SE506523C2 - Värmeisolerat rörledninssystem, förfarande för utläggning av rören samt anordning för förbindning av rören - Google Patents

Description

506 523 mycket stora spännkrafter som uppstår i rören när dessa avkyles efter att ha varit uppvärmda under lång tid.

Mot denna bakgrund har en speciell kopplings- anordning utvecklats för förbindning av rören, såsom beskrives mer detaljerat nedan.

Det bör nämnas att rören är mycket väl lämpade att användas som ledningsrör i prefabricerade värmeisolerade rörledningar i stora längder. För lätt hantering och transport är det ett villkor att de isolerade rören kan lindas upp till rullar med förhållandevis liten diameter, och ledningsröret är mycket lämpat för detta, eftersom det mycket väl kan bestå av mjukt aluminium när det gäller rör av stora storlekar. På mot- svarande sätt är det möjligt att för det utvändiga skyddet eller rörmanteln använda ett mjukt och böjligt plastmaterial, medan det mellanliggande isoleringsmaterialet inte bör vara helt mjukt, eftersom det fortfarande är att föredraga att arbeta med ett s.k. styvt system, i vilket plastisoleringen håller led- ningsröret effektivt centrerat i rörmanteln och överför axiella krafter mellan ledningsröret och rörmanteln. Även en dylik styv isolering kan emellertid mycket väl vara böjlig.

När rören således kan framställas i förhållande- vis stora längder behöver motsvarande färre rörförbindningar göras. En ytterligare och ganska betydande omständighet är att det då också i praktiken är möjligt att använda en utläggnings- teknik, vid vilken röret föres genom jorden under mark pà samma sätt som vid kända rördragningar över vägbankar. Dessa tekniker har nu utvecklats så mycket att de mycket väl kan användas för underjordisk utläggning av rören även utmed vägar, i längder av t.ex. 50 m, varvid man inte behöver gräva långa rördiken efter- som det är tillräckligt att gräva hål med 50 meters mellanrum, i vilka rörförbindningarna kan utföras.

Det är väl känt att använda plaströr som invän- diga ledningsrör i fjärrvärmerörledningar och att även dessa rör kan tillverkas och transporteras i långa längder i hoprullat tillstånd. Dessa rör är förhållandevis billiga, men särskilt i sin enklare form uppvisar de anmärkningsvärda kvalitativa bris- ter. Från omgivningen diffunderar syre inåt genom den yttre 3 sne 523 rörmanteln av plast och genom isoleringen in i ledningsröret, vilket därigenom utsättes för snabbare åldrande, och vidare genom ledningsröret, varvid fjärrvärmevattnet berikas med oxygen, vilket har korrosiv inverkan på metalldelar i fjärr- värmerörsystemet. Dessutom kommer vattenånga att diffundera genom ledningsrörets vägg ut i den omgivande isoleringen, där ångan kondenseras till vatten som kommer att ha en förstörande effekt pà isoleringen. Dessa brister är redan kända och man har försökt belägga ledningsröret med en diffusionsbarriär, men detta har inte varit särskilt framgångsrikt.

Mot denna bakgrund kan uppfinningen anses åstad- komma en mycket effektiv diffusionsbarriär, nämligen i form av ett riktigt aluminiumrör, som dessutom är så anordnat att det hålles isolerat från kontakt både inåt och utåt för att neutra- lisera de aggressiva egenskaperna eller effekterna som detta material uppvisar. Dessutom är allt detta möjligt utan att problem med expansion eller kontraktion uppstår i samband med långa rörlängder, eftersom materialet har visat sig ha lämpliga egenskaper avseende elasticitet och dämpning. Det är inte all- mänt känt att materialet uppvisar just dessa egenskaper.

I det följande förklaras uppfinningen mer detal- jerat med hänvisning till ritningen, på vilken fig. 1 är en schematisk vy som visar utlägg- ningen av förgreningsfri fjärrvärmerörledning t.ex. längs en väg, fig. 2 är en längdsnittvy därav, fig. 3 är en längdsnittvy av en tillhörande rör- förbindning i det inre ledningsröret, visad i början av monte- ringsfasen, fig. 4 visar densamma i slutligt monterat till- stånd, och fig. 5 och 6 är vyer som motsvarar fig. 3 och 4 av ett modifierat utförande av rörförbindningen.

