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Fluid-ohrleitung -Die Erfindung betrifft eine von einem Fluid durch
strömte Rohrleitung mit einem Rohrbogen.
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Jeder Rohrbogen einer Rohrleitung ruft einen Druckverlust hervor,
der üm so -größer ist9 je größer der Winkel der Richtungsänderung der Rohrleitung
und je kleiner das Verhältnis R/D ist, wobei R der Krümmungsradius des Rohres und
D sein Durchmesser ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde-, den Druckverlust
in Rohrleitungen mit einem Rohrbogen stark zu verringern. Insbesondere soll für
Rohrleitungen ein bedeutend Kleinerer Krümmungsradius mit einem Durckverlust vorgesehen
werden, der kleiner im Vergleich zu bekannten Rohren mit viel größerem Krümmungsradius
ist.
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Durch die Veringerung des Krümmungsradius soll auch
eine
bedeutende Reduzierung der Sperrigkeit oder des Platzbedarfs, vor allem in komplizierten
Rohreinheiten, erreicht werden, was besonders für Rohrleitungen in Erdölraffinerien,
Dampf- und Gasleitungen oder Druckwasserzuleitungen in Wassorkraftwerken wünschenswert
ist.
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Eine Fluid-Rohrleitung mit einen Rohrbogen, der mit einem stromaufwärts
gelegenen Rohrabschnitt und einem stromabwärts gelegenen Rohrabschnitt verbunden
ist, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der an der konkaven Seite
gelegene Wandabschnitt des Rohrbogens im wesentlichen de hydraulischen Profil des
schnell fließenden Fluidstroms folgt, da ein Übergangsstück allmählich den Rohrbogen
mit dem stromabwärts gelegenen Rohrabschnitt verbindet, und daß der Durchlaßquerschnitt
des Rohrbogens und des Ubergangsstücks im wesentlichen gleich dem des stromaufwärts
und stromabwärts gelegenen Rohrabschnitts ist.
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Die Erfindung soll anhand der Zeichnung äher erlautert werden. Es
zeigen: Fig. 1 eine Rohrleitung mit eiiiem bekanteii Rohrbogen; Fig. 2 eine TRohrleitunr
mit; einem erfindungsgemäßen Rohrbogen; Fig. 3 - 5 Schnitte entlang III-III, IV-IV
bzw.
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V-V in Fig. 2; Fig. 6 ein anderes Ausführungsbeispiel der Rohrleitung
gemäß der Erfindung; und
Fig. 7 - 10 Schnitte entlang VII-VII 9
VIII-VIII, IX-IX bzw. X-X in Fig. 6.
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Fig. 1 zeigt eine bekannte Rohrleitung mit einem stromaufwärts gelegenen
geraden Rohrabs chni tt 1 b einem stromabwärts gelegenen geraden Rohrabschnitt 2
und einem Rohrbogen 3. Diese drei Abschnitte haben beispielsweise einen Kreisquerschnitt,
der für alle Abschnitte gleich it.
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Die Flüssigkeit strömt in Pfeilrichtung 4, und es ist ersichtlicll
2 daß in diesem Fall der Flüssigkeitsstrom sich von der Innenwand 5 des Rohrbogens
löst, um einen minimal eingeschnürten Querschnitt am Ausgang des Rohrbogens anzunehmen,
Dieser Querschnitt ist beträchtlich geringer als der Rohrquerschnitt, weswegen die
schnell strömende Fljissigkeit unmittelbar am Ausgang des Rohrbogens divergiert
bis sie vollständig den Querschnitt der Rohrleitung 2 ausffillt.
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In Fig. 1 ist der Krümmungsradius R des mRohrbogens eingezeichnet.
Außerdem ist der Durchmesser D zu sehen, der auf der ganzen Länge der Rohrleitung
konstant ist.
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Obwohl die Einschnürung und die in der Totwasserzone 6 erzeugten
Wirbel einen Druckverlust hervorrufen, ist es die Divergenz des schnell fließenden
Stroms am stromabwärts gelegenen Ende des Rohrbogens, die den größten Teil des Druckverlustes
infolge des Rohrbogens erzeugt.
