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Patent Searching and Data


Title:
COMPOSITE PIPE CONTAINING FIBRE-REINFORCED CONCRETE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/090209
Kind Code:
A1
Abstract:
Composite pipe, in particular for the transport of fluids under high pressure, in particular for laying in the earth, comprising at least one inner pipe and at least one concrete outer layer surrounding the pipe, wherein the outer layer contains fibre-reinforced, preferably plastic-fibre-reinforced, concrete, wherein an intermediate layer which contains an elastomer is arranged between the inner pipe (2) and the outer layer (4).

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Inventors:
LAESSER PIUS (AT)
Application Number:
PCT/AT2006/000046
Publication Date:
August 16, 2007
Filing Date:
February 07, 2006
Export Citation:
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Assignee:
ILF BERATENDE INGENIEURE ZT GM (AT)
LAESSER PIUS (AT)
International Classes:
F16L9/08
Foreign References:
FR2468057A31981-04-30
GB2035286A1980-06-18
US3945782A1976-03-23
JPH10281350A1998-10-23
US6155305A2000-12-05
US3742985A1973-07-03
Attorney, Agent or Firm:
HOFINGER, Engelbert et al. (Innsbruck, AT)
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Claims:

Patentansprüche:

1. Verbundrohr, insbesondere zum Transport von Fluiden mit hohem Druck, insbesondere zum Verlegen im Erdreich, mit wenigstens einem innen liegenden

Rohr und wenigstens einer das Rohr umgebenden Außenschicht aus Beton, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (4) faserbewehrten, vorzugsweise kunststofffaserbewehrten, Beton aufweist.

2. Verbundrohr nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende Rohr (2) als Metallrohr, vorzugsweise als Stahlrohr, ausgebildet ist.

3. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende Rohr (2) im Querschnitt vorzugsweise kreisrund ausgebildet ist.

4. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende Rohr (2) einen Durchmesser größer als 0,5 m, vorzugsweise größer als 3,5 m, aufweist.

5. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende Rohr (2) starr ausgebildet ist.

6. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der Wandung des innen liegenden Rohres (2) größer als 10 mm, vorzugsweise größer als 20 mm, beträgt.

7. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende Rohr (2) an seiner Innenseite eine Innenschicht (5), vorzugsweise eine Mörtelschicht oder eine Kunststoffschicht, aufweist.

8. Verbundrohr, insbesondere zum Transport von Fluiden mit hohem Druck, insbesondere zum Verlegen im Erdreich, mit wenigstens einem innen liegenden Rohr und wenigstens einer das Rohr umgebenden Außenschicht aus Beton, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem innen liegenden Rohr (2) und der Außenschicht (4) wenigstens eine Zwischenschicht (3) angeordnet ist, die ein Elastomer aufweist.

9. Verbundrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die

Zwischenschicht (3) wenigstens über einen Großteil der Länge des innen liegenden Rohres (2) erstreckt.

10. Verbundrohr nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) mit ihrer Innenseite direkt an der Außenseite des innen liegenden Rohres (2) anliegt.

11. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) mit ihrer Außenseite direkt an der Innenseite der Außenschicht (4) anliegt.

12. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) das innen liegende Rohr (2) im Wesentlichen vollständig umgibt.

13. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) reversible Materialeigenschaften aufweist.

14. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) derart ausgebildet ist, dass eine radiale

Ausdehnung des innen liegenden Rohres (2), vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 5 mm, kompensierbar ist.

15. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der Zwischenschicht (3) größer als 0,5 cm, vorzugsweise größer als 2,5 cm, ist.

16. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Druck-Elastizitätsmodul der Zwischenschicht (3) zwischen 0,6 MN/m 2 bis 600 MN/m 2 liegt.

17. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Querdehnzahl der Zwischenschicht (3) kleiner als 0,4, vorzugsweise kleiner als 0,1 , ist.

18. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Reversibilität der Zwischenschicht (3) vorzugsweise größer als 98 % beträgt.

19. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3), vorzugsweise vollständig, auf Basis von Polyurethan gebildet ist.

20. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) auf das Rohr aufschäumbar ist.

21. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) Polyurethangel umfasst.

22. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende Rohr (2) als Metallrohr, vorzugsweise als Stahlrohr, ausgebildet ist.

23. Anordnung mit wenigstens zwei Verbundrohren nach einem der Ansprüche 1 bis 22.

24. Anordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die innen liegenden Rohre (2) an ihren Stirnseiten miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind.

25. Anordnung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der übergangsbereich zwischen zwei verbundenen Verbundrohren (1 , 1 ') durch, vorzugsweise vorgefertigte, elastische Strukturformteile abgedeckt ist.

26. Anordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass gegen Korrosion des Verbundrohres (1) ein, vorzugsweise aktiver, kathodischer Korrosionsschutz vorgesehen ist.

Description:

FASERBEWEHRTEN BETON AUFWEISENDES VERBUNDROHR

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verbundrohr, insbesondere zum Transport von Fluiden mit hohem Druck, insbesondere zum Verlegen im Erdreich, mit wenigstens einem innen liegenden Rohr und wenigstens einer das Rohr umgebenden Außenschicht aus Beton.

Im Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung mit wenigstens zwei derartigen Verbundrohren.

Derartige medienführende Verbundrohre finden beispielsweise als Pipelines für Fluide Verwendung, wobei die Flüssigkeiten bzw. Gase mit hohem Druck in der Leitung transportiert werden können. Gemäß dem Stand der Technik ist es bekannt, dass derartige Verbundrohre einen innen liegenden Stahlzylinder aufweisen, der durch eine Zement- oder Kunststoffverkleidung gegen Erosion nach innen geschützt ist. Die Stahlzylinder sind nicht miteinander verbunden. Das Haupttragelement bilden mit schlaffem oder vorgespanntem Stahl bewehrte Betonkörper. Als Korrosionsschutz werden die Spannstähle von Rohrschuss zu Rohrschuss miteinander leitend verbunden. Nachteilig an dieser Konstruktion ist, dass in betonstahlaggressiver Umgebung, durch Rissbildung hervorgerufen, durch Setzungen oder Verformungen der Stahl korrodiert und dadurch die Gebrauchsfähigkeit und Standsicherheit des Rohres nicht mehr gegeben ist. Bei unterschiedlichen Setzungen der einzelnen Rohrschüsse treten Undichtigkeiten bei den Koppelstellen auf, die neben dem Wasserverlust die Korrosion der Tragbewehrung weiter erhöhen. Der elektrische Korrosionsschutz ist auf Dauer nicht gewährleistet. Die an den Koppelstellen auftretenden Lecks können die umgebende Erde oder das Rohrbett, in dem die Verbundrohre verlegt sind, auswaschen. Darüber hinaus können solche Lecks das Grundwasser kontaminieren und Wasserwege verschmutzen.

Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist es daher, ein Verbundrohr der eingangs erwähnten Gattung vorzuschlagen, das unter Vermeidung obiger Nachteile eine erhöhte Standsicherheit gewährleistet.

Dies wird gemäß eines ersten Aspektes der Erfindung in einer vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erreicht, dass die Außenschicht faserbewehrten, vorzugsweise kunststofffaserbewehrten, Beton aufweist.

Der gemäß dieses Aspektes der Erfindung vorgesehene faserbewehrte Beton dient vorzugsweise als Haupttragelement des Verbundrohres. Selbst durch Abplatzungen oder Risse kann keine Korrosionsgefahr, die die Gesamtfestigkeit des faserbewehrten Betons in Frage stellen würde, entstehen. Die Korrosion der Haupttragelemente und damit eine Schwächung der Gesamtkonstruktion des Verbundrohres ist dadurch dauerhaft wirkungsvoll vermieden. Als faserbewehrter Beton können grundsätzlich alle beim Stand der Technik bekannten Verbundwerkstoffe aus Beton bzw. Zement und zugfesten Fasern eingesetzt werden. Bevorzugt liegen die Fasern zumindest in einem gewissen Bereich als räumlich feinverteilte Einzelfasern vor. Besonders günstig ist die Verwendung von, vorzugsweise 100 %, Kunststofffasern wie zum Beispiel Polypropylenfasern, da diese garantiert nicht korrodieren und andererseits aber eine entsprechend hohe Zugfestigkeit aufweisen. Die Fasern können in Vorzugsrichtungen ausgerichtet oder ohne Vorzugsrichtung im Beton verteilt sein. Alternativ oder ergänzend können anstelle der fein verteilten Fasern auch Fasermatten, vorzugsweise aus Kunststofffasem, Glas- oder Karbonfasern oder dergleichen, verwendet werden. Diese können als flächiges Gewebe und/oder netzartig ausgebildet sein.

Durch entsprechende Faserzugabe können die Duktilitätseigenschaften verbessert und infolge der bei größeren Dehnungen vorhandenen Biegezugfestigkeit eine Reduzierung der Querschnittsdicke sowie eine verbesserte Gebrauchstauglichkeit und Tragfähigkeit erzielt werden.

Die Beständigkeit der Fasern im Verbund mit dem vorzugsweise alkalischen Zementstein ist für die Dauerhaftigkeit von Bauteilen von besonderer Bedeutung. Die Zusammensetzung des Betons, insbesondere das Größtkorn und die Sieblinie der Gesteinskörnungen, der verwendete Fasertyp, die Fasergeometrie und der Fasergehalt sollten aufeinander abgestimmt werden. Im Vergleich zu Stahlbeton sind im Allgemeinen ein höherer Mehlkorngehalt und eine größere Menge an Bindemittel erforderlich. Zur besseren Verarbeitbarkeit sind hydraulisch wirksame Zusatzstoffe einsetzbar. Gängige Ausgangsstoffe und Mischverhältnisse für Faserbeton an sich sind zum Beispiel der Richtlinie Faserbeton; Ausgabe März 2002 der österreichischen Vereinigung für Beton- und Bautechnik, Karlsgasse 5, 1040 Wien zu entnehmen.

Der Begriff der Außenschicht bedeutet zunächst nur, dass das innen liegende Rohr von dieser Schicht umfasst ist. Er bedeutet aber nicht zwingend, dass die Außenschicht die äußerste Schicht des Verbundrohres ist. Darüber hinaus können zwischen der Außenschicht und dem innen liegenden Rohr auch noch weitere Zwischenschichten vorhanden sein. Die Faserbewehrung des Betons kann sich über Teile aber auch über die gesamte Außenschicht erstrecken.

Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe vorgesehen, dass zwischen dem innen liegenden Rohr und der Außenschicht wenigstens eine Zwischenschicht angeordnet ist, die ein Elastomer aufweist.

Hierdurch wird zum einen das innen liegende Rohr zusätzlich gegen das Eindringen von Wasser, und damit im Fall der bevorzugt verwendeten innen liegenden Metalloder Stahlrohre deren Korrosion, zusätzlich verhindert. Ein wichtiger Effekt der elastomerhaltigen Zwischenschicht ist darüber hinaus, die von dem innen liegenden Rohr ausgehenden Spannungskräfte bzw. Zugspannungen auf die äußere Betonummantelung zu reduzieren bzw. zu vermeiden. Diese Spannungen, die beispielsweise durch den Innendruck des transportierten Fluides oder durch die Setzung der verlegten Rohrleitung hervorgerufen werden, können somit durch die vorgesehene Zwischenschicht vorteilhaft kompensiert werden, sodass möglichst geringe Zugspannungen auf die Außenschicht bzw. die Betonummantelung übertragen werden. Die Druckkräfte werden gleichmäßig übertragen und punktuelle Spitzenlasten werden durch Verformung der Zwischenschicht gleichmäßig verteilt.

Zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit sollten die Materialeigenschaften der Zwischenlage zwei grundlegende mechanische Eigenschaften aufweisen: (a) Reversibilität der Verformungen und (b) ausreichende Bettung des Stahlrohres, um das Beulen des Rohres zu verhindern.

