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Rohrkrümmer mit kaskadenförmigem Leitschaufelgitter Die Erfindung
bezieht sich auf einen Rohrkrümmer zur Leitung strömender Medien unter Druck oder
Vakuum, bei dem das strömungsführende Gehäuse von einer druckfesten, kugelförmigen
Schale umgeben ist, deren Innenraum mit dem Strömungskanal in Verbindung steht.
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Es ist bekannt, in eine Leitung für strömende Medien eine kugelförmige
Erweiterung einzubauen, die auf gegenüberliegenden Seiten mit Abschlußstutzen versehen
ist. Wenn diese kugelförmige Erweiterung der Leitung einen Abzweiganschluß aufweist,
dann wird in der Kugel ein strömungsgünstiger Einsatz eingesetzt, der mit seiner
erweiterten trichterförmigen Öffnung in den Bereich des Strömungsweges zwischen
den beiden Anschlußöffnungen hineinragt.
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Es ist ferner bekannt, einen Rohrkrümmer dadurch herzustellen daß
zylindrische Rohrstücke unter einem Winkel von etwa 90° unter Zwischenfügung eines
kaskadenförmig mit Leitblechen versehenen Ringes miteinander verbunden werden. Die
beiden Rohrstücke sind an den zu verbindenden Enden unter Winkeln von 45° zu ihrer
Achse abgeschnitten.
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Ein weiteres bekanntes Rohrabzweigstück besteht aus zwei sich umschließenden
Teilen, von denen das innere Teil ohne Rücksicht auf die Festigkeit eine für die
Strömung günstige Form besitzt, während der umschließende äußere Teil zur Aufnahmme
des inneren Druckes als Kugel ausgebildet ist, die mit dem erforderlichen Rohranschlußstutzen
ein Stück bildet. Der Innenraum des kugelförmigen Teiles steht dabei mit dem inneren,
die Strömung leitenden Teil über eine Bohrung in Verbindung.
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Diese bekannten Rohrkrümmer besitzen zahlreiche Nachteile. Dadurch,
daß beispielsweise ein Rohrstück oder T-Stück fest innerhalb einer den Druck aufnehmenden
Kugel angeordnet ist, können in dem Krümmer durch Druck- und Temperatureinflüsse
Spannungen auftreten, die bei häufigem Wechsel zu einer Gefahrenquelle für die Leitung
werden. Bei den anderen bekannten Rohrkrümmern dieser Art treten neben den hohen
Beanspruchungen durch Druck und Temperatur infolge ungünstiger Strömungsverhältnisse,
auch erhebliche Leitungsverluste auf.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Rohrkrümmers zur Leitung
strömender Medien, bei dem hohe Druck- und thermische Belastungen auch bei schnellem
Wechsel sicher ausgeglichen werden können, wobei gleichzeitig ein günstiger Strömungsverlauf
gewährleistet ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird, ausgehend von einem Rohrkrümmer, bestehend
aus zwei geraden Rohrstutzen, zwischen deren schräg abgeschnittenen Enden ein elliptisches
Zwischenstück mit kaskadenförmigem Leitschaufelgitter angeordnet ist, erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß die Rohrstutzen in an sich bekannter Weise in eine druckfeste
Kugelschale eingesetzt sind und daß zwischen dem elliptischen, die Leitschaufeln
tragenden Zwischenstück und einem der Rohrstutzen ein durchgehender Ringspalt vorgesehen
ist. Die Erfindung besteht dabei in der gemeinsamen Anwendung dieser Merkmale.
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In Verfolg des Erfindungsgedankens ist es möglich, unter Beibehaltung
der eben gekennzeichneten Kombination dem an die Kugelschale sich anschließenden
bzw. in diese hineinführenden Rohrstutzen eine andere Winkelstellung zu der Kugelschale
zu geben als dem zur Verbindung der Rohrstutzen mit der Kugelschale dienenden Anschlußring.
Dadurch wird die Breite des zwischen den Anschlußringen verbleibenden Teiles der
Kugelschale vergrößert, bzw. kann die Kugelschale im Durchmesser kleiner gehalten
werden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch verwirklicht, daß die durch die kreisförmigen
Verbindungsstellen der Anschlußringe mit der Kugelschale bestimmten Ebenen einen
Winkel von weniger als 90° einschließen, während die Achsen der Innenbohrungen der
Anschlußringe und damit auch die Achsen der Rohrstutzen sich unter einem rechten
Winkel
außerhalb des Mittelpunktes der -Kugelschale in der Krümmerebene schneiden.
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Das Kaskadengitter kann bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Rohrkrümmer
aus Material dünner Stärke hergestellt werden, da es keinen vom Innendruck hervorgerufenen
Kräften zu widerstehen braucht und nur noch den verhältnismäßig kleinen Strömungskräften
ausgesetzt ist. Die Schnittflächen der Kugelschale mit den zylindrischen Leitungen
können die Form ebener Kreise haben, so daß die erforderlichen Anschlußringe kreisförmig
hergestellt und leicht stumpf eingeschweißt werden können.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Rohrkrümmer,
F i g. 2 einen Schnitt im vergrößerten Maßstab an der in F i g. 1 durch den Pfeil
A bezeichneten Stelle und F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform
des Rohrkrümmers.
