Diskussion:Elemente zur Führung von Fluiden (Rohrleitungen): Unterschied zwischen den Versionen

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Hallo Hr. Gießler
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== Einführung ==
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Ich bekomme es nicht hin in meiner Tabelle für Schweißverbindungen eine zweite Spalte für die Fotos zu erstellen.
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Rohrleitungen stellen für den innerbetrieblichen Transport von Fluiden das
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Vielleicht können Sie ja mal schauen, was ich falsch mache.
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wichtigste Verbindungsmedium dar. Die Förderung der Fluide erfolgt durch ein
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Druckgefälle zwischen Quell- und Zielort, so dass innerhalb der Rohrleitungen
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während des Förderprozesses in der Regel ein erhöhter [[Druck]] herrscht. In Systemen aus Rohrleitungen, Apparaten und Behältern übernehmen Armaturen als Rohrleitungsteile die Funktion des Stellens und Schaltens.
  
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Eine Rohrleitung ist die Zusammenstellung von Rohren, Formstücken, Armaturen, Dichtungen, Verbindungselementen wie Flansche, Fittinge, Verschraubungen, Muffen, Schweiß- und Lötnähten zu einer für den Transport von Fluiden nutzbaren Einheit. In dem weiteren Sinne gehören auch noch Pumpen und Rohrunterstützungen zu dieser Zusammenstellung. Diese Einzelteile unterliegen oft der Normung. So ist es möglich, eine Rohrleitung wie aus einem Baukasten zusammenstellen zu können.
  
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Moin, ich war so frei und habe da mal was mit deiner Tabelle geändert, schau es dir an ob du es dir so vorgestellt hast...
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Rohrleitungen werden in der Nennweite von wenigen Millimetern bis zu einigen Metern ausgeführt und können zum beispiel bei einer Pipeline die Länge von Tausenden von Kilometern erreichen. Die Nenndruckstufen können bis zu einigen hundert bar erreichen. Die Wahl der Werkstoffe einer Rohrleitung richtet sich nach statischen und dynamischen Belastungen (z.B.: Nenndruckstufe, Verkehrslasten, Erddrücke, Drücke von innen oder außen, Druckstoß ), mechanischen Beanspruchungen (z.B.: Fließgeschwindigkeiten, Geschiebestoffe), korrosiver Beanspruchung sowie Art und Temperatur des zu transportierenden Fluids.
  
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BTW. du solltest dir die anderen Bilder noch mal anschauen, da sind teilweise die Makierungen von der Word-Hilfe noch mit drin (rot unterstrichen). Das ist nicht fein.
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== Funktion ==
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--[[Benutzer:D.Vagt|D.Vagt]] 20:11, 21. Jun 2006 (CEST)
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Rohrleitungen dienen zur Führung von flüssigen, gasförmigen und feinen festen Stoffen. Die Förderung der Fluide erfolgt durch ein
 +
Druckgefälle zwischen Quell- und Zielort, so dass innerhalb der Rohrleitungen
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während des Förderprozesses in der Regel ein erhöhter [[Druck]] herrscht.
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Konstruktion, Montage, Betrieb und Instandhaltung von Rohrleitungen werden
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durch die gehandhabten Stoffe, Prozess- und Umgebungsparameter bestimmt.
 +
=== Eigenschaften ===
 +
*Führung von Gasen oder Flüssigkeiten
 +
*Feststoffe mit Trägermedium oder mit Feststoffpumpen (Beton)
 +
*Energieversorgung fluidischer Antriebe
 +
*Druckdifferenz durch Gefälle, Absaugen, Überdruck
 +
*[[Topologie]] als Ringleitung, Rohrnetz oder Strahlenleitung
 +
*Querschnitt meist kreisförmig
 +
*Material: [[Stahl]], Buntmetall, [[Gusseisen]], [[Leichtmetall]], Kunststoff
 +
*Nennweite (DN) entspricht ungefähr dem Durchmesser und ist Kenngröße für Rohre, passende Armaturen und Formteile
 +
*Nenndruck (PN) zulässiger Betriebsüberdruck bei 20°C
 +
 
 +
== Bauarten von Rohren==
 +
{| {{tabelle}}
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| Bauarten  || Hartblei || Präzisionsrohr || Gewinderohr ||[[Edelstahl]]rohr || [[Gusseisen]] ||  Kupferrohr || [[Aluminium]] || Kunststoff
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|-
 +
| Einsatz || Chemie, [[Trinkwasser]] || Hydraulik, Pneumatik || Gas, Wasser, Heizung || Lebensmittel, [[Chemie]] || [[Trinkwasser]], Abwasser || Heizung, Schmieröl, Lebensmittel, Kältetechnik || Fahrzeugbau, Apparatebau, Lebensmittel || Installationstechnik, Haustechnik, [[Trinkwasser]], Abwasser
 +
|-
 +
| Vorteile || gute chemische Beständigkeit || Genauigkeit, gut schweißbar || billig || gute chemische Beständigkeit, [[korrosion]]sbeständig || mit großem Durchmesser herstellbar || gute chemische Beständigkeit, gut schweißbar, [[Lötverbindungen|hartlötbar]] || chemische Beständigkeit, gut [[Schweißverbindungen|schweißbar]], bei tiefen Temperaturen einsetzbar || leicht [[Korrosion und Korrosionsschutz|korrosionsbeständig]], [[Klebverbindungen | kleben]], schlagfest, wärmebeständig
 +
|-
 +
| Werkstoff || Blei Antimon (PbSb1As) || ST32 || [[Stahl]] || meist austenitischer Edelstahl, [[Cr]] [[Ni]] [[Stahl]] || duktiles [[Gusseisen]] || sauerstofffreie Kupfersorten || [[Al]]- und [[Al]]-Knetlegierungen || [[PVC]], [[PE]], [[PP]]
 +
|-
 +
| Herstellung || - || kaltgezogen, geglüht || Schwarz, verzinkt, Kunststoffüberzug || - || Überzug aus Zementmörtel, PE oder [[Zink]] || nahtlos gezogen || nahtlos gezogen oder stranggepresst || -
 +
|-
 +
| Norm: [[DIN]] 1262 || - || - || [[DIN]] EN ISO 1127 || EN 595, EN 969 || [[DIN]] 1754 || [[DIN]] 1795, [[DIN]] 9107 || [[DIN]] 8061, 8062 || [[DIN]] 8074, [[DIN]] 8075 || [[DIN]] 8077, 8078
 +
|}
 +
<div align="center">
 +
{| width="40%" {{}}
 +
|-
 +
  !colspan="2" style="background-color:#00FF00;" | '''Frage 1: '''
 +
<includeonly>☺⌘D</includeonly>
 +
'''Welche Rohrarten werden im Rohrleitungsbau eingesetzt?
 +
Zu jeder Rohrart sind zwei
 +
für den Einsatz wichtige Eigenschaften und ein typisches Anwendungsbeispiel zu nennen'''
 +
 
 +
[[Elemente_zur_F%C3%BChrung_von_Fluiden_%28Rohrleitungen%29:_Antworten#Antwort_Frage_1:| zur Lösung]]
 +
|-
 +
|}</div>
 +
 
 +
 
 +
 
 +
=== Schläuche ===
 +
Wenn Verbindungen leicht lösbar sein sollen oder die Anschlussstellen gegeneinander beweglich sein müssen, werden statt Rohre Schläuche verwendet.
 +
Schläuche, als flexible, rohrförmige Halbzeuge aufgebaut aus mehreren Schichten dürfen keine Rückwirkung auf die angeschlossenen Aggregate ausüben.
 +
Schlauchleitungen sind genormt in der DIN 20066 http://www.wiebeck.de/hydr_l.htm
 +
 