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Die Fig, 2.- 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
Erfindungsgetnäß wird der Rohrbogen von Fig. 1, dessen Querschnitt für die stromabwärts
und stromaufwärts gelegenen Abschnitte konstant ist, durch einen Rohrbogen ersetzt,
dessen Form der des Flüssigkeitsstroms angepaßt ist, uns jedes Lösen des Flüssigkeitsstroms
von der Innenwand des Rohrbogens zu vermeiden und so einen konstanten Querschnitt
des schnell fließenden Flüssigkeitsstroms zu gewährleisten, d. h. die konstante
Geschwindigkeit fiir die Flüssigkeit beizubehalten, mit der diese im geraden stromaufwärts
gelegenen Abschnitt 1 oder im geraden strömt abwärts gelegenen Abschnitt 2 strönt.
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Die Rohrleitung hat also einen Rohrbogen 9 und ein Übergangsstück
10 in einem Bereich 11, wobei das Übergangsstück den eigentlichen Rohrbogen mit
dem geraden Abschnitt 2 verbindot.
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Im Bereich des Rohrbogens 9 verläuft die Wand 8 auf der konkaven
Seite im wesentlichen entlang dem hydrauli.-schen Profil des schnell fließenden
Flüssigkeitsstroms.
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Um einen konstanten Querschnitt und damit eine konstante Geschwindigkeit
des Fluids im Rohrbogen zu unterhalten ist letzterer senkrecht zur Ebene von Fig"
2 aufgeweitet, Fig. 3 zeigt den Engangsq uerschriitt des Rohrbogensç Dieser Querschnitt
ist kreisrund und gleich dem Querschnitt des geraden stromaufwärts gelegenen Abschnitts
1. Fig. 4 zeigt dagegen einen Querschnitt des Rohrbogens, der seiikrecht zur Ebene
von Fig. 2 so aufgeweitet ist, daß der Querschnitt von Fig. 4 im wesentlichen gleich
dem vn Fig.
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3 ist.
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Fig. 5 zeigt einen Querschnitt am Ausgang des Rohrbogens 9 und am
Eingang des Übergang sstücks 10. Dieser
Querschnitt ist der am stärksten
in der Ebene von Fig. 2 verringerte und am stärksten senkrecht zur Ebene von Fig.
2 aufgeweitete, alles zu dem Zweck, beim I)urchströ.-men der Flüssigkeit einen konstanten
Querschnit zu gewährleisten.
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Das Übergangsstück 10 dient als Übergang vom Ende des Rohrbogens
zum stromabwärts gelegenen geraden Leitungsabschnitt, wobei ständig der gleiche
Querschnitt für die variierende Form des Übergangsstücks aufrechterhalten wird.
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Gemäß Fig.- 2 hat dasÜbergangssti-lck-1O, das an den geraden Abschnitt
2 angeschlossen ist 9 an der konkaven Seite des Rohrbogens und in der Ebene , die
durch die Achsen der geraden stromabwärts und stromaufwärts gelegenen Abschnitte
verläuft, ein Profil 129 das im. wesentlichen geradlinig verläuft und einen Winkel
a mit der Achse des stromabwärts gelegenen geraden Abschnitts 2 bildet.
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Die Rohrbögen mit eingeschnürtem Profil können ebenso wie die Übergangsstücke
als Guß- oder Preßstücke hergestellt oder gezogen und als Halbschaien verschweißt
werden.
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Fig. 6 - 10 zeigen ein anderes Ausft1hrungsbeisiel gemäß der Erfindung.
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Dieses Ausfiihrungsbeispiel be.trifft Leitungen mit sehr großem Durchmesser.
In diesem Fall besteht die Leitung aus aufeinanrlerfolgenderl Elementen mit Kreisquerschnitt,
zu denen für den Rohrbogen und dem Bereich des Übergangss tUcks Elemente mit viel
größerem Querschnitt
als in den stromabwärts und stromaufwärts gelegenen
Abschnitten gehö.reii0 Die an der konkaven Seite befindliche T.sansl besteht daher
aus einer zusätzlichen Zwischenwand, die seukrecht zur ebene durch die Achse des
stromabwärts gelegenen und durch die Achse des stromaufwärts gelegenen Teil verluft,
wobei die Zwischenwand den Teil eines Zylinders mit Mantellinien senkrecht zu dieser
Ebene bildet und so angeordnet ist, daß sie die Gleichheit zwischen deii Jiirclilaßquerschnitten
des stromabwärts und stromaufwärts gelegenen Abschnitts, des Rohrbogens und des
Übergangsstücks wiederherstellt.
