DE595054C

DE595054C - Bend

Info

Publication number: DE595054C
Application number: DEK124238D
Authority: DE
Original assignee: BERNHARD KNUPFER DIPL ING
Current assignee: BERNHARD KNUPFER DIPL ING
Priority date: 1932-02-16
Filing date: 1932-02-16
Publication date: 1934-03-27

Description

Rohrbogen oder" Krümmer bilden für alle sie durchströmenden Stoffe einen wesentlich größeren Widerstand als ein gerades Rohr und verursachen dadurch einen zusätzlichen Arbeitsaufwand. Es sind bereits mehrere Ausführungen von Rohrbogen bekannt, die diese Nachteile teils durch Einbauten, teils durch besondere Formgebung vermindern sollen. Der Grundgedanke der besonderen Formgebung war bisher die Erweiterung des Krümmerquerschnittes zur Herabsetzung der Geschwindigkeit und damit des Strömungswiderstandes. Die dabei auftretende Wirbelbildung steht der Erzielung eines großen Vorteiles entgegen.Pipe bends or "bends" are essential for all substances flowing through them greater resistance than a straight pipe and thereby cause an additional Workload. There are already several versions of elbows known that These disadvantages are reduced partly by built-in components and partly by special design should. The basic idea behind the special design has so far been the expansion of the Elbow cross-section to reduce the speed and thus the flow resistance. The formation of eddies that occurs in this process is contrary to the achievement of a great advantage.

Man hat ferner vorgeschlagen, den Querschnitt des Rohrkrümmers mit zunehmender Ablenkung des Flüssigkeitsstromes aus der ursprünglichen Richtung zu verengen und von der Stelle der beendeten Ablenkung an allmählich wieder zu.erweitern. Man wollte hierdurch den Raum auf der Innenseite des Krümmers, in dem sich ein Unterdruck bilden kann und in dem Wirbelungen auftreten können, vermeiden. Diese Bauart bringt aber den Nachteil einer erheblichen Drosselung und damit einen Druckverlust des den Krümmer durchströmenden Mediums mit sich und ist daher für die Praxis nicht sonderlich geeignet.It has also been proposed that the cross section of the pipe elbow increases with To narrow the deflection of the flow of liquid from the original direction and from where the distraction ended, gradually widening it out again. One wanted This creates the space on the inside of the manifold in which a negative pressure can build up and in which eddies occur can avoid. However, this design has the disadvantage of considerable throttling and thus a pressure loss of the medium flowing through the elbow and is therefore not particularly useful in practice suitable.

Es sind ferner Rohrkrümmer bekanntgeworden, bei denen der eine Schenkel tangential im Schraubengang in den zweiten Schenkel übergeht, wodurch erreicht werden soll, daß die Flüssigkeit bei der Richtungsänderung einer kreisenden Bewegung unterworfen wird, um die Strömungsverluste herabzusetzen. Diese Krümmer sind für normale Rohrleitungen wegen ihrer komplizierten Bauart viel zu teuer.There are also pipe elbows become known in which one leg is tangential merges in the screw thread into the second leg, which is intended to ensure that the liquid when changing direction is subjected to a circular motion in order to reduce the flow losses. These elbows are far too expensive for normal pipelines because of their complicated design.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß zur Erzielung eines Krümmers mit möglichst geringem Wirbelverlust folgende Anforderungen zu erfüllen sind:The invention is based on the knowledge that to achieve a manifold with as possible low vortex loss, the following requirements must be met:

1. Die Längendifferenz zwischen äußerster und innerster Mantellinie muß so gering wie möglich gehalten werden.1. The difference in length between the outermost and innermost surface line must be as small as be kept possible.

2. Die Zunahme der Länge der Mantellinien von innen nach außen soll gleichmäßig stetig erfolgen, so daß sich bei Auftragung als Kurve möglichst eine gerade Linie ergibt.2. The increase in the length of the surface lines from the inside to the outside should be even take place continuously, so that a straight line is obtained when plotted as a curve.

3. Der Querschnitt vom einen Anschlußende zum Hauptkrümmungsquerschnitt und weiter zum andern Anschlußende soll inhaltsgleich oder annähernd inhaltsgleich bleiben.3. The cross-section from one connection end to the main curvature cross-section and further to the other end of the connection should remain the same or approximately the same.

