DE886249C

DE886249C - Druckkammer-Windkessel

Info

Publication number: DE886249C
Application number: DEH8506A
Authority: DE
Original assignee: ARNOLD VON POHL DIPL ING
Current assignee: ARNOLD VON POHL DIPL ING
Priority date: 1951-05-17
Filing date: 1951-05-17
Publication date: 1953-08-13

Description

Druckkammer-Windkessel Gegenstand der Erfindung ist ein Windkessel für Pumpen oder Flüssigkeitsleitungen.
Es ist bekannt, daß sich Luft und Gase in Flüssigkeiten um so mehr lösen, je höher deren Druck ist. Als Folge hiervon füllt sich der Druckwindkessel besonders an Hochdruckpumpen bald mit Flüssigkeit, da sein Luftinhalt sich in der Flüssigkeit löst, und damit wird der Windkessel wirkungslos.
Um das zu verhüten, wird in solche Windkessel entweder dauernd etwas Luft eingeführt, oder die Flüssigkeit wird von der Luft oder dem Gas getrennt. Diese Trennung geschieht z. B. durch einen Kolben oder eine Membran. Die Kolben haben den Nachteil, daß sie entweder einen lockeren Sitz haben, oder sie passen in den Windkessel genau. Im ersten Falle wird die Lösung der Luft in der Flüssigkeit doch nicht ganz vermieden, im :weiten Falle tritt störende Reibung auf. Meinbrauen hingegen schließen die Flüssigkeit von der Luft oder dem Gas dicht und nahezu reibungsfrei ab. Bei großen Druckunterschieden ihrer beiden Seiten aber, z. B. bei Bohrpumpen für den Erdölbetrieb, werden diese Membranen leicht beschädigt. Ist z. B. der Windkessel nur mit Luft von r ata gefüllt und macht die Pumpe 15o ata, so wird erst der Inhalt des Windkessels auf den r5oten Teil zusammengepreßt, der verbleibende wirksame Raum ist also entweder nur sehr klein, oder der Windkessel wird enorm groß und darum zu teuer. Wird aber in den Windkessel Luft mit einer Vorspannung von z. B. roo ata eingeführt, so wird die Membran, falls die Leitung drucklos ist, was ja nicht zu vermeiden ist, im Laufe der Arbeit, in die Leitung hineingepreßt und dadurch beschädigt.
Um diese Mängel zu vermeiden, sind bereits Windkessel verwendet worden, in denen der Druckgasraum vom Flüssigkeitsraum durch eine Blase geschieden wird, in welche Blase Gas oder Luft mit Vorspannung hineingepreßt werden kann. Es sind z. B. Ausführungen bekannt, in denen eine Blase in einem gelochten Rohr geführt wird. Bei Überdruck des Gases innerhalb dieser Blase wird aber die Wand derselben in die Aussparungen des gelochten Rohres derartig weit hineingedrückt, daß sie nach kurzer Zeit verletzt ist und arbeitsunfähig wird.
Eine andere Lösung verwendet eine Blase, die birnenförmig in einem Windkessel hängt. Diese ist jedoch in ihrer Stellung nicht festgelegt und führt bei jedem Pumpstoß schlangenartige Walkbewegungen durch, wodurch sie auch bald zerstört wird.
Andere Konstruktionen weisen wiederum Blasen auf, die zwar mit Rücksehlagventilen in Verbindung stehen, doch sind dann die Übergangsstellen, an denen sich die Blase an die Wand bei innerem Überdruck anlegt, nicht so zu gestalten, daß ein Verschleiß durch Abknickung vermieden wird. Auch ist eine schnelle Montage und Kontrolle derartiger dünner und mehr luftballonföriniger Blasen nicht leicht durchführbar.
Bei der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile vermieden. Ihr zufolge wird nämlich eine schlauchförmige Membran aus Gummi oder aus einem anderen elastischen Material verwendet, an der (unten) ein Ventil angeschlossen ist, das bei Luftüberdruck schließt. Die Möglichkeit einer scharfen Knickung der Membran in Arbeits- oder Ruhestellung ist bei der vorgeschlagenen Konstruktion vermieden. Sie kann sich stets an die Wandung des Windkessels mit sanften Krümmungen anschmiegen. Durch die vorliegende Erfindung ist für die Windkessel mit Vorspannung der Luft oder des Gases eine billige einfache und leicht zugängliche Ausführung geschaffen.
