Röhren und Röhrenverbindungen. (Schluss des Berichtes S. 225 d. Bd.) Mit Abbildungen. Röhren und Röhrenverbindungen. Untersuchung von Kupferröhren bei der kaiserl. Marine. Aus Veranlassung verschiedener Unfälle an Rohrleitungen von Schiffen hat die kaiserl. Werft zu Wilhelmshaven eingehende Versuche an Kupferröhren ausgeführt, insbesondere auch Versuche mit Umwickelungen von Kupferröhren, um diesen grössere Widerstandsfähigkeit zu geben. Der Marinebauinspector Köhn v. Jaski berichtete über diese Versuche in der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, Bd. 39 S. 780, woraus wir das Wesentliche mittheilen. In der deutschen Kriegsmarine sind dampfführende Rohre stets aus Kupfer hergestellt und ihre Wandstärken so bemessen, dass die Materialbeanspruchung höchstens 2 k/qmm beträgt, vorausgesetzt, dass die Wandstärke der Rohre überall gleich und das Material vollständig gleichartig ist. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, dass auf letzteres bei gezogenen Rohren mit Sicherheit nicht zu rechnen ist, während die Haltbarkeit gelötheter Rohre vollständig von der Güte der Löthung abhängt. Bei ungeschickter Behandlung der zu löthenden Rohre im Feuer wird das neben der Löthnaht liegende Kupferblech verbrannt und die Festigkeit und Dehnbarkeit des Materials an dieser Stelle bedeutend vermindert. Sowohl in der deutschen Kriegsmarine als auch anderweitig sind so schlechte Erfahrungen mit gelötheten Rohren gemacht worden, dass deren Verwendung möglichst eingeschränkt werden musste. Es sei nur an den Rohrbruch auf dem Dampfer „Elbe“ im J. 1887 erinnert, in welchem Falle eine Verringerung der Festigkeit des neben der Löthnaht liegenden Materials um 13 Proc. und eine Verminderung der Dehnbarkeit um 70 Proc. durch Zerreissversuche mit Proben, die neben der Löthnaht und entfernt davon entnommen waren, nachträglich erwiesen worden ist. In gezogenen Rohren findet man vor allem unganze Stellen in der Form von Längsrissen, welche bei der Fabrikation durch Ausziehen kleiner Luftblasen oder unreiner Stellen in dem ursprünglichen Kupferblock entstehen und günstigsten Falles bei Kaltwasserdruckprobe durch Aufreissen des Rohres, gewöhnlich aber erst bei einer aussergewöhnlich grossen Beanspruchung der Rohre zu Tage treten. Um diesen Unvollkommenheiten der Fabrikation Rechnung zu tragen, wurde früher in der deutschen Kriegsmarine die Wandstärke kupferner Dampfrohre nach der Formel \delta=\frac{p\,.\,D}{400}+1,5\mbox{ mm} bemessen, worin δ = Wandstärke in mm, p = Dampfspannung in k/qc und D = innerer Rohrdurchmesser in mm zu setzen ist, während die Materialbeanspruchung eines nach der Formel \delta=\frac{p\,.\,D}{400} construirten Rohres, eine gleichmässig gute Wandstärke vorausgesetzt, nur 2 k/qmm beträgt, mithin schon einer etwa 10fachen Sicherheit entspricht. Veranlasst durch den Rohrbruch auf dem Dampfer „Elbe“, sowie denjenigen auf der elektrischen Centralstation in Deptford am 9. Juli 1889, legte Denny in Dumbarton bereits im J. 1890 einzelne Bänder von etwa 6 bis 8 mm starkem Rundstahl in rothwarmem Zustande um Dampfrohre. Aehnliche Rohrverstärkungen sind dann von verschiedenen Maschinenfabriken angewandt worden, während in der englischen Kriegsmarine eine Umwickelung der Rohre mit Kupferdraht eingeführt wurde. Bevor die deutsche Kriegsmarine einschlägige Anordnung traf, wurden auf der kaiserl. Werft zu Wilhelmshaven Versuche mit verschiedenen Rohrumwickelungen ausgeführt, deren Ergebnisse nachfolgend beschrieben werden sollen. Es wurde zunächst festzustellen versucht, auf welche Festigkeit bei gezogenen Kupferrohren unter Berücksichtigung ungleicher Wandstärken und kleiner Materialfehler gerechnet werden könne. Zu diesem Zwecke wurden Rohre aus den Magazinbeständen mit Flanschen versehen und durch inneren Kaltwasserdruck zerstört. Die Versuche sind tabellarisch zusammengestellt und es ergab sich, dass bei gleichartigem Rohrmaterial die Formel \delta=\frac{p\,.\,D}{400}+1,5\mbox{ mm} genügend Sicherheit bietet; nicht aber bei dem Vorkommen unganzer Stellen, wo dann bei eintretenden Wasserschlägen Bruch entsteht. Die Versuche haben die Nothwendigkeit erwiesen, die Widerstandsfähigkeit der Rohre zu verstärken. Es konnten hierbei nur vollständige Umwickelungen zur Frage kommen und es wurden nun Versuche angestellt, um die Wirksamkeit der verschiedenen Umwickelungen zahlenmässig festzustellen. Als Norm wurde dabei bedungen, dass die Beanspruchung sich in einem günstigen Verhältnisse auf die Rohrwandungen und die Umwickelung vertheile und mindestens eine Umwickelung gegen 150 k/qc inneren Druck erreicht werden müsse. Die Drahtseile wurden zunächst in einfachen Windungen dicht neben einander auf das Rohr gewickelt. Kupferdrahtseil erwies sich als zu dehnbar. Trotz des grossen Gewichtes und des hohen Preises dieser Umwickelung wurde die Rohrwand verhältnissmässig wenig entlastet und das Rohr stark ausgeweitet. Das verzinkte Stahldrahtseil von 0,5 cm Umfang erwies sich für Rohre von 200 mm Durchmesser als zu schwach, die Stahldrahtseile von 1,25 und 2 cm Umfang für die Rohre von 200 und 300 mm Durchmesser als zu stark. Es entsprachen den vorher erwähnten Bedingungen für Rohre von 200 mm innerem Durchmesser verzinkte Stahldrahtseile von 0,75 cm Umfang, für Rohre von 300 mm innerem Durchmesser solche von 1 cm Umfang. Jetzt war festzustellen, in welcher Weise die Umwickelung am besten auszuführen sei. Es wurden daher der Reihe nach die in Fig. 14 bis 18 veranschaulichten Umwickelungsarten angewandt und die so umwickelten Rohre Kaltwasserdruckproben unterworfen. In Wirklichkeit lagen die einzelnen Parten bei allen Wickelungsarten dicht neben einander wie in Fig. 14; sie sind bei den anderen Mustern jedoch aus einander gezogen gezeichnet, um die Wickelungsart deutlicher erkennen zu lassen. Die eingeschriebenen Zahlen sollen den Lauf der Windungen verfolgen helfen. Zu den Wickelungen wurden verzinkte Stahldrahtseile verwandt. Bei der Wickelung Fig. 15 wird das Seil sehr ungünstig durch die Knotungen beansprucht. Obgleich das Seil stärker gewählt war, als dies nach Versuch 10 erforderlich gewesen wäre, rissen schon bei 132 k/qc innerem Kaltwasserdruck acht neben einander liegende Parten auf einmal in den Knoten. Besser bewährte sich die Umwickelung Fig. 16. Bei dem Bruch einer Part wurden zwar die daneben liegenden Parten lose, zogen sich bei weiterer Ausdehnung des Rohres aber wieder fest. Bei Fortsetzung der Druckprobe rissen bei 150 bis 170 k/qc innerem Druck noch mehrere Parten an verschiedenen