DE3210239A1 - Air vessel for compensating flow rate fluctuations in pressure lines of pumps and the like - Google Patents
Air vessel for compensating flow rate fluctuations in pressure lines of pumps and the likeInfo
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Abstract
Description
VON KREISLER SCHÖNWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNERFROM KREISLER SCHÖNWALD EISHOLD FUES FROM KREISLER KELLER SELTING WERNER
-3--3-
PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler t 1973PATENT LAWYERS Dr.-Ing. by Kreisler t 1973
Dr. Ing. K. Schönwald, KölnDr. Ing.K. Schönwald, Cologne
Dr.-Ing. K.W. Eishold, Bad SodenDr.-Ing. K.W. Eisold, Bad Soden
Dr. J. F. Fues, KölnDr. J. F. Fues, Cologne
Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, KölnDipl.-Chem. Alek von Kreisler, Cologne
Dipl.-Chem. Carola Keller, KölnDipl.-Chem. Carola Keller, Cologne
Dipl.-Ing. G. Selling, KölnDipl.-Ing. G. Selling, Cologne
Dr. H.-K. Werner, KölnDr. H.-K. Werner, Cologne
19.3.1982 Sch/Sd19.3.1982 Sch / Sd
DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOFDEICHMANNHAUS AT THE MAIN RAILWAY STATION
D-5000 KÖLN 1D-5000 COLOGNE 1
Heinz M. Nägel, Neuer Weg 5, 5568 DaunHeinz M. Nägel, Neuer Weg 5, 5568 Daun
Windkessel zum Ausgleich von Förderstroms^hwankungen in Druckleitungen von Pumpen u.dgl.Air tank to compensate for flow rate fluctuations in pressure lines of pumps and the like.
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.The invention relates to an air chamber for compensation of flow rate fluctuations in pressure lines from Puirpen and the like, in particular from oscillating displacement pumps, wherein a pressure vessel absorbing the pressure fluctuations is provided.
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.With oscillating displacement pumps, the periodically changing piston speed increases with each stroke total amount of liquid in the suction and pressure line accelerated and decelerated, whereby the acceleration heights become particularly large in the dead spots. At higher pressures and / or long pipelines, this leads to undesirable high pressure fluctuations and a correspondingly high stress on the engine.
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
U.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.Mar used to eliminate these phenomena. Air chamber, where only the amount of liquid between the air chamber and pump piston is accelerated and decelerated while the speed in the lines approximates remains constant - Here, the pressure air vessel is immediate connected to the pressure line, with the delivery medium flowing through the pressure air vessel and diverted for this purpose will. Particular difficulties arise here when it is a matter of chemical or mechanical transport aggressive and / or viscous conveyed animals. acts, which possibly n ^ eh a high dry matter indicator to have. There is a risk that corrosion and erosion phenomena will occur and get out of hand.
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.The object of the invention is to provide an air vessel that begins to create the type mentioned, which is also reliable when conveying chemically or mechanically aggressive media can be used. The invention is characterized in that the air chamber consists of one of the conveying medium flowed through the tube membrane, one through the tube membrane surrounding template liquid in a containing the tube Housing, a valve arranged on the outer surface of the hose membrane in the feed liquid and a pressure vessel receiving the original liquid.
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-5 Through such a design of the air chamber-like device the main advantage is that the Windkessel function making system and also that for Damping of pressure fluctuations Air or nitrogen cushions used do not come into contact with: the pumped medium
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 auchJO men can. Furthermore, wi ni Jas pumping medium in the hose air tank t; e :: .. ; . : ^ u-, ": ■ .." fi nding in a straight line through the boiler: urn; nici ;! >. ;; ..; .- heads. This also results
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.no impairment in the flow velocity of the conveyed medium, especially viscous fluids with a high dry matter content. The pumped medium only comes with it when it flows through the hose air chamber the inside of the hose in contact. This reduces corrosion and erosion to a minimum. The wind kettle works reliably. The construction of the air chamber is simple and its function is easy to control.
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.The structure of the sensing valve is expediently kept so that the sensing valve is a plate facing the hose membrane having. It is still under spring action and is in the axial displacement in the direction of the hose membrane limited by means of a stop. It is also important that the pressure vessel has a float valve at the bottom may have. This prevents the hose membrane Can not be excessively stressed even with external overpressure. At the same time one can the other Tubing membranes obligatory internal support body omitted that of the hose. has supported one-sided external overpressure.
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.According to a further feature of the invention is the hose membrane of the hose air vessel is preferably designed as a double hose consisting of two concentric individual hoses consists. In this case, the individual hoses are functional due to a liquid located between the hoses coupled. As a result, the safety effect of the hose air chamber is significantly increased without the Function of the Windkessdl is impaired. Simultaneously the space requirement of the hose air chamber is not greater than when using only one hose membrane.
O Δ i U Δ O OO Δ i U Δ O O
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.The double hose air chamber offers the further advantage of using a hose break indicator. For this can the cylindrical space between the hoses through a line with the hose rupture indicator get connected. The display device expediently has a pressure vessel with a check valve and a probe. In this way there is an essential combination of advantages of the hose air chamber compared to the known designs.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten und die Erfindung verkörpernden Ausführungsform nachstehend erläutert.The invention is explained below with reference to the embodiment shown in the drawing and embodying the invention explained.
