Rohrverzweigungsstück für Druckleitungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Rohrverzwei- gungsstück für Druckleitungen mit sich zueinander ke- gelig erweiternden Rohrschenkeln.
Bei bekannten Kon struktionen setzt sich das eigentliche zwischen den zy lindrischen Schüssen der Rohrschenkel liegende Ver zweigungsstück ausschliesslich aus sich unmittelbar ver- schneidenden, den Mantel eines Kegelstumpfes bilden den Schalen zusammen, wobei in der Regel diese Scha len so angeordnet sind, dass sie in gedachter Verlänge rung eine gemeinsame eingeschriebene Kugel tangieren.
Dabei ergibt sich in einem quer zur Strömungsrichtung geführten, etwa durch die Mitte des Verzweigungsstük- kes verlaufenden Schnitt eine verhältnismässig tiefe Ein schnürung im Bereich der Verschneidungslinie, welche Einschnürung sich hydraulisch ungünstig auswirken kann, insbesondere dann, wenn eine längs der Ver- schneidungslinie verlaufende, sichelförmige Innenver- stärkungsrippe vorgesehen ist und,
beispielsweise bei Absperrung der an den einen Zweigrohrschenkel an- schliessenden Leitung, eine ungleichmässige Strömungs verteilung vorherrscht. Auch treten hier höhere Bela stungen im Verschneidungsbereich auf. Es sind ferner Ausführungen bekannt, bei denen das Verzweigungs stück ganz oder teilweise aus einer Kugelschale besteht.
Kugelschalen haben zwar wegen ihrer Krümmung in zwei Richtungen und der sich daraus ergebenden Ge- wölbewirkung festigkeitsmässige Vorteile, verursachen aber beträchtliche Schwierigkeiten, wenn bei grossen Abmessungen nach der Montage an der Baustelle ein örtliches Spannungsfreiglühen bestimmter Schweissnähte erforderlich wird.
Ein örtliches Spannungsfreiglühen ist nämlich entlang einer durch die Schweissnaht bestimm ten Linie bei Schalen, die in zwei Richtungen gekrümmt sind, wegen der durch die Temperatur verursachten Zwängungsspannungen nicht möglich. Aus Kugelschalen bestehende Verzweigungsstücke haben aber auch den Nachteil, dass sie von vornherein ein gegenüber den zylindrischen Schüssen der Rohrschenkel beträchtlich erweitertes Umrissmass aufweisen.
Sollen nun solche Rohrverzweigungsstücke als Ganzes zur Baustelle trans- portiert werden, so ist bei unter Tag verlegter Drucklei tung ein verhältnismässig grosser Stollenausbruch ent lang des gesamten Transportweges notwendig, da ein nachträgliches Anschliessen von tragenden Teilen an der Einbaustelle selbst aus den vorerwähnten Gründen nicht möglich ist. Schliesslich ist ein Rohrverzweigungsstück bekannt geworden, bei dem an die Kugelschalenteile tangentiale Mantelabschnitte gerader Kreiskegel ange schlossen sind, deren Achsen durch den Kugelmittel punkt verlaufen.
Die verbleibenden Kugelschalen bedin gen wieder die bereits geschilderten Nachteile.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Mängel und die Schaffung eines Rohrverzweigungsstük- kes, das bei günstigen Strömungsverhältnissen ein mini males Umrissmass aufweist und bei der Montage auf der Baustelle keine wesentlichen Schwierigkeiten bereitet.
Die Erfindung besteht darin, dass das Verzweigungs stück im Verschneidungsbereich der Rohrschenkel aus Mantelabschnitten von Kegeln, deren Spitzen auf einer gemeinsamen Geraden liegen, sowie aus zwei ebenflächi- gen Polygonen zusammengesetzt ist, deren verlängert gedachte Ebenen sich in der Geraden schneiden und de ren Seiten jeweils nach einer Kegelerzeugenden verlau fen.
Die beiden Polygone liegen also in gemeinsamen Tangentialebenen aller Kegel, und es sind somit aus- schliesslich nach einer Geraden verlaufende bzw. nur in einer Richtung gekrümmte Verschneidungslinien vor handen, so dass die Montage wesentlich vereinfacht ist und das etwaige Spannungsfreiglühen keine Schwierig keiten bereitet.
Da eine Mehrzahl kegeliger Mantel abschnitte verwendet wird, ist es möglich, für die Strö mung günstige Übergänge zu erreichen und starke Ein schnürungen im Verzweigungsbereich zu vermeiden. Darüber hinaus ergibt sich, da anstelle von Kugel schalen nunmehr ebenflächige Wandteile vorgesehen sind,
ein minimales Umrissmass des Verzweigungsstük- kes. Bei unter Tag verlegten Druckleitungen genügt da her für das Einbringen der Verzweigungsstücke ein ge ringerer Stollenausbruch. Die für die ebenflächigen Poly gone gegebenenfalls vorgesehenen Aussenversteifungen können ohne weiteres nachträglich auf der Baustelle aufgebracht werden, da wegen des Fehlens eines räum lichen Spannungszustandes kein Spannungsfreiglühen mehr notwendig ist.