 +
{| {{tabelle}}
 +
| [[Bild:Ummantelte Gummischläuche.jpg]] <br>
 +
Ummantelte Gummischläuche
 +
|| Diese TÜV- und DVGW-geprüften Schläuche gibt es bis DN 50 in Standardlängen bis 1500 mm mit allen gängigen Anschlüssen.
 +
|}
 +
 
 +
=== Formstücke ===
 +
Formstücke sind Bauteile von Rohrleitungsanlagen, z.b. Rohrbogen, Fittings, Abzweig-und Verbindungsstücke, Wasserabscheider usw., die oft hohen Beanspruchungen unterliegen und entsprechend dem Verwendungszweck aus nahtlosem Stahlrohr oder als Schmiedestücke, in Stahlguss oder duklilem [[Gusseisen]] gefertigt sind
 +
 
 +
== Verbindungsarten von Rohrleitungen ==
 +
=== Schweißverbindungen ===
 +
{| {{tabelle}}
 +
|  '''Stumpfnaht'''
 +
*Kehlnaht
 +
*Schweißkantenvorbereitung
 +
*mechanisch beste Lösung <br>
 +
[[Bild:Stumpfnaht.JPG]]
 +
|| '''Überschiebmuffe'''
 +
*gut bei Innenbeschichtung
 +
*vorteilhaft bei Reparaturen <br>
 +
[[Bild:Überschiebmuffe.JPG]]
 +
|-
 +
 
 +
|'''Kugelschweißmuffe'''
 +
*Winkel bis 10° möglich <br>
 +
[[Bild:Kugelschweißmuffe.JPG]]
 +
||  '''Nippelschweißmuffe'''
 +
*keine Schweißrückstände im Inneren
 +
*vollkommen durchschweißbar
 +
*keine Querschnittsverengung <br>
 +
[[Bild:Nippelschweißmuffe.JPG]]
 +
 
 +
|}
 +
 
 +
 
 +
 
 +
'''''siehe auch Artikel''''' [[Schweißverbindungen]]
 +
 
 +
=== Flanschverbindungen ===
 +
'''Eigenschaften'''
 +
*lösbare Verbindung
 +
*Rohre mit unterschiedlichem Material
 +
*statische Dichtstelle, elastische Dichtelemente
 +
*Lochzahl durch vier teilbar, symmetrisch verteilt
 +
*Flansche mit glatter Dichtfläche
 +
{| {{tabelle}}
 +
| [[Bild:Gussflansch.JPG]]||[[Bild:Vorschweissflansch.JPG]] || [[Bild:Gewindeflansch.JPG]] || [[Bild:Löt- oder Schweissflansch.JPG]] ||[[Bild:Bördelflansch.JPG]]
 +
|-
 +
| Gussflansch || Vorschweissflansch || Gewindeflansch || Löt- oder Schweissflansch || Bördelflansch
 +
 
 +
|}
 +
 
 +
 
 +
==== Flansche mit Vor- und Rücksprung ====
 +
 
 +
 
 +
{|
 +
| '''Eigenschaften'''
 +
*aufwendige Montage
 +
*große Sicherheit
 +
*beste Dichtwirkung
 +
|| '''Einsatz'''
 +
*Vakuum
 +
*Hochdruck (>1000 bar)
 +
*Gefahrengut
 +
|}
 +
 
 +
{| {{tabelle}}
 +
| [[Bild:Flansch_mit_Vor-_und_Rücksprung_1.JPG]] || [[Bild:Flansch_mit_Vor-_und_Rücksprung_2.JPG]] || [[Bild:Flansch_mit_Vor-_und_Rücksprung_3.JPG]]
 +
|-
 +
| Feder und Nut DIN 2512
 +
 
 +
|| Feder und Nut DIN2513
 +
|| Vorsprung mit Eindrehung DIN2514
 +
 
 +
|}
 +
 +
{|
 +
|
 +
*1) Dichtring 
 +
*2) Feder 
 +
*3) Nut   
 +
||
 +
*4) Vorsprung
 +
*5) Rücksprung   
 +
*6) Strömungsrichtung
 +
|}
 +
 
 +
=== Rohrverschraubungen ===
 +
 
 +
'''Eigenschaften'''
 +
*Stahl oder Guss
 +
*Whitworth Rohrgewinde<br>  - zylindrisches Innengewinde<br>  - kegeliges Außengewinde
 +
 
 +
*metallische Dichtung
 +
'''Einsatz'''
 +
*Hausinstallation
 +
 
 +
{| {{tabelle}}
 +
| [[Bild:Muffe zur Verbindung zweier gleicher Rohre.JPG]] || [[Bild:Reduziermuffe mit Durchmessersprung.JPG]] || [[Bild:Fittings.JPG]]
 +
|-
 +
| Muffe zur Verbindung zweier gleicher Rohre || Reduziermuffe mit Durchmessersprung || Fittings
 +
*1) T-Stück
 +
*2) Bogen
 +
*3) Kreuzstück
 +
|}
 +
 
 +
==== Hydraulikverschraubungen ====
 +
'''Eigenschaften'''
 +
*metallisch oder O-Ring gedichtet
 +
*Durchmesser 6 bis 38 mm
 +
*leicht, mehrfach lösbar
 +
'''Einsatz'''
 +
*Hydraulikanlagen
 +
{| {{tabelle}}
 +
|  [[Bild:Hydraulikverschraubung 1.JPG]]
 +
|| [[Bild:Hydraulikverschraubung 2.JPG]]
 +
|| [[Bild:Hydraulikverschraubung 3.JPG]]
 +
|| [[Bild:Hydraulikverschraubung 4.JPG]]
 +
|-
 +
| Schneidring, Dichtkegel 24° || Bördel, Dichtkegel 37° || flachdichtend mit O-Ring || Schweißdichtkegel, Dichtkegel 24°
 +
|}
 +
 
 +
==== Verschraubungsarten ====
 +
 
 +
{| {{tabelle}}
 +
|  [[Bild:Verschraubungsart 1.JPG]]
 +
|| [[Bild:Verschraubungsart 2.JPG]]
 +
|| [[Bild:Verschraubungsart 3.JPG]]
 +
|| [[Bild:Verschraubungsart 4.JPG]]
 +
|-
 +
| '''gerade Einschraubverschraubung'''
 +
- Verbindung Rohr zu Block
 +
|| '''gerade Verbindungsverschraubung'''
 +
- Verbindung Rohr zu Rohr
 +
|| '''Winkelverschraubung'''
 +
|| '''Schwenkverschraubung'''
 +
- Winkel einstellbar
 +
|}
 +
<div align="center">
 +
{| width="40%" {{}}
 +
|-
 +
  !colspan="2" style="background-color:#00FF00;" | '''Frage 2: '''
 +
<includeonly>☺⌘D</includeonly>
 +
'''Welche grundsätzlichen Möglichkeiten gibt es, Stahlrohre unlösbar, lösbar bzw. zu funktionsfähigen Leitungen zu verbinden?'''
 +
[[Elemente_zur_F%C3%BChrung_von_Fluiden_%28Rohrleitungen%29:_Antworten#Antwort_Frage_2:| <br>zur Lösung]]
 +
|-
 +
|}</div>
 +
 
 +
==Rohrleitungsarmaturen ==
 +
Mit Armaturen werden z.B. Durchflussmengen geregelt, Druckverluste eingestellt, Rückströmungen verhindert und sonstige Einflüsse auf den Strömungsvorgang ausgeübt.
 +
Sie werden meist elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, mechanisch oder der von Hand betätigt.
 +
Mit Regelarmaturen (Klappen oder Ventile) können Durchflussmengen und Strömungswiderstände beeinflusst werden.
 +
Die aktuellen Einstellungen der Armaturen sind in der Leitwarte und vor Ort zu dokumentieren und vorzuhalten.
 +
 
