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Rohrverzweigungsstück für Druckleitungen Die Erfindung betrifft ein
Rohrverzweigungsstück für Druckleitungen mit sich zueinander kegelig erweiternden
Rohrschenkeln.
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Bei bekannten Konstruktionen derartiger Verzweigungsstücke besteht
das eigentliche zwischen den zylindrischen Schüssen der Rohrschenkel liegende Verzweigungsstück
ausschließlich aus sich unmittelbar verschneidenden, den. Mantel eines Kegelstumpfes
bildenden Schalen, wobei in der Regel diese Schalen so angeordnet sind, daß sie
in gedachter Verlängerung eine gemeinsame eingeschriebene Kugel tanffi
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eren. Dabei ergibt sich im Bereich der Verschneidungslinien eine tiefe zwickelartige
Einbuchtung, die sich auf die Strömungsverhältnisse dann ungünstig auswirkt, wenn
die Beaufschlagung der beiden Rohrschenkel ungleichmäßig erfolgt, wenn also beispielsweise
die gesamte Wassermenge nur durch einen Zweigrohrschenkel weitergeleitet werden
soll, während der andere Rohrschenkel vorübergehend abgesperrt ist. Einspringende
Zwickel sind aber für die Strömungsverhältnisse auch bei annähernd gleichförmiger
Beaufschlagung beider Rohrschenkel ungünstig, wenn es sich um unsymmetrische Rohrverzweigungsstücke
handelt. Außerdem sind die Schweißnähte an den Verschneidungslinien schwierig herzustellen
und erschweren ein etwaiges Spannungsreiglühen auf der Baustelle.
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Es sind ferner Ausführungen bekannt, bei denen das Verzweigungsstück
ganz oder teilweise aus einer Kugelschale besteht. Kugelschalen haben zwar wegen
ihrer Krümmung in zwei Richtungen und der sich daraus ergebenden Gewölbewirkung
festigkeitsmäßige Vorteile, sind aber schweißtechnisch ebenfalls ungünstig, da ein
örtliches Spannungsfreiglühen entlang einer durch die Schweißnaht bestimmten Linie
bei Schalen, die in zwei Richtungen gekrümmt sind, wegen der durch die Temperatur
verursachten Zwängungsspannungen nicht möglich ist. Aus Kugelschalen bestehende
Verzweigungsstücke haben überdies den Nachteil, daß sie ein gegenüber den zylindrischen
Schüssen der Rohrschenkel beträchtlich erweitertes Umrißmaß aufweisen, so daß bei
unter Tag verlegter Druckleitung ein verhältnismäßig großer Stollenausbruch entlang
des gesamten Transportweges notwendig ist. Die gleichen Nachteile ergeben sich bei
einem weiteren bekannten Rohrverzweigungsstück, bei dem an die Kugelschalenteile
tangentiale Mantelabschnitte gerader Kreiskegel angeschlossen sind, deren Achsen
durch den Kugelmittelpunkt verlaufen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen
und ein Rohrverzweigungsstück zu schaffen, das keine die Strömungsverhältnisse ungünstig
beeinflussende Einbuchtungen aufweist, bei vergleichsweise geringem Umrißmaß schweißtechnisch
gut herstellbar ist und das eine günstige Ah-. leiteng der Verschneidungskräfte
nach außen bietet.
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Diese Aufgabe wird bei einem Rohrverzweigungsstück für Druckleitungen
mit sich zueinander kegelig erweiternden Rohrschenkeln erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß das Verzweigungsstück im Verschneidungsbereich der Rohrschenkel aus Mantelabschnitten
von Kegeln, deren Spitzen auf einer gemeinsamen Geraden liegen, sowie aus zwei ebenflächigen
Polygonen zusammengesetzt ist, deren Ebenen sich in dieser Geraden schneiden und
deren Seiten jeweils nach einer Kugelerzeugenden verlaufen, wobei zur Aufnahme der
vom Innendruck auf die Polygone ausgeübten Kräfte an sich bekannte Versteifungselemente
vorgesehen sind. .
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Die beiden Polygone liegen also in gemeinsamen-Tangentialebenen aller
Kegel, und es sind somit ausschließlich nach einer Geraden verlaufende bzw. nur
in einer Richtung gekrümmte Verschneidungslinien vorhanden, so daß die Montage wesentlich
vereinfacht ist und das etwaige Spannungsfreiglühen keine Schwierigkeiten bereitet.
Da eine Mehrzahl kegeliger Mantelabschnitte verwendet wird, ist es möglich, für
die Strömung günstige übergänge zu erreichen und starke Einschnürungen im Verzweigungsbereich
zu vermeiden. Darüber hinaus ergibt sich, da an Stelle
von KugelsChalen
ebenflächige Wandteile vorgesehen sind, ein geringes Umrißmaß des Verzweigungsstückes.
Die Einfügung ebenflächiger Wandteile hat den zusätzlichen Vorteil, daß bei Innendruckbeanspruchung
zwischen Rohrwand und Stützkonstruktion nur Druckkräfte übertragen zu werden brauchen,
was allein schon durch Stützkontakt erreicht wird. Es kann daher die Versteifung
vom Rohrmantel gesondert transportiert und dann erst auf der Baustelle angeschlossen
werden. Vielfach erübrigt sich dabei auch das Spannungsfreiglühen von Schweißnähten
auf der Baustelle, und schließlich ist durch den Umstand, daß keine konzentrierte
Verschneidungskraft, sondern statt deren eine entlang des ebenen Bereiches verteilte
Belastung wirkt, deren einfache Ableitung in eine Betonkonstruktion oder gegebenenfalls
über eine Betonhinterfüllung in das umgebende Gebirge möglich.
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Die Versteifungselemente für die ebenflächigen Polygone können erfindungsgemäß
in Form je eines äußeren, mit druckfestem Material gefüllten Hohlkörpers ausgebildet
sein. Diese Außenversteifungen übernehmen die in der ebenen Zone frei werdenden
Kräfte und sind in ihrem Umriß der Kräfteverteilung im Polygonbereich angepaßt,
werden aber zweckmäßigerweise nicht als gekrümmte Schalen, sondern als ebenflächige
Blechkörper mit Betonfüllung od. dgl. ausgebildet. Die Hohlkörper sind in an sich
bekannter Weise an das Verzweigungsstück umschließenden Bügeln und/oder an die Rohrschenkel
durchquerenden Zugstäben verankert, auf die die Kräfte übertragen werden. Dabei
können die Zugstäbe bereits so weit in die Rohrschenkel verlegt werden, daß sie
auch bei ungleichmäßiger Beaufschlagung der Auslaufrohrschenkel keine wesentlichen
Störungen der Strömung ergeben.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigen F i g. 1 und 2 ein Rohrverzweigungsstück in Seiten-und Stirnansicht,
F i g. 3 das gleiche Rohrverzweigungsstück mit anderer Versteifung und F i g. 4
ein Verzweigungsstück in Form eines Hosenrohres in Ansicht, wobei die Außenversteifung
der besseren übersicht halber weggelassen ist.
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Das zwischen den Rohrschenkeln 1, 2, 3 liegende Verzweigungsstück
besteht gemäß den F i g. 1 bis 3 aus Mantelabschnitten 4 bis 9 von Kegeln, deren
Spitzen S4 bis S9 auf einer gemeinsamen Geraden G liegen, sowie aus zwei ebenflächigen
Polygonen 10,
deren Ebenen sich in dieser Geraden G schneiden. Die Seiten
der Polygone 10 verlaufen demnach jeweils nach einer Kegelerzeugenden. Die
Kegel je zweier aneinanderstoßender Mantelabschnitte tangieren eine gemeinsame gedachte
Kugel K.
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Die Polygone 10 weisen eine Außenversteifung in Form je eines
mit druckfestem Material gefüllten Hohlkörpers 11 .auf. Diese Außenversteifungen
bzw. Hohlkörper 11 sind gemäß F i g. 1 und 2 an das Verzweigungsstück umschließenden
Bügeln 12, 13, 14
verankert. Die Verankerung kann aber auch an einem Außenring
12' und an zwei die Rohrschenkel 2, 3 durchquerenden Zugstäben 15 erfolgen, wie
dies in F i g. 3 dargestellt ist.
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Die Ausführungsvariante nach F i g. 4 unterscheidet sich von den Rohrverzweigungsstücken
gemäß F i g. 1 bis 3 nur durch die symmetrische Anordnung der beiden Rohrschenkel
2, 2' und damit auch der Kegelmantelabschnitte 4, 4', 5, 5' und
7, 7'. Die Bedingung, daß die Spitzen S4, S5, S7 und S4,, S5, und S7, der
den Mantelabschnitten zugeordneten Kegel auf einer gemeinsamen Geraden G liegen,
die auch die Verschneidungslinie der Ebenen der Polygone 10
bildet, ist hier
wieder erfüllt. Ebenso gilt wieder, daß die Kegel je zweier aneinanderstoßender
Mantelabschnitte eine gemeinsame gedachte Kugel K berühren.
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Es wäre möglich, an Stelle einzelner Mantelabschnitte von Kegeln auch
Zylindermantelabschnitte anzuordnen. 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.