Einrichtung zur selbsttätigen Dämpfung von Wasserschlägen in- Rohrleitungen Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrich tung zur Dämpfung von Wasserschlägen. Dieselbe findet Anwendung zur Sicherung der Druckleitungen von Pumpen in Wasserwerkanlagen, Pumpanlagen und ähnlichen Anlagen, wo solche Druckleitungen bestehen und wo der Fall eintreten kann, dass bei Unterbrechung des Pumpprozesses durch Wasser schlag eine gefährliche Druckerhöhung eintreten könnte, durch welche die Rohrleitung, Pumpe sowie die übrigen Anlageteile bedroht wären.
Es sind bereits verschiedene Ausführungen sol cher Sicherungsvorrichtungen bekannt. Manche der selben arbeiten auf der Grundlage eines Zwangsver schlusses, welcher durch das von einer Pumpe ge lieferte öl und durch einen mit einem Zeitrelais verbundenen Niederspannungskreis gesteuert wird. Solche Einrichtungen bestehen aus einem mit einem Steuerorgan verbundenen Dämpfer, einem Leitorgan und einer Druckregelvorrichtung, welche vom elek trischen Stromkreis durch Steuerimpulse betätigt werden. Die Impulse kommen vom Klemmenbrett des Hauptmotors. Der Hauptmangel einer solchen Einrichtung beruht jedoch einerseits in ihrer Kom pliziertheit und anderseits im Umstand, dass die Einrichtung bei bestimmten, im elektrischen Strom kreis auftretenden Bedingungen nicht ganz verlässlich funktioniert.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur selbsttätigen Dämpfung von Wasserschlägen in Rohrleitungen, bei welcher die Verbindung eines von der Druckleitung abzweigenden Druckaus gleichsrohres durch ein Verschlussstück absperrbar ist, welches mit einem in einem Zylinder verschieb baren Steuerkolben verbunden ist, welcher einerseits von einer Feder in dem das Verschlussstück öffnen den Sinne und anderseits durch ein Steuermedium in dem das Verschlussstück schliessenden Sinne beauf- schlagt ist,
wobei das Steuermedium über eine im Zylinderraum mündende Zuführungsleitung von einer Druckkammer zugeleitet und vom Druck in der Druckleitung abhängig ist, und wobei ferner eine vom Zylinderraum ausgehende Rückflussleitung für das Steuermedium vorgesehen ist. Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben auf seiner vom Steuermedium beauf- schlagten Seite mit einem Drosselkolben mit gegen den Steuerkolben hin abnehmender Querschnitts fläche verbunden ist, welcher in einer Verengung zwischen einem erweiterten Raum der Zuführungs leitung und dem Zylinderraum verschiebbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen standes ist in der Zeichnung veranschaulicht, wobei Fig. 1 einen Schnitt durch die Gesamtanordnung der Einrichtung und Fig. 2 Einzelheiten der Steuerung in einem grösse ren Massstab zeigt.
Die Einrichtung weist ein Gehäuse 1 mit An schlussstutzen 2 auf, in welchem Gehäuse sich das mit dem Steuerkolben 4 verbundene Verschlussstück 3 bewegt; ferner sind ein Zylinder 5 und eine Druck kammer 6 vorgesehen. Das Gehäuse 1 ist einerseits an die Druckleitung 7 über ein Absperrorgan 8, z. B. einen Schieber, angeschlossen. Ferner weist das Gehäuse 1 bzw. der Stutzen 2 einen Flansch 9 zum Anschluss des Druckausgleichsrohres 10 auf. Der Steuerkolben 4 ist als Differentialkolben mit einer grösseren wirksamen Fläche 11 und einer kleineren wirksamen Fläche 12 ausgebildet. Er weist einen Hohlraum auf, in welchem eine mit Hilfe einer Mut ter 14 einstellbare Feder 13 eingesetzt ist.
Der Kolben 4 verschiebt sich in dem Zylinderraum 15 des Zylin ders 5, in welchem ferner die Leitungen 16, 17 und 18 zur Verteilung des Steuermediums, z. B. Öl, vor gesehen sind. Durch die Leitung 16 wird das Drucköl der kleineren Fläche -12 des Kolbens 14 und durch die Leitung 17 seiner grösseren Fläche 11 zugeführt. Hierbei fliesst das Öl über ein Drosselventil 19, z. B. ein Nadelventil, und sodann in die Kammer 20, welche in ihrem unteren Teil zu einer Führung 21 verengt ist. In der Führung 21 und der Kammer 20 bewegt sich der mit Längsnuten 23 mit sich ver änderndem Querschnitt versehene Drosselkolben 22.
Der Kolben 22 ist fest verbunden mit dem Steuer kolben 4, und seine Nuten 23 weisen den grössten Querschnitt an der Verbindungsstelle und praktisch Nullquerschnitt am entgegengesetzten freien Ende auf. Die Nuten 23 dienen der Zufuhr des Drucköles aus der Kammer 20 in den Zylinderraum 15 über dem Steuerkolben 4. Die durch ein Rückschlagventil 24 abgesperrte Rückflussleitung 18 geht direkt vom Zylinderraum 15 aus und dient zur Abführung des Drucköles aus diesem Raum beim Öffnen des Ver- schlussstückes 3.
Der Zylinder 5 und seine Leitun gen 16, 17 und 18 sind über ein Rohr 25 mit der Druckkammer 6 verbunden, in deren Oberteil das Drucköl (oder ein anderes geeignetes Steuermedium, das leichter ist als Wasser und sich mit demselben nicht mischt) und in deren unterem Teil sich das aus der Druckleitung 7 durch ein Rohr 26 zuge führte Wasser befindet. Dieses Rohr 26 ist an die Druckleitung 7 hinter der Rückschlagklappe 27 in Durchflussrichtung angeschlossen. Beide Flüssigkeiten in der Druckkammer 6 arbeiten als Flüssigkeits kolben.
