DE1425473C - - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Hosenrohr für Druck- kegelige Rohrstücke mit von Rohrstück zu Rohrstück in leitungen, ζ. B. von Wasserkraftanlagen, mit einem Strömungsrichtung wachsendem Kegelwinkel auf-Rohrschenkel großen Duichmessers und mindestens weisen, wobei, wenn der Rohrschenkel großen Durchzwei Rohrschenkeln kleineren Durchmessers, bei dem messers dem Zulauf dient, sein in Strömungsrichtung die Rohistücke, mit denen die Rohrschenkel anein- 5 erstes kegeliges Rohrstück einen Kegelwinkel von anderstoßen, eine gemeinsame gedachte Kugel be- höchstens 5° und sein die gedachte Kugel berührendes rühren, wobei an der Stoßstelle der aneinandei stoßen- kegeliges Rohrstück einen Kegelwinkel von mindestens den Rohrstücke der Rohrschenkel kleineren Durch- 8° aufweist, während, wenn die Rohrschenkel kleineren messers eine innerhalb des Hosenrohrs liegende Durchmessers dem Zulauf dienen, bei mindestens einem Verstärkungssichel angebracht ist und die Rohr- ίο dieser Rohrschenkel das in Strömungsrichtung erste schenkel sich gegen die gedachte Kugel hin kegelig kegelige Rohrstück einen Kegelwinkel von höchstens 10° erweitern. Ein solches Hosenrohr kann als Verteilstück und das die gedachte Kugel berührende kegelige Rohrdienen, wobei das Strömungsmittel durch den Rohr- stück einen Kegelwinkel von mindestens 20" aufweist. schenkel gioßen Durchmessers zufließt und durch die Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß sich mit Rohrschenkel kleinen Durchmessers abfließt, oder auch 15 der starken und zweistufigen Erweiterung des bzw. der als Sammelstück mit umgekehrter Strömungsrichtung. Zulaufrohrschenkel wesentlich kleinere Strömungs-Aus der schweizerischen Patentschrift 333 638 ist Verluste einstellen, als das bei den bekannten, entein Verteilstück bekannt, bei dem die aneinander- sprechend den bisherigen Lehren der Technik mit einer stoßenden, eine gemeinsame gedachte Kugel berühren- nur schwachen und einstufigen Erweiterung des den Rohrstücke der Rohrschenkel kleineren Durch- ao Zulaufrohrschenkels versehenen Verteilstücken der messers an ihrer gegenseitigen Stoßstelle eine innerhalb Fall ist. Als zusätzlicher Vorteil ergibt sich, daß das des Hosenrohrs liegende Verstärkungssichel aufweisen. Zentralstück des Hosenrohrs kugeliger wird, wodurch In der österreichischen Patentschrift 206 706 ist ein die Beanspruchungsverhältnisse günstiger werden und solches Verteilstück mit innenliegender Verstärkungs- der Materialaufwand entsprechend kleiner wird, sichel beschrieben, bei dem der Durchflußquerschnitt 25 In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des des Zulaufrohrschenkels in Strömungsrichtung zu- Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt, nimmt und der Durchflußquerschnitt in den Ablauf- F i g. 1 zeigt ein Hosenrohr als Verteilstück und rohrschenkeln in Strömungsrichtung abnimmt. Dabei F i g. 2 eines als Sammelstück, hat man aber nur eine kleine Erweiterung des Zulauf- Das in F i g. 1 dargestellte, als Verteilstück dienende rohrschenkels vorgesehen mit Rücksicht auf den sich 30 Hosenrohr weist als Zulauf einen Rohrschenkel 1 infolge Erweiterung in diesem Zulaufrohr einstellenden großen Durchmessers und als Abläufe Rohrschenkel 2 Verlust an Gesamtdruck im Strömungsmittel. Dabei und 3 kleineren Durchmessers auf. Aneinanderstoßende wurde der öffnungswinkel der Erweiterung den Rohrstücke I¹, 2¹, 3¹ der Rohrschenkel 1, 2, 3 beRegeln der Hydraulik entsprechend konstant gehalten. rühren eine gemeinsame gedachte Kugel 4 mit Durch-Aus der Zeitschrift L'Ossature Metallique, 1954, 35 messer A", wobei sich die Rohrschenke! 1, 2, 3 gegen H. 2, S. 73 bis 76, sind Sammelstücke bekannt, die die Kugel 4 hin erweitern. Die Achsen a₂, a₃ der im wesentlichen durch eine Kugelschale gebildet aneinanderstoßenden Rohrstücke 2¹, 3^l der Rohrwerden, in welche zylindrische Rohrschenkel ein- schenkel 2, 3 kleineren Durchmessers bilden einen münden und von der ein zylindrischer Rohrschenkel zwischen 40 und 80° liegenden Winkel ω von z. B. 55°. ausgeht. Die Kugel hat sehr großen Durchmesser, so 40 An den Stoßstellen der aneinanderstoßenden Rohrdaß alle Rohrschenkel, ohne sich gegenseitig zu stücke 2\ 3¹ ist eine innerhalb des Verzweigungsstückes berühren, mit der Kugel eine kreisförmige Stoßstelle liegende Verstärkungssichel 5 angebracht. Das Verhaben. Die Strömungsverhältnisse in einem solchen hältnis des Durchmessers K der gedachten Kugel 4 Sammelstück sind sehr schlecht, da sich der Strömungs- zum Durchmesser D der an den Rohrschenkel 1 querschnitt' beim Eintritt der beiden Zulaufrohr- 45 großen Durchmessers anschließenden Rohrleitung ist schenkel in die Kugel plötzlich erweitert und beim größer als 1,15. Besonders günstige Strömungsverhält-Austritt in den Ablaufrohrschenkel plötzlich verengt. nisse ergeben sich, wenn das Durchmesser-Verhältnis