 +
===Ventile===
 +
 
 +
'''Bewegung des Abschlusses senkrecht zur Strömung'''
 +
 
 +
{| {{tabelle}}
 +
|  [[Bild:Absperrventil.JPG]]
 +
|| [[Bild:Rückschlagventil.JPG]]
 +
|| [[Bild:federbelastetes Sicherheitsventil.JPG]]
 +
|-
 +
| '''Absperrventil'''
 +
*Auf -Zu Funktion
 +
*Durchgangsventil
 +
|| '''Rückschlagventil'''
 +
*Rückstromsperre
 +
*schließt bei Druckausgleich
 +
*Durchgangsventil
 +
|| '''federbelastetes Sicherheitsventil'''
 +
*Sekundärseite Tank
 +
*Überdrucksicherung
 +
*Eckventil
 +
 
 +
|}
 +
 
 +
===Schieber===
 +
 
 +
'''Bewegung des Abschlusses quer zur Strömung'''
 +
 
 +
 
 +
'''Einsatz'''
 +
{|
 +
|
 +
*Gas
 +
||
 +
*Druckluft
 +
||
 +
*Wasser
 +
||
 +
*Dampf
 +
|}
 +
{| {{tabelle}}
 +
| [[Bild:Keilschieber.JPG]]
 +
|| [[Bild:Parallel-Plattenschieber.JPG]]
 +
|-
 +
| Keilschieber
 +
|| Parallel-Plattenschieber
 +
|}
 +
 
 +
===Hähne===
 +
'''Drehung des Abschlusses um die Längsachse quer zur Strömung, Abschluss geöffnet durchströmt'''
 +
 
 +
'''Eigenschaften'''
 +
*geringer Bauraum
 +
*schnell schaltend
 +
*geringer Widerstand
 +
 
 +
{| {{tabelle}}
 +
|  [[Bild:Durchgangshahn.JPG]]
 +
|| [[Bild:Schmierhahn.JPG]]
 +
|| [[Bild:Kugelhahn.JPG]]
 +
|-
 +
| Durchgangshahn || Schmierhahn || Kugelhahn
 +
|}
 +
{|
 +
|
 +
||
 +
*1.Schmierkammer
 +
||
 +
*2.Schmierspindel
 +
||
 +
*3.Schmiernuten
 +
||
 +
*4.Anschlag
 +
|}
 +
 
 +
===Klappen===
 +
 
 +
'''Drehung des Abschlusses um die Längsachse quer zur Strömung, Abschluss geöffnet umströmt'''
 +
 
 +
{| 
 +
| '''Eigenschaften'''
 +
*geringer Bauraum
 +
*verschleißarm
 +
*verschiedene Antriebe
 +
||
 +
'''Bauarten'''
 +
*Absperrklappe
 +
*Drosselklappe
 +
*Rückschlagklappe
 +
|}
 +
 
 +
Klappen haben allg. kurze Baulängen, jedoch ist bei zusätzlicher Installation von Armaturen (Rückschlagklappen, Kompensatoren usw.) auf genügend Freiraum zur Klappenöffnung zu achten.
 +
 
 +
[[Bild:Klappe.JPG]]
 +
 
 +
{|
 +
|
 +
*1.Gehäuse
 +
||
 +
*2.Scheibe
 +
||
 +
*3.Futter austauschbar
 +
||
 +
*4.Lagerzapfen
 +
||
 +
*5.Antriebswelle
 +
|}
 +
 
 +
=== Auswahl der richtigen Armatur ===
 +
[[Bild:Auswahl der Armatur.jpg]]
 +
 
 +
=== Fördern von Fluiden ===
 +
{|
 +
| Zur Förderung flüssiger Medien werden meist Kreiselpumpen eingesetzt.
 +
|-
 +
| [[Bild:Normpumpen.jpg|thumb|none|Normpumpen]]
 +
||
 +
[[Bild:Inlinepumpen.jpg|thumb|none|Inlinepumpen]]
 +
|}
 +
 
 +
Pumpen sollten druckorientiert eingeplant werden, d.h. die erforderliche Druckerhöhung wird aus dem gesamten Δp (druckseitig) ermittelt:
 +
a) vom Pumpendruckstutzen bis zur Systemgrenze (offenes System)
 +
b) vom Pumpendruckstutzen bis zum Pumpensaugstutzen (geschlossenes System)
 +
Am Pumpensaugstutzen muss ein Mindestdruck vorliegen, sonst entsteht
 +
[[Kavitation]]
 +
 
 +
<div align="center">
 +
{| width="40%" {{}}
 +
|-
 +
  !colspan="2" style="background-color:#00FF00;" | '''Frage 3: '''
 +
<includeonly>☺⌘D</includeonly>
 +
'''Nach DIN 3211 ist eine Armatur ein Rohrleitungsteil, das in Systemen aus Rohrleitungen,
 +
Behältern, Apparaten und Maschinen die Funktion des Schaltens und Stellens
 +
ausübt. Welche 4 Grundbauarten von Armaturen gibt es?'''
 +
 
 +
[[Elemente_zur_F%C3%BChrung_von_Fluiden_%28Rohrleitungen%29:_Antworten#Antwort_Frage_3:| <br>zur Lösung]]
 +
|-
 +
|}</div>
 +
 
 +
 
 +
== Dimensionierung ==
 +
=== Auslegung Nenndruck und Nennweite ===
 +
Es ist der wirtschaftlichste Rohrdurchmesser zu wählen:
 +
*geringer Strömungswiderstand
 +
*geringe Investition
 +
 
 +
Strömungsgeschwindigkeiten für Flüssigkeiten im Rohr ca. 1-4 m/s
 +
Rohrzusammenstellung nach:
 +
*'''Nennweite DN''': Als Nennweite bezeichnet man den Durchmesser eines Rohres/Schlauchleitung oder die Größe/Anschlussmaß einer Armatur (Ventil, Schieber). Die Angabe der Nennweite erfolgt  durch die Bezeichnung DN (engl. Diameter Nominal) gefolgt von einer, ungefähr dem Innendurchmesser in Millimeter entsprechenden, dimensionslosen Zahl. <br>
 +
 
 +
Bevorzugte DN-Stufen (Nennweiten) nach [[DIN]] EN ISO 6708
 +
{| {{tabelle}}
 +
| DN 10 || DN 15 || DN 20 || DN 25 || DN 32 || DN 40 || DN 50 || DN 60 || DN 65 || DN 80 || DN 100 || DN 125 || DN 150 || DN 200
 +
|-
 +
| DN 250 || DN 300 || DN 350 || DN 400 || DN 450 || DN 500 || DN 600 || DN 700 || DN 800 || DN 900 || DN 1000 || DN 1100 || DN 1200 || DN 1400
 +
|}
 +
 +
*'''Nenndruck PN''': Zugehörige Druckstufen lassen sich mit der Kenngröße Nenndruck PN ermitteln.
 +
Der Nenndruck gibt für ein Rohrleitungssystem eine Referenzgröße an. Die Angabe erfolgt durch die Bezeichnung PN (Pressure Nominal) gefolgt von einer dimensionslosen ganzen Zahl, die den Auslegungsdruck in bar bei Raumtemperatur (20 °C) angibt.<br>
 +
 
 +
Auswahl von PN nach DIN EN 1333 (Nenndruckstufen)
 +
{| {{tabelle}}
 +
| PN 2,5 || PN 6 || PN 10 || PN 16
 +
|-  
 +
| PN 25 || PN 40 || PN 63 || PN 100
 +
|}
 +
 
 +
'''Achtung:''' die Druckfestigkeit innerhalb einer Nenndruckstufe nimmt mit steigender Produkttemperatur ab.<br>
 +
'''Beispiel:'''
 +
[[Bild:PN-Wärme.jpg|thumb|none|PN Änderung bei Wärme]]
 +
 
