DE895852C - Druckkammer-Windkessel - Google Patents

Description

• Druckkammer-Windkessel Gegenstand der Erfindung ist ein Druckkammer-Windkessel für Pumpen oder Flüssigkeits- und Gasleitungen.
• Es ist bekannt, daß sich Luft und Gase in Flüssigkeiten um so. leichter läsen, je höher deren Druck ist. Als Folge dieser Tatsache füllt sich der Druckwindkessel besonders bei Hochdruckpumpen bald mit Flüssigkeit und wird damit wirkungslos.
• Ein Windkessel, der diese Mängel vermeidet, ist im Patent 886 2q:9, bereits beschrieben worden. Der dort angeführte Druckkammer-Windkessel eignet sich auch vorzüglich für Pumpen höherer Drücke, wie sie z. B. im Erdölbetrieb als Spülpumpen Verwendung finden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß beider Arbeit bei jedem Pumpstoß durch das ständige Schließen und Öffnen des Rückschlagventils die dadurch in Kontakt kommenden Teile großen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Das kann jedoch erfindungsgemäß vermieden werden, wenn die Vors.pannung der Druckkammer so. hoch gewählt wird, daß das Rückschlagventil noch vor Beendigung des Pumpstoßes schließen kann und daß dann der Rest der Flüssigkeit in Umlaufkanälen kleinen Querschnittes verlangsamt ab- bzw. zufließen kann.
• Zur Erläuterung der Konstruktion und Arbeitsweise des Druckkammer-Windkessels, der den Gegenstand dieser Erfindung bildet, dienen die Abb. i und 2.
• Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch den Windkessel im Zustand nach der Montage und im Betrieb mit leicht vorgespannter Druckkammer; Abb. 2 stellt ihn dar, wenn er mit Hochdruckluft schon aufgeladen ist, aber im angeschlossenen Röhrleitungssystem oder in der Pumpe noch kein oder nur geringer Druck herrscht. In den Abbildungen bedeutet i Windkesselkörper, 2 Druckkammer aus Gummi oder einem anderen elastischen Material, 3 und 4 deren verstärkte, mit Gewebeeinlagen versehene Enden, Deckel des Windkessels, 6 Dichtungsring aus Kupfer, 7 Schrauben zur Befestigung des Deckels, 8 Ventilführungskörper aus Stahl oder Metall, 9 Ventilkegelkörper aus Stahl oder Metall, io Mutter, i i Hub:begrenzungsmutter, r2 Ventilführung, 13 Führungsbüchse aus Metall, 14 Sitz für Ventilführung, 15 Sprengring, 16 Flüssigkeitsraum, 17 Gasraum, 18 Gaszuführungskanal mit Anschlußgewinde für Gaszuführungsventil.
• Die als schlauchförmige Druckkammer 2 ausgebildete Wand des Gasraumes 17 besitzt einen oberen offenen, mit Gewebeeinlagen verstärkten Kopf 3, der den Gasraum mit Hilfe des -Deckels 5 sowohl gegen :den Flüssigkeitsraum als auch nach außen hin abdichtet. Der kreisringförmige Kopf ist so ausgebildet, daß dieser beim Anzug der Deckelschrauben zuerst zusammengedrückt wird, bevor der Deckel 5 mit dem Dichtungsring 6 aus Kupfer in Berührung kommt.
• Der Deckel besitzt einen Gaszuführungskanal, und sein in den Gasraum ragender Kopf ist kugel-oder ellipsoidfö@rmig ausgebildet, damit sich die Druckkammer bei fehlendem Innendruck im Falle großen Außendruckes an diesen anschmiegen kann ohne zerstört zu werden. Aus demselben Grunde ist :auch der in der Druckkammer befindlicheVentilführungskörper 8 kwgel- bzw. el.lip:soidförmig ausgebildet. Der untere Teil 4 der Druckkammer ist ebenfalls verstärkt und mit Gewebeeinlagen versehen. Die Abdichtung des Gasraumes 17 geschieht hier durch die Mutter io, die den unteren Druckkammerkopf 4 zwischen den Ventilführungskörper 9 fest einspannt.
• Bei aufgeladener Druckkammer und Drucklosigkeit im Flüssigkeitsraum 16, setzt sich der Ventilkegelkörper 9 mit seinem Auflagering, aus dem Kanäle für die Zirkulation der Flüssigkeit ausgefräst sind, im unteren Teil des Kesselkörpers i ab. Er läßt an seinem oberen Ende noch einen engen Ringspalt offen, der nach dem Herausdrücken der im Kessel noch zurückgebliebenen Flüssigkeit durch die sich ausweitende Druckkammer vom unteren, durch Gewebeeinlagen verstärkten Teil 4 .der Druckkammer geschlossen wird. Dadurch wird ein Einsklemmen, des Druckkammermantels in diesen Ringspalt verhindert.
• Die Länge der Druckkammer 2 ist in ausgebautem Zustand vor der Montage kürzer als in A#bib. i. Hier besitzt sie eine Vorspannung.
• Beim Einbau in den Kessel i wird die am Ventilkörper8aufgereihte Führurngi2 mit einem Spezialhaken erfaßt, die Druckkammer 2, nachdem der Deckel 5 montiert wurde, gespannt und d':ie Führung 12 in .den Sitz 14 ein@genasfiet sowie :der Sprengring 15 eingesetzt, :der die Führung 12 in ihrer Lage festhält.
• Das Durchmesserverhältnis DrLlCkkammer:KesSelinnendurchmesser ist im Verhältnis zur Länge der Druckkammer so gewählt, daß beim Auffüllen der Druckkammer 2 mit Druckluft oder Gas, sich zuerst das Ventil 9 am Kesselboden absetzt und die Druckkammerwand erst nachher mit der Kesselwand in Berührung kommt. Dadurch wird eine Überbeanspruchung der Druckkammer vermieden, da die spezifische Längendehnung überall gleich groß ist und gering. gehalten wird, wogegen sie sonst bei vorzeitigem Anlegen der Druckkammerwand an die Kesselwandung im unteren Teil der Druckkammer unzulässig hoch sein würde.
• Der Aufladedruck der Druckkammer beträgt nur einen Teil des Betriebsdruckes der angeschlossenen Pumpe. Er verhält sich zum Betriebsdruck wie die Gasräume il der Abb. i und 2.
• Dies hat zur. Folge, daß der Flüssigkeitsraum 16 während des Betriebes ständig mit Flüssigkeit gefüllt ist unddie Druckkammer in ihrem vorgespannten Montagezustand .arbeitet. Sie kann dadurch .den Druckschwankungen im Flüssigkeitsraum 1:6 praktisch trägheitslos folgen, da ihr Mantel senkrecht zur Längsachse in schnellem Rhythmus flattern kann und ein großes Ausgleichsvolumen nach der gestrichelten Linie in Abb. i freigibt.
• Ist der Windkessel an eine Pumpe oder Rohrleitung angeschlossen und beginnt die Pumpe zu arbeiten, dann öffnet das Ventil 8-11 schon bei Druckgleichheit infolge der Vorspannung der Druckkammer 2 sofort, und das Wasser bzw. die Flüssigkeit iströmt in den Kessel i und komprimiert das Gas in der Druckkammer, bis diese ihre Form bei Montage (Abb. i) wieder angenommen hat.
• Nun kann die Druckkammer die Druckschwankungen ausgleichen (gestrichelte Linie). Es wird dadurch ein idealer Druckausgleich erreicht, der viel besser ist als bei :den bisher bekannten Windkesseln, da ja das Druckkammervodumen ein, Vielfaches des Volumens beträgt, das durch den ungleichen Lieferungsgrad der Kolbenpumpe ausgeglichen werden. muß, so d@aß die Druckkammerschwankungen auf ein Minimum reduziert werden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Druckkammer-Windkessel zum Dämpfen der Stöße in Leitungen, insbesondere für Druckleitungen an Kolbenpumpen, nach Patent 88.6 249, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der elastischen Druckkammer (2) im Verhältnis zum Kesselinnendurchmesser und Länge sogerwählt ist, daß bei fehlendem Außendruck das Ventil (8-1i) zuerst schließt, bevor ,die Druckkammer (2) mit der Kesselwand (i) in Berührung kommt.
2. 2. Druckkammer-Windkessel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Druckkammer-(2) so gewählt ist, daß diese im eingebauten Zustand und ohne Gasfüllung infolge der Vorspannung das Schließventil (8-11) mit vollem Hub offenhält und erst ein geringer Gasüberdruck das Schließen des Ventils verursacht.
3. 3. Druckkammer-Windkessel nach Anspruch i, :dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ('8-11) so ausgebildet ist, daß es mit seinem Ventilkegelkörper (9) am Ventilsitz im Kessel fest aufsitzt, jedoch noch einen schmalen Ringspalt frei läßt, der erst nach Anlegen der Druckkammerwand an die Kesselwand durch ihren mit Gewebe verstärkten Teil (4) nach vollständigem Entleeren der Flüssigkeit endgültig abgeschlossen wird und dadurch ein Einklemmen der Druckkammerwand in diesem Ringspalt verhindert.
4. 4. Druckkammer-Windkessel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch die besondere Ventilkonstruktion bei Steigerung des Flüssigkeitsdruckes in der Leitung bis zum Füllungsdruck der Druckkammer das Ventil so hoch öffnet, ohne daß ein nennenswerter überdruck wie bei normalen Ventilkonstruktionen, bedingt durch die Sitzfläche des Ventilkegels, erforderlich ist, so daß der Öffnungsdruck noch weit unter dem Betriebsdruck liegt und der Kessel (i) sich mit Flüssigkeit füllen kann.
5. 5. Druckkammer-Windkessel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (2) aus Gummi oder einem anderen elastischen Material hergestellt ist und an beiden Ernden Verstärkungen besitzt.
6. 6. Druckkammer-Windkessel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, -daß der Deckel einen Kanal (18) von kleinem Durchmesser besitzt, durch den Preßluft oder Preßgas in das Innere der Druckkammer (2) eingeführt werden kann.
7. 7. Druckkammer-Windkessel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (2) an ihrem oberen Ende einen Verstärkungsring mit allmählichem Übergang zum dünneren Mantelteil besitzt, der so. ausgebildet isst, daß dieser beim Anzug der Deckelschrauben (7) zuerst zusammengedrückt wird und der Deckel (5) erst nachher mit dem Kupferdichtungsring (6) in Berührung kommt, so daß dadurch eine vollkommene Abdichtung des Gasraumes (17) gegen den Flüssigkeitsraum (16) und. beider Räume nach außen hin erzielt wird. B. Druckkammer-Windkessel nach Anspruch i, .dadurch gekennzeichnet,-daß derVentilführungskörper (8) am unteren Ende eine Hubbegrenzungsmutter (i i) trägt, die mit Hilfe derVentilführung (12) die in dem Kessel eingebaute Druckkammer (2) unter einer bestimmten Vorspannung hält.