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Verfahren zur Festlegung von Druckleitungen und durch Anwendung dieses
Verfahrens erhaltene neue Druckleitungen Die Druckleitungen, insbesondere die Leitungen
zur Speisung von Wasserturbinen, werden auf dem verschiedenen angetroffenen, natürlichen
oder von Menschenhand bearbeiteten Gelände nach der sog. Schweizer Methode oder
der sog. französischen Methode verlegt.
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Der diesen beiden Methoden gemeinsame Punkt besteht in der Verwendung
sog. Verankerungsblöcke, welche die Leitungen unverrückbar an ausgewählten Punkten
an dem Boden befestigen.
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Der Unterschied zwischen diesen beiden Methoden besteht darin, daB
man bei der Schweizer Methode an verschiedenen Punkten der Leitung zwischen den
VerankerungsblöckenAusdehnungsverbindungen anordnet. Dank dieser Verbindungen ist
der zwischen zwei Verankerungsblöcken liegende und durch diese festgelegte Teil
der Beanspruchung entzogen, die von den Längskräften herrührt, welche z. B. durch
von Temperaturschwankungen herrührenden Ausdehnungen erzeugt werden.
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Bei der französischen Methode sind keine Ausdehnungsverbindungen vorhanden,
so daB die Leitungsteile zwischen Verankerungsblöcken keine Unterbrechung des Zusammenhangs
aufweisen. Die Längszug- oder Druckkräfte werden dann von der Leitung selbst aufgenommen.
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Zur Anwendung der französischen Methode müssen die zwischen den Verankerungsblöcken
liegenden Leitungsteile bei einer geeigneten und im voraus berechneten Temperatur
festgelegt werden, damit man in der Längsrichtung Zug- oder Druckspannungen erhält,
die so bestimmt sind, daB sie den Betriebsbedingungen entsprechen. Praktisch kann
man sich für die Berechnung der Längskräfte auf die von den Temperaturschwankungen
erzeugten beschränken,
welche stets am größten sind, wenn die Leitung
leer ist. Die Berechnungen zeigen, daß bei bestimmten Herstellungsbedingungen die
Längskräfte von der Leitung selbst und von der Temperatur abhängen, bei welcher
die Leitung zwischen ihren Verankerungen festgelegt wurde.
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Man muß daher bei der praktischen Ausführung warten, daß die Temperatur,
für welche die Rechnung ausgeführt wurde, sich einstellt, was die Herstellungsarbeiten
beträchtlich verzögern kann.
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Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren zum Gegenstand, welches
gestattet, die Leitung zu einem beliebigen Zeitpunkt festzulegen, indem man ihr
in der Längsrichtung geeignete Zug- oder Druckspannungen aufdrückt. Es ist daher
zur Ausübung dieses Verfahrens notwendig, daß man zwischen den Teilen, welche den
zwischen den Verankerungsblöcken festgelegten Abschnitt der Leitung bilden, geeignete
Spannungen erzeugen kann, welche von der Außentemperatur in dem Augenblick, an welchem
die Anbringung erfolgt, abhängen.
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Hierfür werden gemäß dem den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahren
die zwischen den Verankerungsblöcken oder Anschlägen liegenden Leitungsteile durch
teleskopische Elemente gebildet, die so ausgebildet sind, daß man zwischen ihnen
Längskräfte entgegengesetzter Richtung erzeugen kann, die so eine veränderliche
Vorspannung bewirken. Diese Elemente werden in der Folge gegeneinander festgelegt,
so daß die erzeugte Vorspannung endgültig wird, wobei die Elemente nur noch ein
und denselben Block bilden.
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Für die Ausübung des Verfahrens kann man verschiedene Anordnungen
verwenden, von denen die Zeichnungen einige beispielshalber schematisch zeigen.
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Auf Abb. i ist ein Abschnitt einer Druckleitung F mit einem Durchmesser
d dargestellt, der zwischen zwei Verankerungsblöcken A und B liegt,
die in das Gelände eingelassen sind. In diese Leitungsabschnitte ist an einem beliebigen
Punkt, und zwar vorzugsweise in der Nähe eines seiner Enden, eine Vorrichtung C
eingeschaltet, welche in der Längsrichtung die zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses
notwendige Spannung erzeugen soll. Die Vorrichtung C kann auf verschiedene Weise
verwirklicht werden, wie weiter unten ausgeführt werden wird.
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Auf Abb. 2 ist die Richtung der zu erzielenden Spannung eine Zusammendrückung,
so daß der einzige interessante Druck der Innendruck P ist. Die beiden Teile der
Leitung F weisen ein eingreifendes Ende D bzw. ein umgreifendes Ende E auf, welche
ineinander eindringen, wobei eine Dichtung J zwischen den miteinander in Berührung
kommenden Flächen der Teile D und E vorgesehen ist. Man erhält so zwischen den beiden
Enden der Teile der Leitung F einen leeren Raum mit dem Durchmesser dl. Der Wert
der erhaltenen Druckkraft ist das Produkt aus dem in der Leitung herrschenden Druck
P und der Ringfläche dl bis d, wobei d der Innendurchmesser der Leitung ist. Wenn
der Wert der Vorspannung erreicht ist, werden die beiden Leitungsabschnitte endgültig
durch ein beliebiges geeignetes Mittel miteinander vereinigt, z. B. durch eine Schweißnaht
s, wie auf der Zeichnung dargestellt. Bei der Anordnung der Abb. 3 ist der Sinn
der zu erhaltenden Spannung wiederum eine Zusammendrückung, welche mit Hilfe eines
Außendruckes P1 verwirklicht werden soll. Bei dieser Anordnung weisen die beiden
entsprechenden Enden der Leitungsteile ebenfalls Verstärkungen D und E auf, welche
eingreifende und umgreifende Elemente bilden. Diese Anordnung unterscheidet sich
jedoch von der vorhergehenden dadurch, daß die betreffenden Verstärkungen an ihren
Enden durch einen ringförmigen Abschnitt Dl bzw. El verlängert werden. Die Durchmesser
dieser Abschnitte sind so bestimmt, daß Dl in eine entsprechende Bohrung mit dem
Durchmesser dl der Verstärkung E eintreten kann, damit der Teil El auf dem Außenteil
der Verstärkung D gleiten kann. Infolgedessen sind in dieser Vorrichtung zwei Unterbrechungen
des Zusammenhangs vorhanden, von denen die eine zwischen den Enden des Teils Dl
der Leitung D und dem Boden der entsprechenden Bohrung der Verstärkung E des anderen
Leitungsteils besteht, während die andere zwischen den entsprechenden gekuppelten
Teilen der Verlängerungen D und E auftritt, wobei diese letztere Kammer Dichtungsbeläge
J und eine Leitung zur Herstellung eines Drucks P1 in ihrem Innern erhält. Dieser
Druck hat somit die Neigung, die beiden Leitungsabschnitte in der Längsrichtung
gegen die Verankerungsblöcke zurückzudrücken. Die Größe dieses Drucks ergibt sich
aus dem Produkt aus dem Druck p1 und der Ringfläche d2 bis dl, falls die Leitung
keinen Innendruck aufweist. Wenn der erforderliche Wert der Vorspannung erreicht
ist, gestattet eine Schweißnaht s, die beiden Leitungsabschnitte gegeneinander festzulegen.
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Bei der Abwandlung nach Abb. 4 ist der Sinn der zu erhaltenden Spannung
eine Zugspannung, die nur von dem Druck P1 abhängen soll, wenn die Leitung keinen
Innendruck hat. Die beiden Leitungsteile werden wiederum durch Verstärkungen D und
E verlängert, welche konzentrisch angeordnet werden können und in kreisförmige Rippen
auslaufen, die so ausgebildet sind, daß zwischen ihnen eine Kammer entsteht, in
welche eine den Druck p1 zuführende Leitung mündet. An diesen Rippen sind Dichtungen
J vorgesehen, wobei die einem jeden Teil entsprechende Rippe sich gegen die Wand
des gegenüberliegenden Teils legt. Der Wert der Zugkraft hängt von dem auf die Ringfläche
d2 bis dl ausgeübten Druck p1 ab, wobei diese Fläche von dem Unterschied des Außendurchmessers
der Verstärkung Dl und des Innendurchmessers der Verstärkung El der beiden Leitungsteile
abhängt.
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Nach der Regelung der Vorspannungen werden die beiden Teile endgültig
festgelegt, indem sie z. B. bei s miteinander verschweißt werden.
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Bei der Abwandlung der Abb. 5 weist die Verstärkung D der Leitung
eine Rippe D auf, die in einer gewissen Entfernung von ihrem Ende liegt.
Diese Rippe D befindet sich in einer Kammer, die am Ende der Verstärkung E des anderen
Leitungsteils angeordnet ist. Hierfür wird dieser durch eine kreisföhnige Rippe
abgeschlossen, die sich gegen die Außenwand des Endes des anderen Leitungsteils
legt. Die Rippe der Verstärkung D befindet sich so zwischen den beiden Abteilungen
einer Kammer, die am Ende des
anderen Leitungsteils in der Verstärkung
E gebildet ist. In jede dieser Abteilungen münden Leitungen, welche die Zuführung
der Drücke P1 gestatten.
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Diese Anordnung gestattet entweder die Erzeugung einer Zugspannung
durch Zuführung des Drucks durch die Leitung 0, wobei die Öffnung o mit der
Außenluft in Verbindung steht, oder die Erzeugung einer Druckspannung durch Zuführung
des Drucks durch die Leitung o, wobei dann die Leitung 0, mit der Außenluft
in Verbindung steht. Die Größe der notwendigen Spannungen hängt von dem Produkt
aus der Druckgröße p1 und der Ringfläche d2 bis dl ab, wobei diese beiden Abmessungen
die Durchmesser der äußeren und der inneren Zylinderwand der Kammer darstellen,
in welcher sich die Rippe der Verlängerung D des einen Leitungsteils bewegt, wobei
die Leitung natürlich ohne Innendruck ist. Dichtungen sind an jedem Ende der Druck-
oder Zugkammer sowie an der Zwischenrippe D vorgesehen. Auch in diesem Fall legt
man bei Erreichung der Größe der Vorspannung die Leitungsabschnitte gegenseitig
fest, indem man sie z. B. bei s verschweißt. In gewissen Fällen ist es übrigens
möglich, einen mechanischen Anschlag zwischen den einer Vorspannung ausgesetzten
Teilen herzustellen, indem man z. B. geschmolzenes Meta11 in die Kammern gießt,
in welchen die Drücke ausgeübt werden.
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In den betrachteten Fällen kann man gleichzeitig mit dem Druck p1
einen Innendruck P wirken lassen, was gestattet, entweder die Größe der Zusammendrückung
bei den Vorrichtungen der Abb. 3 und 5 zu vergrößern oder die Größe der Zugkraft
in den auf Abb. 4 und 5 gezeigten Systemen zu verkleinern.
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Dieser Druck P kann gegebenenfalls der Betriebsdruck der Leitung für
jeden betrachteten Abschnitt sein, d. h. die Ausübung des oben gekennzeichneten
Verfahrens gestattet gegebenenfalls die Festlegung der Leitungsabschnitte bei der
Inbetriebnahme.
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Dieses Verfahren gestattet ferner, durch eine Dosierung der angewandten
Innen- oder Außendrücke gegebenenfalls entsprechend den allgemeinen Anlagebedingungen
und den Betriebsbedingungen die Druckkräfte vorherrschend zu machen, was die Herstellung
der Dichtungen erleichtert.
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Es war beispielshalber angegeben worden, daß die die Vorspannung herstellenden
Kräfte durch unter Druck stehende Fluida erzeugt werden; es ist jedoch klar, daß
man das gewünschte Ergebnis auch durch andere Mittel erhalten kann, indem man z.
B. in gewissen Fällen Flansche an den Leitungsteilen anbringt und zwischen diesen
Flanschen Bolzen, hydraulische Winden oder eine beliebige andere Vorrichtung einwirken
läßt, welche die Erzeugung eines Zuges oder eines Drucks zwischen diesen Flanschen
gestatten.
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Man kann in diesen Fällen auch die zur Erzielung der Vorspannung verwendeten
Mittel an Ort und Stelle lassen, um diese beim Betrieb aufrechtzuerhalten.
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Es ist klar, daß das oben beschriebene Verfahren sowie die Mittel
zu seiner Ausübung nur beispielshalber angegeben wurden und daß man konstruktive
Veränderungen an ihnen vornehmen kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung betrifft ferner als neues gewerbliches Erzeugnis die
zur Ausübung des Verfahrens zur Erzeugung einer Vorspannung hergestellten Leitungsteile.