Röhren, Rohrleitungen und Rohrverbindungen. Mit Abbildungen. Röhren, Rohrleitungen und Rohrverbindungen. I. Röhren und Rohrleitungen. Es gibt kaum ein Maschinenelement, an welches so vielerlei Anforderungen gestellt werden, als an die Röhren und deren Zubehör. Für diejenigen Röhren, welche von höherem Druck, sei es äusserem oder innerem, beeinflusst werden, wird hohe Festigkeit verlangt, und ist nach dieser Richtung wohl der Preis denjenigen Röhren, welche nach dem Mannesmann'schen Verfahren hergestellt sind, zugefallen. Für viele Zwecke ist die Biegsamkeit des Rohres unerlässlich. Durch diese Anforderung, die sich entweder auf die Zeit der Verarbeitung des Rohres zu einer gewissen äusseren Form erstreckt oder die auch für den dauernden Gebrauch bis zu einem gewissen Grade verlangt wird, ist die verwendbare Zahl der Röhren wiederum erheblich eingeschränkt, indem alle spröden Stoffe ausgeschieden werden. Eine dritte Bedingung ist die, dass das Rohr äusseren Beeinflussungen – der Hitze oder der chemischen Einwirkung der mit dem Rohre in Berührung kommenden Flüssigkeiten und Gase – widerstehen soll. Dann übt auch mitunter noch der Preis einen bedeutenden Einfluss aus, insbesondere bei langen Leitungen, wie sie bei der Gasfabrikation, den Luftcompressionsanlagen und neuerdings bei der Fortleitung von Nutzungswasser oder von Erdöl vielfach vorkommen. Neu hinzugekommen ist in Folge der Entwickelung der Elektrotechnik die Forderung an eine Rohrleitung, der Elektricität gegenüber ein Isolator zu sein. Da nun diese verschiedenen Ansprüche oft in mannigfachen Combinationen vorkommen, den wechselnden Ansprüchen entsprechend, so findet leicht die zu Tage getretene Mannigfachheit ihre Erklärung. Wir haben bei GelegenheitUeber Röhren vgl. 1890 277 22, 433. 1891 280 301. 282 71. Röhren erwähnt und beschrieben, welche verschiedenen Anforderungen zu entsprechen suchen. In Nachstehendem wollen wir zunächst über einige Neuerungen auf diesem Gebiete berichten. A. Steife Röhren. Nach den Mittheilungen der Papier-Zeitung hat der Regierungsbaumeister Döhring neuerdings Versuche gemacht, Glasröhren für Leitungszwecke dadurch brauchbar zu machen, dass er sie mit einem widerstandsfähigen Mantel umgab, und die Firma Wilhelm Seume in Dresden und Prag hat die Fabrikation dieser durch Patent geschützten Röhren übernommen. Der innere Theil der Röhre besteht aus einem 5 mm dicken Glasrohr. Darauf folgt nach aussen eine etwa 1 cm dicke Asphaltschicht, die auf der Aussenfläche mit feinem Kies bestreut ist. Die Verbindung zwischen Asphalt und Glas ist sehr innig, und der äussere Mantel erscheint dick, fest und elastisch genug, um den Glaskern vor Beschädigungen zu schützen. Als Vorzüge der Glasröhren mit Asphaltmantel rühmt die Ankündigung der Firma Seume, dass die Röhren gegen Temperaturwechsel wenig empfindlich seien, da Asphalt zu den schlechtesten Wärmeleitern gehört, dass sie der Bodenfeuchtigkeit unbedingt widerstehen, von Säuren und den meisten Alkalien nicht angegriffen, von Flüssigkeiten und Gasen nicht durchdrungen werden, und dass sie keine Gelegenheit zum Ansetzen von Wasserabscheidungen bieten. Bei der Vereinigung der einzelnen Rohrstücke wird eine besondere elastische Muffenverbindung in Anwendung gebracht. An Metallröhren ist die Anbringung einer Glasfütterung ebenfalls häufig versucht worden, um die Röhren gegen Einwirkung gewisser Flüssigkeit zu schützen, und noch öfter in der Absicht, die durchgeleitete Flüssigkeit gegen Aufnahme fremder Stoffe zu schützen, wie dies besonders