DE2824604C2

DE2824604C2 - Pressure surge protection

Info

Publication number: DE2824604C2
Application number: DE19782824604
Authority: DE
Inventors: Eduard 6711 Großkarlbach Anspach
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1978-06-05
Filing date: 1978-06-05
Publication date: 1982-05-06
Also published as: DE2824604A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verhinderung von Druckslößen in Rohrleitungen.The invention relates to a device for preventing pressure surges in pipelines.

Durch plötzliche Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit von in Pumpendruckleitungen strömenden Flüssigkeiten, die beispielsweise bei der Betätigung von Armaturen entstehen, werden Druckschwankungen hervorgerufen, die unter Umständen die Pumpanlage gefährden. Maximale Druckstöße entstehen, wenn bei Betrieb aller Pumpen der Antrieb plötzlich unterbrochen wird. Dieser Fall kann z. B. bei elektrisch angetriebenen Pumpen durch einen Stromausfall entstehen. Die hieraus resultierende Druckabsenkung kann vor allem von Hochpunkten zum Abreißen der Flüssigkeitssäule mit einem sich daraus ergebenden späteren Druckanstieg führen.By sudden changes in the flow rate of flowing in pump pressure lines Liquids that arise, for example, when actuating fittings, become pressure fluctuations which may endanger the pumping system. Maximum pressure surges occur when at Operation of all pumps the drive is suddenly interrupted. This case can e.g. B. with electrical driven pumps caused by a power failure. The resulting pressure drop can especially from high points to tear off the liquid column with a resulting lead to later pressure increase.

Durch den Einbau von Belüftungsventilen an gefährdeten Stellen der Rohrleitung ist es möglich, die Druckabsenkung auf den Atmosphärendruck zu begrenzen, da derartige Ventile bei Erreichen dieses Drucks öffnen und Luft in die Rohrleitung eintreten lassen. Weiterhin in der Rohrleitung vorgesehene Rückschlagklappen mit Umführung und Entlüftungsventilen sollen sicherstellen, daß die Luft in der Überdruckphase so langsam wieder ausgeblasen wird, daß kein schlagartiges Stillstehen der zurückfließenden Wassersäule und damit kein Druckstoß entstehen kann.By installing ventilation valves in endangered parts of the pipeline, it is possible to prevent the To limit the pressure drop to atmospheric pressure, as such valves when this pressure is reached open and allow air to enter the pipeline. Non-return valves also provided in the pipeline with bypass and vent valves should ensure that the air in the overpressure phase so is slowly blown out again so that there is no sudden standstill of the water column flowing back and so that no pressure surge can occur.

Die Verwendung von Beluftungsventilen hat verschiedene Nebenwirkungen zur Folge, die deren Einsatz in vielen Anwendungsfällen ausschließt. So kann bei Trinkwasserleitungen das Einsaugen von Luft aus hygienischen Gründen schädlich sein. Bei Chemie-Abwasser dagegen muß unter Umständen die Luft vor dem Ausblasen gereinigt werden. Bei nicht eindeutigThe use of ventilation valves has several Side effects result, which excludes their use in many applications. So can Drinking water pipes sucking in air can be harmful for hygienic reasons. For chemical wastewater however, the air may have to be cleaned before blowing out. When not clearly

ίο bestimmten Hochpunkten kann es geschehen, daß nicht die gesamte aufgenommene Luft langsam zum Ventil entweicht, sondern ein Rest in der Leitung bleibt Ein weiterer Nachteil der Be- und Entlüftungsventile liegt darin, daß diese mit dem Fördermedium in Verbindung kommen. Hieraus ergibt sich die Gefahr der Verschmutzung, die zu einem Versagen der Ventile und damit der Druckstoßsicherung führen kann.ίο certain high points it can happen that not all the air taken in slowly escapes to the valve, but a remainder in the line remains on Another disadvantage of the ventilation valves is that they are in connection with the pumped medium come. This results in the risk of contamination, which leads to failure of the valves and thus of the Pressure surge protection can lead.

