DE3842647A1 - Kuehlwasserrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlwasserrohr für den untertägigen Bergbaubetrieb gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

Derartige Kühlwasserrohre, die zur Wetterkühlung eingesetzt werden, sind in zahlreichen Abwandlungen bekannt. So zeigen etwa die DE-GM 81 34 419, DE-GM 87 00 883 und DE-GM 87 08 073 jeweils Doppelmantelrohre, die durch stirnseitig angebrachte Flansche miteinander verschraubt werden können. Während das Innenrohr (Mediumrohr) des Doppelmantelrohres zur Führung des Kühlwassers vorgesehen ist, hat das äußere Mantelrohr im wesentlichen eine Schutzfunktion für die in dem Hohlraum zwischen dem Innenrohr und dem Mantelrohr angeordnete Wärmeisolierschicht aus Polyurethanhartschaum. Da das Mantelrohr aus Stahl gefertigt und somit elektrisch leitend ist, können statische Aufladungen auf der Rohroberfläche leicht vermieden werden; eine Kunststoffrohroberfläche würde den Anforderungen bezüglich des erforderlichen Explosionsschutzes im allgemeinen nicht gerecht werden können.

Ein Nachteil dieser bekannten Kühlwasserrohre ist darin zu sehen, daß die Innenrohre und die Außenrohre im Bereich des Flansches jeweils durch metallische Kältebrücken miteinander verbunden (verschweißt) sind. Zur Verminderung der Wärmeleitung in diesen Kältebrücken ist es aus DE-GM 87 00 883 und DE-GM 87 08 073 bekannt, die Kältebrücke in Edelstahl, also in einem Material mit im Vergleich zu Baustahl deutlich schlechterer Wärmeleitung auszuführen. Dennoch muß im Bereich der Flanschenverbindung mit einer erheblichen Verschlechterung der Wirkung der Wärmeisolierung gegenüber den übrigen Bereichen des Rohres gerechnet werden. Dies ist gerade auch deswegen ungünstig, weil die Flanschengeometrie von vornherein zu einer großen Außenoberflächen führt, die die Wärmeaufnahme aus der Umgebung sehr fördert.

Die Verhältnisse werden umso schwieriger, je tiefer der Bergbau betrieben wird, da nicht nur die Umgebungstemperaturen (z.B. auf 60°C) ansteigen, sondern auch die Transportwege für das Kühlwasser von einer über Tage stehenden Kühlwasserversorgungsstelle bis zur untertägigen Kühlwasserverbrauchsstelle immer länger werden.

Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die Flanschenverbindungen häufig Dichtigkeitsprobleme aufwerfen. Dies ist umso gravierender je tiefer die Abbaustellen unter Tage liegen. Bei 2000 m Tiefe beträgt allein schon der hydrostatische Druck 200 bar.

Aufgabe der Erfindung ist daher, ein verbessertes Kühlwasserrohr der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, das gewährleistet, Kühlwasser von ca. 10°C über eine Strecke von mindestens 2000 m transportieren zu können, ohne daß dessen Temperatur sich um mehr als 2 K erhöht. Dabei soll das Kühlwasser führende Innenrohr in den Verbindungsbereichen der Rohrteilstücke sicher nach außen abgedichtet und eine einfache Montage möglich sein.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Kühlwasserrohr mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben.

Die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind zum einen darin zu erblicken, daß über die Mindestschichtdicke der Isolierschicht hinaus die Isoliereigenschaften des Kühlwasserrohres dadurch verbessert wurden, daß die Kältebrücke im Verbindungsbereich zweier Rohrteilstücke jeweils vollständig vermieden wird, da für das Mediumrohr und das Mantelrohr jeweils separate Kupplungselemente eingesetzt werden, die durch eine nachträglich einzubringende Wärmeisolierung in gleicher Weise wie das Medium- und das Mantelrohr voneinander abgeschottet sind.

Zum anderen kommen als Kupplungselemente Schraubmuffenverbindungen zum Einsatz, die nicht nur jeweils durch einen einzigen Schraubvorgang zu schließen sind und somit die Vielzahl der Schrauben einer Flanschenverbindung entbehrlich machen, sondern die für das Druck führende Mediumrohr bewährte Verbindungstechniken ermöglichen, wie sie z.B. für Armaturen von Hochdruckschläuchen bekannt sind.