Aus der schweizerischen Patentschrift 317 609 ist K/D zwischen 1,25 und 1,35 liegt, ein Abzweigrohi bekannt, bei dem von einer geradlinig Der Rohrschenkeil großen Durchmessers ist in verlaufenden Hauptleitung ein kleiner Rohrschenkel 50 zwei kegelige Rohrstücke unterteilt, nämlich in das abzweigt, dessen Neigung zur Mittellinie der Haupt- Rohrstück I¹ und ein Rohrstück I². Die kegeligen leitung zunächst 45 bis 60° und dann schließlich 90° Rohrstücke I¹, 1* haben voneinander verschieden beträgt. Dabei verjüngt sich der Querschnitt der große öffnungswinkel /X₁ bzw. <*₂, und zwar weist das Abzweigung mindestens annähernd kegelförmig, wobei in Zulaufrichtung vorangehende kegelige Rohrstück I¹ der Kegel aus mehreren Teilstücken zusammengesetzt 55 den kleineren öffnungswinkel λ₂ auf als das in ist. Zulauf richtung anschließende kegelige Rohrstück I¹. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Der öffnungswinkel «₂ des Rohrstücks l^a ist vorzugs-Hosenrohr mit innenliegender Verstärkungssichel und weise nicht über 5°, z. B. 3,5°, und der Öffnungseine gemeinsame gedachte Kugel berührenden Rohr- winkel /X₁ des Rohrstücks I¹ ist vorzugsweise mindeschenkeln sowohl die Druckverluste als auch den 60 stens 8°, aber höchstens 15°, z. B. 10°. Materialaufwand zu verkleinern. Für Verteilstücke, bei denen der Rohrschenkel 1 Diese Aufgabe wird bei einem Hosenrohr der großen Durchmessers als Zulauf und die Rohrschenkel eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch 2, 3 kleineren Durchmessers als Ablauf dienen, soll gelöst, daß das Verhältnis des Durchmesseis der der von den Achsen a₂, a₃ der aneinanderstoßenden gedachten Kugel zum Durchmesser der an den Rohr- 65 Rohrstücke 2¹, 3¹ gebildete Winkel ω zweckmäßigerschenkel großen Durchmessers anschließenden Rohr- weise 50 bis 80° betragen. Ein besonders günstiges leitung größer als 1,15 ist und daß zumindest der Ergebnis wird erzielt, wenn die Achsen a₂, a₃ einen bzw. die Zulaufrohrschenkel je mindestens zwei Winkel ω von 50 bis 70° bilden und gleichzeitig die

Rohrstücke 2¹, 3¹ sich in Ablaufrichtung mit einem öffnungswinkel β_γ bzw. y_x von mehr als 20° verengen. Bei dem in F i g. 1 dargestellten Hosenrohr ist der öffnungswinkel /J₁ des Rohrstücks 2^l 28" und der Öffnungswinkel ^₁ des Rohrstücks 3^l größer als 35°, nämlich 38°. An diese Rohrstücke 2¹, 3^l mit mehr als 20 bzw. mehr als 35° öffnungswinkel schließen in Ablaufrichtung Rohrstücke 2², 3² mit kleinerem öffnungswinkel als 20 bzw. 35° an.

Die öffnungswinkel /J₁, y, der aneinanderstoßenden xo Rohrstücke 2^l, 3^l sind so gewählt, daß für den Rohrschenkel 3 die senkrecht zu der Achse a₃ liegenden, teilweise von der Rohrstückwand und teilweise von der Ebene der Verstärkungssichel 5 begrenzten Durchflußquerschnitte in der Durchflußrichtung "abnehmen.

Alle diese Maßnahmen ergeben eine so bedeutende Verbesserung der Strömungsverhältnisse gegenüber den bei den bekannten Hosenrohren vorliegenden Werten, daß beispielsweise bei einer Druckleitung für 600 m Gefälle und anschließender Veiteilleitung mit drei derartigen Rohrverzweigungsstücken eine Druckabfall-Einsparung von mehr als 0,5 m W. S. selbst bei unterschiedlichen Beaufschlagungszuständen der Turbinen erzielt werden kann.

Die günstige Grundform des erfindungsgemäß ausgebildeten Hosenrohres kommt aber auch bei seiner Verwendung als Sammelstück zur Geltung, bei dem die Rohrschenkel kleineren Durchmessers als Zuläufe dienen und der Rohrschenkel großen Durchmessers als Ablauf dient.

Die Teile eines solchen in F i g. 2 dargestellten · Sammelstückes sind mit gleichen Bezugszeichen versehen wie die entsprechenden Teile des in F i g. 1 gezeigten Veiteilstückes. Bei dem dargestellten Sammelstück erweitern sich die beiden Rohrschenkel 2 und 3 in Zulaufrichtung. Die Rohrschenkel sind dabei in zwei kegeliege Rohrstücke 2² und 2¹ bzw. 3² und 3^l mit voneinander verschieden großen Öffnungswinkeln /S₁, /S₂ bzw. y„ γ₂ unterteilt. Das in Zulaufiichtung vorangehende kegelige Rohrstück (2² bzw. 3^a) weist den kleineren öffnungswinkel /S₈ bzw. γ₂ auf als das in Zulaufrichtung anschließende kegelige Rohrstück (2¹ bzw. 3¹), wobei der öffnungswinkel /S₂ bzw. γ₂ des in Zulaufrichtung ersten Rohrstücks 2² bzw. 3² Vorzugsweise höchstens 10°, z. B. 7°, beträgt, wogegen für das die gedachte Kugel 4 berührende Rohrstück 2¹ bzw. 3¹ ein öffnungswinkel von vorzugweise mindestens 20°, z. B. 35°, vorgesehen ist.

Im übrigen hat das Sammelstück nach F i g. 2 die gleiche Grundform wie das Verteilstück nach F i g. 1, d. h., die Achsen a₂, a₃ der aneinanderstoßenden Rohrstücke 2\ 3¹ der Rohrschenkel 2, 3 kleineren Durchmessers bilden einen Winkel von 40 bis 80°, an den Stoßstellen der Rohrstücke 2¹, 3^l ist eine innerhalb des Verzweigungsstückes liegende Veistärkungssichel 5 angebracht, und das Verhältnis des Durchmessers K der gedachten Kugel zum Durchmesser D der an den Rohrschenkel 1 großen Durchmessers anschließenden Rohrleitung ist größer als 1,15.

