DE3210239A1

DE3210239A1 - Windkessel zum ausgleich von foerderstromschwankungen in druckleitungen von pumpen u.dgl.

Info

Publication number: DE3210239A1
Application number: DE19823210239
Authority: DE
Inventors: Heinz M Naegel
Original assignee: Individual
Current assignee: ARCA REGLER GMBH 47918 TOENISVORST DE
Priority date: 1982-03-20
Filing date: 1982-03-20
Publication date: 1983-10-06
Also published as: DE3210239C2

Description

VON KREISLER SCHÖNWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

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PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler t 1973

Dr. Ing. K. Schönwald, Köln

Dr.-Ing. K.W. Eishold, Bad Soden

Dr. J. F. Fues, Köln

Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln

Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln

Dipl.-Ing. G. Selling, Köln

Dr. H.-K. Werner, Köln

19.3.1982 Sch/Sd

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

Heinz M. Nägel, Neuer Weg 5, 5568 Daun

Windkessel zum Ausgleich von Förderstroms^hwankungen in Druckleitungen von Pumpen u.dgl.

Die Erfindung bezieht, sich auf einen Windkessel zum Ausgleich von Förderstromschwankungen in Druckleitungen von Puirpen u.dgl., insbesondere von oszillierenden Verdrängerpumpen, wobei ein die Druckschwankungen aufnehmender Druckbehälter vorgesehen ist.

Bei oszillierenden Verdrängerpumpen wird infolge der periodisch wechselnden Kolbengeschwindxgkext bei jedem Hub die gesamte Flüssigkeitsmenge in der Saug- und Druckleitung beschleunigt und verzögert, wobei die Beschleunigungshöhen in den Totlagen besonders groß werden. Bei höheren Drücken und/oder langen Rohrleitungen führt dies zu unerwünscht hohen Druckschwankungen und zu einer entsprechend hohen Beanspruchung des Triebwerkes.

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U.

Zur Beseitigung dieser Erscheinungen verwendet mar. Windkessel, bei denen nur noch die Flüssiakeitsrnenge zwischen Windkessel und Pumpenkolben beschleunigt und verzögert wird, während die Geschwindigkeit in den Leitungen annähernd konstant bleibt- Hierbei, ist der Druckwindkessel unmittelbar an die Druckleitung angeschlossen, wobei das Fördermedium den Druckwindkessel durchströmt und hierzu umgeleitet wird. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich hierbei, wenn es sich um den Transport von chemisch oder mechanisch aggressiven und/der dickflüssigen Förderiuedier. handelt, die gegebenenfalls n^eh einen hohen Trockenstoffanzeil haben. Es besteht die Gefahr, daß Korrosions- und Erosicnserscheinungen■auftrecon und überhandnehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Windkessel der anfange genannten Art zu schaffen, der auch bei der Förderung vor chemisch oder mechanisch aggressiven Medien zuverlässig eingesetzt werden kann. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Windkessel aus einer von dem Fördermedium durchströmten Schiauch~embran, einer die Schlauchmembran umgebenden Vorlageflüssigkeit in einem den Schlauch enthaltenden Gehäuse, einem an der Außenfläche der Schlauchmembran angeordneten Ventil in der Vorlageflüssigkeit und einem die Vorlageflüssigkeit aufnehmenden Druckbehälter besteht.

5 Durch eine solche Ausbildung der windkesselartigen Vorrichtung ist der wesentliche Vorteil gegeben, daß die die Windkessel-Funktion ausmachende Anlage und auch das zur Dämpfung der Druckschwankungen verwendete Luft- oder Stickstof fpolster nicht mit: dom Fördermedium in Berührung kom-

JO men kann. Ferner wi ni Jas Fördermedium bei dem Schlauch-Windkessel t;e::..^;. : ^u-," :■.."f i ndung geradlinig durch den Kessel geführt: urn; nici;! >.;;..;.-leitet. Dadurch ergeben sich auch

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keine Beeinträchtigungen in der Strömungsgeschwindigkeit des Fördermediums, insbesondere von dickflüssigen Fördermedien mit hohem Trockenstoffanteil. Das Fördermedium kommt beim Durchfluß durch den Schlauch-Windkessel nur mit dem Schlauchinnern in Berührung. Korrosion und Erosion werden dadurch auf ein Minimum reduziert. Der Windkessel arbeitet zuverlässig. Der konstruktive Aufbau des Windkessels ist einfach und die Funktion leicht kontrollierbar.

