DE2553663A1

DE2553663A1 - Anordnung zur verbindung einer hauptleitung mit einer zweigleitung in einer ein unter druck stehendes medium fuehrenden leitungsanordnung

Info

Publication number: DE2553663A1
Application number: DE19752553663
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Doemer; Bernard Gottofrey
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1975-10-31
Filing date: 1975-11-28
Publication date: 1977-05-05
Also published as: DE7538025U; CH596488A5; FR2329925A1

Description

146/75 Ro/DP 30.10.75

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Anordnung zur Verbindung einer Hauptleitung mit einer Zweigleitung in einer ein unter Druck stehendes Medium führenden Leitungsanordnung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verbindung einer Hauptleitung mit einer Zweigleitung in einer ein unter Druck stehendes Medium führenden Leitungsanordnung.

Eine Verbindungsanordnung der genannten Art wird zum Zweck einer Abzweigung einer Zweigströmung von einer Hauptströmung, oder einer Vereinigung einer Zweigströmung mit einer Hauptströmung verwendet und als Abzweigungs- bezw. Vereinigungsstück bezeichnet. Wenn die Leitungen einer solchen Anordnung vom Medium bei hohem Druck und hoher Temperatur durchströmt

709818/0237

werden, treten individuell in jeder Leitung Druck- und Temperaturkräfte und zufolge diesen tangentiale Zugdeformationen und entsprechende tangentiale Zugspannungen auf. Ausserdem treten zwischen den beiden Leitungen Biegekräfte auf, die eine Aenderung des Winkels zwischen den beiden Leitungen anstreben und in der Verbindung Biegespannungen hervorrufen. Diese Spannungen müssen in zulässigen Grenzen gehalten werden, wobei eine einfache Gestaltung sowohl für die Dimensionierung wie auch für die Fertigung wünschenswert ist. Es dürfen ferner keine zu grossen Materialdickenunterschiede zwischen den Wänden der Leitungen und gegebenenfalls verwendeten Versteifungselementen vorhanden sein, um die Wärmespannungen zweckmässig zu begrenzen.

Bei bekannten Verbindungsanordnungen dieser Art werden bei der Verbindungsstelle ein oder mehrere Versteifungsringe oder Versteifungsrippen verwendet, die quer zur Hauptleitung verlaufen, mit dieser und der Zweigleitung starr verbunden sind, einen beträchtlichen Widerstand gegen die relativen Deformationen der beiden Leitungen leisten und damit die auf die Verbindungsstelle einwirkenden Biegekräfte und die daraus resultierenden Biegespannungen in zulässigen Grenzen halten. Diese und ähnliche Konstruktionen sind jedoch in bezug auf Dimensionierung, Fertigung und Gewicht nicht optimal konzipiert und begrenzen

:cted

25^3

die Spannungen, insbesondere die Wärmespannungen, die bei gasförmigen Medien beträchtlich sein können, nicht in ausreichendem Mass, da oft dicke und dünne Querschnitte miteinander verschweisst werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Vorbekannten zu vermeiden und eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher mit einfachen Mitteln eine Entlastung der Verbindungsstelle gewährleistet und damit die Verwendbarkeit der Anordnung für strengere Druck- und Temperaturbedingungen als bisher ermöglicht wird.

Eine Anordnung zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, dass ein von der umgebenden Atmosphäre dicht getrennter, die Verbindungsstelle der beiden Leitungen umschliessender Druckausgleichsraum vorgesehen ist, der zwischen einem Mantelstück und den beiden Leitungen gebildet ist und zumindest im Betrieb unter dem Druck eines Mediums steht und so die auf die Verbindungsstelle einwirkenden Druckräfte und die von diesen herrührenden Spannungen reduziert.

