DE1101875B

DE1101875B - Device for dampening water hammer in pipelines

Info

Publication number: DE1101875B
Application number: DES56460A
Authority: DE
Inventors: Otto Faltejsek; Lutin Stanislav Syruucek; Miroslav Sperlin
Original assignee: Sigma Lutin
Current assignee: Sigma Lutin
Priority date: 1957-04-23
Filing date: 1958-01-02
Publication date: 1961-03-09

Description

Vorrichtung zum Dämpfen von Wasserschlägen in Rohrleitungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Dämpfen von Wasserschlägen in Rohrleitungen, bei welcher die Verbindung eines von dem Leitungsrohr abzweigenden Druckaus.gleichsrohres durch ein Verschlußstück iaibsperrbar ist, welches mit einem in einem Zylinder dicht gleitend verschiebbaren Steuerkolben fest verbunden ist, welcher einerseits von einer Feder in das Verschlußstüek öffnendem Sinne und durch ein auf die andere Kolbenseite indem Zylinderraum von einer Druckkammer durch eine im Zylindergehäuse befindliche Zuführungsleitung eingeführtes Steuermedium, z. B. Öl, dessen Druck in Abhängigkeit vom Druck in der Rohrleitung steht, in schließendem Sinne beaufschlagt wird, wobei im Druckzylinder noch eine Rückflußleitung für das Steuermedium vorgesehen ist.Device for damping water hammers in pipelines The invention relates to a device for damping water hammers in pipelines, in which the connection of a pressure equalization pipe branching off from the pipe can be blocked by a closure piece, which is fixed with a control piston that can slide tightly in a cylinder is connected, which on the one hand by a spring in the locking piece opening sense and by a control medium, z. B. oil, the pressure of which is dependent on the pressure in the pipeline, is applied in the closing sense, with a return line for the control medium being provided in the pressure cylinder.

Eine bekannte Dämpfungsvorrichtung dieser Art wird erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß der Steuerkolben, vorzugsweise ein Differentialkolben, .auf der vom Steuermedium beaufschlagten Seite mit einem mit Längsnuten von veränderlichem Querschnitt versehenen Drosselkolben verbunden ist, welcher in einer Gleitführung zwischen einem erweiterten Raum der Zuführungsleitung und dem Zylinderraum verschiebbar ist.A known damping device of this type is according to the invention improved in that the control piston, preferably a differential piston, .auf the side acted upon by the control medium with a variable with longitudinal grooves Cross-section provided throttle piston is connected, which in a sliding guide displaceable between an enlarged space of the supply line and the cylinder space is.

Durch die erfindtungsgemäße Dämpfungsvorrichtung werden die Wasserschläge in den Rohrleitungen vollkommen gedämpft. Sie kann für sämtliche zu fördernden reinen oder auch verunreinigten Flüssigkeiten und für sämtliche Nennweiten und Nenndrücke benutzt werden. Durch die Erfindung werden erhebliche Einsparungen gegenüber den bekannten Dämpfungsvorrichtungen erzielt. Die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung ist in ihrem Aufbau einfach und arbeitet selbsttätig und zuverlässig.The damping device according to the invention reduces the water hammer completely dampened in the pipes. She can be pure for everyone to be promoted or contaminated liquids and for all nominal widths and nominal pressures to be used. The invention makes significant savings over known damping devices achieved. The damping device according to the invention is simple in its structure and works automatically and reliably.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt der Dämpfungsvorrichtung, -Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Fig.1.In the drawing, the invention is based on an exemplary embodiment shown, namely Fig. 1 shows a longitudinal section of the damping device, -Fig. 2 shows an enlarged section from FIG.

Die Dämpfungsvorrichtung 1 besteht aus einem G ehäuse 2, in welchem sich das mit dem Steuerkolben 4 verbundene Verschlußstüek 3 verschiebt, dem Druckzylinder 5 und der Druckkammer 6. Das Gehäuse 2 ist mit seiner einen Seite an Idas Leitungsrohr 7 über ein Absperrventil8 bzw. einen Schieber angeschlossen und trägt an seiner anderen Seite einen Flansch 9 für .den Anschluß des Druckausgleichsrohres 10. Der Steuerkolben 4 ist als Differentialkolben mit einer größeren Fläche 11 und einer .kleineren Fläche 12 ausgebildet. Er weist einen Hohlraum zur Lagerung einer Felder 13 auf, welche mittels einer Mutter 14 einstellbar ist. Der Steuerkolben 4 verschiebt sich in dem Zylinderraum 15. Die Leitungen 16, 17 und 18 im Druckzylinder 5 dienen zur Verteilung des Steuermediums, z. B. Öl. Durch die Zuführungsleitung 16 wird das Drucköl der kleineren Fläche 12 des Steuerkolbens 4 zugeführt, durch die Zuführungsleitung 17 erfolgt die Zuführung des Drucköls zur größeren Fläche 11 des Kolbens 4. Hierbei gelangt das Drucköl über ein Drosselventil 19, z. B. Nadelventil, in den erweiterten Raum 20, der durch eine Gleitführung 21 abgeschlossen ist, in der sich der mit Längsnuten 23 von veränderlichem Querschnitt versehene und mit dem Steuerkolben 4 fest verbundene Drosselkolben 22 verschiebt. An der Verbindungsstelle beider Kolben ist der Querschnitt der Nuten 23 des Kolbens 22 am größten, am anderen Ende der Nuten23 hingegen ist er fast Null. Die Nuten 23 dienen zur Führung des Drucköls aus :dem erweiterten Raum 20 in den Zylinderraum 15 oberhalb des Steuerkolbens 4. Die durch ein Rückschlagventil24 abgesperrte Rückführleitung 18 mündet unmittelbar in den Zylinderraum 15 und dient zur Rückführung das Drucköls aus diesem Raum, wenn das Verschlußsbüek 3 geöffnet ist. Der Druckzylinder 5 und seine Leitungen 16, 17 und 18 sind durch ein Rohr 25 mit der Druckkammer 6 verbunden. Im oberen Teil der Druckkammer 6 befindet sich das Drucköl, welches leichter ist als Wasser und sich mit ihm nicht mischt. Im unteren Teil der Druckkammer 6 befindet sich das aus dem Leitungsrohr 7 über Idas Rohr 26 zugeführte Wasser. Das Rohr 26 ist an das Leitungsrohr 7 in Strömungsrichtung hinter der Rückschl@agklappe 27 angeschlossen. Beide Flüssigkeiten in der Druckammer 6 arbeiten als Flüssigkeitskoliben. Gemäß der Fig. 1 erfolgt eine unmittelbare Berührung zwischen dem Öl und dem Wasser. Es können auch eine Membran, ein Kolben oder ein Schwimmer u. dgl. dazwischengeschaltet sein.The damping device 1 consists of a housing 2 in which the locking piece 3 connected to the control piston 4 moves, the pressure cylinder 5 and the pressure chamber 6. One side of the housing 2 is on Idas pipe 7 via a shut-off valve 8 or a slide connected and carries on its other side a flange 9 for .the connection of the pressure equalization tube 10. The control piston 4 is designed as a differential piston with a larger surface 11 and a smaller surface 12. It has a cavity for mounting a field 13, which can be adjusted by means of a nut 14. The control piston 4 moves in the cylinder space 15. The lines 16, 17 and 18 in the pressure cylinder 5 are used to distribute the control medium, for. B. Oil. Through the supply line 16, the pressurized oil is supplied to the smaller area 12 of the control piston 4; the supply line 17 supplies the pressurized oil to the larger area 11 of the piston 4. B. needle valve, in the enlarged space 20, which is closed by a sliding guide 21 in which the provided with longitudinal grooves 23 of variable cross-section and firmly connected to the control piston 4 throttle piston 22 moves. At the junction of the two pistons, the cross section of the grooves 23 of the piston 22 is greatest, but at the other end of the grooves 23 it is almost zero. The grooves 23 serve to guide the pressurized oil from: the enlarged space 20 into the cylinder space 15 above the control piston 4. The return line 18, which is shut off by a check valve 24, opens directly into the cylinder space 15 and serves to return the pressurized oil from this space when the lock 3 is open. The pressure cylinder 5 and its lines 16, 17 and 18 are connected to the pressure chamber 6 by a pipe 25. In the upper part of the pressure chamber 6 there is the pressure oil, which is lighter than water and does not mix with it. In the lower part of the pressure chamber 6 is the water supplied from the line pipe 7 via Idas pipe 26. The pipe 26 is connected to the line pipe 7 behind the non-return flap 27 in the direction of flow. Both liquids in the pressure chamber 6 work as liquid pistons. According to FIG. 1, there is direct contact between the oil and the water. A membrane, a piston or a float and the like can also be interposed.

Die erfindungsgemäße- Dämpfungsvorrichtung arbeitet in folgender Weise. Bei einer plötzlichen Unterbrechung der - Strömung im Leitungsrohr 7, z. B. infolge Stromausfall oder einer nnechanischen B,@eschädigung der Pumpe, sinkt im Leitungsrohr 7 hinter der nicht dargestellten Pumpe der Druck. Dadurch entsteht eine sogenannte Diepressionswelle. Der Druckabfall gelängt über -das Rohr 26 -in idie Druckkammer 6 und in den Druckzylinder 5, es öffnet sich das Rückschlagventil24, der Druck im Zylinderraum 15 sinkt. Die Feder 13 verstellt- schnell Aden Steuerkolben 4 in die obere Grenzlage und öffnet dadurch Verschlußstück 3. Das Öl entweicht ,aus. dem Zylinderraum 15 durch die Leitung 18, das geöffnete Rückschlagventil 24 und durch das Rohr 25 @in die Druckkammer 6. Diamit ist idie Dämpfungsvorrichtung 1 zur Abführung der gefährlichen Druckwelle in das Druckausgleichsrohr 10 vorbereitet.The damping device according to the invention works in the following way. In the event of a sudden interruption of the - flow in the pipe 7, z. B. as a result Power failure or mechanical damage to the pump sinks in the pipe 7 behind the pump, not shown, the pressure. This creates a so-called Wave of theft. The pressure drop extends through the pipe 26 into the pressure chamber 6 and into the pressure cylinder 5, the check valve 24 opens, the pressure in the Cylinder space 15 sinks. The spring 13 quickly displaces the control piston 4 into the upper limit position and thereby opens locking piece 3. The oil escapes, out. to the Cylinder space 15 through line 18, the open check valve 24 and through the tube 25 into the pressure chamber 6. Diamit is the damping device 1 for discharge prepared for the dangerous pressure wave in the pressure equalization tube 10.

Bei dem nachfolgenden, allmählichen Druckanstieg in dem Leitungsrohr 7 steigt auch der Druck in der Druckkammer 6 und in Iden Leitungen des Druckzylinders 5. Das Rückschlagventil 24 wird geschlossen. Das Drucköl wird über das Drosselventil 19 idurch die Leitung 17, durch (den erweiterten Raunz 20 und durch die Nuten 23 -des Drosselkolbens 22 der größeren Fläche 11 des Steuerkolbens 4 zugeführt. Gleichzeitig beaufschlagt das Drucköl auch die kleinere Fläche 12 des Steuerkolbens 4 und trägt somit dazu bei, das Verschlußstück3 beim anfänglichen Druckanstieg in seiner offenen Lage zu halten. Die Längsnuten 23 des Drosselkolbens 22 haben einen solchen veränderlichen Querschnitt, idaß (die Drosselung ider Druckölzufüh-. rung zunächst gering ist, weil ein breiter Querschnitt der Nuten für die Druckölzuführung zur Verfügung steht. Inder zweiten Phase vergrößert sich idie Drosselung,der Druckölzuführung nach und nach zu einem Maximum, so daß kurz vor Errichten der Schließlage des Verschlußstüeks 3 gemäß den Fig. 1 und 2 durch !den Minimalquerschnitt .der Nuten 23 iam freien Ende des Drosselkolbens 22 der Ölzufluß in der Zylinderraum 15 gesperrt wird. Hierdurch erreicht man, daß das Verschlußstüek 3 zunächst schnell und mit konstanter Geschwindigkeit in seine Schließlage verschoben wird, während in der zweiten Phase der Schließbewegung seine Geschwindigkeit allmählich asymptotisch auf den Nullwert sinkt. Man kann den Schließvorgang -durch entsprechende Wahl -des Querschnitts der Nuten 23 des Drosselkolbens 22 ändern.During the subsequent gradual pressure increase in the conduit 7 also increases the pressure in the pressure chamber 6 and in the lines of the pressure cylinder 5. The check valve 24 is closed. The pressure oil is supplied via the throttle valve 19 i through the line 17, through (the enlarged roughness 20 and through the grooves 23 -The throttle piston 22 is supplied to the larger area 11 of the control piston 4. Simultaneously the pressure oil also acts on the smaller surface 12 of the control piston 4 and carries it thus contributes to the closure piece 3 in its open at the initial pressure increase Able to hold. The longitudinal grooves 23 of the throttle piston 22 have such a variable Cross-section, id that (the throttling in the pressurized oil supply is initially small, because a wide cross-section of the grooves is available for the supply of pressurized oil. In the second phase, the throttling increases, the pressure oil supply gradually increases after to a maximum, so that shortly before establishing the closed position of the breechblock 3 according to FIGS. 1 and 2 by the minimum cross-section of the grooves 23 in the free area At the end of the throttle piston 22, the flow of oil into the cylinder space 15 is blocked. Through this one achieves that the closure piece 3 initially quickly and at a constant speed is moved into its closed position, while in the second phase of the closing movement its speed gradually decreases asymptotically to the zero value. One can Closing process - by appropriate choice - of the cross section of the grooves 23 of the throttle piston 22 change.

Das Druckwasser aus dem Leitungsrohr 7 kann der Druckkammer 6 über einen Syphon, ein Absperrventil, Filter u. dgl. im Rohr 26 zugeführt wenden. Dadurch hat man eine Sicherung gegen die Entleerung (der Kammer 6. Desgleichen können Verunreinigungen aus dem Leitungsrohr 7 nicht in die Druckkammer 6 gelangen.The pressurized water from the pipe 7 can pass through the pressure chamber 6 a siphon, a shut-off valve, filter and the like. Through this if you have a safeguard against emptying (of the chamber 6. Contaminants do not get out of the pipe 7 into the pressure chamber 6.

Der mit dem Steuerkolben 4 fest verbundene Drosselkolben 22 braucht nicht Längsnuten aufzuweisen, er - kann z. B. kegelförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein, ist dann .aber mit seiner kleineren Querschnittsfläche am Steuerkolben 4 zu befestigen.The throttle piston 22 firmly connected to the control piston 4 needs do not have longitudinal grooves, he - can z. B. conical or frustoconical be formed, is then .aber with its smaller cross-sectional area on the control piston 4 to attach.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for damping water hammer in pipelines, in which the connection of a pressure equalization pipe branching off the line pipe can be shut off by a closure piece which is firmly connected to a control piston which is tightly slidable in a pressure cylinder and which on the one hand is connected by a spring - The closure piece opening sense and by a control medium, z. B. 01, whose pressure is dependent on the pressure in the pipeline, is applied in the closing sense, wherein in the pressure cylinder nor- a return line is provided for the control medium, characterized in that the control piston (4), preferably a differential piston, - On the side acted upon by the control medium, it is connected to a throttle piston (22) provided with longitudinal grooves (23) of variable cross-section, which is in a sliding guide (21) between an enlarged space (20) of the supply line (17) and the cylinder space ( 15) can be moved.

2. Device according to claim 1, characterized in that the throttle piston (22) is designed as a truncated cone, the smaller cross-sectional area with the control piston (4) is connected.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the Pressure chamber (6) both water from the pipe (7) and for transmission pressure surges on the control piston (4) are lighter compared to water and control medium that does not mix with it, e.g. B. oil contains.

4. Device according to claim 1, characterized in that in the wall of the pressure cylinder (5) a duct connected to the pressure chamber (6) runs, one of which is connected to a throttle valve (19) provided supply line (17) for the control medium, one with a check valve (24) provided return line (18) and a feed line (1 $) for the feed of the control medium branches off to the smaller area (12) of the control piston (4y).