bei Trinkwasserleitungen nothwendig ist. Die Verbindung des Glasrohres mit dem Metallrohr soll durch einen besonderen Kitt bewirkt werden. Diese Rohre werden in Längen von 6 Fuss und in Durchmessern von ½ Zoll engl. aufwärts erzeugt und sollen nicht nur gerade Röhren, sondern auch ⊤-Stücke, Knierohre und ähnliche Formen hergestellt werden können. Eingehende Mittheilungen werden in unserer Quelle nicht gemacht, wir führen nur noch, an, dass diese Röhren von der Rylands' Patent Glass-Lined Tubing Company, 62 King William Street, London, geliefert werden, und dass als Ausfüllmittel zwischen dem Glas- und Metallrohre Cement benutzt wird. Die Verbindung der Rohre wird in gewöhnlicher Weise unter Anwendung eines Gummiringes zur Dichtung bewirkt. Röhren aus Papier sind schon seit langer Zeit in Gebrauch. Neuerdings versieht man dergleichen Röhren mit einer Art von Schmelzschicht (Emaille), deren Zusammensetzung vom Erfinder geheim gehalten wird. Die Aussenfläche des Rohres ist mit Asphaltlack überzogen und mit Sand bestreut. Nach einer Mittheilung des Engineer werden von der Union Indurated Fibre-Company in Mechanicsville, N. H., Röhren aus Holzfaser verfertigt. Die genannte Union hat Vereinbarungen mit dem Board of Electric Control in New York City dahin getroffen, dass alle unterirdisch verlegten Drähte in solche Röhren eingebettet werden. Versuche mit dem Röhrenmaterial sollen eine Zugfestigkeit von 1100 Pfund auf 1 Quadratzoll ergeben, und haben 2½ zöllige Röhren einem Druck von 80 bis 100 Pfund auf 1 Quadratzoll ausgehalten. Die Röhren sind leicht, aber stark, und billiger als Eisen. Sie werden in Längen von 5 Fuss erzeugt und sind so geformt, dass sie auch mit Eisenröhren verbunden werden können. 2½ zöllige Röhren sind die bis jetzt erzeugte kleinste Rohrsorte. Ueber hölzerne Wasserleitungen haben wir 1888 269 * 355 berichtet. Eine von Hawks ausgeführte hölzerne Wasserleitung wird im 35. Jahrgang des Journals für Gasbeleuchtung und Wasserversorgung beschrieben. Sie bietet bezüglich ihrer Bauweise keine bemerkenswerthen Unterschiede gegen die a. a. O. beschriebene. Der wesentliche Unterschied ist wohl der, dass beide Enden des Eisenbandes Gewinde erhalten haben und neben einander liegen, während früher eines der Enden mit einem festen Kopf versehen war. Diese Holzrohrleitungen haben in den wasserarmen Gegenden Amerikas die Bewässerungsgräben rasch verdrängt, indem sie, gehörig im Erdboden eingebettet, den reissenden Waldströmen und den von diesen mitgeführten Gegenständen kein Hinderniss darbieten. Sie können in beliebig langen Enden am Ufer zusammengebaut und auf dem Wasserwege an ihren Bestimmungsort gebracht werden, und da sie ferner bei der Verlegung sich der Gestaltung der Unterlage leicht anpassen, indem sie sich in Curven von 76 m und weniger Halbmesser verlegen lassen, so eignen sie sich auch für Dükerleitungen. Hervorzuheben ist die Leichtigkeit des Transportes der Rohre oder ihrer Theile in bergigen, bewaldeten oder sumpfigen Gegenden. Eiserne Leitungen sollen doppelt so viel kosten, als solche Holzleitungen. Erfahrungen über die Dauerhaftigkeit liegen noch nicht in genügender Menge vor, jedoch glaubt Hawks aus den an alten gebohrten Holzleitungen und alten Bauwerken gemachten Beobachtungen auf eine sehr lange Dauer solcher Leitungen rechnen zu können. Eine andere Frage, die durch die Hamburger Cholerakatastrophe einige Bedeutung erhalten hat, betrifft die Einwirkung von Algen oder anderer Arten pflanzlichen oder animalischen Lebens auf das Holz der Leitung. In einer drei Jahre alten Leitung, welche nicht im vollen Querschnitt benetzt war, fand Hawks die Innenfläche wohl schlüpfrig, aber ohne Gewächse, ferner den Rauhigkeitsgrad nicht grösser, sondern eher geringer als bei anderen gut zusammengebauten Holzgerinnen. Wie erwähnt, sind Krümmungen von 76 m Halbmesser bei grösseren Rohrweiten, und von noch geringeren Halbmessern bei kleineren Calibern ausführbar; schwächere Curven können durch kleinere Aenderungen der Stäbe hergestellt werden. Bei scharfen Biegungen kommen gusseiserne Ueberschieber in Anwendung. Ueber die Verwendung und Anfertigung genieteter Wasserleitungsröhren aus Eisen und Stahl macht Petri in dem Centralblatt der Bauverwaltung vom 21. Februar 1891 nachstehende bemerkenswerthe Mittheilungen: Die ungleiche Vertheilung der Regenniederschläge in Californien machen zur Beförderung des Ackerbaues besondere Sammelbehälter nothwendig, die sich in dem Westabhange der Sierra Nevada befinden. Da die zum Theil sehr langen Leitungen von dem Gebirge zur Küste tiefe Thäler zu überschreiten haben, so sah man von der Anlage offener Kanäle mit gleichmässigem Gefälle ab und entschloss sich zur Anwendung von genieteten schmiedeeisernen Röhren. Ist der Druck nicht sehr gross, oder legt man auf die Vermeidung von Wasserverlusten wenig Werth, so steckt man die Röhren nach Art der Ofenröhren einfach in einander. Textabbildung Bd. 287, S. 12Fig. 1. Eine grössere Dichtigkeit wird durch die Verbindung nach Fig. 1 erzielt, besonders wenn die Fuge mit Blei gedichtet wird. Verlangt man vollkommene Dichtigkeit und ist der Durchmesser der Röhren so gross, dass sie begehbar sind, so werden sowohl die Längsnähte wie die Rundnähte durch Nietung verbunden. Die Längsnähte zeigen zweifache, die Rundnähte einfache Nietung. Ausgleichungsröhren für die Wärmedehnung werden nicht angewendet, da dieselben in sehr geringen Entfernungen anzubringen wären, um in Anbetracht der Rohrreibung im Boden überhaupt wirksam zu sein, und weil solche bewegliche Verbindungen stets schwache Stellen bilden. Sämmtliche Schüsse werden vielmehr starr vernietet, und es wird ein so geschmeidiges Eisen verwendet, dass die Längenänderungen bei dem zu erwartenden Wechsel der Wassertemperatur von 22,2° keine schädlichen Spannungen verursachen. Die Haltbarkeit derartiger Leitungen erscheint vorzüglich, indem z.B. die etwa 26 Jahre alten Leitungen der Spring Valley-Wasserwerke in San Francisco zur Zeit in gutem Zustande sind. Die bei dem San Andreas-Rohre dieser Gesellschaft zugelassene Materialspannung beträgt 8 bis 9,2 k für 1 qmm. Für den von dem Ingenieur Oberst Mendell im J. 1877 für die Wasserversorgung von San Francisco entworfenen Plan einer Dükerleitung wurde eine Zugfestigkeit der Nietnaht von 70 Proc. der Festigkeit des vollen Bleches, oder von 24,6 k für 1 qmm angenommen. Bei 2½ facher Sicherheit wurde dann hieraus die zulässige Spannung zu \frac{24,6}{2,5}=9,84 k auf 1 qmm festgesetzt. Andere vornehmlich dem Bergbau dienende Leitungen, welche obendrein aus geringwerthigem Eisen hergestellt sind, weisen noch höhere Spannungen, wie z.B. die Cherokee-Leitung eine solche von 12,3 k auf. Als ein Beispiel eines besonders kühnen Entwurfs möge die von dem Deutschen H. Schüssler, dem Oberingenieur der Spring Valley-Wasserwerke, im J. 1872 ausgeführte Virginia- und Gold Hill-Leitung dienen, welche etwa 11,2 km lang ist und einem grössten Druck von etwa 52,5 at zu widerstehen hat. Bei Berechnung der Druckhöhe ist nicht der statische, sondern der hydraulische