Schnell montiert

Herbert Bittner

Gewellte, flexible Rohre können in großen Längen gefertigt , geprüft, auf Trommeln oder im Ring gewickelt an den Verlegeort transportiert werden. Vergleichbar mit einem elektrischen Kabel, werden sie unmittelbar in die Trasse eingezogen. Schweiß- oder sonstige Verbindungsstellen sind auf ein Minimum reduziert, Montagezeiten und Kosten sind begrenzt. Vor allem unter schwierigen Umgebungsbedingungen, zum Beispiel in explosionsgefährdeten Bereichen, in engen Schächten und Kanälen, in Schutzrohren oder an unzugänglichen Stellen, innerhalb von Produktions- und Lagerbereichen, wird der Verlege- und Montageaufwand erheblich gesenkt. Sicherheitsmaßnahmen bei der Verlegung, Produktionseinschränkungen oder -unterbrechungen reduzieren sich auf ein Minimum. Außerdem wird die Betriebssicherheit der Anlage deutlich erhöht.

Die Vorteile der Wellrohrleitungen werden auch bei der Sanierung bestehender Rohrleitungen genutzt. Das Endlosrohr wird in die defekte oder nicht mehr verwendete Rohrleitung als Innenliner eingezogen. Das funktioniert bei geraden Rohrtrassen schnell und problemlos, bei Richtungsänderungen sind die zulässigen Biegeradien zu beachten. Die zum System gehörenden Bauteile ermöglichen außerdem den Einbau von handelsüblichen Rohrbögen oder sonstigen Formstücken. Von der bestehenden, zu sanierenden Rohrleitung sollte möglichst vor dem Einziehvorgang der Zustand der inneren Rohroberfläche kontrolliert werden. Scharfe Kanten und örtliche Schweißnasen dürfen das Wellrohr nicht beschädigen.

Abbildung 1 zeigt, wie ein Niroflex-Wellrohr DN 100 von Brugg in ein vorhandenes Stahlrohr eingezogen wird. Vor dem Montagebeginn wurden die inneren Stahlrohrkanten an der Einlaufseite abgerundet und zusätzlich mit Gleitmittel versehen. Das Wellrohr wird auf der Trommel angeliefert. Die Rohrlänge beträgt 224 m. Der Einziehvorgang erfolgte mit Hilfe einer Motorseilwinde. Die Wellrohre sind auch mit einem äußeren Montageschutzmantel aus abriebfestem Polyethylen erhältlich (Abb. 2). Die Kunststoffumhüllung verhindert zusätzlich mögliche Kontaktkorrosion oder Elementbildung im Zwischenraum der sanierten Rohrleitung.

Eine auch unter schwierigen Bedingungen ohne großen Aufwand zu montierende Verbindungstechnik mit einer speziellen Graphitpackung (Grapa) erleichtert die Arbeit auf der Baustelle. Bei dieser Technik werden die besonderen Eigenschaften von Graphit mit einer einfachen Konstruktion zu einer Wellrohrverbindung für hohe mechanische Beanspruchung und Temperaturen kombiniert. Temperaturschwankungen und Druckänderungen bedingen dynamische Belastungen der Verbindungstechnik, die über der gesamten Produktlebensdauer eine unverminderte Elastizität des Dichtwerkstoffes erfordern. Veränderungen der mechanischen oder chemischen Eigenschaften der Dichtung dürfen nicht erfolgen. Natürlicher Graphit hohen Reinheitsgrades erfüllt diese Anforderung. Die in Abbildung 3 dargestellte universelle Anschlussverbindung für Niroflex wird durch einfaches Verschrauben mit handelsüblichen Werkzeugen schnell und sicher montiert. Da weder Schweiß- und Kalibrierarbeiten notwendig sind, ist die Montage auch in explosionsgefährdeten Bereichen leicht möglich.

In Verbindung mit den Wellrohren wurden umfangreiche Untersuchungen zur Zuverlässigkeit der Grapa-Technik durchgeführt. Dichtheits-, Druck-, Berstdruck-, Schwelldruck-, Temperaturwechsel-, Biege- und Biegewechselcharakteristiken der Verbindung weisen erhebliche Reserven auf. Beispielsweise ist bei Prüfdrücken oberhalb von 100 bar keine Beeinträchtigung der Dichtwirkung feststellbar. Die Verbindungen gibt es in mehreren Ausführungen, die jeweils für die Wellrohrsysteme einsetzbar sind.

Es ist möglich, unendlich verschiedene Wellprofile herzustellen. Bei der Wellenkontur müssen neben den hydraulischen eine Reihe anderer Gesichtspunkte berücksichtigt werden wie optimale Fertigungsmöglichkeiten (kontinuierliche Längsnahtschweißung und Wellung eines unendlich langen Rohres), Minimierung der Strömungsverluste, Minimierung des Materialeinsatzes sowie ausreichende Flexibilität bei genügender Ringsteifigkeit, um bei der Extrembiegung des Rohres einen unveränderten Durchströmungsquerschnitt zu erhalten.

Der Massentransport erfolgt bei gewellten Rohren durch die Kernströmung, deren äußere Durchmesser durch den lichten Durchmesser des Wellrohres begrenzt wird. In den Wellenkammern entsteht eine Kammerströmung, mit je nach der Ausbildung der Wellengeometrie unterschiedlichen Strömungstoroiden. In den Abbildungen 4 a) bis c) sind Kammerströmungen verschiedener Wellrohrprofile dargestellt.

Abbildung 4 a) zeigt zwei Strömungen, die nahezu die gesamte Wellenkammer ausfüllen. Der Primärwirbel (unten) dreht rechts und treibt den links drehenden Sekundärwirbel (oben) an, der als Verlustgröße anfällt. In Abbildung 4 b) erweitert sich die Kernströmung im Bereich der Wellenkammer und deformiert so den Primärwirbel. An der der Strömungsrichtung entgegengesetzten Kammerwand entstehen mehrere kleine Sekundärwirbel, deren Wirbelzentren sich ständig verschieben. Ein Primärwirbel, der nahezu die gesamte Wellenkammer ausfüllt, ist in Abbildung 4 c) zu erkennen. Übrig bleiben nur geringe Zonen von der Rückströmung in der Wandnähe. Hier lösen sich kleine Strömungsballen aus der Kammerströmung und treten in die Kernströmung ein. Damit findet ein stetiger Austausch innerhalb der Wellenkammerströmung statt, ein Erscheinungsbild, das Ablagerungen in den Wellungen verhindert oder das vollständige Entleeren der Wellrohrleitung zum Beispiel beim Durchspülen mit Gas ermöglicht.

Es liegen umfangreiche Untersuchungen über das Widerstandsverhalten von schraubenförmig gewellten Rohren vor. Aus den empirisch ermittelten Werten wurden Berechnungsverfahren abgeleitet, die die hydraulische Auslegung der Wellrohre ermöglicht. Zur einfachen und schnellen Auslegung der Prozessleitungen stehen außerdem entsprechende Arbeitsblätter und Druckverlustdiagramme zur Verfügung. Die hydraulische Auslegung der schraubenförmig gewellten Rohre entspricht den Druckverlusten des glattwandigen Stahlrohres mit vergleichbarer Nennweite. Es genügt im Regelfall, die Erfahrungswerte der Stahlrohrdimension auf den entsprechenden Wellrohrtyp anzuwenden.

Wesentliche Merkmale

• großer Durchmesserbereich: DN 15 bis DN 250

• Rohrwerkstoff: Standard Kupfer, Stahl, nichtrostender Stahl, sonstige schweißbare Metalle

• Rohrlängen: bis 500 m

• Rohrwanddicken: 0,2 bis 2 mm, je nach Rohrdurchmesser

• Nenndruck: PN 10, PN 16, PN 25

• hohe Ringsteifigkeit durch Profilierung

• Zulassungen: nationale und internationale Zulassungen / Gutachten, z. B. TÜV, PTB, DIBt, KIWA, Stomweezen, IP