Siirry sisältöön
Ota yhteyttä

Tekniset suunnittelutiedot » Painevoimat

Painevoimat

Lukuaika: 3 min

Kaikkiin paineenalaisiin putkistoihin kohdistuu pituussuuntaisia voimia, jotka pyrkivät irrottamaan putkiston osat toisistaan.

Avoimeen päähän vaikuttavat pitkittäissuuntaiset painevoimat:

Tarkastellaan tapausta, jossa paine vaikuttaa joustavan liitoksen alavirtaan sijaitsevaan suljettuun päähän. Putkien irtoamisen estämiseen tarvittava voima (F) lasketaan seuraavasti: –

F=pπd24F = \frac{p\,\pi\,d^{2}}{4}

jossa d = putken ulkohalkaisija
p = sisäpaine.

Esimerkki:

d = 508 mm ulkohalkaisija.
p = 16 bar = 1,6N/mm²

Silloin F =

F=1.6×π×50824=324293 N=324.3 kN=33.07 tonnesF = \frac{1.6 \times \pi \times 508^{2}}{4} = 324293\ \text{N} = 324.3\ \text{kN} = 33.07\ \text{tonnes}

On tärkeää ymmärtää putkilinjan sisäpaineesta johtuvien päätyvoimien suuruusluokka. Nämä pituussuuntaiset voimat ovat erityisen tärkeitä joustavasti liitetyissä putkilinjoissa, kuten niissä, jotka on liitetty Viking Johnsonin joustavilla tuotteilla (esim. Dedicated, QuickFit, MaxiFit ja MegaFit). Putkistosuunnittelijan on huolellisesti otettava huomioon paitsi näiden voimien suuruus, myös keinot, joilla niitä vastustetaan putkiston vaurioitumisen estämiseksi.

Painevoimia syntyy kaikissa suunnanmuutoksissa, kuten mutkissa, T-haaroissa jne., sekä putken päätyissä, venttiileissä ja supistimissa. Ellei näitä painevoimia rajoiteta paikallisesti niiden syntymiskohdassa, putkikomponentit voivat liikkua kuormituksen vaikutuksesta, mikä voi johtaa vikaantumiseen.

Taivutuskohdassa vaikuttavat pitkittäissuuntaiset painevoimat:

Mutkassa vaikuttaa voima (R), joka pyrkii työntämään mutkaa ulospäin, ja mutkassa on oltava riittävä kiinnitys, jotta se kestää tuloksena olevan voiman (R).

R=pπd22sin⁡ø2R = \frac{p\,\pi\,d^{2}}{2}\sin\frac{\text{ø}}{2}

jossa d = putken ulkohalkaisija
p = sisäpaine

ja ø = taivutuskulma

HUOMAUTUS: Mikä tahansa yhdenmukainen mittayksikköjoukko sopii.

Maanalaiseen järjestelmään voidaan asentaa työntölohko vastustamaan voimaa (R).

Betoninen työntölohko, joka kestää taivutuskohdassa vaikuttavat voimat ja estää putken irtoamisen joustavissa liitoksissa A:

Rajoitettujen liitoskappaleiden B käyttö mutkassa voiman F siirtämiseksi suoraan putkeen, jolloin työntölohkoa ei tarvita:

Työntövoimapalan käytön vaihtoehtona joustavat liitokset ”A” voidaan korvata kiinnitetyillä liitososilla ”B”, jotka siirtävät voiman ”F” mutkasta suoraan putkiosaan. Niin kauan kuin näiden osuuksien suorat putkiosat tai liitoskappaleet jne. kestävät voiman ”F”, työntölohkoa ei tarvitse käyttää.

Jopa pienihalkaisijaiset putket voivat irrota liitoksista jo kohtuullisissa paineissa, ellei asianmukaista ulkoista kiinnitystä ole toteutettu, etenkin jos putkijärjestelmä on alttiina lämpötilan tai paineen vaihteluille, tärinälle tai ulkoisille kuormituksille.

Pinta- tai maanpäällisissä putkistoissa on yleensä otettava täysimääräisesti huomioon sisäpaineiden aiheuttamat työntövoimat ja rajoitettava niitä työntövoimapaloilla, ankkuroinneilla tai kiinnitystangoilla.

HUOMAUTUS: Viking Johnsonin joustavat liitokset sekä supistus- ja porrastetut liitokset eivät kestä pituussuuntaisia työntövoimia, ja putki irtoaa paikaltaan, ellei kuormitusta rajoiteta muilla keinoilla

Lukuaika: 3 min