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Federwanddehnungsausgleicher Die Erfindung bezieht sich auf einen
Dehnungsausgleicher für Rohrleitungen, bei dem das Neue und Fortschrittliche darin
erblickt wird, daß die beiden Roh.rend-en mehrstufenförmig erweitert und die ineinanderp.assenden
größten Erweiterungen. ineinandergeschoben sind, deren überlappung, gegebenenfalls
zickzackförmi,g, verschweißt ist.
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Der Gegenstand der Erfindung gehört zu den Dehnungsausgleichern, deren
Mittelachse nicht, wie bei den sog. Lyra- oder Federrohren oder anderen Ausgleichern,
von der Achse der Rohrleitung, deren Dehnung auszugleichen ist, abweicht, sondern
reit der Rohrachse zusammenfällt. Soweit olcheAusgleicher nicht Stopfbudhsenausgleicher
sind, werden sie -meistens von Wellen gebildet, die den Rohrdurchmesser mehr oder
weniger stark überragen. Macht man die Wellen niedrig, so daß :sie -sich aus dem
Rohrwerkstoff -selbst herausarbeiten lassen, o. ist ihre Dehnungsaufnahmefähigkeit
je Längeneinheit nur gering. Man ist deshalb ,gezwungen, eine sehr ;große Rohrstrecke
mit Wellen zu versehen, um einen wirksamen Ausgleicher zu erhalten.
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Den Mangel sucht man dadurch zu vermeiden, daß man den Wellen ,eine
große Höhe oder Ausladung gibt. In diesem Falle lassen sich jedoch nur inoch bei
leicht bildsamen Werkstoffen, wie Kupfer o. dgl., die Wellen aus dem Rohrwerkstoff
selbst herstellen, und. zwar wegen der starken " Abnahme der Wanddicke nahe dem
Außenrande -der Wellen ,nur bis zu einer ,gewissen Grenze, weil die stärksten Beanspruchungen
an den beiden Wellenrändern auftreten.
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Eine derartige Beschränkung läßt sich vermeiden, wenn man die weit
ausladenden Wellen aus Blechringen zusammensetzt. Jede Welle besteht dabei aus zwei
Ringen oder Ringscheiben, die .an ihrem Außenrande unter sich 'und an ihrem Innenrande
mit den Nachbarwellen verbunden sind. Damit ergeben sich jedoch doppelt so viele
Nähte, wie Wellen vorhanden sind, und alle Nähte unterliegen der Gefahr des Undichtwerdens,
wenn man dieselben nicht so stark ausführt, daß die Nachgiebigkeit des Dehnungsausgleichers
darunter leidet.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, zum Zwecke des Dehnungsausgleiches
,an Rohrleitungen topfartige Erweiterungen mit .nur einer Stufe vorzusehen, oder
aber die Wellen von Dehnungsausgleichern nicht 'm der meist gebräuchlichen Weise
bogenförmig verlaufen
zu lassen, sondern im wesentlichen rechteckig
auszubilden.
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Mit einer einstufigen topfartigen Erweiterung läßt sich selbst bei
großer Ausladung keine befriedigende Dehnungsaufnahme .,erzielen. Der Topfboden
(die Ringscheibe) federt zwar gut, aber die Formänderungen in den Umbugkreisen werden
so groß, daß dort zu hohe Beanspruchungen auftreten, und nur in den Verbindungsnähten
erzielt man eine günstigere Beanspruchung. Auch mit einer Mehrzahl vorn rechteckigen
Wellen kann eine günstige Dehnungsaufnahme nicht gewonnen werden. Die Nähte sind
zwar ebenfalls weniger stark beansprucht, aber bei dem rechteckigen Verlauf der
verhältnismäßig engen Wellen ist die Nachgiebigkeit zu gering.
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Man hat deshalb später sog. Federwanddebnungsausgleicher geschaffen,
d. h. Ausgleicher, die die Dehnung der Rohrleitung durch Membrane oder Federwände
aufnehmen. Bei einem kennzeichnenden- Ausgleicher dieser Art sind die beiden Rohrendern
von zwei Rvnginembranen umgeben; die-. an ihrem äußeren Rande durch einen 7,ylindqermantel
verbunden sind. Das Ganze bildet- eine topfartige-Erweiterung, bei der die zur Rohrachse
senkrecht stehenden Wände zentrisch zur Achse gewellt sind.