Der Aufbau des Tastventils ist zweckmäßig so gehalten, daß TO das Tastventil einen der Schlauchmembran zugekehrten Teller aufweist. Es steht weiterhin unter Federwirkung und ist in der axialen Verschiebung in Richtung zur Schlauchmembran mittels eines Anschlages begrenzt. Es ist ferner von Bedeutung, daß der Druckbehälter am Boden ein Schwimmerventil aufweisen kann. Dadurch wird verhindert, daß die Schlauchraembran auch bei äußerem Überdruck nicht übermäßig beansprucht werden kann. Zugleich kann ein den sonstigen Schiauchmembranen obligatorj scher innenliegender Stützkörper entfallen, der den Schlauch bei. einseitigem äußeren Überdruck abgestützt hat.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Schlauchmembran des Schlauch-Windkessels bevorzugt als Doppelschlauch ausgebildet, der aus zwei konzentrischen Einzelschläuchen besteht. Hierbei sind die Einzelschläuche durch eine zwischen den Schläuchen befindliche Flüssigkeit funktionsmäßig gekoppelt. Dadurch wird der Sicherheitseffekt des Schlauch-Windkessels wesentlich erhöht, ohne daß die Funktion des Windkessdls beeinträchtigt wird. Zugleich wird die Raumbeanspruchung des Schlauch-Windkessels nicht größer als bei Verwendung nur einer Schlauchmembran.

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Der Doppelschlauch-Windkessel bietet den weiteren Vorteil des Einsatzes einer Schlauchbruch-Anzeigevorrichtung. Hierzu kann der zylindrische Zwischenraum zwischen den Schläuchen durch eine Leitung mit der Schlauchbruch-Anzeigevorrichtung verbunden werden. Die Anzeigevorrichtung weist zweckmäßig einen Druckbehälter mit einem Rückschlagventil und einer Sonde auf. Auf diese Weise ergibt sich eine wesentliche Vereinigung von Vorteilen des Schlauch-Windkessels gegenüber den bekannten Ausführungen.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten und die Erfindung verkörpernden Ausführungsform nachstehend erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schlauch-Windkessel nach der Erfindung im Längsschnitt und im Schema.

Fig. 2 und 3 stellen verschiedene Phasen in der Funktion des Schlauch-Windkessels gemäß der Erfindung schematisch dar.

Der Windkessel 1 setzt sich aus einer von dem Fördermedium

3 durchströmten Schlauchmembran 4, einer die Schlauchmembran umgebenden Vorlageflüssigkeit 5 in einem Gehäuse 6, einem

an der Außenfläche der Schlauchmembran 4 angeordneten Tastventil 11 in der Vorlageflüssigkeit des Gehäuses 5a und einem die Vorlagef lüssigko i. t auf nehmenden Druckbehälter 7 zusammen. Statt einer einzelnen Schlauchmembran 4 kann auch ein 2^r> Doppe.] schlauch vorgesehen sein, der aus der Schlauchmembran

4 und einer weiteren Schlauchmembran 8 besteht. Die beiden Schlauchmembranon Λ und 8 sind konzentrisch zueinander angeordnet und mittels; entsprechender Flansche zwischen den Flanschen 6a und Ob höh Gehäuses 6 eingespannt. Zwischen

"Hj den einzelnen Mciilauciiu-mbranon 4 und 8 befindet sich ein

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Zwischenraum 9, der von einer Flüssigkeit ausgefüllt ist, durch die die beiden Schlauchmembranen 4 und 8 funktionsmäßig miteinander gekoppelt sind. Der zylindrische Zwischenraum 9 zwischen den beiden einzelnen Schlauchmembranen 4, 8 kann durch Abstandteile, wie Erhebungen, Vorsprünge, Noppen, entsprechende Rauhung u.dgl., an den jeweils dem anderen Schlauch zugekehrten Flächen gebildet sein.

Das Tastventil 11 weist einen Schaft 12 mit einem Teller 13 auf, der der äußeren Schlauchmembran 4 zugekehrt ist und unter der Wirkung einer Druckfeder 14 steht. Der Schaft 12 ist längsverschiebbar gelagert und ist mittels des Anschlages 15 in der Axialbewegung in Richtung zu der Schlauchmembran begrenzt. Der Teller 13 weist bevorzugt Kegelform auf, die mit einer konischen Sitzfläche des Gehäuses 6 zusammengreifen kann.

Der Druckbehälter 7, zu dem die Vorlageflüssigkeit 5 führt, ist geschlossen ausgebildet und bis zu einer vorbestimmten Eöhe 17 angefüllt, so daß sich über dem Flüssigkeitsniveau 3in Luftpolster 18 bildet. An Boden des Druckbehälters 7 ist ein Schwimmerventil 19 vorgesehen, dem nach oben hin ein Anschlag 20 zugeordnet ist. Mit 21 ist ein Druckventil und mit 22 ein Absperrventil, bezeichnet.

Der Doppelschlauch 4, 8 mit dem·zwischen den Schläuchen befindlichen zylinderförmigen Zwischenraum 9 erlaubt es, eine ο chi ^.uchbruch-Anzeigevorricb'rang 2^& vorsehen zu können. Diese weist einen Behälter 25 mit einem Rückschlagventil 26 sowie eine "^eS- bzw. Anzeigesondo 27 auf. Mit 28 ist ein Absperrventil bezeichnet. Woηη der innere Schlauch 4 bricnt oder undicht wird, strömt Förderflüssigkeit 3 über das Rückschlagventil 26 in den druckcntlasteten Behälter 25 und erzeugt hier einen überdruck. Dieser Überdruck und/

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oder der steigende :i ü.;.-. igke Ltspegel im !Behälter 25 signalisieren mittels der Sonde 27, die z.B. ein Druckgefäßschalter sein kann, einen eventuellen Schlauchbruch. Die Anzeigevorrichtung '.ritt: lUch in Tätigkeit, wenn nur der äußere Schlauch 8 „^icht w;.n^- andicht wird, da dann der Druck der VorlageflüssigkeIt 5 wirksam wird.

Unter normaler. Betu"i>;..,£;.,sdingungen befindet sich die Schlauchmembran 4, 3 in ein^i" ."-osition nach der Darstellung der Fig. 1. Bei überrr.USic ^;. inneren -Jberdru k g.r..-""' der Zcrsc.:.llung der Fig. 2 ko:·;;..:: dor .Joopelschlauch ara Ge.."."_:S.. ί ~ur Anlage wobei der innere Du :.:^.^ser d-/-s Sohäuset .." ..-·.-'::I =,r ii-;t aider äußere Duron...·.·:;.■ τ ier Schlauchr.^..\brar. '.. z. . des Doppe 1-schlauches. Das oni:;:.^: icheiide Verhillvnis der Durchmesser richtet sich x.a.v.. ;..,ίι .-u setzenden Bedingunc ar.. Der Teller 13 bei dem Tauc-v-ntil 11 verhütet, daß der Schlauch an der Eingangsöffnurnj zu de.':: Gehäuse 5a Schaden nehmen kann. Bei äußerem überdruck in -I--r Vorlageflüssigkeit 5 fließt die entsprechend dem Schla^chvolumen abgemessene Vorlageflüssigkeit 5 über die Rohrleitung 21 in das Innere des Gehäuses

6. Das Schwimmerventil 19 schließt und blockiert das Luftpolster 18 in dem Behälter 7 (Fig. 3). Die Schlauchmembran bzw. der Doppelschlauch kann auch bei äußerem überdruck nicht übermäßig beansprucht werden.

Der Schlauch-Windkessel kann überall dort zum Einsatz kom- 2', men, wo Druck-WindkeH.se 1 erforderlich sind, jedoch ein Kontakt zwiiii-'hen Fördermedium und Dämpfungsmedium vermieden werden muß. Mit konstantem Nutzinhalt sind die Schlauch-Windkessel weiterhin für Betriebsfalle prädestiniert, bei denen bei nahezu gleichbleibendem Betriebsdruck mit minimalern Wartunqnaufwaru; möglichst geringe Druckschwankungen urzielt werden s. 11 ·.·:.. >er Schlauch-Windkessel kann auch als Drucksensor, .■ α<.·.-ι:..<"· liste lie» überall dort eingesetzt

werden, wo bislang relativ aufwendige Spezialmembran-Manometer verwendet wurden/ da das Manometer 21 nicht mit dem Fördermedium in Berührung kommt.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

y Windkessel zum Ausgleich von Förderstromschwankungen in Druckleitungen von Pumpen u.dgl., insbesondere oszillierenden Verdrängerpumpen, bei dem ein die Druckschwankungen aufnehmender Druckbehälter vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Windkessel (1) aus einer von dem Fördermedium 3 durchströmten Schlauchmembran (4), einer die Schlauchmembran (4) umgebenden Vorlageflüssigkeit (-5) in einem die Schlauchmembran enthaltenden Gehäuse (6) , einem an der Außenfläche der Schlauchmembran angeordneten Tastventil (11) in der Vorlageflüssigkeit (5) und einem die Vorlageflüssigkeit aufnehmenden Druckbehälter (7) besteht.
2. Windkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastventil (11) einen der Schlauchmembran zugekehrten Teiler (13) aufweist, untor Federwirkung (14) steht und in der axialen Verschiebung in Richtung zu der Schlauchmembran (4) mittels Anschlag (15) begrenzt ist.
3. Windkessel nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (7) am Boden ein Schwimmerventil "'19) aufweist.
4. Wirdke-sel nach einem .der Ansprüche 1 bis 3, dadurch geken ze:, nhr.et, daß die Schlauchmembran ein Doppelschlauch -S-, ; τ aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Z'· -e ".scr" kuchen (4,8) besteht, und daß die Einzelschläucho (4 C= durch eine zwischen den. Schläuchen befindliche Fluss -,"ksit fv-nktionsmäßig gekoppelt sind.

BAD ORIGIN ^ΛΙ

OZ. I U L· O O
5. Windkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Zwischenraum (9) zwischen den Schlauchmembranen (4,8) durch an der dem anderen Schlauch zugekehrten Fläche angeordnete Abstandsteile, wie Erhebungen, Vorsprünge, Noppen, Rauhung u.dgl., gebildet ist.
6. Windkessel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Zwischenraum (9) durch eine Leitung mit einer Schlauchbruch-Anzeigevorrichtung (24) verbunden ist, und daß die Anzeigevorrichtung (24) einen druckentlasteten Behälter (25) mit einem Rückschlagventil (26) und eine Anzeigesonde (27), z.B. einen Druckgafäßschalter, aufweist.