Rohrverzweigung Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrver zweigung, die als Kugelverteilstück ausgebildet ist.
Rohrverzweigungen, insbesondere für Druckrohr leitungen, sind bereits in verschiedenen Formen bekannt. Zahlreiche Konstruktionen von Rohrver zweigungen sind zur Aufnahme der Kräfte an den Nähten zwischen den einzelnen Teilen der Rohrver zweigung mit einer aussenliegenden Trägerkonstruk tion versehen.
Bekannt sind auch Rohrverzweigungen, die als Kugelverteilstücke ausgebildet sind. Die bekannten Kugelverteilstücke lassen sich jedoch nur in den Fällen anwenden, in denen verhältnismässig grosse Winkel zwischen den Achsen der in der Rohrver zweigung zusammenlaufenden Rohre vorhanden sind. Dies beruht darauf, dass bei den bekannten Rohr verzweigungen, die als Kugelverteilstücke ausgebildet sind, die Achsen der einzelnen Rohre durch den Mittelpunkt der Kugel gehen, wodurch sich zwischen Kugel und Rohr in jedem Fall eine Verschneidungs- linie in Form eines Kreises ergibt.
Bei den bekannten, als Kugelverteilstücke ausgebildeten Rohrverzwei gungen sind im Bereich der die Form eines Kreises aufweisenden Verschneidungslinie Ringe eingesetzt, die die Kräfte in der Naht aufnehmen. Ist der Winkel, den zwei Rohre einer Rohrverzweigung miteinander einschliessen, verhältnismässig klein und der Durch messer der entsprechenden Rohre entsprechend gross, so wird die Verwendung der bekannten als Kugel- verteilstücke ausgebildeten Rohrverzweigungen un wirtschaftlich, da die Kugel in einem solchen Fall einen grossen Durchmesser erhalten muss.
Ausserdem sind auch solche Rohrverzweigungen bekannt, bei denen die an sich die Grundform des Zentralstückes bildende Kugelform durch schiefe Kreiskegel angenähert verwirklicht ist. Dabei wird darauf Wert gelegt, dass das abzweigende Rohr mög lichst senkrecht die Schale durchdringt, die von dem schiefen Kreiskegel gebildet ist.
Allgemein ist es bei Konstruktionen von Rohr verzweigungen, bei denen auf eine besondere Trä gerkonstruktion verzichtet werden soll und bei denen sich die Schalen und Rohre möglichst unter rechten Winkeln durchdringen, üblich, an der Nahtstelle eine Verstärkung einzusetzen.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverzweigung zu schaffen, die als Kugelverteil- stück ausgebildet ist, jedoch die erwähnten Nach teile der bekannten, als Kugelverteilstück ausgebilde ten Rohrverzweigungen nicht aufweist.
Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass der Kugelmittelpunkt des Kugelverteilstückes ausser halb des Schnittpunktes der Rohrachsen zwischen den beiden den kleinsten Winkel einschliessenden Rohrachsen in der diese beiden Rohrachsen ver bindenden Ebene liegt, und dass die Anschlussstellen der Rohre jeweils über mindestens ein Verbindungs stück mit den Kugelschalenteilen des Kugelverteil- stückes verbunden sind, und dass die Wandungen mindestens der .durch die Kugelschalenteile mitein ander verbundenen Verbindungsstücke auf Mantel flächen von gedachten geraden Kreiskegeln liegen,
deren Kegelachsen durch den Kugelmittelpunkt ver laufen.
Die Erfindung ermöglicht eine wirtschaftliche An wendung von Kugelverteilstücken auch in solchen Fällen, in denen die Achsen der Rohre nur kleine Winkel miteinander einschliessen, wobei nur einfach geformte Teile für den Aufbau der Rohrverzweigung, und zwar Kugelschalenteile und Verbindungsstücke in Form von Mantelflächenteilen gerader Kreiskegel verwendet werden.
Die Beanspruchung gerade derart geformter Teile lässt sich verhältnismässig einfach eindeutig ermitteln. Ausserdem wird durch die vor liegende Konstruktion einer Rohrverzweigung ver mieden, dass die Rohre die Kugel bzw. deren Teile durchdringen. Schliesslich können bei der vorliegen den Rohrverzweigung alle Rohre und die Kugel schalenteile prinzipiell gleichartig ausgebildet werden.
An den Übergangsstellen zwischen den Kugelscha- lenteilen und den Verbindungsstücken sowie zwischen den Verbindungsstücken und den Rohren treten nur kleine Knicke auf. Dadurch werden die Spannungen an den Anschlussstellen relativ klein gehalten.
Die vorliegenden Rohrverzweigungen stellen reine Schalenkörper dar, die bei Innendruckbelastung eine verhältnismässig einfache Spannungsverteilung auf weisen.
