DE1459428C - Für Wasserkraftanlagen bestimmte Druckrohrleitung - Google Patents

Description

Die-Erfindung betrifft eine für Wasserkraftanlagen leitung 4, die hier teilweise offen verlegt ist und teilbestimmte Druckrohrleitung, deren Wand aus min- weise in einem Druckschacht verläuft, ist in bekanndestens zwei dünnwandigen Lagen besteht, deren ter Weise gemäß F i g. 2 aus vielen Schüssen 7 aufWerkstoff gleichen Elastizitätsmodul hat. gebaut. Die Rohrleitung besteht aus zwei Lagen A j

Es ist eine dünnwandige Rohrleitung aus zwei 5 und B, von denen erfindungsgemäß der Werkstoff der

Lägen bekannt, die aus dem gleichen Werkstoff be- äußeren Lage B geringere Streckgrenze und größere j

stehen. Beim Betrieb dieser Leitung ist man mit der Dehnung aufweist im Vergleich zu den entsprechen- j

Beanspruchung in den Lagen nicht bis zur Streck- den Größen des Werkstoffes in der inneren Lage A;

grenze ihres Werkstoffes gegangen. Die Unterteilung der Elastizitätsmodul des Werkstoffes beider Lagen

der Leitung, die einen Durchmesser von 2 m und io ist gleich. Beispielsweise besteht die äußere Lage B

mehr haben kann, in zwei Lagen geschah in erster aus Stahl St 35 und die innere Lage aus Stahl St 60. \

Linie aus schweißtechnischen Gründen, da das Her- Die Herstellung der Leitung geschieht wie üblich j

stellen einer Leitung für eine gleich große Belastung derart, daß zuerst der innere Rohrteil aus mehreren

aus einer einzigen dickwandigen Lage teuer und mit Schüssen zusammengeschweißt wird. Danach werden j

Schwierigkeiten verbunden ist. Außerdem ist bei 15 die Schüsse der äußeren Rohrteile mit offener Längs-

einem solchen Aufbau der Leitung die Verteilung naht auf den inneren Rohrteil geschoben, so daß sie ;

der Spannungen regelmäßiger als bei einer dickwan- aneinanderstoßen und daß an einem Ende der äußere

digen einlagigen Rohrleitung. Rohrteil gegenüber dem inneren Rohrteil etwas vor-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine steht, während am anderen Ende der innere Rohrteil j

aus mindestens zwei Lagen bestehende Druckrohr- *o gegenüber dem äußeren vorsteht. Hierdurch wird j

leitung der eingangs genannten Art zu schaffen, die beim Montieren des so gebildeten Rohrleitungsstük- i

eine große Verformungsfähigkeit und damit ein gutes kes das Zusammenbringen mit dem nächsten Rohr- j

Verhalten bei einem etwaigen Bruch aufweist. Die leitungsstück erleichtert, weil der vorstehende äußere j

erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht darin, Rohrteil als Zentrierung dient. Nach dem Aufschie- j

daß ^ der Werkstoff der äußeren Lage geringere as ben der Schüsse des äußeren Rohrteiles werden deren I

Streckgrenze und höhere Dehnung hat als der Werk- Längsnähte verschweißt. Die aneinanderstoßenden 1

stoff der inneren Lage und die Rohrleitung so di- Ränder benachbarter Schüsse des äußeren Rohrteiles ^:

mensioniert ist, daß die Betriebsbeanspruchung in bleiben bei offen verlegten Rohrleitungen unver- |

der äußeren Lage mindestens an der Streckgrenze schweißt. Wenn die Rohrleitung dagegen durch äuße- ]

des Werkstoffes dieser Lage und die Betriebsbean- 30 ren Überdruck beansprucht wird, wie z. B. bei Druck- j

spruchung in der inneren Lage unter der Streck- schachtrohren, werden nur als Dichtung wirkende j

grenze dieser Lage liegt. Rundnähte hergestellt. i

Diese neue Druckrohrleitung hat wesentliche Vor- Durch das Offenlassen oder durch die Dichtnaht j teile gegenüber der bekannten Leitung mit zwei ergeben sich auch noch Einsparungen an Schweiß-Lagen. Insbesondere wird durch die Wahl von Werk- 35 nahtquerschnitt gegenüber einer vollwandigen Rohr- j stoffen mit verschiedenen Festigkeitseigenschaften für leitung gleicher Beanspruchungsfähigkeit. Das Ver- I die einzelnen Lagen der Rohrleitung eine besonders hältnis der Wanddicken von Lage A und B ist vor- ' große Verformungsfähigkeit erhalten, die sich für zugsweise 1:1, kann aber auch unterschiedlich ge- j Betrieb und Bruchverhalten günstig auswirkt. Bei wählt werden, wenn dies unter Berücksichtigung der ; der neuen Rohrleitung übernimmt im Betrieb die 40 Belastung der Anlage zweckdienlich erscheint. j äußere Lage an der Streckgrenze ihres Werkstoffes Die Lagen A und B können vor der Inbetrieb- I einen konstanten Anteil der Belastung, während die nähme der Leitung lose aufeinanderliegen, so daß in j innere Lage den Rest der Betriebsbelastung trägt und den Lagen im wesentlichen keine Vorspannung j die Deformation der äußeren Lage lenkt. Wegen der herrscht. Im Betrieb der Leitung unterliegt die Druck- ; Verwendung eines weicheren Werkstoffes in der 45 leitung Beanspruchungen, wie sie aus F i g. 4 ersieht- j äußeren Lage ergibt sich eine größere Trennbruch- Hch sind. Vor der Inbetriebsetzung herrscht in beiden j Sicherheit der neuen Rohrleitung als bei der be- Lagen die Spannung Null, was dem Punkt AQ, BO j kannten Leitung. Ferner ergeben sich bedeutende entspricht. Unter der Belastung stellt sich in der
Einsparungen an Materialkosten für die neue Mehr- inneren Lage A eine Spannung A1 und in der äußelagenkonstruktion, da hier billigeres Material für die 50 ren Lage B eine Spannung B1 ein. Während die
äußere Lage verwendet wird. Spannung A1 unterhalb der Streckengrenze des