Mit dieser Anordnung wird eine Aufgabenteilung zwischen dem Leitungs-Innenraum und dem Druckausgleichsraum gewährleistet, wobei der Leitungs-Innenraum die Strömungsführung übernimmt und der unter Druck stehende Druckausgleichsraum dafür sorgt,

709818/0237 ·

ORIGINAL INSPECTED

die auf die Verbindungsstelle einwirkenden Druckkräfte auf zulässige Werte herabzusetzen. Auf die Leitungswand wirkt ein Druck sowohl von aussen als auch von innen ein und es treten in Abhängigkeit von der Druckdifferenz nur kleine oder gar keine Deformationen und Spannungen auf, so dass die zulässigen Drücke und Temperaturen in beträchtlichem Mass gesteigert werden können. Im allgemeinen können die gleichen Wanddicken für die Leitungen und das Mantelstück verwendet werden, was annähernd gleiche Wärmespannungen zur Folge hat. Vorzugsweise wird als Mantelstück ein Zylinder oder ein Konus verwendet, der leicht zu dimensionieren und zu fertigen ist. Die Konstruktion ist einfach, billig und betriebssicher und ermöglicht eine Ersparnis an Gewicht und Herstellungskosten.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichung erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine Ansicht einer Anordnung zur Verbindung einer dampfführenden Hauptleitung mit einer Zweigleitung;

Pig. 2 einen Schnitt durch die Anordnung nach der Fig. 1 entlang der Linie H-IX;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Anordnung nach der Fig. 1 entlang der Linie III-III.

7 0 9 818/0237

- 3 - 146/75

In den Figuren sind.gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In der dargestellten Anordnung weist die Hauptleitung einen ersten Abschnitt 1 grossen Durchmessers und einen zweiten Abschnitt 2 kleineren Durchmessers auf. Die mit dem Abschnitt bei der Verbindungsstelle 6 verschweisste Zweigleitung weist einen in einem spitzen Winkel zur Hauptleitung verlaufenden ersten Abschnitt 3» einen quer zur Hauptleitung verlaufenden zweiten Abschnitt 4 und einen zwischen den Abschnitten 3 und 4 angeordneten Uebergangsabschnitt 5 auf, welcher mit einem der strömungsgünstigen Umlenkung'des Dampfstromes dienenden Umlenkgitter 7 ausgestattet ist.

Die gezeigte Anordnung kann sowohl eine Abzweigungsanordnung als auch eine Vereinigungsanordnung sein. Wenn sie eine Abzweigungsanordnung ist, findet die Strömung in der Hauptleitung in der durch den Pfeil 11 und in der Zweigleitung in der durch den Pfeil 12 angedeuteten Richtung statt. Wenn sie hingegen eine Vereinigungsanordnung ist, verlaufen beide Strömungen in Richtungen, die den Pfeilen 11 und 12 entgegengerichtet sind.

Das konusförmige Mantelstück 9 umgibt vor allem die Hauptleitung und die Verbindungsstelle 6 und ist mit den Abschnitten 1, 2 und 3 so verschweisst, dass es die Verbindungsstelle 6 von der

709818/0237·

- t - 146/75

umgebenden Atmosphäre gasdicht trennt und dabei einen als Druckausgleichraum 10 dienenden Ringraum bildet. Der Druckausgleichsraum 10 steht mit dem Leitunge-Innenraum 13 über die in der Wand des Abschnittes 1 der Hauptleitung vorgesehenen Druckausgleichsöffnungen 14 und das zwischen den Abschnitten 1 und 2 der Hauptleitung zur Aufnahme der infolge instationärer Betriebszustände zwischen der Hauptleitung und dem Mantelstück 9 auftretenden relativen Dehnungen vorgesehene Dehnungsspiel 8 in Verbindung, so dass der Dampfdruck im Betrieb in den Räumen 10 und 13 praktisch gleich ist. Damit wird erreicht, dass auf die Verbindungsstelle 6 sowohl von aussen als auch von innen der gleiche Druck einwirkt, so dass relative Deformationen der Haupt- und Zweigleitungen und von diesen herrührende Biegespannungen bei der Verbindungsstelle 6 vermieden werden. Da das Medium Dampf ist, ist die den Druckausgleichsraum 10 mit der Zweigleitung verbindende Entwässerungsleitung 15 zur Abführung von dem sich im Druckausgleichsraum 10 ansammelnden Dampfkondensat vorgesehen.

