Rohrverankerung für die Abzweigleitung von Verteilrohrleitungen in Wasserkraftanlagen Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrveranke rung für die Abzweigleitung von Verteilrohrleitungen in Wasserkraftanlagen, wobei die zu den einzelnen Turbinen führenden Abzweigleitungen von einem Hauptrohr seitlich abzweigen und vor den Turbinen bzw. -schiebern verankert sind.
Das Hauptrohr bildet dabei die Fortsetzung der in einem Endfestpunkt ver ankerten Steilrohrleitung und ist in der Regel ebenso wie die Stichrohre, d. h. die Abzweigleitungen, gleitfä- hig gelagert. Das ganze aus dem Hauptrohr und den Stichrohren bestehende System kann bei Temperatur änderungen und Schwankungen des Innendruckes be trächtliche Längenänderungen erfahren. Da die sich daraus ergebenden Lageänderungen an den Turbinen anschlüssen nicht zulässig sind, müssen die Enden der Abzweigleitungen in geeigneter Weise verankert wer den.
Es ist bekannt, das Turbinenfundament zur Ab zweigleitungsverankerung heranzuziehen, also auf be sondere Abzweigleitungsfestpunkte überhaupt zu ver zichten. Dabei müssen aber der Anschluss am Turbi nengehäuse und dieses selbst ausreichende Steifigkeit und Festigkeit besitzen, um die oft bedeutenden Ein spannmomente und Querkräfte, die sich aus der Ver hinderung der Lageänderungen des Abzweigleitungs- endflansches vor dem Gehäuseanschluss ergeben, auf zunehmen und in das Fundament abzuleiten.
Axial kräfte in den Abzweigleitungen sind dagegen nicht sehr gross, weil die Längenänderungen der Abzweigleitun gen, die quer zum Hauptrohr der Verteilrohrleitung erfolgen, zufolge der grösseren Länge und der dadurch bedingten geringeren Biegesteifigkeit des Hauptrohres keinen besonders grossen Widerstand finden.
Abgese hen von der notwendigen Verstärkung des Turbinenge häuses und gegebenenfalls des Anschlusses an dasselbe hat diese bekannte Anordnung den Nachteil, dass bei jedem Ausbau eines der Turbine stets vorgeordneten Turbinenschiebers der Kraftfluss in der betreffenden Zuleitung unterbrochen wird, was zu Verschiebungen und Verdrehungen des Abzweigleitungsendflansches und zu Änderungen im Gleichgewichtssystem der Ver- teilrohrleitung führt.
Es ist ferner bekannt, die Abzweigleitungen noch vor den Turbinenschiebern im eigenen Einspannfest- punkten zu verankern, wodurch die Querkräfte und -momente von den nachfolgenden Turbinenschiebern, den Einlaufrohren der Turbinen und den Turbinenge häusen abgehalten werden und die beschriebenen Nachteile beim Ausbau eines Turbinenschiebers nicht auftreten können. Bisher werden solche Verankerungen aber auch in axialer Richtung unnachgiebig ausgeführt, wodurch oft sehr grosse Axialkräfte zufolge der verhin derten Dehnungen oder Verkürzungen des meist gerad linigen Leitungssystems zwischen Verankerung und Turbine auftreten, die nur schwer zu beherrschen sind.
Man könnte nun eine axiale Nachgiebigkeit der Veran kerung durch eine Gleitführung der Abzweigleitung in Richtung der Rohrachse erreichen. Gleitführungen bringen aber Reibungswiderstände mit sich, deren Grösse vom Erhaltungszustand der Führungsflächen und von deren Schmierung massgebend beeinflusst wird. Korrosion oder Verschmutzung der Gleitflächen kann unter Umständen zu einem vollständigen Blockie ren der axialen Nachgiebigkeit führen, so dass die praktische Brauchbarkeit solcher Konstruktionen in Frage gestellt ist. Schliesslich ist auch schon ein Aufla ger für freiliegende Druckrohre bekannt geworden, bei dem das Rohr auf Pendelstützen ruht und ausserdem zur Übertragung von Querkräften mit Schleifbügeln an seitlichen Führungsflächen abgestützt ist.
Diese Aus führung ist zur Abzweigleitungsverankerung bei Ver- teilrohrleitungen aber nicht geeignet, da wegen der starken Horizontalbelastung die Auswirkung der Gleit- führungen zu ungünstig wäre und die beschriebenen Nachteile brächte. Ausserdem wird dabei die Übertra gung der grossen horizontalen Querkräfte auf das Fun dament nur in begrenztem Masse möglich.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung aller dieser Mängel und die Schaffung einer Rohrverankerung, die die volle Aufnahme und Ableitung der Querkräfte und Biegemomente gewährleistet, aber eine genügende axi ale Nachgiebigkeit unter Vermeidung aneinander glei tender und damit der ständigen Wartung bedürftiger Teile aufweist.
Die Erfindung besteht darin, dass die Abzweiglei tung an wenigstens zwei voneinander axial entfernten Stellen in am Fundament abgestützten Tragelementen festgehalten ist, die in Richtung der Rohrachse federnd nachgiebig am Fundament befestigt sind. Durch diese Ausbildung werden die auftretenden Querkräfte und die in einer durch die Rohrachse verlaufenden Ebene wirksamen Biegemomente nahezu vollständig in das Fundament abgeleitet, so dass der in Strömungsrichtung nachfolgende Rohrleitungsteil praktisch keinerlei Quer verschiebung oder -verdrehung ausgesetzt ist und daher auch das Ausbauen des Turbinenschiebers o. dgl. kei nerlei Schwierigkeiten bereitet.