Eine andere, aufwendigere Art der Sicherung gegen Druckstöße ist der Einbau von Nachsaugetanks. Ein solcher Nachsaugetank hält ein im Normalbetrieb ruhendes Reservoir an Flüssigkeit bereit, das bei einem Absinken des Druckes in der Rohrleitung in diese einströmt. Auch der Einsatz dieser Druckstoßsicherung ist nicht für alle Anwendungsfälle geeignet Vor allem bei Trinkwasserleitungen muß wegen der zu vermeidenden Seuchengefahr sichergestellt sein, daß kein Wasser in die Leitung eintritt, welches längere Zeit geruht hat. Überdies sind de; artige Tanks frostgefährdet
Schließlich sind noch mit elastischen Körpern ausgestattete Eini !chtungen bekannt, die zur Dämpfung der bei Verdrängerpumpen entstehenden pulsierenden Stöße dienen. So beschreibt die DE-PS 8 45582 einen Stoßdämpfer für Flüssigkeiten, der aus einer oder mehreren, in einem Gehäuse angeordneten elastischenAnother, more complex type of protection against pressure surges is the installation of suction tanks. Such a post-suction tank holds ready a reservoir of liquid which is idle during normal operation and which flows into the pipeline when the pressure drops. The use of this pressure surge protection is also not suitable for all applications. Especially with drinking water pipes, because of the risk of epidemics to be avoided, it must be ensured that no water enters the pipe which has been idle for a long time. Moreover, de; like tanks endangered by frost
Finally, devices equipped with elastic bodies are known which serve to dampen the pulsating shocks that occur in positive displacement pumps. For example, DE-PS 8 45582 describes a shock absorber for liquids, which consists of one or more elastic elements arranged in a housing

J5 Kugeln bestehtConsists of J5 balls

In der CH-PS 5 12 012 wird eine als Windkessel bezeichnete Einrichtung geschildert, bei der ein gasgefüllter Gummisack Verwendung findet. Dieser Gummisack befindet sich in dem Seitenraum eines in der Art eines Fittings auspebildt'.en Teils, welches in die Druckflüssigkeitsleitung einzusetzen ist. Über ein in einem Deckel angeordnetes Rückschlagventil wird der Gummisack gefüllt.In CH-PS 5 12 012, a device called an air chamber is described in which a gas-filled rubber bag is used. This rubber bag is located in the side space of an in of the type of fitting, which is part of the Hydraulic fluid line is to be used. Via a check valve arranged in a cover, the Rubber bag filled.

Die US-PS 25 30 19O hat eine Dämpfungseinrichtung zum Gegenstand, bei der eine luft- oder gasgefüllte Blase eine Pufferfunktion übernimmt. Die Blase ist von einem gelochten Metallbehälter umgeben, der in einem in die Rohrleitung einzuschaltenden Gehäuse vorgesehen ist. Über ein außerhalb dieses Gehäuses vorhandenes Ventil die Blase gefüllt.The US-PS 25 30 19O has a damping device an object in which an air or gas-filled bladder takes on a buffer function. The bladder is from surrounded by a perforated metal container, which is provided in a housing to be switched into the pipeline is. The bladder is filled via a valve outside this housing.

Während die bis hier geschilderten Dämpfungseinrichtungen einen vergleichsweise hohen baulichen Aufwand erfordern, zeichnet sich die Einrichtung der US-PS 32 73 597 durch die Verwendung einfacher ■ Mittel aus: Innerhalb eines in die Druckleitung einzuschraubenden rohrförmigen Behälters befindet sich ein mit Gas gefülltes Kissen, welches so gefaltet ist, daß es sich unter Belastung eines freien Durchganges an die Behälterwandung anschmiegt. Dieses Kissen bedarf zwar keines Ventils und keiner Verbindung zur Außenseite des Behälters; eine Kontrolle des Innendruckes und damit der Funktion ist allerdings auch nicht möglich.
Die mit Luft oder Gas gefüllten Blasen oder KissenWhile the damping devices described so far require a comparatively high structural effort, the device of US-PS 32 73 597 is characterized by the use of simple ■ means: Inside a tubular container to be screwed into the pressure line is a gas-filled cushion, which so is folded so that it clings to the container wall under load of a free passage. Although this cushion does not require a valve and no connection to the outside of the container; however, it is also not possible to check the internal pressure and thus the function.
The bladders or pillows filled with air or gas

f>j vermögen zwar die in Druckleitungen von Verdrängerpumpen hochfrequent pulsierenden Druckstöße zu dämpfen; zur Vermeidung von Druckstößen, wie sie beispielsweise nach dem Abreißen der Flüssigkeitssäulef> j are capable of those in pressure lines of positive displacement pumps to dampen high-frequency pulsating pressure surges; to avoid pressure surges like them for example after the liquid column has been torn off

in einer Rohrleitung entstehen, sind sie ungeeignet. Eine Einrichtung zur Verhinderung von Druckstößen muß nämlich schon der einem Druckstoß vorausgehenden Druckabsenkung entgegenwirken.arise in a pipeline, they are unsuitable. One Device for preventing pressure surges must namely already the one preceding a pressure surge Counteract pressure reduction.

Es bleibt noch auf eine Einrichtung zur Herabsetzung von Geräuschen in Wasserleitungssystemen hinzuweisen (CH-PS 2 45 609), die aus einer einen abgeschlossenen Hohlraum enthaltenden Rohrstrecke besteht, welche den geräuscherzeugenden Organen vorgeschaltet ist. Es handelt sich dabei um eine starre Einrichtung, die weder zur Verhinderung noch zur Dämpfung von Druckstößen etwas beiträgt.It remains to point out a device for reducing noise in water pipe systems (CH-PS 2 45 609), which consists of a pipe section containing a closed cavity, which is connected upstream of the sound-producing organs. It is a rigid device, which does nothing to prevent or dampen pressure surges.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckstoßsicherung zu schaffen, die, ähnlich den Belüftungsventilen und Nachsaugetanks, bereits der dem Druckstoß verangehenden Druckabsenkung entgegenwirkt, die aber den Eintritt eines dem Durchflußmedium nicht oder nicht mehr entsprechenden Mediums vermeidet. Es soll also weder Außenluft noch abgestandenes Durchflußmedium in die Rohrleitung gelangen.The invention is based on the object of creating a pressure surge protection which, similar to the Ventilation valves and post-suction tanks, already counteracts the pressure drop caused by the pressure surge, but the entry of a medium which does not correspond or no longer corresponds to the flow medium avoids. So it should neither outside air nor stale Flow medium get into the pipeline.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein in der Rohrleitung angeordnetes Gefäß mit elastischer Wand, das bei Normaldruck der Lei'ung auf ein Nullvolumen zusammengedrängt ist, bei Druckabfall sein Volumen vergrößern kann und dessen !nnenraum über eine Ventileinrichtung mit einem von dem Durchflußmedium getrennten fließfähigen Medium in Verbindung steht, dessen Druck geringer ist als der Normaldruck des Durchflußmediums, wobei die Ventileinrichtung in Durchtrittsrichtung zum Gefäßinnenraurn einen großen Öffnungsquerschnitt, in der entgegengesetzten Richtung aber einen kleinen Öffnungsquerschnitt besitzt. The object is achieved according to the invention by a vessel arranged in the pipeline and having an elastic Wall, which at normal pressure of the line on a Zero volume is compressed, its volume and its interior can increase in the event of a pressure drop via a valve device with a flowable medium separated from the flow medium in Connection is, the pressure of which is lower than the normal pressure of the flow medium, wherein the valve device in the direction of passage to the inside of the vessel a large opening cross-section, in the opposite one Direction but has a small opening cross-section.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung macht sich gewissermaßen die Vorteile der eingangs geschilderten Druckstoßsicherungen zunutze, ohne deren Nachteile zu übernehmen. Sie vermag ebenfalls das relativ einfache Prinzip der Be- und Entlüftungsventile zu nutzen, verhindert aber die Berührung der bei einem Druckabfall eingesaugten Luft mit dem Durchflußmedium der Rohrleitung. Sie stellt überdies der eingesaugten Luft einen genau definierten und abgegrenzten Raum zur Verfügung, so daß die gesamte eingeströmte Luft langsam über die Ventileinrichtung entweicht und der Verbleib von Restmengen der Luft in der Rohrleitung mit Sicherheit vermieden wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung nutzt aber auch des von den Nachsaugetanks her bekannte Prinzip insofern, als sie einen das Durchflußmedium und die Außenluft trennenden Puffer bildet. Sie stellt jedoch andererseits eine Umkehr der bekannten Nachsaufectanks dar, da sie als Puffermedium nicht die Flüssigkeit der Rohrleitung, sondern die Außen!uft benutzt. Hieraus ergibt sich auch der entscheidende Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber den bekannten Nachsaugetanks: Das Puffermedium wird in eine Umgebung entlassen, in der es nicht im geringsten stört.The device according to the invention makes the advantages of those described above to a certain extent Take advantage of pressure surge protection without taking on their disadvantages. It can also do that relatively to use the simple principle of the ventilation valves, but prevents touching the one Pressure drop sucked in air with the flow medium of the pipeline. It also represents the sucked in Air a precisely defined and delimited space is available, so that all of the air that has flowed in slowly escapes through the valve device and residual amounts of air remain in the pipeline will certainly be avoided. The device according to the invention also uses that of the post-suction tanks known principle insofar as they have a buffer separating the flow medium and the outside air forms. On the other hand, however, it represents a reversal of the well-known refill tanks, as they are used as a buffer medium not the liquid in the pipeline, but the outside air. This also results in the decisive advantage of the device according to the invention compared to the known post-suction tanks: Buffer medium is released into an environment in which it does not disturb in the least.

Während mit Luft oder einem anderen Gas gefüllte Blasen oder Kissen, die ihre dämpfende Wirkung erst nach der Entstehung eines Druckstoßes entfalten, einen erheblichen Raumbedarf besitzen, benötigt das bei normalen Bedingungen leere, sich erst im Bedarfsfall füllende Gefäß der erfindungsgemäßen Vorrichturg nur sehr wenig Platz.While bubbles or pillows filled with air or another gas are the first to have their cushioning effect unfold after the occurrence of a pressure surge, have a considerable space requirement, this is required Under normal conditions, the device according to the invention is only empty and only refills when needed very little space.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht auf die Verwendung der unter Atmosphärendruck stehenden Außenluft beschränkt. Vielmehr besteht auch die Möglichkeit, daß der Innenraum des elastischer.The device according to the invention is not based on the use of those under atmospheric pressure Outside air restricted. Rather, there is also the possibility that the interior of the elastic.

ίο Gefäßes mit einem in einem Behälter befindlichen Gas, in Verbindung steht. Die Maßnahme erlaubt eine Anpassung des Druckes des in das elastische Gefäß einströmenden Mediums an die in einer Druckstoßberechnung ermittelte optimale Druckabsenkung in der Rohrleitung.ίο a vessel with a gas in a container, communicates. The measure allows the pressure in the elastic vessel to be adjusted inflowing medium to the optimal pressure drop determined in a pressure surge calculation in the Pipeline.

Das innerhalb der Rohrleitung vorzusehende Gefäß kann in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung aus einem oder mehreren Schläuchen bestehen, die innerhalb eines oder mehrerer in die Rohrleitung eingeschalteter Rohrstutzen angebracht sind und über jeweils an einem oder an beiden Schlauchenden angeordnete Ventileinrichtunge ί mit einem fließfähigen Medium, insbesondere der Auöen'uft, in Verbindung stehen.The vessel to be provided within the pipeline can be made from in an expedient embodiment of the invention one or more hoses are made inside one or more hoses in the pipeline switched pipe socket are attached and over each at one or both hose ends arranged valve devices ί with a flowable medium, in particular the outside air, in connection stand.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn das elastische Gefäß durch eine im Normalbetrieb an der Rohrinnenwand anliegende Membran gebildet w'rd, wobei eine oder mehrere in der Rohrwand vorgesehene Ventileinrichtungen die Verbindung mit einem vom Durchflußmedium unabhängigen fließfähigen Medium herstellen.A further advantageous embodiment of the invention results when the elastic vessel by a w'rd formed membrane lying against the inner wall of the pipe during normal operation, one or more in the Pipe wall provided valve devices the connection with an independent of the flow medium Produce a flowable medium.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Die Zeichnung zeigt eine Vorrichtung zur Verhinderung von Druckstößen, deren elastisches Gefäß durch einen Schlauch gebildet wird, der über an seinen beiden Enden angeordnete Ventileinrichtungen mit der Außenluft in Verbindung steht. Und zwar zeigt dieAn embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. the Drawing shows a device for preventing pressure surges, the elastic vessel by a Hose is formed, which via valve devices arranged at both ends with the outside air in Connection. And that shows

Fig. 1 das linke Ende der Vorrichtung gegen das Ende eines Füllvorganges, und dieFig. 1 shows the left end of the device against the End of a filling process, and the

Fi g. 2 das rechte Ende der Vorrichtung gegen Ende des Entleerungsvorganges.Fi g. 2 the right end of the device towards the end of the emptying process.

Die Rohrleitung 1 ist mit zwei Schuhstutzen 2 versehen, in denen der Schlauch 3 und je ein Stützsieb 4 eingebaut sind und an deren Flansch 5 die langen Schenkel von Bogenrohren 6 montiert sind. An den kurzen Schenkeln der Bogenrohre 6 sind Ventilplatten 7 mit Venliltellern 8 und Führungsbolzen 9 sowie Insektensieben 10 angebracht. Bei Eintritt der Luft in die Vorrichtung heben die Ventilteller 8 von den Ventilplatten 7 ab, geben einen großen Öffnungsquerschnitt frei und ermöglichen so ein schnelles Einströmen der Außenluft in den Schlauch 3. Bei der Entleerung des Schlauches 3 liegen die Ventilteller 8 auf denThe pipeline 1 is provided with two shoe sockets 2, in which the hose 3 and a support screen 4 each are installed and on the flange 5 of which the long legs of arc tubes 6 are mounted. To the short legs of the curved tubes 6 are valve plates 7 with valve plates 8 and guide pins 9 as well Insect screens 10 attached. When the air enters the device, the valve disks 8 lift from the valve plates 7, release a large opening cross-section and thus enable the rapid inflow of the Outside air into the hose 3. When the hose 3 is emptied, the valve disks 8 rest on the

j5 /entilplatten 7 auf. Die Luft muß über die Bohrungen 1 1 in den Ventiltellern 8 ausströmen, was w^gen der vergleichsweise geringen Öffnungsquerschnitte der Bohrungen 11 langsam geschieht.j5 / valve plates 7 on. The air must pass through the holes 1 1 in the valve disks 8 flow out, which is due to the comparatively small opening cross-sections of the Bores 11 happens slowly.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. A device for preventing pressure surges in pipelines, characterized by a vessel (3) arranged in the pipeline (1) with an elastic wall, which is compressed to a zero volume at normal pressure of the line, can increase its volume in the event of a pressure drop and its interior space via a Valve device (7, 8) is connected to a fluid medium which is separate from the flow medium and whose pressure is lower than the normal pressure of the flow medium, the valve device having a large opening cross-section in the direction of passage to the interior of the vessel, but a small opening cross-section (11) in the opposite direction owns

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the interior of the vessel (3) with the the pipe (1) surrounding outside air is in communication.

3. Apparatus according to claim 5, characterized in that that the interior of the vessel (3) with a gas in a container in Connection.

4. Device according to one of claims I to 3, characterized in that the vessel by a or several hoses (3) are formed, which within one or more hoses in the pipeline (1) provided pipe socket are attached and each on one or both hose ends arranged valve devices (7, 8) with the medium, in particular the outside air, in connection stand.

5. Device according to one of claims 1 to 3, characterized. dat> the vessel through a at normal pressure adjacent to the pipe inner wall membrane is formed, with one or more in The valve devices provided on the pipe wall establish the connection with the medium.