Die Erfindung bietet weiter den Vorteil, dass auch bei kleinem Winkel zwischen den Achsen zweier in der Rohrverzweigung zusammenlaufender Rohre eine verhältnismässig grosse Ausrundung der Ver zweigung zu erreichen ist, wenn der Durchmesser der Kugel genügend gross gewählt ist. Hierdurch wird ermöglicht, dass die vorliegende Rohrverzweigung in allen beliebigen Richtungen unter günstigen Strö mungsverhältnissen durchflossen werden kann.
Vorteilhaft können die Anschlussstellen der Rohre jeweils über mindestens zwei Verbindungsstücke mit den Kugelschalenteilen .des Kugelverteilstückes ver bunden sein. Hierdurch lassen sich die Knicke an den Übergangsstellen zwischen den einzelnen Teilen ver kleinern. Zweckmässig können ferner bei mindestens einem Teil der gedachten geraden Kreiskegel Lage der Kegelspitze und Kegelöffnungswinkel so sein, dass die Kegelmantellinien Tangenten an die Kugel oberfläche bilden.
Ferner kann die vorliegende Rohr verzweigung vorteilhaft so ausgebildet sein, dass bei mindestens einem Rohranschluss eine Mantellinie des Rohres und jeweils eine Mantellinie der Verbindungs stücke zwischen der Anschlussstelle des Rohres und den Kugelschalenteilen des Kugelverteilstückes auf einer Geraden liegen. Hierdurch werden bestmögliche Strömungsverhältnisse erzielt.
An geknickten Übergangsstellen zwischen zwei dem gleichen Rohranschluss zugeordneten Verbin dungsstücken und/oder an den Anschlussstellen der Rohre können zweckmässig sichelförmige Verstei fungen oder elliptische Versteifungsringe innen und oder aussen angeordnet sein.
Zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse in der Rohrverzweigung ist es zweckmässig, innen Leit- bleche für eine kontinuierliche Führung der Strö mung in der Rohrverzweigung anzuordnen. Es genügt in vielen Fällen, nur ebene Leitbleche vorzusehen, die parallel zur Verzweigungsebene liegen und im wesentlichen die ausbauchenden Teile der Kugel der Rohrverzweigung innen abdecken.
Die vorliegenden Rohrverzweigungen können auch als: Abzweigstücke mit gerade durchgehendem Hauptrohr und daran an- geschlossenem Abzweigrohr und als Hosenrohre in symmetrischer oder unsymmetrischer Ausführung ausgebildet sein. Bei den vorliegenden Rohrverzwei gungen brauchen die Achsen der einzelnen Rohre nicht in einer Ebene zu liegen. Es können auch mehr als drei Rohre m einer Rohrverzweigung zusammen laufen. Ferner können bei den vorliegenden Rohr- verzweigungen die Durchmesserverhältnisse beliebig sein.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbei spiele von Rohrverzweigungen gemäss der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Rohrverzweigung, Fig. la eine Draufsicht der Rohrverzweigung gemäss Fig. 1, Fig. 1b ein Detail der Rohrverzweigung gemäss Fig. 1 im Schnitt, Fig. 2 eine Seitenansicht einer Rohrverzweigung, Fig. 3 eine Seitenansicht einer Rohrverzweigung, Fig. 4 eine Seitenansicht einer als Hosenrohr ausgebildeten Rohrverzweigung,
Fig. 4a eine Draufsicht der Rohrverzweigung gemäss Fig. 4, Fig. 5 eine Seitenansicht einer Rohrverzweigung, in der vier Rohre zusammenlaufen und Fig. 5a einen Schnitt durch die Rohrverzweigung gemäss Fig. 5 längs der gemeinsamen Achse der mittleren Rohre.
In der Rohrverzweigung gemäss Fig. 1, 1a, 1b laufen drei Rohre 1, 2, 3 zusammen. Der Mittel punkt M der Kugel 4 liegt ausserhalb des Schnitt punktes der Achsen der Rohre 1, 2, 3, und zwar in der Verzweigungsebene zwischen den Achsen der Rohre 2 und 3, die den kleinsten Winkel a mit einander einschliessen. Von der Kugel 4 sind nur die beiden Teile 7, die die Form sphärischer Dreiecke haben, als Zentralstücke der Rohrverzweigung ver wendet. An diese Teile 7 sind die drei Abschnitte 5 von geraden Kreiskegeln, die die Kugel 4 tangieren, angeschlossen. Die Abschnitte 5 von geraden Kreis kegeln sind ausser an den Teilen 7 auch noch in den gemeinsamen Verschneidungslinien 6 aneinander angeschlossen.
