DE3500246A1

DE3500246A1 - Energieabsorptionsvorrichtung

Info

Publication number: DE3500246A1
Application number: DE19853500246
Authority: DE
Inventors: Mohamed Z. Concord Calif. Khlafallah; Hong Ming Richmond Calif. Lee
Original assignee: Bechtel International Corp
Current assignee: Bechtel International Corp
Priority date: 1984-01-06
Filing date: 1985-01-05
Publication date: 1985-08-08
Also published as: GB2152626B; KR850005564A; AT390316B; IT1178344B; KR870001184B1; BE901451A; FR2557954B1; GB2152626A; CH667145A5; ZA848901B; JPH0148420B2; US4620688A; NL8500025A; CA1231330A; IT8449378A0; SE8500035D0; GB8431387D0; SE459440B; JPS60146929A; FR2557954A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft Energieabsorptionsvorrichtungen und insbesondere eine Vorrichtung zur Absorption von Energie, mit der ein bewegliches Bauelement eines baulichen Systems beaufschlagt wird. Vorzugsweise werden derartige Energieabsorptionsvorrichtungen im Zusammenhang mit Rohrleitungssystemen oder anderen Bauelementen verwendet, die hinsichtlich Verschiebungen oder Versetzungen, welche durch angreifende Kräfte ausgelöst werden, gesteuert bzw. unter Kontrolle gebracht werden sollen. Es handelt sich hierbei also um Vorrichtungen zur Aufzehrung von Energie bei Auftreten von seismischen oder anderer Kräften.

N i<i U"-'

In Kraftwerken, insbesondere in Kernkraftwerken,sind Rohrleitungssysteme erforderlich, in denen verschiedene Fluids, wie unter hohem Druck stehender Dampf, Ableitflüssigkeiten, Kühlflüssigkeiten usw. fließen. Dabei ist es äußerst wichtig, daß derartige Rohrleitungssysteme auch dann in keiner Weise beschädigt werden, wenn äußere Kräfte auf sie wirken. Es ist daher notwendig, die Rohrleitungen so zu haltern, daß bei Verschiebungen oder Versetzungen des Rohrleitungssystems eine direkte Hai-ο terungs- und Energieabsorption geschaffen wird und es wurden in der Vergangenheit Anstrenungen unternommen, derartige Halterungs- oder Energie-Dissipationsvorrichtungen für die Anwendung zu schaffen, um die Schwierigkeiten zu überwinden, die entstehen können, wenn derartige Rohrleitungssysteme über einen Toleranz bereich hinaus versetzt oder verschoben werden.

Typischerweise treten zwei Arten von Beanspruchungen bei den zuvor beschriebenen Rohrleitungssystemen auf.

Die erste Art steht in Verbindung mit statischen Belastungen, beispielsweise mit Kräften, die auf Grund der thermischen Expansion am Leitungssystem auftreten. In diesem Falle müssen die Lagerungen oder Halterungen so ausgebildet sein, daß sie ausreichend flexibel sind, um bei einer Ausdehnung der Leitung kritische und das Leitungssystem gegebenenfalls beschädigende Rohrbelastungen und -deformationen zu vermeiden. Die zweite Art ist eine dynamische Belastung, beispielsweise wenn Kräfte bei seismischen Ereignissen am Rohrleitungssystem auftreten. In diesem Falle müssen die Halterungen oder Lagerungen starr genug sein, um Verschiebungen, Versetzungen, Beschleunigungen und andere dynamische Rohrleitungs-Beanspruchungen klein zu halten. Um diese beiden Forderungen zu befriedigen, ist es erforderlich, Halterungs- oder Energieabsorptionsvorrichtungen zu schaffen, die von der Systemfrequenz abhängen.

Bei herkömmlichen Kraftwerken werden sehr häufig Schock-Ableiter oder Dämpfereinrichtungen verwendet. Derartige Vorrichtungen haben einen sehr geringen Widerstand bei niederen Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen, sie dämpfen jedoch sehr wirkungsvoll, wenn das Rohrleitungssystem mit hoher Frequenz schwingt oder vibriert.

Herkömmliche Dämpfereinrichtungen weisen jedoch einige schwerwiegende Nachteile auf. Sie sind teuer, erfordern Wartung, Überwachung und Unterhalt, sie sind bei komplexen Rohrleitungssystemen schwierig zu installieren oder zu warten. Der größte Nachteil besteht jedoch darin, daß derartige Dämpfereinrichtungen momentan zu Zeitpunkten sperren, wenn die Dämpferwirkung gefordert wird und gelegentlich wirken sie fehlerhaft und zu Zeitpunkten, wenn es nicht erforderlich ist. Diese Nachteile begrenzt die gesamte Zuverlässigkeit der Installationen, wenn derartige Dämpfungseinrichtungen, auch Snubbers genannt, verwendet werden. Auch wenn diese Nachteile überwunden 0 werden könnten, weisen die herkömmlichen Dämpfungseinrichtungen hinsichtlich der Ausgestaltung und Arbeitsweise noch Probleme auf. Da ein elastisch analysiertes Rohrleitungssystem, bei dem die herkömmlichen Dämpfungseinrichtungen verwendet werden, nicht wirkungsvoll Energie verzehren oder dissipieren, kann die Wechselwirkung zwischen dem Rohrleitungssystem und der Halterungsstruktur bei Verwendung herkömmlicher Dämpfungseinrichtungen so stark sein, daß das Rohrleitungssystem und die Halterungsstruktur nicht unabhängig voneinander konstruiert werden kann.

Es wurden darüber hinaus bereits Anstrengungen unternommen, verbesserte Energieabsorptionseinrichtungen zu schaffen, die im Zusammenhang mit Rohrleitungssystemen oder dgl. angewandt werden können. Einige dieser Vorrichtungen sind in den nachfolgenden Veröffentlichungen be-

A ~

schrieben, die vom College of Engineering University of California, Berkeley, California veröffentlicht wurden:

1. Report No. UCB/EERC-80/33, September 1980, mit dem Titel "Shaking Table Tests of Piping Systems with Energy Absorbing Restrainers" von S. F. Steimer und W. G. Goden.

2. Report No. ÜCB/EERC-81/09, Juli 1981, mit dem Titel "Experimental Behavior of a Spatial Piping System with Steel Energy Absorbers Subjected to a Simulated Differential Seismic Input" von S. F. Steimer, W. G. Godden und J. M. Kelly.

3. Report No. UCB/EERC-82/03, Mai 1982, mit dem Titel "Behavior of a Piping System Under Seismic Excitation", von S. Schneider, N. M. Lee und W. G. Godden.

Im erstgenannten Report ist eine einzige Energieabsorptionsvorrichtung zur Verwendung als die alleinige Energieabsorptionseinrichtung an einer bestimmten Stelle auf der Länge einer Rohrleitung beschrieben. Die Vorrichtung weist zwei entgegengesetzte Enden und zwei Seitenkanten auf, die sich vom einen Ende erstrecken und zum anderen Ende hin konvergieren, so daß das andere Ende bezüglich des einen Endes schmaler ist. In den anderen beiden Reports ist eine Einzel-Energieabsorptionsvorrichtung mit einem Federband oder einer X-förmigen Konfiguration für eine bestimmte Rohrleitungsstelle beschrieben, um die Versetzung eines Rohrleitungssystems zu steuern bzw. unter Kontrolle zu bringen und dadurch die auf Grund der Rohrleitungsverschiebung entstehende Energie zu absorbieren. Diese Einrichtung weist einen mittleren schmalen Teil und relativ breite Außenenden auf.

Im Zusammenhang mit Vorrichtungen, wie sie in den zuvor erwähnten Reports beschrieben sind, treten jedoch eine Anzahl Probleme auf. Um etwa die Enden immer zueinander parallel zu halten, ist es auf Grund der Art, in der eine solche Vorrichtung mit dem Rohrleitungssystem verbunden ist, nicht möglich, das Rohr in einer transversalen Richtung zu versetzen oder in irgendeiner Richtung zu drehen, wenn solche Bewegungen gewünscht werden oder erforderlich sind.

Auf Grund der zuvor beschriebenen Nachteile besteht Bedarf nach einer verbesserten Vorrichtung zur Absorption von Energie an mehreren Stellen entlang eines beweglichen Rohrleitungssystems oder anderer baulicher EIemente, deren Verschiebungen oder Versetzungen gesteuert bzw. unter Kontrolle gebracht werden müssen, um strukturelle oder bauliche Schaden an diesen Systemen oder Elementen zu verhindern.Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, derartige verbesserte Vorrichtungen zu 0 schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 9 angegeben.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich auch mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 11 bis 13 angegeben .

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Anzahl plattenförmiger, energieabsorbierender Elemente oder Glieder auf, die eine taillien~oder X-förmige Ausbildung aufweisen. Die Glieder sind jeweils vorzugsweise aus einem weichen Stahl, beispielsweise aus Stahl mit geringem Kohlenstoff anteil hoher Duktilität hergestellt. Die Glie-

der weisen jeweils relativ breite Endbereiche und einen relativ schmalen Mittelteil auf, wobei die Seitenkanten der Glieder von den äußeren, relativ breiten Endteilen zum Mittelteil hin konvergieren.
5