Als ein bevorzugtes Material dient Polyurethan. Die Schichtdicke ist den Materialeigenschaften des verwendeten Polyurethans anzupassen und liegt zum Beispiel in der Größenordnung von 5 bis 25 mm, vorzugsweise von 5 bis 10 mm. Gängige Werkstoffdaten sind beispielsweise den Normen DIN 53479, DIN 53519, DIN 53504 und DIN 53517 bzw. ISO 815 zu entnehmen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich die Zwischenschicht wenigstens über einen Großteil der Länge des innen liegenden Rohres erstreckt. Somit wird das innen liegende Rohr von der Zwischenschicht im Wesentlichen vollständig umhüllt. Die beiden Endbereiche des inneren Rohres können jedoch werksseitig auch von der Zwischenschicht freigestellt werden, um bei einer auf dem Bauplatz durchgeführten Verschweißung zweier Rohrteile keine thermische Zerstörung der Zwischenschicht zu verursachen. Nach dem stirnseitigen Verbinden der einzelnen Innenrohre können die unbeschichteten übergangsbereiche vorzugsweise mit vorgefertigten, elastischen Strukturteilen abgedeckt und mit den bereits vorhandenen Zwischenschichten fluiddicht verbunden werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Zwischenschicht direkt an das innen liegende Rohr und/oder direkt an der Betonaußenschicht anliegt. Es können aber auch weitere Zwischenschichten vorgesehen sein.

Hinsichtlich der Beschaffenheit der Zwischenschicht ist es vorteilhaft, wenn diese reversible Materialeigenschaften aufweist. Damit ist die Zwischenschicht durch die vorhandenen Spannungen bzw. Kräfte keinen bleibenden Veränderungen ausgesetzt, sodass eine diesbezügliche Formveränderung wieder umkehrbar ist. Gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung kann auch vorgesehen sein, wenn die Zwischenschicht derart ausgebildet ist, dass eine radiale Ausdehnung des innen liegenden Rohres, vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 5 mm, kompensierbar ist. In diesem Zusammenhang kann es auch günstig sein, wenn die Stärke der Zwischenschicht größer als 1 cm, vorzugsweise größer als 2,5 cm, ist. Zweckmäßigerweise kann es hierbei auch sein, dass das Druck-Elastizitätsmodul - zum Beispiel gemessen nach DIN 53517 bzw. ISO 815 - der Zwischenschicht zwischen 0,6 MN/m 2 bis 600 MN/m 2 liegt. Ebenso kann es von Vorteil sein, wenn die Querdehnzahl - Versuchsrandbedingungen zum Beispiel gemäß DIN 53504 - der Zwischenschicht kleiner als 0,4, vorzugsweise kleiner als 0,1 , ist. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, dass die Reversibilität - zum Beispiel gemessen nach DIN 53517 bzw. ISO 815 bei Umgebungstemperatur gemäß Punkt 6.2 dieser Norm - der Zwischenschicht vorzugsweise größer als 98 % beträgt. Diese Angaben zur Zwischenschicht sind als grobe Richtlinien zu verstehen

und sollten daher keinen restriktiven Charakter implizieren, da die Beschaffenheit der Zwischenschicht je nach Anwendungsfall zu beurteilen und dementsprechend auszuwählen ist.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Zwischenschicht, vorzugsweise vollständig, auf Basis von Polyurethan gebildet ist. Diese formfesten, aber elastisch verformbaren Kunststoffe können hierbei vorteilhaft eingesetzt werden, da sich diese bei Zug- und Druckbelastung verformen, aber im Anschluss daran in ihre Ausgangsform zurückfinden können. Dabei kann es auch zweckmäßig sein, wenn die Zwischenschicht auf das Rohr aufschäumbar ist. In diesem Zusammenhang können Weich- bzw. Integralschaumkomponenten Verwendung finden. Ein Vorteil des geschäumten Materials liegt in der Eigenschaft, entstehende Drücke durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten in der Matrix zu kompensieren.

Alternativ oder ergänzend kann es auch von Vorteil sein, wenn die Zwischenschicht zumindest teilweise Polyurethangel umfasst. Hierbei handelt es sich um ein massives, jedoch sehr weich eingestelltes Material, welches unter Berücksichtigung der prinzipiellen mechanischen Anforderungen definierte Dehnfugen zum Ausweichen benötigt.

Die Auswahl der Zwischenschicht ist jedoch von den zu erwartenden Faktoren abhängig, wie zum Beispiel Feuchtebereiche der elastomeren Zwischenschicht, zu erwartende Temperaturbereiche, zu erwartende chemische Milieus, etc. Der Nutzungszeitraum der vorgeschlagenen Verbundrohre kann dabei mit mindestens 50 Jahren festgesetzt werden.