Zur Erläuterung der Konstruktion und der Arbeitsweise des Druckkammer-Windkessels, der Iden Gegenstand dieser Erfindung bildet, dienen die Fig. i bis 3.
Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch den Windkessel im spannungslosen Zustand, also nach der Montage. Fig. 2 stellt ihn dar, wenn er mit Hochdruckluft (oder Gas) schon aufgeladen ist, während aber in der Leitung oder der Pumpe noch kein bzw. ein geringerer Druck herrscht. Fig. 3 zeigt ihn in normaler Arbeitsstellung.
In den Figuren bedeutet i Wand des Windkessels, 2 dessen unteres mit Gewinde versehenes stutzenförmiges Ende; statt dessen kann natürlich auch eine Flanschverbindung oder eine andere verwendet werden. 3 Deckel des Windkessels, 4 Kugel aus Metall oder einem anderen Material, voll oder hohl; ihre Gestalt muß durchaus nicht genau kugelförmig sein, es kann sogar zweckmäßig sein, sie nach unten in eine Spitze mit elliptischem Querschnitt auslaufen zu lassen, 5 Kugel ähnlich geformt wie die Kugel 4, 6 Befestigungsmutter, 7 Luftkanal mit einem (nicht eingezeichneten) Innengewinde am oberen Ende, 8 Schraubenbolzen zur Befestigung des Deckels 3 an der Wand i, 9 Scheibe aus Metall oder anderem Material, i .o Schraubenbolzen mit der Kugel 5 aus einem Stück hergestellt oder mit ihr auf irgendeine Art fest verbunden, m Überwurfmutter, auf das iGewinde des Schraubenbolzens io passend, 12 Führungsscheibe, für den Durchgang der Flüssigkeit gelocht, 13 Schlauchmembran aus Gummi oder einem anderen elastischen Material, 14 gewölbte Platte aus Gummi oder einem anderen elastischen Material, 15 und 16 Dichtungsringe, 17 Raum für die Luft oder das Gas, z. B. Stickstoff, 18 Raum für die Flüssigkeit.
Die Schlauchmembran 13 ist mit den Kugeln 4 und 5 und der Scheibe g fest und dicht verbunden z. B. durch Vulkanisierung.
Bei der Montage wird die Kugel ¢ und damit die Schlauchmembran mit dem Deckel 3 verbunden, dann in den Windkessel eingehängt und die Schraubenbolzen 8 angezogen. Darauf wird die Überwurfmutter ii auf den Schraubenbolzen io aufgesetzt. Die Schlauchmembran 13 ist so kurz, daß die Platte 14 den Windkessel unten noch nicht berührt (Fig. i).
Hierauf wird Luft oder Hochdruckgas durch den Luftkanal 7 eingeführt. Nun legt sich die Schlauchmembran 13 an die Wand i glatt und ohne Knickung an. Es ist wichtig, daß dieses Anlegen jedesmal von oben her nach unten zu gleichmäßig fortschreitet. Zu diesem Zweck ist eben die Schlauchmembran 13 kürzer als die Innenhöhe des Windkessels. Außerdem wird auch der Durchmesser der oberen Kugel 4 zweckmäßig größer gewählt als der der unteren 5. Man kann das sichere Anlegen von oben mach unten .auch dadurch erreichen, daß die Wandstärke der Schlauchmembran 13 oben am kleinsten ist und nach unten zu stetig zunimmt. Hat sich die Schlauchmembran 13 voll an die Wand i angelegt, sich hierbei dehnend, so legt sich zuletzt auch die gewölbte Platte 14 unten an und verschließt den Windkessel dicht und sicher, da Verunreinigungen in die gewölbte Platte 14 eingepreßt werden können, (Fig. 2).