Erste Enden der Glieder sind an einer Grundplatte oder Halterung so befestigt, daß die Glieder von der Halterung oder Grundplatte nach außen abstehen und zueinander parallel sind, so daß die Glieder im wesentlichen auf der Grundplatte frei abstehen. Abstandshalter an den äußeren freien Enden der Glieder halten diese zueinander im wesentlichen parallel, und ein Arm steht von einem Ende der Abstandshalter nach außen ab, wobei das äußere Ende des Arms mit einem Ende eines länglichen Verbindungselements befestigt ist. Das andere Ende des Verbindungselements ist mit einem Rohrleitungssystem oder einem anderen Bauelement gekoppelt, dessen Versetzung oder Verschiebung gesteuert oder unter Kontrolle gebracht werden soll. Der Befestigungspunkt zwischen dem äußeren Ende des Arms und dem Verbindungselement liegt im wesentlichen in einer Ebene, die durch die Mittelteile der Glieder geht, um den Zug und Druck in bzw. auf die Glieder klein zu halten, der während der Versetzung oder Verschiebung des Arms auftritt, so daß auch das äußere Ende der Glieder selber mit minimalem Zug oder Druck beaufschlagt werden. Die Glieder bleiben daher immer frei von strukturellen Beschädigungen und Zerstörungen, da keine Abknickungen oder Verbiegungen auftreten, so daß die erfindungsgenäße Vorrichtung sehr lange ihre Funktion erfüllen kann und eine lange Lebensdauer aufweist. Darüber hinaus sind keine Wartungs- oder Unterhaltsarbeiten erforderlich und es ist auch nicht nötig, die Vorrichtungen zu ersetzen, da sie praktisch nicht beschädigt oder zerstört werden.
35

Das äußere Ende des Arms, der mit dem Abstandshaltern

an den äußeren freien Enden der Glieder verbunden ist, weist eine Stange oder einen Stab auf, an dessen eines Ende das Verbindungselement beispielsweise mit einem Bügel oder Schäkel verbunden ist. Auf diese Weise ist es möglich, das Rohr frei in die Richtungen zu drehen, in denen dies gewünscht wird. Die Stange erstreckt sich auch durch gekrümmte Längsschlitze in zwei parallelen Wänden, die an der Grundplatte befestigt sind, an denen auch die energieabsorbierenden Glieder angebracht sind. Die Enden der Schlitze dienen als Anschlagsflächen, um die Bewegung der Stange und dadurch das Verbindungselement zu begrenzen, das mit dem Rohrleitungssystem oder einem anderen Bauelement verbunden ist, dessen Versetzung oder Verschiebung gesteuert bzw. unter Kontrolle gebracht werden soll.

Die Vorrichtung kann an der Wand, den Böden oder Decken eines Baus in der Nähe des Rohrleitungssystems oder des Bauelements montiert werden.

Die vorliegende Erfindung schafft also eine verbesserte Vorrichtung zur Absorption von Energie, die in einer normalerweise gebogenen Rohrleitung oder einem entsprechenden baulichen Element auftritt, die bzw. das bei Ausdehnung oder auf Grund angreifender seismischer Kräfte beweglich ist. Dazu weist die Vorrichtung eine Anzahl beabstandeter, frei abstehender Energiebasorptionselemente oder -glieder auf, die eine bestimmte Form aufweisen und mit der Rohrleitung oder dem Bauelement so gekoppelt sind, daß bei Bewegung der Glieder die Energie absorbiert wird, die im Zusammenhang mit der sich bewegenden Rohrleitung oder dem Bauelement vorhanden ist. Dabei ist es möglich, die Rohrleitung in gewünschten Richtungen frei zu drehen, und es werden irgendwelche Abknickungen oder andere bauliehe Beschädigungen oder dgl. vermieden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist Glieder auf, die jeweils X-förmig ausgebildet sind, so daß sich ein schmaler Mittelteil und relativ breite Endbereiche ergeben, wobei die Mittelbereiche der Glieder im zusammengesetzten, installierten Zustand zueinander und bezüglich des Punktes im wesentlichen ausgerichtet sind, an dem die Rohrleitung oder das Bauelement mit der Vorrichtung verbunden ist. Dadurch wird verhindert, daß die Glieder einer Druck- oder Zugbelastung ausgesetzt werden, wenn sie auf 0 Grund einer Verschiebung oder Versetzung der Rohrleitung oder des Bauelements bezüglich der Vorrichtung selbst ausgelenkt bzw. gebeugt werden.