Die erstgenannte Bedingung ist deshalb von Bedeutung, weil ihre Erfüllung eine größtmögliche Verringerung der Relativbewegung zwischen den einzelnen den Gesamtquerschnitt durchströmenden Stromfäden mit sich bringt, was wiederum eine Verringerung der Wirbelbildung und des Strömungswiderstandes zur Folge hat. In der gleichen Richtung wirkt sich die Erfüllung der zweitgenannten Anforderung aus.The first condition is important because its fulfillment is the greatest possible Reduction of the relative movement between the individual the overall cross-section flowing through current filaments brings with it, which in turn a reduction of the vortex formation and the flow resistance has the consequence. The fulfillment of the latter works in the same direction Request.

Die Einhaltung eines gleichbleibenden lichten Querschnittes ist deshalb von Wichtigkeit, weil jede Verringerung des QuerschnittesMaintaining a constant clear cross-section is therefore important because any reduction in cross-section

Drosselverluste mit sich bringt. Erweiterungen des Querschnittes sind ebenfalls ungünstig, weil sie zur Entstehung von Wirbelfeldern führen. Bei den bisher bekannten Krümmern sind die genannten drei Anforderungen nur zum Teil erfüllt. Zum Beispiel sind Krümmer mit ovalem Querschnitt an der Stelle der Krümmung vorgeschlagen worden. Krümmer dieser Art, bei denen die ίο kleine Achse des ovalen Querschnittes senkrecht zur Hauptebene des Krümmers steht, sind in ihrer Wirkung gleich oder noch ungünstiger als die Krümmer mit gleichbleibendem rundem Querschnitt. Krümmer dieser Art, bei welchen die lange Achse des ovalen Querschnittes senkrecht zur Hauptebene des Krümmers steht, sind in der Literatur ebenfalls bekanntgeworden, und zwar auch in einer Ausführungsform, bei welcher der runde Ausgangsquerschnitt stetig in einen inhaltsgleichen ovalen Querschnitt übergeführt wird. Bei einem solchen Krümmer wird die Längendifferenz zwischen äußerster und innerster Mantellinie auf das geringstmögliehe Maß zurückgeführt; doch ergibt sich hierbei der Nachteil einer ungleichmäßigen Zunahme der Länge der Mantellinien von innen nach außen, und zwar insbesondere in dem mittleren Teil des Ouerschnittes. Hier haben also benachbarte Stromfäden verhältnismäßig große Geschwindigkeitsdifferenzen. Dieser Nachteil wäre bei derartigen Krümmern mit ovalem Querschnitt an der Krümmerhauptebene nur dadurch zu beseitigen, daß die lange Achse des ovalen Querschnittes etwa auf das Maß des Durchmessers des runden Ausgangsquerschnittes verkleinert wird. EinBrings throttle losses. Extensions of the cross-section are also unfavorable, because they lead to the creation of vortex fields. In the case of the manifolds known so far, the three requirements mentioned are only partially fulfilled. For example, elbows with an oval cross-section at the point of curvature have been proposed. Elbows of this type in which the ίο minor axis of the oval cross-section is perpendicular to the main plane of the bend are the same or even less favorable in their effect than the bends with a constant round cross-section. Elbow this Type in which the long axis of the oval cross-section is perpendicular to the main plane of the Krümmer stands, have also become known in the literature, including in an embodiment in which the round output cross-section steadily changes into an identical content oval cross-section is transferred. With such a bend, the Difference in length between the outermost and innermost surface line to the lowest possible level Measure traced back; but this has the disadvantage of being uneven Increase in the length of the surface lines from the inside out, especially in the middle part of the cross-section. Here, therefore, the neighboring streams are proportionate large speed differences. This disadvantage would be with such manifolds with an oval cross-section at the manifold main plane only to be eliminated by the fact that the long axis of the oval cross-section is approximately the same as the diameter of the round Output cross-section is reduced. A

. solcher Krümmer wäre aber wegen der durch die große Querschnittsverengung gegebenen starken Drosselung praktisch nicht verwendbar. . such a bend would be given because of the large cross-sectional constriction strong throttling practically not usable.

