­ tere Metallfolie eingebracht ist, welche mindestens eine ein­ seitige Klebstoffbeschichtung aufweist. Hierdurch wird zwar die Wasserdampfdiffusion noch weiter reduziert und die Sauerstoffpermeation 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 Verle­ gung als auch die Realisierung von Biegeradien abhängig von den Eigenschaften der verwendeten Metallfolie ist.

Aus der EP 0 459 973 A1 ist ein weiteres gattungsgemäßes Rohr bekannt. Bei diesem Rohr sind 2, in definiertem Abstand voneinander angeordnete, zueinander parallel verlaufende Leitungsrohre in einem wärmedämmenden Material eingebettet, wobei die außenliegende Schale im Querschnitt von der Kreisform abweicht und eine länge­ re Achse des Querschnittes in der Ebene der Achse der beiden Längsrohre aufweist und zwischen den Leitungsrohren und der Außenschale wenigstens eine Sperr­ schicht für Sauerstoff und/oder Wasserdampf angeordnet ist. Nachteilig bei diesem Rohr wird jedoch gesehen, dass die Kosten eines derartigen Rohres zumindest in der Herstellung sehr hoch sind, so dass ein wirtschaftlicher Einsatz eines derartigen Roh­ res als nicht möglich gesehen wird.

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

Bei der Verwendung eines derartigen Polyethylen- Butyl-Acrylat-Copolymeren ist das Rohr zwar bezüglich der Wasserdampfdiffusion aus dem mediumführenden Innen­ rohr optimiert, jedoch sind die mechanischen Eigenschafen dieses Rohres negativ beeinflußt. Nachteilig bei diesem Rohr wird gesehen, dass die Kosten bei Verwendung derart optimierter Copolymere für die Verwendung des erfindungs­ gemäßen Rohres unwirtschaftlich 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 Schutzmaßnah­ men vorgesehen werden müssen.

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

Bei diesen Rohren ist insbesondere bei der Erdver­ legung erhöhte Vorsicht geboten, um das Außenrohr, wel­ ches als Schutzschicht dient, nicht zu verletzten.

Diese Rohre sind, um möglichst flexibel verlegt werden zu können, hinsichtlich der Wanddicken der Schutz­ schicht sehr dünn ausgeführt, wobei die Wandstärken in die­ sem 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 Wirt­ schaftlichkeit des Einsatzes derartiger Rohre in Frage ge­ stellt werden muß.

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

Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen können den Unteransprüchen entnommen werden.

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, wirt­ schaftlich hergestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, dass diese Sperrschicht, welche in einer vor­ teilhaften Ausführung ein Ethylenvinylalkohol ist, die Dif­ fusionsvorgänge 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 verhin­ dert.

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 Diffusi­ onseigenschaften realisieren zu können.

Dies ist auch dann der Fall, wenn das erfindungs­ gemäße Rohr in sehr engen Biegeradien verlegt wird, da die Sperrschicht aus dem polymeren Werkstoff fest mit dem In­ nenrohr verbunden, aber gleichzeitig flexibel ausgeführt ist. Diese Sperrschicht, die in einer weiteren vorteilhaften Aus­ führungsform ein aliphatisches Polyketon ist, verhindert weitgehend die Diffusion von Sauerstoff in das im medium­ führenden Innenrohr zu transportierenden Fluids bzw. Ga­ ses. Diese Sauerstoffdiffusion führt bekanntermaßen zu ei­ ner verstärkten Korrosion an metallischen Teilen, wie z. B. Armaturen oder auch Rohrleitungen. Überraschend wurde gefunden, dass die Sperrschicht aus dem polymeren Werk­ stoff bereits bei einer aufgebrachten Wandstärke von 1/32 des Außendurchmessers des Innenrohres die optimale Ver­ hinderung der Wasserdampfdiffusion und Sauerstoffper­ meation 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 er­ findungsgemäßen Rohres verbunden mit der hohen Korrosi­ onsbeständigkeit 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 Herstellungspro­ zeß des erfindungsgemäßen Rohres und zum anderen die Flexibilität in der Verlegung auch bei kleinen Biegeradien jederzeit gewährleistet ist.