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Gemäß F i g.1 sind zwei Rohrleitungen 1 und 2 von kreisförmigem Querschnitt
mit kreisförmigen Öffnungen in einer Kugelschale 3 verbunden, wobei an jeder Verbindungsstelle
Anschluß- und Verstärkungsringe 4 bzw. 5 vorgesehen sind. An den Anschlußringen
4, 5 befinden sich Schweißbunde, welche sich nach F i g. 2 durch Stumpfschweißen
mit der Kugelschale 3 bzw. mit den Enden der Rohre 1, 2 verbinden lassen und durch
Röntgenstrahlen geprüft werden können. Rohrstutzen 6, 7 aus dünnem Blech verlängern
die Rohrleitungen 1, 2 in die Schale 3 hinein. Am schräg abgeschnittenen Ende des
einen Rohrstutzens 6 ist ein elliptisches Zwischenstück 8 befestigt, welches eine
Anzahl Leitschaufeln 9 in kaskadenförmiger Anordnung trägt. Zum Druck-und Spannungsausgleich
sind Schlitze 10 bzw. 13 in den Rohrstutzen 7 bzw. 6, Bohrungen 11 in dem Rohrstutzen
6 und ein Spalt 12 zwischen dem Zwischenstück 8 und dem Einsatz
7 vorgesehen. Die inneren Verbindungen zwischen den einzelnen Einbauteilen
sind als Schweißverbindungen dargestellt. Da alle Verbindungen innerhalb der .Schale
keiner Belastung durch den Innendruck ausgesetzt sind, ist deren Gründlichkeit nicht
von erstrangiger Bedeutung, und es kann auch ein Kehlnahtschweißverfahren angewendet
werden.
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Der Durchmesser der Kugelschale 3 wird hauptsächlich durch die Hauptachse
des elliptischen Zwischenstückes 8 bestimmt. Die Länge des letzteren und der Durchmesser
der Leitungsöffnungen in der Schale 3 ergeben sich aus dem Durchmesser der Leitungen
1 und 2.
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Bei der Ausführung nach F i g.1, schneiden sich die Längsachsen 14
und 15 der Leitungsrohre 1 und 2 im Mittelpunkt c der Kugelschale 3. Wenn sich diese
Leitungsachsen unter einem Winkel a von. mehr als 90° schneiden, sind die Leitungsöffnungen
in der Schale 3 und die entsprechenden Anschlußringe 4 und 5 im allgemeinen um eine
solche Entfernung voneinander getrennt, daß der Steg 18 der .Schale zwischen den
Ringen 4 und 5 so groß ist, daß er den üblichen Festigkeits- und Schweißvorschriften
genügt. Das ist jedoch oft dann nicht der Fall, wenn die Rohrachsen sich unter einem
Winkel von 90° oder weniger schneiden. Der einfachste Weg, diese Schwierigkeit zu
beseitigen, besteht darin, den Durchmesser der Kugelschale zu vergrößern. Das ist
aber aufwendig und manchmal wegen des zur Verfügung stehenden geringen Raumes nicht
möglich.
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Eine Konstruktion, bei welcher der Steg 18 ohne Vergrößerung des Kugeldurchmessers
genügend breit bleibt, ist in F i g. 3 dargestellt. Bei diesem Rohrkrümmer sind
die Anschlußringe an der Kugelschale derart angeordnet, daß die durch ihre Anschlußnähte
gehenden Ebenen 16 und 17 sich unter einem Winkel ß von weniger als
90° schneiden. Dadurch würde normalerweise die Größe des Winkels x zwischen den
beiden Rohrleitungsachsen 14 und 15 um einen-Betrag vergrößert, der gleich der Differenz
zwischen 90° und dem Winkel ß ist. Da aber meist verlangt wird, daß sich die Rohrachsen
14 und 15 unter einem rechten Winkel schneiden, wird die Verringerung des Winkels
ß zwischen den Meridianebenen 16 und 17 kompensiert durch Anordnung der Bohrung
eines jeden Anschlußringes 4 und 5 um eine Achse 14 oder 15, die mit den Achsen
19 oder 20, welche einen rechten Winkel zu ihren Meridianebenen 16 oder 17 bilden,
einen Winkel y bilden, der gleich der Hälfte der Differenz zwischen 90° und dem
Winkel ß ist.
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Die Längsachsen der Leitungen 1 und 2 und der Rohrstutzen
6 und 7 in den dargestellten Ausführungsbeispielen liegen in ein und
derselben Ebene. Es ist jedoch auch möglich, die Achsen der Teile 1 und 6 und 2
jeweils in verschiedene Ebenen zu legen.