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Die in Fig. 6 abgebildete Leitung, liat einen geraden stromaufwärts
gelegenen Abschnitt 13, einen geraden stromabwärts gelegenen Abschnitt 14, einen
Abscbnitt in Form eines Bogens in einem Bereich 15 und ein Öbergangsstück in eine
Bereich 16.
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Die Leitung besteht aus gewalzten und verschweißten Stahlblechen.
Der Querschnitt der Abschnitte 13 und 14 stromaufwärts und stromabwärts ist in Fi.
7 gezeigt. fier Querschnitt der Elemente, die den Rohrbogen 15 bilden, nimmt vom
stromaufwärts gelegenen Abschnitt bis zum Über gangsstiick zu. Fig, 8 zeigt einen
Querschnitt entlang VIII-VIII des Rohrbogens, wobei dieser Querschnitt viel größer
als der Querschnitt von Fig. 7 ist. hxigo 9 zeigt einen Querschnitt am eingang des
Übergangsstücks, d. h.
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am Ausgang des Rohrbogens, wobei der Querschiiitt noch viel größer
als der vorhergehende ist.
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Im Übergangsstück verringert sich der Querschnitt
fortschreitend,
und Fig. 10 zeigt einen Querschnitt in der Nähe des Ausgangs des Übergangstücks.
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Die Absciunitte 13, 15, 15 und 14 bilden daher zusammen eine Leitullt,
deren Inn variiert und maxitnal an der Verbindungsstelle zwischen dem Ausgang des
Bogens 15 und dem Eingang des Übergangsstücks 16 ist, Erfindungsgemäß muS der Durchfluß
quer schnitt des schnell fließeuden Flüssigkeitsstrums im wesentlichen konstant
sein. Uoi diese Konstanz des Querschnitts zu erreichen, fügt mnn eine Zwischenwand
17 an, die in Fig. 6 - 10 sichtbar ist, ?)ie Zwischenwand 17 ist eine Teilzylinderand,
deren Manitellinien senkrecht zur Figurenebene verlaufen.
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Die Flüssigkeit oder das Fluid strömt in der Leitung in pfeilrichtung
13, und die Zwischenwand 17 bildet eine Fübrung für den schnell fließenden Fluidstrom,
damit dieser Strom sich nicllt von der Fiillrun, löst, wobei die Form der letzteren
zu diesem Zweck wie für das Ausführungsbeinspiel von Fig 2 bestimmt wird0 Die in
Fig. 6 - 10 abge1>ildete Leitung hat wegen der Zwischenwand 17 einem im wesentlichen
konstanten Cuerschnitt, so daß der schnell fließende Fluidstrom sich nicht von der
Trennwand ablöst und damit der Druckverlust bein erfindungsgemäßen Rohrbogen viel
geringer als der durch kontinuierliche Reibung mit den Wänden bedingte ist0 In den
erfindungsgemäßen Rohrleitungen können l)eliebige Fluide strömen, gasförmige, dampfförmige
oder flüssige.
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Die Rohrleitungen können nicht nur aus Metall, sondern auch aus jedem
anderen mit dem durchströmenden Fluid verträglichen Werkstoff hergestellt werden,
Die Rohrleitungen können auchaus Beton-, Zement- oder Künststoffteilen oder aus
irgendeinem anderen Werkstoff bestehen, der in eine bestimmte Form durch Gießen
oder durch Verwenden entsprechender Verschalungen gebracht werden kann.
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Wenn die erfindungsgemäße Rohrleitung aus Metallrohren besteht, wird
der Raum zwischen der Zwischenwand 17 und der konkaven Wand der Rohrleitung mit
Beton oder einer anderen dichten Masse ausgefüllt.