Fig. 1 zeigt einen Schlauch-Windkessel nach der Erfindung im Längsschnitt und im Schema.Fig. 1 shows a hose air chamber according to the invention in longitudinal section and in a scheme.
Fig. 2 und 3 stellen verschiedene Phasen in der Funktion des Schlauch-Windkessels gemäß der Erfindung schematisch dar.Figures 2 and 3 show schematically different phases in the function of the hose air chamber according to the invention represent.
Der Windkessel 1 setzt sich aus einer von dem FördermediumThe air vessel 1 is made up of one of the conveying medium
3 durchströmten Schlauchmembran 4, einer die Schlauchmembran umgebenden Vorlageflüssigkeit 5 in einem Gehäuse 6, einem3 flowed through hose membrane 4, one the hose membrane surrounding template liquid 5 in a housing 6, a
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 2r> Doppe.] schlauch vorgesehen sein, der aus der Schlauchmembranon the outer surface of the hose membrane 4 arranged sensing valve 11 in the feed liquid of the housing 5a and a liquid the feed liquid i. t on receiving pressure vessel 7 together. Instead of a single hose membrane 4, a 2 r > double hose can also be provided, which consists of the hose membrane
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. Zwischen4 and another hose membrane 8 is made. The two hose membranes Λ and 8 are arranged concentrically to one another and by means of; Corresponding flanges between the flanges 6a and upper housing 6 are clamped. Between
"Hj den einzelnen Mciilauciiu-mbranon 4 und 8 befindet sich ein"Hj the individual Mciilauciiu-mbranon 4 and 8 is a
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.Gap 9, which is filled by a liquid, through which the two hose membranes 4 and 8 are functionally coupled to one another. The cylindrical space 9 between the two individual hose membranes 4, 8 can be made by spacer parts, such as elevations, projections, knobs, corresponding roughening and the like. Be formed on the surfaces facing the other tube.
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.The sensing valve 11 has a shaft 12 with a plate 13 which faces the outer tubular membrane 4 and is under the action of a compression spring 14. The shaft 12 is mounted so as to be longitudinally displaceable and, by means of the stop 15, is in the axial movement in the direction of the hose membrane limited. The plate 13 preferably has a conical shape which mesh with a conical seat surface of the housing 6 can.
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.The pressure vessel 7, to which the original liquid 5 leads, is designed closed and filled up to a predetermined Eöhe 17, so that it is above the liquid level 3in air cushion 18 forms. At the bottom of the pressure vessel 7 a float valve 19 is provided, to which a stop 20 is assigned at the top. With 21 is a pressure valve and at 22, a shut-off valve is designated.
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/The double hose 4, 8 with the cylindrical space 9 located between the hoses makes it possible to provide an ο chi ^ .uchbruch indicator priority 2 & can. This has a container 25 with a check valve 26 as well as a "^ eS or display conduit 27. A shut-off valve is denoted by 28. If the inner hose 4 is cracked or leaky, the delivery fluid 3 flows through the check valve 26 into the pressure-relieved container 25 and creates an overpressure here. This overpressure and /
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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.or the rising one: i ü.; .-. igke water levels in the container 25 signal a possible hose break by means of the probe 27, which can be a pressure vessel switch, for example. The display device '.ritt: Luch in activity when only the outer hose 8 "^ maybe w; .n - is andicht, since then the pressure of the Vorlageflüssigke It is effective. 5
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 GehäusesUnder normal. Betu "i>; .., £;., Conditions, the hose membrane 4, 3 is in a ^ i". "Position as shown in Fig. 1. In the case of overrr. - ""'der Zcrsc .: .llung of Fig. 2 ko: · ;; .. :: dor .Joopelschlauch ara Ge .. "." _: S .. ί ~ ur plant whereby the inner you :.: ^ . ^ ser d - / - s Sohäuset .. " ..- · .- ':: I =, r ii-; t aider outer Duron ... ·. ·:;. ■ ier hose r. ^ .. \ brar. '.. z. . of the double 1 hose. The oni:;:. ^: Icheiide Verhillvnis the diameter is directed xav. ; .., ίι.-u setzenden Conditionunc ar .. The plate 13 in the Tauc-v-ntil 11 prevents that the hose at the entrance opening to de. ':: Housing 5a can be damaged. In the event of an external overpressure in the initial fluid 5, the initial fluid 5 measured according to the tube volume flows through the pipeline 21 into the interior of the housing
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.6. The float valve 19 closes and blocks the air cushion 18 in the container 7 (Fig. 3). The hose membrane or the double hose cannot be subjected to excessive stress even in the event of excess pressure.
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 eingesetztThe tube-air chamber may everywhere com- 2 for use ', men, where Druck-WindkeH.se 1 are required, but a contact-zwiiii'hen conveying medium and damping medium must be avoided. With a constant usable capacity, the hose air chambers are still predestined for operational situations in which the operating pressure remains almost the same and requires minimal maintenance; The smallest possible pressure fluctuations are targeted see 11 ·. ·: ..> he hose air chamber can also be used as a pressure sensor,. ■ α <. ·.-ι: .. <"· list lie» everywhere there
werden, wo bislang relativ aufwendige Spezialmembran-Manometer verwendet wurden/ da das Manometer 21 nicht mit dem Fördermedium in Berührung kommt.where previously relatively complex special membrane pressure gauges were used / because the pressure gauge 21 does not come into contact with the pumped medium.
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