Anhand der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch zwei verbundene Kühlwasserrohre gemäß der Erfindung,

Fig. 2 Varianten für die Muffenausführung auf einer Seite des Mantelrohres,

Fig. 3 Varianten für die mit den Muffen gemäß Fig. 2 korrespondierenden anderen Seiten des Mantelrohres.

In Fig. 1 sind zwei zusammengekoppelte Kühlwasserrohre gemäß der Erfindung im teilweisen Längsschnitt dargestellt. Die auf der rechten Seite gezeigte Mediumleitung 1, die das Kühlwasser führt und als Stahldruckrohr oder z.B. auch als Hochdruck-Stahlgliederschlauch für einen Druck von mindestens 200 bar ausgelegt ist, wird durch eine Schraubmuffe 4, deren Innengewinde mit 12 bezeichnet ist, mit der Mediumleitung 1 des linken Rohrteilstücks, die ein entsprechendes Außengewinde 13 aufweist, verbunden. In axialer Richtung wird die Schraubmuffe 4 durch einen ringförmig umlaufenden Anschlag 5 auf der Oberfläche der rechten Mediumleitung 1 gehalten. Der Anschlag 5 kann als Dichtkonus ausgebildet sein. Als Dichtflächen kommen auch die Stirnflächen der beiden Mediumleitungen 1 in Frage.

Im Abstand von mindestens 25 mm ist koaxial zu der Mediumleitung 1 jeweils ein äußeres Mantelrohr 2 aus Stahl angeordnet. Der Zwischenraum zwischen der Mediumleitung 1 und dem Mantelrohr 2 ist innerhalb des Mantelrohres 2 vollständig mit einer Wärmeisolierung 3 aus Polyurethan-Hartschaum ausgefüllt. Da die Mediumleitungen 1 jeweils länger als die Mantelrohre 2 sind, ragen sie an den Enden aus der Wärmeisolierung 3 heraus. Dies ist erforderlich, um die Schraubmuffe 4 zur Verbindung zweier Rohrteilstücke ordnungsgemäß verschrauben zu können. Die Mantelrohre 2 der beiden Kühlwasserrohre sind über zwei ineinandergeschraubte Außenmuffen 6 und 8 miteinander verbunden. Die Außenmuffen 6, 8 liegen dabei in axialer Richtung jeweils einseitig an einem konusförmig ausgeführten Anschlag 7 an. Eine besondere Festlegung zur anderen Seite hin ist an sich nicht erforderlich, da sich infolge der Reibung zwischen der Wärmeisolierung 3 und dem Mantelrohr 2 bzw. der Mediumleitung 1 ohnehin nach Verschraubung der Medienleitungen 1 kaum entsprechende Bewegungsmöglichkeiten mehr ergeben. Um jedoch in jedem Fall den Abstand zwischen den Stirnflächen benachbarter Mantelrohre 2 genau zu fixieren, können zwischen den Stirnflächen entsprechende (nicht dargestellte) Abstandselemente, z.B. in Form von Distanzstiften, vorgesehen sein. Hinsichtlich ihrer mechanischen Beanspruchung ist die Kühlwasserleitung außer dem Innendruck, der allein von der Mediumleitung 1 getragen wird, lediglich noch größeren Zugbeanspruchungen ausgesetzt, die durch das Hängen im Schacht zustandekommen und allein von den Mantelrohren 2 getragen werden. Insofern liegt eine strikte Funktionsaufteilung zwischen den Rohrleitungsteilen 1, 2 vor. Um auch im Verbindungsbereich zweier Teilstücke einer Kühlwasserrohrleitung gemäß der Erfindung eine sehr wirksame thermische Abschirmung der Mediumleitung 1 zu gewährleisten, ist vorgesehen, den ringförmigen Hohlraum 10, der zwischen den Teilstücken der Wärmeisolierung 3 liegt und von den Schraubmuffen 6 und 8 eingehüllt wird, nach Herstellung der inneren und äußeren Muffenverbindungen am Montageort ebenfalls mit Polyurethan-Hartschaum auszufüllen. Zu diesem Zweck sind die Durchgangsbohrungen 11 in der Außenmuffe 6 vorgesehen, die die Einführung des Polyurethan-Hartschaums und das Entweichen von Luft ermöglichen.

Um eine schnelle Verschraubung der Außenmuffen 6 und 8 zu ermöglichen, sind die Gewinde konisch ausgeführt.