Auch sind im Zusammenhang mit der Zwischenschicht gute Adhäsionseigenschaften auf Stahl und Beton von Relevanz. Ein wichtiger Faktor ist dabei die Temperaturbeständigkeit während der Bauphase, da der thermische Impact durch das Verschweißen der einzelnen Rohrabschnitte an vorzusehenden Verbindungen eines definierten Abstandes der Zwischenschicht von den jeweiligen Rohrenden bedarf. Die Zwischenschicht ist daher werksseitig günstigerweise mit einem definierten Abstand zu den Schweißnahtstellen anzuordnen.

Die Stärke der elastomeren Zwischenschicht ist den gewählten Materialeigenschaften der Sandwichbauweise und somit den Randbedingungen entsprechend anzupassen. Als wesentliche Einflussgrößen sind der Rohrdurchmesser des innen liegenden Stahlrohres, die Stahlgüte und der geforderte Innendruck durch die Flüssigkeit zu nennen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das innen liegende Rohr im Querschnitt vorzugsweise kreisrund ausgebildet ist. Ebenso sind in alternativer Weise auch andere Querschnittsflächen der innen liegenden Rohre möglich. Beispielhaft kann die Dimension derart getroffen werden, dass das innen liegende Rohr einen Durchmesser größer als 0,5 m, vorzugsweise größer als 3,5 m, aufweist. Auch kann es dabei zweckmäßig sein, dass die Stärke der Wandung des innen liegenden Rohres größer als 10 mm, vorzugsweise größer als 20 mm, beträgt.

Zur Komplettierung der äußeren Betonummantelung wird auf ein bewährtes Sprühverfahren von faserbewehrten Spritzbetonkomponenten zurückgegriffen. Dieses Verfahren wird im Tunnelbau bereits erfolgreich angewendet. Alternativ kann die Betonummantelung auch manuell in entsprechender Konsistenz aufgebracht werden.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das innen liegende Rohr an seiner Innenseite eine Innenschicht, vorzugsweise eine Mörtelschicht oder eine Kunststoffschicht, aufweist. Durch diese Maßnahme wird das innen liegende Rohr gegen Erosion nach innen geschützt. Die innere Mörtelauskleidung kann dabei mittels eines Schleuderbetonverfahrens aufgebracht werden und der Schweißnahtbereich zwischen zwei benachbarten Rohrteilen in manueller Weise. Aus Sicht des Korrosionsschutzes ist hinzuzufügen, dass eine innere Zementmörtelauskleidung eine passivierende Wirkung gegenüber dem Stahl hat, „selbstheilend" ist und ein aktiver kathodischer Korrosionsschutz somit innerhalb des Rohres nicht zwingend notwendig ist. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, eine Innenauskleidung mit Kunststoff vorzusehen, die ebenfalls auf Basis von Polyurethan gebildet sein kann. Somit kann die Ausgestaltung derart getroffen sein, dass sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite des innen liegenden Rohres zumindest eine Schicht angeordnet ist, die zumindest teilweise ein Elastomer aufweist.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist gekennzeichnet durch wenigstens zwei Verbundrohre der in Rede stehenden Art. Günstigerweise ist dabei vorgesehen, dass die Verbundrohre an ihren Stirnseiten miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind. Damit sind auch bei unterschiedlicher Setzung der Rohrschüsse aufgrund der Elastizität der verbundenen innen liegenden Rohre Leckagen vermieden. Bei metallischen Rohren kann zusätzlich ein kathodischer Korrosionsschutz durchgehend gewährleistet werden. Zusätzlich können die innen liegenden Rohre durch die Verschweißung bzw. Verbindung Längskräfte aufnehmen, wodurch aufwendige Festpunkte bei Krümmern, Durchmesseränderungen und Abzweigungen der Rohrleitungen vermeidbar sind. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn der übergangsbereich zwischen zwei verbundenen bzw. verschweißten Verbundrohren durch vorzugsweise vorgefertigte elastische Strukturformteile abgedeckt ist. Auf diese Weise wird der fehlende Abschnitt der elastomeren Zwischenschicht nach dem Verschweißen der Stahlrohre mittels der vorstehend genannten Strukturformteile ummantelt. Als Material kann ein massiges Elastomer herangezogen werden. Günstigerweise kann dabei vorgesehen sein, dass die Eigenschaften der Strukturformteile und die Eigenschaften der elastomeren Zwischenschicht, die sich über den Großteil der Länge des innen liegenden Rohres erstreckt, im Wesentlichen äquivalent sind.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass gegen Korrosion des Verbundrohres ein, vorzugsweise aktiver, kathodischer Korrosionsschutz vorgesehen ist. Das erfindungsgemäße Verbundrohr kann, wie alle metallischen Rohrleitungen, durch aktiven kathodischen Korrosionsschutz (KKS) gegen Außenkorrosion geschützt werden. Der Schutzstrom wird hierbei durch galvanische Anoden oder durch technische Gleichstromquellen (Fremdstrom) außerhalb der Rohrleitung erzeugt. Stand der Technik bei großen Rohrleitungssystemen ist der kathodische Schutz mit Fremdstrom, da die Stromabgabe regelbar, „unbegrenzt" und die Wirksamkeit der Schutzanlage überprüfbar ist. Die Anzahl und Größe der Schutzanlagen werden entsprechend dem Schutzstrombedärf, der abhängig von Rohrleitungstyp, Rohrleitungsdurchmesser und Rohrleitungslänge ist, ausgelegt. Die Schutzanlagen bestehen aus einem Anodenfeld, einem Gleichrichter und der Verbindungsleitung zur Rohrleitung. üblicherweise werden die Schutzanlagen an Anfangs- und Endpunkten, im Bereich von Schieberstation o.a. eingerichtet. Entlang der Rohrleitung werden in regelmäßigen Abständen Messstellen mit der Rohrleitung verbunden, um die