Druck zu Grunde gelegt, was zulässig ist, da ein Absperrschieber nur an dem oberen Einlass, nicht aber am unteren Auslass oder an Zwischenpunkten vorhanden ist. Textabbildung Bd. 287, S. 12Fig. 2.Kugelflansch. Neueren Ursprungs ist die im J. 1888 ebenfalls von Schüssler ausgeführte Alameda-Leitung, welche bei 44,2 km Länge eine Weite von 914 mm (36 Zoll) und eine Eisenstärke von 4,14 bis 5,7 mm besitzt. Eine besondere Schwierigkeit bot sich dieser Ausführung durch die Kreuzung der Meeresbucht von San Francisco. An dieser Stelle wurde die Leitung in zwei Rohre von je 406 mm Weite zerlegt, welche von einem Prahm aus versenkt wurden. An demselben war eine unter 30° geneigte Rinne vorhanden, welche mittels eines Schuhes von breiter Auflagerfläche auf den Meeresboden sich stützte und deren anderes Ende etwa 9 m über Wasser reichte. Das Ende des schon zusammengebauten Rohrstranges war an dem fest verankerten Prahm derartig befestigt, dass das vorderste Rohr, durch ein Drahtseil gehalten, auf der geneigten Rinne lag und die nächsten drei oder vier Rohrlängen im Wasser schwebten. Die einzelnen Rohrlängen wurden zu diesem Zwecke durch das Kugelgelenk (Fig. 2) verbunden, welches einen Ausschlag von 20° gestattete. Sodann wurde das folgende Rohr auf die Rinne gehoben und in das Kugelgelenk des vorhergehenden eingefügt. Die Dichtung wurde durch eingegossenes und verstemmtes Blei bewirkt. Während die Anwendung genieteter Dükerleitungen mit wenigen Ausnahmen bisher auf den Westen beschränkt blieb, ist zur Zeit eine durch Grösse und Länge hervorragende Anlage im Staate New Jersey in der Ausführung begriffen. Ein Theil des für etwa 3000000 Menschen genügenden Wasservorraths des Quellgebiets des Passaic-Flusses wird nämlich durch die Anlage von Sammelbehältern und einer 42 km langen Dükerleitung für die Wasserversorgung von Newark nutzbar gemacht. Da das zu kreuzende Gelände stark wellenförmig ist, so ist die Anlage einer Dükerleitung mit sehr wesentlichen Ersparnissen an Erdarbeiten und Kunstbauten verbunden. Das Gefälle beträgt etwa 1 : 500, und man erwartet eine Wassergeschwindigkeit von ungefähr 1,83 m in der Secunde. Bei einem Rohrdurchmesser von 1,22 m ergibt sich hieraus eine 24stündliche Leistung von rund 180000000 l. Ausser dem Einlasschieber sind am Ende der Leitung und an mehreren Zwischenstellen Abschlusschieber vorgesehen. Um bei Abschluss derselben die Gefahr von Stössen, sowie das Auftreten des hydrostatischen Druckes an Stelle des hydraulischen zu verhüten, beabsichtigt man, an den Verschlussteilen seitliche Oeffnungen anzulegen und eine selbsthätige Verriegelung anzubringen derart, dass die Leitung nicht abgesperrt werden kann, bevor die seitliche Oeffnung geöffnet ist. Der grösste Druck in der Leitung entspricht einer Druckhöhe von 107 m. Das Rohr wird aus 6,4 bis 9,5 mm starken Siemensstahlblechen von etwa 42 k Zugfestigkeit und 22 bis 28 Proc. Dehnung durch Vernietung ohne Anwendung von Dehnungsstössen hergestellt. Für die Anfertigung ist in Paterson eine mit Sondermaschinen ausgerüstete Werkstatt errichtet worden, welche bei Tag- und Nachtbetrieb etwa 183 m Rohrlänge in 24 Stunden liefert. Die Lochmaschinen arbeiten mit acht Stempeln, welche für die Rundnähte einreihig und für die Längsnähte zweireihig gestellt sind. Vier nach Fig. 3 angeordnete Schüsse werden senkrecht in Ketten hängend mittels Wasserdrucknietmaschinen bei einem Druck des Presstempels von 22000 k zu einer Rohrlänge von etwa 8,5 m verbunden. Die Nähte werden von aussen mit Hilfe eines Luftdruckstemmgeräths verstemmt. Die fertigen Rohre, welche durch sorgfältigen Schutz gegen Feuchtigkeit rostfrei gehalten sind, erhalten einen zweifachen Ueberzug californischen Asphalts in einem heissen Bade. Die Rohre werden in Gräben gelegt und etwa 0,6 m mit Erde bedeckt. Je zwei Rohrlängen werden zu Längen von 17 m verbunden, wobei man die Rohre auf Querrollen drehbar lagert, so dass die Nietstelle zum Zweck des bequemen Zuschlagens nach oben gedreht werden kann. Die Verbindung mit dem fertigen Rohrstrange geschieht dann derartig, dass so weit wie möglich von aussen, und unten, wo kein Raum zum Hämmern ist, von innen genietet wird. Textabbildung Bd. 287, S. 13Fig. 3. Die Bausumme beträgt 6000000 Dollars, von denen etwa 1750000 Dollars auf das Stahlrohr entfallen. Der Vortheil von Dükerleitungen der geschilderten Bauart besteht in den geringeren Baukosten, da Leitungsbrücken oder Tunnel nicht vorkommen, sondern das Rohr den Geländewellen folgt. Die genieteten Rohre werden bei hohem Wasserdruck billiger als gusseiserne, da sie weniger Material erfordern, und in Folge des geringen Gewichts die Kosten für Anfuhr und Verlegung vermindert werden. Wären geschweisste oder nach Art des Mannesmann'schen Verfahrens oder sonstwie hergestellte nahtlose Rohre in passenden Grössen billig erhältlich, so würde eine beträchtliche Gewichtsverminderung der Leitung in Folge des Fortfalles der Längsnähte und der Verminderung der Zahl der Rundnähte sich ergeben. Beträgt z.B. die Festigkeit der Nietnaht 70 Proc. der Festigkeit des vollen Bleches, so würde die Anwendung eines nahtlosen Rohres für die Newarker Leitung, welche etwa 10000 t wiegt, eine Gewichtsersparniss von 3000 t ergeben haben. Hierdurch würden die Kosten für die Anfuhr und das Verlegen der Rohre wesentlich vermindert. Ausserdem könnte man den Rohrdurchmesser in Folge der geringeren Wasserreibung an der glatten Rohrwand für gleiche Leistung vermindern. Schliesslich würde die Haltbarkeit der Leitung grösser sein, da der Rost weniger Angriffspunkte findet. Bemerkenswerthe Mittheilungen über die Unterführung des Wassers unter den Weavers für die Vyrnwy-Wasserleitung, die mittels Röhren aus Stahlblech ausgeführt ist, enthält Engineer vom 23. Mai 1890. Doch müssen wir uns auf diese Verweisung beschränken, da uns ein näheres Eingehen zu weit von dem Gegenstande unseres Berichtes entfernen würde. B. Biegsame Röhren. Die Bemühungen, zuverlässige biegsame Röhren herzustellen, haben besonders durch die Einführung der durchgehenden Bremsen bei Eisenbahnzügen eine neue Anregung erhalten. Sie bestehen meistens aus Theilen, die sich spiralförmig überdecken und durch ein elastisches Dichtungsmittel abgedichtet sind. Es ist den vielfachen Bemühungen gelungen, Dichtungen herzustellen, die gegen Gase und Flüssigkeiten mit geeigneter Dichtung sich hinreichend dicht verhalten. Einige der gebräuchlichsten Anordnungen zeigen nachstehende Fig. 4a bis e. Textabbildung Bd. 287, S. 13Biegsame Röhren.Witzenmann stellt nach dem österreichischen Privilegium vom 6. Februar 1888 aus Blechstreifen Röhren her, welche je nach dem Zweck als steife oder biegsame, als dichte oder nicht dichte Röhren verwendet werden können. Bei undichten Röhren, wie solche zum Kochen mit Dampfdrainirungen u. dgl. dienen, wird kein Dichtungsmaterial zwischen die einzelnen Windungen der Röhren gebracht, soweit sie undicht sein sollen. Textabbildung Bd. 287, S. 13Biegsame Röhren von Witzenmann. Um mehr oder weniger steife oder ganz steife Röhren zu machen, wird derjenige Theil der -förmigen Biegung des Metallstreifens, welcher den anderen überdeckt und anschliesst, entsprechend eng und bei ganz steifen Röhren fest anschliessend gemacht, wie in vorstehender Fig. 5a gezeigt ist. Zur grösseren Widerstandsfähigkeit kann der gerade Theil der -förmigen Biegung auch wellenförmig gemacht werden, wie in Fig. 5b ersichtlich. Die sich ergebenden schraubenförmigen Verbindungsrippen können innen oder aussen an der Röhre angebracht sein. Diese Rohre werden dadurch gedichtet, dass man das Dichtungsmaterial, Kautschuk oder Guttapercha, nicht, wie bisher gebräuchlich, zwischen die übergreifenden Blechränder einlegt, sondern das ganze Rohr, soweit es dicht sein soll, innen oder aussen oder auf beiden Seiten mit diesem Dichtungsmaterial umhüllt. Zu diesem Zwecke werden die Blechstreifen für sich allein zu Rohren zusammengerollt; diese werden durch Kautschuk oder Guttapercha gedichtet, indem man sie mit diesen Stoffen in gelöstem oder erweichtem Zustande überzieht, was auf bekannte Weise erfolgt, oder indem man Schläuche aus Kautschuk, Guttapercha, Leder, Hanf o. dgl. über die Rohre zieht oder in dieselben einschiebt. Die Schläuche aus Hanf oder anderen Gespinnstfasern können zu diesem Zwecke roh verwendet werden oder, je nach der Art der Verwendung des fertigen Rohres, auf gebräuchliche Art mit Kautschuk, Guttapercha, fettsauren Erden oder Metalloxyden präparirt sein. Wir versprechen uns wegen der scharfen Biegungen, und der demgemäss bedeutenden Inanspruchnahme des Umhüllungsmaterials an diesen Stellen für die beschriebenen Constructionen nur geringe Haltbarkeit. Textabbildung Bd. 287, S. 14Fig. 6.Biegsame Röhren von Wachendorf. Auf einen Dampfschlauch aus Asbest mit zwei Drahteinlagen, Bleieinlage und Gummihülle hat Leander Wachendorf in Basel Patent Nr. 61181 erhalten. Die Anordnung ergibt sich aus Fig. 6. Hier ist die Asbeststange mit D, die Gummihülle mit E und die versteifende, schraubenförmige Drahteinlage mit A bezeichnet. Eine Zerstörung des Asbests durch Dämpfe an der inneren Wandung wird verhindert durch eine schraubenförmig um die innere Drahteinlage gewundene Bleifolie B, die mittels einer zweiten schraubenförmigen Drahtumwickelung C gedichtet und befestigt ist. Textabbildung Bd. 287, S. 14Fig. 7.Biegsames Rohr von Wolff. Das biegsame Rohr von W. Wolff sen. in Berlin (D. R. P. Nr. 58726 vom 13. Juli 1890), Fig. 7, besteht aus äusseren a und inneren b, drehbar verbundenen Rohrstücken. Die inneren Rohrstücke sind auf ihrem äusseren Umfange abgekantet oder ballig gedreht, so dass bei der Verbindung je eines Rohrstückes b mit je zwei Rohrstücken a durch Stifte c die Beweglichkeit ermöglicht wird. Um einen beweglichen Schlauch herzustellen, wird das Rohr mit einem biegsamen Stoff umhüllt. Durch eine schraubenförmig gewundene bandförmige Umwickelung am Umfange der äusseren Rohrstücke a oder der inneren Rohrstücke b zwischen b und der Feder f kann neben der Biegsamkeit auch eine Abdichtung für die durch das Rohr geführte Flüssigkeit erzielt werden. Textabbildung Bd. 287, S. 14Fig. 8.Biegsames Rohr von Wolff. Ein biegsames Rohr aus äusseren und inneren drehbar vernieteten Rohrstücken ist W. Wolff sen. als Zusatzpatent zu dem vorhin erwähnten Patente Nr. 58726 unter Nr. 62953 ertheilt worden, bei welchem je ein balliger Stutzen b mit einem cylindrischen Stutzen a verbunden wird. Die gelenkige Verbindung und Dichtung wird durch Stoffumhüllung oder durch Ueberwalzen der Stutztheile a über den engeren Stutzentheil bewirkt, wie aus Fig. 8 ersichtlich.