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Verfahren zur Verhinderung von Druckstössen in Rohrleitungen, insbesondere in
Druckleitungen von Pumpwerken.
Bekanntlich besitzt das Wasser in den Druckleitungen von Pumpwerken, solange die Pumpen ordnungsgemäss arbeiten, eine bestimmte lebendige Kraft. Hört dann die Förderung aus irgendeinem
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leitung vorerst ein grosser Unterdruck und nachfolgend ein Druckstoss auf, wobei diese Druckschwankungen sich wellenförmig in der Leitung fortpflanzen. Die Grösse der Druckschwankungen steht im Verhältnis zu der vorherigen lebendigen Kraft der bewegten Wassersäule. Es ist einleuchtend und durch die Erfahrung bewiesen, dass bei langen Rohrleitungen, wenn also die Wassermasse gross ist, in bezug auf die Beanspruchung der Baustoffe ausserordentlich gefährliche Druckerhöhungen auftreten können.
Diese Gefahr wird gemäss vorliegender Erfindung dadurch beseitigt, dass mit dem Beginn des Ausgleiches einer in bezug auf den normalen Leitungsbetriebsdruek eingetretenen Druekverminderung eine Steuerbewegung zur Betätigung eines Freilassorgans für abzulassendes Fördergut eingeleitet und so durchgeführt wird, dass das genannte Organ vor dem Eintritt einer unerwünschten Druckerhöhung geöffnet ist.
Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführung einer Einrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens im Schnitt veranschaulicht, u. zw. zeigt : Fig. 1 die verschiedenen Teile der Einrichtung in der Lage, die sie bei geschlossenem Freilassorgan einnehmen, Fig. 2 die Teile in der Lage, die sie bei einer offenen Zwischenlage des Freilassorgans einnehmen, Fig. 3 zeigt Kurven, die zur Erläuterung des Wesens der Erfindung dienen.
1 bezeichnet eine Rohrleitung, in der ständig derselbe Druck herrscht wie in dem einer Pumpe unmittelbar benachbarten Teil einer nicht gezeigten Druckleitung eines Pumpwerkes. Dieser Druck wirkt unter Vermittlung eines Röhrchens. 3 auf die eine Endfläche eines Kolbens 2 ein. Der Kolben 2, den eine Feder 8 im entgegengesetzten Sinne zu bewegen trachtet wie der auf denselben einwirkende Leitungsdruek, ist in einem zylindrischen Gehäuse 4 verschiebbar angeordnet und durch eine Stange 5 gelenkig mit einem bei 7 drehbar gelagerten Hebel 6 verbunden. 9 bezeichnet ein Auslassorgan, das in der offenen Stellung Fördergut aus der Leitung 1 in eine nicht gezeigte Ablaufleitung überströmen lässt.
Mit dem Auslassorgan 9 ist ein Kolben 10, der in einem gleichzeitig auch das Organ 9 aufnehmenden
Gehäuse 11 geführt ist, starr verbunden. Der Kolben 10 weist eine Drosselöffnung 12 auf, durch die Druckflüssigkeit aus dem Raum 13 des Gehäuses 11 nach einem zweiten Raum 14 des Gehäuses 11 gelangen kann. Mit dem Kolben 10 ist auch ein zylindrischer Ansatz 15 starr verbunden, der eine an einem Ende mit dem Raum 14 in Verbindung stehende Bohrung- ? aufweist. Gegenüber dem andern Ende der Bohrung 16 ist ein konisch auslaufender Regulierstift 17 angeordnet, der ein Ganzes mit einem Kataraktgehäuse 18 bildet. In dem mit Gewichten 26 belasteten Gehäuse 18 ist ein Kolben 19 beweglich angeordnet, der zwei Drosselkanäle 20, 21 enthält.
Durch den Kanal 20 kann die Bremsflüssigkeit bei jeder Bewegungsrichtung des Kolbens 19 von der einen nach der andern Kolbenseite strömen, während ein Rückschlagventil 22 den Durchtritt von Bremsflüssigkeit durch den Kanal 21 verhindert, wenn sich der Kolben 19 in bezug auf Fig. 1 von unten nach oben bewegt. Eine Stange 2. 3 verbindet den Kolben 19 gelenkig mit dem Hebel 6. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass 24 eine an einen Gehäuseraum 25 angeschlossene Ablaufleitung bezeichnet.
Es soll nun die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung unter Beiziehung der in Fig. 3 dargestellten Kurven erläutert werden. In Fig. 3 entspricht die Linie x-x der Druckhöhe p, die normal
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in der Druckleitung des Pumpwerkes und somit in der Leitung 1 herrschen soll, während die von dieser Linie x-x aus nach oben und unten aufgetragenen Ordinaten in einem bestimmten Massstab die auftretenden Abweichungen (+ und-) von jenem'Normaldruck p in Abhängigkeit von der als Abszisse aufgetragenen Zeit t darstellen.
Herrscht in der Leitung 7 der normale Druck p, so nehmen die verschiedenen Teile die in Fig. 1 gezeigte Lage ein, d. h. der Hebel 6 nimmt die waagrechte Lage ein und der Stift 17 schliesst die obere Mündung des Kanals 16 dicht ab, so dass in den Räumen 13 und 14 derselbe Druck herrscht ; das Freilassorgan 9 wird, da der auf den Kolben 10 von oben nach unten wirkende Druck das Übergewicht hat, fest gegen seinen Sitz gepresst. Tritt nun in der Leitung 1, z. B. infolge plötzlichen Unterbrechen der Förderung ein Unterdruck auf, der nach dem Linienzug A-B der Fig. 3 verläuft, so wird die Feder 8 den Kolben 2 in bezug auf die in Fig. 1 dargestellte Lage nach abwärts bewegen, was eine Drehung des Hebels 6 im Uhrzeigersinn bedingt, so dass der Kolben 19 im Gehäuse 18 ebenfalls nach abwärts bewegt wird.
