AT291693B

AT291693B - Druckrohr mit Außenverstärkung für Wasserkraftanlagen od.dgl.

Info

Publication number: AT291693B
Application number: AT998668A
Authority: AT
Inventors: Georg Dr Techn Feder
Original assignee: Voest Ag
Priority date: 1968-10-14
Filing date: 1968-10-14
Publication date: 1971-07-26

Description

Druckrohr mit Aussenverstärkung für Wasserkraftanlagen od. dgl.

Die Erfindung betrifft ein Druckrohr für Wasserkraftanlagen od. dgl. mit das Rohr ringförmig umschliessender, mit Abständen in Rohrlängsrichtung hintereinander angeordneter Aussenverstärkung.

Es ist bereits bekannt, derartige Rohre durch Bandagen, die das Rohr meist unter Vorspannung umschliessen, zu verstärken. Bandagen entlasten aber nicht wesentlich gegen Druckbelastungen des
Rohres von aussen her und sind für Rohre mit grossem Durchmesser, z. B. mit einem Durchmesser von mehreren Metern, kaum geeignet. Bekannt sind ferner Versteifungsringe, die in beträchtlichen Abständen voneinander angeordnet werden und daher keine wesentliche Verstärkung gegen Innendruckbelastung mit sich bringen. Gleiches gilt bei Stollenpanzerungen für am Druckrohr aussenseitig vorgesehene Schubelemente, die als Verankerungen im umgebenden Gebirge bzw. im Hinterfüllbeton dienen und Bewegungen des Rohrmantels in Umfangsrichtung verhindern sollen.

Es ist auch bekannt, bei erdverlegten bzw. durch Erddruck belasteten Rohren den Rohrscheitel durch sich über die ganze Rohrlänge erstreckende Zylinderschalen zu verstärken, die zusammen mit dem Rohrmantel einen sichelförmigen Hohlraum bilden, der mit einer druckfesten Masse ausgefüllt ist. Auch durch diese Art der Rohrverstärkung, die nur bei Verlegung in Lockergestein oder Schüttmassen in Frage kommt, ergibt sich keine wesentliche Entlastung gegen Innendruck. Schliesslich sind Druckrohre mit Doppelmantel und Betonfüllung zwischen Innen-und Aussenrohr bekannt. Sind dabei nur die Innenrohrschüsse wasserdicht miteinander verbunden, so ergibt sich praktisch auch nur eine Verstärkung gegen Innendruck.

Lediglich Doppelmantelrohre mit dicht aneinandergeschlossenen Innen-- und Aussenrohrschüssen wirken sowohl für Innen-als auch für Aussendruck wesentlich entlastend, sie haber aber den Nachteil, dass die Stösse der Rohrschüsse zur Herstellung der Verbindungsschweissnähte von innen und aussen zugänglich sein müssen, was beispielsweise bei der Verwendung als Stollenpanzerung kaum zutrifft. Auch ist dabei ein nachträgliches Anbringen von Injizieröffnungen zum Einbringen des Hinterfüllbetons nahezu ausgeschlossen. Bedenklich ist vor allem aber die Tatsache, dass, falls das Aussenrohr an einer Stelle undicht werden sollte, der ganze Aussendruck dann auf das Innenrohr allein zur Wirkung kommt und es an der schwächsten Stelle zum Einbeulen bringen kann, ohne dass die Möglichkeit besteht, die ganz anderswo liegende undichte Stelle des Aussenrohres aufzufinden und abzudichten.

Aus diesem Grunde kommen auch Doppelmantelrohre, bei denen die Rundnähte des Aussenmantels bzw. des Aussenrohres nicht durchgehend verschweisst sind, bei Aussendruckbelastung kaum zur Anwendung, obwohl in Anbetracht der Rohrbeanspruchung für das Aussenrohr eine Dichtung allein genügen würde.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Mängel zu beseitigen und ein Druckrohr zu schaffen, dessen Aussenverstärkung eine beträchtliche Versteifung sowohl gegen Aussen-als auch gegen Innendruck ergibt, dabei aber keine Zugänglichkeit der Schweissstösse zur Herstellung der Rundschweissnähte von aussen her erfordert, die nachträgliche Anbringung von Injizieröffnungen od. dgl. ermöglicht und sonstige Vorteile bietet.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe im wesentlichen dadurch, dass die Verstärkung durch eine

