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Rohr'aus Kunststoff fUr Fernwärmeleitungen
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Die Erfindung befaßt sich mit der Ausbildung von Rohren aus Kunststoff
für Fernwärmeleitungen.
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Bei den heute üblichen Fernwärmeve rs orgungs systemen mit Heißwasser
wird nach dem heutigen Stand die örtliche sowie die Unterverteilung im allgemeinen
mit Stahlrohren vorgenommen, die im Erdbereich verlegt sind. Derartige Stahlrohrverteilungssysteme
unterliegen einer besonders hohen 3eanspruchung auf Korrosion von der Außenseite
her. Die Erdfeuchtigkeit im Zusammenwirken mit den relativ hohen Temperaturen des
durchgeleiteten heißen Mediums verursacht trotz der erforderlichen wärmedämmenden
Isolation starke Korrosionsschäden. Man ist deshalb bemüht, Kunststoffe fUr solche
Rohrverteilur.gsnetze für Fernwärme einzusetzen. Probeverlegungen mit glas-aserverstärkten
Kunststoffrohren sind bereits bekannt.
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Zu den Kunststoffen mit einer besonders hohen Temperaturbeständigkeit,
so daß die in Fernwärmesystemen gebräuchlichen Temperaturen bis 130°C das Material
nicht schädigen, gehört auch Polyvinyli-Idenfluorid, nachfolgend PVDF genannt, das
sich zu Rohren extrudieren und im Spritzgüßverfahren zu Formstücken sJerarbeiten
läßt.
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Bei einer entsprechenden Dimensionierung der. Rohre können auch die
Belastungen aus den BetriebsdrUcken bei den Betriebstemperaturen noch aufgenommen
werden. Auch dies ist eine Eigenschaft des PVDF, die von anderen thermoplastischen
Kunststoffen nicht im gleichen Maße erreicht wird. Selbst bei den in Fernvärmesystemen
relativ hohen Betriebstemperaturen würde bei P'WDF die Korrosions-/beständigkeit
bestehen bleiben, so daß Schädigungen der Rohre sowohl
von außen
als auch von innen nicht auftreten würden.
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Der Einsatz von Rohren aus PVDF für Rohrnetze der örtlichen sowie
der Unterverteilung für Fernwärme stößt jedoch auf gewisse Grenzen, da PVDF ein
relativ teurer Werkstoff ist und Rohre größerer Durchmesser, z.B. für 16 bar und
1300C, die eine relativ dicke Wand aufweisen müssen, nicht mehr wirtschaftlich,
da zu teuer, sind. Nachteilig ist des weiteren die hohe Wärmedehnung des PVDF, die
im Rohrleitungssystem durch Verlegemaßnahmen oder entsprechende Leitungsführung
oder konstruktive Maßnahmen kompensiert werden muß. Aus den vorgenannten Gründen
sind bisher Rohre aus PYDF für Fernwärmeverteilungssysteme nicht in der Praxis eingeführt
worden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der N Kunststoffro}s3
insbesondere der aus PVDS zu überwinden, und diese für einelr Einsatz in Fernwärmeleitungen
in wirtschaftlicher Weise nutzbar zu machen. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene
Rohr besteht aus Polyvinylidenfluorid und ist in seiner Längserstreckung abschnittsweise
abwechselnd als Wellrohr bzw. als Glattrohr ausgebildet. Die Wellrohrabschnitte
und die Glattrohr-' abschnitte des erfindungsgemäßen Rohres haben unterschredliche
Aufgabe zu erfüllen. Da Polyvinylidenfluorid einen großen Wärseausdehnungskoeffizienten
besitzt, bedeutet dies, daß bei den hohen Temperaturunterschieden zwischen Verlegung
und Ruhezustand einerseits und dem Betriebszustand andererseits am Rohr große Delulungen
auftreten. Die bekannten Maßnahmen des Einsatzes von Dehnungsbögen, Kompensatoren
etc. sind sehr aufwendig sowohl in Bezug auf die Technik als auch auf die Kosten.
Auch eine Verhinderung der Dehnung durch Fixierung der Rohrleitungen erfordert Aufwand
und birgt die Gefahr einer Uberbeanspriachung deS Materiak in sich. Hier schafft
nun der Einsatz des an sich bekannten Wellrohre Abhilfe das aufgrund seiner Formgebung
ko# pensierend wirkt und gerade im Zusammenhang mit dem Werkstoff Polyvinylidenfluorid
in der Anwendung auf Fernwärmelsitungen sich als besonders vorteilhaft erweist.
