DE1997149U

DE1997149U - Vorrichtung zum verhindern von schwingungen in einem buendel oder in einer lage paralleler rohre

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Publication number: DE1997149U
Application number: DE1997149U
Authority: DE
Original assignee: Alcatel CIT SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1967-07-31
Filing date: 1968-07-23
Publication date: 1968-11-21
Also published as: BE718151A; US3600792A; GB1223045A; FR1539837A

Description

Patentanwälte 410-13 729G 9^*23.7. _23#7^₁₉₆₈/

Dlpl.-ing. R. Beetz u. ' ν/

Dipl.-Ing.Lsmprecht

df 10

München 22, Stolnedorfitr. 10

ALCATEL, Paris (Prankreich)

Vorrichtung zum Verhindern von Schwingungen in einem Bündel oder in einer Lage paralleler Rohre

Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verhindern oder Dämpfen von Schwingungen in einem Bündel oder einer lage paralleler Rohre.

Die Rohre eines, gegebenenfalls aus zahlreichen Rohrlagen bestehenden Rohrbündels werden häufig von unterschiedliehen Strömungsmedien durchströmt oder von einem gleichen Strömungsmedium, aber unter unterschiedlichen Zustandsbedingungen. Wenn das Rohrbündel oder die Rohrlage bzw. deren Rohre sich wechselweise ändernden Temperaturen unterworfen sind, und man Vorsorge treffen muß, damit diese Rohre si/jh frei dehnen können, um das Auftreten unerwünschter Kräfte auf Grund von Wärmespannungen zu verhindern, mu» man die

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Befestigungen der Rohre möglichst wenig starr, d.h. nachgiebig! ausbilden·

Andererseits werden in zahlreichen Anwendungsfällen die Rohre zu. Schwingungen oder Vibrationen angeregt, bei-

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. menden Gasstrom liegen oder ein über die Rohre hinstreichende Strömung hat eine senkrecht zur Rohrachse wirkende Kompo«·

nente, oder es kann auch der Druok des duroh die Rohre strömenden Strömungsmittels zumindest kurzzeitig kritische Werte erreichen. TJm derartige Vibrationen oder Schwingungen zu : !unterbinden, wäre es nötig, die Rohre möglichst starr fest-.'O ^.zulegen.

Um die beiden Forderungen in irgendeiner Weise zu berücksichtigen, hat man bereits daran, gedaoht, an unterschiedlichen Stellen des Rohrbündeis oder der Rohrlage Plansche an— 'zuordnen, die mit Löchern versehen sind, deren JDurohmesserv,maß in der Hähe des Burehmessermaßes der Rohre liegt, und ' ··.'>-- diese Plansche auf die Rohre aufzusetzen. Dazu müssen üie

Rohre entsprechend ihrem Einbau oder Zusammenbau nachednander durch die Löcher der Plansche hindurchgeführt werden. Die Löcher in den Planschen können einen Durchmesser haben, der gleich dem Durchmesser der Rohre ist, dann ergibt sich eine Einspannung j sie können aber auch einen etwas größeren als den Rohrdurchmesser aufweisen, dann bilden sie eine Ealterung mit Spiel. Ganz unabhängig von der Größe des Lochdurch-

messers der Flansche muß jedoch der Einbau der Plansche entsprechend dem Einbau des Rohrbündels durchgeführt werden, was jedoch häufig sehr schwierig ist, wenn die Rohrenden verstärkt oder gekrümmt sind,

Bsr verliegenden Neuerung liegt die Aufgäbe zugrunde,
diese Schwierigkeiten zu vermeiden und die gefährlichen Vibrationen oder Schwingungen der Rohre durch eine .Änderung der Art ihrer Schwingung zu unterdrücken, die leicht an einem bereits verlegten oder montierten Rohrbündel ganz unabhängig von d®?
Anordnung der Rohre in diesem Bündel durchgeführt werden kann; die neuerungsgemäße Vorrichtung zum Verhindern oder Unterdrücken von Schwingungen in einem Bündel oder einer Lage
paralleler Rohre ist im wesentlichen gekennzeichnet durch eine erste Gruppe von parallelen, hinsichtlich ihres Abstandes veränderlich anzuordnenden Platten, die zwischen sich quaderartige Räume begrenzen, an einer Endplatte festgelegt und zwischen die Rohre des Rohrbündels geschoben sind, während eine zweite
Gruppe von an einer Endplatte festgelegten parallelen Platten, die der ersten Plattengruppe ähnlich ist, in einer zur Anordnung der Platten der ersten Gruppe senkrechten Richtung derart zwischen die Rohre eingeschoben ist, daß jedes Rohr in Berührung mit zumindest einer Platte der einen oder der anderen Plattengruppe und höchstens in Berührung mit zwei Platten je einer der Plattengruppen ateht und daß Querschlitze_; die ±n den Plat= ten jeder Plattengruppe vorgesehen, sind, ein Ineinanderschieben

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der beiden Plattengruppen gestatten, die anschließend durch Iiängaverbindungen zusammengehalten sind.

Eine in der geschilderten Weise aufgebaute Vorrichtung kann leioht auf eis- Rohrbündel oder eine Rohrlage mit bereits feat montiert&n Eohrsn auf— hzvic iü dilS Bünäsl sizigssobcbsi werden; der Einbau läßt sich schnell durch einfaches Ein- und Ineinanderschieben öer beiden Plattengruppen durchführen, oJme daß irgendeines der Rohre bewegt werden müßte. Die in das Rohrbündel oder über die Rohrlage geschobene Anordnung von Plattengruppen erzeugt in dem Rohrbündel oder der Rohrlage einen Schwingungsknoten oder zumindest eine Stelle stark begrenzter Schwingungsmöglichkeit, indem an der Einbaustelle die Ai&pli-

1 tuden der Schwingungen sehr stark verringert werden; dadurch

wird das Auftreten gefährlicher Schwingungen unterbunden oder ausgeschlossen.

Die Wirkung der Vorrichtung auf jedes einzelne Rohr bleibt 'außerordentlich gering; aber Vibrationen oder Schwingungen kön-,. -. nen in den Rohren nach dem Einbau der Vorrichtung nur noch er-

zeugt werden, wenn ganz wesentlich größere schwingungserregende Energien auftreten? als sie normalerweise vorhanden sind.

Weitere Merkmale und Vorzüge der !Teuerung werden sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels ergefeen, [ das in der Zeichnung veranschaulicht ist. In der Zeichnung zei

gen:

Fig. 1 einen Abschnitt eines Rohrhund eis, dessen Vibrationen oder Schwingungen mit einer Vorrichtung gemäß der !Teuerung unterbunden werden;

Fig. 2 in auseinandergezcgener Darstellung die Teile einer neuerungsgemäßen Vorrichtung«

Das in Fig. 1 dargestellte Rohrbündel umfaßt eine bestimmte Anzahl von zueinander parallel verlaufenden Rohren 1, die in mehreren Reihen oder lagen mit unterschiedlichen Abständen angeordnet sein können« Auf dem dargestellten Rohrbündelabschnitt sind zwei Schwingungen verhindernde, einander gleiche Vorrichtungen 3 und 5' angeordnet. Jede dieser Vorrichtungen besteht aus einer ersten Gruppe von zueinander parallelen Platten 2, die jeweils an einem ihrer Enden an einer Grund- oder Halteplatte 4 befestigt sind, die senkrecht zu den Platten 2 verläuft. Diese Platten 2 werden, beim Ausführungsbeispiel etwa senkrecht, zwischen die Rohre 1 des Rohrbündels eingeschoben. Eine zweite Gruppe von parallel zueinander angeordneten Platten 8, die ebenfalls an einem ihrer Enden an einer senkrecht zu ihnen angeordneten Grund- oder Halteplatte 10 befestigt sind, bilden eine zweite Plattengruppe, die mit ihren Platten 8 senkrecht zu den Platten 2 zwischen die Rohre 1 eingeschoben wird·

Die Platten 2 und 8 wer en derartig ineinandergeschoben, daß sie eine Reihe von quaderartigen Zellen 12 begrenzen und jeweils in einer solchen Zelle 12 eines der Rohre 1 umgeben.

Im Inneren der Zellen 12 ist jedes Rohr in Berührung mit zumindest einer der Platten 2 oder 8 und höchstens in Berührung mit zwei dieser Platten. Der Abstand zwischen den einzelnen Platten 2 und den Platten 8 wird entsprechend der Form und der Anordnungsteilung des Achsen-Netzes in dem E.ohrbündel 1 be stimmt ₀

