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Um wie viele Millimeter sich eine Rohrstrecke zwischen Montage und Betrieb verlängert – die Zahl, mit der die Planung von Dehnungsbögen, Kompensatoren und Festpunkten beginnt.
Grenzen des Rechners. Die Ausdehnungskoeffizienten sind Richtwerte und hängen vom Temperaturbereich ab; maßgeblich ist die Werkstoffnorm oder das Datenblatt. Der Rechner liefert die freie Längenänderung – nicht die Kräfte und Spannungen, die entstehen, wenn die Leitung daran gehindert wird.
Die freie Längenänderung ist das Produkt aus dem mittleren Ausdehnungskoeffizienten α des Werkstoffs, der Ausgangslänge L und der Temperaturdifferenz ΔT zwischen Montage und Betrieb: ΔL = α · L · ΔT. Bei unlegiertem Stahl sind das rund 1,2 Millimeter je Meter und 100 Kelvin, bei austenitischem Edelstahl etwa ein Drittel mehr, bei Kunststoffrohren je nach Werkstoff das Sieben- bis Fünfzehnfache.
Die Längenänderung selbst ist harmlos, solange sich die Leitung bewegen darf. Wird sie daran gehindert – zwischen zwei Festpunkten, an einem Pumpenstutzen –, entstehen Kräfte, die nicht vom Druck abhängen, sondern von der Steifigkeit der Leitung. Ein gerades Stahlrohr, das sich nicht dehnen kann, baut schon bei mäßiger Erwärmung Spannungen auf, die über das Zulässige hinausgehen.
Deshalb wird die Dehnung planmäßig aufgenommen: durch die Leitungsführung selbst, durch Dehnungsbögen oder durch Kompensatoren. Welche Lösung passt, hängt von Platz, Druck, Medium und zulässigen Stutzenlasten ab.
Die Längenänderung sagt noch nichts über die Spannungen im System. Dafür müssen Geometrie, Halterungen und Anschlüsse bekannt sein – das ist die Aufgabe der Rohrstatik. Als Abschätzung beantwortet die Zahl aber zwei Fragen sofort: wie viel Bewegung ein Gleitlager zulassen muss und welchen Weg ein Kompensator oder Dehnungsbogen aufzunehmen hat.
Die Strecke zwischen zwei Festpunkten – oder zwischen einem Festpunkt und dem Punkt, dessen Bewegung Sie wissen wollen. Zwischen zwei Festpunkten muss die gesamte Längenänderung dieser Strecke aufgenommen werden.
Für die Längenänderung nicht. Für die Kräfte, die bei behinderter Dehnung entstehen, sehr wohl: Ein großes, dickwandiges Rohr ist steifer und erzeugt bei gleicher Dehnung höhere Kräfte.
Ihr Ausdehnungskoeffizient ist rund sieben- bis fünfzehnmal so groß wie der von Stahl. Dafür sind sie weit weniger steif, sodass die Kräfte gering bleiben – die Bewegung muss durch Führung und Biegeschenkel trotzdem eingeplant werden.
Spannungsanalyse, Halterungskonzepte und Resonanzuntersuchungen für Rohrleitungssysteme.
Zur Leistung LeistungPumpen, Armaturen und Systemkennlinien richtig ausgelegt – für maximale Leistung im Betriebspunkt.
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