DE1164764B

DE1164764B - Pressure shock absorber for water pipes

Info

Publication number: DE1164764B
Application number: DES65664A
Authority: DE
Inventors: Jean Duc
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1959-10-22
Filing date: 1959-10-30
Publication date: 1964-03-05

Description

Druckstoßdämpfer für Wasserleitungen Die Erfindung betrifft einen Druckstoßdämpfer für Wasserleitungen mit einem, vorzugsweise auf der Druckseite einer Förderpumpe, an die Rohrleitung angeschlossenen Wasserbehälter, dessen Wasserfüllung bei Absinken des Druckes in die Leitung einströmt und durch Luft verdrängt wird.Pressure shock absorbers for water pipes The invention relates to a Pressure shock absorber for water pipes with one, preferably on the pressure side a feed pump, water tank connected to the pipeline, its water filling flows into the line when the pressure drops and is displaced by air.

In Rohrleitungen von Pumpenanlagen entstehen bei einer Änderung der Arbeitsverhältnisse Druckänderungen, welche zur Beschädigung der Rohrleitung führen können. Insbesondere entsteht bei plötzlichem Abschalten einer Pumpe z. B. durch Stromausfall usw. in der Rohrleitung eine Unterdruckwelle, welche Kavitationserscheinungen zur Folge haben kann und die Rohrleitung somit einmal durch eventuelle Vakuumbildung und zweitens durch den darauffolgenden schlagartigen Druckanstieg gefährdet. Aus diesem Grunde werden derartige Rohrleitungen oft mit Windkesseln versehen, welche neben einem bestimmten Vorrat von unter dem in der Rohrleitung herrschenden Druck stehender Luft auch einen Vorrat an Wasser enthalten, das im Falle eines plötzlichen Ausfalles der Pumpe durch die Luft in die Rohrleitung gedrückt wird und auf diese Weise das Entstehen von Vakuumstellen in der Rohrleitung vermeidet. Diese Windkessel sind jedoch bei größeren Fördermengen sehr groß, schwer unterzubringen und außerdem kostspielig.In the pipelines of pump systems, when the Working conditions Changes in pressure which lead to damage to the pipeline can. In particular, if a pump is suddenly switched off, for. B. by Power failure etc. in the pipeline a negative pressure wave, which cavitation phenomena and the pipeline thus once through possible vacuum formation and secondly, endangered by the subsequent sudden increase in pressure. the end For this reason, such pipelines are often provided with air tanks, which in addition to a certain supply of under the pressure prevailing in the pipeline stagnant air also contain a supply of water, which in the event of a sudden Failure of the pump through which air is pressed into the pipeline and onto it Way avoids the creation of vacuum points in the pipeline. These wind kettles however, are very large, difficult to accommodate and also with larger flow rates expensive.

Es ist ein Druck-Windkessel für Dampfspeisepumpen, insbesondere für Lokomotiven bekannt geworden, bei welchem der Druckraum über ein in den Druckraum öffnendes Rückschlagventil an einen Druckluftbehälter angeschlossen ist. Diese Einrichtung ist für den erfindungsgemäßen Zweck unbrauchbar, da eine Druckminderung im Druckraum des Windkessels gegenüber dem Druckluftbehälter nicht möglich ist.It is a pressure air vessel for steam feed pumps, in particular for Locomotives have become known in which the pressure chamber has a into the pressure chamber opening check valve is connected to a compressed air tank. This facility is useless for the purpose according to the invention, since a pressure reduction in the pressure chamber of the air vessel compared to the compressed air tank is not possible.

Durch die Erfindung wird eine Einrichtung geschaffen, welche an Stelle der bisher üblichen Windkessel den Schutz der Rohrleitung gegen hydraulische Schläge übernimmt und viel kleiner und daher auch billiger sein kann.The invention provides a device which in place the hitherto customary air tanks protect the pipeline against hydraulic impacts takes over and can be much smaller and therefore cheaper.

Erfindungsgemäß ist ein Druckstoßdämpfer der eingangs angegebenen Art dadurch gekennzeichnet, daß der entlüftbare Wasserbehälter über ein Druckminderventil mit einem Druckluftbehälter verbunden ist, dessen Innendruck höher ist als der normale Betriebsdruck in der Rohrleitung, wobei der öffnungsdruck des Druckminderventiles unter diesem Betriebsdruck aber über dem Druck liegt, bei dem die Rohrleitung durch den äußeren Atmosphärendruck beschädigt werden könnte.According to the invention, a pressure shock absorber is that specified at the beginning Type characterized in that the ventable water tank has a pressure reducing valve is connected to a compressed air tank, the internal pressure of which is higher than normal Operating pressure in the pipeline, where the opening pressure of the pressure reducing valve below this operating pressure but above the pressure at which the pipeline passes through the external atmospheric pressure could be damaged.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung schematisch dargestellt. Es zeigt: F i g. 1 die Anordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung bei einer Pumpenanlage, F i g. 2 ein Diagramm des Druckverlaufes nach dem Abschalten der Pumpe in einer Anlage nach F i g. 1, F i g. 3 eine abgeänderte Ausführung der Einrichtung nach F i g. 1.In the drawing is an embodiment of the invention Device shown schematically. It shows: F i g. 1 the arrangement of the invention Installation in a pump system, F i g. 2 shows a diagram of the pressure curve according to switching off the pump in a system according to FIG. 1, Fig. 3 a modified one Execution of the device according to F i g. 1.

In F i g. 1 ist eine Pumpe 1 dargestellt, welche durch eine Saugleitung 2 Wasser aus einem Behälter 3 ansaugt und dieses in eine Rohrleitung 4 fördert. Die Rohrleitung 4 ist in der Nähe der Pumpe 1 mit einer Rückschlagklappe 5 versehen und durch einen Rohrstutzen 6 mit einem Wasserbehälter 7 verbunden. Der obere Teil des Wasserbehälters 7 steht über eine Luftleitung 8 mit einem Druckluftbehälter 9 in Verbindung. In der Luftleitung 8 ist ein Druckminderventil 10 angeordnet. Der obere Teil des Wasserbehälters 3 ist mit einem ins Freie führenden Entlüftungsventil 11 versehen. Außerdem weist der Wasserbehälter 7 ein Sicherheitsventil 12 auf.In Fig. 1, a pump 1 is shown, which through a suction line 2 draws in water from a container 3 and conveys it into a pipe 4. The pipeline 4 is provided with a non-return valve 5 in the vicinity of the pump 1 and connected to a water tank 7 by a pipe socket 6. The upper part of the water tank 7 is via an air line 8 with a compressed air tank 9 in connection. A pressure reducing valve 10 is arranged in the air line 8. Of the The upper part of the water tank 3 has a vent valve leading to the outside 11 provided. The water tank 7 also has a safety valve 12.

Der Wasserbehälter 7 ist mit Wasser gefüllt, der Druckluftbehälter 10 enthält Luft, welche unter einem Druck steht, der höher ist als der auch im Wasserbehälter 7 herrschende Betriebsdruck der Rohrleitung 4. Das Druckminderventil 10 ist so eingestellt, daß ein Überströmen von Luft aus dem Druckluftbehälter 9 in den Wasserbehälter 7 erst dann erfolgt, wenn im Wasserbehälter 7 der Druck unter den Betriebsdruck gesunken ist. Wird nun während des Betriebes plötzlich die Pumpe l ausgeschaltet, so schließt die Rückschlagklappe 5 die Rohrleitung, damit das Wasser nicht aus dem oberen Behälter durch die Pumpe 1 zurückfließen kann. Die in der Rohrleitung 4 in Bewegung befindliche Wassersäule bewegt sich jedoch infolge ihrer Trägheit weiter und der Druck im unteren Teil der Rohrleitung und damit auch im Wasserbehälter 7 sinkt. Wenn der Druck im Behälter 7 unter den Öffnungsdruck des Ventiles 10 gesunken ist; strömt aus dem Druckluftbehälter 9 Luft in den Wasserbehälter 7 und verhindert dort ein weiteres Absinken des Druckes, während dieser die Rohrleitung 4 weiter mit Wasser speist. Nach dem Abbremsen der in der Rohrleitung befindlichen Wassersäule steigt der Druck im Wasserbehälter 7 wieder auf den statischen Druck der Rohrleitung 4 an, wobei das im Wasserbehälter 7 entstandene Luftpolster federnd wirkt. Nach der Wiederherstellung normaler Verhältnisse kann der Wasserbehälter 7 durch das Ventil 11 entlüftet werden.The water tank 7 is filled with water, the compressed air tank 10 contains air which is under a pressure which is higher than the operating pressure of the pipeline 4 also prevailing in the water tank 7. The pressure reducing valve 10 is set so that an overflow of air from the compressed air tank 9 in the water tank 7 only takes place when the pressure in the water tank 7 has dropped below the operating pressure. If the pump 1 is suddenly switched off during operation, the non-return valve 5 closes the pipeline so that the water cannot flow back through the pump 1 from the upper container. The water column in motion in the pipeline 4, however, continues to move due to its inertia and the pressure in the lower part of the pipeline and thus also in the water tank 7 drops. When the pressure in the container 7 has fallen below the opening pressure of the valve 10; air flows out of the compressed air tank 9 into the water tank 7 and prevents there a further drop in pressure while it continues to feed the pipeline 4 with water. After the water column in the pipeline has been slowed down, the pressure in the water tank 7 rises again to the static pressure of the pipeline 4, the air cushion created in the water tank 7 having a resilient effect. After normal conditions have been restored, the water tank 7 can be vented through the valve 11.

In F i g. 2 ist der zeitliche Verlauf des Druckes in der Rohrleitung 4 dargestellt, und zwar vergleichsweise sowohl bei Verwendung des erfindungsgemäßen Druckstoßdämpfers als auch bei Einbau eines bekannten Windkessels. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung sinkt der Druck P gemäß der Kurve a nach dem Abschalten der Pumpe 1 sehr rasch auf den Wert P1, bei welchem das Druckminderventil 10 öffnet und Luft in den Wasserbehälter 7 strömt. Bei ausreichendem Luftvorrat im Druckluftbehälter 9 bleibt der Druck im Wasserbehälter 7 dann gleich. Der Druck im Wasserbehälter sinkt nicht unter den am Ventil 10 eingestellten Wert, der klein genug ist, um ein rasches Abbremsen der Wassersäule zu ermöglichen, jedoch nicht so klein, daß eine Beschädigung der Rohrleitung durch den äußeren atmosphärischen Druck stattfinden könnte. Nach dem Abbremsen der Wassersäule in der Rohrleitung 4 erfolgt dann durch Rückströmen der Wassermasse wieder ein Anstieg des Druckes auf den durch den statischen Druck gegebenen Wert, was im Diagramm nicht mehr dargestellt ist.In Fig. 2 shows the time course of the pressure in the pipeline 4, in a comparative manner both when the pressure shock absorber according to the invention is used and when a known air vessel is installed. In the device according to the invention, the pressure P falls very rapidly according to curve a after the pump 1 is switched off to the value P1 at which the pressure reducing valve 10 opens and air flows into the water tank 7. If there is a sufficient supply of air in the compressed air tank 9, the pressure in the water tank 7 then remains the same. The pressure in the water tank does not drop below the value set on the valve 10 , which is small enough to enable the water column to be slowed down quickly, but not so small that the pipeline could be damaged by the external atmospheric pressure. After the water column in the pipeline 4 has been slowed down, the backflow of the water mass causes the pressure to rise again to the value given by the static pressure, which is no longer shown in the diagram.

Bei Anschluß eines üblichen Windkessels mit Luft-und Wasservorrat an die Rohrleitung, sinkt nach dem Abschalten der Pumpe 1 der Druck nicht so schnell wie bei Verwendung des erfindungsgemäßen Druckstoßdämpfers, sondern dieser verläuft durch Expansion des Luftpolsters nach der Kurve b. Das bedeutet, daß die auf die Wassersäule ausgeübte Bremswirkung anfänglich viel geringer ist und daher bei vergleichbaren Verhältnissen auch mehr Wasser aus dem Windkessel der Rohrleitung zugeführt werden muß, um das Auftreten von Unterdruckstellen in der Leitung zu vermeiden. Außerdem besteht keine Gewähr, daß z. B. bei zu klein bemessenem Windkessel der Druck in der Leitung nicht unter den zulässigen Wert sinkt. Ein die gleiche Wirkung wie der erfindungsgemäße Druckstoßdämpfer hervorrufender Windkessel muß daher viel größer sein, als der Wasserbehälter 7, bzw. die Behälter 7 und 9 zusammen, und zwar erstens um die unter Betriebsdruck einen größeren Raum beanspruchende Luftmenge zu fassen, zweitens um die infolge schlechterer Bremswirkung erforderliche größere Wassermenge aufzunehmen.When connecting a conventional air tank with air and water supply to the pipeline, the pressure does not drop as quickly after switching off pump 1 as when using the pressure shock absorber according to the invention, but this runs by expanding the air cushion after the curve b. That means that the The braking effect exerted by the water column is initially much lower and therefore at comparable Ratios, more water can be fed from the air tank to the pipeline must in order to avoid the occurrence of negative pressure points in the line. aside from that there is no guarantee that z. B. If the air chamber is too small, the pressure in the line does not drop below the permissible value. One the same effect as that Pressure shock absorbers producing air chambers according to the invention must therefore be much larger be than the water tank 7, or the tanks 7 and 9 together, firstly in order to contain the amount of air that takes up a larger space under operating pressure, secondly, the larger amount of water required as a result of the poorer braking effect to record.

In der F i g. 3 ist an den Wasserbehälter 7 über ein Rohr 19 ein einen Schwimmer 20 enthaltendes Entlüftungsventil 21 angeschlossen, welches über eine Drosselstelle 22 ins Freie führt. Sobald der Wasserspiegel im Wasserbehälter 7 unter die Höhe des Rohres sinkt, öffnet das Schwimmerventil 21 und die im Wasserbehälter 7 enthaltene Luft kann durch die Drosselstelle 22 langsam entweichen. Das dauert so lange bis der Wasserspiegel wieder auf die zur Schließung des Schwimmerventils 21 führenden Höhe ansteigt. Das Entlüftungsventil ist so angeordnet, daß immer ein kleiner Luftraum im Wasserbehälter 7 verbleibt.In FIG. 3, a vent valve 21 containing a float 20 is connected to the water tank 7 via a pipe 19 , which vent valve 21 leads to the outside via a throttle point 22. As soon as the water level in the water tank 7 falls below the height of the pipe, the float valve 21 opens and the air contained in the water tank 7 can slowly escape through the throttle point 22. This lasts until the water level rises again to the level leading to the closure of the float valve 21. The vent valve is arranged in such a way that a small air space always remains in the water tank 7.

Claims

Claims: 1. Pressure shock absorber for water pipes with a water tank, preferably on the pressure side of a feed pump, connected to the pipe, the water filling of which flows into the pipe when the pressure drops and is displaced by air, characterized in that the ventable water tank (7) is connected via a pressure reducing valve (10) to a compressed air tank (9), the internal pressure of which is higher than the normal operating pressure in the pipeline (4), the opening pressure of the pressure reducing valve below this operating pressure but above the pressure at which the pipeline passes through the external atmospheric pressure could be damaged.

2. Pressure shock absorber according to claim 1, characterized in that the water tank (7) has an automatic venting device (12) which consists of a float valve (20, 21) and a throttle point (22) controlled by the water level. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 479 982, 541 836; French patent specification No. 644 310.