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Bewegliches Auflager für Druckrohrleitungen von Wasserkraftanlagen,
Brückenträger od. dgl.
Gegenstand der Erfindung ist ein sogenanntes bewegliches Auflager für Druckrohrleitungen von Wasserkraftanlagen, Brückenträger od. dgl. Solche Auflager sollen nur vertikale Kräfte auf die Widerlager übertragen und alle sich aus der Längenänderung zufolge Temperaturschwankungen und aus den jeweiligen Belastungen der Druckrohre, der Brückenträger od. dgl. ergebenden Bewegungen möglichst reibungsfrei zulassen, um zusätzliche Beanspruchungen dieser Teile zu vermeiden.
Die bisherigen beweglichen Auflager sind als Rollenlager, Stelzenlager, Pendellager oder auch als einfache Gleitlager mit entsprechenden Gleitplatten ausgebildet, wobei versucht wird, durch besondere Bearbeitung der jeweiligen Auflagerflächen einen möglichst kleinen Reibungskoeffizienten zu erreichen.
Durch Witterungseinflüsse, Luftfeuchtigkeit u. dgl. bleiben die bearbeiteten Flächen aber nicht frei von Korrosion, so dass sich der Reibungskoeffizient während des Betriebes erhöht, ganz abgesehen davon, dass bei den bekannten Auflagern die Reibungskräfte, bedingt durch die meist grossen Auflasten, von vornherein verhältnismässig hoch sind.
Es ist auch schon ein Lager für schwere Bauwerke, insbesondere Brücken, bekanntgeworden, das aus einer am Widerlager vorgesehenen Pfanne, einer als Druckkissen dienenden plastischen Masse, z. B. einer Gummiplatte, in der Pfanne und einer kolbenartig in die Pfanne greifenden, auf dem Druckkissen aufliegenden, mit dem Brückenträger od. dgl. verbundenen Auflagerplatte besteht, wobei zwischen der Pfannenwand und der Auflagerplatte ein metallener, kolbenringartiger Dichtungsring angeordnet ist. Bei einem solchen Lager kann die Auflagerplatte ohne Überwindung besonderer Reibungskräfte Dreh-und Kippbewegungen ausführen.
Die Lagerplatte ist aber durch den Dichtungsring in der Pfanne in waagrechter Richtung praktisch spielfrei gehalten, so dass horizontale Bewegungen nicht möglich sind und es sich somit um kein voll bewegliches Lager handelt. Dazu kommt noch der Nachteil, dass Gummi od. dgl. Alterungserscheinungen unterworfen ist, also mit keiner allzu langen Lebensdauer gerechnet werden kann. Sollen Bewegungen quer zur Hauptbelastungsrichtung möglich sein, so muss die Pfanne erst wieder auf einer Gleitfläche oder auf Rollen od. dgl. gelagert werden, so dass sich die gleichen Mängel wie bei den sonstigen beweglichen Auflagern ergeben.
Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und ein bewegliches Auflager zu schaffen, bei dem die Reibungskräfte auf ein Minimum herabgesetzt sind, die Bearbeitung nur geringer Flächen erforderlich ist, nicht nur Kipp-und Drehbewegungen, sondern auch horizontale bzw. quer zur Hauptbelastungsrichtung verlaufende Bewegungen nahezu reibungsfrei ausgeführt werden können und eine hohe Lebensdauer gewährleistet ist.
Ausgehend von einem beweglichen Auflager mit einer am Widerlager angeordneten, von einem Druckkissen ausgefüllten Pfanne und mit einer vom Druckkissen gehaltenen, mit dem Druckrohr bzw.
Brückenträger verbundenen Auflagerplatte wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäss im wesentlichen dadurch gelöst, dass als Druckkissen eine Flüssigkeit vorgesehen, die Auflagerplatte mit Abstand von der Seitenwand der Pfanne angeordnet und der Zwischenraum zwischen Pfannenwand und Plattenrand
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durch eine an Pfanne und Platte befestigte, nach oben abgestützte Dichthaut abgeschlossen ist.
Die Auflagerplatte schwimmt also gewissermassen auf der Flüssigkeit, wobei nach dem Newton'schen Lehrsatz zur Ermittlung der Schubspannungen zwischen Flüssigkeitsteilchen die Schubspannungen unabhängig vom Normaldruck sind, so dass sich bei der durch den Abstand des Auflagerplattenrandes von der Pfannenwand ermöglichten waagrechten Plattenbewegung minimale Reibungskräfte ergeben, während die vertikalen Kräfte von der Auflagerplatte über die Flüssigkeit und den Pfannenboden ohne weiteres auf das Widerlager übertragen werden. Durch die tragende Flüssigkeit und die obere Abdichtung der Pfanne mittels der Dichthaut kann die Auflagerplatte auch Kippbewegungen nahezu reibungsfrei ausführen. Eine Flüssigkeit ist keinen Alterungserscheinungen unterworfen, es liegt also nahezu unbeschränkte Lebensdauer vor.
Durch die obere Abstützung der Dichthaut wird verhindert, dass sich diese bei Belastung unter dem dadurch entstehenden Flüssigkeitsdruck nach oben ausbaucht. Als Flüssigkeit kann Hydrauliköl oder Wasser mit einem Frostschutzmittel oder Alkohol oder einer andern Flüssigkeit mit niedrigem Gefrierpunkt verwendet werden.
