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Rohrabzweigstück für Hochdruckrohrleitungen von Wasserkraftanlagen,
Pumpwerken od. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf ein Rohrabzweigstück für Hochdruckrohrleitungen
von Wasserkraftanlagen, Pumpwerken od. dgl., das aus einer Hohlkugel, deren Mittelpunkt
beispielsweise auf der Achse des Grundrohres liegt, aus kreisförmigen Versteifungsringen
an den Rohranschlußstellen und aus einer stromlinienförmigen, perforierten Innenauskleidung
besteht. Die Verwendung einer Hohlkugel als Rohrabzweigstück ist vorteilhaft, weil
eine Kugel die günstigste Spannungsverteilung ergibt. Die Versteifungsringe sind
dabei so bemessen, daß die Dehnungen in den Versteifungsringen gleich groß wie in
der Hohlkugel sind, so daß an den Übergangsstellen keine Störspannungen auftreten.
In gleicher Weise werden die an die Versteifungsringe anschließenden Zweigrohre
verstärkt. Bisher sind die Zweigrohre aber so angeordnet, daß ihre verlängert gedachten
Achsen durch den Kugelmittelpunkt oder mit ganz geringem Abstand von diesem verlaufen,
wodurch sich sehr große Abmessungen ergeben und die Kugel einen Durchmesser erhält,
der einem Vielfachen des Grundrohrdurchmessers entsprechen kann. Der große Hohlkugeldurchmesser
führt zu hohem Materialaufwand und bedeutenden Transportschwierigkeiten, weshalb
derartige Rohrabzweigstücke nur in besonderen Fällen verwendet werden können.
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Eine Verringerung des Hohlkugeldurchmessers wäre nur möglich, wenn
die verlängert gedachten Achsen der Zweigrohre nicht durch den Kugelmittelpunkt
oder seine nächste Umgebung führen. In diesem Fall ist die Verschneidungslinie zwischen
dem zylindrischen Zweigrohr und der Hohlkugel aber bereits eine von der ebenen Kreiskurve
merklich abweichende Raumkurve, und der Versteifungsring unterliegt daher zusätzlichen
Biegebeanspruchungen, die ihrerseits Störspannungen am Übergang zur Hohlkugel hervorrufen.
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Die Erfindung bezweckt nun die Schaffung eines Rohrabzweigstückes,
bei dem trotz wesentlicher Verringerung des Hohlkugeldurchmessers keine ungünstigen
Störspannungen an den Übergängen zwischen Hohlkugel und Versteifungsring bzw. Versteifungsring
und Zweigrohr auftreten.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß der Mittelpunkt der
Hohlkugel gegenüber der verlängert gedachten Achse mindestens eines anschließenden
Rohres im Sinne einer Kugelverkleinerung um wenigstens ein Sechstel des Kugeldurchmessers
versetzt angeordnet ist und der kreisförmige Versteifungsring an der Anschlußstelle
dieses Rohres einen größeren Durchmesser als letzteres aufweist, wobei zwischen
dem Versteifungsring und dem Rohr ein Zwischenstück mit einem nach einer abwickelbaren
Regelfläche ausgebildeten Mantel vorgesehen ist. Es werden also die kreisförmigen,
keiner zusätzlichen Biegebeanspruchung unterworfenen Versteifungsringe beibehalten,
die Zweigrohre aber nicht koaxial, sondern schräg zu diesen angeordnet und dazwischen
Zwischenstücke vorgesehen, die den Übergang vom Versteifungsring zum schräg angesetzten
zylindrischen Zweigrohr bilden. Auf diese Weise läßt sich trotz des exzentrischen
Anschlusses des Zweigrohres an die Hohlkugel erreichen, daß die Dehnungen im Verstei
fungsring und im Zwischenstück jenen in der Kugel gleich sind.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist das Zwischenstück in an sich
bekannter Weise mit Außenverstärkungen versehen, wobei deren Bemessung in der Weise
erfolgt, daß einerseits die Schwerlinie des Gesamtquerschnittes mit der Stützlinie
aus der Innendruckbelastung wenigstens annähernd zusammenfällt, wodurch Biegeverformungen
ausgeschaltet werden, anderseits die Gesamtquerschnittsfläche so abgestimmt wird,
daß die Dehnungen mit den Kugeldehnungen übereinstimmen. Das Zwischenstück weist
zweckmäßigerweise ebenso wie die Hohlkugel eine .stromlinienförmige, perforierte
Auskleidung auf, wobei durch die Perforation bewirkt wird, daß
der
gesamte Innendruck von der Hohlkugel bzw. dem Zwischenstück und nicht etwa von der
Auskleidung aufgenommen wird. Es ist selbstverständlich, daß sich die erfindungsgemäße
Ausbildung nicht nur für Abzweigstücke mit einem Zweigrohr, sondern auch für eine
zwei- oder mehrfache Verzweigung eignet, und daß auch die Achse des Grundrohres
nicht durch den Kugelmittelpunkt zu verlaufen braucht, sondern in gleicher Weise
wie bei den Zweigrohren versetzt sein kann.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
im Axialschnitt.
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Vom Grundrohr 1, das sich in einem gleichachsigen Rohr 2 mit verringertem
Durchmesser fortsetzt, zweigt ein Rohr 3 ab. Die Zweigstelle wird von einer Hohlkugel
4 gebildet, deren Mittelpunkt M auf der Achse A1 des Grundrohres liegt. Dieser Mittelpunkt
M ist jedoch gegenüber der verlängert gedachten Achse A3 des Zweigrohres 3 im Sinne
einer Kugelverkleinerung um etwa ein Fünftel des Kugeldurchmessers. Die unmittelbare
Verschneidungslinie des Zweigrohres 3 mit der Hohlkugel 4 würde aber eine vom ebenen
Kreis bereits stark abweichende Raumkurve darstellen. Erfindungsgemäß wird der Verschneidungsbereich
daher weiter ausgeschnitten, so daß in. der Kugel 4 wieder eine Kreisöffnung entsteht,
an der nun entsprechend den Versteifungsringen 5 an den Anschlußstellen der Rohre
1, 2 ein ebenfalls kreisförmiger Versteifungsring 6 angeordnet werden kann. Dieser
Versteifungsring 6 an der Anschlußstelle des Zweigrohres 3 weist einen Durchmesser
D1 auf, der selbstverständlich größer als der Durchmesser D2 des Zweigrohres 3 ist,
weshalb zwischen dem Versteifungsring 6 und dem Zweigrohr 3 ein Zwischenstück 7
eingesetzt ist, das einen nach einer abwickelbaren Regelfläche geformten Mantel
aufweist und eine Außenversteifung 8 besitzt. In der Hohlkugel ist eine stromlinienförmige,
perforierte Innenauskleidung 9 vorgesehen, eine gleichartige Innenauskleidung 10
weist das Zwischenstück 7 auf.