DE2256922A1 - Flexible rohrleitung - Google Patents

Description

• Flexible Rohrleitung Die Erfindung betrifft eine flexible Rohrleitung aus einem ganz oder teilweise gewellten Rohr zur Fortleitung von Fluiden.
• Es ist bekannt,daß in gewellten Rohren größerer Länge, wenn diese von Fluiden durchströmt werden, oberhalb bestimmter Strömungsgeschwindigkeiten longitudinale Schwingungen auftreten. Die wellige Rohrwandung, glatte Rohre vollführen keine vergleichbaren longitudinalen Schwingungen, bedingt einen Strömungsmechanismus, der Strömungskräfte auf das schwingungsfähige Wellrohr überträgt und es zu longitudinalen Schwingungen anregen kann. Diese Schwinçgungen bedeuten für das Wellrohr sowie die angeschlossenen Aggregate und Armaturen eine zusätzliche mechanische Beanspruchung, die zur Beschädigung oder Zerstörung des Rohres und der Aggregate führen kann. Darüber hinaus werden die durch die Schwingungen verursachten Geräusche als lästig empfunden.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gewelltes Rohr anzugeben, bei dem bei den üblichen Strömungs geschwindigkeiten solche Longitudinalschwingungen nicht auftreten.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Rohrleitung der eingangs erwähnten Art gemäß der Erfindung das Verhältnis von Wellenabstand T zu Wellentiefe t zwischen 2 und 8 ist. Vorzugsweise ist das Verhältnis zwischen 4 und 5, da in diesem Bereich die Flexibilität des Rohres noch nicht wesentlich beeinträchtigt wird.
• Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß fiir ein gewelltes Rohr ein Zusammenhang zwischen der Grenzgeschwlndigkeit, bei der eine bestimmte Rohrlänge zu longitudinalen Schwingtlngen angeregt wird, und dem Abstand zweier Wellenkuppen besteht. Es wurde gefunden, daß zwischen den angeregten Eigenfrequenzen f der Schwingungen und der Strömungsgeschwindigkeit v eine lineare Abhängigkeit besteht, die der Formel f = a x v gehorcht, in der a ein von der Geometrie des Rohres abhängiger Faktor ist.
• Bei dem Versuch, eine Abhängigkeit des Faktors a von den Rohrparametern zu finden, zeigte es sich, daß a dem Abstand zweier Wellenkuppen umgekehrt proportional ist.
• k = axT.
• Der physikalische Inhalt dieser Gesetzmäßigkeit ist darin zu sehen, daß sie eine Aussage über die zeitliche und örtliche Synchronisierung der Schwingung der Wirbel in den einzelnen Wellungen enthält. Die Konstante k stellt das Verhältnis zweier Geschwindigkeiten dar, nämlich der Strömungsgeschwindigkeit v und der Synchronisiergeschwindigkeit f x T k =fx v Für k wurde anhand von Versuchen der Wert 0,45 + 0,05 ermittelt.
• Für das Schwingungsnroblem ergibt sich aus dieser Gesetzmäßigkeit folgender Lösungsansatz. Durch Vergrößerung des Abstandes zweier Wellenkuppen wird die zur Anregung derselben Frequenz erforderliche Strömungsgeschwindigkeit erhöht, d. h. vergrößert man den Abstand T zweier Wellenkuppen voneinander um einen Faktor x auf x ~ T, so wird das Wellrohr erst bei einer um den Faktor x höheren Strömungsgeschwindigkeit x ~ v angeregt werden. Die gefundene Gesetzmäßigkeit gestattet es also, bei konstanter Wellentiefe durch eine berechenbare Vergrößerung des Wellenabstandes T Wellrohresbis zu einer vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeit schwingungsfrei zu halten.