Um eine zweiseitig symmetrische Ausführung zu erreichen, kann die Gerade, in der sich die Polygon ebenen schneiden bzw. auf der die Kegelspitzen ange ordnet sind, in der durch die Achsen der Rohrschenkel bestimmten Ebene liegen. Wenn die Kegel je zweier an- einanderstossender Mantelabschnitte eine gemeinsame gedachte Kugel tangieren, können sich hinsichtlich der Geometrie der Verschneidungslinien und hinsichtlich des Kräfteverlaufes günstige Verhältnisse ergeben.
Für die ebenflächigen Polygone können Aussenver steifungen in Form je eines mit druckfestem Material gefüllten Hohlkörpers vorgesehen sein. Diese Aussen versteifungen können die in der ebenen Zone frei wer denden Kräfte übernehmen und in ihrem Umriss der Kräfteverteilung im Polygonbereich angepasst sein, wer den aber zweckmässigerweise nicht als gekrümmte Scha len, sondern als ebenflächige Blechkörper mit Betonfül lung oder dgl. ausgebildet.
Die Aussenversteifungen kön nen an an sich bekannten, das Verzweigungsstück um- schliessenden Bügeln oder -dgl. und/oder an die Rohr schenkel durchquerenden Zugstäben verankert sein, auf die die Kräfte übertragen werden.
Dabei können die Zugstäbe bereits so weit in die Rohrschenkel verlegt werden, dass sie auch bei ungleichmässiger Beaufschla- gung der Auslaufrohrschenkel keine besonderen hydrau lischen Rückwirkungen mehr ergeben.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand bei spielsweise dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 und 2 ein Rohrverzweigungsstück in Seiten- und Stirnansicht, Fig. 3 das gleiche Rohrverzweigungsstück mit ande rer Versteifung, und Fig. 4 ein Verzweigungsstück in Form eines soge nannten Hosenrohres in Ansicht, wobei die Aussenver steifung der besseren Übersicht halber weggelassen ist.
Das zwischen den Rohrschenkeln 1, 2, 3 liegende Verzweigungsstück besteht gemäss den Fig. 1 - 3 aus Mantelabschnitten 4 - 9 von Kegeln, deren Spitzen S5 SS auf einer gemeinsamen Geraden G liegen, sowie aus zwei ebenflächigen Polygonen 10, deren Ebenen sich in der Geraden G schneiden. Die Seiten der Polygone 10 verlaufen demnach jeweils nach einer Kegelerzeugenden. Die Kegel je zweier aneinander stossender Mantelab schnitte tangieren eine gemeinsame gedachte Kugel K.
Die Polygone 10 weisen eine Aussenversteifung in Form je eines mit druckfestem Material gefüllten Hohlkörpers 11 auf. Diese Aussenversteifungen bzw. Hohlkörper 11 sind gemäss Fig. 1 und 2 an das Verzweigungsstück um- schliessenden Bügeln 12, 13, 14 verankert. Die Veranke rung kann aber auch an einem Aussenring 12' und an zwei die Rohrschenkel 2, 3 durchquerenden Zugstäben 15 erfolgen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
Die Ausführungsvariante nach Fig. 4 unterscheidet sich von den Rohrverzweigungsstücken gemäss Fig. 1 bis 3 nur durch die symmetrische Anordnung der beiden Rohrschenkel 2, 2' und damit auch der Mantelabschnitte 4a, 4', 5a, 5' und 7a, 7'.
Die Bedingung, dass die Spitzen der den Mantelabschnitten zugeordneten Kegel, von de nen nur die Spitzen S4, und S5, dargestellt sind, auf einer gemeinsamen Geraden G liegen, die auch die Verschnei- dungslinie der Ebenen der Polygone 10 bildet, ist selbst verständlich wieder erfüllt, ebenso wie die Kegel je zweier aneinander stossender Mantelabschnitte eine gemein same gedachte Kugel K berühren.
Es wäre möglich, an Stelle einzelner Mantelabschnit te von Kegeln auch Zylindermantelabschnitte anzuord- nen. Diese Zylinder sind dann aber sinngemäss, als Kegel mit im Unendlichen liegender Spitze zu behandeln. Die Erfindung ist auch bei Rohrverzweigungsstücken mit mehr als zwei Auslaufrohrschenkeln anwendbar.
Pipe branching piece for pressure lines The invention relates to a pipe branching piece for pressure lines with pipe legs widening conically to one another.
In known constructions, the actual branching piece lying between the cylindrical sections of the pipe legs is composed exclusively of directly intersecting shells, which form the shell of a truncated cone, these shells being arranged in such a way that they are imaginary Extension tangent to a common inscribed sphere.
In a cut running transversely to the direction of flow and running approximately through the middle of the branching piece, there is a relatively deep constriction in the area of the intersection line, which constriction can have a hydraulically unfavorable effect, in particular if a cut running along the intersection line, sickle-shaped internal reinforcement rib is provided and,
For example, when the line connecting to one branch pipe leg is blocked, an uneven flow distribution prevails. Here, too, higher loads occur in the intersection area. There are also known designs in which the branch piece consists entirely or partially of a spherical shell.
Although spherical shells have advantages in terms of strength because of their curvature in two directions and the resulting arching effect, they cause considerable difficulties if, in the case of large dimensions, local stress relief annealing of certain welds is required after assembly on the construction site.
A local stress relief annealing is not possible because of the stresses caused by the temperature along a line determined by the weld seam in shells that are curved in two directions. Branch pieces consisting of spherical shells, however, also have the disadvantage that, from the outset, they have a considerably wider outline than the cylindrical sections of the pipe legs.
If such pipe branching pieces are to be transported to the construction site as a whole, a relatively large tunnel excavation along the entire transport route is necessary if the pressure line is laid underground, as subsequent connection of load-bearing parts to the installation site is not possible even for the reasons mentioned above . Finally, a pipe branching piece has become known in which tangential shell sections of straight circular cones are connected to the spherical shell parts, the axes of which extend through the center of the sphere.
The remaining spherical shells condition the disadvantages already outlined.
The aim of the invention is to avoid these deficiencies and to create a pipe branching piece which, with favorable flow conditions, has a mini males outline dimension and does not cause any significant difficulties during assembly on the construction site.
The invention consists in that the branching piece in the intersection area of the pipe legs is composed of jacket sections of cones, the tips of which lie on a common straight line, and of two flat polygons, the extended imaginary planes of which intersect in the straight line and their sides each after a cone generating process.
The two polygons are therefore in common tangential planes of all cones, and there are therefore only straight lines or lines that are curved in only one direction, so that assembly is significantly simplified and any stress-relieving annealing does not cause any difficulties.
Since a plurality of conical shell sections is used, it is possible to achieve favorable transitions for the flow and to avoid strong constrictions in the branch area. In addition, there is now that flat wall parts are provided instead of spherical shells,
a minimum outline dimension of the branching piece. In the case of pressure lines laid underground, a small tunnel excavation is sufficient for the introduction of the branch pieces. Any external reinforcements provided for the planar polygons can easily be applied subsequently on the construction site, since stress-relieving annealing is no longer necessary due to the lack of a spatial stress state.
In order to achieve a two-sided symmetrical design, the straight line in which the polygon planes intersect or on which the cone tips are arranged can lie in the plane determined by the axes of the pipe legs. If the cones of two adjacent casing sections touch a common imaginary sphere, favorable conditions can arise with regard to the geometry of the intersection lines and with regard to the force distribution.
For the flat polygons, Aussenver stiffeners can be provided in the form of a hollow body filled with pressure-resistant material. These external stiffeners can take over the forces that are released in the flat zone and their outline is adapted to the distribution of forces in the polygonal area, but who are not designed as curved shells, but rather as flat sheet metal bodies with concrete filling or the like.
The external stiffeners can be on brackets or the like, known per se, surrounding the branch piece. and / or be anchored to the tube legs traversing tension rods to which the forces are transmitted.
The tension rods can be laid so far into the pipe legs that they no longer give rise to any special hydraulic repercussions even if the outlet pipe legs are unevenly loaded.
In the drawing, the subject matter of the invention is shown for example, namely: Fig. 1 and 2 a pipe branching piece in side and front view, Fig. 3 the same pipe branching piece with other stiffening, and Fig. 4 a branching piece in the form of a so-called Y-pipe in view, the outer reinforcement being omitted for the sake of clarity.
The branching piece located between the pipe legs 1, 2, 3 consists according to FIGS. 1-3 of jacket sections 4-9 of cones, the tips of which S5 SS lie on a common straight line G, and of two flat polygons 10, the planes of which are in the Intersect straight line G. The sides of the polygons 10 accordingly each run after a cone generating line. The cones of two adjacent casing sections touch a common imaginary sphere K.
The polygons 10 have an external reinforcement in the form of a hollow body 11 each filled with pressure-resistant material. These external stiffeners or hollow bodies 11 are anchored according to FIGS. The anchoring can also take place on an outer ring 12 'and on two tension rods 15 crossing the pipe legs 2, 3, as shown in FIG.
The variant according to FIG. 4 differs from the pipe branching pieces according to FIGS. 1 to 3 only in the symmetrical arrangement of the two pipe legs 2, 2 'and thus also the jacket sections 4a, 4', 5a, 5 'and 7a, 7'.
The condition that the tips of the cones assigned to the jacket sections, of which only the tips S4 and S5 are shown, lie on a common straight line G, which also forms the intersection of the planes of the polygons 10, is of course again fulfilled, just like the cones of two abutting shell sections touch a common imaginary sphere K.
It would be possible to arrange cylinder jacket sections instead of individual jacket sections of cones. These cylinders are then analogously to be treated as cones with a point at infinity. The invention can also be used in pipe branching pieces with more than two outlet pipe legs.