Rohrleitung mit einem Faltenrohr. Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrleitung mit einem Faltenrohr, welches an seinen Enden so gehalten ist, dass es min destens zum Teil von den axialen Kräften der anschliessenden Rohre entlastet ist. Nach der Erfindung sind die Seitenwände der Falten des Faltenrohres nach aussen gewölbt. Zweckmässig nähert sich die Wölbungsform der Falten mindestens der Form, welche eine entsprechend grosse Falte mit ebenen Seiten flächen bei der Reckung durch entsprechen den Innendruck erhält, um eine möglichst gleichmässige Beanspruchung zu erhalten.
Zweckmässig wird der Krümmungsradius des innern Faltenbogens kleiner gewählt als der Krümmungsradius des äussern Fal tenbogens. Es empfiehlt sich, das Mass des Krümmungsradius des innern Faltenbogens im, Bereich zwischen dem 0,1- und dem 0,4fachen Mass der Faltentiefe, dasjenige des äussern Faltenbogens im Bereich zwi schen dem 0,15- und dem 0,5fachen Mass der Faltentiefe und schliesslich dasjenige der Auswölbung der Seitenwände der Fal ten im Bereich zwischen dem 0,5- und dem 2fachen Mass der Faltentiefe zu wählen.
Wenn das Faltenrohr durch Zusammen schweissen einzelner Elemente hergestellt wird, werden die Schweissnähte vorteilhaft in den äussern und innern Faltenbogen an geordnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig.1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Faltenrohr. Fig. 2-4 veranschau- liehen das ganze Faltenrohr in verschiedenen Stellungen. Fig. 5 . stellt als Variante einen Ausschnitt aus einem durch Schweissung her gestellten Faltenrohr dar.
Die in Fig. 1 dargestellten Falten sind aus einem Blech oder einem Rohrmantel mit der Wandstärke s z. B. durch Pressen oder Walzen hergestellt. Die innern Faltenbogen 1 sind mit dem Krümmungsradius ri und die äussern Faltenbogen 2 mit dem Krümmungs- . radius r., gebogen. Die Seitenwände 3 be sitzen eine Wölbung nach aussen mit dem Krümmungsradius R. Schliesslich besitzt die Tiefe der Falten den Wert t.
Unter den wichtigsten Kennwerten eines solchen Fal- tenbalges besteht unabhängig von der abso luten. Grösse der einzelnen Falte in weitem Bereich mit grosser Annäherung die empi risch ermittelte Beziehung
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Hierin bedeutet:
z = Anzahl der Falten t Faltentiefe K = Kennzahl der Faltenkonstruktion f = Veränderung des Abstandes von Fal tenmitte zu Faltenmitte infolge einer Verkürzung oder einer Verlängerung des Faltenrohres <I>of</I> = maximale Beanspruchung der Falten, infolge der Einfederung f op = maximale Beanspruchung der Falten infolge des Innendruckes p. Nach der vorstehend dargestellten Be ziehung ist bei festgelegten Werkstoff beanspruchungen af und<B>up</B> (z. B. für. die höchst zulässigen Beanspruchungen) und bei gegebener Einfederung f der Wert für das Produkt z. t festgelegt. Der Aufwand für ein.
Faltenrohr ist daher um so kleiner, je kleiner dieses Produkt z . t gehalten. werden kann. Je kleiner der Wert für dieses Pro dukt ist, um so kleiner fällt nämlich auch die Faltenzahl -bei festgelegter Faltentiefe aus. Zu einer möglichst weitgehenden Ver minderung des Wertes für das Produkt z . t muss daher eine Faltenform gewählt werden, welche eine möglichst kleine Kennzahl K besitzt.
Berechnungen und Versuche haben gezeigt, dass der Wert für die Kennzahl K wesentlich vermindert werden kann, wenn die Seitenwände der Falten nicht flach, son dern nach aussen gewölbt sind. Bei diesen Untersuchungen wurde weiter festgestellt, dass die günstigsten Werte für K dann er reicht werden, wenn der Wert des Krüm- mungsradius R der Wölbung im Bereich zwischen dem 0,5- und dem 2fachen Mass der Faltentiefe t liegt.
Die günstigste Wir kung wird erzielt, wenn sich die Form der Falten derjenigen Form nähert, welche ent sprechend grosse Falten mit ebenen Seiten wänden erhalten, wenn die Falten durch ent sprechenden Innendruck gereckt werden. Zur Ermittlung der Faltenform kann z. B. ein Modellfaltenrohr mit ebenen Wänden und entsprechenden. Abmessungen hergestellt und durch Innendruck gereckt werden. Die Fal tentiefe und die Abstände von Faltenmitte zu Faltenmitte müssen dabei denjenigen der endgültigen Form. entsprechen.
Bei Reckung eines solchen Modellfaltenrohres durch Innen druck werden die ebenen Seitenwände und die Torusabschnitte der zwischen den ebenen Faltenwänden eingesetzten Wandteile ver formt. Hierbei entsteht eine Form, in welcher die gesamte Faltenwand einer gleichmässi- geren Beanspruchung ausgesetzt ist. Das endgültige Faltenrohr wird dann die Form des gereckten Modellfaltenrohres erhalten.
Wie aus den Fig. 2-4 ersichtlich, ist das Faltenrohr zu beiden Seiten durch eine Hal terung H festgehalten. Es wird so verhin dert, dass grössere axiale Kräfte von anschlie ssenden Rohren auf das Faltenrohr übertra gen. werden können. Das Faltenrohr ist also im wesentlichen nur durch die infolge des Flüssigkeitsdruckes p und durch die infolge von aufgezwungenen Deformationen des Fal tenrohres entstehenden Beanspruchungen be lastet.
In Fig. 2 ist der Faltenbalg in normaler, nicht deformierter Form dargestellt. Bei einer Annäherung der Halterungen H um den Betrag a werden, wie in Fig. 3 darge stellt, die Falten deformiert. Infolge der relativ gleichmässigen Beanspruchung durch den Innendruck entstehen bei der Überlage rung der durch die Verkürzung verursach ten Beanspruchung keine gefährlichen Span nungsspitzen.
Entsteht wie in Fig. 4 zwi schen den beiden Halterungen H eine Nei gung um den Winkel a, so werden die Fal ten am einen Teil des Rohrumfanges zusam mengedrückt; am gegenüberliegenden Teil aber aüseinandergezogen. Auch bei der Über lagerung der durch diese Biegung verursach ten Beanspruchung über die vom Innendruck herrührende Beanspruchung werden unzu lässige Spannungsspitzen verhindert,
weil die eine Teilbeanspruchung an allen Stellen im wesentlichen gleich gross ist und die an dere Teilbeanspruchung zwischen einem ne gativen und einem positiven Wert in be stimmten, bei nicht zu grosser Knickung des Rohres \zulässigen Grenzen sich bewegt.
Söllen die Falten aus einzelnen Elemen- ten, durch Schweissüug zusammengesetzt w er den, so empfiehlt es sich, die Schweissnähte wie in Fig. 5 die Schweissnähte 4 und 5 im Scheitel der innern und äussern Faltenbogen anzuordnen. Eine solche Aufteilung ergibt einzelne Elemente 6 von gleicher Form, die leicht durch Pressen oder Ziehen ebener Blechstücke hergestellt werden können.
Pipeline with a folded tube. The invention relates to a pipeline with a folded tube, which is held at its ends so that it is at least partially relieved of the axial forces of the adjoining tubes. According to the invention, the side walls of the folds of the folded tube are curved outward. The curvature of the folds expediently approximates at least the shape that a correspondingly large fold with flat side surfaces receives during stretching by the corresponding internal pressure in order to obtain the most uniform possible stress.