• Die Erfindung ist auf die unterschiedlichsten Rohrausführungen anwendbar, vorzugsweise auf solche Rohre, die zur Übertragung von Wasser oder Wasserdampf verwendet werden und für Fernheizzwecke eingesetzt werden sollen. Diese Rohre bestehen dann in der Regel aus einem inneren und einem konzentrisch hierzu angeordneten Wellrohr, wobei beide Rohre durch eine thermische Isolierung voneinander getrennt sind. Sowohl das Innen- als auch das Außenrohr werden vorzugsweise aus einem längseinlaufenden zum Schlitzrohr geformten und an seinen Bandkanten mittels elektrischer Lichtbogenschweißung verbundenen Metallband hergestellt.
• Die auf diese Weise hergestellte Rohrleitung ist aufgrund der Wellung äußerst flexibel und kann wie ein elektrisches Kabel auf Kabeltrommeln gewickelt und verlegt werden.
• Die Wellung der verwendeten Rohre kann wendelförmig bzw.
• schraubenlinienförmig verlaufen, man kann aber auch eine ringförmige Wellung verwenden. Werden schraubenlinienförmig gewellte Rohre verwendet, so wird man den Wellensteigungswinkel vergrößern, will man eine Vergrößerung des Wellen abstandes erreichen.
• Die Erfindung ist anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
• Man stellt sich den Anregungsmechanismus, der zu den selbsterregten Longitudinalschwingungen an Wellrohren führt, folgendermaßen vor Die Strömung in Wellrohren bildet sich,wie am Beispiel nahezu sinusförmig verlaufender Wollen dargestellt, aus.
• Zwischen jeweils zwei Wellenkuppen bildet sich ein Wirbel aus, der nahezu den gesamten Raum zwischen den Wellenkuppen ausfüllt und seine Energie der Strömung entzieht.
• Sein Staupunkt S jibt dabei eine Kraft auf die Wellenflanke aus, die sich dabei verformt. Bei einer bestimmten der Wellrohrgeometrie entsprechenden Strömungsgeschwindigkeit lösen sich die Wirbel aus den Wellentälern ab und wandern in Strömungsrichtung in einem dem lichten Durchmesser des Wellrohre entsprechenden Zylinder weiter und rollen dabei an der gedachten Zylinderwandung ab.
• Unmittelbar nach dem Herauslösen des Wirbels bildet sich in dem Raum zwischen den Wellenkuppen ein neuer Wirbel, wobei ein neuer Staupunkt S entsteht. Zu dem Zeitpunkt, in dem sich der Wirbel herauslöst, ist kein Staupunkt S, also keine auf die Wellenflanke wirkende Kraft, vorhanden.
• Der Vorgang des Herauslösens wiederholt sich periodisch mit einer bestimmten Frequenz. Entspricht diese Frequenz einer der Eigenfrequenzen des Wellrohres, kann sich eine Longi tudinal schwingung "aufschalrkeln", sofern die Anregungskräfte größer als die Dämpfungskräfte sind.
• Bildet man bei einer Rohrleitung, die aus einem Innenrohr 1 und einem koaxial zu diesem mittels Abstandshalter angeordneten Wellrohr 2 und einer dazwischen liegenden Schicht 3 aus Polyurethanschaum besteht, das Tnnenrohr jedoch so aus, daß das Verhältnis von Wellenabstand T zu Wellentiefe t einen Wert von 4 - 5 erhält, wird die Strömungsgrenzgeschwindigkeit, bei der ein Wellrohr zu Schwingungen angeregt wird, zu wesentlich höheren Werten verschoben, so daß hei den im Heizungsbaii üblichen Strömungsgeschwindi #keiten eine Schwingung bei Wellrohren nicht auftreten kann.
• Mit 4 i st noch ein auf das Außenrohr 2 aufextrudierter Kunststoffmantel bezeichnet.

Claims (3)

Patentansprüche

1. Flexible Rohrleitung aus einem ganz oder teilweise gewellten Rohr diinner Wandstärke Inr Fortleitung von Fluiden, gekennzeichnet durch ein Verhältnis von Wel-T lenabstand T zu @ellentiefe t von2 bis 8.

2. Flexible Rohrleitung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Verhältnis von Wellenabstand T zu Wellentie-T fe t t von 4 bis 5.

3. Flexible Rohrleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Fluide fortleitende Rohr (i) von einem zweiten gewellten Rohr (2) umgeben und der Raum zwischen diesen beiden Rohren mit einer thermischen Isolierung (3) gefüllt ist.