DE3333508A1 - Prefabricated insulating body - Google Patents
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Abstract
Description
Vorgefertigter Isolierkörper Prefabricated insulating body
Die Erfindung bezieht sich auf einen vorgefertigten Isolierkörper für die Einbettung einer von erhitzten Medien durchströmten Rohrleitung, der wärmedämmende Zuschlagstoffe in einer Bitumenmasse besitzt. The invention relates to a prefabricated insulating body for embedding a pipe through which heated media flows, the heat-insulating one Has aggregates in a bitumen mass.
Ein vorgefertigter Isolierkörper dieser Art ist nach dem DE-GM 19 19 821 bekannt. Hiernach werden Formkörper durch Warmpressen einer Mischung aus Körnern eines hochporösen festen Stoffes mit Bitumen hergestellt. Diese Formkörper sind einerseits schlecht an den Rohrleitungen, die sie isolieren sollen, so dicht zur Anlage zu bringen, daß zugleich ein Korrosionsschutz gewährleistet ist. In Spalten zwischen den Formkörpern und den Rohrleitungen kann sich dabei Feuchtigkeit ansammeln, die zu Korrosionen führt. Wenn es indes zu einer festen Verbindung zwischen den Formkörpern und den von ihnen zu isolierenden Rohren kommt, können die Formkörper durch plötzlich eintretende Ausdehnungen der von ihnen isolierten Rohre häufig reißen, weil das Bitumen nur bei sehr allmählichen Ausdehnungsänderungen plastische Verformungen mitmachen kann. Hinzu kommt noch, daß die aus hochporösen festen Stoffen bestehenden Körper vor allem dann, wenn sie im Interesse einer erhöhten Wärmeisolierung in beträchtlichen Volumenanteilen vorliegen, sich gegenseitig berühren sowie an den Grenzflächen des Formkörpers vortreten. Dadurch können infolge der Porösität der Körner Leitungswege für Feuchtigkeit geschaffen werden, die wiederum zu Korrosionen führen können. A prefabricated insulating body of this type is according to DE-GM 19 19 821 known. According to this, moldings are made from a mixture by hot pressing Grains of a highly porous solid material made with bitumen. These moldings are on the one hand badly so tight on the pipelines that they are supposed to insulate to bring to the plant that at the same time corrosion protection is guaranteed. In columns Moisture can collect between the moldings and the pipelines, which leads to corrosion. If, however, there is a permanent connection between the Shaped bodies and the pipes to be insulated from them comes, the shaped bodies Often rupture due to sudden expansion of the pipes insulated by them, because the bitumen only changes with very gradual expansion plastic Can participate in deformations. In addition, they are made of highly porous solid materials existing body especially when they are in the interests of increased thermal insulation exist in considerable proportions by volume, touch each other as well as on the boundary surfaces of the molded body step forward. As a result of the porosity The grains conduction paths for moisture are created, which in turn lead to corrosion being able to lead.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen vorgefertigten Isolierkörper der beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß er innenseitig mit Sicherheit dicht an den von ihm zu isolierenden Rohrleitungen anliegt, ohne daß er bei plötzlichen Ausdehnungsänderungen der Rohrleitung, wie sie beispielsweise bei Einschaltung einer Fernheizung durch Temperatursteigerung von 15 auf 1400C in etwa 30 Sekunden auftreten können, beschädigt wird. Proceeding from this, the invention is based on the object of a to improve prefabricated insulating body of the type described in that on the inside it is certainly close to the pipes to be insulated by it is applied without being affected by sudden changes in the expansion of the pipeline, such as for example, when switching on a district heating system by increasing the temperature from 15 to 1400C in about 30 seconds.
