Ausgabe 3/2000, Seite 3

Heizung

Rohrdehnung und Dehnungsausgleich

4. Teil

7. Fabrikmäßig gefertigte Bauelemente

Nach den Ausführungen über den Ausgleich der temperaturbedingten Rohrausdehnung allein durch eine durchdachte Rohrverlegung, wenden wir uns nun dem Dehnungsausgleich mittels besonderer, fabrikmäßig gefertigter Bauelemente zu.

Bild 1: Lyra-Bogen (Schema).

7.1 Lyra-Bogen

Der Lyra-Bogen (Bild 1) ähnelt dem U-Bogen. Da er aus Rohr mit dem gewünschten Nenndurchmesser aus einem Stück gefertigt wird, ist er sehr robust, wartungsfrei und für höchste Drücke und Temperaturen geeignet. Allerdings nimmt er relativ viel Platz ein, weshalb er sich vor allem für Fernleitungen im Freien anbietet.

Es gibt ihn als Glattrohr-, als Wellrohr- und als Faltenrohrbogen. Das Dehnungsaufnahmevermögen von Glattrohrausführungen ist aufgrund der größeren Länge ihrer neutralen Faser um 5 bis 10% größer als das von vergleichbaren U-Bogen. Noch größer ist es bei Wellrohr- und bei Faltenrohrausführungen aufgrund der Nachgiebigkeit deren Wellen bzw. Falten.

7.2 Kompensatoren

Kompensatoren sind besonders platzsparende Dehnungsausgleicher. Nachstehend unterscheiden wir zunächst in Metall- und in Gummikompensatoren.

Metallkompensatoren...

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.

Es gibt sie auch mit Dehnbalg-Schutzvorrichtungen. Ein äußeres Schutzrohr schützt gegen mechanische Einwirkungen und Schmutzablagerungen während der Montage und des Betriebs der Anlage. Ein inneres Leitrohr verhindert Ablagerungen und Abrieb durch im Transportmedium enthaltene Schmutzstoffe. Außerdem verringert es den Strömungswiderstand.

Bild 2: Teilschnittbilder eines Metall- (oben) und eines Gummikompensators großer Nennweite in der bekannten Ausführung.

Gummikompensatoren...

bestehen aus einem Gummibalg und den Anschlüssen. Die sichere Verbindung dieser Bauteile erfolgt dadurch, dass die Randprofilierung des Dehnbalgs in passende Nute der Flansche, bei kleinen Nennweiten sind auch Verschraubungen gängig, eingehängt werden.

Das Ausgangsmaterial für den Gummibalg wird auf die Betriebsanforderungen abgestimmt. An Bälge für das Durchflussmedium Heizwasser werden andere Anforderungen gestellt als an solche für z.B. Trinkwasser oder Mineralöl. Gemeinsames Merkmal ist, dass bei der Balgfertigung in die ausgewählte Kunstkautschukmasse entweder eine Stahldraht- oder eine Synthetikfaser-Karkasse als Druckträger eingebettet wird.

Bild 3: Kompensatoren, speziell für Rohrleitungen kleinen Durchmessers. Oben: Weichlötbare Ausführung, erhältlich in DN 15 bis 35, bestehend aus einem Dehnungsbalg aus Bronze und einem Schutz- und Führungsgehäuse aus Kupfer. Darunter: Eine als löt- und als verschraubbare Ausführung erhältliche in DN 15 bis 2’’, bestehend aus einem Edelstahldehnungsbalg und einem Schutz- und Führungsgehäuse aus Messing.

Ob ein Metall- oder ein Gummikompensator (Bilder 2 und 3) eingesetzt werden soll, richtet sich danach, was damit erreicht werden soll:

- die Aufnahme von Dehnungen in Rohrleitungen,

- die Spannungsminderung an Rohreinbauten oder

- die Schwingungs- und Geräuschdämpfung.

Bild 4: Wirkschema und Teilschnittbild eines Axialkompensators.

Metallkompensatoren

Für die Aufnahme von temperaturbedingten Längenänderungen werden überwiegend Metallkompensatoren eingesetzt. Nach der Art der Bewegungsaufnahme unterscheiden wir (grob) drei Arten:

Bei den Axialkompensatoren (Bild 4) nimmt der elastische Metallbalg die Dehnung einer gerade verlaufenden Rohrleitung axial (= in Achsrichtung) auf. Größere Längenänderungen sind auf mehrere Kompensatoren zu verteilen. Der Metallbalg darf zu keiner Zeit Verdrehspannungen (Torsion) ausgesetzt werden.

Bild 5: Wirkschema und Teilschnittbild eines Lateralkompensators.

Die Aufgabe von Lateralkompensatoren (lateral = seitlich) ist es, seitliche Bewegungen auszuführen. Für kleine Auslenkungen gibt es sie mit einem Metallbalg (Bild 5), für größere Auslenkungen mit zwei Metallbälgen, zwischen denen ein Rohrstück angeordnet ist. Eine Längenänderung dieser Konstruktion in Achsrichtung wird durch beweglich gelagerte Zugstangen verhindert. Dennoch können auch hiermit Längenänderungen von Rohrleitungen kompensiert werden, wenn der Lateralkompensator um 90° zur Rohrachse versetzt eingebaut wird.

Bild 6: Wirkschema und Teilschnittbild eines Angularkompensators.

Ein Angularkompensator (angular = zu einem Winkel gehörend) besteht aus einem mit zwei gegenüberliegenden Gelenkstücken ausgesteiften Metallbalgkompensator (Bild 6). Dadurch kann er nur Winkelbewegungen in einer Ebene ausführen. Allerdings sind mit hintereinandergeschalteten Angularkompensatoren beliebig große Bewegungsaufnahmen möglich. Da die Rohrstücke, die die Angularkompensatoren miteinander verbinden, beliebig lang gewählt werden können, kann auf diese Weise das Maß der Auslenkung bzw. der Bewegungsaufnahme beliebig groß ausgelegt werden.

Anmerkungen

Metallkompensatoren werden in der Regel um 50% vorgespannt eingebaut.

Bei Axialkompensatoren wirkt auf die Festpunkte auch die sich aus dem wirksamen Dehnbalgquerschnitt und dem Druck der Anlage ergebende Druckkraft. Bei den mit Gelenkstücken oder Zugstangen verspannten Lateral- und Angularkompensatoren wirkt auf die Festpunkte nur die aus dem Rohrleitungssystem herrührende Kraft. Die Druckkraft und den Eigenwiderstand nehmen die Verspannvorrichtungen auf.

Gummikompensatoren

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.

Bild 7: Schnittbild eines Gummimetall-Rohrverbinders.

7.3 Gummimetall-Rohrverbinder

Anwendungstechnisch gehört der Schwingungen dämpfende Gummimetall-Rohrverbinder (Bild 7) in die Nähe des Gummikompensators. In den zylindrischen Körper aus einem besonders elastischen Kunstkautschuk sind Stahlflansch-Anschlussringe mit Gewindelöchern einvulkanisiert. Aufgrund seiner speziellen Konstruktion ist er in einem ganz bestimmten Frequenzbereich sehr wirksam. Der Gummimetall-Rohrverbinder kann jedoch keine Wärmedehnung aufnehmen.

Bild 8: Einige der aufgezählten Edelstahlwellrohre.

7.4 Edelstahlwellrohre

Edelstahlwellrohre ( Bild 8) sind keine Modeartikel. Wer sie einmal verarbeitet hat, möchte darauf nicht mehr verzichten. Sie bieten viele Vorteile:

- sie gleichen Montagedifferenzen aus,

- sie sind korrosionsbeständig,

- sie sind schnell und sauber zu montieren,

- in Fixlängen erhältlich,

- als Bund erhältlich und auf der Baustelle ablängbar,

- in enge Bogen biegbar und dennoch formstabil,

- gegen Wärmeverluste dämmbar.

Es gibt sie als speziell für die SHK-Handwerke entwickelte Produkte beim Fachgroßhandel. Mit ihnen wird viel Montagezeit eingespart, z.B. bei beengten Anschlussverhältnissen hinter Heizkesseln und Warmwasserspeichern oder bei dem Anschluss von Luftheiz- und Klimageräten, Solarkollektoren u.v.m.

Bild 9: Diese TÜV- und DVGW-geprüften Schläuche gibt es bis DN 50 in Standardlängen bis 1500 mm mit allen gängigen Anschlüssen.

7.5 Ummantelte Gummischläuche

Für die SHK-Handwerke geeignete Schläuche (Bild 9) gibt es in mehreren Nenndurchmessern und in diversen Längen mit Innen- oder Außengewinde, mit Überwurfmutter, mit Klemmringverschraubung, mit Endbogen und mit Rohrende/ Quetschverschraubung (für den Anschluss von Waschtischarmaturen etc.).

Dabei unterscheiden wir in:

mit Kunstfasern umflochtene Schläuche für Geschirrspül- und Waschmaschinen,

mit verzinktem Stahldraht umflochtene Schläuche für Heizungs- und Industrieanlagen,

mit Edelstahldraht umflochtene Schläuche für Sanitär- und Heizungsanlagen.

Natürlich orientiert sich der Preis dieser Schläuche am Werkstoff. Und natürlich halten die einzelnen Materialien nicht jeder Belastung stand. Die Verzinkung des Stahldrahtes z.B. ist nur wenige hundertstel mm dick und reagiert empfindlich auf Feuchtigkeit. Von Schwitzwasser wird sie in kurzer Zeit zerstört. Und liegt der Stahldraht blank, ist er in absehbarer Zeit durchgerostet. An dieser Stelle platzt der in der Regel aus einem Kunststoff bestehende Schlauch, der ungeschützt, je nach Durchmesser, gerade einen Innendruck von 1bar verkraftet. Umflochten ist er druckbeständig auch bei 10 bar Betriebsdruck und mehr.

(LSB)

B i l d e r 2 und 4 bis 7: Stenflex GmbH
B i l d e r 3, 8 und 9: Meibes GmbH

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