Fixpunkt- und Ausgleichsbefestigungen

Ausdehnung und Schrumpfung

Ausdehnung und Schrumpfung von Rohren wird in der Regel von Temperaturschwankungen beeinlußt. Fixpunkte werden bei Rohren mit einer großen Ausdehnung angewendet. Der Fixpunkt wird an neutralen Punkten installiert, so dass sich das Rohr in beide Richtungen des Fixpunktes
ausdehnen kann. Gleitstücke werden zwischen den Fixpunkten eingefügt, so dass sich das Rohr
frei ausdehnen und schrumpfen kann.

Zum Wählen eines richtigen Fixpunktes ist es notwendig zu wissen:

aus welchem Material das Rohr gefertigt ist
den Durchmesser und die Wandstärke des Rohres
die Umstände, insbesondere die Minimal- und Maximaltemperatur
den Maximumdruck im Rohr

Die Ausdehnung des Rohres kann auf zwei Arten aufgenommen werden:

auf eine natürliche Weise, in Bogen oder Dehnungsbogen
auf eine unnatürliche Weise z.B. mittels eines Kompensators.

Kompensators

Bei der Verwendung eines Kompensators muss auch mit dem Druck im Rohr gerechnet werden. Deswegen wird es bevorzugt die Ausdehnung auf eine natürliche Weise aufzufangen. Der Fixpunkt
hat dann die Funktion, die Ausdehnung in die Richtung des Dehnungsbogens oder des Kompensators zu führen und die hierdurch aufgetretene Kräfte aufzufangen. Die zwischen dem Fixpunkt und Dehnungsbogen liegenden Rohrbefestigungen dienen nur dazu, das Rohr zu führen.

Bei diesen Führungspunkten ist es noch wichtig, dass hier ein Gleitwiderstand auftritt, von dem die Kraftkomponente auch von dem Fixpunkt aufgenommen werden soll.

Dehnungsbogen

Bei einem Dehnungsbogen ist die Distanz der ersten Führungsschelle bis zum Bogen äußerst wichtig. Je kleiner diese Distanz ist, je größer sind die Kräfte, um den Bogen zu biegen und dadurch die Ausdehnung im Bogen zu verlieren. Diese Kraft wird wieder auf den Fixpunkt übertragen.

Auftretende Kraft auf einen Fixpunkt Ff unter Anwendung eines Dehnungsbogen:

Die Reibungskraft verursacht durch die Gleitbefestigungen Fw.
Die Kraft verursacht durch Biegen des Dehnungsbogens Fb.

Ff = Fw + Fb

Um die Biegungskraft Fb zu bestimmen, ist es wichtig, zuerst die Länge des Dehungsbogens zu
bestimmen. Die Länge hängt von der Längenänderung des Rohres ab. Die Längenänderung ΔL des Rohres ist von der Länge L zwischen Fixpunkt und Dehnungsbogen, der Dehnungszahl α
des Rohrmaterials und der Temperaturdifferenz ΔT abhängig.

ΔL = L x α x ΔT

Die Länge eines Dehnungsbogens Lb ist von der Ausdehnung ΔL, dem Außendurchmesser des
Rohres Db und den Materialeigenschaften des Rohres K abhängig.

K ist vom Elastizitätsmodul
des Rohrmaterials E und der maximal zulässigen Spannung des Materiales σ abhängig.

K = √(1.5 x E)/σ

Die Reibungskraft Fw ist vom Reibwert μ der Gleitbefestigungen und der Belastungen F auf die Gleitbefestigungen abhängig. Die Belastung besteht aus dem Rohrgewicht mit Inhalt Fp.

Fw = Fp x μ

Legende:

Funktion:	Beschreibung:	Abmessung:
Ff	Kraft auf dem Fixpunkt	N
Fw	Reibungskraft	N
Fp	Rohrgewicht + Inhalt	N
Fb	Kraft zum Biegen des Dehnungsbogens	N
Db	Außendurchmesser des Rohres	mm
Di	Innendurchmesser des Rohres	mm
I	Trägheitsmoment des Rohres	mm4
E	Elastizitätsmodul des Rohrmaterials	N/mm2
K	Materialkonstante
Lb	Länge des Dehnungsbogens	mm
ΔL (Delta L)	Längenänderung des Rohres	mm
ΔT (Delta T)	Unterschied zwischen Max.- und Min.-Temperatur	°C
α (Alfa)	Lineare Dehnungszahl des Rohrmat	mm/m°C
μ (Mu)	Reibwert der Gleitbefestigung
σ (Sigma)	Max. zulässige Spannung im Rohr	N/mm 2
π (Pi)	Mathematische Zahl	3.142