Erfindungsgemäß wird nun dadurch ein Krümmer geschaffen, der alle drei Anforderungen erfüllt, daß der Ausgangsquerschnitt des Krümmers zur Krümmung hin stetig in einen inhaltsgleichen Querschnitt von flacher, nierenartiger Form übergeführt wird, derart, daß die mittleren Stromfäden auf einem nach innen konkaven Bogen liegen. Hinsichtlich der Größe der Längendifferenz zwischen äußerster und innerster Mantellinie entspricht ein solcher Krümmer etwa einem KrümmerAccording to the invention, a manifold is now created that meets all three requirements fulfills that the starting cross-section of the bend towards the bend is steadily changing into a cross-section of the same content of flat, kidney-like shape is transferred, so that the middle stream filaments on a after concave arches on the inside. Regarding the size of the difference in length between the outermost and innermost surface line of such a bend corresponds approximately to a bend

..- mit ovalem Querschnitt und senkrecht zur Hauptebene des Krümmers gerichteter langer Achse des Ovals. Im Gegensatz zu den Verhältnissen bei dem letztgenannten Krümmer nehmen aber die Längen der Mantellinien von . innen nach außen gleichmäßig stetig zu, so daß starke Unterschiede der Geschwindigkeiten benachbarter Stromfäden vermieden werden...- with an oval cross-section and a long one directed perpendicular to the main plane of the bend Axis of the oval. In contrast to the situation with the latter manifold but take the lengths of the surface lines from. inside outwards evenly steadily, so that strong differences in the speeds of adjacent stream filaments are avoided.

Der Erfindungsgedanke kann nicht nur bei einfachen Rohr- oder Leitungskrümmern angewendet werden, sondern auch für Turbinenkanäle und besitzt besondere Bedeutung auch für den Ventilbau, indem man den Krümmer nach der Erfindung als Ventilgehäuse verwenden kann. Bekanntlich erfährt das Medium bei normalen Durchgangsventilen mit senkrecht zur Rohrachse gerichteter Ventilspindelachse eine starke Richtungsänderung und dadurch einen entsprechenden Drosselverlust. Man hat zwar auf den verschiedensten Wegen versucht, diesen Verlust zu verringern, ohne aber zu einer voll befriedigenden Lösung zu gelangen. Aus diesem Grunde verwendet man aieuerdings in großem Umfang die sogenannten Schrägsitzventile, bei denen es durch elliptische Ausbildung des Gehäuses am Ventilsitz möglich ist, die Durchström-Verluste auf ein Minimum zu beschränken.The idea of the invention can not only be used for simple pipe or pipe bends but also for turbine ducts and is of particular importance also for valve construction by making the manifold can use according to the invention as a valve housing. As is well known, the medium learns for normal straight-way valves with the valve spindle axis perpendicular to the pipe axis a sharp change in direction and thus a corresponding throttle loss. One has on the most varied Because of trying to reduce this loss, but without becoming a fully satisfactory one Solution to arrive. For this reason, however, it is widely used the so-called angle seat valves, in which there is an elliptical housing at the valve seat it is possible to limit the flow losses to a minimum.

Die Erfindung bietet nun die Möglichkeit, die Durchströmverluste auch bei normalen Durchgangsventilen in erheblicherem Maße, als dies bisher erreicht werden konnte, zu vermindern, wenn man das Gehäuse als Krümmer von der angegebenen Form ausbildet.The invention now offers the possibility of reducing the flow losses even with normal To reduce through valves to a greater extent than was previously possible, if the housing is designed as a bend of the specified shape.

Der Krümmer nach der Erfindung läßt sich auf beliebige geeignete Weise, z. B. durch Gießen, herstellen.The manifold according to the invention can be in any suitable manner, for. B. by Casting, manufacturing.

In der Zeichnung ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht.In the drawing, the invention is illustrated using two exemplary embodiments.

Fig. ι ist ein Längsschnitt durch einen Krümmer für Leitungen mit kreisförmigem Querschnitt.Fig. Ι is a longitudinal section through one Elbow for pipes with a circular cross-section.

Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie A-B der Fig. i.FIG. 2 is a section along line AB of FIG.

Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie C-D der Fig. i.FIG. 3 is a section along line CD of FIG.

Fig. 4 bis 7 zeigen die Anwendung der Erfindung zur Herstellung eines Durchgangsventils, und zwar zeigt 4 to 7 show the application of the invention to the manufacture of a straight-way valve, namely FIG

Fig. 4 einen Aufriß eines Durchgangsventils in schematischer Darstellung.Figure 4 is an elevation of a globe valve in a schematic representation.

Fig. 5 ist ein Grundriß.Fig. 5 is a plan view.

Fig. 6 ist ein Schnitt nach Linie 6-6 der Fig. 4.FIG. 6 is a section along line 6-6 of FIG. 4.

Fig. 7 ist ein Schnitt nach Linie y-j der Fig. 4.FIG. 7 is a section along line yj in FIG. 4.