Wirksamkeit der Schutzmaßnahmen bzw. die Einhaltung der Schutzkriterien überprüfen zu können. Durch regelmäßige Messungen können Beschädigungen der Isolierung frühzeitig erkannt, lokalisiert und beurteilt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Folgenden näher erläutert. Darin zeigt bzw. zeigen:

Fig. 1 : eine schematische Frontansicht eines erfindungsgemäßen Verbundrohres, Fig. 2: das teilweise aufgebrochene Verbundrohr in einer perspektivischen

Darstellung,

Fig. 3: eine Anordnung mit zwei stirnseitig verschweißten Verbundrohren in einer teilweise aufgebrochenen perspektivischen Darstellung.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Frontansicht eines Verbundrohres 1. Dieses weist ein innen liegendes vorzugsweise starres metallisches Rohr 2 auf, an dessen Innenseite sich eine Innenschicht 5, vorzugsweise eine aufgebrachte Mörtelschicht oder eine Kunststoffschicht, befindet. An der Außenseite des innen liegenden Rohres 2 ist gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wenigstens eine Zwischenschicht 3, die ein Elastomer aufweist, angeordnet. Diese Elastomerschicht 3 dient zur Reduktion bzw. Kompensation der Zugspannungen, die beispielsweise aus dem Innendruck des transportierten Fluides resultieren. Diese insbesondere in radialer Richtung des innen liegenden Rohres 1 wirkenden Ausdehnungen werden durch die Zwischenschicht 3 kompensiert, sodass möglichst geringe Zugspannungen auf die Außenschicht 4 übertragen werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die elastomere Zwischenschicht 3 einerseits direkt am inneren Rohr 2 und andererseits direkt an der Betonummantelung 4 an. Die Außenschicht 4 weist gemäß des ersten Aspektes der Erfindung faserbewehrten Beton auf. Dieser dient als Haupttragelement und birgt keine Korrosionsgefahr in sich.

