203148. lajstromszámú szabadalom • Hőmérsékleti hossz-változást kiegyenlítő hidraulikus szerkezet
1 HU 203 148 A 2 A találmány húzóerővel terhelt rúd, illetve nem mozgó húzott kötél vagy lánc hőmérsékletváltozásból eredő hosszváltozását a húzóerő továbbvitele mellett kiegyenlítő szerkezet, amely folyadékkal működik. Ismert fizikai jelenség, hogy a szilárd testek hőmérsékletének változása méreteik megváltozását okozza. A hőmérséklet növekedése a méretek növekedésével, a hőmérséklet csökkenése a méretek csökkenésével jár. A (szilárd anyagból készült) szerkezetek és szerkezeti elemek méretezése a fent leírt hőtágulás jelenségét figyelembe veszi és vagy megengedi az ennek nyomán előálló méretváltozást azzal, hogy lehetővé teszi az elmozdulásokat, vagy mechanikai kényszerekkel meggátolja az elmozdulásokat és ezáltal a szerkezetben mechanikai többletigénybevételek keletkeznek. Számos esetben különleges előnyt jelent, ha a hőtágulás, ill. az összehúzódás csak korlátozottan vagy egyáltalán nem eredményez eredő elmozdulást, illetve különleges előnyt jelent, ha a szerkezeti elemben működő erő állandó. Speciális esetekben nem csupán előnyös, de egyenesen szükséges az alakváltozás meggátlása és/vagy az elernyedés, ill. a feszültségnövekedés elkerülése. Egyes szerkezetekben azonban a hőmérsékletváltozásból származó hosszváltozás mechanikai kényszerrel sem gátolható meg. Ilyen pl. a tartószerkezeti függesztő vagy rögzítő kötelek, rudak, láncok, vagy pl. kifeszített villamosvezetékek húzásból származó megnyúlásán túli, további megnyúlása a hőmérséklet emelkedése esetén, hiszen ha az alapigénybevétel maga is megnyúlást eredményez, nincs lehetőség a megnyúlás külső kényszerrel való korlátozására. Épületek, építmények tartószerkezetében a terhekből származó alakváltozások jelentős része egyszer s mindenkorra lezajlik a megépítéskor, mert általában a terehek nagyobb része maga az önsúly. A hőmérsékleteingadozások azonban a későbbiekben is folyamatosan jelentkeznek, az ezért elmozduló szerkezetek más szerkezetrészekkel való kapcsolatának megoldása bonyolult és költséges. Különösen nagy pl. épületek tetőszerkezetének függőleges elmozdulása, ha az viszonylag hosszú és ferde, lapos szögben vezetett felfüggesztő kötélre (rúdra, láncra) van felfüggesztve, az ilyen szerkezet függőleges mozgása deciméter nagyságrendű lehet. Ugyancsak viszonylag nagy a vízszintesen vezetett kötelek, vezetékek belógásának változása. Kihorgonyzó, feszítő tartószerkezetben, ill. kifeszített vezetékben a hőmérséklet növekedése miatt előálló megnyúlás a feszítőerő csökkenését idézi elő, a hőmérséklet csökkenése pedig túlzott feszültségekhez, esetleg tönkremenetelhez (elszakadáshoz) vezethet. A nem kívánatos hőmérsékleti alakváltozások elkerülésére vagy legalább mérséklésére, ill. hatásának kiküszöbölésére ismeretes néhány módszer. Kisebb, igényes eszközök - műszerek - esetén az ebből a szempontból fontos alkatrészeket olyan anyagból készítik, amelynek hőtágulási együtthatója igen alacsony. Ilyen pl. az invar nevű ötvözet. (Közhasznú ismertetése megtalálható pl. az Új Magyar Lexikon 3. kötet 417. oldalán. - Akadémiai Kiadó 1960.) Nagyobb szerkezetekben ezt a költséges megoldást nem alkalmazzák. Tartószerkezetekben, kihorgonyzó, feszítő rudak, kötelek esetében a feszítőerő hőmérsékletnövekedésból származó emyedésének hatása azzal kerülhető el, hogy az előfeszítést eleve annyival többre tervezik és állítják be, hogy az az emyedés után is elegendő maradjon. Ez következik pl. a Magyar Népköztársaság Országos Szabvány MSZ 15021/1-86. sz. 3.2.3. pontjának előírásából. Az előfeszítés növelése a szerkezeti méretekben, az anyagmennyiségben többletekkel jár. Szokásos megoldás kihorgonyzó, feszítő elemek esetében az, hogy az időszakos utánfeszítés, illetve lazítás lehetőségét csavarorsós-anyás feszítő alkatrész beépítésével biztosítják. Antennatornyok, kisebb víztornyok gyakran így készülnek. Ilyen megoldására utal György I.: Vízügyi létesítmények kézikönyve 1322. oldal VII-105 ábrájában. (Műszaki könyvkiadó 1974.) Feszítőerő állandó értéken tartható akkor, ha a feszítést velamilyen folyamatosan állandó erőhatás biztosítja. Ilyen megoldást a gyakorlatban ismert módon helyenként építettek villamosvasúti felsővezetékek tartórendszerében, ahol valamely tartókötés állandó húzását egy csigán átvezetett kötélre szabadon függesztett ellensúly adja. Ezt a megoldást azonban csak itt lehet alkalmazni és legfeljebb 10-15 kN határig gazdaságos, de magát a hőtágulást nem kompenzálja ez a megoldás. Csővezetékrendszerek, különösen hőtávvezetékek építésében régóta ismert műszaki probléma a szállított (általában forró) közeg hőmérsékletére felmelegedő csővezeték hőtágulása. Hagyományosan ismert megoldás az ún. csőlíra, újabb megoldás a vezeték tengelyébe beépített ún. lencsekompenzátor vagy a hullámlemez csőkompenzátor. Az utóbbiak egyik változatát ismerteti a 173 990sz. magyar szabadalmi leírás. Ezeknek a megoldásoknak a célja és lényege az, hogy csekély rugalmas alakváltozási ellenállásuk révén lehetővé tegyék a csővezetékszakaszok hosszirányú kiterjedését és ezáltal megszüntessék a kiterjedés meggátlása esetén ébredő hosszirányú erőket. - Ezzel ellentétben, a jelen leírás szerinti találmány épp az erők továbbadását tűzi célul, tartószerkezetekbe beépítve. A 173990 sz. magyar szabadalmi leírás hőtáguláskiegyenlítő rugalmas rudazattal, amely kompenzátort és axiális irányban elhelyezett rudazatot tartalmaz, amely rudazatban axiális elmozdulsát biztosító legalább egy rugalmas elem van beiktatva. - Ez a hőtáguláskiegyenlltő tehát speciális falú cső, amelyen a folyadék átáramlik. A jelen leírás szerinti találmány lényegesen különbözik ettől és más csőkompenzátoroktól nemcsak a rugalmas rudazat hiányában, de elsősorban abban, hogy a folyadékot a kompenzátorszerű edénybe bezárva alkalmazza, amely ezáltal tartószerkezeti alkatrészként felhasználhatóvá válik. A fentiek szerint tehát nem ismeretes a technika mai szintjén olyan megoldás, amely lineáris (rúd, kötél, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