Eine besonders zweckmässige Konstruktion wird dadurch erreicht, dass die Dichthaut einerseits zwischen einem Flansch od. dgl. der Pfanne und einem äusseren Druckring, anderseits zwischen der Auflagerplatte und einem inneren Druckring eingespannt und zu ihrer Abstützung ein Zwischenring vorgesehen ist, den die beiden Druckringe überlappen und der dem inneren Druckring bzw. der Auflagerplatte horizontales Bewegungsspiel gibt. Dabei lässt die Anordnung des Zwischenringes, der sich entsprechend schrägstellen bzw. verwinden kann, auch ein etwaiges Kippen der Auflagerplatte zu.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist im Bereich eines der Druckringe, vorzugsweise des inneren Druckringes, ein nutförmiger Hohlraum zur Aufnahme einer Falte der Dichthaut angeordnet.
Durch diese Falte erhält die Dichthaut gewissermassen eine Überlänge bzw. Überweite, so dass die Bewegungen der Auflagerplatte ohne wesentliche Beanspruchung der Dichthaut möglich sind bzw. die Dichthaut nicht unbedingt elastisch zu sein braucht.
Erfindungsgemäss sind die einander überlappenden Ränder des Zwischenringes und der beiden Druckringe abgesetzt, wobei die aufeinanderliegenden Randflächen des Zwischenringes und des äusseren Druckringes nach aussen schräg ansteigend verlaufen und wobei die Auflagerplatte den Überlappungsbereich von Zwischenring und innerem Druckring untergreift, der Überlappungsbereich von Zwischenring und äusserem Druckring aber innerhalb des Pfannenflansches bzw. der Pfannenwand angeordnet ist.
Beim geringfügigen Absenken der Auflagerplatte unter dem Belastungsdruck bildet dann der überlappungsbereich zwischen äusserem Druckring und Zwischenring praktisch ein Gelenk, so dass sich der Zwischenring etwas schrägstellen bzw. konisch verformen kann und mit seinem Innenrand von oben auf die unten durch die Auflagerplatte unterstützte Dichthaut drückt, wodurch ein Eindringen der Flüssigkeit in den nutförmigen Hohlraum verhindert wird.
Bei dieser Schrägstellung bzw. Verformung des Zwischenringes können sich Zwängungen an seinem Innenrand ergeben. Um solche Zwängungen zu vermeiden, kann der Zwischenring mit von seinem Innenrand radial nach aussen gerichteten Schlitzen versehen oder in mehrere Segmente unterteilt sein.
Es ist selbstverständlich, dass bei dem erfindungsgemässen Auflager lediglich die Berührungsflächen zwischen innerem Druckring und Zwischenring bearbeitet sein müssen, wogegen alle übrigen Auflagerflächen keiner besonderen Bearbeitung bedürfen.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 ein bewegliches Auflager für eine Druckrohrleitung einer Wasserkraftanlage im Vertikalschnitt, Fig. 2 einen Teil dieses Lagers in Draufsicht und Fig. 3 das Lager bei starker Belastung in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellungsweise.
Das Druckrohr-l-ist über einen zu einem Fuss --2-- erweiterten Stützring mit einer Auflagerplatte --3-- verbunden. Am Widerlager ist eine mit Flüssigkeit gefüllte Pfanne-4- vorgesehen. Die Auflagerplatte-3-wird von der Flüssigkeit gehalten, wobei der Zwischenraum zwischen Plattenrand und Pfannenwand durch eine Dichthaut --5-- abgeschlossen ist.
Die Dichthaut - ist einerseits zwischen einem Flansch --6-- der pfanne --4-- und einem äusseren Druckring--7--und anderseits zwischen der Auflagerplatte--3--und einem inneren Druckring - -8-- eingespannt, wobei zur oberen Abstützung der Dichthaut ein Zwischenring --9-- dient, den
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Zwischenring ein horizontales Spiel belassen ist, um der Druckplatte --3-- begrenzte Bewegungsmöglichkeit zu geben.
Der innere Druckring --8-- bildet einen ringnutförmigen Hohlraum
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- -10--, der eine Falte der Dichthaut --5-- aufnimmt. Die aufeinanderliegenden Randflächen - 11-- des Zwischenringes --9-- und des äusseren Druckringes-7-verlaufen nach aussen schräg ansteigend.
Bei starker Belastung wird sich die Auflagerplatte --3-- etwas senken, wie dies in Fig. 2 übertrieben dargestellt ist. Dabei stellt sich der Zwischenring-9-schräg bzw. verformt sich leicht konisch, so dass die Innenkante des Zwischenringes die Dichthaut --5-- auf die Auflagerplatte - 3-presst und die Flüssigkeit nicht in den nutförmigen Hohlraum-10-vordringen kann. Die Passung im Überlappungsbereich von äusserem Druckring --7-- und Zwischenring --9-- bildet gewissermassen ein Gelenk für die Schrägstellung bzw.
Deformierung des Zwischenringes--9--, zumal der Überlappungsbereich dieser Ringe innerhalb des Pfannenflansches--6--bzw. der Pfannenwand
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inneren Druckring --8-- und dem Zwischenring --9-- sowie zwischen der Auflagerplatte und der Dichthaut --5-- auf.
Das erfindungsgemässe Auflager ist im allgemeinen nach allen Seiten beweglich, jedoch kann man mit Hilfe von Führungsschienen od. dgl. die Bewegungsmöglichkeit auf eine Richtung beschränken.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Bewegliches Auflager für Druckrohrleitungen von Wasserkraftanlagen, Brückenträger od. dgl. mit einer am Widerlager angeordneten, von einem Druckkissen ausgefüllten Pfanne und mit einer vom Druckkissen gehaltenen, mit dem Druckrohr bzw. Brückenträger verbundenen Auflagerplatte,
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Auflagerplatte (3) mit Abstand von der Seitenwand der Pfanne (4) angeordnet und der Zwischenraum zwischen Pfannenwand und Plattenrand durch eine an Pfanne und Platte befestigte, nach oben abgestützte Dichthaut (5) abgeschlossen ist.
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