Andererseits ist gs;
nun sehr aufwendig, Rohrverbindungen zwischen
einem Wellrohr und Anschlüssen, wie Schiebern, Abzweigen usw. zu schaffen.
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Hier wird nun durch die abschnittsweise Ausbildung von Glattrohrpartien
zwischen den Wellrohrabschnitten durch die Erfindung Abhilfe geschaffen, so daß
bevorzugt im Bereich der Glattrohrabschnitte Anschlüsse, Abzweige, Schieber oder
ähnliches anschließbar sind. Diese können nun wiederum in de.- üblichen bekannten
Art durchgeführt werden und die bewährten Verbindungsw verfahren wie Schw6ißen,
Kleben oder Klemmen können angewendet werden. Hierfür beträgt in bevorzugt r Ausführu
; der Erfindung die Länge der Wellrohrabschnitte ein Mehrfaches der Länge der Glattrohrabschnitte.
Die Länge der Glattrohrabschnitte weist das bei zweckmäßig etwa die doppelte Länge
einer Anschlußstelle auf.
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Die relativ kurzen Glattrohrabschnitte, die in sich selber keine Dehnu«pnintolge
Erwärmung kompensieren, bringen insgesamt Jedcc-h nur so kurze Dehnwege mit sich,
daß sie von den sich beidseitig anschließenden Wellrohrabschnitten kompensiert werden
können.
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An den Glattrohrabschnitten können nun in einfacher r Weise Anschlüsse,
Abzweige, Schieber oder ähnliches angeschlossen werden und zwar nach den bewährter.
Verbindungsverfahren wie Schweißen, Kleben, Klemmen odidgl. Das Anbringen von Abzweigen
im Rohrverteilungssystem kann sowohl ei der Neuverlegung als auch nachträglich geschehen.
Entsprechend den im Fernwärmeleitungsbau Uhhohen Abmessungen können beispielsweise
Glattrohrabschnitte im Abstand zwischen 1 und 2 m zwischen den Wellrohrabschnitten
abwechselnd angeordnet sein, so daß in diesen relativ engen Abständen die gewünschten
Abzweige beim Erstellen eines Leitungsnetzes und Verbindung problemlos herstellbar
sind.
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Vorteilhaft ist es, die Wanddicke der Rohrwandungen so zu wählen,
daß das Rohr biegsam und als Ringbund aufwickelbar ist. Dann kant.
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die Rofirverlegung endlos von der Rolle geschehen, wie dies üblicherweise
bei Kunststoff-Dränagerohren erfolgt. Das erfindungsr gemäße Rohr ist damit auch
in großer Rohrlänge herstellbar und weist gegenüber kurzen starren Rohren den Vorteil
auf, daß es nicht so viele Rohrverbinder, z.B. Schweißfittings etc.
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benötigt. Auch bei dem erfindungsgemäßen Rohr werden aneiranderstoßende
Rohrenden im Bereich der Glattrohrabsohnitte miteinander verbunden.
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Vorteilhaft wird der Glattrohrabschnitt zylindrisch oder annähernd
zylindrisch ausgebildet, jedoch ist auch eine beispielsweise doppelkonusförmige
Gestalt möglich. Normalerweise wird man den Durchmesser des Glattrohrabschnittes
so wählen, daß er im Durchmesserbereich del Wellrohrabschnitte liegt. Für eine spätere
Durchtrennung des Glattrohrabschnittes zum Her£telien von Anschlüssen kann es vorteilhaft
sein, den Glattrohrabschnitt in der Mitte mit einer Trenruflarkierung zu versehen.
Ausgehend von einer kontinuierlichen Fertigung des erfindungsgemäf:- ausgebildeten
Rohres wird man die Wanddicken sowohl der Wellrohrabschnitte als auch der Glattrohrabschnitte
in der Regel annähernd gleich ausbilden. Es kann auch vorteilhaft sein, zur Aufnahme
der Delmungswega der Glattrohrabschnitte die direkt beidseitig sich anschließende
erste Welle des Wellrohrabschnittes größer als die übrigen Wellen des Wellrohrabschnittes
auszubilden und auch großer im Außendurchmesser als den Durchmesser des Glattrohrab#chnittes.
Bei einer solchen Ausbildung des Glattrohrabschnittes mit Übergang zum Wellrohrabschnitt
kann es auch vorteilhaft sein, daß der Glattrohrabschnitt und gegebenenfalls auch
auch die größeren Wellen beiderseits des Glattrohrabschnittes mit verdickter Wand
gegenüber dem Wellrohrabschnitt ausgebildet sind. Solche verdickten Wände im Bereich
des Glattrohrabschnittes haben den Vorteil, daß beispielsweise Schweißnähte wie
Stumpf schweißungen oder Spiegelachweißungen vortei1haiter# durchgeführt werden
können. Es ist auch nicht erforderlich, daß über die Gesamtlänge des erfindungsgemäßen
Rohres Glattrohrabschnitte und und Wellrohrabschnitte stets im gleichen Rythmus
aufeinander folgen. Es ist auch möglich, beispielsweise die Glattrohrabschnitte
wechselweise in einem kürzeren und in einem längeren Abstand, d.h. also mit kürzeren
und längeren Wellrohrabschnitten dazw schen aufeinander folgexaulassen.
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Aus Gründen der Material und Kosteneinsparung und der Flexibilität
sollten die erfindungsgemäßen Kombinationsrohre relativ dünnwandig ausgebildetwerden.
Es ist dann jedoch erforderlich, die verlegten PVDF-Rohre zu armieren. Mit Rücksicht
auf den Einsatz als Heißwassertransportleitung ist des weiteren noch eine Isolation
erforderlich. Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, das Rohr mit einer äußeren
isolierenden Armierung beispielsweise aus Leichtbeton oder armiertem Leichtbeton
zu versehen. Der Leichtbeton kann so gewählt werden, daß einerseits die Kräfte aus
den Innendrücken des PVDF-Rohres in radialer und axialer Richtung aufgenommen werden
und andererseits die Wärmeisolation bei entsprechender Bemessung den Anforderungen
genügt. Der isolierende und stützende Leichtbeton kann zur Erhöhung der Festigkeit
gegen die Innendrücke und zur Vermeidung von BrUshen mit übhohen Stahlbewehrungen
versehen sein. Die Korngröße der. Zu- 1 schlagstoffe für den Leichtbeton und ihre
Anteile - hier vor allem die isolierenden Zuschläge wie Blähtonkugeln oder Schaumstoffteile
- sind so zu bemessen, daß eine Vollfüllung der Wellen der Wellrohrabschnitte sichergestellt
ist. Deshalb ist es vorteilheft, die Wellen des Wellrohrabschnittes etwas größer
auszubilden, als es aus#Gründen der Biegsanikeit und der Kompensation der Wärmedehnung
allein erforderlich wäre.
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Mit dem erfindungsgemäßen Rohr aus PVDF, bei dem ringförmige oder
schraubenlinienförmig gewellt. Rohrabschnitte abwechseln mit glatten Rohrabschnitten,
letztere vorteilhaft in relativ engen Abstinden von z.B. etwa 1 m zwischen den Wellrohrabschnitten,
k8nnen alle Rohrverbindungen ausgeführt werden. Mit der Erfindung wird einerseits
erreicht, daß praktisch endlos von der Rolle die Rohre verlegt werden können und
andererseits Kompensationsproblem. des PrDF infolge der großen Wärmedehnung nicht
auftreten.
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Eine Armierung und Isolierung wird mit isolierendem Schaumbeton durchgefuhrt.
Aufgrund der Glattrohrabschnitte können bei dem erfindungigelnäsen Rolirsystem praktisch
an Jeder erforderlichen Stelle Anschluss., Abzweige. Schieber etc. vorgesehen werden,
indos die Glattrohrabscholtte unterbrochen werden. Die bewährten
Verbindungsverfahren
wie Schweißen, Klebenoder Klemmen können vorgenommen werden. Die Unterbrechung eines
Wellrohres hingegen, das ohne Glattrohrabschnitte ausgebildet ist, ist nur schwierig
mit Anschlüssen zu versehen.
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Die Erfindung wird in der Zeichnung an einigen Beispielen näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Rohr,
Fig. 2 das Rohr nach Fig. 1 mit einer isolierenden Armierung, Fig. 3 einen Längsschnitt
durch das Rohr nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, Fig. 4 die Ausbildung einer
Muffenverbindung an dem Rohr nach Fig. 3, Fig. 5 die Ausbildung einer Stumpfschweißstelle
mit Fitting, Fig. 6 die Ausbildung einer Spannverbindung, Fig. 7 die Ausbildung
einer Spiegelschweißung an einem Glattrohrabschnitt mit verdickten Wänden und seitlich
anschließenden vergrößerten Wellen, Fig. 8 die Anordnung eines Abzweiges an einer
Glattrohrstelle und Fig. 9 die Ausbildung unterschiedlicher Glattrohrabschnitte
und eines Abzweiges in schematischem Längsschnitt.
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In der Fig. 1 ist das Prinzip des erfindungsgemäßen Rohres für Fernwärmeverteilungssysteme
aus Polyvinylidenfluorid dargestellt. Bei dem Kombinationsrohr 1 wechseln abschnittsweise
gewellte Rohrabschnitte 10 mit glatten Rohrabschnitten 11 einander ab. Die Wellen
des Wellrohrabschnittes 10 können ringförmig oder auch schraubenlinienförmig ausgebildet
sein, sie sind bevorzugt alle annähernd gleich ausgebildet und auch die Wanddicke
wird in der Regel im Glattrohrabschnitt 11 die gleiche wie im Wellrohrabschnitt
10 sein. Das Kornbinationsrohr 1 wird
kontinuierlich gefertigt.
Beispielsweise kann die Formgebung des frisch extrudierten und sich noch im plastischen
Zustand befip denden Rohres durch umlaufende Formketten erfolgen. Durch glatt ausgebildete
Formkettenglieder kennen dann in den gewünschten Abschnitten die Glattrohrabschnitte
11 erhalten werden. Im Sinne der Erfindung zur Einsparung an teurem Polyvinylidenfluori-imaterial
und zur erleichterten Verlegung ist das Rohr 1 so dünnwandig ausgebildet, daß es
biegsam und aufwickelbar ist. Im Gebrauchszustand, d.h. im verlegten Zustand ist
dann allerdings eine Armierung erforderlich, die: beispielsweise wie in der Fg.
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2 dargestellt aus einem Leichtbeton 2 bestehen kann. Es ist auch möglich,
das Kombinationsrohr 1 bereits in armierten Teil.-stücken vorzufertigen, wobei dann
vorteilhaft an den seitlichen Enden jeweils Glattrohrabschnitte 11 aus der Armierung
2 herausragen und so die Verbindung zum nachsten Anschlußrohr ermöglichen.
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Die Wellrohrabschnitte 10 dienen des weiteren der Aufnahme uer Wärmedehnungen,
während die Glattrohrabschnitte 11 selbst sazu nicht in der Lage sind und aus diesem
Grunde so kurz wie möglich gehalten werden, so daß die angrenzenden Wellen der Wellrohrabschnitte
10 auch die Wärmedehnmrg der Glattrohrabschmi.tte Ii mit kompensieren. In vergrößerter
Ausführung ist die Ausbildung des Glattrohrabschnittes 11 mit einer Trennmarkierung
13 in Fig.
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3 dargestellt. Bei der Ausbildung nach Fig. 3 entspricht der Durchmesser
des Glattrohrabschnittes dem Innendurchmesser des gewellten Rohrabschnittes, jedoch
ist auch die Ausführung in der Weise denkbar, daß der Durchmesser des Glattroiirabschnittes
11 dem Außendurchmesser der Wellrohratschnitte entspricht, wie beispielsweise bei
Fig. 6 zu ersehen ist. In der Fig. 4 ist der Trennschnitt 3 durchgeführt und das
Rohr in die Abschnitte 1a und Ib unterteilt. Mit dem Muffenring 4, der beispielsweise
aufgeklebt oder verschweißt wird, wird dann wiederum die du#rchgehende Verbindung
hergestellt. In der Fig. 5 ist die Herstellung einer Rohrverbindung aus den Rohrabschnitten
7a und 7b im Bereich der Trennstelle 3 mit Hilfe des Stumpfschwei.ßfittingringes
5 gezeigt.
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Je nach der gewünschten Verbindungstechnik und den Anschlüssen kann
der Glattrohrabschnitt im Vergleich zum Wellrohrabschnitt einen unterschiedlichen
Durchmesser haben. In der Fig. 6 ist eine Spanriverbindung mit Hilfe der Innenbuchse
6 und den Spannringen 7 gezeigt, wobei der Durchmesser der Glattrohrpartie dem Außendurchmesser
des Wellrohrabschnittes entspricht, hingegen der Innendurchmesser der Spannbllce
etwa dem Innendurchmesser des Wellrohrabschnittes entspricht.
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Für manche Verbindungsarten kann es auch vorteilhaft sein, wenn die
Wände im Vergleich zu dem übrigen. relativ biegsamen Rohr mit dicker Wand ausgebildet
sind. Dieses bietet sich beispielsweise für Kleb- und Schweißverbindungen an, wie
beispielsweise in der Fig. 7 dargestellt. Durch eine gewisse Zeitverzögerung, d.h.
