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Rohrverzweigungsstück, dessen Gehäuse teilweise von der Schale einer
Kugel gebildet ist Rohrverzweigungsstücke, insbesondere für Druckrohrleitungen,
sind bereits in verschiedenen Formen bekannt. Zahlreiche Konstruktionen von Rohrverzweigungsstücken
sind zur Aufnahme der Kräfte an den Nähten zwischen den einzelnen Teilen des Rohrverzweigungsstückes
mit einer außenliegenden Trägerkonstruktion versehen.
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Bekannt sind auch Rohrverzweigungsstücke, 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
dem Rohrverzweigungsstück zusammenlaufenden Rohre vorhanden sind. Dies beruht darauf,
daß bei den bekannten Rohrverzweigungsstücken, 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 Verschneidungslinie in Form eines
Kreises ergibt. Bei den bekannten, als Kugelverteilstücke ausgebildeten Rohrverzweigungsstücken
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
eines Rohrverzweigungsstückes miteinander einschließen, verhältnismäßig klein und
der Durchmesser der entsprechenden Rohre entsprechend groß, so wird die Verwendung
der bekannten als Kugelverteilstücke ausgebildeten Rohrverzweigungsstücke unwirtschaftlich,
da die Kugel in einem solchen Fall einen zu großen Durchmesser erhalten muß.
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Bei anderen bekannten Rohrverzweigungsstücken, die als Kugelverteilstücke
ausgebildet sind, ist bereits eine Vermeidung dieser Nachteile dadurch versucht
worden, daß parallel auf das Kugelverteilstück zulaufende Rohre unter Zwischenschaltung
von schräg abgeschnittenen zylindrischen Rohrstücken als Krümmer und ebenfalls zylindrischen
geraden Anschlußrohrstücken in das Kugelverteilstück eingeführt sind. Die Achsen
dieser geraden Anschlußrohrstücke gehen dabei in üblicher Weise durch den Mittelpunkt
der Kugel. Diese Ausbildung weist jedoch einen erheblichen Raumbedarf und wenig
günstige Festigkeitseigenschaften auf.
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Außerdem sind auch solche Rohrverzweigungsstücke bekannt, bei denen
die die an sich die Grundform des Zentralstückes bildende Kugelform durch schiefe
Kreiskegel angenähert verwirklicht ist. Dabei wird darauf Wert gelegt, daß das abzweigende
Rohr möglichst senkrecht die Schale durchdringt, die von dem schiefen Kreiskegel
gebildet ist.
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Bekannt ist ferner noch ein Rohrverzweigungsstück, dessen Gehäuse
teilweise von der Schale einer Kugel gebildet ist und bei dem der Mittelpunkt der
Kugel außerhalb des Schnittpunktes der Rohrachsen liegt. Hierbei liegt der Mittelpunkt
der Kugel auf der Achse des von dem gerade durchlaufenden Hauptrohr abzweigenden
Rohres, so daß das abzweigende Rohr den einen Teil des Gehäuses bildenden Kugelschalenteil
senkrecht in einer kreisförmigen Verschneidungslinie durchdringt. Innerhalb des
Gehäuses, das außer aus einem Kugelschalenteil aus schiefen Kegelmantelabschnitten
besteht, sind bei diesem bekannten Rohrverzweigungsstück das Hauptrohr gerade mit
unverändertem Durchmesser weitergeführt und Teile von Kegelmantelabschnitten für
die überleitung der Strömung in das abzweigende Rohr angeschlossen. Auch dieses
bekannte Rohrverzweigungsstück hat den schon erwähnten Nachteil von Kugelvesteilstücken,
nämlich daß sich ein sehr großer Durchmesser des Kugelschalenteiles ergibt, wenn
der von den Rohrachsen eingeschlossene Winkel klein und die Durchmesser der Rohre
groß sind.