Die Grund- oder Sndplatten 4 und 10 werden außerdem ia , unmittelbarer Berührung miteinander genauten, beispielsweise wie in Fig. 1 dargestellt, durch eine U-förmig umgebogene Klaue 14, die an jeder dieser Platten durch Ausscheren und Umbiegen erzeugt ist und mit der entsprechenden Klaue der anderen Platte zum Anschlag kommt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Platten 2 parallele, bis zur Mitte ihrer Höhe (oder Breite) durchgehende Schlitze 16 auf, so daß sie sich in gleich ausgeführte Schlitze 18 der Platten 8 einschieben lassen, Auch zur Befestigung der Platten 2 oder 8 an den End- oder Grundplatten 4 bzw. 10 können die Platten in Schlitze 20 dieser End- oder Grundplatten eingeschoben und darn beispielsweise durch Verschweißen mit der betreffenden Grund- oder Endplatte verbunden sein. Dieses yerBühweiDen kann bereits in. der Werkstatt tot dem Aniiefern der Plattengruppen 2, 4 oder 8, 10 an ihre Verwendungsstelle zweoks Einbaues in oder Aufbaues auf das Rohrbündel vorgenommen werden. Jede Gruppe von parallelen Platten 2 bzw. 8, die in • ihren End- oder Grundplatten 4 bzw. 10 festgelegt sind, hat im

■wesentlichen die Eorm eines "Kammes", der für sich in das Rohrbündel eingeschoben werden kann', wobei jede Platte zwischen benachbarten Rohren hindurchgeschoben wird«, Die beiden Plattengruppen werden in dieser Weise senkrecht zueinander an zwei nicht weit voneinander entfernten Stellen des Rohrbündeis eingeschoben und dann derart seitlich aufeinander zu bewegt, bis die Platten 8 sich in die Schlitze der Platten 2 und die Platten 2 sich in die Schlitze der Platten 8 derart einfügen, daß die beiden Kämme miteinander verbunden sindo Die seitlichen Enden der Grund- oder Endplattea 4 und 10 können dann aneinander befestigt werden. Außerdem könnten auch die äußeren Platten 2a und 8a der beiden Plattengruppen miteinander fest verbunö^n werden.

Innerhalb der quaderartigen Räume oder Zellen 12 sind die Rohre in unmittelbarer Berührung mit zumindest einer der Platten, oft auch mit awei der Platten; die Rohre haben jedoch ein kleines Spiel in den anderen Richtungen« Vibrationen oder Schwingungen in den unterschiedlichen Richtungen imd insbesondere in den zwei zu den Platten senkrechten Richtungen können infolgedessen nur sohr begrenzte Amplituden erreichen. Die Anordnung stellt also eine "nachgiebige" Verbindung dar, welche die Art der Ausbildung von Schwingungen in dem Rohrbündel dadurch ändert, daß sie an ihrer Einbaustelle einen Schwingungsknoten erzwingt oder zumindest an dieser Stelle die Amplituden der Schwingungen ganz erheblich verringert oder begrenzt.

Die Änderung der ausbildung oder der "örtlichen Lage" der Schwingungen, die zwangsweise durch die Vorrichtung erzielt wird, wirkt sich in der Weise aus, daß stärkere Schwingungen nur durch ganz wesentlich größere Energien erzeugt werden können als sie normalerweise an oder in Rohren des Rohrbündels auftreten.

In gewissen Fällen, insbesondere danr., wenn die Anzahl der Rohre des Bündels klein ist, erweist es sich als vorteilhaft, eine der Grund- oder Endplatten 4 bzw. 10 über eine starre (in der Zeichnung nicht dargestellte) Halterung mit einem ortsfesten Bauelement zu verbinden, beispielsweise mit dem Konstruktions-Bauteil, der das gesamte Rohrbündel trägt. Wenn die Rohre zahlreich sind, ist eine solche starre Konstruktion nicht unentbehrlich und die neuerungsgemäße Vorrichtung genügt allein zum Einwirken auf die Rohre in der Weiae, daß sie insbesondere die periodisch sich wiederholenden dynamischen Beanspruchungen verringert, die beispielsweise durch eine äußere Strömung erregt werden, die eine zur Rohrachse senkrechte Komponente aufweist· In diesem Fall der freien Anordnung an dem Rohrbündel muß jedoch eine Längsverflchiebung der Vorrichtung unterbunden werden; ein leiehteö Eindrücken oder Abflachen eines Rohres, das dann als Anschlag wirkt, kajin in einem solchen Pail genügen,

Die neuerungsgemäße Vorrichtung kann leicht auf ein Rohr fcvndel aufgebaut werden, das bereits eingebaut ist, ganz un-

abhängig von der Anzahl der Rohre j die das Rohrbündel bilden. Schließlich kann die Vorrichtung auch zum Unterdrucken von Schwingungen eines einzigen Rohres Verwendung finden, das beispielsweise schnellen Änderungen des inneren Druckes oder der Strömung eines außen fließenden Strömungsmittels unterworfen ist, wenn man dieses Rohr aus ircendwelßhö» ßrüwäo« nicht unmittelbar starr montieren oder einbauen kann»

Schließlich können sich bei Verwendung der neuerungsgemäßen Vorrichtung die Rohre fi*ei und unabhängig voneinander ausdehnen, ohne daß irgendeine Verformung oder Änderung der Vorrichtung zu befürchten ist.