Gemäß F i g. 1 besitzt jeder Rohrschenkel 1, 2, 3 zwei kegelige Rohrstücke I¹, 1* bzw. 2¹, 2* bzw. 3\ 3² mit voneinander verschieden großen Öffnungswinkeln «1, «j bzw. /S₁, ß_%. Eine solche Ausführungsform, bei der jeder Rohrschenkel mindestens zwei kegelige Rohrstücke mit voneinander verschieden großen Offnungswinkeln aufweist, ist besonders vorteilhaft, wenn das Hosenrohr für beide Strömungsrichtungen benutzt werden soll, d. h. sowohl als Verteilstück als auch als Sammelstück dienen soll.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen liegt ferner je eine Mantellinie der Rohrstücke der Rohrschenkel 1 und 2 in einer gemeinsamen Geraden.

Schließlich ist zu bemerken, daß die Rohrschenkel 1, 2, 3 auch in mehr als zwei kegelige Rohrstücke unterteilt sein können und daß auch Hosenrohre mit mehr als zwei Rohrschenkeln kleineren Durchmessers in der beschiiebenen Weise ausgebildet sein können.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hosenrohr für Druckleitungen, z. B. von Wasserkraftanlagen mit einem Rohrschenkel großen Durchmessers und mindestens zwei Rohrschenkeln kleineren Durchmessers, bei dem die Rohrstücke, mit denen die Rohischenkel aneinanderstoßen, eine gemeinsame gedachte Kugel berühren, wobei an der Stoßstelle der aneinanderstoßenden Rohrstücke der Rohrschenkel kleineren Durchmessers eine innerhalb des Hosenrohrs liegende Verstärkungssichel angebracht ist und die Rohrschenkel sich gegen die gedachte Kugel hi kegelig erweitern, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers (K'.) der gedachten Kugel (4) zum Durchmesser (D) der an den Rohrschenkel (1) großen Durchmessers anschließenden Rohrleitung größer als 1:15 ist und daß zumindest der bzw. die Zulauf-Rohrschenkel (1 bzw. 2,3) je mindestens zwei kegelige Rohrstücke (I², l^l bzw. 2², 2»; 3² T'· mit von Rohrstück zu Rohrstück in Strömtingsrichtunf wachsendem Kegelwinkel (λ₂, A₁ bzw. ß₂, /S₁; y₂, y_x) aufweisen, wobei, wenn der Rohrschenkel (1) großen Durchmessers dem Zulauf dient, sein in Strömungsrichtung erstes kegeliges Rohrstück (I²) einen Kegelwinkel (x₂) von höchstens 5° und sein die gedachte Kugel (4) berührendes kegeliges Rohrstück (I¹) einen Kegelwinkel (λ,) von mindestens 8° aufweist, während, wenn die Rohrschenkel (2, 3) kleineren Durchmessers dem Zulauf dienen, bei mindestens einem dieser Rohrschenkel das in Strömungsrichtung erste kegelige Rohrstück (2², 3²) einen Kegelwinkel (/J₂, γ₂) von höchstens 10° und das die gedachte Kugel (4) berührende kegelige Rohrstück (2\ 3¹) einen Kegelwinkel (/S₁, Y₁) von mindestens 20° aufweist.

2. Hosenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers (K) der Kugel zum Durchmesser (D) der Rohrleitung zwischen 1,25 und 1,35 liegt.

3. Hosenrohr nach Anspruch 1, zum Verteilen eines Wasserstroms auf zwei oder mehr Teilströme, dadurch gekennzeichnet, daß bei mindestens einem der dem Ablauf dienenden Rohrschenkel (2, 3) kleineren Durchmessers das die gedachte Kugel (4) berührende kegelige Rohrstück (2¹, 3¹) einen Kegelwinkel (/?„ y,) von mindestens 20°, vorzugsweise mindestens 35°, aufweist.

4. Hosenrohr nach Anspruch 1, zum Verteilen eines Wasserstroms auf zwei oder mehr Teilströme, dadurch gekennzeichnet, daß bei mindestens einem der dem Ablauf dienenden Rohrschenkel (2, 3) kleineren Durchmessers die senkrecht zu der Rohrstückachse liegenden, teilweise von der Rohrstückwand und teilweise von der Ebene der Verstärkungssichel (5) begrenzten Durchflußquerschnitte in Strömungsrichtung abnehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen