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Rohrverzweigungsstück mit Verstärkungsrippe
Die Erfindung betrifft ein durch einen inneren oder äusseren überdruck beanspruchtes Rohrverzweigungsstück, welches in der Ebene der Durchdringungslinie der Verzweigungsrohre eine Verstärkungsrippe aufweist.
Bei einem solchen Rohrverzweigungsstück, bei welchem die Erzeugenden der Verzwei- gungsrohre mindestens angenähert eine gemeinsame Kugelfläche berühren, liegt nach Patent Nr. 193204 die Rippe mindestens zum grösseren Teil innerhalb des Verzweigungstückes in der Weise, dass die Schwerpunkte jener ebenen Querschnitte der Verstärkungsrippe, welche senkrecht zur, Ebene der Durchdringungslinie der Verzweigungsrohre und senkrecht zur Resultierenden der Kräfte stehen, die vom Rippenanfang bis zu diesem Querschnitt von den angrenzenden Verzweigungsrohren bei ungestörtem Membranspannungszustand auf die Rippe zur übertragung gelangen, mindestens angenähert in die Wirkungslinie dieser Resultierenden fallen, und die Grösse dieser Querschnitte mindestens angenähert proportional der jeweiligen Grösse der Resultierenden ist.
Durch eine solche Gestaltung der Verstärkungsrippe können die Spannungen, die durch einen inneren Überdruck im Verzweigungsstück erzeugt werden, bei verhältnismässig geringem Baustoffaufwand beträchtlich vermindert werden. Bei symmetrischer Anströmung ergibt die so gestaltete Rippe auch praktisch keinen zusätzlichen Energieverlust in der Strömung. Bei unsymmetrischer Anströmung'der Rippe, welche sich dann ergibt, wenn nur in einem Ablauf der Verzweigung die vorgesehene Wassermenge fliesst, während der andere Ablauf gedrosselt ist, treten dagegen zusätzliche Verluste auf. Bei Wasserkraftanlagen führen diese Verluste an Verzweigungsstücken in den Verteilleitungen zu Einbussen an Wirkungsgrad.
Die Erfindung bezweckt, die Energieverluste in den Verzweigsstücken herabzusetzen
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sich einem Hohlkugelstück, also der festigkeitsmässig besten Form nähert.
Diese Annäherung lässt sich besonders gut erreichen, wenn man zudem den Durchflussquerschnitt der Ablauf-Rohrschenkel in an sich bekannter Weise in Strömungsrichtung abnehmen lässt, wobei der Verengungswinkel der Ablauf-Rohrschenkel grösser sein kann als der erwähnte Erweiterungswinkel des Zulauf-Rohrschenkels.
In der Zeichnung sind zwei Ausführung beispiele des Erfindungsgegenstandes in vereinfachter Darstellung veranschaulicht.
Es zeigen : Fig. 1 einen axialen Vertikalschnitt durch ein Rohrverzweigungsstück nach der Linie 7-/der Fig. 2, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen axialen Vertikalschnitt durch ein Rohrverzweigungsstück nach der Linie III-III de/ Fig. 4 und Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie In-in der Fig. 3.
Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Rohrverzweigungsstück besteht aus einem Rohrstück 1, einem Zulauf-Rohrschenkel 2, Ablauf-Rohrschenkeln 3 und 4, Rohrstücken 5 und 6 und einer sichelförmigen Rippe 7.
Das in Fig. 3 und 4 gezeigte Rohrverzweigungsstück besteht aus einem Rohrstück 8, einem Zulauf-Rohrschenkel 9, Ablauf-Rohrschenkeln 10 und 11, Rohrstücken 12 und 13 und einer der Rippe 7 ähnlichen sichelförmigen Rippe 14. Eine Umlenkstelle ist mit 15 bezeichnet.
Bei beiden Ausführungsbeispielen nimmt der Durchflussquerschnitt des Zulauf-Rohrschenkels 2 bzw. 9 in Strömungsrichtung zu.
Der Durchflussquerschnitt der Ablauf-Rohrschenkel 3 und 4 bzw. 10 und 11 dagegen nimmt in Strömungsrichtung so ab, dass das Wasser nach dem Durchgang durch die Verzweigung wieder eine der Zulaufgeschwindigkeit entsprechende Ablaufgeschwindigkeit hat.
In Fig. 3 und 4 ist gezeigt, wie die Rohr-, schenkel 9, 10, 11 die gleiche gedachte, gestrichelt gezeichnete Kugel berühren, deren Mittelpunkt im gemeinsamen Schnittpunkt der Achsen der Rohrschenkel liegt. Dadurch entstehen ebene Durchdringungen der einzelnen Rohrteile, womit ebene Verstärkungsrippen ermöglicht werden.
Während die Festigkeitsbeanspruchung an den stumpfwinkeligen Übergängen vom Zulauf-Rohrschenkel 2 bzw. 9 zu den AblaufRohrschenkeln 3, 4 bzw. 10, 11 infolge der beschriebenen Erweiterung bzw. Verengung dieser Stücke reduziert wird, wird die Beanspruchung am spitzwinkligeren übergang zwischen den beiden Ablauf-Rohrschenkeln 3,4 bzw. 10, 11 dadurch herabgesetzt, dass die Durchdringungskanten dieser Rohrschenkel 3, 4 bzw. 10, 11 mit einer in das Rohrinnere reichenden Verstärkung versehen sind. Diese wird durch die ebene, im Rohrinnen befindliche, in der eingangs beschriebenen Weise gestaltete, sichelförmige Rippe 7 bzw. 14 gebildet. Eine solche Rippe hat den Vorteil geringsten Baustoffaufwandes bei guter Versteifung der Durchdringungskanten.
Bei dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Rohrverzweigungsstück, bei welchem eine Nebenleitung von einer Hauptleitung abzweigt, liegen die dem abzweigenden Ablauf-Rohrschenkel 11 gegenüberliegenden, in der Verzweigungsebene verlaufenden, aneinander anschliessenden Mantellinien des Zulauf-Rohrschenkels 9 und des andern Ablauf-Rohrschenkels 10 miteinander und mit den anschliessenden Mantellinien der Rohrleitungsstücke 8 und 12 in einer Geraden. Dadurch ergeben sich besonders günstige Strömungsverhältnisse für den Hauptstrang , 9, 10.
12. weil die Verstärkungsrippe 14 in Achsrichtung des Rohres 12 gesehen weniger in den Querschnitt dieses Ablaufrohres l2 hereinragt. Daneben wird durch die genannte Massnahme auch der Umlenkwinkel an der Stelle 15 für die Abzweigung . ? J kleiner, wodurch die Strömungsverhältnisse auch für die Abzweigung günstiger werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Rohrverzweigungsstück mit Verstärkungsrippe nach Patent Nr. 193204, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussquerschnitt des Zulauf-Rohrschenkels (2 bzw. 9) in an sich bekannter Weise in Strömungsrichtung zunimmt.