Der Kontakt zwischen Öl und Wasser kann dabei entweder direkt erfolgen, wie dies in der Zeichnung angedeutet ist, oder aber durch Vermitt lung einer Membran, eines Kolbens, Schwimmers oder dergleichen.
Die dargestellte Einrichtung arbeitet folgender massen: Bei einer plötzlichen Unterbrechung der Strö mung im Druckrohr 7, z. B. infolge Stromausfall oder mechanischer Beschädigung der Pumpe, sinkt in der Druckleitung 7 hinter der (nicht dargestellten) Pumpe der Druck. Dadurch entsteht eine sogenannte Depres sionswelle. Der Druckabfall überträgt sich durch das Rohr 26 in die Kammer 6 und von da in den Zylinder 5. Infolgedessen öffnet sich das Rück schlagventil 24, der Druck im Zylinderraum 15 sinkt, und die passend bemessene Feder 13 verstellt schnell den Kolben 4 in die obere Grenzlage und hebt da durch das Verschlussstück 3.
Das Öl über dem Kol ben 4 entweicht dabei durch die Rückflussleitung 18 und durch das Rohr 25 in die Kammer 6. Damit ist die Einrichtung zur Abführung der gefährlichen Druckwelle in das Druckausgleichsrohr 10 vor bereitet.
Beim nachfolgenden allmählichen Druckanstieg in der Leitung 7 steigt der Druck auch in der Kam mer 6 und in den Kanälen des Zylinders 5. Dadurch schliesst sich das Rückschlagventil 24, und Drucköl wird über das Drosselventil 19 durch den Kanal 17, die Kammer 20 und die Nuten 23 des Drosselkolbens 22 der grösseren Fläche 11 des Steuerkolbens 4 zu geführt. Gleichzeitig wirkt das Drucköl auch auf die kleinere Fläche 12 des Kolbens 4 ein und hilft so beim anfänglichen Druckanstieg, das Verschlussstück 3 in offener Lage zu halten.
Die Längsnuten 23 des Kolbens 22 weisen einen derart gewählten Quer schnittsverlauf auf, dass die Drosselung der Drucköl- zufuhr zunächst gering ist, was am unteren Ende des Drosselkolbens einen kleinen Querschnitt des Kol bens bzw. einen grossen Querschnitt der Nuten be dingt. In der zweiten Phase verstärkt sich die Dros selung nach und nach bis zu einem Maximum, so dass kurz vor Erreichen der Schliesslage des Ver- schlussstückes 3 durch den Minimalquerschnitt der Nuten 23 am freien Ende des Drosselkolbens 22 der Öldurchgang durch die Verengung 21 gesperrt wird.
Diese Ausführung bewirkt, dass das Verschlussstück 3 zunächst schnell und mit konstanter Geschwindigkeit schliesst und in der zweiten Phase die Schliess geschwindigkeit allmählich asymptotisch gegen Null absinkt.
Es lassen sich daher in passender Weise die Schliessbedingungen durch geeignete Wahl des Quer- schnittsverlaufes der Nuten 23 bzw. des Kolbens 22 ändern. Durch die beschriebene Einrichtung wird die gewünschte Wirkung erzielt, das heisst eine voll kommene Abdämpfung des Wasserschlages und Be seitigung der aus dem erhöhten Druck bei plötz licher Unterbrechung des Pumpens entstehenden Gefahr. Dabei arbeitet die Einrichtung vollautoma tisch und unabhängig von jeglichen äusseren Hilfs- steuereinrichtungen.
Die Einrichtung kann auch so ausgeführt wer den, dass das Druckwasser aus der Druckleitung 7 in die Kammer 6 über einen Siphon, Absperrorgane, Filter oder dergleichen zugeführt wird, zwecks Siche rung gegen Entleerung der Kammer 6, gegen Ein dringen von Verunreinigungen aus der Druckleitung 7 usw. Auch lässt sich die Kammer 6 so anordnen, dass das Rohr 25 oder 26 bzw. beide Rohre weg fallen.
Die Feder 13 muss nicht notwendigerweise im Hohlraum des Kolbens 4 eingesetzt sein, sondern kann auch über demselben oder im Gehäuse 1 usw. vorgesehen sein. Auch der Steuerkolben 4 muss nicht so ausgeführt sein, wie in der Zeichnung dar gestellt, sondern er kann auch sonstwie in bekannter Weise ausgebildet sein, und anstelle eines Differen tialkolbens kann auch ein einfach wirkender Kolben vorgesehen werden. Desgleichen muss der mit dem Kolben 4 verbundene Drosselkolben 22 nicht unbe dingt Längsnuten aufweisen, sondern er kann z.
B. in passender Weise kegelstumpfförmig ausgeführt wer den, wobei die kleinere Grundfläche am Kolben 4 befestigt ist, oder der Kolben 22 kann auch eine andere Form mit geeignetem Querschnittsverlauf haben.
Durch die beschriebene Einrichtung wird ein wesentlicher Fortschritt gegenüber dem bisherigen Stand der Technik erzielt, indem ihre Anwendung die vollkommene und selbsttätige Abdämpfung des Wasserschlages ermöglicht. Die Einrichtung lässt sich für sämtliche zu pumpende Flüssigkeiten - selbst verunreinigte - und für sämtliche Längen, Durch messer und Drücke von Druckleitungen verwenden. Ausserdem erbringt die Einrichtung auch hohe Er sparnisse gegenüber den früheren Ausführungen, da dieselbe einfach ist und selbsttätig und ohne kompli zierte Ausrüstung arbeitet.