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Springer Vieweg - Maschinenbau - Roloff Matek | Roloff Matek Maschinenelemente Journals, Academic Books & Online Media

Fragen zum Kapitel 18

Frage 18.1 

Welche Rohrarten werden im Rohrleitungsbau eingesetzt? Zu jeder Rohrart sind zwei für den Einsatz wichtige Eigenschaften und ein typisches Anwendungsbeispiel zu nennen. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 18.2.

Antwort zur Frage 18.1 

Nahtlose, geschweißte Stahlrohre: Eigenschaften: Einfache, feste und dichte Verbindung durch Schweißen möglich (Stumpfstoß), gleichzeitige Verwendung als Leitungs- und Konstruktionselement, hohe Duktilität und Zähigkeit, kalt und warm biegbar, wirt-schaftlich günstiges Wanddicken/Durchmesser-Verhältnis. Anwendungen: Alle Bereiche des Rohrleitungsbaus, z.B. Fernrohrleitungen, erdverlegte Rohrleitungen, Trink- und Brauchwasserleitungen, Heißwasser- und Dampfleitungen, pneumatische und hydraulische Förderung. - Präzisionsstahlrohre: Eigenschaften: Hohe Maßgenauigkeit, glatte Rohrwand, gut kalt verformbar (biegen und bördeln), einfache und sichere Montage durch Rohrverschraubungen. Anwendungen: Hydraulikleitungen im Maschinenbau, Bremsleitungen, Konstruktionsrohre. - Gewinderohre (nahtlos bzw. geschweißt, schwarz oder verzinkt): Eigenschaften: Feste und dichte Verbindung durch Fittings (lösbar), auf Whitworth-Rohrgewinde (Kegel 1:16, bis R6) abgestimmt, kostengünstige Stahlrohrleitungen. Anwendung: Installationsrohre, Kalt- und Warmwasserleitungen, Heizungsleitungen, Gasleitungen, Leitungen für Luft und ungefährliche Gase. - Nicht rostende Stahlrohre: Eigenschaften: Gute Korrosionsbeständigkeit, unmagnetisch (austenitische Stähle), Einsatz bei tiefen Temperaturen. Anwendung: Lebensmittel-, Pharma- und Autoindustrie, Apparatebau, für hohe Temperaturen und mechanische Beanspruchung. - Druckrohre aus duktilem Gußeisen: Hohe Festigkeit und hohes Formänderungsvermögen, relativ korrosionsbeständig. Anwendung: Gasleitungen, Wasserleitungen. - Kupferrohre: Eigenschaften: Hohe Korrosionsbeständigkeit, kein anhaftender Zunder oder Rost, gut weich- und hartlötbar (kapillare Lötfittings), keine Inkrustationen (Cu-Rohre wachsen nicht zu), glatte Innenwandung, bei Mischinstallation gilt: Kupfer in Fließrichtung des Wassers nach Stahl. - Anwendung: Trink-, Warmwasserleitungen, Heizungsrohre, Hauswasserleitungen, Kältemittelleitungen. - Aluminiumrohre: Eigenschaften: geringe Dichte (leicht), gute Festigkeit und Zähigkeit bei tiefen Temperaturen, gut schweißbar, gut umformbar, beständig gegen schwach saure und basische Stoffe. Anwendung: Fahrzeugbau, Apparatebau, Lebensmittelindustrie. - Bleirohre: Eigenschaften: Beständig gegen eine Vielzahl von Säuren und Salzlösungen, leicht umformbar, gut lötbar, weiches Wasser greift Blei an (Vergiftungsgefahr). Anwendung: Nur für Nichttrinkwasserleitungen, Rohre für die chemische Industrie. – Kunststoffrohre: Eigenschaften: geringe Dichte (leicht), korrosionssicher und witterungsfest, ungiftig, glatte Innenwände, neigen nicht zur Inkrustation, unempfindlich gegen elektrische Streuströme, leicht verarbeitbar. Anwendung: Trinkwasserleitungen, Abwasserleitungen, Druckrohrleitungen, Fußbodenheizungen, Druckluftbremsanlagen, Chemierohrleitungen, Fahrrohre für Rohrpost.

Frage 18.2 

Welche grundsätzlichen Möglichkeiten gibt es, Stahlrohre unlösbar, lösbar bzw. zu funktionsfähigen Leitungen zu verbinden. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 18.3.2.

Antwort zur Frage 18.2 

Folgende grundsätzlichen Möglichkeiten gibt es: Für unlösbare Verbindungen: Schweißen, Löten Kleben, für lösbare Verbindungen: Flansche, Rohrverschraubungen und ggf. Muffen und Kupplungen.

Frage 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? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 18.3.3.

Antwort zur Frage 18.3 

Der Unterschied zwischen Montage- und Betriebstemperatur führt durch das physikalische Gesetz der Wärmedehnung zu unvermeidlichen Längenänderungen mit entsprechenden Kraftwirkungen. - Zur Kompensation dieser Längenänderungen mittels „künstlichem“ Dehnungsausgleich gibt es: Stoffbuchsendehner (große Axialdehnung), Wellenrohrkompensatoren (Nieder- und Mitteldruckleitungen), Gummikompensatoren (kaltgehende Leitungen), Metallschlauchkompensatoren und Gelenkkompensatoren. - Natürlicher Dehnungsausgleich: 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.

Frage 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? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 18.2.4.

Antwort zur Frage 18.4 

Die 4 Grundbauarten von Armaturen sind Ventile, Schieber, Hähne und Klappen.

Frage 18.5 

Welche Gesichtspunkte sind bei der Planung von Rohrleitungen zu beachten? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 18.3.5.

Antwort zur Frage 18.5 

Folgende Gesichtspunkte sind bei der Planung und Gestaltung von Rohrleitungen zu beachten: - Betriebssicherheit: Bei der Werkstoffwahl sind die Forderungen der Regelwerke zu beachten. Die Auswechslung einzelner Teile soll ohne Betriebsunterbrechung möglich sein. Ein wirksamer Ausgleich für die Wärmedehnungen ist vorzusehen. Die Rohrleitungsteile müssen ausreichend abgestützt werden. Die Rohrleitung ist mit ausreichendem Gefälle auszuführen. - Wirtschaftlichkeit: Kurze und möglichst gerade Rohrleitungen sind anzustreben. Strömungstechnisch günstige Armaturen und Formstücke sind zu verwenden. Wärme- und kälteführende Rohrleitungen sind zu dämmen, um den Energieverlust zu begrenzen.

Frage 18.6 

Von welchen Einflussgrößen hängt der Druckverlust in Rohrleitungen ab? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 18.4.1.

Antwort zur Frage 18.6 

Von folgenden Einflussgrößen hängt der Druckverlust in Rohrleitungen ab: Rohrdurchmesser (∆p ~ 1/d5), Strömungsgeschwindigkeit, Höhenunterschied zwischen Anfangs- und Endpunkt der Leitung, Länge der Leitung, Rauigkeit der Rohrwand, Strömungsform.

Frage 18.7 

Welche konstruktiven Möglichkeiten stehen zur Verminderung oder Vermeidung von Druckstößen zur Verfügung? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 18.4.2-3.

Antwort zur Frage 18.7 

Die Verminderung oder Vermeidung von Druckstößen ist möglich durch eine Verkürzung der Reflexionszeit (z.B. durch eine kurze Rohrführung), Zwischenreflexionsstellen, Wasserschlösser, Standrohre und Belüftung der Leitung bzw. eine Verlängerung der Schaltzeit (z.B. durch passende Wahl der Armaturen, Windkessel, Nebenauslässe, Sicherheitsüberströmventile und Nachsaugbehälter).

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