Fig. 8 bis 12 veranschaulichen Vorteile des Erfindungsgegenstandes an Hand graphischer Darstellungen.FIGS. 8 to 12 illustrate advantages of the subject matter of the invention with the aid of graphs Representations.

Gemäß Fig. 1 bis 3 wird der runde Querschnitt an den Enden des Krümmers allmählich und stetig in einem flachen, nierenförmigen Querschnitt an der Krümmungsstelle übergeführt, und zwar so, daß seine lange Achse senkrecht zur Hauptebene des Rohrbogens steht. Auf diese Weise liegen die mittleren Stromfäden auf einem nach der Innenseite des Krümmers konkaven Bogen, und zwar einem Kreisbogen ,x-x, dessen Mit-According to Fig. 1 to 3, the round cross-section at the ends of the bend is gradually and steadily converted into a flat, kidney-shaped cross-section at the point of curvature, in such a way that its long axis is perpendicular to the main plane of the pipe bend. In this way, the central streams lie on an arc that is concave towards the inside of the bend, namely an arc of a circle , xx, the center of which

telpunkt ο ist. Die Begrenzungslinien α und b des nierenförmigen Querschnittes sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls durch Kreisbogen um den Mittelpunkt ο gebildet, so daß also sämtliche Kreise konzentrisch angeordnet sind. Der nierenförmige Querschnitt ist etwa inhaltsgleich dem runden Ausgangsquerschnitt.center point ο is. The boundary lines α and b of the kidney-shaped cross-section are also formed in the illustrated embodiment by circular arcs around the center point o , so that all the circles are arranged concentrically. The kidney-shaped cross-section is roughly the same as the initial round cross-section.

Fig. 4 bis 7 zeigen die Anwendung der Erfindung zur Herstellung eines Durchgangsventils, und zwar ist sowohl der linke Ge-4 to 7 show the application of the invention for the production of a straight-way valve, and both the left

. häuseteil c als auch der rechte Gehäuseteil d als Krümmer nach der Erfindung ausgebildet.. housing part c and the right housing part d designed as a manifold according to the invention.

Fig. 8 bis 12 veranschaulichen die Vorteile und Wirkungen des Erfindungsgegenstandes in Form graphischer Darstellungen.FIGS. 8 to 12 illustrate the advantages and effects of the subject matter of the invention in the form of graphical representations.

Fig. 8 und 9 zeigen in Aufriß und Grundriß den nierenförmigen Krümmer nach der Erfindung, wobei in Fig. 9 mit gestrichelten Linien ein ovaler Krümmer von gleichem Ausgangsquerschnitt eingezeichnet ist, dessen lange Achse dem Durchmesser des runden Ausgangsquerschnittes entspricht.8 and 9 show in elevation and plan the kidney-shaped bend according to the invention, wherein in Fig. 9 with dashed lines an oval bend of the same starting cross-section is shown, the long axis of which corresponds to the diameter of the round output cross-section is equivalent to.

Fig. 10 zeigt einen Krümmer mit ovalem Querschnitt, wobei das Oval flächeninhaltsgleich dem runden Ausgangsquerschnitt und daher auch gleich dem nierenförmigen Querschnitt der Fig. 9 ist.10 shows an elbow with an oval cross-section, the oval having the same area the round starting cross-section and therefore also equal to the kidney-shaped cross-section of Fig. 9 is.

Sowohl bei dem nierenartigen Krümmer (Fig. 8 und 9) und dem ovalen Krümmer (Fig. 10) ist die kurze Achse des flachen Querschnittes die gleiche, so daß die Umrißlinien ι, ι, ι und 7, 7, 7 der Fig. 8 für alle drei Krümmer zutreffen.Both the kidney-shaped bend (Figs. 8 and 9) and the oval bend (Fig. 10) the short axis of the flat cross-section is the same so that the outlines ι, ι, ι and 7, 7, 7 of Fig. 8 for all three bends apply.

. Fig. 11 veranschaulicht die Art der Zunahme der Länge der Mantellinie von innen nach außen bei dem Krümmer (Fig. 10), während Fig. 12 die entsprechenden Verhältnisse bei dem nierenartigen Krümmer nach der Erfindung (Fig. 8 und 9) und gleichzeitig auch des Krümmers mit dem kleinen ovalen Querschnitt entsprechend den gestrichelten Linien (Fig. 9) veranschaulicht.
Aus diesen Bildern ist ersichtlich, daß der kleine, in Fig. 9 gestrichelt angedeutete ovale Krümmer von den vorstehend angegebenen drei Bedingungen nur die ersten beiden erfüllt. 'Dagegen ist dieser Krümmer wegen der Drosselung des Querschnittes für die Praxis nicht brauchbar. Der Krümmer mit dem inhaltsgleichen ovalen Querschnitt (Fig. 10) erfüllt nur die erste und dritte Bedingung. Dagegen ist eine gleichmäßig stetige Zunahme der Länge der Mantellinie von innen nach außen nicht gegeben, wie sich aus Fig. 11 ergibt. Die Steigung der Endpunktkurve bleibt nicht konstant, sondern schwankt dauernd, und zwar derart, daß namentlich zwischen x' und d eine starke Zunahme der Länge eintritt, die sich in einem entsprechenden großen Geschwindigkeitsunterschied der diesen Punkten entsprechenden Stromfäden äußert.. Fig. 11 illustrates the type of increase in the length of the surface line from the inside to the outside in the elbow (Fig. 10), while Fig. 12 shows the corresponding relationships in the kidney-shaped elbow according to the invention (Figs. 8 and 9) and at the same time also the Manifold illustrated with the small oval cross-section corresponding to the dashed lines (Fig. 9).
It can be seen from these images that the small oval bend indicated by dashed lines in FIG. 9 only fulfills the first two of the three conditions given above. On the other hand, this bend cannot be used in practice because of the throttling of the cross section. The bend with the same oval cross-section (FIG. 10) only fulfills the first and third conditions. In contrast, there is no uniform, steady increase in the length of the surface line from the inside to the outside, as can be seen from FIG. 11. The slope of the end-point curve does not remain constant, but fluctuates continuously, namely in such a way that between x ' and d there is a strong increase in length, which is expressed in a correspondingly large difference in speed of the current filaments corresponding to these points.

Bei dem nierenförmigen Krümmer (Fig. 8 und 9) sind alle drei Anforderungen erfüllt. Die Längendifferenz zwischen äußerster und innerster Mantellinie entspricht derjenigen des ovalen Krümmers (Fig. 10); dagegen verläuft die Endpunktkurve, wie aus Fig. 12 hervorgeht, etwa in einer geraden Linie, d. h. die Zunahme der Mantellinienlänge erfolgt gleichmäßig stetig.In the case of the kidney-shaped bend (FIGS. 8 and 9) all three requirements are met. The difference in length between the outermost and innermost surface line corresponds to that the oval bend (Fig. 10); on the other hand, the end point curve runs, as can be seen from FIG. 12, roughly in a straight line, d. H. the surface line length increases steadily.

Aus Fig. 8 und 9 ist auch ztt ersehen, in welcher Weise konstruktiv die Nierenform aus der ovalen Form entsprechend den gestrichelten Linien (Fig. 9) abgeleitet werden kann, und zwar dadurch, daß die die Mantellinie bildenden Kreisbögen um ihre Sehnen von der Hauptebene des Krümmers aus fächerförmig nach außen schwingen, bis sie einen dem Anschlußquerschnitt annähernd flächeninhaltsgleichen Querschnitt begrenzen, der in Fig. 9 in der Zeichenebene liegend durch die Punkte 1, 2.', 3', 4', 5', 6', 7, 8', 9', 10', 11', 12' bestimmt wird und nierenförmig ist.From Fig. 8 and 9 it can also be seen in which way the kidney shape can be derived from the oval shape according to the dashed lines (Fig. 9), namely by the fact that the circular arcs forming the surface line around their chords from the main plane the manifold swing out in a fan shape to the outside until they define a terminal cross section approximately acreage same cross section in FIG. 9 in the plane lying through the points 1, 2 ', 3', 4 ', 5', 6 ', 7, 8 ', 9', 10 ', 11', 12 'is determined and is kidney-shaped.

Claims

Patent claims:

1. Elbow, the output cross-section of which is continuously converted into a flattened cross-section of approximately the same content as the output cross-section, the long axis of the flattened cross-section being perpendicular to the main plane of the elbow, characterized in that the elbow has a flat cross-section at the point of curvature , kidney-like shape, in such a way that the central stream filaments lie on an inwardly concave arc (ss). i _O o

2. Elbow according to claim 1, characterized in that the outer and inner boundary lines (α and b) of the kidney-shaped cross-section represent arcs of a circle, and that the arcs [a, b and x) ■ have a common center point Co) .

1 sheet of drawings