Während des Betriebes soll das Eindringen der Feuchtigkeit zuverlässig unterbunden werden. Darüber hinaus soll auch die Verwendung des Isolierkörpers an Ort und Stelle beim Verlegen von Rohrleitungen im Erdreich leicht möglich und seine thermische Isolierwirkung beträchtlich sein.The penetration of moisture should be reliable during operation be prevented. In addition, the use of the insulating body is also intended On the spot when laying pipelines in the ground easily possible and his thermal insulation effect can be considerable.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der vorgefertigte Isolierkörper eine Mischung aus 70 bis 96 Gewichtsprozent Bitumen mit einem nach der Kugel-Ring-Probe bestimmten Erweichungspunkt von wenigstens 700C und 4 bis 30 Gewichtsprozent eines bei erhöhter Temperatur von über 1400C mit dem Bitumen mischbaren, durch Ketten- oder Blockpolymerisation gebildeten Synthesekautschuks aufweist, in welche Mischung als Zuschlagstoffe Körner aus in ihrem Erweichungsbereich geschäumten Gläsern in einem Anteil von 5 bis 30 Gewichtsprozent mit der Maßgabe eingebunden sind, daß die Körner mittels einer sie umgebenden, aus der Mischung bestehenden Hüllschicht voneinander und von den Begrenzungsflächen des Isolierkörpers auf Abstand gehalten sind. According to the invention this is achieved in that the prefabricated Insulating body a mixture of 70 to 96 percent by weight bitumen with an after of the ball-and-ring sample determined softening point of at least 700C and 4 to 30 Percentage by weight of one that is miscible with the bitumen at an elevated temperature of over 1400C, has synthetic rubber formed by chain or block polymerization, in which mixture as aggregates grains from foamed in their softening area Glasses included in a proportion of 5 to 30 percent by weight with the proviso are that the grains by means of a surrounding, consisting of the mixture Cladding layer from each other and from the boundary surfaces of the insulating body at a distance are held.
Ein auf diese Weise hergestellter Isolierkörper besitzt eine für seinen Verwendungszweck besonders günstige Elastizität, die es gestattet, ihn in einem Spannungszustand an den Außenflächen der Rohrleitungen zur unmittelbaren Anlage zu bringen. Irgendwelche Zwischenräume zwischen der Rohrleitung und der Innenseite des Isolierkörpers verbleiben dabei nicht. Man kann daher auf diese Weise eine Rohrleitung verlegen und isolieren, die dann bis zu ihrer Inbetriebnahme praktisch beliebig lange im Erdreich liegen kann. An insulating body produced in this way has one for its purpose of use is particularly favorable elasticity, which allows it to be used in a state of tension on the outer surfaces of the pipelines for immediate contact bring to. Any gaps between the pipe and the inside of the insulating body do not remain. One can therefore create a pipeline in this way laying and isolating, which can then be practically arbitrary until they are put into operation can lie in the ground for a long time.
Dies ist vor allem bei größeren Leitungslängen von Bedeutung, bei denen sich bei weniger dicht anliegenden Isolierungen sonst zwischen der Verlegung und der Inbetriebnahme Korrosionserscheinungen durch Eindringen von Feuchtigkeit zeigen würden. Wenn dann eine derartige Leitung in Betrieb genommen wird, vermag sich der neue Isolierkörper dank seiner Elastizität den elastischen Maßänderungen der Rohrleitungen ohne Schwierigkeiten anzupassen. Die durch die Erwärmungen eintretenden Längenänderungen werden praktisch ausschließlich durch das elastische Verformungsverhalten der Stahlwerkstoffe, die für die Rohrleitungen Verwendung finden, bestimmt. Sowie nach einer schnellen Temperatursteigerung die Temperatur der plastischen Verformung des Bitumens bzw. seiner Mischung erreicht ist, kommt es an Stelle der elastischen Formänderungen zu plastischen Formänderungen in der Grenzzone des neuen Isolierkörpers. Die Spannungen bleiben während des gesamten, plastischen und elastischen Verformungsvorganges sehr niedrig und zeigen bei zunehmender Temperatur einen nahezu konstant bleibenden Verlauf.This is particularly important for longer cable lengths otherwise between the laying if the insulation is less tightly fitting and commissioning Corrosion caused by the ingress of moisture would show. If such a line is then put into operation, is able Thanks to its elasticity, the new insulating body can cope with the elastic dimensional changes of the pipelines without difficulty. The ones that occur due to the warming Changes in length are practically exclusively due to the elastic deformation behavior of the steel materials that are used for the pipelines. As after a rapid increase in temperature, the temperature of plastic deformation the bitumen or its mixture is reached, it comes in place of the elastic Shape changes to plastic shape changes in the boundary zone of the new insulating body. The tensions remain during the entire plastic and elastic deformation process very low and show an almost constant as the temperature increases Course.
