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Einfrieren von Rohrleitungen

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Autoren
OldBo
01.07.2011
Zum Wechseln eines Schiebers, erneuern defekter Bauteile oder Erweiterungsarbeiten kann oder muss nicht immer das Wasser abgelassen werden. Hier ist der Einsatz von Einfriergeräten sinnvoll.
Für Einfrierarbeit montierte Manschette
 Für Einfrierarbeit montierte Manschette
Quelle: TAS Schwinghammer
Beispiel - Rohrfrostung - vorher
 Beispiel - Rohrfrostung - vorher
Quelle: TAS Schwinghammer
Beispiel - Rohrfrostung - eingefroren
 Beispiel - Rohrfrostung - eingefroren
Quelle: TAS Schwinghammer
Zum Wechseln eines Schiebers, erneuern defekter Bauteile oder Erweiterungsarbeiten kann oder muss nicht immer das Wasser abgelassen werden. Hier ist der Einsatz von Einfriergeräten sinnvoll.

Rohrfrostungen können bei allen Medien, die einfrierbare Anteile enthalten, durchgeführt werden. Einfrierarbeiten an Rohrleitungen werden durch spezielle Firmen mit entsprechendem Equipment in den Abmessungen DN 50 bis DN 300 (Rohrfrostung, Rohrvereisung) ausgeführt.
Da Wasser in Rohren nur dann einfrieren kann, wenn keine Strömung vorhanden ist, muss vor dem Einfrieren, die Pumpe abgestellt, Heizkörperventile geschlossen oder eine Wasserentnahme verhindert werden. Außerdem soll der Rohrinhalt vor dem Einfrieren auf Raumtemperatur abgekühlt sein.
Ein anderer wichtiger Gesichtspunkt für das Einfrieren von Rohrleitungen ist dann gegeben, wenn die Heizungsanlage richtig aufbereitet bzw. behandelt wurde, also die Anlage mit entsprechendem Wasser gefüllt bzw. behandelt wurde.  In diesem Fall sollte so wenig Wasser wie möglich entleert werden, damit danach die Güte des Wasser weiterhin stimmt. Um eine Wasseranalyse wird man aber trotztdem nicht herumkommen.
Wenn kein Anlagenbuch vorhanden ist, dann muss evtl. eine Wasseranalyse auch vor Beginn der Einfriearbeiten durchgeführt werden, weil einige System auch mit Frostschutzmittel befüllt sein können. Hier muss dann das passende Einfriersystem ausgewählt werden.

Voraussetzungen Einfrierarbeiten (Rohrvereisung):
  • Das einzufrierende Medium muss einfrierbare Anteile (z.B. Wasser) enthalten
  • Es darf keine Stroemung in der Rohrleitung im Bereich der Rohrfrostung sein
  • Das Rohr muss vollkommen mit dem einzufrierenden Medium (z.B. Wasser) gefüllt sein
  • Das Material der Rohrleitung muss für das Einfrierverfahren geeignet sein
  • Maximale Betriebstemperatur des einzufrierenden Mediums 50 Grad Celsius
  • Maximaler Betriebsdruck 40 bar
  • Es muss ausreichend Platz zum montieren der Einfriermanschette vorhanden sein
  • Es darf keine Schweissnaht im unmittelbaren Bereich der Rohreinfrierung sein
  • Der Stickstofftank sollte in unmittelbarer Umgebung der Einfrierarbeit platziert werden

Anwendungsbereiche des Einfrierverfahrens "Rohrfrosten":
  •  Einbindung von Anlageteilen, Schiebern oder Ventilen
  •  Auswechseln von Armaturen, Schiebern oder Bauteilen
  •  Austausch von defekten Dichtungen
  •  Schweißarbeiten
  •  Montage, Wartungs-oder Reparaturarbeiten

Vorteile der Rohrfrostung von Rohrleitungen:
  •  Kosten und Zeit werden eingespart, durch die Anwendung des Verfahrens "Rohrfrosten"
  •  Aufwendige Entleerungen von Rohrleitungen werden vermieden
  •  Folgearbeiten sind nicht mehr notwendig (z.b. Entlüften)
  •  Kontaminiertem Wasser muss nicht entsorgt werden
Elektrisches Einfriergerät (Kältemaschine)
Rohreinfriervorrichtung mit einem hermetisch geschlossenen Kältemittelkreislauf
 Rohreinfriervorrichtung mit einem hermetisch geschlossenen Kältemittelkreislauf
Quelle: ROTHENBERGER Werkzeuge GmbH
Einfriergerät ohne Kältemittel
 Einfriergerät ohne Kältemittel
Quelle: ROTHENBERGER Werkzeuge GmbH
Die steckerfertige Rohreinfriervorrichtung (220 Volt) arbeitet mit einem hermetisch geschlossenen Kältemittelkreislauf. Damit lassen sich Kupferrohre von 10 bis 42 mm Außendurchmesser und Stahlrohre von 1/4" bis 1 1/4" einfrieren. Da bei dieser Einfriermethode keine Kältemitteldämpfe anfallen, ist sie überall anwendbar, also auch in Schächten und in Räumen, die unter Erdgleiche liegen.

Bauteile
  •  Kälteaggregat
  •  Einfrierköpfe (Kühlzangen)
  • Kältemittelschläuche
  •  LCD-Digital-Thermometer
Arbeitsweise
In dem Einfriergerät befindet sich eine Kältemaschine (Wärmepumpe). Der Verdichter (Kompressor) saugt den Kältemitteldampf aus den beiden Kältezangen an und verdichtet ihn auf den Kondensatordruck, dabei kommt es zu einem erheblichen Temperaturanstieg. Im Kondensator (Verflüssiger) gibt der Kältemitteldampf Wärme an die Umgebung ab und wird dadurch flüssig. Bei Bedarf wird ein Ventilator zugeschaltet, um den Abkühlvorgang und die Kompressorkühlung zu unterstützen. Das flüssige Kältemittel strömt durch ein Drosselorgan durch die beiden Schläuche zu den Kühlzangen, und entspannt sich. Dabei verdampft das Kältemittel, wobei es eine Temperatur von -30 °C erreicht und den Rohrstellen unter den Zangen und somit dem Wasser Wärme entzieht. Dieser Kreislauf läuft solange, bis in den Rohren keine Wärme mehr vorhanden ist.

Um die Kühlzangen werden Isoliermanschetten gelegt, damit Zugluft (Wärmezufuhr) den Einfriervorgang nicht behindert und die Rohrabsperrung mittels Eispfropfen über Stunden oder Tage aufrechtgehalten werden kann. Die Rohrtemperatur wird über Thermofühler in den Kühlzangen mit einem digitalemThermometer angezeigt.
Rohr-Einfriergerät mit Kohlensäure
Rohr-Einfriergerät mit Kohlensäure
 Rohr-Einfriergerät mit Kohlensäure
Quelle: REMS-WERK Christian Föll und Söhne GmbH
Diese relativ einfache Methode benötigt nur eine Kohlensäureflasche (Kohlendioxid - CO2) mit entsprechenden Schläuchen und Einfriermanschetten. Die sich bildenden Eispfropfen widerstehen einem Druck bis 500 bar.
Da die Dichte der Kohlensäure etwa 1,5 mal so groß ist wie die von Luft, sammelt es sich. in allseitig begrenzten Schächten und in Räumen, deren Fußböden unter Erdgleiche liegen und verdrängt dabei die Luft. Dort besteht, bei unzureichender Belüftung, Erstickungsgefahr. Deshalb darf diese Einfriertechnik nur in gut belüfteter Umgebung angewandt werden.

Bauteile

  • Kältemittelflasche (Kohlensaure)
  •  Einfriermanschetten
  •  Griffstücke mit Injektor
  •  Hochdruckschläuche
In der Stahlflasche befindet sich flüssige Kohlensäure (CO2) mit über 50 bar Druck. Wenn sich die flüssige Kohlensäure auf Atmosphärendruck entspannt, geht sie bei -79 °C unmittelbar in den festen Zustand über - es entsteht eine weiße Masse, Kohlensäureschnee genannt.
Da die Kohlensäure den Einfriermanschetten in flüssiger Form zugeführt werden muss, dürfen nur Flaschen mit einem Steigrohr (Tauchrohr) eingesetzt werden

Arbeitsweise
Die Hochdruckschläuche werden an die senkrecht stehende Kohlensäureflasche angeschlossen. Danach kommen die Griffstücke mit den zu den Rohren passenden Einfriermanschetten an die Rohre angelegt.
Sobald das Flaschenventil geöffnet wird, strömt flüssige Kohlensäure zu den Griffstücken, entspannt sich in den Injektoren und bildet dadurch in den Einfriermanschetten Trockeneis mit einer Temperatur von -79 °C. Diese Kälte wird auf das Wasser in den Rohren übertragen. Dadurch entstehen die Eispfropfen. An den Manschetten und an den Rohraußenwänden entsteht Reif. Dies ist das Zeichen, dass die Rohre eingefroren sind. Für das Arbeiten mit einer offenen Flamme ist ein Abstand größer als 60 cm von den Einfrierstellen einzuhalten. Während der gesamten Dauer der Arbeit muss der Einfriervorgang aufrechterhalten werden; die Kohlensäurezufuhr stellt sich dabei selbständig ein.
Nach Abschluss der Arbeit ist das Flaschenventil zu schließen. Die Einfriervorrichtung darf erst abgebaut werden, wenn sich der Druck in den Schläuchen abgebaut hat und die Griffstücke und Manschetten abgetaut sind.
Weitere Funktionen