Stellen. Die daneben liegenden Parten zogen sich aber immer wieder fest. Die Wickelung Fig. 17 verhielt sich ebenso wie die Wickelung Fig. 16, nur wurden die neben der Bruchstelle gelegenen Windungen etwas weniger lose. Bei Wickelung Fig. 18 brach die erste Part bei 170 k/qc innerem Druck, die daneben liegenden Parten blieben jedoch fest. Bei der Fortsetzung der Druckprobe brachen weitere Parten erst bei 180 k/qc innerem Druck und alle daneben liegenden Parten blieben fest. Das Rohr weitete sich nun an den Stellen aus, an welchen Brüche des Drahtseils stattgefunden hatten, und eine Anzahl weiterer Parten brach bei 100 bis 120 k Druck, aber alle nicht gebrochenen Parten blieben fest auf der Rohrwand liegen. Die Wickelungsart Fig. 18 hatte sich als die vortheilhafteste erwiesen und konnte nach ihrem Verhalten bei dem Brechen als durchaus brauchbar zur Verwendung an Bord bezeichnet werden. Da die Versuchsrohre anscheinend Materialfehler nicht enthielten, so erübrigte noch, festzustellen, wie ein fehlerhaftes, aber mit Drahtseil in der vortheilhaftesten Weise umwickeltes Kupferrohr sich bei grosser Beanspruchung durch inneren Druck verhalten würde. Zu diesem Zwecke wurde ein Rohr an einer Stelle auf 200 mm Länge durch Einfräsen auf ¼ der ursprünglichen Dicke geschwächt und dann umwickelt. Bei einem inneren Kaltwasserdruck von 210 k/qc brachen die ersten Parten des Stahldrahttaues und zwar an dem von der geschwächten Stelle des Rohres entfernt liegenden Ende des Rohres. Bei der Fortsetzung der Druckprobe schwankte der Druck zwischen 150 und 165k/qc, während der von der Umwickelung frei gewordene Theil des Rohres sich aufweitete und schliesslich bei 165 k/qc im vollen gesunden Material aufplatzte. Da der Bruch nicht an der geschwächten Stelle eintrat, so war die örtliche Schwächung der Rohrwand ohne Einfluss auf die Festigkeit des umwickelten Rohres gewesen. Die Ursache dieses günstigen Ergebnisses dürfte darin zu suchen sein, dass die geringe Nachgiebigkeit des Stahldrahttaues auch nur eine geringe Ausdehnung des Rohres gestattete und dadurch das Aufreissen der geschwächten Stelle verhütete. Textabbildung Bd. 305, S. 249 Röhrenumwickelungen. Rechnet man die Normalbeanspruchung des probirten Rohres zu 15 k/qc innerem Druck, so war die Sicherheit bei einem 8fach, bei einem anderen 11fach gewesen, und zwar ist der Gewinn allein der Umwickelung mit dem festen, unnachgiebigen Stahldrahttau zuzuschreiben, welches den künstlich hergestellten Materialfehler unschädlich gemacht hatte, während das Kupferdrahtseil die Festigkeit allerdings erhöht hatte, jedoch bei weitem nicht in dem Maasse, wie das Stahldrahtseil. Auf Grund der Versuchsergebnisse wurden für die Construction kupferner Dampfrohre für die Schiffe der deutschen Kriegsmarine die folgenden Bestimmungen erlassen: 1) Die Materialbeanspruchung der Kupferrohre soll in keinem Falle 2 k/qmm übersteigen. Bei denjenigen Rohren, welche bestimmungsgemäss mit Stahldrahttau umwickelt werden, ist die Festigkeit der Umwickelung ausser Rechnung zu lassen. Die Wanddicke dieser Rohre muss demnach mindestens d=\frac{p\,.\,D}{400} mm sein; doch soll sie nicht unter 4 mm betragen, damit eine sichere Befestigung der Flansche ermöglicht wird. Nicht bewickelte Kupferrohre sollen eine Wandstärke von mindestens d=\frac{p\,.