Selbstverständlich lassen sich auch hierbei Stützkörper verwenden, durch die eine Abstützung der Rohrleitungen gegenüber dem sie umgebenden Erdreich möglich ist, so daß eine Lageverschiebung der Rohrleitung auch bei plastisch werdender Isolierung nicht zu befürchten ist. Of course, support bodies can also be used here, by supporting the pipelines against the surrounding soil is possible, so that a shift in position of the pipeline even when it becomes plastic Isolation is not to be feared.
Der neue Isolierkörper besitzt den Vorteil, daß er sich besonders leicht durch Erhitzen an seinen Randflächen verkleben läßt. Man kann also nicht nur den Isolierkörper als eine dem Rohrleitungsdurchmesser angepaßte Schale ausführen, die dann mit einer anderen Schale die Umhüllung bildet, sondern ihn besonders vorteilhaft als eine flexible Matte vorsehen, die sich um die Rohrleitung herumbiegen und dann in zusammengebogenem Zustand durch Erhitzung an ihren Randflächen miteinander verschweißen läßt. Die Erhitzung kann man leicht durch transportable Infrarot-Strahler vornehmen. The new insulating body has the advantage that it is special can easily stick to its edge surfaces by heating. So you can't only design the insulating body as a shell adapted to the pipe diameter, which then forms the envelope with another shell, but it is particularly advantageous as a flexible mat that will bend around the pipeline and then Weld together in the bent state by heating at their edge surfaces leaves. The heating can easily be done by transportable infrared heaters.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist die Ausbildung des Isolierkörpers als ein flexibles Band in einer Stärke von lo bis 40 mm und in einer vom Rohrleitungsdurchmesser derart abhängigen Breite zwischen 50 bis 500 mm, daß die Breite nit dem Rohrleitungsdurchmesser zunimmt. A preferred embodiment of the invention is training of the insulating body as a flexible tape with a thickness of lo to 40 mm and in a width between 50 and 500 mm depending on the pipe diameter, that the width increases with the pipe diameter.
Ein derartiges Band kann man beispielsweise spiralförmig wickeln und dann jeweils entlang den sich berührenden Randflächen in der genannten Weise miteinander verschweißen.Such a tape can be wrapped in a spiral, for example then in each case along the touching edge surfaces with one another in the above-mentioned manner weld.
Man kann z. B. die einzelnen Rohrstücke vor ihrer endgültigen Einbringung ins Erdreich auf diese Weise unmittelbar vor dem Verlegen umhüllen. Dabei braucht man nicht, wie das sonst erforderlich ist, eine Deckschicht oder ein zusätzliches Band, um die Umhüllung zu halten, da es sich infolge der elastischen Anlage an der Außenwandung der Rohrleitung selbst trägt. Die Stärke zwischen 10 bis 40 mm hängt gleichfalls derart vom Rohrleitungsdurchmesser ab, daß sie mit zunehmendem Rohrleitungsdurchmesser gleichfalls in diesem Bereich ansteigt. Dieser Isolierkörper kann also einen völlig rechteckigen Querschnitt haben, ohne daß beim Umwickeln ein Unterschied zwischen dem Innenumfang und dem Außenumfang, wie beispielsweise bei einer senkrecht zur Rohrleitungsachse um ein Rohr herumgebogenen Matte, entstehen würde. Deshalb lassen sich die genannten Randflächen besonders leicht miteinander verkleben.You can z. B. the individual pieces of pipe before their final introduction Wrap in the ground in this way immediately before laying. Needs one does not, as is otherwise required, a top layer or an additional one Tape to hold the cover, as it is due to the elastic contact with the Outer wall of the pipeline itself carries. The thickness depends between 10 to 40 mm also in such a way from the pipe diameter that it increases with the pipe diameter also increases in this area. This insulating body can therefore completely have a rectangular cross-section without any difference between the inner circumference and the outer circumference, such as one perpendicular to the Pipe axis around a pipe bent mat would arise. So leave it the named edge surfaces stick together particularly easily.