I fig. 1 visas en marksträcka, utmed vilken ett förgreningsfritt fjärrvärmerör 2 skall läggas ut. Såsom redan har nämnts och såsom visas mer detaljerat i fig. 2, består detta rör av ett inre ledningsrör 4 bestående av ett aluminiumrör 6, 506 523 som har en invändig plastbeläggning 8 och en utvändig plastbe- läggning 10. Röret har framställts som ett kallvattenrör, men såsom nämnts har det enligt uppfinningen visat sig att röret har tillräckliga dämpande egenskaper både i samband med uppvärmning och avkylning för att det skall vara väl användbart som eller i fjärrvärmerör som lägges utan någon axiell kompensation. Röret omges av ett isoleringsskikt 12, som på vanligt sätt uppvisar en omgivande rörmantel l4 av plast och som är fastsatt både på utsidan och insidan av beläggningen 10, vilken i sin tur vidhäf- tar tillräckligt mycket vid aluminiumröret 6 och rörmantelns 14 insida.

Företrädesvis består rörmanteln 14 av ett för- hållandevis mjukt plastmaterial, så att en lång rörlängd kan rullas upp till en rulle 16 som har en diameter lämplig för konventionell transport.

Rörledningen kan läggas på vanligt sätt, men det har visat sig vara särskilt fördelaktigt, beroende på de stora och transporterbara produktionslängder som är möjliga, att montera röret genom att skjuta det genom marken från ett grävt hål 18 till ett efterföljande hål 20, som kanske är beläget 50 m eller mer längre fram. Den erforderliga läggningstekniken har redan utvecklats i stor utsträckning i samband med läggning av mjuka ledningsrör, t.ex. på tvären under vägar, och man bör endast se till att rörmanteln 14 uppvisar en jämn och tillräck- ligt motståndskraftig yttre yta.

Rörlängderna kan förbindas med varandra i hålen och förbindningarna, som måste vara extremt täta och hållbara, erfordrar att speciella åtgärder vidtages, eftersom det är omöj- ligt att endast sammansvetsa rörändarna med varandra. Det är oundvikligt att använda mellanliggande kopplingselement, vilka bör uppfylla svårare krav, framför allt en oförstörbar fastsatt- ning av rörändarna i den speciella situationen där mycket starka spännkrafter uppträder i rören. Denna situation uppstår inte i samband med vanliga vattenledningar, emedan det är speciellt för de här aktuella värmeledningarna, när dessa rör efter uppvärm- ning under längre tidsperioder har intagit ett tillstånd, i vilket de verkar dämpande för neutralisering av de kompressions- 5 506 523 krafter som uppstår genom uppvärmningen, så att samma rör vid efterföljande och ganska plötslig avkylning, t.ex. om repara- tionsarbeten måste utföras, bringas att sammandraga sig och därvid bygga upp den starka spännkraften, som kommer att neut- raliseras genom förnyad dämpning endast om röret därefter hálles ouppvärmt under en ganska lång tid, vilket knappast är aktuellt.

Avkylningen sker förhållandevis snabbt och spännkrafterna kommer att vara som störst omedelbart därefter, d.v.s. för effektivt bibehållande av förbindningarna är det oviktigt om avkylnings- tiden är lång eller kort. I varje fall måste förbindningarna konstrueras så att de kan upptaga de största spännkrafter som uppstår i rören.

I praktiken innebär detta att kopplingsdelarna företrädesvis bör vara tillverkade av järn eller stål, d.v.s. ett elektriskt ledande material, och en tillhörande elektrisk förbindning med aluminiumröret 6 ger lätt upphov till problem med avseende på katodisk korrosion. Följaktligen bör kopplings- delarna vara förbundna med rörändarna utan någon elektrisk för- bindelse med aluminiumrören.

Dessutom uppstår den svårigheten att det är svårt att säkerställa fullständig tätning genom anliggande ingrepp mellan klämanordningar och de på röret 6 befintliga ytbeläggningarna. Orsaken är att plastmaterialet blir mjukare vid höga temperaturer och att den påkänning som motsvarar den kvarvarande spänningen kommer att vara mindre än den samman- dragning som sker i plasten beroende på avkylningen. Detta medför att en tryckförbindning kan vara otät i kallt tillstånd efter att ha hållits varm under lång tid och det är just denna situation som skulle kunna förväntas ge upphov till problem i samband med uppfinningen.