Fig. 2 zeigt eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung des Verbundrohres 1 aus Fig. 1. Zu erkennen ist das in Sandwichbauweise hergestellte Verbundrohr 1 mit Innenschicht 5 und Stahlzylinder 2, wobei zwischen dem Stahlzylinder 2 und der äußeren Betonummantelung 4 eine Zwischenschicht 3

angeordnet ist, die auf Basis eines Elastomers, vorzugsweise auf Basis von Polyurethan gebildet ist.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Anordnung mit zwei Verbundrohren 1 und 1', die stirnseitig an ihren U mfangsf lachen miteinander verschweißt sind. Da beim Schweißvorgang sehr hohe Temperaturen entstehen, sind die Endbereiche der beiden Stahlzylinder 2 und 2' vorerst unbeschichtet. Nach dem Verschweißen der beiden Stahlzylinder 2 und 2' werden die unbeschichteten Bereiche zwischen den beiden Elastomerschichten 3 und 3' mittels vorgefertigter elastischer Strukturformteile ummantelt und dabei vorzugsweise fluiddicht mit den bereits existierenden Elastomerschichten 3 und 3' verbunden. Nach dem Anbringen einer flächendeckenden Zwischenschicht 3 wird die Betonummantelung 4 mittels Spritzbeton aufgetragen, wobei zur Armierung der Betonummantelung 4 Fasern, vorzugsweise Kunststofffasem, in Umfangs- und/oder Längsrichtung vorgesehen sind. Ein Vorteil der in Fig. 3 gezeigten Konstruktion liegt in der Tatsache, dass durch die elastomere Zwischenschicht 3 und 3' auftretende Zug- und Druckbelastungen auf die äußere Betonummantelung 4 ausgeglichen werden können. Zudem eignet sich diese Konstruktion auch für einen aktiven kathodischen Korrosionsschutz. Erdverlegte Rohrleitungen gemäß dem Stand der Technik unterliegen einer Korrosionsgefährdung, wenn die in der Betonaußenschicht vorgesehenen Bewehrungsstähle mit dem umgebenden Erdboden in Kontakt kommen. Durch die vorgeschlagene, widerstandsfähige Umhüllung mit faserbewehrtem Beton ist dieses Problem vermieden. Zusätzlich kann aber trotzdem mittels kathodischem Korrosionsschutz wirksam der Korrosionsgefährdung noch weiter begegnet werden. Da derartige Maßnahmen für den hierfür zuständigen Fachmann bekannt sind, wird diesbezüglich auf detaillierte Ausführungen verzichtet. Die kathodischen

Korrosionsschutzmaßnahmen können daher alle gemäß dem Stand der Technik bekannten Lösungen umfassen.

Eine beispielhafte Dimensionierung eines erfindungsgemäßen Verbundrohres kann dahingehend erfolgen, dass für einen Stahlzylinder mit einem Durchmesser von 3,5 m und einem Innendruck von 50 Bar gemäß internationaler Normung für Stahlbau - zum Beispiel gemäß dem American National Standards Institute (ANSI) - eine Stahldicke von 22 mm vorgeschrieben ist. Die radiale Ausdehnung des Stahlrohres kann in diesem Fall bis zu 4 mm betragen. Diese radiale Ausdehnung des Stahlrohres ist durch

eine geeignete elastomere Zwischenschicht zu kompensieren, um möglichst geringe Zugspannungen auf das äußere Haupttragelement - den faserbewehrten Betonmantel 4 - zu übertragen. Die zur Kompensation notwendige Schichtstärke der Zwischenschicht 3 hängt in erster Linie von der Wahl des Materials ab. Unter Voraussetzung der vorstehend genannten Beispieldimensionierung eines Stahlzylinders 2 kann von einer Schichtstärke der Zwischenschicht 3 von 1 ,5 bis 3 cm ausgegangen werden.

Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel, sondern umfasst bzw. erstreckt sich auf alle Varianten und technischen äquivalente, welche in die Reichweite der nachfolgenden Ansprüche fallen können.

Selbstverständlich können auch zwei oder mehrere beschriebene Zwischenschichten, die zumindest teilweise Elastomere umfassen, oder faserbewehrte Betonschichten in

Sandwichbauweise angebracht werden. Auch können die elastomeren Schichten gegebenenfalls unter Zusatz von Weichmachern angeordnet werden.

Erfindungsgemäße Verbundrohre 1 sind beispielsweise für Trinkwasserpipelines, in

Abwassersystemen oder auch in Erdgas-Fernleitungen vorteilhaft einsetzbar.




 
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