DE1084985B - Einrichtung zur Vermeidung von Schwingungen in Rohrleitungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Vermeidung von Schwingungen in Rohrleitungen, die einem Durchflußregler, z. B. Druck-, Mengen-, Niveau- und Temperaturregler, oder einem Speicherbehälter nachgeschaltet sind. Die erfindungsgemäße Einrichtung besteht darin, daß am Ende einer solchen Rohrleitung ein Drosselorgan, insbesondere ein Rückschlagventil vorgesehen ist, dessen Strömungswiderstand mit wachsender Durchflußmenge innerhalb des für die Leitung vorgesehenen Durchflußmengenbereiches mindestens in dem Maße abfällt, wie der von dem übrigen Teil der Rohrleitung einschließlich seiner Einbauten hervorgerufene Strömungswiderstand ansteigt.

Man beobachtet, daß Rohrleitungen, die Durchflußreglern oder Speicherbehältern nachgeschaltet sind, zum Schwingen neigen. Die Ursache transversaler Rohrleitungsschwingungen ist immer eine pulsierende Strömung innerhalb der Leitung, denn nur eine stationäre Strömung übt auf die Umgebung keine veränderliche Kraft aus. Es ist also notwendig, pulsierende Strömungen zu vermeiden.

In einer Rohrleitung tritt eine pulsierende Strömung auf, wenn der Innendruck der Leitung mit wachsender Durchflußmenge ansteigt. Diese Tatsache ist bekannt vom Ventilatorenbetrieb, bei dem auf dem ansteigenden Ast der Ventilatorkennlinie zwischen Nullförderung und Pumpgrenze das gefürchtete Pumpen auftritt. Die gleiche Erscheinung wird auch bei der Flüssigkeitsförderung durch Kreiselpumpen beobachtet, wenn die Pumpe eine labile Kennlinie hat. Die zum Auftreten des Pumpens erforderliche Elastizität ist fast immer im Fördermedium selbst und in der Rohrleitung vorhanden. Lediglich in extrem kurzen Leitungen fehlt die notwendige Elastizität.

Die Bedingungen für das Auftreten pulsierender Strömung, nämlich Innendruckanstieg bei wachsender Durchflußmenge und Speicherfähigkeit der Leitung durch Elastizität der Leitung und des Mediums, liegen im allgemeinen auch bei Rohrleitungen vor, die Durchflußreglern und/oder Speicherbehältern nachgeschaltet sind. Solche Leitungen münden meist in Räume, deren Innendruck sich zeitlich nur wenig ändert. Der Rohrleitungsinnendruck liegt immer um den Betrag der Strömungsverluste über dem als konstant anzusehenden Mündungsdruck. Weil die Strömungsverluste mit wachsender Durchflußmenge ansteigen, ergibt sich ein entsprechend ansteigender Rohrleitungsinnendruck. Die Speicherfähigkeit der Rohrleitung ist bei gas- und dampfförmigen Durchflußstoffen durch deren Elastizität gegeben; bei flüssigen Medien liegt sie dadurch vor, daß die Rohrleitung zur Aufnahme von Wärme- und anderen Aus-Einrictitung zur Vermeidung
von Schwingungen in Rohrleitungen

Anmelder:

Wilhelm Odendahl,
Gummersbach (RhId.), Lebrechtstr. 25

Wilhelm Odendahl, Gummersbach (RhId.),
ist als Erfinder genannt worden

dehnungen meist mit Krümmern oder sonstigen Dehnkörpern versehen ist.

Die Erfindung vermeidet das Auftreten pulsierender Strömung durch Drosselung am Rohrende, die so erfolgt, daß der Drosselwiderstand mit wachsender Durchflußmenge mindestens in dem Maße fällt, wie der Strömungsverlust der Rohrleitung ansteigt. Dadurch besitzt die über der Durchflußmenge aufgetragene Gesamtwiderstandskurve der betrachteten Rohrleitung im praktischen Arbeitsbereich nur negative Ableitungen. Bei konstantem Mündungsdruck fällt somit der Rohrleitungsinnendruck mit wachsender Durchflußmenge, so daß die Voraussetzungen für eine stationäre Strömung nunmehr vorliegen.