 +
=== Kunststoffrohre ===
 +
 
 +
Kunststoffrohre sind nicht über Nennweiten zusammenfassbar, sondern
 +
über die jeweiligen Außendurchmesser !
 +
[[Bild:PN Kunststoff.jpg|thumb|none|Anwendungsgrenzwerte für Kunststoffrohre]]
 +
 
 +
Bei Kunststoffrohren ändern sich die inneren Durchmesser abhängig von der Druckfestigkeit deutlicher als bei Stahlrohren. Die hydraulischen Auswirkungen auf das System sind zu beachten.
 +
Die temperaturabhängige Festigkeit ist besonders zu beachten
 +
Kunststoffbauteile werden meist miteinander verklebt (siehe auch [[Klebverbindungen]]) und/oder verschraubt. Die Herstellerangaben sind unbedingt zu befolgen, um Undichtigkeiten und verminderte Druckfestigkeiten zu verhindern. Kunstoffrohre und Stahlrohre können mittels Flansche verbunden werden. <br>
 +
'''''ACHTUNG''''': Kunststoffflansche entsprechen nicht der Stahlrohrnorm, die entsprechenden Herstellervorgaben sind zu beachten. Die Produktverträglichkeit der
 +
Kunststoffrohre ist zu beachten.
 +
 
 +
=== Längenänderung in Rohrleitungen ===
 +
 
 +
Die während des Betriebes einer Rohrleitung auftretenden Biege- und Torsionsbeanspruchungen muß durch einen Dehnungsausgleich sicher aufgenommen werden. <br>
 +
Geringfügige Längenänderungen von Rohrleitungen können über den Dehnungsraum abgeleitet oder von der Elastizität des Rohrnetzes aufgenommen werden. <br>
 +
Bei größeren Rohrleitungsnetzen müssen Dehnungsausgleicher wie Kompensatoren, Rohrschenkel- oder U-Bogen-Dehnungsausgleicher eingebaut werden. <br>
 +
Rohrleitungen haben je nach Werkstoff eine unterschiedliche [[Wärmeausdehnung]]. Dies ist beim Verlegen zu berücksichtigen durch
 +
*Schaffen von Ausdehnungsraum (Natürlicher Dehnungsausgleich)
 +
*Setzen von Fixpunkten und Gleitpunkten
 +
 
 +
{|
 +
| [[Bild:U-Bogen.png]] || [[Bild:Z-Bogen.png]] || [[Bild:Lyra-Bogen.gif]]
 +
|-
 +
| U-Bogen || Z-Bogen || Lyra-Bogen
 +
|}
 +
Die Rohrleitungen werden so geführt, dass die durch den Richtungswechsel entstehenden Schenkel durch elastische Verbiegung die [[Wärmedehnung]] aufnehmen können. Bei räumlichen Leitungen ist dies fast immer zu verwirklichen. Wegen der hohen Betriebssicherheit versucht man stets, die Leitungen geschlossen zu halten und je nach Bedarf und Rohrverlauf eine ausreichende Weichheit des Rohrsystems durch U-Bögen, Lyra-Bögen und Z-Bögen zu erreichen.
 +
 
 +
 
 +
 
 +
*Installation von Dehnungsausgleichern
 +
 +
{| {{tabelle}}
 +
| [[Bild:Metallkompensator.jpg]] <br>
 +
Metallkompensator
 +
|| Für die Aufnahme von [[Wärmeausdehnung|temperaturbedingten Längenänderungen]] werden überwiegend Metallkompensatoren eingesetzt.
 +
Sie bestehen aus einem flexiblen Metallbalg mit beidseitig angebrachten Anschlüssen. Der Grad der Elastizität des Metallbalgs kann sowohl durch die Blechdicke des Zylinders als auch bei dessen Verformung zu parallel verlaufenden Wellen durch die Wellenhöhe und die Wellenanzahl vorherbestimmt werden. Als Anschlüsse sind beidseitig Verschraubungen, Lötenden, Gewindeanschlüsse, Anschweißenden und Flansche gebräuchlich.
 +
|-
 +
| [[Bild:Gummikompensator.gif]]
 +
Gummikompensator
 +
||Gummikompensatoren eignen sich aufgrund ihrer Form und der hohen Verformbarkeit des verwendeten Werkstoffs vorzüglich für die Reduzierung von:
 +
*thermische Spannungen. Sie können z.B. an den Anschlussstutzen von Sockelpumpen und anderen Aggregaten aufgrund von wechselnden Betriebstemperaturen auftreten.
 +
*mechanische Spannungen. Mit ihnen ist an den Anschlussstutzen von Rohreinbauten mit Motoren, mit rotierenden oder mit schwingenden Maschinenteilen etc. zu rechnen.
 +
*Schwingungen und Geräusche. Auch diese gehen von Pumpen und von Aggregaten mit bewegten Maschinenteilen aus und werden, wenn hiergegen keine Vorkehrungen getroffen werden, von den Rohrleitungen weitergeleitet und noch weit entfernt als Schall abgestrahlt.
 +
 
 +
|}
 +
 
 +
 
 +
<div align="center">
 +
{| width="40%" {{}}
 +
|-
 +
  !colspan="2" style="background-color:#00FF00;" | '''Frage 4: '''
 +
<includeonly>☺⌘D</includeonly>
 +
'''Bei Rohrleitungen gibt es das Problem der Längenänderungen. Wodurch werden diese
 +
Längenänderungen verursacht? Welche konstruktiven Möglichkeiten bestehen zur
 +
Kompensation dieser Längenänderungen? Was versteht man unter natürlichem Dehnungsausgleich?'''
 +
[[Elemente_zur_F%C3%BChrung_von_Fluiden_%28Rohrleitungen%29:_Antworten#Antwort_Frage_4:|zur Lösung]]
 +
|-
 +
|}</div>
 +
 
