DD294326A5 - STEELING SYSTEM FOR BRANCHES, ESPECIALLY FOR HYDROPOWER PLANTS - Google Patents

STEELING SYSTEM FOR BRANCHES, ESPECIALLY FOR HYDROPOWER PLANTS Download PDF

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DD294326A5
DD294326A5 DD34056090A DD34056090A DD294326A5 DD 294326 A5 DD294326 A5 DD 294326A5 DD 34056090 A DD34056090 A DD 34056090A DD 34056090 A DD34056090 A DD 34056090A DD 294326 A5 DD294326 A5 DD 294326A5
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DD
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stiffening
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tube
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DD34056090A
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German (de)
Inventor
Peter Bartel
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Technische Hochschule Zittau,De
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L41/00—Branching pipes; Joining pipes to walls
    • F16L41/02—Branch units, e.g. made in one piece, welded, riveted
    • F16L41/023—Y- pieces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Branch Pipes, Bends, And The Like (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Versteifungstraegersystem fuer Abzweigstuecke, insbesondere fuer Wasserkraftanlagen, bestehend aus einem durchgehenden zylindrischen oder kegeligen Grundrohr und einem davon abzweigenden zylindrischen oder kegeligen Stutzen und ist erfindungsgemaesz derart ausgefuehrt, dasz auf dem Grundrohr, ausgehend vom Versteifungskragen entlang der Durchdringungslinie Versteifungselemente angeordnet sind, die stoffschluessig tangential am Grundrohr auslaufen. Ihre Anordnung erfolgt quer zum Grundrohr, wo der Grundrohrausschnitt rechtwinkelig zur Grundrohrachse seine groeszte Breite hat und davon ausgehend radial zum Stutzen beim Stutzenteilkreiswinkel von zirka 45 in Abzweigrichtung.{Wasserkraftanlage; Verteilleitung; Abzweigstueck; Versteifungstraegersystem; Durchdringungslinie; Versteifungselement}The invention relates to a Versteifungstraegersystem for branch pieces, in particular for hydropower plants, consisting of a continuous cylindrical or conical base tube and a branching off cylindrical or conical nozzle and is erfindaesz executed such that are arranged on the base tube, starting from the stiffening collar along the penetration line stiffening elements, the Material tangent tangentially tangential to the ground pipe. They are arranged transversely to the base pipe, where the basic pipe section has its greatest width at right angles to the basic pipe axis and, starting therefrom, radially to the nozzle at the nozzle pitch circle angle of approximately 45 in the branching direction. distribution line; Abzweigstueck; Versteifungstraegersystem; penetration line; Stiffener}

Description

Erfindung ist, daß derartige Versteifungselemente ebenfalls, ausgehend von ersteren bei rund 45" des Stutzenteilkreiswinkels in Abzweigrichtung Anordnung finden. Dort sind sie radial zum Stutzen ausgerichtet. Bei senkrechten Abzweigstücken sind sie nahezu radialsymmetrisch unter einem Winkel von 90° angeordnet. Sämtliche Versteifungselemente schränken in dieser Anordnung das Tordieren des Versteifungskragens bei Belastung des Abzweigstücks wesentlich einThe invention is that such stiffening elements also, starting from the former find at about 45 "of the nozzle pitch circle angle in the branching direction., Where they are aligned radially to the nozzle Arrangement the torsion of the stiffening collar under load of the branch piece substantially

Eine entscheidende positive Wirkung des gesamten Versteifungssystems besteht zudem darin, daß die maximalen Beanspruchungen kompensiert werden, ohne dabei wesentlich den für das Tragverhalten vorteilhaften werkstoffausnutzenden Membranspannungszustand der angrenzenden Bereiche der Rohrschalen durch Schaffung zusätzlicher Unstetigkeitsstellen zu beeinflussen. A decisive positive effect of the entire stiffening system is also that the maximum stresses are compensated, without significantly affecting the advantageous for the load bearing material exploiting membrane stress state of the adjacent areas of the pipe shells by creating additional points of discontinuity.

Ausführungsbeispielembodiment Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawings show Fig. 1: Hauptansicht des Abzweigstückes,1: main view of the branch piece, Fig. 2: eine Schnittdarstellung quer zum Grundrohr undFig. 2 is a sectional view transverse to the base tube and Fig. 3: die Ansicht auf den Stutzen.Fig. 3: the view of the nozzle.

Wie aus Figur 1 hervorgeht wird das Abzweigstück aus einem zylindrischen Grundrohr 1 und einem zylindrischen Stutzen 2 gebildet. Die Rohrachsen liegen in einer Ebene und sind schräg zueinander angeordnet. Entlang der gemeinsamen Durchdringungslinie der Rohre ist außen eine Kragenversteifung 3 stoffschlüssig angeordnet. Die Höhe der Kragenversteifung 3 ist so bemessen, daß sie circa 1A des Grundrohrdurchmessers beträgt. Dort, wo der Grundrohrausschnitt rechtwinklig zur Grundrohrachse seine größte Breite aufweist, nach Figur 3 bei α gleich 90° bzw. 270°, sind unter Anschluß an die Kragenversteifung je eine Versteifung 4 und 5 quer zur Grundrohrachse angeordnet. Sie laufen am Grundrohr nahezu tangential aus und berühren es dabei stoffschlüssig auf einer Länge von rund Ve seines Umfangs. Die Anschlußhöhe zur Kragenversteifung 3 ist mit 6/e von dieser bemessen. Dazugehörig sind ausgehend von den Querversteifungen 4 und 5 in einer Stutzenteilkreisentfernung von 45° in Abzweigrichtung, nach Figur 3 bei α gleich 135° und 225°, je eine weitere Versteifung in radialer Stutzenrichtung auf dem Grundrohr angeordnet. Sie laufen ebenfalls tangential aus. Mit ihnen wird neben der Versteifung des Grundrohres ein Tordieren der Kragenversteifung 3 eingeschränkt.As can be seen from FIG. 1, the branch piece is formed from a cylindrical base tube 1 and a cylindrical neck 2. The tube axes lie in one plane and are arranged at an angle to each other. Along the common penetration line of the tubes, a collar reinforcement 3 is cohesively arranged on the outside. The height of the collar stiffener 3 is dimensioned so that it is about 1 A of the basic pipe diameter. Where the Grundrohrausschnitt right angles to the basic tube axis has its greatest width, according to Figure 3 at α equal to 90 ° and 270 °, are arranged under connection to the collar stiffening each a stiffener 4 and 5 transversely to the basic tube axis. They run out of the ground tube almost tangentially and touch it cohesively over a length of about Ve its circumference. The connection height to the collar stiffener 3 is dimensioned with 6 / e of this. Associated are starting from the transverse stiffeners 4 and 5 in a Stutzsteilkreisentfernung of 45 ° in the branching direction, according to Figure 3 at α equal to 135 ° and 225 °, depending arranged a further stiffening in the radial direction on the base pipe. They also run tangentially. With them, in addition to the stiffening of the base tube, a twisting of the collar reinforcement 3 is restricted.

Claims (2)

-1- 293 326 Patentansprüche:-1- 293 326 Claims: 1. Versteifungsträgersystem für Abzweigstücke, insbesondere für Wasserkraftanlage^ die aus einem durchgehenden zylindrischen oder kegeligen Grundrohr und einem davon abzweigenden zylindrischen oder kegeligen Stutzen bestehen, und auf deren gemeinsamer Durchdringungslinie ein an sich bekannter Versteifungskragen angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß auf einem Grundrohr (1) vorzugsweise ebene Versteifungselemente (4,5,6 und 7), die an einem Versteifungskragen (3) anschließen und die nahezu tangential am Grundrohr (1) auslaufen, stoffschlüssig Anordnung finden, und zum einen vorzugsweise quer zum Grundrohr (1) auf circa Ve seines Umfanges angeordnet sind, wo der Grundrohrausschnitt rechtwinklig zur Grundrohrachse seine größte Breite hat und zum anderen vorzugsweise radial zum Stutzen (2) beim Stutzenteilkreiswinkel (α) von circa 45°, ausgehend in Abzweigrichtung vom Ort, wo der Grundrohrausschnitt rechtwinklig zur Grundrohrachse seine größte Breite hat, angeordnet sind.1. stiffening support system for branch pieces, in particular for hydropower plant ^ consist of a continuous cylindrical or conical base pipe and a branching off cylindrical or conical socket, and on the common Durchdringungslinie a known stiffening collar is arranged, characterized in that on a base tube (1 ) preferably planar stiffening elements (4,5,6 and 7), which connect to a stiffening collar (3) and almost tangentially on the base pipe (1) leak, find material fit arrangement, and on the one hand preferably transversely to the base tube (1) to circa Ve its circumference are arranged where the basic pipe cut perpendicular to the basic pipe axis has its greatest width and the other preferably radially to the nozzle (2) at the nozzle pitch circle angle (α) of about 45 °, starting in the branching from the place where the basic pipe cut perpendicular to the basic pipe axis its greatest width has, are arranged. 2. Versteifungsträgersystem für Abzweigstücke nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei senkrechten Abzweigstücken die Versteifungselemente (6 und 7) radial zum Stutzen (2) nahezu radialsymmetrisch unter einem Winkel von 90° angeordnet sind.2. stiffening support system for branch pieces according to claim 1, characterized in that in vertical branch pieces, the stiffening elements (6 and 7) are arranged radially symmetrically to the neck (2) substantially radially symmetrically at an angle of 90 °. Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft die Versteifung von Hohlkörperverzweigungen großer Abmessungen. Objekte, bei denen die Anwendung der Erfindung möglich und zweckmäßig ist, sind insbesondere Verteilleitungen von Wasserkraftanlagen.The invention relates to the stiffening of hollow body branches of large dimensions. Objects in which the application of the invention is possible and expedient, in particular distribution lines of hydropower plants. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Es sind Versteifungskonstruktionen für zylindrische Abzweigstücke bekannt (DR 668606), die den schwächenden Ausschnitt des Grundrohres mit einem Rahmen nach Art eines Bogenzweiges verstärken, der auf dem Grundrohr aufliegt und es völlig umschließt, wenn dos Verhältnis von Stutzendurchmesser zu Grundrohrdurchmesser gegen eins geht. Das im Sinne einer Wanddickenverstärkung flach auf dem Grundrohr angeordnete Blech tangiert die eigentlich zu versteifende Durchdringungslinie der Rohrschalen nur in begrenztem Maße. Eine weitere Ausführungsform bei DR 668606 sind geometrisch kompliziert angeordnete fächerförmig ausgebildete Stegbleche auf und im Bereich der Verschneidungslinie, die untereinander zusätzlich durch Querstege verbunden sind. Diese Art der Versteifung ist mit einem sehr hohen Fertigungsaufwand verbunden. Nach DR 670287 ist bekannt, daß unmittelbar auf der Durchdringungslinie in ihrer Längsrichtung ein Kragen von mindestens der Höhe einer doppelten Wanddicke des Grundrohres angeschweißt ist. Mit einer solchen Kragenanordnung werden die, z. B. unter Innendruckbelastung, auftretenden Biegebeanspruchungen zum Teil aufgenommen, ohne daß dabei die anderen gefährdeten Bereiche eine Versteifung erfahren.There are stiffening constructions for cylindrical branch pieces known (DR 668606), which reinforce the weakening section of the base tube with a frame in the manner of a bow branch, which rests on the base tube and it completely encloses when the ratio of nozzle diameter to the base tube diameter goes to one. The plate, which is arranged flat on the base tube in the sense of a wall thickness reinforcement, affects the penetration line of the tube shells, which is actually to be stiffened, only to a limited extent. Another embodiment of DR 668606 are geometrically complicated fan-shaped web plates on and in the region of the intersection line, which are additionally connected to each other by transverse webs. This type of stiffening is associated with a very high production cost. According to DR 670287 it is known that directly on the penetration line in its longitudinal direction a collar of at least the height of a double wall thickness of the base tube is welded. With such a collar arrangement, the, z. B. under internal pressure load occurring bending stresses in part, without causing the other vulnerable areas undergo a stiffening. Des weiteren ist eine Versteifungsanordnung in DE 945726 genannt, bei der das Grundrohr mit einer Flachstahlschleife versehen ist, die nur mit der Durchdringungslinie an der Stelle, wo der GrundrohrausschniU rechtwinklig zur Grundrohrachse seine größte Breite hat, in Berührung steht und die mit einem Flachstahlring, der den Stutzen umschließt, Verbindung hat. Bei dieser Vorgehensweise wird die Durchdringungslinie nur an zwei Stellen versteift. Die Anwendung der Flachstahlschleife, die jetzt stofflich mit dem Grundrohr verbunden ist, in Verbindung mit DR 670287 ist ebenfalls bekannt. Neben der sehr materialintensiven Art dieser beiden Konstruktionen werden bei letzterer zudem noch weite ungestörte Bereiche des Grundrohres versteift, infolgedessen sich zusätzliche Biegebeanspruchungen ausbilden.Furthermore, a stiffening arrangement is called in DE 945726, in which the base tube is provided with a flat steel loop, which is in contact only with the penetration line at the point where the GrundrohrausschniU perpendicular to the basic tube axis has its greatest width, and with a flat steel ring, the encloses the neck, has connection. In this procedure, the penetration line is stiffened only in two places. The application of the flat steel loop, which is now materially connected to the base pipe, in conjunction with DR 670287 is also known. In addition to the very material-intensive nature of these two constructions are also in the latter still wide undisturbed areas of the base tube stiffened, as a result, form additional bending stresses. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, ein Versteifungsträgersystem für eingangs genannte Art von Abzweigstücken zu schaffen, bei welchem unter geringem Material- und Fertigungsaufwand die im Bereich der Durchdringungslinie auftretenden Maximalbeanspruchungen infolge der dortigen Randbedingungen weitestgehend kompensiert werden.The aim of the invention is to provide a stiffening support system for the aforementioned type of branch pieces, in which the maximum stresses occurring in the region of the penetration line due to the local boundary conditions are largely compensated under low material and manufacturing costs. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde durch geeignete Ausbildung eines Versteifungsträgersystems für Abzweigstücke, die aus einem durchgehenden zylindrischen oder kegeligen Grundrohr und einem davon abzweigenden zylindrischen oder kegeligen Rohr gebildet werden, unter vorteilhafter Nutzung einer Kragenversteifung, die Zielstellung der Erfindung weitestg lend zu erfüllen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf das durch den Stutzenausschnitt geschwächte Grundrohr an den Orten seiner höchsten Beanspruchung Versteifungselemente angebracht sind. Dazu werden dort, wo der Grundrohrausschnitt rechtwinkelig zur Grundrohrachse seine größte Breite hat, quer zur Strömungsrichtung außen auf das Grundrohr ausgehend von der Kragenversteifung Stege angeordnet, die nicht unmittelbar deren Höhe hi.ben müssen und die nahezu tangential am Grund.ohr so auslaufen, daß sie circa Va des Umfanges berühren. Ein weiteres Merkmal derThe invention is based on the object by suitable design of a stiffening support system for branch pieces, which are formed from a continuous cylindrical or conical base pipe and a branching off cylindrical or conical tube, advantageously taking advantage of a collar reinforcement to meet the objective of the invention weitestg lum. According to the invention the object is achieved in that stiffening elements are attached to the weakened by the nozzle neck base tube at the places of its highest stress. For this purpose, where the Grundrohrausschnitt right angles to the basic tube axis has its greatest width, transverse to the flow direction outside of the base tube, starting from the collar stiffening webs arranged, which do not hi.ben directly their height and almost tangential at the Grund.ohr so expire that they touch about Va of the circumference. Another feature of
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