DE635000C

DE635000C - Auf Innendruck beanspruchter Hohlkoerper

Info

Publication number: DE635000C
Application number: DEF76772D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1933-12-19
Filing date: 1933-12-19
Publication date: 1936-09-08

Description

Gegenstand der Erfindung sind auf Innendruck beanspruchte, insbesondere gepreßte oder gewalzte zylindrische Hohlkörper, wie Rohre, Stahlflaschen ¹U. dgl., welche quer zur Längsachse in Abständen Verstärkungen aufweisen. Bekanntlich ist bei auf Innendruck beanspruchten Hohlkörpern die Werkstoffbeanspruchimg in der Wandung in der Richtung des Umfanges etwa doppelt so groß wie die Beanspruchung in der Richtung der Achse. Man müßte also bei gleichmäßiger Wandstärke der Berechnung die größte Beanspruchung, also die Umfangsbeanspruchung, zugrunde legen. Mit Bandagen und anderen in großen Abständen angeordneten Verstärkungen quer zur Längsachse ist eine wesentliche Verringerung der Wandstärke und damit eine wesentliche Werkstoff- bzw. Gewichtseinsparung nicht zu erreichen. Andererseits wäre aber für viele Verwendungszwecke bei auf Innendruck beanspruchten Hohlkörpern eine wesentliche Verminderung der Wandstärke und damit des Gewichts sehr wertvoll; man denke beispielsweise an Stahlflaschen zum Transport von unter hohem Druck stehenden Gasen.

Die auf Innendruck beanspruchten Hohlkörper nach der Erfindung sind nun so ausgebildet, daß die Beanspruchungen in der Umfangs- und in der Längsrichtung, welche der Größe nach wesentlich voneinander verschieden sind, möglichst weitgehend einander angeglichen werden, daß also insbesondere die Umfangsspannungen an allen Stellen auf Kosten der Längsspannungen herabgesetzt sind. Gleichzeitig ist dabei darauf geachtet, daß die Verwendung besonderer auf die Hohlkörper aufzubringender Teile vermieden und eine glatte Innenfläche der Hohlkörper beibehalten wird.

Zu diesem Zweck sind bei den auf Innendruck beanspruchten Hohlkörpern nach der Erfindung als Verstärkungen ring- oder schraubenförmige Wulstverdickungen an der Außenseite der Wand in solchen Abständen angebracht, daß an allen Stellen zwischen den Wulstverdickungen die Umfangsspannung auf Kosten der Längsipannung herabgesetzt ist. Wesentlich ist also dabei neben der Ausbildung der Verstärkungen als äußere Wulstverdickungen besonders die Begrenzung des Abstandes zwischen zwei Verdickungen auf ein solches Maß, daß auch in der Mitte zwischen den Verdickungen die Umfangsspannungen noch unter der Umfangsspannung ohne derartige Verstärkungen liegen. · Besonders weitgehend wird dieses Ziel dann erreicht, wenn die Breite der Wülste und der dazwischenliegenden Täler etwa gleich gehalten wird, die Oberfläche also regelmäßig gewellt ausgebildet ist. Dabei entspricht zweckmäßig die größere Wandstärke, also die Wandstärke in den Wülsten, etwa der Umfangsbeanspruchung, die kleinste Wandstärke, also die Wandstärke in den Tälern, der Längsbeanspruchung.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes "der Erfindung dargestellt.

Die Abb. ι und 2 zeigen im Längs- und* Querschnitt ein gemäß der Erfindung aXßüj gebildetes zylindrisches Stahlrohr. Die AVax4; und 4 zeigen in gleicher Weise eine zylin¹-' drische StahlfLasche.

In der Kurvendarstellung der Abb. 5 ist unter dem Querschnitt der Verlauf der Span^ nungen dargestellt, deren Werte durch Rechnung ermittelt wurden.

Bei den beiden Ausführungsbeispielen ist

die Wand bei glatter Innenfläche außen regelmäßig gewellt. Dabei entspricht die stärkste Wandstärke« der Umfangsbeanspruchungund die kleinste Wandstärken der Längsbean,-spruchung. Die Breite der Wellen c ist gleich der Breite der dazwischenliegenden Täler d.

Der Wellenabstand sowie die Neigung des Wellenwinkels sind für die Erfindung nicht von ausschlaggebender Bedeutung.

In Abb. 5 ist zunächst ein Wandquerschnitt gemäß der Erfindung dargestellt, bei welchem zur Erleichterung der rechnerischen Untersuchung der Spannungen die Wellen rechtwinklig ausgebildet sind. Die gerade Linie A in der Kurvendarstellung zeigt den Verlauf und die Höhe der Spannungen in Umfang'srichtung bei Ausbildung der Wand ohne Wulstverstärkungen. Die Kurven B und C zeigen den Verlauf der Umfahgsspannung und der Längsspannung bei Ausbildung des Querschnitts in der darüber gezeichneten Form. Bei glatter Wand ohne-WuIstverstär.-kungen würden sich die Längsspannungen gemäß der Mittellinie der Kurve C darstellen. Es ist aus dieser Darstellung ersichtlich/ daß zwar die Längsspannungen teilweise den Wert bei gleichmäßiger Wandstärke übersteigen, die Umfangsspannungen dagegen an allen Stellen wesentlich unter den Werten bei gleichmäßiger Wandstärke liegen. Wird der Abstand der Wulstverstärkungen vonemander vergrößert, so. wird die Wellenlinie B der Umfangsspannungen in ihren Bergen wesentlich höher, die Angleichung der Umfangsspannungen an-die Längsspannungen nimmt also ab. Bei dem gewissen Abstand der Verstarkungswülste werden die Wellen die Linie A erreichen; die Umfangsspannungen haben dann an diesen Stellen den gleichen Wert wie bei Ausbildung der Wand ohne Wulstverstärkungen.

Es sind bereits Gußrohre bekannt, welche

regelmäßigen Verstärkungen an der ^ der Wand gebogen sind. Dabei

_;jiaben diese Verstärkungen aber nicht etwa den Zweck, die Längs- und Querspannungen anzugleichen, sondern sie sollen nur das Rohr allgemein verstärken und das Gießen von Rohren mit verhältnismäßig ,geringer Wandstärke, erleichtern. Die Verstärkungen haben dabei auch einen so großen Abstand voneinander, .daß der der Erfindung zugrunde liegende Zweck gar nicht erreicht wird, wie durch eine kurvenmäßige Darstellung der Längs- und Querspannungen bei den bekannten Ausführungen ohne weiteres festzustellen ist.

Die Erfindung gibt also ein einfaches Mittel, die Spannungen bei auf Innendruck beanspruchten Hohlkörpern anzugleichen, d.h. die Umfangsspannungen auf Kosten der Längsspannungen zu verringern und dadurch eine Verringerung der Wandstärke sowie infolgedessen eine Material' und Gewichtsersparnis zu erzielen. Das wird nach der Erfindung erreicht ohne besondere auf die Hohlkörper aufzubringende Teile und ohne Beeinträchtigung der glatten innenfläche.

Claims

Patentansprüche:

i. Auf Innendruck beanspruchter, insbesondere gepreßter oder gewalzter zylindrischer Hohlkörper mit quer zur Längsachse in Abständen angeordneten Verstärkungen, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungen ring- oder schraubenförmige Wulstyerdickungen an der Außen-• seite der Wand in solchen Abständen angebracht sind, daß an allen Stellen zwischen den Wulstverdickungen die Umfangsspannung auf Kosten der Längsspannung herabgesetzt ist.
2. Hohlkörper nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Wülste (ΐ) und der Täler' (d) etwa gleich

■ ist. .
3. Hohlkörper nach Anspruch 1 und .2, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinste Wandstärke (b) der Längsbeanspruchung, die größte Wandstärke (a) der Umfangsbeanspruchung entspricht.

JHierZii I Blatt Zeichnungen.