Vorzugsweise können die Glieder aus Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt und hoher Duktilität bestehen. Es ist auch möglich, die Glieder aus Edelstahl herzustellen, wenn der Anwender dies wünscht, oder wenn Anwendungen vorgesehen sind, bei denen die Vorrichtung in einer korrodierenden Umgebung installiert werden soll.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Energieabsorptionsvorrichtung, die mehrere Energieabsorptionsglieder in einer Gruppe angeordnet und mit einem Arm verbunden zeigt, an dem ein Rohr oder ein anderes bauliches Element befestigt ist, dessen Versetzung oder Verschiebung gesteuert bzw. unter Kontrolle gebracht werden soll;

Fig. 2 eine Ansicht der Vorrichtung von Fig. 1 in Richtung der in Fig. 1 angedeuteten Richtungspfeilen 2-2;

Fig. 3 ein Energieabsorptionsglied, wie es in der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung benutzt wird; Fig. 4 eine teilweise Seitenansicht eines Verbindungs-

/β

elements, mit dem die Energieabsorptionsglieder mit einer Rohrleitung verbunden sind; Fig. 5 das in Fig. 4 dargestellte Verbindungselement in

Aufsicht;

Fig. 6 und 7 schematische Darstellungen der Vorrichtung, die wiedergeben, wie die Energieabsorptionsglieder gebeugt werden, wenn sie Energie absorbieren, die bei einer Versetzung oder Verschiebung einer Rohrleitung auftritt, mit der die Glieder verbunden sind; und

Fig. 8 eine den Fig. 6 und 7 entsprechende Darstellung, die jedoch die nachteiligen Wirkungen wiedergibt, wenn eine Kraft auf einen anderen Teil der Vorrichtung ausgeübt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Energieabsorptionsvorrichtung ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehen und dient zur Absorption von Energie, die im Zusammenhang mit Verschiebungen und Ver-Setzungen beispielsweise einer Rohrleitung 11 (vgl.

die Fig. 4 und 5) auf Grund von Vibrationen und andere auf die Rohrleitung ausgeübte Kräfte auftritt. Derartige Kräfte umfassen auch die Wärmeausdehnung der Rohrleitung sowie hochfrequente Belastungen, wie etwa auf Grund seismischer Ereignisse auftretender Belastungen. Die Vorrichtung 10 ist durch geeignete Einrichtungen fest an einer geeigneten Unterlage, beispielsweise der Wand, dem Boden oder der Decke eines Gebäudes in der Nahe der Rohrleitung befestigt, so daß die Vorrichtung 10 bezüglieh der Unterlage bzw. der Halterung in einer im wesentlichen festen Lage angeordnet ist.

Die Vorrichtung 10 weist eine Grundplatte 12 mit einer daran angebrachten Befestigungsvorrichtung 13 auf, wobei eine Anzahl von Abstandshaltern 14 durch Bolzen 16 und oder mittels Verschweißungen und Bolzen 18 an der Grund-

platte 12 befestigt sind. Die Abstandshalter 14 sind so angeordnet, daß die ersten Enden 20 mehrerer plattenförmiger Energieabsorptionsglieder 22 (vgl. Fig. 3) festgeklemmt werden, so daß diese Glieder 22 voneinander beabstandet und im wesentlichen parallel zueinander in der in Fig. 1 dargestellten Weise angeordnet sind und von der Grundplatte 12 frei abstehend und im wesentlichen senkrecht zu dieser sind. Die zweiten Enden 24 der Glieder 22 werden ebenfalls voneinander beabstandet und im wesentlichen parallel zueinander durch eine Anzahl von Abstandshaltern 26 umfassenden Kopplungseinrichtungen gehalten, wobei die Abstandshalter 26 mittels Bolzen 28 aneinander geklemmt und gegen benachbarte Enden 24 der oberen Enden 24 der Energie&bsorptionsglieder 22 gedrückt werden. Zur Aufnahme der Bolzen 18 und 28 weisen die Enden der Energieabsorptionsglieder 22 Löcher auf (vgl. Fig. 3).

Die Glieder 22 sind im wesentlichen einander gleich und jedes Glied 22 weist die in Fig. 3 dargestellte Form auf. Jedes Glied 22 besitzt also zwei konvergente Seitenkanten auf jeder Seite eines relativ schmalen Mittelteils 22a. Jedes Glied weist also eine im wesentlichen X-förmige Gestalt auf. Darüber hinaus kann sich das Glied auf Grund des schmalen Mittelteils, das jedes Glied aufweist, in der Weise biegen, wie dies nachfolgend anhand der Fig. 6 und 7 noch erläutert werden wird.