\,D}{400}+1,5\mbox{ mm} erhalten. 2) Gelöthete Rohre sind für höhere Dampfspannungen auszuschliessen. Zu den Leitungen für hochgespannte Dämpfe sind entweder auf die gewöhnliche Manier gezogene oder aus Kupferblech hergestellte, mit Doppellaschen zusammengenietete Rohre zur Verwendung zu bringen. 3) Sobald die gezogenen Rohre einen inneren Durchmesser von 120 mm und darüber erhalten und Dampf von 7 k/qc Ueberdruck und mehr Spannung zu leiten haben, sind dieselben mit Stahldrahttauwerk zu umwickeln. Um die Stahldrahtumwickelung gegen Rosten zu schützen, ist dieselbe vor der Bekleidung der Rohre mit Firniss zu, streichen. Der Vollständigkeit wegen sei hier noch eine Bestimmung hinzugefügt, zu welcher die Ergebnisse anderer Versuche geführt haben: 4) Alle kupfernen Dampfzuleitungsrohre von 120 mm innerem Durchmesser und darüber, welche Dampf von 7 k/qc Ueberdruck und mehr Spannung zu führen haben, sind mit aufgenieteten, nicht aufgelötheten Flanschen zu versehen. Für diejenigen, welche der Ansicht sein sollten, dass die in den vorstehend aufgeführten Bestimmungen geforderte Sicherheit zu hoch sei, soll noch erwähnt werden, dass auf der kaiserl. Werft zu Wilhelmshaven Versuche ausgeführt worden sind, bei welchen durch Einlassen von Dampf von 5 k/qc Ueberdruck in Rohre von 150 bezieh. 310 mm Durchmesser und 5 bezieh. 6 mm Wandstärke, welche zum Theil mit Wasser angefüllt waren, künstlich Wasserschläge erzeugt worden sind, welche Brüche herbeigeführt haben in derselben Weise, wie solche im Bordbetriebe vorkommen, und als deren Ursache Wasserschläge angenommen waren. Hierbei sind durch Maximummanometer Drücke bis zu 150 k/qc festgestellt worden. Die durch die verfügte Umwickelung der dampfführenden Kupferrohre mit verzinktem Stahldrahttauwerk verursachte Gewichts- und Preiserhöhung ist demnach durchaus gerechtfertigt und wird beibehalten werden müssen, bis andere Fabrikationsarbeiten oder andere im. Bordbetrieb verwendbare Materialien gestattet werden, von solchen Sicherheitsmaassregeln Abstand zu nehmen. Versuche, welche auf den kaiserl. Werften mit Kupferrohren angestellt worden sind, die nach dem Mannesmann- und dem Elmore-Verfahren hergestellt waren, haben bisher die von mancher Seite erwarteten günstigen Ergebnisse noch nicht gehabt. Ueber die Röhrenabtheilung der Berliner Gewerbeausstellung berichtet Dr. H. Wedding in Stahl und Eisen Folgendes: Die Mannesmannröhren-Gesellschaft hat durch eine eindrucksvolle Ausstellung im Hauptgebäude bewiesen, dass sie jetzt auf den richtigen Standpunkt gekommen ist, nämlich mit ihrem genialen aber kostspieligen Verfahren nicht, mit gewöhnlichen Röhren den Wettbewerb fortführen zu wollen, sondern sich auf solche Gegenstände zu beschränken, welche durch andere Verfahren schwer oder gar nicht ohne Handarbeit herzustellen sind. Hierhin gehören besonders abgesetzte, d.h. im Verlaufe ihrer Länge an Durchmesser sprungweis abnehmende, oder konische Röhren, erstere besonders für Mäste zu elektrischen Leitungen, Telegraphen u.s.w., letztere für Kessel geeignet. Von seinen bekannten vortrefflichen längsgeschweissten Hohlkörpern hat W. Fitzner in Laurahütte ausgezeichnete Stücke vorgeführt, allerdings an einem Orte, wo Niemand sie erwarten konnte, in der Colonialausstellung. Dass gut geschweisste Rohre mehr aushalten als genietete Rohre von gleichem Gewicht, liegt auf der Hand, um aber auch Zutrauen zu der Zuverlässigkeit der Schweissung zu erwarten, garantirt Fitzner für jeden Theil der Schweissnaht 95 Proc. derjenigen Zerreissfestigkeit, welche das volle Blech des Rohrs besitzt. Als Beispiel grossartiger Ausführung sei der Gefechtsmast S. M. Kreuzer II. Kl. „Ersatz Freya“ genannt. Er besteht aus zwei centrisch in einander stehenden Röhren von 19,73 m Länge und 2,1 m Durchmesser bei 5 mm Wandstärke. Der zweite (hintere) Mast des Schiffes ist 32,7 m lang und verläuft konisch von 0,65 m unterem zu 0,15 m oberem Durchmesser. Unten ist das Blech 8 mm, oben 5 mm stark. Ein dritter Ausstellungsgegenstand ist das Tempelchen der Rheinischen Metallwaaren- und Maschinenfabrik in Düsseldorf, welches ebenfalls nur schwer von Besuchern der Ausstellung aufgefunden werden kann. Hier können die verschiedenartigsten Rohrherstellungsweisen studirt werden; da finden sich vor allen Dingen die nach dem Erhardt'schen Verfahren aus geschmiedetem Flusseisen durch Eindrängung eines Dornes hergestellten Hohlkörper, welche bis über 1000 at Druck ertragen, hohle Achsen, Flaschen für hochgespannte Gase, Granaten u.s.w., sodann spiralgeschweisste Rohre, welche jetzt mit grosser Vollkommenheit hergestellt werden. Die Benutzungsarten der verschiedensten Rohrarten sind in anschaulicher Weise an einem Bohrthurm für Tiefbohrungen vereinigt. Ferner haben noch, ebenfalls in der Colonialabtheilung, die Duisburger Eisen- und Stahlwerke eine Sammlung ihrer nahtlosen Stahlrohre mit Langrippen, welche nach einem dem Werke eigenthümlichen Verfahren ohne jede Schweissung aus dem im eigenen Werke erzeugten Siemens-Martin-Flusseisen in Längen bis zu 10 m und in verschiedenen Wandstärken verfertigt sind, ausgestellt. Die Rohre haben zwei parallel laufende Langrippen von etwa 25 mm, unter Umständen bis 50 mm Breite, welche von der doppelten Dicke der Rohrwandstärken sind. Durch diese Rippen wird eine starke Längs Versteifung erzielt, die es ermöglicht, solche Rohre in grossen Längen freitragend ohne Unterstützungen, sodann sehr zweckmässig als Säulen, Telegraphen-, Telephon-, Licht- und Strommaste zu verwenden. Das vorzügliche Material ermöglicht es, die Rohre in verhältnissmässig geringen Wandstärken bezieh. in leichteren Gewichten zu fabriciren, ohne dabei die Sicherheit für hohen Druck einzubüssen; auch sind die Kosten der mit verschiedenartigen Flanschenverbindungen versehenen Rohre bedeutend geringer, da die grossen Erzeugungslängen weniger Verbindungen erforderlich machen. Die Rohre werden ohne Anstrich, asphaltirt, geölt, gemennigt oder verzinkt geliefert, auch gestatten die beiden Längsrippen eine ausgezeichnete und dauerhafte Umhüllung der Rohre mit Isolirungen. Für jedes Rohr, welches auf 15 bis 20 at Wasserdruck geprüft wird, übernehmen die genannten Werke eine 1jährige Betriebsgarantie. Die Rohre haben sich, wie man hört, in Folge ihrer wesentlichen Vorzüge und der erwähnten Eigenschaften bereits für alle möglichen Leitungen vortheilhaft und schnell bei sämmtlichen Industriezweigen eingeführt, ebenso sind staatliche und städtische Behörden, Elektricitätsgesellschaften, grössere Werke u.s.w. schon in bedeutendem Maasstabe zum Bezüge der aus den Rohren hergestellten Telegraphen-, Telephon-, Licht- und Strommaste übergegangen. Ueber Röhrenverbindungen ist nicht gerade Hervorragendes zu berichten, es seien hier nur folgende kurz erwähnt: Textabbildung Bd. 305, S. 250 Fig. 19.Flanschen- und Ventildichtung von Bavier. D. R. P. Nr. 71059: Flanschen- und Ventildichtung von Ch. S. Bavier in New York, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass ein kegelförmiger Flansch- oder Ventilkörper E (Fig. 19) in einen kreisförmigen Metallring W gepresst wird, welcher eine elliptische Formänderung dadurch ermöglicht, dass er auf einer ebenen Fläche frei verschiebbar aufruht oder auf einem dünnwandigen Rohrstück befestigt ist. Textabbildung Bd. 305, S. 250 Fig. 20.Rohrverbindung mit eingelegtem Doppelschraubstück und loser Vielkanthülse von Kaeferle. D. R. P. Nr. 83914: Rohrverbindung mit eingelegtem Doppelschraubstück und loser Vielkanthülse von Fritz Kaeferle in Hannover. Ein Rohr stück c (Fig. 20) mit Vielkant bei d und beiderseitigem Gewinde entgegengesetzter Steigung wird mittels eines dasselbe lose umfassenden Bundes d (mit oder ohne Rille für eventuelle Dichtungsstreifen) von aussen durch einen Schlüssel gedreht und presst die Rohre ab gegen den Bund d dicht an. Die Rohrverbindung zeigt allerdings ein glattes Aeussere, doch ist die Verengung des Durchflusses immerhin ein Uebelstand. Textabbildung Bd. 305, S. 250 Fig. 21.Verschiebbare Röhrenverbindung von Lister. Die verschiebbare Röhrenverbindung von Joseph Lister, Chicago, ist durch amerikanisches Patent Nr. 502733 geschützt. Die Röhrenenden aa1 (Fig. 21) sind aussen mit Schraubengewinde versehen und werden durch eine Mutter b zusammengehalten, welche ein Verschieben der Röhren, durch Herausdrehen derselben, um einige Gewindegänge gestattet. Das eine Röhrenende c1 läuft an seiner Aussenfläche verjüngt aus, während es an Seiner Innenfläche mit einer Reihe von ringförmigen Aussparungen versehen ist. Dieses Röhrenende c1 wird auf das andere Röhrenende a geschoben. Ueber das äussere konische Rohrende c wird nun eine Muffe c unter Anwendung von Druck nach dem dickeren Theile von c1 zugeschoben oder geschraubt, wodurch c1 gegen a gedrückt und die Verbindung gesichert wird; dieselbe gestattet, wie ersichtlich, leicht ein Verschieben der Rohre. D. R. P. Nr. 84166 (A. Unger und R. Stiehler in Zwickau i. S.) bezweckt die Sicherung der Dichtung von Muffenrohrleitungen. Beim Zusammenziehen der beiden gelenkig verbundenen Theile einer Schelle legt sich die innere Kante der schmäleren Seite e (Fig. 22) an die Kehle l der Muffe, gleitet an dieser herab, drückt durch Anlegen des Ansatzes g der breiten Seite f die Bleidichtung m in die Muffe und dichtet dadurch die Rohrverbindung sicher ab. Textabbildung Bd. 305, S. 251 Fig. 22.Sicherung der Dichtung von Muffenrohrleitungen von Unger u. Stiehler. Eine Rohrkuppelung von R. Wigan in Manchester nimmt zur Dichtung Leder- oder Gummistulpen zu Hilfe, die entweder durch den inneren Druck dichten (Fig. 24), oder bei denen nachstellbare Flanschen zur Verwendung kommen (Fig. 25), oder nachziehbare Schraubenstücke (Fig. 23). Textabbildung Bd. 305, S. 251 Rohrkuppelung von Wigan.