Det finns således en del problem med att åstad- komma en koppling, som är fördelaktig i dessa olika avseenden och som är förhållandevis lätt att arbeta med, men uppfinningen innefattar också en lösning på detta problem, jämför fig. 3 och 4 på ritningarna.

Den där visade kopplingsanordningen liknar en slangförbindning med en mellanliggande fläns 22 som uppvisar ett 506 523 utskjutande cylindriskt innerparti 24, som kan införas i ett ändparti av röret 4 och är försett med yttre inåtböjda partier 26 mellan utskjutande partier 28, i vilka ringformiga spår för elastiska O-ringar 30 av gummi är anordnade.

Mot den mellanliggande flänsen 22 finns ett spar 32 som uppvisar ett yttre utskjutande avgränsningsparti 34, framför vilket en O-ring 36 är monterad, vilken kan mottaga änden av röret 6 på ett elektriskt isolerat sätt.

I samband med detta förbindningselement finns en yttre förbindningsbussning 38, som kan pàkrympas på eller pressas mot det inre rörets 4 utsida 10. Denna bussning uppvisar några ringformiga utbuktningar 40, vilka när de påkrympes medelst ett rakt cylindriskt verktyg förorsakar att de i fig. 2 visade inåtböjda partierna bildas precis utanför de inàtböjda partierna 26 i det inre bussningspartiet 24, varvid röret 4 deformeras på motsvarande sätt. Därigenom låses röret mekaniskt vid bussningen, men läsningen säkerställes ytterligare genom att den innersta av sagda utbuktningar, här betecknad med 42, pressar det intilliggande ändpartiet av den yttre bussningen 38 in i spåret 32 i bussningens styva parti, utan att detta mycket starka ingrepp kan åstadkomma en sådan skada på röret 4, som skulle kunna leda till att det uppstår kontakt mellan aluminium- röret 6 och förbindningselementet.

Efter att denna förbindning gjorts och eventuell tryckprovning därav utförts kan ett konventionellt muffhölje användas och utrymmet runt förbindningen kan isoleras, varvid förbindningarna är belägna så att de utskjuter något från ändarna av respektive isoleringsskikt 12 och yttre rörmantlar 14.

I samband med uppfinningen har det visat sig att för att förbindningen av rörändarna skall vara verkligt effektiv mot stora dragkrafter, så är det nödvändigt att rören är för- ankrade i ändbussningarna med ett flertal böjar i rörväggen, vilket inte är möjligt om man använder konventionella förbind- ningsbussningar, och att tätningen av böjarna måste vara mycket tät eller stark. Detta kan uppnås genom att använda bussningen enligt fig. 3 och 4, men i ändå högre grad med det i fig. 5 och 7 sne 523 6 visade utförandet, där vissa hänvisningssiffror betecknar liknande delar som i fig. 3 och 4. I det följande beskrives fig. 5 och 6 mer detaljerat och visar ett förbindningsförfarande, vid vilket en speciellt konstruerad förbindningsbussning användes: Först anbringas på röret 6 en yttre bussning 38, som uppvisar ett huvudparti 43 som passar löst runt röret, medan denna bussning annars är gjord som ett cylindriskt element 44 med förhållandevis tunn vägg, vars innerdiameter är betydligt större än rörets 6 ytterdiameter.

Därefter utvidgas rörets 6 yttersta parti 46, så att det får en ytterdiameter som motsvarar det cylindriska ele- mentets 44 innerdiameter. Därefter införes i rörmynningen ett insatselement 24, vilket på det i sin helhet med 47 betecknade kopplingselementet framskjuter från en anliggningsansats 48 med en ytterdiameter som motsvarar innerdiametern för rörets utvidg- ning, fast med ett yttre ändparti 50 som passar i det icke vid- gade röret 6. Utvidgningen kan utföras separat eller direkt genom indrivningen av insatselementet 24. Såsom visas är konst- ruktionen sådan att basrundningen av utvidgningen 46, betecknad med 52, anligger mot övergången mellan delarna 50 och 24 sam- tidigt som utvidgningens fria ände anligger mot ansatsen 48.