Es konnte festgestellt werden, daß bei einem Bündel von Rohren mit einem Außendurchmesser von 10 mm und einer länge von 1,70 m, die an jedem ihrer Enden eingespannt waren und mit einem quergerichteten Wind der Geschwindigkeit von 28 m/sec angeblasen wurden, die dynamischen Beanspruchungen durch zwei neuerungsgemäße, im wesentlichen je auf einem Viertel der Länge der Rohrlage von jedem der eingespannten Enden ab eingebaut waren, auf Werte unterhalb von 1 kg/mm heruntergedrückt werden konnten, während ohne den Einbau der neuerungsgemäßen Vorrichtungen die dynamischen Beanspruchungen Werte von 25 kg/mm erreichten und sogar überschritten.

Die neuerungsgemäße Vorrichtung, die vorzugsweise aus einem im Vergleich zu dem ^terial der Rohre relativ harten Material besteht, damit keine größere schädliche Reibung auf-

treten und die Gefahr eines Absoheuerns oder "Fressens" der Rohre an den Platten vermieden werden kann, wird einer langen Benutzungsdauer gewachsen sein, ohne daß eine Beschädigung der Rohre zu befürchten ist; eine ständige Überwachung oder andere Wartung ist nicht erforderlich·

Die Einfachheit des Aufbaus sowie die Leichtigkeit und Schnelligkeit des Einbaus machen die schvjingungshemmende Vorrichtung in der Anwendung preiswert, und dies umsomehr, als die scharfen Kanten, die beim Bearbeiten der Platten und insbesondere beim Einstanzen der Schlitze auftreten, nicht unbedingt beseitigt werden müssen, da sich diese Kanten bei dem Zusammenbau in den Winkeln der quaderartigen Zellen befinden Mjuä. infolgedessen nicht mit den im Inneren dieser Zellen liegenden Rohre in Berührung kommen können.

Selbstverständlich lassen sich unterschiedliche Abwandlungen bei dem Ausführungsbeispiel vorsehen, das oben zur Erläuterung beschrieben wurde, ohne den Rahmen der Feuerung zu verlassen. So könnten beispielsweise die Platten in Schlitze eingeschoben werden, die anders angeordnet sind als dies oben beschrieben wurde und/oder die beiden Plattengruppen könnten in ihrer Längsrichtung durch irgendwelche anderen Halte- odor Verbindungsmittel verbunden werden.

Claims

P.A. 1.289^*23.7.68

- 11 Schutζanspräche

1 β Vorrichtung zum Verhindern oder Unterdrücken von Schwingungen in einem Bündel oder einer lage paralleler Rohre, gekennzeichnet durch eine erste Gruppe von mit gegebenenfalls unterschiedlichem Abstand angeordneten parallelen Platten (2), die an einer Grund- oder Endplatte (4) befestigt und zwischen die Rohre (1) des Rohrbündels eingeschoben s.aid, eine zweite Gruppe von parallelen, an einer Grundoder Endplatte (10) befestigten Flatten (8), die der ersten Plattengruppe ähnlich und senkrecht zu den Platten dieser ersten Gruppe zwischen die Rohre derart eingeschoben ist, daß jedes Rot. * sich in Berührung mit zumindest einer Platte der einen oder anderen Plattengruppe und höchstens in Berührung mit zwei Platten dieser Gruppen befindet, ferner gekennzeichnet.,-durch in den Platten jeder Plattengruppe angeordnete Querschlitze (16, bzw. 18), mit denen die beiden Plattengruppen ineinandergeschoben sind und schließlich gekennzeichnet durch Verbindungselemente (14) zur*Verbindung der beiden Plattengruppen in Längsrichtung des Bohrbündels_β
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Organe oder Elemente aus Verbinden der Plattengruppen in Längsrichtung des Plattenbündels an den End- oder Grundplatten (4 bzw. 10) der beiden Plattiingruppen sitzen.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rand jeder Grund- oder Endplatte (4 bzw. 10) einer Plattengruppe eingeschnitten und in Form einer Anschlagsklaue (14) umgebogen ist, die sich gegen eine entsprechende Anschlagsklaue der Grund- oder Endplatte der anderen Plattengruppe
abstützt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Plattengruppen aus einem Material "bestehen, dessen Härte wesentlich größer ist als die Härte des Materials

, der Rohre (1).