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Schutzrohrberechnung nach ASME PTC 19.3 TW-2016

Ein Schutzrohr, das in einer Dampfleitung steht, wird von der Strömung angeregt. Löst sich die Wirbelablösung im Takt seiner Eigenfrequenz ab, schwingt es auf — und bricht. Der abgerissene Teil geht mit dem Medium weiter durch die Anlage.

ASME PTC 19.3 TW-2016 ist das Verfahren, mit dem sich das ausschließen lässt. Wir rechnen es für unsere Schutzrohre und liefern den Nachweis als Bericht.

Wann ein Nachweis nötig ist

  • Dampf, Gas oder Flüssigkeit mit hoher Strömungsgeschwindigkeit — als Anhaltspunkt ab etwa 10 m/s bei Flüssigkeiten und 40 m/s bei Gasen
  • lange Einbaulängen, besonders bei dünnen Rohren
  • Anlagen, in denen ein abreißendes Schutzrohr Folgeschäden verursacht
  • wenn der Betreiber oder der Anlagenbauer ihn fordert — in der Verfahrenstechnik zunehmend Standard

Skizze der Wirbelablösung an einem Schutzrohr im Querschnitt mit Kármánscher Wirbelstraße

Hinter dem Schutzrohr lösen sich abwechselnd Wirbel ab und regen es quer zur Strömung an. Trifft die Ablösefrequenz die Eigenfrequenz, schaukelt es sich auf.

Was geprüft wird

KriteriumWas dahintersteckt
Wirbelablösung und EigenfrequenzDie Anregungsfrequenz aus der Strömung muss ausreichend Abstand zur Eigenfrequenz des Schutzrohrs halten. Das ist das Kriterium, an dem die meisten Auslegungen scheitern.
Statische SpannungBiegespannung aus dem Strömungsdruck gegen die zulässige Spannung des Werkstoffs bei Betriebstemperatur.
Dynamische SpannungWechselspannung aus der Schwingung, mit Sicherheitsbeiwert gegen die Dauerfestigkeit.
Zulässiger DruckInnendruckbelastung von Rohr und Spitze.

Was wir dazu brauchen

  • Medium, Betriebstemperatur und Betriebsdruck
  • Strömungsgeschwindigkeit oder Volumenstrom mit Rohrinnendurchmesser
  • Dichte und Viskosität, falls nicht Wasser, Dampf oder Luft
  • Einbaulänge, gewünschte Bauform, Werkstoff
  • Prozessanschluss und die Nennweite der Leitung

Mehr braucht es nicht. Fehlt etwas, rechnen wir mit dem ungünstigen Wert und sagen es im Bericht dazu.

Was Sie bekommen

Einen Bericht im GHI-Prüflayout mit Eingangsdaten, Zwischenwerten und Ergebnis je Kriterium, bestanden oder nicht. Fällt eine Auslegung durch, schlagen wir die Änderung gleich mit vor — meist reicht eine größere Wurzel, eine kürzere Einbaulänge oder der Wechsel von Form 2 auf Form 4.

Grenzen des Verfahrens

ASME PTC 19.3 TW gilt für gerade und konische Schutzrohre aus Vollmaterial sowie für gebohrte Rohre mit definierter Wurzel. Schutzrohre mit Schweißnaht am Schaft, Keramikrohre und gestützte Ausführungen fallen nicht darunter — dort arbeiten wir mit den Grenzwerten aus DIN 43772 und der Erfahrung aus vergleichbaren Anlagen.

Schicken Sie uns Ihre Prozessdaten

Wir rechnen Ihr Schutzrohr nach ASME PTC 19.3 TW-2016 durch und schicken Ihnen den Nachweis — auch für Schutzrohre, die bereits eingebaut sind.

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