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Gewöhnliche Federwände mit ,auf der ganzen Fläche gleichen Ringwellen
eignen sich für diese Ausgleicher nicht; denn bei gleicher Höhe und Breite jeder
Welle ergibt sichtnahe und am inneren Rande der Federwand eine ähnliche Verringerung
der Wanddicke, wie sie bei ,gewöhnlichen Ausgleichern mit aus der Rohrwand selbst
heraus;gearhe:teten Wellen an und nahe dem äußeren Rande eintritt" überdies besteht
beim. Pressen der Wellen die Gefahr einer Stauchun;g, die ungleiche Spannun.gen
verursacht. Man läßt deshalb sowohl die Wellenlänge wie auch die Wellenhöhe der
Federwand vorn ihrem äußeren zum inneren Rande hin abnehmen. Damit entstehen aber
sehr hohe Beanspruchungen am inneren. Rande, also, im Bereich des ohnehin geringsten
spannurngaufnehmenden Werkstoffinhalts. Hier müß daher nach verhältnismäßig kurzer
Zeit eine Ermüdung eintreten, die fi-ühzeiti@,g zum Bruch führt.
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Bei dem Gegenstande der Erfindung fehlen die ,erwähnten Nachteile,
und die Herstellung ist eine verhältnismäßig einfache.
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In jeder Stufe des neuen Federwanddehnungsausgleichers- werden die-
Dehnungen der Rohrleitung an jeder Seite der zur Rohrachse senkrecht stehenden Symmetrieebene
von einer federnden Ringscheibe und zwei kreisförmigen Umbugen, insgesamt also von
zwei Ringscheiben und vier ringförmigen Umbügen, aüfb enomrnen. In den zylindrischen
Wänden .der Stufen tritt im wesentlichen eine bloße Druck- oder Zugbeanspruchung
auf, während sich die Durchbiegungen annähernd gleichmäßig auf die ganze Federwand
verteilen. Je gleichmäßiger aber die Spa!n;nungsverteilung ist, eine um so größere
Dehnungsaufnahme und Lebensdauer hat der Ausgleicher.
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Die beiden' Hälften des neuen Ausgleichers können nicht nur aus Blech
,gedrückt, sondern auch z. B. aus in der Mitte verdickten Scheibengezogen oder gepreßt
werden. Sire lassen sich ferner aus Rohr herstellen, und zwar entweder durch Einziehen
eines Rohres vom äußeren Durchmesser der 'höchsten. Stufe oder durch Aufweiten ,eines
Rohres vom Durchmesser der nedri!gsten Stufe oder aber auch durch Eiziehen und Aufweiten
eines Rohres vom Durchmesser einer mittleren Stufe. Es besteht .also- der weitere
Vorteil, daß man durch die Wahl der Herstellungsweise .die Art der Verteilung des
Werkstoffes über die Federwand innerhalb gewisser Grenzen bestimmen kann. e ' Durch
das Ineinanderschieben der ineinanderpas.senden größten Erweiterungen wird die durch
Schweißen herzustellende Verbindungsnaht der beiden Ausgleicherhälften weitgehend
entlastet. Zwecks weiterer Erhöhung der Sicherheit der Naht kann diese in der bei
Laschenmuffen für Rohrrundnähte bekannten Weise zickzackförmig verlaufen.
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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt. Es bedeuten: Abb. i links eine Ansicht und rechts einen Schnitt
.nach Linie I-I der Abb. z, Abb.2 oben einen. Grundriß und unten einen Schnitt nach
Linie II-II der Abb. i.
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Die beiden Rohre a und b sind an ihren einander zugekehrten
Enden mehrstufenförmig erweitert, und zwar im gezeichneten Beispiel zweistufig:
einmal bei f und einmal bei c bzw. d. Die größten Erweiterungen c und d passen ineinander
-und sind Übereinan.dergeschob.en. Sie werden miteinander verschweißt, und zwar
vorzugsweise mit einer Zickzackrfflit e, zu deren Herstellung die Erweiterung d
zahnartig ausgeschnitten ist.
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Je nach der Größe der Rohrdehinungen, die von dem. Ausgleicher aufzunehmen
sind, wird die Anzahl der stufenförmigen: Erweiterungen gewählt, d. h. man kann
statt je einer Zwischenstufe f auch je zwei. oder mehr Zwischenstufen vorsehen.
Die Schweißverbindung der mehrstufigen Federwände oder AusgleIcherhälften b-f-c
und a-f-,d läßt sich auch abweichend von dem gezeichneten Beispiel ausführen.
Die Zickzacknaht e braucht ferner nicht mit rechteckigen Zähnen angelegt zu
werden,
sondern man kann die Zahnfüße und Zahnköpfe mehr oder weniger abgerundet verlaufen
lassen.
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Der neue Fedei-wandausgleich:er kann als selbständiger Körper hergestellt
und beson.-ders an die Rohre ,angesetzt werden. Die mehrstufenförmigen Erweiterungen
lassen sich aber in vielen Fällen .auch unmittelbar aus den Rohren herstellen.