 +
=== Berechnungsgrundlagen ===
 +
*Re = [http://de.wikipedia.org/wiki/Reynolds-Zahl Reynolds-Zahl]<br>
 +
*di = Rohrinnendurchmesser '''in mm''' <br>
 +
*da = Rohraußendurchmesser '''in mm''' <br>
 +
*&kappa; = mittlere Rauhigkeitshöhe der Rohrinnenwand  '''in mm''' <br>
 +
*&lambda; = Rohrreibungszahl
 +
*K = Festigkeitskennwert in '''N/mm<sup>2</sup><br>'''
 +
*ν<sub>N</sub> = Wertigkeit der Längs- bzw. Schraubenlinien-Schweißnaht <br>
 +
*S = Sicherheitsbeiwert <br>
 +
*C<sub>1</sub> = Zuschlag zum Ausgleich der zulässigen Wanddickenunterschreitung '''in mm''' <br>
 +
*C<sub>2</sub> = Korrosionszuschlag '''in mm''' <br>
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*t = erforderliche Wanddicke '''in mm''' <br>
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*t<sub>v</sub> = rechnerische Wanddicke '''in mm''' <br>
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*[[Bild:Vpunkt.gif]] = Volumenstrom '''m<sup>3</sup>/s''' <br>
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*[[Bild:ypsilon.jpg]] = Strömungsgeschwindigkeit in '''m/s''' <br>
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*[[Bild:kinematische Viskosität.jpg]] = kinematische Viskosität  '''in m<sup>2</sup>/s  RM 18-9a'''
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*g = Fallbeschleunigung '''in m/s<sup>2</sup>'''
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*Δh = geodätischer Hohenunterschied bei nicht horizontal verlaufenden Leitungen '''in m'''
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*l = Länge der Rohrleitung '''in m'''
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*pe = Berechnungsdruck '''in N/mm<sup>2</sup>'''
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*Δp = Druckverlust in der Rohrleitung durch Reibung und Einzelwiderstände '''in Pa'''
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*&zeta; = Widerstandszahl von Rohrleitungselementen
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*[[Bild:rho.jpg]] = Dichte '''in kg/m<sup>3</sup>'''
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| erforderlicher Rohrinnendurchmesser bei gegebenem Volumenstrom '''Formelsammlung RM 18 Nr.3''' || [[Bild:Rohrinnendurchmesser_V.JPG]]
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| erforderlicher Rohrinnendurchmesser bei gegebenem Massenstrom '''Formelsammlung RM 18 Nr.4''' || [[Bild:Rohrinnendurchmesser_M.JPG]]
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| erforderliche Strömungsgeschwindigkeit bei gegebenem Volumenstrom '''Formelsammlung RM 18 Nr. 1''' || [[Bild:Strömungsgeschwindigkeit.JPG]]
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| Die [http://de.wikipedia.org/wiki/Reynolds-Zahl Reynolds-Zahl] kennzeichnet die Strömungsform und stellt das Verhältnis der Trägheitskräfte zu den Viskositätskräften dar. '''Formelsammlung RM 18 Nr. 5''' || [[Bild:Reynolds-Zahl.JPG]]
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| Volumenstrom || [[Bild:Volumenstrom.JPG]]
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| Gesamter Druckverlust für beliebig verlaufende Rohrleitungen mit Einbauten.  '''Formelsammlung RM 18 Nr.7''' || [[Bild:gesamter_Druckverlust.JPG]] 
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| erforderliche Wanddicke mit Wanddickenzuschlag. '''Formelsammlung RM 18 Nr. 18'''  || [[Bild:erforderliche_Wanddicke.JPG]]
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| Rechnerische Wanddicke ohne Zuschläge bei vorwiegend ruhender Beanspruchung. '''Formelsammlung RM 18 Nr. 20'''  || [[Bild:rechnerische_Wanddicke.JPG]]
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=== Übungsaufgabe zur Berechnung einer Rohrleitung ===
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Von einer Brauerei sollen 3.500 Liter Bier pro Stunde zu einer höher gelegenen Plattform gedrückt werden. Es wird eine 500m lange [[Edelstahl]]leitung (X5[[Cr]][[Ni]]18 10) nach  DIN 11850 verwendet. Der senkrechte Abstand zwischen Pumpe und Ausströmung beträgt 14m, die Saughöhe aus dem Behälter 2m. Als Einbauten sind 1 Durchgangshahn, 1 Durchgangsventil, 1 Rückschlagklappe und 3 Kniestücke 60° vorgesehen.
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Es ist das zu bestellende Rohr zu berechnen und zu prüfen, ob die angegebene Wandstärke ausreichend ist.
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a) Rohrinnendurchmesser <br>
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b) Auswahl der Nennweite (DN) und passendes Rohr aus DIN 11850 <br>
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c) Tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit <br>
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d) Reynoldszahl <br>
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e) Rohrreibungszahl (für den k-Wert ist ein neues nahtloses Stahlrohr zu wählen) <br>
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f) der aufzubringende [[Druck]] (Druckverlust) <br>
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g) erforderliche Wanddicke
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[[DIN 11850|hier geht es zum Auszug der DIN 11850 ]]
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[[Elemente_zur_F%C3%BChrung_von_Fluiden_%28Rohrleitungen%29:_Antworten#L.C3.B6sung_der_Rohrleitungsberechnung | hier geht es zur Lösung]]
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== Beispiel einer Rohrvernetzung am Beispiel der Fernwärme Hamburg ==
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'''Durch ein 770 Kilometer langes Rohrleitungsnetz gelangt die Wärme zu den 9.800 Übergabestationen in den Gebäuden der Kunden. So lieferte Vattenfall im Jahr 2004 vier Milliarden Kilowattstunden Heizwärme. Rund 400.000 Wohneinheiten in Hamburg werden von uns mit Wärme versorgt – sicher, sauber, komfortabel'''.
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[[Bild:Das Fernwärmenetz.jpg]]
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[[Bild:Versorgungsgebiet.jpg]]
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[[Bild:Tunnel Moorburg.jpg]]
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Fernwärmenetz im Überblick: http://www.vattenfall.de/www/vf/vf_de/204178priva/222253wxrme/222283ansch/222313netzk/index.jsp?WT.ac=content
 +
 
 +
== Hersteller, Lieferanten ==
 +
*http://www.pipesystems.com/
 +
*http://schwarz-simon.de/
 +
*http://www.ehm-edelstahl.de/site/main/default.asp?language=de
 +
*http://www.s-w-rohrsysteme.de/
 +
*http://www.rohrleitungssysteme.de/
 +
*http://www.unipipe.de/
 +
* http://www.gussrohrtechnik.de/
 +
* http://www.wlw.de/rubriken/rohrsysteme.html
 +
* [http://www.kupfer-institut.de/front_frame/pdf/i.157.pdf Deutsches Kupferinstitut: Kupferrohre-Rohrverarbeitung und Rohrverbindungen]
 +
 
 +
== Richtlinien, Normung ==
 +
Die EU-Druckgeräterichtlinie und die zugehörigen deutschen Vorschriften sind zu beachten.
 +
In einer technischen Dokumentation sind die Ergebnisse festzuhalten. Die Dokumentation beinhaltet die Anlagenbeschreibung mit Angaben zur Festigkeitsauslegung, einen Rohr- und
 +
Instrumentierungsplan (P&I) und einen Rohrverlegeplan mit detaillierten Angaben. Isometrien können unterstützend eingesetzt werden.
 +
http://www.eu.int/comm/enterprise/pressure_equipment/ped/directive/directive_de.html
 +
http://www.druckgeraete-online.de/pdf/ped_leitlinien(muster).pdf
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[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]
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--[[Benutzer:Danny Ribens|Danny Ribens]] 10:09, 5. Nov 2005 (CET)

Aktuelle Version vom 18. März 2015, 20:31 Uhr

Einführung

Rohrleitungen stellen für den innerbetrieblichen Transport von Fluiden das wichtigste Verbindungsmedium dar. Die Förderung der Fluide erfolgt durch ein Druckgefälle zwischen Quell- und Zielort, so dass innerhalb der Rohrleitungen während des Förderprozesses in der Regel ein erhöhter Druck herrscht. In Systemen aus Rohrleitungen, Apparaten und Behältern übernehmen Armaturen als Rohrleitungsteile die Funktion des Stellens und Schaltens.

Eine Rohrleitung ist die Zusammenstellung von Rohren, Formstücken, Armaturen, Dichtungen, Verbindungselementen wie Flansche, Fittinge, Verschraubungen, Muffen, Schweiß- und Lötnähten zu einer für den Transport von Fluiden nutzbaren Einheit. In dem weiteren Sinne gehören auch noch Pumpen und Rohrunterstützungen zu dieser Zusammenstellung. Diese Einzelteile unterliegen oft der Normung. So ist es möglich, eine Rohrleitung wie aus einem Baukasten zusammenstellen zu können.

Rohrleitungen werden in der Nennweite von wenigen Millimetern bis zu einigen Metern ausgeführt und können zum beispiel bei einer Pipeline die Länge von Tausenden von Kilometern erreichen. Die Nenndruckstufen können bis zu einigen hundert bar erreichen. Die Wahl der Werkstoffe einer Rohrleitung richtet sich nach statischen und dynamischen Belastungen (z.B.: Nenndruckstufe, Verkehrslasten, Erddrücke, Drücke von innen oder außen, Druckstoß ), mechanischen Beanspruchungen (z.B.: Fließgeschwindigkeiten, Geschiebestoffe), korrosiver Beanspruchung sowie Art und Temperatur des zu transportierenden Fluids.

Funktion

Rohrleitungen dienen zur Führung von flüssigen, gasförmigen und feinen festen Stoffen. Die Förderung der Fluide erfolgt durch ein Druckgefälle zwischen Quell- und Zielort, so dass innerhalb der Rohrleitungen während des Förderprozesses in der Regel ein erhöhter Druck herrscht. Konstruktion, Montage, Betrieb und Instandhaltung von Rohrleitungen werden durch die gehandhabten Stoffe, Prozess- und Umgebungsparameter bestimmt.

Eigenschaften

  • Führung von Gasen oder Flüssigkeiten
  • Feststoffe mit Trägermedium oder mit Feststoffpumpen (Beton)
  • Energieversorgung fluidischer Antriebe
  • Druckdifferenz durch Gefälle, Absaugen, Überdruck
  • Topologie als Ringleitung, Rohrnetz oder Strahlenleitung
  • Querschnitt meist kreisförmig
  • Material: Stahl, Buntmetall, Gusseisen, Leichtmetall, Kunststoff
  • Nennweite (DN) entspricht ungefähr dem Durchmesser und ist Kenngröße für Rohre, passende Armaturen und Formteile
  • Nenndruck (PN) zulässiger Betriebsüberdruck bei 20°C

Bauarten von Rohren

Bauarten Hartblei Präzisionsrohr Gewinderohr Edelstahlrohr Gusseisen Kupferrohr Aluminium Kunststoff
Einsatz Chemie, Trinkwasser Hydraulik, Pneumatik Gas, Wasser, Heizung Lebensmittel, Chemie Trinkwasser, Abwasser Heizung, Schmieröl, Lebensmittel, Kältetechnik Fahrzeugbau, Apparatebau, Lebensmittel Installationstechnik, Haustechnik, Trinkwasser, Abwasser
Vorteile gute chemische Beständigkeit Genauigkeit, gut schweißbar billig gute chemische Beständigkeit, korrosionsbeständig mit großem Durchmesser herstellbar gute chemische Beständigkeit, gut schweißbar, hartlötbar chemische Beständigkeit, gut schweißbar, bei tiefen Temperaturen einsetzbar leicht korrosionsbeständig, kleben, schlagfest, wärmebeständig
Werkstoff Blei Antimon (PbSb1As) ST32 Stahl meist austenitischer Edelstahl, Cr Ni Stahl duktiles Gusseisen sauerstofffreie Kupfersorten Al- und Al-Knetlegierungen PVC, PE, PP
Herstellung - kaltgezogen, geglüht Schwarz, verzinkt, Kunststoffüberzug - Überzug aus Zementmörtel, PE oder Zink nahtlos gezogen nahtlos gezogen oder stranggepresst -
Norm: DIN 1262 - - DIN EN ISO 1127 EN 595, EN 969 DIN 1754 DIN 1795, DIN 9107 DIN 8061, 8062 DIN 8074, DIN 8075 DIN 8077, 8078
Frage 1:

Welche Rohrarten werden im Rohrleitungsbau eingesetzt? Zu jeder Rohrart sind zwei für den Einsatz wichtige Eigenschaften und ein typisches Anwendungsbeispiel zu nennen

zur Lösung


Schläuche

Wenn Verbindungen leicht lösbar sein sollen oder die Anschlussstellen gegeneinander beweglich sein müssen, werden statt Rohre Schläuche verwendet. Schläuche, als flexible, rohrförmige Halbzeuge aufgebaut aus mehreren Schichten dürfen keine Rückwirkung auf die angeschlossenen Aggregate ausüben. Schlauchleitungen sind genormt in der DIN 20066 http://www.wiebeck.de/hydr_l.htm

Ummantelte Gummischläuche.jpg

Ummantelte Gummischläuche

Diese TÜV- und DVGW-geprüften Schläuche gibt es bis DN 50 in Standardlängen bis 1500 mm mit allen gängigen Anschlüssen.

Formstücke

Formstücke sind Bauteile von Rohrleitungsanlagen, z.b. Rohrbogen, Fittings, Abzweig-und Verbindungsstücke, Wasserabscheider usw., die oft hohen Beanspruchungen unterliegen und entsprechend dem Verwendungszweck aus nahtlosem Stahlrohr oder als Schmiedestücke, in Stahlguss oder duklilem Gusseisen gefertigt sind

Verbindungsarten von Rohrleitungen

Schweißverbindungen

Stumpfnaht
  • Kehlnaht
  • Schweißkantenvorbereitung
  • mechanisch beste Lösung

Stumpfnaht.JPG

Überschiebmuffe
  • gut bei Innenbeschichtung
  • vorteilhaft bei Reparaturen

Überschiebmuffe.JPG

Kugelschweißmuffe
  • Winkel bis 10° möglich

Kugelschweißmuffe.JPG

Nippelschweißmuffe
  • keine Schweißrückstände im Inneren
  • vollkommen durchschweißbar
  • keine Querschnittsverengung

Nippelschweißmuffe.JPG


siehe auch Artikel Schweißverbindungen

Flanschverbindungen

Eigenschaften

  • lösbare Verbindung
  • Rohre mit unterschiedlichem Material
  • statische Dichtstelle, elastische Dichtelemente
  • Lochzahl durch vier teilbar, symmetrisch verteilt
  • Flansche mit glatter Dichtfläche
Gussflansch.JPG Vorschweissflansch.JPG Gewindeflansch.JPG Löt- oder Schweissflansch.JPG Bördelflansch.JPG
Gussflansch Vorschweissflansch Gewindeflansch Löt- oder Schweissflansch Bördelflansch


Flansche mit Vor- und Rücksprung

Eigenschaften
  • aufwendige Montage
  • große Sicherheit
  • beste Dichtwirkung
 Einsatz
  • Vakuum
  • Hochdruck (>1000 bar)
  • Gefahrengut
Flansch mit Vor- und Rücksprung 1.JPG Flansch mit Vor- und Rücksprung 2.JPG Flansch mit Vor- und Rücksprung 3.JPG
Feder und Nut DIN 2512 Feder und Nut DIN2513 Vorsprung mit Eindrehung DIN2514
  • 1) Dichtring
  • 2) Feder
  • 3) Nut
  • 4) Vorsprung
  • 5) Rücksprung
  • 6) Strömungsrichtung

Rohrverschraubungen

Eigenschaften

  • Stahl oder Guss
  • Whitworth Rohrgewinde
    - zylindrisches Innengewinde
    - kegeliges Außengewinde
  • metallische Dichtung

Einsatz

  • Hausinstallation
Muffe zur Verbindung zweier gleicher Rohre.JPG Reduziermuffe mit Durchmessersprung.JPG Fittings.JPG
Muffe zur Verbindung zweier gleicher Rohre Reduziermuffe mit Durchmessersprung Fittings
  • 1) T-Stück
  • 2) Bogen
  • 3) Kreuzstück

Hydraulikverschraubungen

Eigenschaften

  • metallisch oder O-Ring gedichtet
  • Durchmesser 6 bis 38 mm
  • leicht, mehrfach lösbar

Einsatz

  • Hydraulikanlagen
Hydraulikverschraubung 1.JPG Hydraulikverschraubung 2.JPG Hydraulikverschraubung 3.JPG Hydraulikverschraubung 4.JPG
Schneidring, Dichtkegel 24° Bördel, Dichtkegel 37° flachdichtend mit O-Ring Schweißdichtkegel, Dichtkegel 24°

Verschraubungsarten

Verschraubungsart 1.JPG Verschraubungsart 2.JPG Verschraubungsart 3.JPG Verschraubungsart 4.JPG
gerade Einschraubverschraubung

- Verbindung Rohr zu Block

gerade Verbindungsverschraubung

- Verbindung Rohr zu Rohr

Winkelverschraubung Schwenkverschraubung

- Winkel einstellbar

Frage 2:

Welche grundsätzlichen Möglichkeiten gibt es, Stahlrohre unlösbar, lösbar bzw. zu funktionsfähigen Leitungen zu verbinden?
zur Lösung

Rohrleitungsarmaturen

Mit Armaturen werden z.B. Durchflussmengen geregelt, Druckverluste eingestellt, Rückströmungen verhindert und sonstige Einflüsse auf den Strömungsvorgang ausgeübt. Sie werden meist elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, mechanisch oder der von Hand betätigt. Mit Regelarmaturen (Klappen oder Ventile) können Durchflussmengen und Strömungswiderstände beeinflusst werden. Die aktuellen Einstellungen der Armaturen sind in der Leitwarte und vor Ort zu dokumentieren und vorzuhalten.

Ventile

Bewegung des Abschlusses senkrecht zur Strömung

Absperrventil.JPG Rückschlagventil.JPG Federbelastetes Sicherheitsventil.JPG
Absperrventil
  • Auf -Zu Funktion
  • Durchgangsventil
 Rückschlagventil
  • Rückstromsperre
  • schließt bei Druckausgleich
  • Durchgangsventil
 federbelastetes Sicherheitsventil
  • Sekundärseite Tank
  • Überdrucksicherung
  • Eckventil

Schieber

Bewegung des Abschlusses quer zur Strömung


Einsatz

  • Gas
  • Druckluft
  • Wasser
  • Dampf
Keilschieber.JPG Parallel-Plattenschieber.JPG
Keilschieber Parallel-Plattenschieber

Hähne

Drehung des Abschlusses um die Längsachse quer zur Strömung, Abschluss geöffnet durchströmt

Eigenschaften

  • geringer Bauraum
  • schnell schaltend
  • geringer Widerstand
Durchgangshahn.JPG Schmierhahn.JPG Kugelhahn.JPG
Durchgangshahn Schmierhahn Kugelhahn
  • 1.Schmierkammer
  • 2.Schmierspindel
  • 3.Schmiernuten
  • 4.Anschlag

Klappen

Drehung des Abschlusses um die Längsachse quer zur Strömung, Abschluss geöffnet umströmt

Eigenschaften
  • geringer Bauraum
  • verschleißarm
  • verschiedene Antriebe

Bauarten

  • Absperrklappe
  • Drosselklappe
  • Rückschlagklappe

Klappen haben allg. kurze Baulängen, jedoch ist bei zusätzlicher Installation von Armaturen (Rückschlagklappen, Kompensatoren usw.) auf genügend Freiraum zur Klappenöffnung zu achten.

Klappe.JPG

  • 1.Gehäuse
  • 2.Scheibe
  • 3.Futter austauschbar
  • 4.Lagerzapfen
  • 5.Antriebswelle

Auswahl der richtigen Armatur

Auswahl der Armatur.jpg

Fördern von Fluiden

Zur Förderung flüssiger Medien werden meist Kreiselpumpen eingesetzt.
Normpumpen
Inlinepumpen

Pumpen sollten druckorientiert eingeplant werden, d.h. die erforderliche Druckerhöhung wird aus dem gesamten Δp (druckseitig) ermittelt: a) vom Pumpendruckstutzen bis zur Systemgrenze (offenes System) b) vom Pumpendruckstutzen bis zum Pumpensaugstutzen (geschlossenes System) Am Pumpensaugstutzen muss ein Mindestdruck vorliegen, sonst entsteht Kavitation

Frage 3:

Nach DIN 3211 ist eine Armatur ein Rohrleitungsteil, das in Systemen aus Rohrleitungen, Behältern, Apparaten und Maschinen die Funktion des Schaltens und Stellens ausübt. Welche 4 Grundbauarten von Armaturen gibt es?


zur Lösung


Dimensionierung

Auslegung Nenndruck und Nennweite

Es ist der wirtschaftlichste Rohrdurchmesser zu wählen:

  • geringer Strömungswiderstand
  • geringe Investition

Strömungsgeschwindigkeiten für Flüssigkeiten im Rohr ca. 1-4 m/s Rohrzusammenstellung nach:

  • Nennweite DN: Als Nennweite bezeichnet man den Durchmesser eines Rohres/Schlauchleitung oder die Größe/Anschlussmaß einer Armatur (Ventil, Schieber). Die Angabe der Nennweite erfolgt durch die Bezeichnung DN (engl. Diameter Nominal) gefolgt von einer, ungefähr dem Innendurchmesser in Millimeter entsprechenden, dimensionslosen Zahl.

Bevorzugte DN-Stufen (Nennweiten) nach DIN EN ISO 6708

DN 10 DN 15 DN 20 DN 25 DN 32 DN 40 DN 50 DN 60 DN 65 DN 80 DN 100 DN 125 DN 150 DN 200
DN 250 DN 300 DN 350 DN 400 DN 450 DN 500 DN 600 DN 700 DN 800 DN 900 DN 1000 DN 1100 DN 1200 DN 1400
  • Nenndruck PN: Zugehörige Druckstufen lassen sich mit der Kenngröße Nenndruck PN ermitteln.

Der Nenndruck gibt für ein Rohrleitungssystem eine Referenzgröße an. Die Angabe erfolgt durch die Bezeichnung PN (Pressure Nominal) gefolgt von einer dimensionslosen ganzen Zahl, die den Auslegungsdruck in bar bei Raumtemperatur (20 °C) angibt.

Auswahl von PN nach DIN EN 1333 (Nenndruckstufen)

PN 2,5 PN 6 PN 10 PN 16
PN 25 PN 40 PN 63 PN 100

Achtung: die Druckfestigkeit innerhalb einer Nenndruckstufe nimmt mit steigender Produkttemperatur ab.
Beispiel:

PN Änderung bei Wärme

Kunststoffrohre

Kunststoffrohre sind nicht über Nennweiten zusammenfassbar, sondern über die jeweiligen Außendurchmesser !

Anwendungsgrenzwerte für Kunststoffrohre

Bei Kunststoffrohren ändern sich die inneren Durchmesser abhängig von der Druckfestigkeit deutlicher als bei Stahlrohren. Die hydraulischen Auswirkungen auf das System sind zu beachten. Die temperaturabhängige Festigkeit ist besonders zu beachten Kunststoffbauteile werden meist miteinander verklebt (siehe auch Klebverbindungen) und/oder verschraubt. Die Herstellerangaben sind unbedingt zu befolgen, um Undichtigkeiten und verminderte Druckfestigkeiten zu verhindern. Kunstoffrohre und Stahlrohre können mittels Flansche verbunden werden.
ACHTUNG: Kunststoffflansche entsprechen nicht der Stahlrohrnorm, die entsprechenden Herstellervorgaben sind zu beachten. Die Produktverträglichkeit der Kunststoffrohre ist zu beachten.

Längenänderung in Rohrleitungen

Die während des Betriebes einer Rohrleitung auftretenden Biege- und Torsionsbeanspruchungen muß durch einen Dehnungsausgleich sicher aufgenommen werden.
Geringfügige Längenänderungen von Rohrleitungen können über den Dehnungsraum abgeleitet oder von der Elastizität des Rohrnetzes aufgenommen werden.
Bei größeren Rohrleitungsnetzen müssen Dehnungsausgleicher wie Kompensatoren, Rohrschenkel- oder U-Bogen-Dehnungsausgleicher eingebaut werden.
Rohrleitungen haben je nach Werkstoff eine unterschiedliche Wärmeausdehnung. Dies ist beim Verlegen zu berücksichtigen durch

  • Schaffen von Ausdehnungsraum (Natürlicher Dehnungsausgleich)
  • Setzen von Fixpunkten und Gleitpunkten
U-Bogen.png Z-Bogen.png Lyra-Bogen.gif
U-Bogen Z-Bogen Lyra-Bogen

Die Rohrleitungen werden so geführt, dass die durch den Richtungswechsel entstehenden Schenkel durch elastische Verbiegung die Wärmedehnung aufnehmen können. Bei räumlichen Leitungen ist dies fast immer zu verwirklichen. Wegen der hohen Betriebssicherheit versucht man stets, die Leitungen geschlossen zu halten und je nach Bedarf und Rohrverlauf eine ausreichende Weichheit des Rohrsystems durch U-Bögen, Lyra-Bögen und Z-Bögen zu erreichen.


  • Installation von Dehnungsausgleichern
Metallkompensator.jpg

Metallkompensator

Für die Aufnahme von temperaturbedingten Längenänderungen werden überwiegend Metallkompensatoren eingesetzt.

Sie bestehen aus einem flexiblen Metallbalg mit beidseitig angebrachten Anschlüssen. Der Grad der Elastizität des Metallbalgs kann sowohl durch die Blechdicke des Zylinders als auch bei dessen Verformung zu parallel verlaufenden Wellen durch die Wellenhöhe und die Wellenanzahl vorherbestimmt werden. Als Anschlüsse sind beidseitig Verschraubungen, Lötenden, Gewindeanschlüsse, Anschweißenden und Flansche gebräuchlich.

Gummikompensator.gif

Gummikompensator

Gummikompensatoren eignen sich aufgrund ihrer Form und der hohen Verformbarkeit des verwendeten Werkstoffs vorzüglich für die Reduzierung von:
  • thermische Spannungen. Sie können z.B. an den Anschlussstutzen von Sockelpumpen und anderen Aggregaten aufgrund von wechselnden Betriebstemperaturen auftreten.
  • mechanische Spannungen. Mit ihnen ist an den Anschlussstutzen von Rohreinbauten mit Motoren, mit rotierenden oder mit schwingenden Maschinenteilen etc. zu rechnen.
  • Schwingungen und Geräusche. Auch diese gehen von Pumpen und von Aggregaten mit bewegten Maschinenteilen aus und werden, wenn hiergegen keine Vorkehrungen getroffen werden, von den Rohrleitungen weitergeleitet und noch weit entfernt als Schall abgestrahlt.


Frage 4:

Bei Rohrleitungen gibt es das Problem der Längenänderungen. Wodurch werden diese Längenänderungen verursacht? Welche konstruktiven Möglichkeiten bestehen zur Kompensation dieser Längenänderungen? Was versteht man unter natürlichem Dehnungsausgleich? zur Lösung

Berechnungsgrundlagen

  • Re = Reynolds-Zahl
  • di = Rohrinnendurchmesser in mm
  • da = Rohraußendurchmesser in mm
  • κ = mittlere Rauhigkeitshöhe der Rohrinnenwand in mm
  • λ = Rohrreibungszahl
  • K = Festigkeitskennwert in N/mm2
  • νN = Wertigkeit der Längs- bzw. Schraubenlinien-Schweißnaht
  • S = Sicherheitsbeiwert
  • C1 = Zuschlag zum Ausgleich der zulässigen Wanddickenunterschreitung in mm
  • C2 = Korrosionszuschlag in mm
  • t = erforderliche Wanddicke in mm
  • tv = rechnerische Wanddicke in mm
  • Vpunkt.gif = Volumenstrom m3/s
  • Ypsilon.jpg = Strömungsgeschwindigkeit in m/s
  • Kinematische Viskosität.jpg = kinematische Viskosität in m2/s RM 18-9a
  • g = Fallbeschleunigung in m/s2
  • Δh = geodätischer Hohenunterschied bei nicht horizontal verlaufenden Leitungen in m
  • l = Länge der Rohrleitung in m
  • pe = Berechnungsdruck in N/mm2
  • Δp = Druckverlust in der Rohrleitung durch Reibung und Einzelwiderstände in Pa
  • ζ = Widerstandszahl von Rohrleitungselementen
  • Rho.jpg = Dichte in kg/m3
erforderlicher Rohrinnendurchmesser bei gegebenem Volumenstrom Formelsammlung RM 18 Nr.3 Rohrinnendurchmesser V.JPG
erforderlicher Rohrinnendurchmesser bei gegebenem Massenstrom Formelsammlung RM 18 Nr.4 Rohrinnendurchmesser M.JPG
erforderliche Strömungsgeschwindigkeit bei gegebenem Volumenstrom Formelsammlung RM 18 Nr. 1 Strömungsgeschwindigkeit.JPG
Die Reynolds-Zahl kennzeichnet die Strömungsform und stellt das Verhältnis der Trägheitskräfte zu den Viskositätskräften dar. Formelsammlung RM 18 Nr. 5 Reynolds-Zahl.JPG
Volumenstrom Volumenstrom.JPG
Gesamter Druckverlust für beliebig verlaufende Rohrleitungen mit Einbauten. Formelsammlung RM 18 Nr.7 Gesamter Druckverlust.JPG
erforderliche Wanddicke mit Wanddickenzuschlag. Formelsammlung RM 18 Nr. 18 Erforderliche Wanddicke.JPG
Rechnerische Wanddicke ohne Zuschläge bei vorwiegend ruhender Beanspruchung. Formelsammlung RM 18 Nr. 20 Rechnerische Wanddicke.JPG

Übungsaufgabe zur Berechnung einer Rohrleitung

Von einer Brauerei sollen 3.500 Liter Bier pro Stunde zu einer höher gelegenen Plattform gedrückt werden. Es wird eine 500m lange Edelstahlleitung (X5CrNi18 10) nach DIN 11850 verwendet. Der senkrechte Abstand zwischen Pumpe und Ausströmung beträgt 14m, die Saughöhe aus dem Behälter 2m. Als Einbauten sind 1 Durchgangshahn, 1 Durchgangsventil, 1 Rückschlagklappe und 3 Kniestücke 60° vorgesehen.

Es ist das zu bestellende Rohr zu berechnen und zu prüfen, ob die angegebene Wandstärke ausreichend ist.

a) Rohrinnendurchmesser
b) Auswahl der Nennweite (DN) und passendes Rohr aus DIN 11850
c) Tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit
d) Reynoldszahl
e) Rohrreibungszahl (für den k-Wert ist ein neues nahtloses Stahlrohr zu wählen)
f) der aufzubringende Druck (Druckverlust)
g) erforderliche Wanddicke

hier geht es zum Auszug der DIN 11850

hier geht es zur Lösung

Beispiel einer Rohrvernetzung am Beispiel der Fernwärme Hamburg

Durch ein 770 Kilometer langes Rohrleitungsnetz gelangt die Wärme zu den 9.800 Übergabestationen in den Gebäuden der Kunden. So lieferte Vattenfall im Jahr 2004 vier Milliarden Kilowattstunden Heizwärme. Rund 400.000 Wohneinheiten in Hamburg werden von uns mit Wärme versorgt – sicher, sauber, komfortabel.

Das Fernwärmenetz.jpg Versorgungsgebiet.jpg Tunnel Moorburg.jpg Fernwärmenetz im Überblick: http://www.vattenfall.de/www/vf/vf_de/204178priva/222253wxrme/222283ansch/222313netzk/index.jsp?WT.ac=content

Hersteller, Lieferanten

Richtlinien, Normung

Die EU-Druckgeräterichtlinie und die zugehörigen deutschen Vorschriften sind zu beachten. In einer technischen Dokumentation sind die Ergebnisse festzuhalten. Die Dokumentation beinhaltet die Anlagenbeschreibung mit Angaben zur Festigkeitsauslegung, einen Rohr- und Instrumentierungsplan (P&I) und einen Rohrverlegeplan mit detaillierten Angaben. Isometrien können unterstützend eingesetzt werden. http://www.eu.int/comm/enterprise/pressure_equipment/ped/directive/directive_de.html http://www.druckgeraete-online.de/pdf/ped_leitlinien(muster).pdf

--Danny Ribens 10:09, 5. Nov 2005 (CET)

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