Die Glieder 22 sind aus einem geeigneten Material, beispielsweise einem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt hergestellt, das eine hohe Biegsamkeit bzw. Duktilität aufweist. Die Glieder werden aus einer Stahlplatte ausgeschnitten, ausgestanzt oder in einer anderen Weise geformt. Die Platten haben übliche Standarddicken, beispielsweise Dicken von 3,275 mm (0,125 inch), 0,635 mm

(0,25 inch), 1,27 mm (0,5 inch) , 1 /905mm (0,75 inch) oder ähnliche Dicken. Die Dicke und die Länge der Glieder 22 werden entsprechend den Abmessungen der Rohrleitung 11 oder anderer struktureller Elemente gewählt, an denen die Vorrichtung 10 befestigt werden soll. Mathematische Berechnungsverfahren werden dazu herangezogen, die optimalen Abmessungen und Eigenschaften sowie die optimale Wahl der Glieder 22 zu erhalten. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel beträgt die Länge der Glieder 22 101,6 mm (4 inches) und eine typische Dicke ist 0,635 mm (0,25 inch). Die Energieabsorptionsglieder 22 können auch entsprechend den gewohnten Längen und Dicken ausgeschnitten, ausgestanzt oder in anderer Weise geformt werden, wie dies für bestimmte Anwendungen für Auftraggeber oder Abnehmer geeignet ist.

Wenn die Energieabsorptionsglieder 22 durch Abstandshalter 14 auf der Grundplatte 12 befestigt sind, sind die Mittelteile 22a der Glieder 22 im wesentlichen alle zu-0 einander ausgerichtet. Fig. 2 zeigt diese Ausrichtung.

Einer der End-Abstandshalter 26 weist einen daran befestigten Arm 30 auf, der in einem Winkel zum Abstandshalter 26 von diesem in der in Fig. 1 dargestellten Weise absteht. Der Arm 30 kann in irgendeiner geeigneten Weise am End-Abstandshalter 26 befestigt sein. Üblicherweise wird er mittels einer Verschweißung 32 an den Flächen des Abstandshalters 26 befestigt, die an die benachbarten Endkanten des Arms 30 anstossen. Die Länge des Arms 30 ist so gewählt, daß er über die imaginäre Mittellinie 34 (vgl. Fig. 1) ragt, die durch die Mittelteile 22a der Glieder 22 geht.

Der Arm 30 trägt, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, eine Stange 36, die, wie Fig. 2 zeigt, von den gegenüber-

liegenden Seiten des Arms 30 nach außen absteht. Diese Stange weist eine Mittelachse auf, die auf der imaginären Mittellinie 34 und in der Ebene dieser Mittellinie liegt. Die Stange besitzt Einrichtungen, mit denen ein Ende eines starren Verbindungselements 38 verbunden ist, wobei dieses Verbindungselement 38 ein Bügel, eine Stange oder ein anderes strukturelles Element sein kann.

Das Verbindungselement 38 ist in einer geeigneten Weise, beispielsweise mittels eines Bügels oder Schäkels 50 (vgl. Fig. 5) mit der Stange 36 verbunden. Das Verbindungselement ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Weise dargestellt, daß es eine Stange ist, deren eines Ende in einen Bügel 4 0 eingeschraubt ist, um mit ihm eine starre Verbindung herzustellen. Das andere Ende des Verbindungselements ist mit einer Klemme oder einer Schelle 42 versehen, die Bolzen 42a aufweist, um das Verbindungselement am Leitungsrohr 11 zu befestigen, wodurch das Leitungsrohr und die Stange 36 starr miteinander verbunden sind. Die Länge des Verbindungselements 38 ist so gewählt, daß die Vorrichtung 10 nahe genug am Leitungsrohr 11 angeordnet ist, jedoch nicht so nahe, daß sich das Leitungsrohr auf Grund von Ausdehnungs- oder externen Kräften, die auf das Leitungsrohr einwirken, versetzen oder verschieben kann.

Die Vorrichtung 10 weist weiterhin zwei parallele Wände 46 auf, die an der Grundplatte 12 befestigt sind und von dieser nach außen abstehen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Jede Wand 46 weist einen gekrümmten Längsschlitz 48 auf, durch den die Enden der Stange 36 hindurchgehen. Der Längsschlitz dient dazu, Endflächen 50 und 52 zu schaffen, die als Anschläge dienen, um die Bewegung der Stange 36 und damit des Arms 30 bei einer Versetzung der Rohrleitung 11 in beiden Richtungen zu begrenzen. Die Schlitze sind gekrümmt, weil die Stange 36

- χί -

durch die Biegung der Glieder 22 einen gekrümmten Weg in der in den Fig. 6 und 7 dargestellten und nachfolgend noch beschriebenen Weise durchläuft. Unmittelbar unterhalb der Schlitze ist eine farbcodierte Versetzungsskala 78 befestigt oder auf die Seitenwände 4 6 aufgebracht. Die farbcodierte Skala dient dazu, auf einfache Weise Versetzungen der Rohrleitung 11 bei der Inspektion und Überwachung dadurch festzustellen, daß die Lage und Bewegung der Stange 36 in den Schlitzen 48 festgestellt und ermittelt wird. Eine Seitenwand oder beide Seitenwände 46 können eine öffnung 54 aufweisen, um den strukturellen Zustand der Glieder 22 inspizieren und überwachen zu können. Die Öffnung 54 ist im ganzen im wesentlichen rechteckförmig mit Ausnahme einer gekrümmten oder konvexen Seitenkante 54a, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

Die Seitenwände 4 6 können mit einer Endwandung 56 und einer Wand 58, die der Grundplatte 12 gegenüberliegt, kombiniert werden, so daß die Vorrichtung 10 sich im wesentlichen in einem Schutzkasten befindet, der nahe den Endkanten 54b der Wände 4 6 (vgl. Fig. 1) offen ist. Durch dieses offene Ende ragt das Verbindungselement (vgl. Fig. 4 und 5) in den Kasten hinein.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, weist die Endplatte 56 eine größere Breite als der Abstand zwischen den Wänden 46 auf, so daß sich seitlich genug Platz für Löcher ergibt, wodurch das System an Gebäudewände oder Gebäudefußböden befestigt werden kann.

Nach der Installation ist die Vorrichtung 10 in irgendeiner geeigneten Weise an einer Wand 6 0 angebracht (vgl. Fig. 1), indem die Endwand 56 durch Bolzen 62 oder durch Schweißverbindungen an der Wand 60 befestigt ist. Die

Wand ist von der Rohrleitung 11 beabstandet und wenn die Vorrichtung 10 an der Wand 6 0 befestigt ist, liegt die Stange 36 in einer Ebene, die zur Verschiebungsrichtung der Rohrleitung 11 senkrecht steht. Die Rohrleitung kann horizontal, vertikal oder schräg verlaufen.

Mit dem mit der Rohrleitung und der Stange 36 in Verbindung stehenden Verbindungselement 38 kann das System die Energie auf Grund von Verschiebungen oder Versetzungen der Rohrleitung 11 absorbieren, die bei einwirkenden Kräften, beispielsweise infolge von seismischen Kräften auftreten und auf die Rohrleitung Vibrationen und Stösse ausüben.

Bei einer ersten auf die Rohrleitung ausgeübten Lateralkraft in Richtung auf die Vorrichtung 10 zu (vgl. Fig. 6), wird die Rohrleitung aus der in Fig. 6 gestrichelt dargestellten Lage lateral in die durch ausgezogene Linien dargestellte Lage verschoben bzw. versetzt. Wenn dies auftritt, verschieben die aneinandergereihten Abstandshalter 26 die oberen oder zweiten Enden 24 der Energiebasorptionsglieder 22 seitlich oder lateral aus den Ausgangsoder Gleichgewichtsebenen (Fig. 1) der Glieder 22. Jedes Glied 22 verbiegt sich an zwei Stellen jeweils an gegenüberliegenden Seiten des Mittelteils 22a und weil die Vorrichtung 10 mehrere Glieder 22 aufweist, bleiben die aneinandergereihten Abstandshalter 26 im wesentlichen parallel zu den aneinandergereihten Abstandshaltern 14, die an der Grundplatte 12 befestigt sind.

Fig. 7 zeigt den entgegengesetzten Fall, bei dem die Rohrleitung in entgegengesetzter Richtung aus der gestrichelt dargestellten Lage in die ausgezogen dargestellte Lage versetzt wird. In einem solchen Fall nehmen die Energieabsorptionsglieder 22 die in Fig. 7 dargestellten Formen an, wobei die aneinandergereihten Abstandshalter 26 sich

no

in entgegengesetzter Richtung verschoben haben/ jedoch immer parallel zu den an der Grundplatte 12 befestigten aneinandergereihten Abstandshaltern 14 bleiben.

Die Vorrichtung 10 arbeitet wirkungsvoll mit mehreren Energieabsorptionsgliedern 22, damit die Abstandshalter 26 während der Verschiebung der Rohrleitung parallel zu den Abstandshaltern 14 bleiben. Die Vorrichtung 10 weist im Minimum zwei Glieder 22 und üblicherweise drei oder mehr solcher Glieder auf.

Der Arm 30 ist ein integraler Teil des Systems 10, weil er zusätzlich zu einer auf die Enden 24 der Glieder 22 ausgeübten Kraft ein Moment erzeugt. Dies ist in Fig. 6 dargestellt, in der eine durch den Pfeil 70 angedeutete Kraft, die auf die Rohrleitung 11 ausgeübt wird, gleich der Ausübung einer Kraft 72 und eines Moments 74 auf das Ende der in Fig. 6 dargestellten aneinandergereihten Abstandshalter 26 ist. Die durch den Pfeil 72 dargestellte Kraft bewirkt eine Verschiebung der Enden 24 der Glieder 22 in der in Fig. 6 dargestellten Weise, und das durch den Pfeil 74 angedeutete Moment verhindert im wesentlichen, daß die Glieder auf Druck oder Zug beansprucht werden. Wenn eines der Glieder 22 unter Druck steht, ist es sehr wahrscheinlich, daß die Glieder sich krümmen bzw. verziehen oder knicken und beschädigt bzw. zerstört werden, so daß sie nicht mehr als Energieabsorber wirksam bleiben.