Mehrzahl von Verstärkungsschalen gebildet ist, deren zylindrische Mäntel stirnseitig durch einwärts gerichtete Stege abgeschlossen bzw. an das Druckrohr angeschlossen und die in an sich bekannter Weise mit einer druckfesten Masse gefüllt sind, wobei das Tragvermögen der durch die Stege benachbarter
Verstärkungsschalen wesentlich beeinflussten Druckrohrabschnitte mindestens die gleiche Grössen- ordnung wie das Tragvermögen gleich langer Abschnitte in den von den Stegen im wesentlichen unbeeinflussten Bereichen aufweist.

Durch die Füllung der Verstärkungsschalen mit der druckfesten
Masse werden innerhalb der von den Stegen im wesentlichen unbeeinflussten Bereiche unter der
Belastung Radialbewegungen von Rohr und Verstärkungsschalen gleicher Grössenordnung erzwungen.

Die erfindungsgemässe Verstärkung wirkt nicht nur gegen Aussendruck, sondern ist so ausgebildet, dass sie auf der ganzen Rohrlänge gleichzeitig auch die Umfangskräfte herabsetzt. Es kann daher auch die wegen des Innendruckes sonst erforderliche Rohrwanddicke herabgesetzt werden. Damit ist weiterhin eine Einsparung an Schweissvolumen am Rohr selbst verbunden, so dass sich trotz des Anschweissens der
Verstärkungsschalen keine wesentliche Erhöhung des insgesamt erforderlichen Schweissvolumens ergibt.

Bei einer etwaigen Undichtheit an einer Verstärkungsschale wird im Gegensatz zum bekannten Doppelmantelrohr nur ein eng begrenzter Bereich des Druckrohres dem vollen Aussendruck ausgesetzt, so dass erhöhte Sicherheit vorliegt und das Auffinden der Undichtheit und eine Reparatur erleichtert sind. Die Verstärkungsschalen werden in so kurzen Abständen voneinander angeordnet, dass das Tragvermögen über die ganze Rohrlänge die gleiche Grössenordnung hat, weil eben in den kurzen Bereichen zwischen den Verstärkungsschalen der Einfluss der Stege noch voll zur Wirkung kommt.

Um bessere Festigkeitswerte zu erzielen, Schweissvolumen einzusparen und die Montagearbeit zu verkürzen, bestehen die Verstärkungsschalen jeweils aus einem Stück, es werden also die zylindrischen Mäntel und die Stege aus einem Blech gebogen bzw. gepresst.

Zweckmässig ist es, wenn die Stege der Verstärkungsschalen mit deren Mänteln einerseits und mit dem Druckrohr anderseits bei abgerundeten übergängen stumpfe Winkel einschliessen, um das Hinterfüllen zu erleichtern und dabei Leerräume zu vermeiden.

Die die Verstärkungsschalen füllende Masse besteht in an sich bekannter Weise aus unter Druck eingebrachtem Zementmörtel od. dgl. Beim Einpressen dieser Masse ergibt sich dann von selbst eine Druckprobe bzw. eine Dichtheitsprüfung für die Verstärkungsschalen.

Da die Verstärkungsschalen mit Abständen hintereinander angeordnet sind, können ohne weiteres Rohranschlüsse, Injizieröffnungen, Rundnähte zur Verbindung der Druckrohrschüsse und/od. dgl. in den Bereichen zwischen den Verstärkungsschalen angeordnet werden, wobei keine Zugänglichkeit von aussen erforderlich ist und Injizieröffnungen od. dgl. auch ohne weiteres nachträglich hergestellt werden können.

Eine Materialeinsparung kann erreicht werden, wenn die Verstärkungsschalen und das Druckrohr bei Verwendung als Stollenpanzerung unter Berücksichtigung der stützenden Wirkung des Gebirges und des Hinterfüllbetons bzw. bei Verlegung in Lockergestein oder Schüttmassen unter Berücksichtigung des passiven Erddruckes bemessen sind. Bei vorwiegender Erddruckbelastung oder erddruckähnlicher Belastung brauchen sich die Verstärkungsschalen unter Umständen, wie an sich bekannt, nur über einen Teil des Druckrohrumfanges zu erstrecken. Ferner lassen sich die Verstärkungsschalen und das Druckrohr unter Berücksichtigung der Druck-und/oder Schubfestigkeit der Füllmasse in den Verstärkungsschalen bemessen.

Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel einen Teil eines erfindungsgemässen Druckrohres im Axialschnitt.

Das Druckrohr dessen Schüsse jeweils durch eine Rundschweissnaht-2-miteinander verbunden sind, weist eine Aussenverstärkung auf. Diese Aussenverstärkung besteht aus einer Mehrzahl
EMI2.1
4--,- 4-- abgeschlossen bzw. an das Druckrohr--l--angeschlossen sind und eine Füllung--5--aus unter Druck eingebrachtem Zementmörtel aufweisen. Die Stege --4-- schliessen mit dem Druckrohr - unter den Schalenmänteln--3--bei abgerundeten Übergängen stumpfe Winkel ein.

Zylindermäntel--3--und Stege--4--sind jeweils aus einem Stück gebogen bzw. gepresst.

Die Abstände--a--der Verstärkungsschalen--3, 4-- sind so klein gewählt, dass innerhalb der von den Stegen benachbarter Verstärkungsschalen wesentlich beeinflussten Bereiche--b--ein Tragvermögen mindestens gleicher Grössenordnung erreicht wird, wie es in gleich langen Abschnitten in den von den Stegen im wesentlichen unbeeinflussten Bereichen--c-vorliegt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Druckrohr für Wasserkraftanlagen od. dgl. mit das Rohr ringförmig umschliessender, mit EMI3.1 ge-k e n n z e i c h n e t, dass die Verstärkung durch eine Mehrzahl von Verstärkungsschalen (3, 4) gebildet ist, deren zylindrische Mäntel (3) stirnseitig durch einwärts gerichtete Stege (4) abgeschlossen bzw. an das Druckrohr (1) angeschlossen und die in an sich bekannter Weise mit einer druckfesten Masse (5) gefüllt sind, wobei das Tragvermögen der durch die Stege benachbarter Verstärkungsschalen wesentlich beeinflussten Druckrohrabschnitte (b) mindestens die gleiche Grössenordnung wie das Tragvermögen gleich langer Abschnitte in den von den Stegen im wesentlichen unbeeinflussten Bereichen (c) aufweist. EMI3.2 eingebrachtem Zementmörtel od.

dgl. besteht.

5. Druckrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass Rohranschlüsse, Injizieröffnungen, Rundnähte (2) zur Verbindung der Druckrohrschüsse und/od. dgl. in den Bereichen zwischen den Verstärkungsschalen (3, 4) angeordnet sind.

6. Druckrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass die Verstärkungsschalen (3, 4) und das Druckrohr (1) bei Verwendung als Stollenpanzerung unter Berücksichtigung der stützenden Wirkung des Gebirges und des Hinterfüllbetons bzw. bei Verlegung in Lockergestein oder Schüttmassen unter Berücksichtigung der stützenden Wirkung des passiven Erddruckes bemessen sind.

7. Druckrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass sich die Verstärkungsschalen (3, 4) bei vorwiegender Erddruckbelastung oder erddruckähnlicher Belastung, wie an sich bekannt, nur über einen Teil des Druckrohrumfanges erstrecken.

8. Druckrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass die Verstärkungsschalen (3, 4) und das Druckrohr (1) unter Berücksichtigung der Druck-und/oder Schubfestigkeit der Füllmasse (5) in den Schalen bemessen sind.

Druckschriften, die das Patentamt zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik in Betracht gezogen hat : EMI3.3 <tb> <tb> DT-AS <SEP> 1101 <SEP> 065 <SEP> OE-PS <SEP> 233 <SEP> 333 <tb>