Bei dieser Bewegung des Kolbens 19 kann Bremsflüssigkeit verhältnismässig leicht durch beide Drosselkanäle 20, 21 von der unteren nach der oberen Seite des Kolbens 19 strömen, so dass das. Gehäuse 18 und somit auch der Stift 17, keine Verschiebung erfahren und infolgedessen nach wie vor keine Flüssigkeit aus dem Raum 14 durch den Kanal 16 abfliessen kann. Das Freilassorgan 9 bleibt infolgedessen-fest gegen seinen Sitz gepresst.
Sobald der Punkt B der'in der Fig. 3 dargestellten Kurve erreicht ist, wo dann der Hebel 6 die in Fig. 2 durch die Linie 7-7 angedeutete Lage einnimmt, beginnt der Ausgleich der eingetretenen Druckverminderung, d. h. der Druck beginnt in der Leitung 1 wieder allmählich zuzunehmen, wobei er vorerst allerdings noch längere Zeit unter dem normalen Drucke p bleibt. Mit dem Beginn dieses Druckausgleiches wird nun eine Steuerbewegung zur Betätigung des Freilassorgans 9 im Sinne eines Öffnens eingeleitet, indem der wieder zunehmende Druck vorerst eine Bewegung des Kolbens 2 von unten nach oben bedingt. Dabei wird die Feder 8 zusammengedrückt und der Hebel 6 entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn bewegt, was auch eine Bewegung des Kolbens 19 von unten nach oben zur Folge hat.
Bei dieser Bewegung des Kolbens 19 wird das Rückschlagventil 22 gegen seinen Sitz gepresst, so dass Bremsflüssigkeit nur durch den schmalen Drosselkanal 20 von der einen Kolbenseite nach der andern strömen und infolgedessen der Kolben 19 nur unter Mitnahme des Gehäuses 18 der Bewegung des Hebels 6 folgen kann. Die Folge davon ist, dass der Stift 17 von der oberen Mündung der Bohrung 16 entfernt wird, so dass jetzt Druckflüssigkeit durch die Bohrung 16 und Leitung 24 abfliessen kann.
Da der Durchlassquerschnitt der Bohrung 16 wesentlich grösser ist als derjenige der Drosselöffnung 12, so tritt im Raum 14 rasch eine Druckverminderung gegenüber dem Raum 13 ein, so dass der auf die untere Seite des Kolbens 10 einwirkende Flüssigkeitsdruck das Übergewicht erlangt und das Freilassorgan 9 infolgedessen etwa im Punkte a der in Fig. 3 dargestellten Kurven geöffnet wird. Es kann jetzt Fördergut aus der Leitung 1 durch die nicht gezeigte, an das Gehäuse 11 angeschlossene Ablaufleitung ins Freie strömen. Fig. 2 zeigt die verschiedenen Teile in einer Zwischenlage, die sie im Verlaufe der Bewegung des Hebels 6 aus der Stellung I-I in die Stellung 11 -1I einnehmen.
Das Öffnen des Freilassorgans 9 hat zur Folge, dass die Druckschwankungen in der Leitung 1, und somit in der Förderleitung, nicht nach dem Linienzug BCDE F G HyXL (Fig. 3) verlaufen, wie es der Fall sein würde, wenn kein Freilassorgan 9 vorgesehen wäre, sondern nach dem Linienzug aN 0, d. h. es werden die die Baustoffe und die Rohrverbindungen gefährdenden Druckmaxima (Punkte E, J) vermieden. Erreicht der Druck in der Rohrleitung wieder den Wert p, was im Punkte 0 der in Fig. 3 gezeigten C-W-O-Kurve der Fall ist, so hat auch der Hebel 6 die waagrechte Lage (lI-lI in Fig. 2) wieder erreicht.
Schon vor dem Erreichen dieser Lage lI-lI hatte der unter dem Einflusse der Gewichte 26 des Gehäuses 18 stehende Stift 17 die obere Mündung der Bohrung 16 bereits wieder abgeschlossen. Sobald letzteres eintritt, nimmt der Druck im Raume 14 wieder zu, wobei er bald das Übergewicht über den auf die untere Seite des Kolbens 10 einwirkenden Druck erlangt, so dass das Freilassorgan 9 anfängt sich im Sinne des Schliessens zu bewegen. Der Stift 17 folgt dabei unter dem Einflusse der Gewichte 26 ständig dieser Bewegung, d. h. verhindert weiter den Austritt von Flüssigkeit aus der Bohrung 16, so dass das Freilassorgan 9 ganz in seine Schliesslage bewegt wird und sämtliche Teile nach und nach wieder die in Fig. 1 gezeigte Lage einnehmen.
Die Bewegung des den Abfluss von Fördergut beherrschenden Freilassorgans 9 ist also so reguliert worden, dass es den Eintritt von unerwünschten Druckerhöhungen in der Druckleitung verhindert hat.
Die Erfindung lässt sich in Verbindung mit jeder Art von Druckleitungen anwenden, in denen starke Druckschwankungen auftreten können.