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Werkstoffes der Lage A liegt, ist die Spannung Bl

Zeichnung dargestellt und nachstehend näher er- oberhalb der Streckgrenze des Werkstoffes der

läutert. Es zeigt Lage B. Dies bedeutet also, daß die Lage B bereits

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Wasser- 55 bleibend verformt wird. Die Größe der Verformung

kraftanlage, unter der Betriebsbelastung entspricht der Strecke

F i g. 2 einen Abschnitt einer Druckrohrleitung, AO, BOIdUAB. Bei einer etwaigen Außerbetrieb-

F i g. 3 einen Teilschnit durch zwei Lagen der Setzung der Druckrohrleitung geht in beiden Lagen

Rohrwandung vor der Belastung, die Spannung auf Null zurück, wobei die Lage A wie-

F i g. 4 und 5 Spannungs-Dehnungs-Diagramme 60 der ihren ursprünglichen Durchmesser annimmt, da

einer Druckrohrleitung gemäß der Erfindung. ihre Spannung unter der Betriebsbelastung noch im

Gemäß Fig. 1 ist in einem Maschinenhaus 1 eine elastischen Bereich des Werkstoffes lag. Die LageB

Wasserturbine 2 aufgestellt, die einen elektrischen hat dagegen infolge der bleibenden Verformung einen

Generator 3 antreibt. Die Turbine 2 erhält das Was- größeren Durchmesser als vor der Belastung. Die

ser über eine Druckrohrleitung4 von einem gegen- 65 Durchmesseränderung entspricht der Strecke AO,

über dem Maschinenhaus höher liegenden Stausee 5 B OIΔ UB. Dies bedeutet also, daß zwischen den

zugeführt. Nach Durchtritt des Wassers durch die Lagen A und B ein kleiner Zwischenraum vorhan-

Turbine2 gelangt es in einen Ablauf 6. Die Rohr- den ist.

Die erfindungsgemäße Ausbildung und Bemessung der Druckrohrleitung ist auch unter Ausnutzung einer Vorspannung der beiden Rohrlagen, herrührend von der Schrumpfspannung der äußeren Lage bei deren Schweißung, anwendbar. In diesem Fall werden die Längsnähte der auf die innere Rohrlage aufgeschobenen Schüsse der äußeren Rohrlage so geschweißt, daß sie unter der Wirkung der Schrumpfspannung die innere Lage A unter Druck setzen, so daß in beiden Lagen eine Vorspannung -AQ, +BQ herrscht, wie dies in F i g. 5 angedeutet ist. Im Betrieb dieser Rohrleitung herrscht in der Lage B wiederum eine Spannung B1, die oberhalb der Streckgrenze des Werkstoffes dieser Lage liegt, und in der Lage A eine Spannung A1, die kleiner ist als die Streckgrenze des Werkstoffes dieser Lage. Bei einer Entlastung der Rohrleitung haben beide Lagen einen etwas grßöeren Durchmesser, dessen Änderung der Strecke QlA UAB in Fig. 5 entspricht.

Abweichend von dem dargestellten Beispiel in F i g. 1 kann die Druckrohrleitung auch über ihre ganze Länge offen oder über ihre ganze Länge in einem Druckschacht verlegt sein. Bei Anwendung der mehrlagigen Rohrleitung in Druckschachtanlagen ^ergibt sich noch der besondere Vorteil, daß keine Kontaktinjektionen, z. B. aus Zementmörtel, mehr nötig sind, die bei den bisher verwendeten Druckschachtrohrleitungen zwischen Rohr und Betonierung eingebracht werden mußten. Damit entfallen auch die mit solchen Injektionen verbundenen Schwierigkeiten, wie das Bohren und das Verschließen von Löchern in der Rohrwandung.

Nach einer anderen Ausführun«sform der Erfindung ist die Rohrleitung aus drei Lagen verschiedenen Werkstoffes mit im wesentlichen gleichem Elastizitätsmodul aufgebaut. Die Werkstoffe dieser Lagen sind so aufeinander abgestimmt, daß der Werkstoff der äußersten Lage die geringste Streckgrenze und die höchste Dehnung aufweist, der Werkstoff der innersten Lage die größte Streckgrenze und ausreichende Dehnung und der Werkstoff der mittleren Lage eine Streckgrenze, die zwischen den Streckgrenzen der beiden benachbarten Werkstoffe liegt; seine Dehnung liegt vorzugsweise ebenfalls zwischen den Dehnungen der benachbarten Werkstoffe. Die Lagen sind dann so bemessen, daß im Betrieb die Beanspruchung der innersten Lage unterhalb der Streckgrenze liegt, die der mittleren Lage im Bereich der Streckgrenze und die der äußersten Lage oberhalb der Streckgrenze.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Für Wasserkraftanlagen bestimmte Druckrohrleitung, deren Wand aus mindestens zwei dünnwandigen Lagen besteht, deren Werkstoff gleichen Elastizitätsmodul hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der äußeren Lage geringere Streckgrenze und höhere Dehnung hat als der Werkstoff der inneren Lage und die Rohrleitung so dimensioniert ist, daß die Betriebsbeanspruchung in der äußeren Lage mindestens an der Streckgrenze des Werkstoffes dieser Lage und die Betriebsbeanspruchung in der inneren Lage unter der Streckgrenze des Werkstoffes dieser Lage liegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen