DE8104908U1 - Gasdiffusionsfestes rohr - Google Patents

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PATENTAMW ALTE "..*.!.. Dipl.-Phys. JÜRGEN WEISSE · Dipl.-Chem. Dr. RUDOLF WOLGAST

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Gebrau chsmusteranmeldung;

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Gasdiffusionsfestes Rohr

Die Neuerung betrifft ein gasdiffusionsfestes Rohr, dessen Wandung aus einem inneren Wandungsteil aus einem flüssigkeitsfesten Kunststoff und aus einem äußeren Wandungsteil aus einem stoßfesten Kunststoff zusammengesetzt ist.

Rohre dieser Art, insbesondere solche aus vernetztem Polyethylen, werden weithin als Leitungsrohre für heiße Flüssigkeiten, insbesondere in Zentralheizungsanlagen, verwendet. Bei den Arbeitstemperaturen von Zentralheizungsanlagen diffundiert Sauerstoff aus der Luft von außen her in das Innere solcher Rohre und wird darin von Wasser oder einem darin zur Wärmeübertragung geförderten Medium aufgenommen. Auf diese Weise kommt der in der Flüssigkeit transportierte Sauerstoff mit Metalloberflächen in der Anlage in Berührung, so daß diese oxidieren bzw. unter Rostbildung korrodieren. Rostpartikel und andere oxidierte Metallteilchen können sich dann ablösen und werden als in dem wärraeübertragenden Medium suspendierte Teilchen durch die Anlage gefördert, so daß sie

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sich an Engstellen oder anderen Strömungswiderständen ablagern und eventuell Verstopfungen verursachen können. Aus diesen Gründen ist es allgemein erwünscht, in Zentralheizungsanlagen gasdiffusionsfeste Rohre zu verwenden; bis heute bekannte Rohre dieser Art sind jedoch aus verschiedenen Gründen ungenügend.

Ein bekanntes, aus zwei Schichten gebildetes gasdiffusionsfestes Rohr (UK-PS 1 175 OO5) besteht aus Polyethylen und Nylon. Eine solche Ausbildung des Rohres ist jedoch für Zentralheizungsanlagen nicht geeignet, weil es sich während der Heizphase linear ausdehnt. Wird vernetztes Polyethylen eingesetzt, um die gewünschte Dimensionsstabilität zu erhalten, so kann der sauerstoffdiffusionsfeste Nylonüberzug darauf nicht mit Erfolg eingesetzt werden, da sich dessen linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient zu weit von dem des vernetzten Polyethylenrohres unterscheidet.

Ein anderes bekanntes gasdiffusionsfestes Rohr (UK-PS 1 171 122) enthält eine Zwischenschicht aus einer Metallfolie, die sowohl das Rohr verstärkt, als auch das Diffundieren von Gasen verhindert. Jedoch sind solche Anordnungen schwierig und teuer in der Herstellung, weil es Schwierigkeiten verursacht, den äußeren und den inneren Teil des Rohres mit der Folie zu verbinden. Darüberhinaus ist auch die Installation solcher Rohre wegen ihrer inneren Starrheit schwierig und auch deshalb, weil die in Zentralheizungsanlagen gebräuchlichen Anschlußstücke aus Kunststoff im allgemeinen nicht zusammen mit Rohren mit Metalleinlage verwendet werden können.

Die Aufgabe der Neuerung besteht darin, ein Rohr der eingangs genannten Art zu schaffen, das im Gebrauch hinreichend

flexibel und unempfindlich gegen den Durchgang heißer Flüssigkeit ist, wobei solches Rohr zweckmäßig in einem Schritt im Spritzgußverfahren herstellbar und leicht zu installieren sein soll.

Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Zwischenschicht aus einem gasdiffusionsfesten Kunststoff zwischen dem inneren und dem äußeren Wandungsteil angeordnet und mit beiden Wandungsteilen fest verbunden ist.

Vorzugsweise können der innere und der äußere Wandungsteil des neuerungsgemäßen Rohres sehr ähnliche lineare thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen und die Zwischenschicht wenigstens geringfügig elastisch sein. Dabei kann die Zwischenschicht mit dem inneren und dem äußeren Wandungsteil verklebt sein.

Zweckmäßigerweise besteht bei dem Rohr nach der Neuerung der innere Wandungsteil und/oder der äußere Wandungsteil aus einem vernetzten Polyolefin wie Polyethylen, wodurch die Dimensionsstabilität des Rohres bei erhöhten Temperaturen günstig beeinflußt wird.

Bei dem neuerungsgemäßen Rohr kann die Zwischenschicht aus der Gruppe: Polyvinylalkohol, Polyacrylnitril, Polyvinylidenchlorid ausgewählt sein; dabei hat sich Polyvinylalkohol als besonders brauchbar erwiesen. Da der Polyvinylalkohol jedoch für sich nicht stoßfest ist, muß er durch eine Schicht aus einem stoßfesten Material geschützt werden. Die Schicht aus stoßfestem Material muß unter diesen Umständen keine gasdiffusionsfeste Schicht sein, und es genügt dafür eine verhältnismäßig dünne Schicht, sofern diese als solche hinreichende Festigkeit besitzt. Als stoßfeste Schicht kann lineares Polyethylen oder vernetztes Polyethylen zur An-

wendung kommen.

Anstelle des Polyvinylalkohole oder Polyacrylnitril können auch Copolymere aus Acrylnitril und thermoplastischen Polyestern, Polyamide oder chlorierte Polyvinylchloride die Zwischenschicht bilden.

Die Auswahl des Materials für die Zwischenschicht des gasdiffusionsfesten Rohres hängt im allgemeinen von der Atmosphäre ab, in der das Rohr zum Einsatz kommen soll. Bei einer üblichen Zentralheizungsanlage ist es am wichtigsten, das Eindiffundieren von Sauerstoff in das wärmeübertragende Medium zu verhindern. In bestimmten Umgebungen, z.B. in Laboratorien, kann es jedoch wichtig sein, die diffusionsverhindernde Zwischenschicht so auszuwählen, daß die Diffusion von Halogenen wie Chlor oder die Diffusion organischer Gase verhindert wird.

Diffusionsverhindernde Materialien wie Polyvinylalkohol wirken gleichzeitig' als Klebstoff und können so dazu dienen, den inneren und den äußeren Wandungsteil fest miteinander zu verbinden. Falls' jedoch der stoßfeste äußere Wandungsteil oder die Außenfläche des inneren Wandungsteils nicht -j ohne weiteres an der diffusionsverhindernden Zwischenschicht anhaften, kann zusätzlich dazu ein Klebstoff verwendet werden.

Soweit möglich, ist es erwünscht, das innere Wandungsteil, die diffusionsverhindernde Zwischenschicht und den äußeren Wandungsteil koaxial nacheinander im Spritzgußverfahren zu erzeugen. Dabei ist es in einigen Anwendungsfällen zweckmäßig, das gleiche Material, beispielsweise vernetztes Polyethylen, sowohl für den inneren Wandungsteil, als auch für den äußeren, stoßfesten Wandungsteil einzusetzen. Dadurch

wird sichergestellt, daß beide Wandungsteile ähnliche lineare thermische Ausdehnungskoeffizienten besitzen. Wird beispielsweise Polyvinylalkohol als Zwischenschicht verwendet, so kompensiert dessen gewisse Elastizität den geringen Unterschied seines linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist in den Abbildungen dargestellt und wird nachfolgend an Hand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 und 2 diagrammartige Querschnitte von

Segmenten zweier neuerungsgemäßer Rohre.

Figur 1 zeigt ein Rohr aus einem inneren Wandungsteil 1 aus vernetztem Polyethylen und einer damit fest verbundenen, das Eindiffundieren von Sauerstoff verhindernden Zwischenschicht 3 aus Polyvinylalkohol, die wiederum mit einem stoßfesten äußeren Wandungsteil 5 aus einem linearen Polyethylen fest verbunden ist..

Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem inneren Wandungsteil 1 und einer das Eindiffundieren von Sauerstoff verhindernden Zwischenschicht 3, sowie zwischen dieser Zwischenschicht 3 und einem stoßfesten äußeren Wandungsteil 5 aus Polyethylen eine Klebstoffschicht 2¹ bzw. V eingelagert.

Falls die Zwischenschicht 3 und das äußere Wandungsteil 5 nicht nach dem Spritzgußverfahren zusammen mit dem inneren Wandungsteil 1 hergestellt werden können, können sie auch durch Aufsprühen, Eintauchen oder Umwickeln aufgebracht werden, je nach den Anforderungen. Die Zwischenschicht 3 sollte eine Stärke haben, die so groß ist, daß das Ein-

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diffundieren von Sauerstoff wenigstens auf ein Fünftel, vorzugsweise aber auf ein Zehntel bis ein Hundertstel des Wertes des inneren Wandungsteils 1 verringert wird.

Bei den nachfolgend beschriebenen Beispielen besteht das innere Wandungsteil 1 aus einem Rohr aus vernetztem Polyethylen mit einem Außendurchmesser von 20 mm und einer Wandstärke von 2 mm. Die Rohre wurden mit verschiedenen Zwischenschichten und einem stoßfesten äußeren Wandungsteil aus Polyethylen in einer Stärke von 0.3 mm versehen, und es wurde die Sauerstoffdiffusion gegen eine Probe des unbehandelten Rohres bzw. eines Rohres, das lediglich einen dünnen Auftrag eines Klebstoffs aufwies, der ohne Einfluß auf die Sauerstoffdiffusion ist, gemessen. Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Sauerstoffdiffusion durch nach der Neuerung zusammengesetzte Rohre im Vergleich zu einem Rohr aus vernetztem Polyethylen

Material und Dicke der Abnahmefaktor der Sauerstoff-Zwischenschicht 5 . diffusion

20
Polyvinylalkohol

20/um <- η ρ

Polyacrylnitril "

40 /um <T 0 1

Polyvinylalkohol

^O /um .

Polyacrylnitril-Copolymer '' ^

40 /um / π ?

chloriertes Polyvinylchlorid ^ '^

1) Handelsname: Bazex

Ti

Es ergibt sich aus der Tabelle, daß besonders vorteilhafte Ergebnisse mit einer Zwischenschicht 3 aus Polyvinylalkohol oder Polyacrylnitril einer Stärke zwischen 20 und 40 jam erhalten werden. Die Sauerstoffdiffusion wird dadurch auf weniger als ein Zehntel der Sauerstoffdiffusion reduziert, die bei dem Rohr aus vernetzten! Polyethylen mit einem Außendurchmesser von 20 mm und einer Wandstärke von 2 mm ge- \ funden wird.
I

Beim Einsatz der neuerungsgemäßen Rohre stellt man in der Praxis fest, daß in den damit ausgerüsteten Zentralheizungsanlagen Korrosion in wesentlich geringerem Umfang eintritt, was auch zu einer entsprechend geringeren Wartungshäufigkeit führt.

Da sich die diffusionsverhindernden Zwischenschichten 3 beim Herstellungsverfahren der Rohre aus vernetztem Polyethylen aufbringen lassen, können die neuerungsgemäßen Rohre praktisch zu den gleichen Herstellungskosten gefertigt werden. Dementsprechend können die Sauerstoffdiffusion verhindernden Rohre nach der Neuerung ohne besondere Kosten in Zentralheizungsanlagen eingebaut werden und ergeben über längere ! Betriebszeiten beträchtliche Vorteile.'Die vergleichsweise unstrukturierte, dünne Zwischenschicht 3 zur Verhinderung der Sauerstoffdiffusion erlaubt eine größere Flexibilität im Vergleich zu solchen Rohren, die eine Metallfolie zum gleichen Zweck enthalten. Schließlich erlaubt die Elastizität der Zwischenschicht 3 auch eine gute Abstimmung der linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Wandungsteile des Rohres aufeinander.

Insgesamt wird durch die Verwendung der neuerungsgemäßen Rohre in Zentralheizungsanlagen deren Beständigkeit und Lebensdauer beträchtlich erhöht.

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Claims (6)

ti · · B · ,. Schutzansprüche

1. Gasdiffusionsfestes Rohr, dessen Wandung aus einem inneren Wandungsteil aus einem flüssigkeitsfesten Kunststoff und aus einem äußeren Wandungsteil aus einem stoßfesten Kunststoff zusammengesetzt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenschicht (3) aus einem gasdiffusionsfesten Kunststoff zwischen dem inneren und dem äußeren Wandungsteil (1 bzw. 5) angeordnet und mit beiden Wandungsteilen (1, 5) fest verbunden ist.

2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere und der äußere Wandungsteil (1, 5) sehr ähnliche lineare thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen und die Zwischenschicht wenigstens geringfügig elastisch ist.

3. Rohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Wandungsteil (1) mindestens aus einem vernetzten Polyolefin besteht. .

4. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Wandungsteil (5) aus einem Polyolefin besteht.

5. Rohr nach Anspruch 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin Polyethylen ist.

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6. Rohr nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (3) mit dem inneren und dem äußeren Wandungsteil (1 bzw. 5) verklebt ist.

7· Rohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (3) aus der Gruppe: Polyvinylalkohol, Polyacrylnitril, Polyvinylidenchlorid ausgewählt ist.

8e Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 7? dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (3) eine Stärke im Bereich von 10 jam bis ca. 60 jum hat.