Die Rohre 1, 2, 3 sind ihrerseits an die von den Teilen 7 abgewandten Enden der Ab schnitte 5 gerader Kreiskegel angeschlossen.
Die Grösse der Kugel 4 .ist entsprechend der ge wünschten Ausrundung in der Übergangsstelle zwi schen den Rohren 2 und 3 gewählt. Die Achsen der geraden Kreiskegel laufen in dem Mittelpunkt M der Kugel 4 zusammen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, schliessen die Achsender zu den Rohren 2 und 3 führenden Abschnitte 5 gerader Kreiskegel mitein ander am Mittelpunkt M der Kugel 4 den Winkel ss ein, der grösser ist als der Winkel a, den die Achsen der Rohre 2 und 3 einschliessen.
Da der Winkel (p an der Übergangsstelle von dem Rohr 3 zu dem daran angeschlossenen Abschnitt 5 eines geraden Kreiskegels verhältnismässig gross ist, ist an der Übergangsstelle eine sichelförmige Ver- steifung 11 vorgesehen. Entsprechend ist an der Übergangsstelle von dem Rohr 2 zu dem daran ange schlossenen Abschnitt 5 eines geraden Kreiskegels ein elliptischer Versteifungsring 10 vorgesehen.
Bei der Rohrverzweigung gemäss der Fig. 2 sind w ei itere Abschnitte <B>8</B> von geraden Kreiskegeln zwi- sehen den Rohren und den an den Teilen der Kugel angeschlossenen Abschnitten gerader Kreiskegel ein gefügt. Dadurch ergeben sich an den übergangsstel- len kleinere Winkel 9p.
Bei der Rohrverzweigung gemäss Fig. 3, die als Abzweigstück mit kleinem Winkel a ausgebildet ist, sind innen Leitbleche 12 angeordnet. Diese sind in üblicher Weise zum Druckausgleich mit Löchern versehen.
Bei der als Hosenrohr ausgebildeten Rohrver zweigung gemäss Fig. 4, 4a ist die gute Ausrundung besonders deutlich zu erkennen.
Bei dem Abzweigstück gemäss Fig.5, 5a sind die Leitbleche nur als ebene Bleche 12 ausgebildet, die etwa parallel zu der Verzweigungsebene liegen.
Pipe branch The invention relates to a pipe branch, which is designed as a spherical distributor.
Pipe branches, in particular lines for pressure pipes, are already known in various forms. Numerous constructions of Rohrver branches are provided with an external support structure to absorb the forces at the seams between the individual parts of the Rohrver branch.
Pipe branches which are designed as spherical distributors are also known. The known Kugelverteilteile can only be used in those cases in which there are relatively large angles between the axes of the converging pipes in the Rohrver branch. This is based on the fact that in the known pipe branches, which are designed as spherical distributors, the axes of the individual pipes pass through the center of the sphere, which always results in an intersection line in the form of a circle between the sphere and the pipe.
In the known, designed as spherical distributors pipe branching rings are used in the area of the intersection line having the shape of a circle, which absorb the forces in the seam. If the angle enclosed by two pipes of a pipe branch is relatively small and the diameter of the corresponding pipes is correspondingly large, the use of the known pipe branches designed as spherical distributors is uneconomical, since the ball has a large diameter in such a case got to.
In addition, pipe branches are also known in which the spherical shape, which is the basic shape of the central piece, is approximately realized by oblique circular cones. It is important that the branching pipe penetrates the shell, which is formed by the oblique circular cone, as vertically as possible.
In general, it is common in constructions of pipe branches in which a special Trä gerkonstruktion should be dispensed with and in which the shells and pipes penetrate each other at right angles as possible, to use a reinforcement at the seam.
The invention was based on the object of creating a manifold which is designed as a spherical distributor, but does not have the mentioned disadvantages of the known pipe branches designed as a spherical distributor.
According to the invention, this is achieved by the fact that the center of the sphere of the spherical distributor is located outside the intersection of the pipe axes between the two pipe axes enclosing the smallest angle in the plane connecting these two pipe axes, and that the connection points of the pipes each have at least one connection piece with the ball socket parts of the spherical distributor are connected, and that the walls of at least the connecting pieces connected to one another by the spherical shell parts lie on mantle surfaces of imaginary straight circular cones,
whose cone axes run ver through the center of the sphere.
The invention enables an economical use of ball distributors even in those cases in which the axes of the pipes only include small angles with each other, with only simply shaped parts for the construction of the pipe branch, namely spherical shell parts and connecting pieces in the form of outer surface parts of straight circular cones .
The stress on parts shaped in this way can be clearly determined relatively easily. In addition, the existing construction of a pipe branch avoids that the pipes penetrate the ball or its parts. Finally, in the case of the pipe branching, all pipes and the spherical shell parts can in principle be designed in the same way.
Only small kinks occur at the transition points between the spherical shell parts and the connecting pieces and between the connecting pieces and the pipes. This keeps the voltages at the connection points relatively low.
The present pipe branches represent pure shell bodies, which have a relatively simple stress distribution under internal pressure load.
The invention also offers the advantage that even with a small angle between the axes of two pipes converging in the pipe branch, a relatively large rounding of the branch can be achieved if the diameter of the ball is chosen to be sufficiently large. This enables the pipe branch in question to be flown through in any direction under favorable flow conditions.
The connection points of the pipes can advantageously be connected to the spherical shell parts of the spherical distributor via at least two connecting pieces. This allows the kinks at the transition points between the individual parts to be reduced. In addition, in the case of at least some of the imaginary straight circular cones, the position of the cone apex and cone opening angle can expediently be such that the peripheral lines of the cone form tangents to the spherical surface.
Furthermore, the present pipe branch can advantageously be designed so that in at least one pipe connection, a surface line of the pipe and a surface line of the connecting pieces between the connection point of the pipe and the spherical shell parts of the spherical distributor are on a straight line. This achieves the best possible flow conditions.
At kinked transition points between two connecting pieces assigned to the same pipe connection and / or at the connection points of the pipes, crescent-shaped stiffeners or elliptical stiffening rings can be arranged inside and outside.
To improve the flow conditions in the manifold, it is useful to arrange baffles on the inside for continuous guidance of the flow in the manifold. In many cases it is sufficient to provide only flat guide plates which are parallel to the plane of the branch and essentially cover the inside of the bulging parts of the ball of the pipe branch.
The present pipe branches can also be designed as: branch pieces with a straight, continuous main pipe and branch pipe connected to it, and as Y-pipes in a symmetrical or asymmetrical design. With the existing pipe branches, the axes of the individual pipes do not need to lie in one plane. More than three pipes can also run together in a pipe branch. Furthermore, the diameter ratios can be arbitrary in the case of the pipe branches present.
In the drawing, some Ausführungsbei are games of pipe branches according to the invention, namely show: Fig. 1 is a side view of a pipe branch, Fig. La is a plan view of the pipe branch according to FIG. 1, Fig. 1b shows a detail of the pipe branch according to FIG Section, FIG. 2 a side view of a pipe branch, FIG. 3 a side view of a pipe branch, FIG. 4 a side view of a pipe branch designed as a Y-pipe,
4a shows a top view of the pipe branch according to FIG. 4, FIG. 5 shows a side view of a pipe branch in which four pipes converge and FIG. 5a shows a section through the pipe branch according to FIG. 5 along the common axis of the central pipes.
In the pipe branch according to FIGS. 1, 1a, 1b, three pipes 1, 2, 3 run together. The center point M of the ball 4 lies outside the intersection point of the axes of the tubes 1, 2, 3, in the plane of branching between the axes of the tubes 2 and 3, which include the smallest angle a with each other. Of the ball 4, only the two parts 7, which have the shape of spherical triangles, are used as central pieces of the manifold ver. The three sections 5 of straight circular cones which are tangent to the ball 4 are connected to these parts 7. The sections 5 of straight circular cones are not only connected to the parts 7 but also in the common intersection lines 6 to one another.
The tubes 1, 2, 3 are in turn connected to the ends facing away from the parts 7 of the sections from 5 straight circular cones.
The size of the ball 4 .is selected according to the desired rounding in the transition point between the pipes 2 and 3. The axes of the straight circular cones converge in the center M of the ball 4. As can be seen from Fig. 1, the axle end to the tubes 2 and 3 leading sections 5 straight circular cones mitein other at the center M of the ball 4 include the angle ss, which is greater than the angle a that the axes of the tubes 2 and 3 include.
Since the angle (p at the transition point from the pipe 3 to the section 5 of a straight circular cone connected to it is relatively large, a sickle-shaped stiffener 11 is provided at the transition point. Correspondingly, the transition point from the pipe 2 to the one on it is provided closed section 5 of a straight circular cone, an elliptical stiffening ring 10 is provided.
In the pipe branching according to FIG. 2, further sections 8 of straight circular cones are inserted between the pipes and the sections of straight circular cones connected to the parts of the sphere. This results in smaller angles 9p at the transition points.
In the pipe branch according to FIG. 3, which is designed as a branch piece with a small angle α, guide plates 12 are arranged on the inside. These are provided with holes in the usual way to equalize pressure.
In the Rohrver designed as a Y-pipe branch according to FIGS. 4, 4a, the good rounding can be seen particularly clearly.
In the case of the branch piece according to FIGS. 5, 5a, the guide plates are only designed as flat plates 12 which are approximately parallel to the branch plane.