Dagegen sind begrenzte axiale Bewegungen der verankerten Abzweigleitung bei nur geringem, als Axialkraft in das Fundament einzu leitendem Verformungswiderstand möglich, welche Bewegungen durch die Nachgiebigkeit des Hauptrohres der Verteilrohrleitung in Richtung quer zu seiner Achse ohne weiteres aufgenommen werden. Durch diese federnde Nachgiebigkeit der Verankerung in Richtung der Rohrachse werden die sonst auftretenden grösseren Axialkräfte zwischen der Turbine und der Verankerung vermieden.
Der erforderliche gegenseitige Abstand und die notwendige Anzahl der Tragelemente können sich im Einzelfall aus der jeweiligen Grösse der Querkräfte und Momente sowie der zu erwartenden Axialbewegung ergeben, wobei für die axiale Baulänge der Verankerung auch wirtschaftliche Überlegungen massgeblich sein werden.
Die Tragelemente können als an ihrem ganzen Umfang eingespannte Membranen ausgebildet sein, in welchem Fall sich eine von der Lage der Momenten ebene unabhängige Wirkung ergibt, sofern die Momen- tenebene nur durch die Rohrachse verläuft. Die Trag elemente können aber auch als zweiseitig, vorzugsweise an den Vertikalseiten eingespannte Membranen ausge bildet werden, welche Ausbildung für die Aufnahme von Momenten in einer normal zu den Einspannlinien verlaufenden Ebene besonders geeignet ist.
In beiden Fällen kann die Durchbiegung der Membran die ge wünschte federnde Nachgiebigkeit in Richtung der Rohrachse mit sich bringen, wobei keine Querverschie bung der Rohrachse auftritt.
Die Tragelemente können ferner aus starren Schei ben bestehen und es können als Stützen quer zur Rohrachse angeordnete Federlamellen vorgesehen sein. Das Durchbiegen der einseitig eingespannten Feder lamellen kann zur axialen Nachgiebigkeit führen, wobei eine solche Ausbildung verwendbar ist, wenn die Quer kräfte und -momente in einer waagrechten Ebene wirken und eine geringe lotrechte Verschiebung der Rohrachse zulässig ist. Die Federlamellen können eine zueinander verschiedene gegen die Turbine zu abnehmende Länge bzw.
Höhe aufweisen, um auf diese Weise erforderli chenfalls durch Abstufung der Quersteifigkeit der Federlamellen ein für die Einleitung des Einspannmo- mentes in das Fundament günstiges Verformungsbild zu erzielen.
Schliesslich können die Tragelemente aus einem starren Ring o. dgl. bestehen, der mittels zweier seitli cher Drehfederstäbe in einem die Abzweigleitung um- schliessenden, unten über zwei weitere seitliche Dreh federstäbe in Lagerböcken am Fundament gehaltenen Bügel abgestützt sein kann. Hier können also anstelle von Biegefedern Drehfedern angeordnet werden, wobei eine solche Ausführung dann brauchbar sein kann, wenn die Querkräfte und Momente in einer waagrech ten Ebene wirken und eine geringe lotrechte Verschie bung der Rohrachse keine Rolle spielt.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 und 2 eine Abzweigleitungsverankerung mit allseits eingespannten Membranen im Axialschnitt und in Seitenansicht, Fig. 3 eine Ausführungsvariante mit zweiseitig ein gespannter Membran in Seitenansicht,
Fig. 4 und 5 eine Abzweigleitungsverankerung mit als Federlamellen ausgebildeten Stützen in Ansicht und Seitenansicht und Fig. 6 eine Ausführung mit Drehfederstäben eben falls in Seitenansicht.
Die Abzweigleitung 1 mit ihrem Endflansch 2 weist im Verankerungsbereich zur Krafteinleitung einen ver stärkten Rohrschuss 3 auf. Dieser Rohrschuss 3 ist an zwei voneinander axial entfernten Stellen in membra- nartigen Tragscheiben 4 festgehalten, die an ihrem ganzen Umfang in Gurten 5 eingespannt sind. Die Gurte 5 sind über eine Grundplatte 6 mit Schubrippen im Fundament 7 verankert. Die Gurte 5 können zur Versteifung durch Zwischenbleche 8 (in Fig. 1 strich punktiert angedeutet) verbunden sein.
Unter der Wir kung einer axialen Kraft in Pfeilrichtung biegen sich die Tragscheiben 4 unter zentrisch symmetrischer Ver formung durch, wie dies in Fig. 1 ebenfalls strichpunk tiert angedeutet ist. Querkräfte und Biegemomente werden dagegen nahezu vollständig aufgenommen und in das Fundament eingeleitet.
Bei der Ausbildung nach Fig. 3 sind die Tragschei ben 4a als zweiseitig, nämlich an den Vertikalseiten eingespannte Membranen ausgebildet.
Gemäss den Fig.4 und 5 sind vier starre Trag scheiben 4b vorgesehen. Zur Übertragung der Kräfte von den Tragscheiben 4b in die Grundplatte 6 dienen quer zur Rohrachse angeordnete Federlamellen 9, de ren Länge verschieden ist und gegen die Turbine bzw. den Endflansch 2 zu abnimmt. Bei auftretender Bela stung in Richtung der Rohrachse biegen sich die Lamellen durch, wobei allerdings die Rohrachse eine geringe Verschiebung in lotrechter Richtung erfährt.
Nach Fig. 6 ist die Abzweigleitung 1 von starren Tragringen 4c umgeben, die sich mittels je zweier aus Rohren bestehender Drehfederstäbe 10 an einem Bügel 11 abstützen. Der Bügel 11 ist seinerseits mittels zweier seitlicher Drehfederstäbe 12 in Lagerböcken 13 der Grundplatte 6 gehalten.