Während Fig. 2b eine der Fig. 1 entsprechende Außenmuffe 6 zeigt, die auf einem vorgeschweißten Ringkonus als Anschlag 7 aufsitzt und ein Innengewinde 15 aufweist, ist in Fig. 2a eine Variante mit einem bördelförmigen Anschlag 7 dargestellt, der ebenfalls als Vorschweißring mit dem Mantelrohr 2 verbunden ist. Der Anschlag 7 könnte auch in Form eines (nicht dargestellten) Gewinderinges, auf den die Außenmuffe 6 aufgeschraubt werden müßte, realisiert werden. Dies würde die leichtere Lösbarkeit der Außenmuffenverbindung fördern, wohingegen insbesondere bei einem konusförmigen Anschlag 7 mit starken Klemmkräften zu rechnen ist. Um bei dieser Lösung ein gegenseitiges Verspannen der Mantelrohre zu ermöglichen, müßte die Steigung der Gewindeverbindung zwischen Anschlag 7 und der Außenmuffe 6 geringer sein als die Steigung des Innengewindes 15.

In Fig. 3a ist eine mit der Außenmuffe 6 aus Fig. 2a korrespondierende zweite Außenmuffe 8 mit einem Außengewinde 14 dargestellt. Alternativ hierzu kann auch ein Gewindering 9 eingesetzt werden, der z.B. als Vorschweißring oder auch einstückig mit dem Außenrohr 2 verbunden ist.

Das erfindungsgemäße Kühlwasserrohr ermöglicht den Bau von Kühlwasserleitungen, die auch den Beanspruchungen in sehr tief gelegenen Bergwerken gewachsen sind und einen wirksamen Schutz gegen eine unzulässige Erhöhung der Kühlwassertemperatur während des Transportes zur Kühlwasserverbrauchsstelle gewährleisten. Dabei sind Teilstücke der Rohrleitung bei Bedarf leicht auszutauschen, da sämtliche Rohrverbindungen als Schraubverbindungen ausgeführt sind.

Claims (7)

1. Kühlwasserrohr für den untertägigen Bergbaubetrieb mit einer innenliegenden Mediumleitung, einer um die Medienleitung herum angeordneten Wärmeisolierung aus Polyurethanhartschaum, einem die Wärmeisolierung außen umhüllenden Mantelrohr aus Stahl und an den beiden Stirnseiten angeordneten Kupplungselementen zur lösbaren Verbindung benachbarter Kühlwasserrohre miteinander, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mediumleitung (1) mindestens an einer Stirnseite länger als das Mantelrohr (2) ist,
daß das eine Ende der Mediumleitung (1) jeweils mit einem Außengewinde (13) und das andere Ende mit einer in axialer Richtung formschlüssig (5) gehaltenen Schraubmuffe (4) versehen ist, deren Innengewinde (12) dem Außengewinde (13) entspricht,
daß das Mantelrohr (2) mindestens auf einer Seite eine axial verschiebliche, nach außen durch einen Anschlag (7) gesicherte, als Schraubmuffe ausgebildete Außenmuffe (6) aufweist und auf der anderen Seite entweder ein mit dem Mantelrohr (2) fest verbundener Gewindering (9) oder ebenfalls eine axial verschiebliche, nach außen durch einen Anschlag (7) gesicherte, als Schraubmuffe ausgebildete zweite Außenmuffe (8) angeordnet ist, wobei das Gewinde (14) des Gewinderings (9) bzw. der zweiten Außenmuffe (8) mit dem Gewinde (15) der Außenmuffe (6) korrespondiert,
daß mindestens eine Öffnung (11) in der oder in mindestens einer der Außenmuffen (6, 8) zur Ausschäumung des zwischen zwei aneinandergekoppelten Kühlwasserrohren liegenden Isolationszwischenraumes (10) vorgesehen ist und
daß die Schichtdicke der Wärmeisolierung (3) mindestens 25 mm beträgt.

2. Kühlwasserrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mediumleitung (1) als Metallgliederschlauch ausgebildet ist.

3. Kühlwasserrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mediumleitung (1) als Stahlrohr ausgebildet ist.

4. Kühlwasserrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeverbindung des Mantelrohres (2) konisch ausgeführt ist.

5. Kühlwasserrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (7) für die Außenmuffe (6, 8) als Dichtkonus ausgebildet ist.

6. Kühlwasserrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (7) für die Außenmuffe (6, 8) als Vorschweißbördel ausgebildet ist.

7. Kühlwasserrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindering (9) als Vorschweißring ausgebildet ist.