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Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der Nachteile der bekannten
Rohrverzweigungsstücke und besteht bei einem Rohrverzweigungsstück der vorgenannten
Art darin, daß der Kugelmittelpunkt zwischen den den kleinsten Winkel einschließenden
Rohrachsen liegt und an die Kugelschalenteile etwa tangential Mantelabschnitte gerader
Kreiskegel angeschlossen sind; deren Achsen durch den Kugelmittelpunkt gehen und
die mit den Rohren verbunden sind, wobei der kleinste Winkel zwischen den Rohrachsen
wesentlich kleiner ist als der Winkel zwischen den Achsen der zugehörigen Kegelmantelabschnitte.
Die
Erfindung ermöglicht eine wirtschaftliche Anwendung von Rohrverzweigungsstücken
mit Kugelschalenteilen auch in solchen Fällen, in denen die Achsen der Rohre nur
kleine Winkel miteinander einschließen, wobei nur einfach geformte Teile für den
Aufbau des Rohrverzweigungsstückes, und zwar Kugelschalenteile und Mantelabschnitte
gerader Kreiskegel verwendet werden. Die Beanspruchung derart geformter Schalen
läßt sich verhältnismäßig einfach ermitteln. Außerdem wird bei der erfindungsgemäßen
Konstruktion eines Rohrverzweigungsstückes vermieden, daß die Rohre die Kugelschale
oder ähnliche schalenförmige Konstruktionsteile durchdringen. Schließlich sind bei
dem erfindungsgemäßen Rohrverzweigungsstück alle Rohre und die Kugelschalenteile
gleichartig ausgebildet und an den Anschlußstellen zwischen den Kugelschalenteilen
und den Kegelmantelabschnitten sowie zwischen den Kegehnantelabschnitten und den
Rohren nur kleine Knicke vorhanden. Dadurch werden die Spannungen an den Anschlußstellen
relativ klein gehalten.
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Die Erfindung bietet weiter den Vorteil, daß auch bei kleinem Winkel
zwischen den Achsen zweier in dem Rohrverzweigungsstück zusammenlaufender Rohre
eine verhältnismäßig große Ausrundung der Verzweigung zu erreichen ist, wenn der
Durchmesser der Kugelschalenteile genügend groß gewählt ist. Hierdurch wird es ermöglicht,
daß das Rohrverzweigungsstück gemäß der Erfindung in allen Richtungen unter günstigen
Strömungsverhältnissen durchflossen werden kann.
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Zweckmäßigerweise ist das Rohrverzweigungsstück nach der Erfindung
derart ausgebildet, daß zwischen die an die Kugelschalenteile angeschlossenen Kegelmantelabschnitte
und die Rohre je ein oder mehrere weitere Mantelabschnitte gerader Kreiskegel eingefügt
sind, wobei die Achsen der Kegelmantelabschnitte und der zugehörigen Rohre vom Kugelmittelpunkt
ausgehende wendepunktfreie Linien-züge bestimmen imd die von der Kugel aus
aufeinanderfolgenden Kegehnantelabschnitte abnehmende Kegelwinkel aufweisen. Hierdurch
lassen sich die Knicke an den Übergangsstellen zwischen den einzelnen Teilen verkleinern.
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Bei einem Rohrverzweigungsstück, in dem n (n>3) Rohre zusammenlaufen,
ist erfindungsgemäß eine derartige Ausbildung zu wählen, daß der Kugelmittelpunkt
zwischen den Rohrachsen liegt, die den kleinsten, n-1 Rohrachsen einschließenden
Winkel bilden.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele von Rohrverzweigungsstücken
gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht eines
Rohrverzweigungsstückes, Fig. 1 a eine Draufsicht des Rohrverzweigungs- ; Stückes
gemäß Fig. 1, Fig. 1 b eine Detail des Robrverzweigungsstückes gemäß Fig. 1 im Schnitt,
Fig.2 eine Seitenansicht eines anderen Rohrvexzweigungsstückes, Fig. 3 eine Seitenansicht
eines weiteren Rohrverzweigungsstückes, Fig. 4 eine Seitenansicht eines als Hosenrohr
ausgebildeten Rohrverzweigungsstückes, Fig. 4 a eine Draufsicht des Rohrverzweigungsstückes
gemäß Fig. 4, Fig. 5 eine Seitenansicht eines Rohrverzweigungsstückes, in dem vier
Rohre zusammenlaufen, Fig. 5 a einen Schnitt durch das Rohrverzweigungsstück gemäß
Fig. 5 längs der Achse der mittleren Rohre.