Die Wirkung einer Druck- oder Zugausübung auf die Glieder 22 ohne die Verwendung des Arms 30 ist in Fig. 8 dargestellt, gemäß der die Rohrleitung 11 direkt mit den aneinandergereihten Abstandshaltern 26, die mit den Enden 24 der Glieder 22 verbunden sind, in Verbindung stehen.

Wenn eine Kraft an dieser Stelle ausgeübt wird, tritt ein mit dem Pfeil 76 angedeutetes inneres Moment auf, das

die aneinandergereihten Abstandshalter 26 in der in Fig. 8 dargestellten Sicht im Uhrzeigersinn dreht. Dadurch wird auf die rechts angeordneten Glieder 22 ein Druck und auf das links angeordnete Glied 22 ein Zug ausgeübt. Während das linke Glied 22, das auf Zug beansprucht wird, möglicherweise nicht beschädigt oder zerstört wird, ist es sehr wahrscheinlich, daß das rechte Glied 22 verzogen oder gekrümmt wird und eine dauernde Verformung erfährt, so daß es nicht mehr als Energieabsorger dienen kann. Durch Verwendung des Arms 30 und durch Anbringung der Stange 36 auf dem Arm derart, daß die Stange zu den Mittelteilen 22a der Glieder 22 ausgerichtet ist, können die zuvor beschriebenen Schwierigkeiten vermieden werden.

Die vorliegende Erfindung schafft also eine Energieabsorptionsvorrichtung, die einfach und stabil im Aufbau ist, leicht und schnell angebracht und mit einer Rohrleitung oder anderen Elementen verbunden werden 0 kann, deren Versetzungen oder Verschiebungen auf Grund auf sie ausgeübter Kräfte gesteuert bzw. unter Kontrolle gebracht werden sollen. Die Vorrichtung weist eine lange Lebens- bzw. Betriebsdauer auf und erfordert keinerlei Wartung oder Unterhalt. Die vorliegende Erfindung ist daher vielfältig einsetzbar, etwa als Energieabsorber für Rohrleitungen in Kernkraftwerken oder anderen Einrichtungen, bei denen großer Wert auf Schutz gegen Zerstörungen oder Beschädigungen gelegt werden muß, damit flüchtige Fluids und andere gefährliche Stoffe nicht entweichen können.

Claims

Wagner & Geyer

ΓΆΤΕ N IANWAI It
t URi If ¹I ΛΝ IVU I Nl Λ1 te it ng I > '.

DR.ULRICHF GEYER. DiPL pmvs
KARL H. WAGNER. DiPi ING

35002A6

BOOO M Li NChEN POSTFACH 2 46 GEWURZMUHLSTR4SSE TELEFON ι08Ρ 220331

TELEX 522039 PA^T\\ D TELEKOPIERER iGR M & "Π iO6s? 223221 TELEGRAMME PA^TLA\\

BECHTEL INTERNATIONAL CORPORATION San Francisco, Cal. U.S.A.

Energieabsorptionsvorrichtung

Ansprüche

Vorrichtung zur Absorption von Energie mit der ein bewegliches Bauelement eines baulichen Systems beaufschlagt wird, gekennzeichnet durch eine Halterung (12); eine Anzahl plattenförmiger, energieabsorbierender Glieder (22), deren erste Enden (20) an der Halterung (12) befestigt sind, und die im wesentlichen parallel zueinander von der Halterung (12) frei abstehen, wobei die Glieder (22) einen Mittelteil (22a) aufweisen, der schmaler als die äußeren Enden (20, 24) der Glieder (22) sind, und wobei die Mittelteile (22a) der Glieder (22) zueinander im wesentlichen ausgerichtet sind; Einrichtungen (26, 28) an den äußeren freien Enden (24) der Glieder (22) zum Verbinden der äußeren freien Enden (24) miteinander, so daß die äußeren freien

ORIGINAL INSPECTED

Enden (24)ich zusammen miteinander verschieben können, wenn auf sie eine laterale Kraft ausgeübt wird; einen Arm (30), der an den Verbindungselemente (26, 28) befestigt ist und von diesen nach außen absteht, wobei das äußere Ende des Arms (30) zu den Mittelteilen (22a) der Glieder (22) im wesentlichen ausgerichtet ist; und Einrichtungen (38, 4 0), die mit dem äußeren Ende des Arms (30) gekoppelt sind und den Arm (3 0) mit dem Bauelement (11) des unter Kontrolle zu bringenden baulichen Systems verbinden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Glied (22) zwei einander gegenüberliegende Seitenkanten auf jeder Seite des Mittelteils (22a) aufweist, wobei die Seitenkanten auf der jeweiligen Seite des Mittelteils (22a) zum Mittelteil (22a) hin konvergieren (Fig. 3) .
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet

0 durch Abstandshalter (14), die mit den ersten Enden (20) der Glieder (22) verbunden sind und die ersten Enden (20) an der Halterung (12) befestigen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (30) von den Verbindungseinrichtungen (26, 28) in einem Winkel zu der Ebene nach außen absteht, die durch die freien Enden (20, 24) der Glieder (22) geht.
5- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende des Arms (30) eine Stange (36) aufweist, die sich durch den Arm (3 0) und von ihm in einander entgegengesetzten Richtungen nach außen absteht, wobei die Verbindungselemente (38, 4 0) an der Stange (36) angebracht sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (11) langgestreckt ist und die Stange (36), die mit dem Arm (30) verbunden ist, im wesentlichen parallel zum Bauelement (11) verläuft.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (38, 4 0) einen an der Stange (36) befestigten Bügel (4 0) sowie ein längliches mit dem Bügel (40) gekoppeltes Verbindungselement (38) aufweisen,wobei das äußere Ende des Verbindungselements (38) Einrichtungen (40, 42a) zum Befestigen des Verbindungselements (38) mit dem Bauelement (11) aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Wand (4 6) , die an der Halterung (12) befestigt ist und von ihr nach außen absteht und die einen gekrümmten Längsschlitz (48) sowie eine Farb-codierte, gradgeteilte Versetzungsskala nahe dem Längsschlitz (48) aufweist, wobei die am Arm (30) angebrachte Stange (36) durch diesen Längsschlitz (48) hindurchragt und die Enden (50, 52) des Längsschlitzes Anschlagsflächen bilden, um die Bewegung der Stange (36) im Längsschlitz (48) zu begrenzen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder (22) jeweils aus Stahl mit niederem Kohlenstoffgehalt und hoher Duktilität bestehen.
10. Vorrichtung zur Absorption von Energie, mit der ein bewegliches Bauelement eines baulichen Systems beaufschlagt wird, gekennzeichnet durch eine Grundplatte (12); eine Anzahl länglicher, plat-

tenförmiger, energieabsorbierender Glieder (22); erste Abstandshalter (14), die die ersten Enden (20) der Glieder (22) auf der Grundplatte (12) befestigen, wobei die Glieder (22) im wesentlichen parallel zueinander von der Grundplatte (12) frei nach außen abstehen und einen Mittelteil (22a), der schmaler ist als die äußeren Endteile (20, 24) sowie zwei einander gegenüberliegende Seitenkanten auf jeweils jeder Seite des Mittelteils (22a) aufweisen, wobei

-j Q die Seitenkanten auf der jeweiligen Seite des Mittelteils (22a) zum Mittelteil (22a) hin konvergieren und die Mittelteile (22a) der Glieder (22) zueinander im wesentlichen ausgerichtet sind; zweite Abstandshalter (26) an den äußeren freien Enden (24) der Glieder (22) zum Verbinden der äußeren freien Enden (24) miteinander, so daß diese sich zusammen miteinander verschieben können, wenn an ihnen eine Lateralkraft angreift; ein an dem zweiten Abstandshalter (26) befestigter Arm (30), der von diesem und bezüglieh diesem in einem Winkel nach außen absteht und dessen äußeres Ende im wesentlichen mit dem Mittelteil (22a) der Glieder (22) ausgerichtet ist; eine Stange (36), die sich durch den Arm (30) erstreckt und in entgegengesetzten Richtungen vom Arm nach außen absteht; sowie Verbindungselemente (38, 40), die mit der Stange (36) gekoppelt sind und den Arm (30) mit dem Bauelement (11) des unter Kontrolle zu bringenden baulichen Systems verbinden.

3Q
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch zwei voneinander beabstandete Wände (46), die an der Grundplatte (12) befestigt sind, von ihr nach außen abstehen und jeweils einen gekrümmten Längsschlitz (48) sowie eine Versetzungsskala in der Nähe des Längsschlitzes (48) aufweisen, wobei die mit dem Arm

(30) verbundene Stange (36) durch den Längsschlitz (48) hindurchragt und die Enden (50, 52) des Längsschlitzes (48) Anschlagsflächen definieren, um die Bewegung der Stange (36) im Längsschlitz (48) zu begrenzen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder (22) jeweils aus Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt und hoher Duktilität bestehen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder (22) jeweils aus Edelstahl bestehen.