Beginnt nun die Pumpe zu arbeiten oder steigt der Druck in der Leitung, an die dieser Windkessel angeschlossen ist, so zieht sich die Schlauchmembran 13 nach oben zurück, drückt sich ein und preßt die Luft oder das Gas in ihrem Innern weiter zusammen. Nunmehr pulsiert die Schlauchmembran im Rhythmus der Pumpstöße, und somit ist die Windkesselwirkung erreicht, ohne daß Luft oder Gas sich in der Flüssigkeit lösen kann und ohne Beschädigung der Schlauchmembran 13, da diese ja beim Arbeiten in keiner Weise scharf gebogen oder gar geknickt wird, oder in irgendwelche Öffnungen oder Spalte hineingepreßt werden könnte (Fig.3).
Konstruktiv läßt sich-dieserDruckkammer Windkessel naturgemäß recht verschieden gestalten. Er kann liegend oder senkrecht eingebaut werden, die Ventilwirkung kann auch durch [Metallteile statt durch die Gummiplatte- i4 erzielt werden, die als Kugeln 4 und 5 dargestellten Teile können auch eine andere kantenlose Form haben, um die'untere Kugel 5 während der Arbeit in ihrer oberen Lage zu halten, kann zur Erhöhung der Zugwirkung des Gummischlauches auch eine zusätzliche Zugfeder zwischen die beiden Kugeln .4 und 5 angebracht werden, die Schlauchmembran kann oben statt durch die Kugel 4 auch durch einen Flansch an der Wand i befestigt werden u. dgl. Änderungen mehr.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Druckkammer-Windkessel zum Dämpfen der Stöße in Leitungen, insbesondere für Druckleitungen an Kolbenpumpen, der eine Druckkammer aus einer elastischen, schlauchförmigen Membran besitzt, die nach unten mit einem Ventil verbunden ist, so daß bei zu kleinem Gegendruck in der Leitung der Windkessel durch Schließen dieses Ventils gegen die Leitung zu abgedichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen und unteren Ende im Innern dieser Schlauchmembran (13) je ein annähernd kugelförmiger Körper (q. und 5) untergebracht ist.
2. Drucltkammer-Windlessel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die obere und untere Kugel (5 und q.) gegebenenfalls eine Zugfeder eingeschaltet ist.
3. Druckkammer-Windkessel nach Anspruch i bis z, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kugel (4.) einen etwas größeren Durchmesser erhält als die untere. .#.
Druckleammer-Windkessel nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Schlauchmembran (13) von oben nach unten stetig zunimmt.
5. Druckkammer-Windkessel nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchmembran (13) mit den beiden Kugeln (4. und 5) durch Vulkanisierung verbunden wird.
6. Druckkammer-Windkessel nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Kessels an seinem oberen Ende so groß gehalten ist, daß die an den Kugeln (q. und 5) befestigte Schlauchmembran (13) zusammen mit der Ventileinrichtung (9, io und 14.) von oben her in diesen eingeführt werden kann.
7. Druckkammer-Windkessel mach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der unteren Kugel (5) als Ventil eine gewölbte Platte (14) aus elastischem Material anvulkanisiert ist. B.
Druck kaimmer-Windkessel nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kugel (5) mit einem Schraubenbolzen (io), der nur in senkrechter Richtung gleiten kann, so verbunden ist, daß ihre zentrische Lage im Windkessel stets gewahrt wird.
9. Druckkammer-Windkessel nachAnspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kugel (q.) durch Anzug der Befestigungsmutter(6) einen Dichtungsring (15) derartig zusammenpreßt, daß eine Abdichtung des Flüssigkeitsraumes (18) nach außen gewährleistet wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 732 5a8; USA.-Patentschrift Nr. 2 530 190; SAE-Journal, Februar 1951, S. 124..