Für die Herstellung des neuen Isolierkörpers müssen die Bedingungen gewählt werden, die die erfindungsgemäße Struktur gewährleisten. Eine zweckmäßige Herstellungsmethode besteht darin, daß zunächst eine Mischung aus Bitumen und synthetischem Kautschuk in einem Mischer hergestellt wird, wobei die Temperatur über 140 und zweckmäßig unter 1800C liegt. In einem getrennten Mischer, und zwar zweckmäßig in einem Zwangsmischer, wird sodann heißes Bitumen mit den aus geschäumten Gläsern bestehenden Körnern vermischt. Diese Mischung führt dazu, daß auf jedem einzelnen Korn eine Hüllschicht aus Bitumen ausgebildet wird. Wenn man berücksichtigt, daß geschäumte Gläser zwischen dem 10- bis 20fachen des Volumens im dichten Zustand besitzen, wird erkennbar, daß die Hüllschicht die einzelnen Körner zwar im Durchmesser vergrößert, sie aber zugleich auch spezifisch schwerer macht. In diesem Zustand ist es dann möglich, die Körner in einem langsam laufenden Mischer mit der vorher vorbereiteten Mischung aus Bitumen und Synthesekautschuk endgültig miteinander zu vermischen. For the production of the new insulating body, the conditions be chosen that ensure the structure according to the invention. A functional one Manufacturing method consists in that first a mixture of bitumen and synthetic Rubber is made in a mixer, keeping the temperature above 140 and expedient is below 1800C. In a separate mixer, expediently in a compulsory mixer, hot bitumen is then mixed with the grains made of foamed glasses. This mixture leads to a layer of bitumen on each individual grain is trained. If you take into account that foamed glasses between the 10- to 20 times the volume in the sealed state, it can be seen that the shell layer the individual grains increased in diameter, but at the same time they were specific makes it harder. In this state it is then possible to take the grains in a slow way running mixer with the previously prepared mixture of bitumen and synthetic rubber finally to mix with each other.
Die einzelnen Körner haben also eine Hüllschicht, die wenigstens zu Anfang der Mischung einen höheren Bitumengehalt als die übrige Mischung besitzt. Diese Hüllschicht, in der es späterhin zu einer Homogenisierung kommen kann, gewährleistet einen Abstand der einzelnen Körner voneinander. The individual grains therefore have a covering layer, at least that at the beginning of the mix has a higher bitumen content than the rest of the mix. This envelope layer, in which homogenization can later occur, is guaranteed a distance between the individual grains.
Wenn man weiterhin die Herstellung der Formkörper nicht in der bekannten Weise durch Formpressen, sondern durch Gießen in vorbereitete Formen vornimmt, erreicht man zuverlässig, daß die einzelnen Körner sich nicht berühren und gleichfalls nicht an den Randflächen angeschnitten sind. Eine derartige Struktur ist deshalb von wesentlicher Bedeutung, weil einerseits dadurch zuverlässig Verbindungswege zwischen der Innenfläche des Isolierkörpers und dessen Außenfläche vermieden werden können, wohingegen andererseits eine Trennung innerhalb der von der Mischung gebildeten Bereiche der Struktur nicht möglich ist. Deshalb behält die Struktur ihre gleichmäßigen mechanischen Eigenschaften bei Einhaltung der erfindungsgemäßen Bedingung.If one continues the production of the moldings not in the known Way by compression molding, but by pouring it into prepared molds you can be sure that the individual grains do not touch each other and neither do they are cut at the edge surfaces. Such a structure is therefore essential Significance, because on the one hand reliable connection paths between the inner surface the insulating body and its outer surface can be avoided, whereas on the other hand no separation within the areas of the structure formed by the mixture is possible. Therefore the structure retains its uniform mechanical Properties if the condition according to the invention is met.
Der Gewichtsanteil der aus geschäumten Gläsern bestehenden Körner ist insgesamt mit 5 bis 30% verhältnismäßig groß. The weight fraction of the grains made up of foamed glasses is relatively large at 5 to 30%.