Weiterhin vorteilhaft ist die Wellentiefe des Au­ ßenrohres bevorzugt von 2 bis 4 mm realisiert, was zum ei­ nen die Herstellungskosten derartiger Wellrohre begrenzt, andererseits 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 Flexi­ bilität und Stabilität erforderlichen Anforderungen zu den in der Fertigung kostengünstig und wirtschaftlich realisierba­ ren Möglichkeiten.

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

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der ver­ netzte polymere Werkstoff ein vernetztes Polyethylen, wel­ ches sich durch hohe Punktbelastbarkeit ohne Tendenz zur Spannungsrißbildung auszeichnet.

Aufgrund der gefundenen geometrischen Abhän­ gigkeiten der Wellenstruktur des Außenrohres ist es ferner gelungen, die Stabilität des gesamten Rohres, insbesondere auch bei Verwendung von größer dimensionierten Wärmei­ solationsschichten, bedingt durch erhöhte gesetzliche An­ forderungen zu verbessern, so dass trotzdem Flexibilität des erfindungsgemäßen Rohres erhalten bleibt.

Diese gewellte Struktur des Außenrohres ermög­ licht außerdem die Verwendung von Wärmeisolations­ schichten mit niedrigeren Dichten, die eine gleich Wärme­ leitzahl aufweisen und somit die gleiche Isolationswirkung haben, so dass die erfindungsgemäßen Rohre kostengünsti­ ger herstellbar sind.

Das erfindungsgemäße Rohr kann aufgrund der op­ timalen chemischen, mechanischen und thermischen Eigen­ schäften kostengünstig hergestellt und verlegt werden, wo­ bei hier Biegeradien zulässig sind, die dem doppelten Au­ ßendurchmesser der Wellenberge des Außenrohres entspre­ chen.

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

Dieses Leerrohr, welches ausreichend vom Innen­ rohr beabstandet ist, um thermische Einwirkungen zu ver­ hindern, 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 Au­ ßenrohr ist.

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

Es zeigt:

Fig. 1 Schnittdarstellung eines erfindungsgemä­ ßen Rohres

Das in der Fig. 1 im Schnitt nicht maßstäblich dar­ gestellte 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 Sperrschicht 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 Ausführungs­ beispielen 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 Wärmei­ solationsschicht 5 eingebracht, welche aus einem aufge­ schäumten polymeren Werkstoff besteht. Diese Wärmeiso­ lationsschicht 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 Wel­ lentäler 61 ergibt die Wellentiefe, welche bevorzugt 2 bis 4 mm beträgt.

Die Anordnung der Wellenberge 62 und Wellentä­ ler 61 ist in diesem Ausführungsbeispiel alternierend ausge­ legt, kann aber auch unregelmäßig alternierend bzw. spiral­ förmig über den Umfang des Rohres 1 erfolgen.

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

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

Dieses Überwachungselement 7 kann beispiels­ weise ein parallel zur Längsachse des Rohres verlaufendes elektrisch leitfähiges unisoliertes Kabel sein, wobei ein der­ artiges Überwachungselement 7 auch spiralförmig auf der auf dem Innenrohr 3 befindlichen Sperrschicht 4 aufge­ bracht sein kann.

Claims (7)

1. Rohr für den Transport flüssiger oder gasförmiger Medien, bestehend aus poly­ merem Werkstoff, mit wenigstens einem Medium führenden Innenrohr, einem Außenrohr, einer sich zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr befindlichen Wärmeisolationsschicht aus einem aufgeschäumten polymeren Werkstoff und einer an der Innenseite und/oder Außenseite und/oder innerhalb der Wandung des Innenrohres befindlichen Sperrschicht, wobei die Sperrschicht aus einem polymeren Werkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (6) aus einem vernetzten polymeren Werkstoff besteht und dass die Sperrschicht (4) ein Ethylenvinylalkohol und/oder ein aliphatisches Po­ lyketon ist.

2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (6) gewellt ist.

3. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (4) ein Ethylenvinylalkohol mit einem Vinylalkoholgehalt von wenigstens 10 Gewichtsprozent ist.

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

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

6. 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.

7. 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.