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VI. Berechnung der Dicken ebener Wandungen.römisch sechs. Berechnung der Dicken ebener Wandungen.
A. Allgemeines.
Die folgenden Angaben gelten für ebene Wandungsteile, die einzeln auftreten und keine Löcher, Anschlußstutzen usw. enthalten. Sind solche vorhanden oder bestehen Kesselteile aus mehreren aneinanderstoßenden ebenen Wandungen, zum Beispiel Vierkantrohre, so ist dem besonders Rechnung zu tragen.
Die angegebenen Werte für das Festsitzen eingewalzter Rohre gelten für ebene Wände. In anderen Fällen ist der Gestalt der Rohrwand in geeigneter Weise Rechnung zu tragen.
B. Ebene Platten.
Bezeichnet
s die Blechdicke in mm,
p den größten Betriebsüberdruck in kg/cm2,
a den Abstand der Stehbolzen oder Anker innerhalb einer Reihe
voneinander in mm,
b den Abstand der Stehbolzen oder Ankerreihen voneinander in
mm,
c einen Zahlenwert,
dann ist
---------------
/ 2 2
s = c x V p x (a + b) .................... (5) s = c x römisch fünf p x (a + b) .................... (5)
Hierin ist zu wählen:
c = 0.017 bei Platten, in welche die Stehbolzen oder Anker
eingeschraubt und vernietet oder eingeschweißt sind, und welche von den Heizgasen und vom Wasser berührt werden,
c = 0.015, wenn solche Platten nicht von den Heizgasen berührt
werden,
c = 0.0155 bei Platten, in welche die Stehbolzen oder Anker
eingeschraubt und außen mit Muttern oder gedrehten Köpfen versehen sind, und welche von den Heizgasen und vom Wasser berührt werden,
c = 0.0135, wenn solche Platten nicht von den Heizgasen berührt
werden,
c = 0.014 bei Platten, welche durch Ankerrohre versteift sind.
Bei Platten, deren Anker mit Muttern und Verstärkungsscheiben
versehen sind, ist in der Gleichung
c = 0.013, sofern der Durchmesser der äußeren
Verstärkungsscheibe 2/5 der Ankerentfernung und die Scheibendicke 2/3 der Plattendicke,
c =0.012, sofern der Durchmesser der äußeren
Verstärkungsscheiben 3/5 der Ankerentfernung und die Scheibendicke 5/6 der Plattendicke,
c = 0.011, sofern der Durchmesser der äußeren
Verstärkungsscheibe 4/5 der Ankerentfernung, auch diese mit der Platte vernietet und die Scheibendicke gleich der Plattendicke ist
und die Platten nicht vom Feuer berührt sind. Werden sie dagegen auf der einen Seite von den Heizgasen, auf der anderen Seite vom Dampf berührt, dann sind sie, falls sie nicht durch Flammbleche geschützt werden, um 1/10 dicker zu nehmen, als die Rechnung ergibt.
Bei unregelmäßig verteilten Verankerungen wie in der Abbildung
(Anm.: Die Zeichnung ist nicht darstellbar.)Anmerkung, Die Zeichnung ist nicht darstellbar.)
ist
----
/
s = c x 1/2 (d + d ) V p .................... (6)
1 2
Der Wert von c ist je nach der Art der Verankerung aus Ziffer 1. oder 2. dieses Abschnittes zu entnehmen.
Für Verstärkungen nicht dem ersten Feuer ausgesetzter ebener
Platten durch Doppelungsplatten könnten 12 1/2% von den für die ebenen Platten sich ergebenden Blechdicken in Abzug gebracht werden, wenn die Dicke der Doppelungsplatten mindestens 2/3 der berechneten Blechdicke beträgt und die Doppelungen gut mit den Platten vernietet sind.
Doppelungsplatten dürfen nur an Blechen angebracht werden, die nicht dem ersten Feuer ausgesetzt sind.
Rechteckige Platten, die am Umfange befestigt sind, erhalten
die Wanddicke
----------------------
/ p
s = 0.053 b / ----------------------; ................ (7)
/ ( 2)
V Sigma ( ( b ) )
zul ( 1 + (---) )
( ( a ) )
hierin bedeutet
s die Wanddicke in mm,
a die größere Rechteckseite in mm,
b die kleinere Rechteckseite in mm,
p den größten Betriebsüberdruck in kg/cm2,
Sigma die zulässige Zugbeanspruchung des Werkstoffes in
zul
kg/mm2, wofür höchstens 1/4 der Berechnungsfestigkeit
eingeführt werden darf.
Bei Platten, die nicht durch Stehbolzen oder Längsanker,
sondern durch Eckanker oder in anderer Weise ausreichend unterstützt werden, ist die Wanddicke nach
--
/
s = 0.017 d V p ............................ (8) s = 0.017 d römisch fünf p ............................ (8)
zu bemessen, sofern nicht nachgewiesen wird, daß eine kleinere Wanddicke zulässig ist.
(Anm.: Die Zeichnung ist nicht darstellbar.) Anmerkung, Die Zeichnung ist nicht darstellbar.)
Hierin bedeutet:
s die Wanddicke in mm,
p den größten Betriebsüberdruck in kg/cm2,
d den Durchmesser des größten Kreises in mm, der nach Maßgabe
vorstehender Bilder, auf der ebenen Platte durch die Befestigungsstellen gehend, beschrieben werden kann.
Werden keine Angaben über das Maß des Krempungshalbmessers der Stirnplatten gemacht, so ist dieses zu 50 mm anzunehmen.
Bei ebenen, unversteiften Feuerkammerdecken darf die innere
Weite der Feuerkammer 550 mm und die aus der nachstehenden Formel sich ergebende Wanddicke 30 mm nicht überschreiten,
--
/
s = 0.017 x e x V p + 5 mm ...................... (9) s = 0.017 x e x römisch fünf p + 5 mm ...................... (9)
Hierin ist für e in mm zu setzen:
Wenn die Feuerkammerdecke einerseits auf der Rohrwandkrempe, anderseits auf der Krempe der Feuerkammerrückwand aufgenietet ist, die Entfernung der beiden Nietreihen;
wenn die Feuerkammerdecke einerseits auf der Rohrwand oder der Feuerkammerrückwandkrempe aufgenietet und auf der anderen Seite verschweißt ist, die Entfernung der Nietreihe von der anderen Wand;
wenn die Feuerkammerdecke mit Rohrwand und Feuerkammerrückwand verschweißt ist, die Entfernung beider Wände.
Vorstehende Ausführungen gelten nur für Wandungen aus
Flußstahl.
Werden Bleche von 41 bis 50 kg/mm2 Zugfestigkeit verwendet, so kann die nach den Formeln errechnete Blechdicke noch mit
----
/ 36
/ ---- d.i.ca. 0.94 multipliziert werden.
V 41römisch fünf 41
Durch Stehbolzen oder Anker unterstützte Kupferplatten erhalten
die folgenden Wanddicken s, und zwar bei regelmäßig verteilten Verankerungen:
--------
/ p
2 2
s = 5.83c / -------- x (a + b ) .................. (10)
/ Sigma
V B
bei unregelmäßig verteilten Verankerungen (wie in Bild zu 3.):
--------
1 / p
s = 5.83 c x --- (d + d ) x / -------- ............... (11)
2 ( 1 2) / Sigma
V B
Die Werte von Sigma (Zugfestigkeit des Kupfers) sind aus den
B
Werkstoffvorschriften, von c je nach der Art der Verankerung aus den Bauvorschriften der vorstehenden Absätze 1 und 2 zu entnehmen.
C. Rohrplatten von Heizrohrkesseln.
Die außerhalb des Rohrbündels liegenden Teile der Rohrplatte
müssen nach den für ebene Platten geltenden Bestimmungen verankert werden, falls die Größe der dem Dampfdruck ausgesetzten Fläche die Verankerung fordert.
Die innerhalb des Rohrbündels liegenden Teile der Rohrplatte
sind wie folgt zu bemessen:
a) Bei Verwendung besonderer Anker oder mit Gewinde eingesetzter
Ankerrohre sind die entsprechenden Formeln für ebene Platten
anzuwenden. Die Rohre können in diesem Falle einfach aufgewalzt
sein, jedoch darf die Wanddicke der Platten s in mm der
sicheren Befestigung halber
d
bei Flußstahlplatten nicht unter s = 5 + --- für d = 38 bis
8
etwa rund 100 mm
d
bei Kupferplatten nicht unter s = 10 + --- für d = 38 bis
5
etwa rund 75 mm gewählt werden,
worin d den äußeren Rohrdurchmesser an der
Befestigungsstelle in mm bedeutet,
ferner muß der Mindestquerschnitt des Steges zwischen zwei
Rohrlöchern betragen:
bei Flußstahlplatten 180 mm2 für d = 38 mm, zunehmend auf
etwa das 2 1/2fache für d = rund 100 mm,
bei Kupferplatten 340 mm2 für d = 38mm, zunehmend auf etwa
das 2 1/2fache für d = rund 75 mm.
Bei nicht besonders verankerten Rohrwänden ist unter der Voraussetzung geeigneter Werkstoffe, bester Ausführung und normaler Betriebsverhältnisse Sicherheit gegen Herausziehen der Rohrenden zu erwarten, wenn die auf 1 cm Rohrumfang entfallende Belastung
(Anm.: Die Zeichnung ist nicht darstellbar.)Anmerkung, Die Zeichnung ist nicht darstellbar.)
p x Fläche a b c d e f g h i k l m
Sigma = ------------------------------------ ............ (12)
Pi x d
den Betrag von 40 kg bei denjenigen Rohrenden nicht überschreitet, welche in zylindrischen Löchern glatt oder mit Rillen eingewalzt sind und den Betrag von 50 kg bei denjenigen Rohrenden nicht überschreitet, welche an einem Ende in zylindrischen Löchern eingewalzt und umgebördelt sind. Sind die Rohre an beiden Enden umgebördelt, so kann Sigma bis zu einem Betrage von 70 kg zugelassen werden. Bei ungleichen benachbarten Rohrplattenfeldern darf das Mittel aus den einzelnen Beanspruchungen obige Werte nicht überschreiten. Bei der Berechnung von Rohrplattenrandfeldern, die besonders sorgfältig zu prüfen sind, kann die Belastung bis zur Hälfte als durch die unmittelbar angrenzende Kesselwand aufgenommen angesehen werden.
Die Werte für Sigma von 40, 50 und 70 kg/cm sind als
Grenzwerte zu betrachten für gute Ausführung und normale Betriebsverhältnisse. Liegen ungünstige Betriebsverhältnisse vor, wie sie zum Beispiel bei Baulokomobilen und Lokomotiven dadurch gegeben sind, daß durch schlammhaltiges Kesselwasser das Innere verschmutzt wird und eine Reinigung infolge der Kleinheit der Kessel nicht möglich ist oder infolge der Betriebsverhältnisse nur selten und dann unvollkommen durchgeführt wird, so soll man in diesen Fällen den Wert Sigma entsprechend tief unter dem oben genannten Grenzwert wählen.
Die Biegungsspannung Sigma des Plattenwerkstoffes innerhalb
b
des Feldes a b c d e f g h i k l m ist durch die Formel
p
Sigma = ------------------------------- ................. (13)
b 2
( d ) ( s )
360 x (1 - 0.7 x ---) x (---)
( e ) ( e )
nachzuprüfen. Hierin bedeuten:
s die Plattendicke in mm,
p den größten Betriebsüberdruck in kg/cm2,
d den äußeren Rohrdurchmesser an der Befestigungsstelle in mm, e die Seite des quadratischen Feldes in mm, welches durch die
vier unterstützenden Rohre gebildet wird oder das arithmetische Mittel aus den Seiten des Rechteckes, welches durch die vier Rohre bestimmt erscheint
( -- -- )
( op + pq )
(in der Abbildung ... e = ---------),
( 2 )
Sigma die eintretende Biegungsspannung des Plattenwerkstoffes
b
in kg/mm2, die bis zur Zugfestigkeit
Höhe = --------------- zulässig erscheint, bei
4.5
ungünstigen Betriebsverhältnissen aber geringer gewählt werden sollte.
Ist bei Feuerbüchsen die Decke nicht durch Anker oder in
anderer Weise mit dem Kesselmantel verbunden, sondern durch Bügel- oder Deckenträger unterstützt, welche auf den Rändern der Rohrplatten stehen, dann darf die Dicke der Rohrwand nicht geringer sein als
p x w x b
s = ------------ ................................ (14)
1900 (b-d)
worin
w die Weite der Feuerbüchse in mm,
b die Entfernung der Rohre voneinander, von Mitte zu Mitte
gemessen, in mm,
d den Innen-Durchmesser der Rohre in mm
bedeuten.