Es sind verschiedene Varianten der beschriebenen Anordnung möglich. Die Leitungen und das Mantelstück können, abweichend von den gezeigten, verschiedenartige Querschnitte aufweisen. Anstelle des Dehnungsspiels kann z.B. ein Balg oder eine andere Vorrichtung vorgesehen sein. Der die Verbindungsstelle ein-. schliessende Druckausgleichsraum muss.nicht den ganzen Umfang

709818/0237

der Hauptleitung umgeben, sondern kann zwischen einem beschränkten Bereich der Hauptleitung und einem entsprechenden Mantelstück ausgebildet sein. Das Dehnungsspiel müsste in diesem Fall durch eine andere Dehnungsaufnahmevorrichtung ersetzt werden.

Anstelle der Druckausgleichsöffnungen 14 können auch andere Mittel zur ganzen oder teilweisen Ausgleichung des Druckes zwischen den Räumen 10 und 13 verwendet werden. Der Druckausgleichsraum 10 kann z.B. vom Leitungs-Innenraum 13 dicht getrennt sein und von einer äusseren Druckquelle mit demselben oder einem anderen Medium gespeist werden. Dabei können die auf die Verbindungsstelle einwirkenden Druckkräfte teilweise oder ganz ausgeglichen werden. Ferner kann ein vom Leitungs-Innenraum 13 dicht getrennter Druckausgleichsraum 10 verwendet werden, der bei der Herstellung unter Druck gesetzt und so abgeschlossen wird, dass er auch später unter ständigem Druck steht und auf die Verbindungsstelle 6 eine Vorspannung ausübt. Durch zweckmässige Wahl des betreffenden Druckes kann wiederum eine teilweise oder gänzliche Ausgleichung der auf die Verbindungsstelle 6 einwirkenden Druckkräfte und der von diesen herrührenden Spannungen erzielt werden.

70 9 818/0237

Claims

146/75

Patentansprüche

IJ Anordnung zur Verbindung einer Hauptleitung mit einer Zweigleitung in einer ein unter Druck stehendes Medium führenden Leitungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der umgebenden Atmosphäre dicht getrennter, die Verbindungsstelle (6) der beiden Leitungen umschliessender Druckausgleichsraum (10) vorgesehen ist, der zwischen einem Mantelstück (9) und den beiden Leitungen gebildet ist und zumindest im Betrieb unter dem Druck eines Mediums steht und so die auf die Verbindungsstelle (6) einwirkenden Druckkräfte und die von diesen herrührenden Spannungen reduziert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelstück (9) die die Verbindungsstelle (6) enthaltenden Abschnitte der Haupt- und Zweigleitung umgibt und mit diesen 3o verschweisst ist, dass es einen als Druckausgleichsraum (10) dienenden Ringraum bildet.

3. Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher die Hauptleitung

aus Rundrohren besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelstück (9) im wesentlichen aus einem die Hauptleitung, umgebenen zylindrischen oder konischen Rohr besteht.

709818/0237

1*16/75

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass «-der Druckausgleichsraum (10) mit dem Leitungs-Innenraum

(13) in Verbindung steht.

5. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch mindestens eine in der Wand einer der Leitungen vorgesehene, die Verbindung gewährleistende Druckausgleichsöffnung (I¹I).

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckausgleichsraum (10) vom Leitungs-Innenraum (13) dicht getrennt ist und im Betrieb von aussen unter Druck gehalten ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckausgleichsraum (10) vom Leitungs-Innenraum (13). dicht getrennt ist und unter ständigem Druck steht.

8. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch innerhalb des Mantelstückes (9) zwischen den Abschnitten (1, 2) der

.4

Hauptleitung vorgesehene Mittel zur Aufnahme der zwischen der Hauptleitung und dem Mantelstück (9) auftretenden relativen Dehnungen.

9'. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet ,'dass

709818/0237

- b» - 146/75

zwischen den Abschnitten (1, 2) ein Dehnungsspiel (8) vorgesehen ist.

10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass

zwischen den Abschnitten (1, 2) ein BaIβ vorgesehen ist.

11. Anordnung nach Anspruch 1 für dampfführende Leitungen, gekennzeichnet durch eine Entwässerunr.slei tung (15) für den Druckausgleichsraum (10).

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

709818/0237