Die Abb. 1 zeigt schematisch die Druckverluste Ap in Abhängigkeit von den Durchflußmengen Q. Die Kurve α stellt den Rohrleitungsverlust ohne Anwendung der Erfindung dar, die Kurve b die erfindungsgemäße Drosselung am Rohrleitungsende und die Kurve c die Summe der Werte der Kurven α und b. Die Kurve c hat den erforderlichen fallenden Verlauf.

Die Abb. 2 zeigt beispielsweise ein Drosselorgan, das als Rückschlagventil ausgebildet und für die Anwendung gemäß der Erfindung besonders zweckmäßig ist, weil im allgemeinen bei in Druckbehälter mündenden Rohrleitungen bereits aus Sicherheitsgründen ein Rückschlagventil erforderlich ist. Im Gehäuse 1 ist ein Verschlußstück 2 in Lagern 3 und 4 geführt. Das Verschluß stück 2 wird durch eine Feder 5 mit seinem Sitz 6 auf den Gegensitz 7 gedrückt. Die Federkraft für die Schließlage ergibt sich aus Kurve b der Abb. 1. Das Verschlußstück 2 besitzt zwei Steuerkegel 8 und 9, die so ausgebildet sind, daß die Drosselung bei Hubbeginn hauptsächlich am kleinen Steuerkegel 8 stattfindet, wodurch ein relativ großer Drosselverlust erzielt wird, während sie mit wachsendem Hub mehr und mehr am großen Steuerkegel 9 mit wesent-

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Hch geringerem D rössel verlust erfolgt. Die Form der Steuerkegel 8 und 9 läßt sich auf Grund der Kurve b in Abb. 1 bestimmen.

Um zu vermeiden, daß Eigenbewegungen des Verschlußstückes 2 eine Rückwirkung auf den Durchfluß haben, werden die Steuerkegel 8 und 9 erfmdungsgemäß so aufeinander abgestimmt, daß sich die Summe ihrer Widerstandszahlen mit dem Hub nicht ändert. Dies läßt sich durch zweckmäßige Wahl des Durchmesserverhältnisses der Steuerkegel 8 und 9 erreichen.

Durch Anwendung der Erfindung auf Sicherheitsventile für Dampfkessel wird das gefürchtete Flattern vermieden, durch das die Ventilsitze bisher beschädigt wurden.

Claims (4)

Patentansprüche-.

1. Einrichtung zur Vermeidung von Schwingungen des strömenden Mediums in Rohrleitungen, die einem Durchflußregler oder einem Speicherbehälter nachgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Rohrleitung ein Drosselorgan, insbesondere ein Rückschlagventil, vorgesehen ist, dessen Strömungswiderstand mit wachsender Durchflußmenge innerhalb des für die Leitung vorgesehenen Durchflußmengenbereiches mindestens in dem Maße abfällt, wie der von dem übrigen Teil der Rohrleitung einschließlich seiner Einbauten hervorgerufene Strömungswiderstand ansteigt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (2) des als Drosselorgan verwendeten Rückschlagventils mindestens zwei Steuerkegel (8, 9) mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Steuerkegel (8, 9) so bemessen sind, daß die Summe der Widerstandszahlen der von den Steuerkegeln (8,9; begrenzten Drosselspalte etwa konstant bleibt, wenn der Verschlußkörper (2) seine Hublage ändert.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfeder (5) des Rückschlagventils in der Schließlage des Verschlußkörpers (2) eine solche Vorspannung hat, daß das Rückschlagventil auch als Überdrucksicherheitsventil benutzbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 967 300;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 007 581;
deutsche Patentanmeldung K 19339 Ia/59b
(bekanntgemacht am 1. 7. 1954).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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