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In dem Rohrverzweigungsstück gemäß Fig. 1, 1 a, 1 b laufen drei Rohre
1, 2, 3 zusammen. Der Mittelpunkt M der Kugel 4 liegt außerhalb des Schnittpunktes
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 miteinander einschließen. Von der
Kugel 4 sind nur die beiden Kugelschalenteile 7, die die Form sphärischer Dreiecke
haben, als Zentralstücke des Rohrverzweigungsstückes verwendet. An diese Kugelschalenteile
7 sind die drei Kegelmantelabschnitte 5, die die Kugel 4 tangieren, angeschlossen.
Die Kegelmantelabschnitte 5 sind außer an den Kugelschalenteilen 7 auch noch in
den gemeinsamen Verschneidungslinien 6 aneinander angeschlossen. Die Rohre 1, 2,
3 sind ihrerseits an die von den Kugelschalenteilen 7 abgewandten Enden der Kegelmantelabschnitte
5 angeschlossen.
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Die Größe der Kugel 4 ist entsprechend der gewünschten Ausrundung
in der übergangsstelle zwischen den Rohren 2 und 3 gewählt. Die Achsen der Kegelmantelabschnitte
5 laufen in dem Mittelpunkt M der Kugel 4 zusammen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist,
schließen die Achsen der zu den Rohren 2 und 3 führenden Kegehnantelabschnitte 5
miteinander 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.
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Da der Winkel (p an der Übergangsstelle von dem Rohr 3 zu dem daran
angeschlossenen Kegelmantel abschnitt 5 verhältnismäßig groß ist, ist an dieser
Übergangsstelle in an sich bekannter Weise eine sichelförmige Versteifung 11 vorgesehen.
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Entsprechend ist an der Übergangsstelle von dem Rohr 2 zu dem daran
angeschlossenen Kegehnantelabschnitt 5 ein an sich bekannter elliptischer Versteifungsring
10 vorgesehen.
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Bei dem Rohrverzweigungsstück gemäß Fig. 2 sind weitere Kegelmantelabschnitte
8 zwischen den Rohren und den an die Kugelschalenteile angeschlossenen Kegelmantelabschnitten
eingefügt. Dadurch ergeben sich an den Übergangsstellen kleinere Winkel o.
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Bei dem Rohrverzweigungsstück gemäß Fig. 3, das als Abzweigstück von
einem gerade durchgehenden Hauptrohr mit kleinem Abzweigwinkel a ausgebildet ist,
sind innen an sich bekannte Leitbleche 12 angeordnet. Diese sind in üblicher Weise
zum Druckausgleich mit Löchern versehen.
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Bei dem als Hosenrohr ausgebildeten Rohrverzweigungsstück gemäß Fig.
4, 4 a ist die gute Ausrundung zwischen den Zweigrohren besonders deutlich zu er-
. kennen. Außerdem verlaufen bei diesem Rohrverzweigungsstück die in der Verzweigungsebene
liegenden äußeren Mantellinien der aneinander angeschlossenen Kegelmantelabschnitte
und des zugehörigen Zweigrohres jeweils auf einer Geraden.
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Bei dem Rohrverzweigungsstück gemäß Fig. 5, 5 a sind die Leitbleche
12 als ebene Bleche ausgebildet, die etwa parallel zu der Verzweigungsebene liegen.
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Bei Rohrverzweigungsstücken nach der Erfindung brauchen die Achsen
der einzelnen Rohre nicht in einer Ebene zu liegen.