DE574500C

DE574500C - Hochdruckrohr

Info

Publication number: DE574500C
Application number: DEM102367D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1926-12-02
Filing date: 1927-12-03
Publication date: 1933-04-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Rohr für Hochdruckleitungen o. dgl. aus dünnem Stahlblech, das mit einer aus mehreren Lagen bestehenden, unter Vorspannung gewickelten Drahtumwehrung versehen ist. Das Rohr aus Stahlblech bildet einen -widerstandsfähigen Grundkörper und eine Stütze für die Stahldrahtumwicklung. Es sind nun zwar schon Rohre aus dünnem Stahlblech bekannt und vorgeschlagen worden, welche mit einer aus einer oder mehreren Lagen bestehenden, unter Vorspannung gewickelten Drahtumwehrung als Schutzumwicklung versehen sind.

Gegenüber diesen bekannten Rohren ist das Neue des Rohres für Hochdruckleitungen gemäß der Erfindung darin zu erblicken, daß von den einzelnen Stahldrahtlagen die erste von innen unter höchster, die nachfolgenden jeweils tinter geringerer Spannung aufgebracht werden. Durch die Wicklung wird jeder mit Spannung gewickelte Draht die Spannung der vorherigen Drahtlage derart verändern, daß im Endzustand in der Ruhe die letzte Drahtwicklung unter höchster, die erste unter geringster Spannung steht. Beim höchsten Innendruck des Rohres erhalten die einzelnen Wicklungen sämtlich möglichst gleichförmige Spannung.

Die Umwicklungsdrähte sind aus Stahl von großem Widerstand; sie haben 'eine erhöhte Grenzelastizität, die höher ist als die des Rohres. Der Querschnitt der Drähte ist rund, quadratisch oder rechteckig, ihre Stärke beträgt etwa 1 bis 3 mm.

Die Umwicklung setzt sich zusammen aus einer Reihe von endlosen Windungen, übereinander- und genau aneinanderliegend. Der Querschnitt der Drähte, die Anzahl der Windungen und der Abstand in jeder Lage werden durch Rechnung je nach den gegebenen Bedingungen ermittelt.

Um die Bewicklung unter verschiedener Spannung der Drähte auszuführen, wird eine an sich bekannte Aufwickelvorrichtung verwendet und'die Spannung der Drähte für jede Lage durch verschiedene Gewichte, die an dem aufzuwickelnden Draht angebracht sind, oder durch eine regulierbare Bremsvorrichtung bewirkt.

Es ist selbstverständlich, daß diese Biewicklung mit Stahldraht · nicht nur bei Rohren, sondern auch bei Behältern u. dgl. jeglicher Art, die inneren Drücken ausgesetzt sind, verwendet werden.

Abb. ι zeigt einen Längsschnitt durch ein Rohr, das gegen inneren Druck Widerstands-

fähig ist, mit im Querschnitt winkelförmigen Endstücken, verstärkt durch eine eiserne Ringscheibe.

Abb. 2 zeigt dasselbe Rohr mit Winkeleisen verstärkt.

Abb. 3 zeigt einen Schnitt senkrecht durch das Rohr. .

Abb. 4 zeigt einen Längsschnitt durch das Rohr, das mit längsgerichteten Stangen versehen ist, die mit den Endstücken durch umgewickelten Stahldraht verbunden sind.

Abb. 5 stellt einen Schnitt nach. X-X der Abb. 4, senkrecht zur Rohrachse, dar.

Abb. 6 zeigt das winklige Endstück im Schnitt, das durch. Lagen von Stahldraht verstärkt ist.'

Abb. 7 zeigt schematisch die Anordnung zum Aufwickeln des Stahldrahtes unter veränderlicher Spannung durch das veränderliehe Gewicht.

Abb. 8 stellt die allgemeine Form der Spannungskurve bei einem Rohrhalbmesser oa = P dar.

Es soll zunächst die Spannungskurve erläutert werden.

Um ein Rohr aus dünnem Stahlblech mit Drahtlagenumwehrung gemäß der Erfindung zu erhalten, ist es nötig, daß 'die Drähte unter dem inneren Druck mit demselben Zug arbeiten, der im voraus bestimmt wurde. Dies wird durch die Aufwicklungsart der Drähte erreicht, deren Spannung bei gleicher Länge von einer zur anderen Schicht nach 'einem bestimmten Gesetz veränderlich ist. Die Abb. 8 stellt die allgemeine Form der Spannungskurve bei einem Rohrradius oa = P dar

ab = Dicke des Bleches,

bc = Dicke der Drahtwicklung,

mn = Kurve der Spannungsfolge.

Die Kurve verläuft stets so, daß die Höhlung nach oben gerichtet ist. Die Spannungen der Aufwicklung verringern sich von innen (mb) nach außen (nc).

Der erste Draht wird mit der Spannung btn gewickelt. Der Draht, z. B. der Reihe d, wird die Spannung dd! haben. Der letzte Draht hat die Spannung cn.

Jeder mit Spannung gewickelte Draht drückt die Drahtschichten darunter zusammen und vermindert ihre Spannung. Wenn der letzte Draht nc gewickelt ist, werden die Spannungen der Wicklung nach einer Kurve m' η verlaufen.

Das ist die Lage der Drähte in der Ruhe.