Därefter trycks den yttre bussningen 38 ut så att den täcker utvidgningen 46 och omger det parti av kopp- lingselementet 47 som är beläget mellan anliggningsansatsen 48 och en ännu mer utskjutande mångsidig ansats 22. När det cylind- riska elementet 44 pressas mot denna ansats, så tryckes också övergången 54 mellan delarna 43 och 44 mot utvidgningens bas- område 52.

Ungefär i mitten på insatsbussningen 24 finns ett brett spår 56 och ett motsvarande spår 58 är inskuret i bussningen precis utanför anliggningsansatsen. Detta innebär att det vid användning av en lämplig verktygsutrustning är möjligt att åstadkomma intryckning av delområden av det cylindriska elementet 44, såsom visas vid 60 och 62 i fig. 6. Genom intryck- ning av omrâdet 60 deformeras utvidgningens 46 vägg på motsva- rande sätt in i spåret 56 och man bör försöka eller säkerställa 506 523 att rörväggens relevanta avsmalnade partier 64 tryckes fast mot spårets 56 sidor och botten för att göra utfyllnaden komplett.

Vid de inpressade områdena 62 erhålles en obe- roende fastsättning av den yttre bussningen 38 vid kopplings- elementet 47, vilket ger en stark stabilisering av det totala fasthållningsingreppet.

Det framgår att på aluminiumrörets längdsnitt finns inte mindre än sex riktningsförändringar och att skill- naderna i diameter ungefär motsvarar rörets väggtjocklek. Över- gångarna mellan de olika sektionerna sker genom rundade vinklar av ungefär 45° och på det hela taget är det möjligt att häri- genom åstadkomma en rörfastsättning, vars styrka ligger så nära rörets brottbelastning att det är överflödigt att förstärka fastsättningen ytterligare. Det kan emellertid uppstå speciella omständigheter för olika rörmaterial och dimensioner och det kan då vara relevant att modifiera detaljer av kopplingen, exempel- vis genom att lägga till ett ytterligare spår 56.

I den yttre bussningens 38 huvudparti 43 finns ett ringformigt spår, precis som i den mångsidiga flänsen 22.

Dessa spår kan användas för gripande av kopplingsdelarna under förbindningsoperationen.

Företrädesvis består kopplingsdelarna av järn och eftersom röret är elektriskt isolerat både invändigt och utvändigt, så motverkas således bildandet av galvanisk korro- sion. Såsom visas i fig. 6 bör emellertid en isoleringsring 36 läggas till vid det ställe där röränden anligger mot flänsen 48, eftersom aluminiumet är frilagt vid den avskurna röränden. Av samma orsak bör detta område hållas fritt från fukt, varför ett par tätningsringar 30 också är monterade på insatsdelens 24 utsida.

Monteringen av kopplingen kan mycket väl göras på plats, t.ex. i samband med att röret avkortas, men i allmän- het är det naturligt att rörelementen levereras med fabriks- monterade kopplingar, varvid förbindningsarbetet på fältet kan minskas till ett minimum.

Det har nämnts att det diffusionstäta rörpartiet är av aluminium, men naturligtvis kan uppfinningen också inne- 9 506 523 fatta andra liknande material, som skulle kunna uppvisa de diskuterade relevanta egenskaperna.

Claims (11)

10 506 523 P a t e n t k r a v

1. Värmeisolerat rörledningssystem, företrädesvis ett underjordiskt fjärrvärmerörledningssystem, med ett värme- isolerat ledningsrör, kännetecknat därav, att detta rör är gjort av ett diffusionstätt rör av den typ som består av ett lämpligt diffusionstätt aluminiumrör som både på sin in- och utsida upp- visar en beläggning av ett plastskikt, som galvaniskt isolerar röret från omgivningen, och att de tillhörande rörförbindnings- anordningarna består antingen av ett elektriskt icke ledande material eller är utförda pà så sätt att respektive rörändar är förbundna med varandra utan någon galvanisk förbindelse mellan aluminiumrören och rörförbindningsanordningarna_

2. Rörledningssystem enligt patentkrav l, känne- tecknat därav, att de använda rörförbindningsanordningarna är så konstruerade, att de fasthåller de plastbelagda aluminiumrörens anliggningsändar genom en välformad deformering av rörändarna, och att en elektriskt isolerande ring är monterad intill rör- ändarna.