The radius of curvature of the inner fold arch is expediently chosen to be smaller than the radius of curvature of the outer fold arch. It is advisable to measure the radius of curvature of the inner fold in the range between 0.1 and 0.4 times the depth of the fold, and that of the outer fold in the range between 0.15 and 0.5 times the depth of the fold and finally that of the bulge of the side walls of the folds in the range between 0.5 and 2 times the depth of the fold.
If the folded tube is produced by welding individual elements together, the weld seams are advantageously arranged in the outer and inner folds.
An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. 1 shows a section from a folded tube. 2-4 illustrate the entire folded tube in different positions. Fig. 5. As a variant, represents a section from a folded tube made by welding.
The folds shown in Fig. 1 are made of a sheet metal or a pipe jacket with the wall thickness s z. B. produced by pressing or rolling. The inner folds 1 are with the radius of curvature ri and the outer folds 2 with the curvature. radius r., curved. The side walls 3 have an outward curvature with a radius of curvature R. Finally, the depth of the folds has the value t.
Among the most important parameters of such a bellows is independent of the absolute. The size of the individual fold in a wide range with a large approximation of the empirically determined relationship
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Herein means:
z = number of folds t fold depth K = index of fold construction f = change in distance from fold center to fold center as a result of a shortening or lengthening of the fold tube <I> of </I> = maximum stress on the folds due to the deflection f op = maximum stress on the folds due to internal pressure p. According to the relationship shown above, for specified material stresses af and <B> up </B> (e.g. for. The highest permissible stresses) and with a given deflection f, the value for the product z. t set. The effort for a.
Folded tube is therefore the smaller, the smaller this product z. t kept. can be. The smaller the value for this product, the smaller the number of wrinkles - with a fixed wrinkle depth. To reduce the value of the product as much as possible, e.g. It is therefore necessary to choose a fold shape that has the smallest possible characteristic number K.
Calculations and tests have shown that the value for the key figure K can be significantly reduced if the side walls of the folds are not flat, but rather curved outwards. In these investigations it was also found that the most favorable values for K are achieved when the value of the curvature radius R of the curvature lies in the range between 0.5 and 2 times the fold depth t.
The most favorable effect is achieved when the shape of the folds approaches that of the shape that accordingly large folds with flat side walls are obtained when the folds are stretched by the corresponding internal pressure. To determine the shape of the folds, for. B. a model folding tube with flat walls and corresponding. Dimensions are made and stretched by internal pressure. The depth of the folds and the distances from the center of the fold to the center of the fold must match those of the final shape. correspond.
When stretching such a model folding tube by internal pressure, the flat side walls and the toroidal sections of the wall parts inserted between the flat fold walls are deformed ver. This creates a shape in which the entire wall of the folds is exposed to more even stress. The final folded tube will then have the shape of the stretched model folded tube.
2-4, the folding tube is held on both sides by a Hal sion H. This prevents larger axial forces from being transmitted from the connecting tubes to the folded tube. The folding tube is thus essentially only burdened by the stresses arising as a result of the liquid pressure p and the stresses arising as a result of the forced deformations of the Fal tenrohres.
In Fig. 2, the bellows is shown in normal, undeformed form. When the brackets H approach by the amount a, as shown in Fig. 3 Darge, the folds are deformed. As a result of the relatively even stress caused by the internal pressure, no dangerous voltage peaks occur when the stress caused by the shortening is superimposed.
If as in Fig. 4 between tween the two brackets H an inclination by the angle a, the folds are pressed together on part of the pipe circumference; but pulled apart on the opposite part. Even when the stress caused by this bending is superimposed on the stress resulting from the internal pressure, inadmissible stress peaks are prevented.
because one part of the stress is essentially the same at all points and the other part of the stress is between a negative and a positive value within certain permissible limits, provided that the kinking of the pipe is not too great.
If the folds are to be assembled from individual elements by welding, it is advisable to arrange the weld seams as in FIG. 5 the weld seams 4 and 5 in the apex of the inner and outer fold arches. Such a division results in individual elements 6 of the same shape, which can easily be produced by pressing or drawing flat pieces of sheet metal.