Er hängt im einzelnen Falle davon ab, wie groß das spezifische Volumen des Zuschlagstoffes ist. Von dem erfindungsgemäß anwendbaren Schaumglas ist es beispielsweise bekannt, daß hierbei das spezifische Volumen wesentlich geringer als bei dem besonders vorteilhaft verwendbaren Perlit ist. Letzteres findet zweckmäßig in einer Korngröße zwischen 0,09 bis 3 mm Verwendung, wohingegen Schaumglas mit einem Korndurchmesserbereich zwischen 1 bis 10 mm vorteilhafter ist. Als Perlit ist in diesem Sinne das bekannte, vulkanische Glas zu verstehen, welches viele kleine Wassereinschlüsse besitzt und bei Erhitzung auf 12000C einen Schaum von etwa 20fachem Volumen bildet.In the individual case it depends on how large the specific volume is of the aggregate. It is for example of the foam glass which can be used according to the invention known that here the specific volume is much lower than in the particular is advantageously usable perlite. The latter is useful in a grain size between 0.09 to 3 mm use, whereas foam glass with a grain diameter range between 1 to 10 mm is more advantageous. In this sense, perlite is the well-known to understand volcanic glass, which has many small water inclusions and forms a foam of about 20 times its volume when heated to 12000C.
Die mechanische Zugfestigkeit der Mischung des Körpers läßt sich noch dadurch erhöhen, daß in ihr zusätzlich Glasfaser eingemischt ist. The mechanical tensile strength of the mixture of the body can be increase by the fact that glass fiber is also mixed into it.
Für die Praxis hat vor allem eine Grundmischung mit einem Bitumenanteil zwischen 80 bis 95 Gewichtsprozent und mit einem Anteil an synthetischem Kautschuk zwischen 5 bis 20 Gewichtsprozent Bedeutung. Der synthetische Kautschuk ist insbesondere Polychloropren oder ein Werkstoff mit der Basis Styrol/Butadien. In practice, a basic mix with a bitumen content is the most important thing between 80 to 95 percent by weight and with a proportion of synthetic rubber between 5 to 20 weight percent importance. The synthetic rubber is particular Polychloroprene or a material based on styrene / butadiene.
Zur Veranschaulichung des erfindungsgemäß herstellbaren Isolierkörpers wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Diese zeigt in im wesentlichen schematischer Darstelling in Prallelperspektive eine Matte, deren in der Zeichenebene liegende Randfläche als Schnittfläche aufgefaßt werden muß. Dies bedeutet, daß man in dieser Schnittfläche die einzelnen Körner in angeschnittenem Zustand erkennen kann. So sind die Schnittflächen der Körner 1 je nach ihrer Lage bezüglich des Schnittes unterschiedlich groß. Der Einfachheit halber sind sie lediglich kreisförmig dargestellt, wenngleich die Kugelform für die erfindungsgemäßen Zuschlagstoffe nicht Voraussetzung ist. Zwischen den einzelnen Körnern befindet sich die Mischung 2. Wesentlich ist nun, daß jedes der einzelnen Körner 1 von seinen benachbarten Körnern 1 dank seiner Hüllschicht einen Mindestabstand einhalten muß. Dieser Mindestabstand besteht auch bezüglich der oberen Begrenzungsfläche 3, der in der Zeichnung nicht erkennbaren, unteren Begrenzungsfläche sowie bezüglich der Randflächen, von denen lediglich die im rechten Teil des Bildes erkennbare Randfläche mit dem Bezugszeichen 4 versehen ist. Man sieht also der Matte, gegebenenfalls auch dem Band oder dem Formkörper, von außen nicht an, wie seine innere Struktur beschaffen ist, da er lediglich von glatten, unmittelbar von der Mischung aus Bitumen und Synthesekautschuk gebildeten Flächen begrenzt ist. To illustrate the insulating body that can be produced according to the invention reference is made to the drawing. This shows in an essentially schematic Representing a mat in parallel perspective, the one lying in the plane of the drawing Edge surface must be understood as a cut surface. This means that you are in this Cut surface can recognize the individual grains in the cut state. So are the cut surfaces the grains 1 depending on their position with respect to of the cut varies in size. For the sake of simplicity, they are merely circular shown, although not the spherical shape for the additives according to the invention Requirement is. Mixture 2 is located between the individual grains. It is now essential that each of the individual grains 1 of its neighboring grains 1 must maintain a minimum distance thanks to its covering layer. This minimum distance also exists with regard to the upper boundary surface 3, which is not shown in the drawing recognizable, lower boundary surface as well as with regard to the edge surfaces, of which only the edge area recognizable in the right part of the picture with the reference symbol 4 is provided. So you can see the mat, possibly also the tape or the Molded body, from the outside, does not indicate what its internal structure is like, since it is only from smooth, directly from the mixture of bitumen and synthetic rubber formed areas is limited.
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