3. Rörledningssystem enligt patentkrav l eller 2, kännetecknat därav, att elastiska tätningsringar är monterade i rörförbindningsanordningarna för att täta mot aluminiumrörets invändiga plastbeläggning.

4. Förfarande för utläggning av värmeisolerade rör i ett rörledningssystem enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, att röret, som är försett med en yttre slät rörmantel och har transporterats till arbetsplatsen i hoprullat tillstånd, föres genom marken mellan förbindningshàl, som är placerade på ett avsevärt inbördes avstånd från varandra, t.ex. 50 m eller mer.

5. Förfarande för skarvning av rörsektioner vid dragning av ett värmeisolerat rörledningssystem, företrädesvis ett underjordiskt fjärrvärmerörledningssystem, i enlighet med kravet l, omfattande fastsättning av en rörkopplingsbussning på ett aluminiumrör genom att använda en införingsbussning, som utskjuter från röränden, och ett omgivande yttre fastklämnings- element, kännetecknat därav, att för sagda införingsbussning 11 sne 525 användes ett kopplingselement, som uppvisar ett i huvudsak cylindriskt införingsparti med en ytterdiameter som är större än rörets innerdiameter, och som åtminstone på ett ställe uppvisar ett ringformigt spår med en avsevärd bredd, medan ett mot- svarande spår är anordnat i kopplingselementets utskjutande parti, varvid före eller vid införandet av införingsbussningen rörets ändparti vidgas och därefter det yttre fastklämnings- elementet i form av ett cylindriskt element av metall förskjutes så att det täcker det utvidgade rörområdet och ett parti av kopplingselementets utskjutande del, varefter det cylindriska elementet deformeras lokalt på vissa områden så att det griper in i sagda spår, varvid det cylindriska elementet dessutom anligger mot rörutvidgningens bottenparti.

6. Förfarande enligt patentkrav 5, kännetecknat därav, att sagda bottenparti är stabiliserat genom förskjutning av det cylindriska elementet från ett i förväg anbringat läge på röret till dess en bakre, inåt utskjutande vidgning på det cylindriska elementet anligger axiellt med utvidgningens botten, vilken företrädesvis uppvisar konisk form.

7. Rörkopplingsbussning för genomförande av för- farandet enligt patentkrav 5, innefattande en införingsbussning och ett omgivande fastklämningselement, kännetecknad därav, att införingsbussningen uppvisar ett cylindriskt införingsparti som är försett med ett eller flera ringformiga breda spår och med en utåt utskjutande anliggningsfläns som är belägen vid övergången mellan detta parti och ett kopplingselement, vilket är försett med kopplingsanordningar för effektiv sammankoppling med ett annat kopplingselement och vilket utmed en sträcka utanför sagda anliggningsfläns uppvisar ett cylindriskt parti med något större diameter och med ett ringformigt brett spår, medan det yttre fastklämningselementet är utfört som en metallhylsa med för- hållandevis tunn vägg, vars innerdiameter motsvarar ytterdia- metern för kopplingsanordningens cylindriska parti.

8. Kopplingsbussning enligt patentkrav 7, känne- tecknad därav, att införingspartiet uppvisar ett fritt, framåt utskjutande parti med minskad ytterdiameter i förhållande till 12 506 525 den resterande delen av införingspartiet, och att det yttre cylindriska partiet uppvisar ett bakre huvudparti med i mot- svarande grad minskad innerdiameter.

9. Kopplingsbussning enligt patentkrav 8, känne- tecknad därav, att en elektriskt isolerande ring är monterad mot sagda anliggningsfläns.

10. Kopplingsbussning enligt patentkrav 8, känne- tecknad därav, att införingspartiet är försett med en eller flera tätningsringar.

11. ll. Rörelement av aluminium eller något motsvarande material, vilket är försett med en i förväg monterad rörkopp- lingsbussning i enlighet med förfarandet enligt patentkrav 5.