Geschwindigkeitssteuerung des Abzuges der Formkettenglieder bei der Produktion ist
es möglich, Rohrabschnitte mit unterschiedlicher Wanddicke auszubilden. So zeigt
Fig. 7 die Glattrohrpartie 11 mit gegenüber den Snschließenden Wellrohrabschnitten
1a und Ib verdickter Wand, wobei gleichzeitig die beidseits an den Glattrohrabschnitt
1 angrezszende erste Welle 12a gegenüber den übrigen Wellen. 12b vergrößert und
ebenfalls noch mit verdicker iand ausgebildet ist. Bei einer solchen Ausbildung
des Glattrohrabschnittes kann die größere Welle 1 2a die Wärmedehnungen des Glattrohrabschnittes
11 besser auffangen und zugleich ist es möglich, im Bereich der verdickten Wände
einfache Stumpfschweißungen 8 anzubringen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist der Anschluß eines abzweigenden
Rohres 1c unter Einsatz eines T-förmigen Fittings 9, der beispielsweise eingeklebt
oder eingeschweißt wird, zwischen den Rohrabschnitten 1a und Ib, gezeigt. Für solche
Verbindungsstellen größerer Länge ist es vorteilhaft, die anschließende erste und
gegebenenfalls zweite Welle des Wellrohrabschnittes gegenüber den übrigen Bereichen
großer auszubilden.
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Wellrohrabschnitte und Glattrohrabschnitte müssen einander nicht
in
stets gleichbleibender Folge und Länge abwechseln, eR ist auch möglich* unterschiedliche
Glattrohrabschnittlängen vorzusehen. In der Fig. 9 ist ein solches Ausführungsbeispie)
schematisch dargestellt. Grundsätzlich ist es zweckmäßig, den Abstand zwischen den
einzelnen Glattrohrabschnitten nicht zu groß zu wählen* um bei der Verlegung an
nahezu beliebigen Bereicnen Rohrbauteile, wie Abzweige oder Absperrorganeianordnen
zu können.
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Die Unterteilung in wechselnde unterschiedliche Abstände kann auch
vorteilhaft sein. Dies gilt insbesondere für den Fall von nachträglich einzubauenden
Rohrleitungsbauteilen bei bereits verlegten Rohren. In#der Fig. 9 ist beispielsweise
zu ersehen, wie zwei kurz aufeinanderfolgende Glattrohrpartien mit einer kurzen
Wellrohrpartie dazwischen und anschließenden langen Wellrohrabschnitten die Möglichkeit
ergeben, durch Heraustrennen des Abschnittes A eine relativ große Anschlußste).lo
für ein abzweigendes Rohr lc zu schaffen. Ein solcher Einbau eines Abzweiges ist
auch nachträglich, d.h. bei bereits verlegten flohrsystemen möglich, wobei durch
die hier vorgeschlagene Ausbildung des Abschnittes A solange noch kein Abzweig eingebaut
ist, dennoch ausreichende Kompensationsmöglichkeiten für die Wärmedehnung des PVDF-Rohres
gegeben sind. Das Beispiel nach Fig. 9 soll zeigen, wie der erfindungsgemäße Gedanke
der Ausbildung eines möglichst dünnwandigen Rohres für Fernwärmeleitungen aus einem
hochwertigen Kunststoff, durch Kombinieren von Welirohrabschnitt mit Glattrohrabschnitten,
die dem Material an sich innewohnende Nachteile überwunden werden können und gleichzeitig
ein außerordentlich gebrauchstüchtiges Produkt mit vielseitiger Variationsmöglichkeit
geschaffen wird.
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Das PVSt-Rohr nach der Erfindung kann für Hausanschlüsse zur Verteilung
der Fernwärme mit einem Innendurchmesser von 20 mm bei einem Außendurchm#sser des
Wellrohres von ca. 26 mm und bei einer Wanddicke von ca. 1 mm und dann mit steigendem
Innendurchmesser mit ebenfalls sich vergrößernder Wanddicke, z.B. 200 mm innerer
Durchmesser und Außendurchmesser auf etwa 230 mm bei 4 mm Wanddicke ausgebildet
werden. Ublicherweise wird der Außendurchmesser des Wellrohrabschnittes zwischen
10 und 20 ffi größer sein els der lnnendurchmesser des Wellrohr#bsobnittes# - ~
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