Der Druck der Dlrähte übt auf das Blech

eine Zusammendrückung aus, die durch die Kurve a! b' dargestellt, ist. Das ist der Zustand des Bleches in der Ruhe.

Der Zustand des Rohres in der Ruhe ist also durch die beiden Kurven a' b' tn' n' dargestellt. Daß die Druckbeanspruchung der Wicklung in der Spannung gleich dem Druckwiderstand des Bleches in der Zusammendrückung ist, zeigt die Gleichheit der beiden schraffierten Grundflächen

aa'b' b = bm' nc.

Wenn das Rohr unter Druck steht, geht das Blech von dem Druckzustand a' b' in den Zustand der Spannung a_x b_x über. Die Drähte der Wicklung nehmen alle die gleichförmige Spannung bt-ct an, eine Spannung, die vierbis fünfmal höher ist als diejenige aa_x des Bleches.

Der Widerstand der Wicklung wird durch das Rechteckbttc dargestellt, d.h. man erlangt so die höchste Beanspruchung, die der Spannung bt entspricht.

Durch diese Anordnung erhält man also ein metallisches Gebilde von größtem Widerstand, ein Höchstmaß der Leistung.

Es ist offenbar, daß die Spannung bt diejenige ist, die im voraus bestimmt war, und daß man es in der Hand hat, sie ,durch die Anfangs spannungen der Aufwicklung, die man angesichts der zu erlangenden Drucke veranschlagte, in beliebiger Weise zu erhöhen.

Der Zustand des Rohres unter Druck wird durch die Flächeaa_xb_xttc dargestellt, und ■ diese Widerstandsfläche muß dem inneren Druck gleich sein.

Wenn w der einheitliche Druck ist und ρ der Halbmesser, so hat man

wp = aa_X' ab (Widerstand des Bleches) + bt · bc (Widerstand des Drahtes).

Man erkennt aus den Abb. 1 und 2 das aus dünnem Stahlblech gebogene und an den Längsrändern bdii I zusammengelötete Rohr T. Die beiden Endstücke bestehen in dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 und 2 aus Bordringen C von gleicher Dicke wie das Rohrblech und sind durch die Schweißnaht 2 mit dem Rohr verschweißt oder zusammengelötet. Die Flansche sind verstärkt durch eiserne RingscheibenP oder durch gebogene Winkeleisen D, die mit den Flanschen durch Bolzen verbunden sind.

Die aus Stahldrahtlagen gebildeten Umwicklungen/⁷ sind in verschiedenen Ausführungsformen dargestellt.

Um die Stahldrahtbewehrung auszuführen, kann die in der Abb. 7 dargestellte Ein- 115. richtung, die als Pronyscher Zaum bekannt ist, verwendet werden. Der Stahldraht/⁷ wird von einer Trommel O₁ abgewickelt, die einer. Bremswirkung beliebiger Art unterworfen ist. Der Draht/⁷ ist mit einem Gewicht/? belastet, das mit einer Rolle S auf dem Draht ruht. Der Draht wickelt sich auf das sich

drehende Rohr T auf, und zwar unter der Wirkung der Spannung, die für jede Lage verändert werden kann, je nachdem das Gewicht/? verändert wird.

Wenn man Ringe aus Winkeleisen benutzt, so können auch diese mit einer Stahldrahtwicklung verstärkt werden. In der Abb. 6 ist diese Ausführungsform dargestellt. Auf den Eisen G ist die Bewicklung F² vorgesehen.

ίο Die Rohre können auch durch Stahlstangen B (Abb. 4 und. 5), die um das Rohr gleichmäßig verteilt sind und die sich von einem Ende des Rohres zum anderen erstrecken, verstärkt werden. Um den Stangen unter sich einen Halt zu geben, füllt man die Zwischenräume mit Leisten M aus Holz, Metall o. dgl. aus. Die Befestigung der Stangen an den Eckstücken erfolgt durch Stahldrahtlagen F¹, die unter Spannung aufge-

ao wickelt werden und die Stangen an den Enden vollständig umschließen.

Auf dem so hergestellten Rohr kann eine Bekleidung// von etwa 1 bis 2 cm Dicke aus Zementboden oder irgendeinem anderen Stoff angebracht werden. Diese Bekleidung schützt das Metall gegen äußere Einwirkungen.

Claims

Patentansprüche: ·

1. Rohr für Hochdruckleitungen aus dünnem Stahlblech, das mit einer aus mehreren Lagen bestehenden, unter Vorspannung gewickelten Drantumwehrung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß von den einzelnen StahldrahtLagen die 'erste (innen) unter höchster, die nachfolgenden jeweils unter geringerer Spannung aufgebracht werden, wodurch jeder mit Spannung gewickelte Draht die Spannung der vorherigen Drahtlage derart verändert, daß im Endzustande'in der Ruhe die letzte Drahtwicklung unter höchster, die erste unter geringster Spannung steht, wodurch beim höchsten Innendruck des Rohres die einzelnen Wicklungen sämtlich möglichst gleichförmige Spannung erhalten.

2. Anordnung zur Ausführung der Drahtumwehrung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Drähte für jede Lage durch verschiedene Gewichte, welche an dem umzuwickelnden Draht angebracht sind, oder durch eine regelbare Bremsvorrichtung be- ■ wirkt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen