Elemente zur Führung von Fluiden (Rohrleitungen): Unterschied zwischen den Versionen
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Version vom 21. Juni 2006, 17:52 Uhr
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einführung
- 2 Funktion
- 3 Bauarten von Rohren
- 4 Verbindungsarten von Rohrleitungen
- 5 Rohrleitungsarmaturen
- 6 Dimensionierung
- 7 Sicherheit Belastbarkeit
- 8 Beispiel einer Rohrvernetzung am Beispiel der Fernwärme Hamburg
- 9 Berechnungsgrundlagen
- 10 Kontrollfragen
- 11 Hersteller, Lieferanten
- 12 Richtlinien, Normung
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 und 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 |
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
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
|
Überschiebmuffe
|
Kugelschweißmuffe
|
Nippelschweißmuffe
|
| Zur Förderung flüssiger Medien werden
meist Kreiselpumpen eingesetzt. | |
| Text 2 |
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
Pumpenlaufrad mit Kavitationsschäden
Kavitation = Dampfbildung bei Unterschreitung des Dampfdruckes mit anschließender Implosion der
Dampfblasen durch Druckerhöhung im System.
Kräfte
Dimensionierung
Auslegung Nenndruck und Nennweite
Es ist der wirtschaftlichste Rohrdurchmesser zu wählen: 1. geringer Strömungswiderstand 2. geringe Investition
Strömungsgeschwindigkeiten für Flüssigkeiten im Rohr ca. 1-4 m/s
Rohrzusammenstellung nach: Nennweite DN Nenndruck PN
Mit der Kenngröße der Nennweite DN lassen sich unterschiedliche Rohrteile
und Flansche zu einem passenden einheitlichen Ganzen zusammenfassen.
Zugehörige Druckstufen lassen sich mit der Kenngröße Nenndruck PN ermitteln.
Achtung: die Druckfestigkeit innerhalb einer Nenndruckstufe nimmt mit steigender Produkttemperatur ab.
Hinweis: Kunststoffrohre sind nicht über Nennweiten zusammenfassbar, sondern
über die jeweiligen Außendurchmesser !
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.
Sicherheit Belastbarkeit
Verschleiß
Werkstoff
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.
Fernwärmenetz im Überblick: http://www.vattenfall.de/www/vf/vf_de/204178priva/222253wxrme/222283ansch/222313netzk/index.jsp?WT.ac=content
Berechnungsgrundlagen
= V / t
Datei:Berechnungsgrundlagen.jpg
Auslegungskriterien
Kontrollfragen
18.1
Welche Rohrarten werden im Rohrleitungsbau eingesetzt? Zu jeder Rohrart sind zwei für den Einsatz wichtige Eigenschaften und ein typisches Anwendungsbeispiel zu nennen.
18.2
Welche grundsätzlichen Möglichkeiten gibt es, Stahlrohre unlösbar, lösbar bzw. zu funktionsfähigen Leitungen zu verbinden.
18.3
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?
18.4
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?
18.5 Welche Gesichtspunkte sind bei der Planung von Rohrleitungen zu beachten?
18.6 Von welchen Einflussgrößen hängt der Druckverlust in Rohrleitungen ab?
18.7 Welche konstruktiven Möglichkeiten stehen zur Verminderung oder Vermeidung von Druckstößen zur Verfügung?
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
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 Toleranzen Kosten
--Danny Ribens 10:09, 5. Nov 2005 (CET)
