Vorrichtung mit mindestens einem Windkessel zur Verhütung von Druckstössen in Flüssigkeitsleitungen. Es ist heute allgemein üblieh, in Flüssig keitsleitungen Luftpolster, sogenannte Wind kessel, einzubauen, die eine möglichst gleich mässige Strömung bewirken sollen. Bekannt- lieh bringen die in einer Flüssigkeitsleitung auftretenden Geschwindigkeitsänderungen der Flüssigkeit, also BeschleunigungoderVerzöge- rung, nicht nur störende Geräusche, sondern auch Schläge und überdrücke mit sieh, die ein Vielfaches des normalen Druckes betragen können.
Man bezeichnet diese Schläge als Wassersehlag und ihre Entstehung kann neben den erwähnten Geschwindigkeitsände rungen der Flüssigkeit auch noch manni,-- fache andere Ursachen haben. So kann zum Beispiel schon eine Vielzahl von gleichzeitig abgesperrten Zapfstellen oder auch die Betäti gung eines sogenannten Druckspülers ge nügen, um einen solchen Wassersehlag auszu lösen.
Ganz abgesehen davon, dass die Beseiti gung dieses Wassersehlags schon aus Gründen der Lärmbekämpfung wünsehenswert ist, zeigt die Praxis, dass solche Wasserschläge in Lei tungen Überdrücke erzeugen können, die zuni Bruch der Leitungen führen. Insbesondere auch in industriellen Betrieben oder in Hoch häusern, wo zür Bewegung der Flüssigkeit Kolbenpumpen Verwendung finden, können solche Wasserschläge durch die Umkehr des Pumpenkolbens, Leitungsquersehnittsände- rungen und dergleichen auftreten.
Zur Beseitigung dieser Übelstände sind seit Jahren zahlreiche Versuche vorgenommen worden. Der heute allgemein verwendete nor male Windkessel, bei welchem das Luftpolster den Druckstoss aufnehmen soll, ist wenig ge eignet, die auftretenden Wassersehläge zu be heben, indem im Augenblick der überkompri- mierung der eingeschlossenen Luft durch die sofort anschliessende Expansion die Flüssig keit wieder in die Leitung zurückgestossen wird, so dass aus dem Wassersehlag in einer Richtung ein nicht oder zumindest nicht wesentlich geminderter Wasserrüeksehlag in der andern Richtung auftritt.
Es ist auch schon versucht worden, in den Windkessel Schwimmer einzubauen, durch welche die iHenge und die Eintrittsgeschwindigkeit des Wassers in den Windkessel reguliert und Wasserschläge unschädlich gemacht werden sollen. Die Dauer dieser Wasserschläge ist ausserordentlich kurz. Sie- können sieh bei spielsweise über eine Sekunde erstrecken, be tragen aber in der Regel nur einen Bruchteil einer Sekunde.
Wenn daher Schwimmer oder dergleichen angeordnet werden, so wird der Wassersehlag grösstenteils sofort zum Wasser- rüeksehlag, während die etwa noch in Rieh- tung zum Luftpolster auftretenden Kräfte den Schwimmer weit über das Wasserniveau hin- aussehleudern und vorzeitig den Zufluss ab sperren,
so dass durch den Abschluss des Windkessels auch die restlichen über die Lei tung zugeführten Kräfte sieh infolge Re- Tlexion am Absperrorgan in einen Rücksehlag verwandeln.
Einleuchtend ist auch, dass in den Wind kessel. eingelegte Scheiben oder Kolben den Wassersehlag nicht zu verhindern gestatten, denn sobald eine solche Scheibe oder ein Kol ben nicht leicht genug ist, um dem W asseran- stieg elastisch nachzugeben, wird der Rück schlag nur um so schneller eintreten als er bei normalen Windkesseln ohnehin schon auf tritt.
Den Gegenstand der vorliegenden Erfin dung bildet nun eine Vorrichtung mit minde stens einem Windkessel zur Verhütung von Druekstössen in Flüssigkeitsleitungen, deren besondere Ausbildung, wie Versuche gezeigt haben, eine sichere Aufnahme von Wasser- Fig. 2 eine zweite AusfÜhrungsforni eines Windkessels im Querschnitt, beispielsweise für industrielle Verwendung, Fig. <B>3</B> die Anlage nach Fig. 2 im Quer schnitt, vergrössert, Fig. 4 eine dritte Auisführungsform eines Windkessels ebenfalls zur Verwendung in industriellen Anlagen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. <B>1</B> wird durch die Leitung<B>1</B> die Flüssigkeit, bei- C, spielsweise Wasser, zugeführt. Die Zuführ- leitung <B>1</B> führt zunächst in eine halbkugelför-, n mige Vorkammer 2, in welche das Abflussrohr <B>3</B> hineinra-t. Das Abflussrohr ist beispiels- e weise unten durch einen Boden 4, der zweek-
EMI0002.0026
Die Wirkuni)
. weise dieses Windkessels ist ns kurz folgende: Normalerweise wird das Wasser, das über die Leitung<B>1</B> zugeführt wird, über die<B>Öff-</B> nung<B>5</B> in die Abflussleitung <B>3</B> gelangen und. abfliessen. Bei Auftritt eines Wasserschla-es wird nun die mit erhöhter Geschwindigkeit an kommende Wassersäule an dem strömungs technisch riehtig ausgebildeten Boden 4 ab gleiten und über den schräg geführten Boden zuin Einlassventil gelangen. Die Sehräglüh- rung des Bodens ist deshalb notwendig, damit kein Rückschlag am Boden<B>6</B> entsteht.
Bei ganz kleinen Anlagen wäre es möglich, den Boden horizontal auszubilden und nur mit auf das Einlassventil zuführenden Rillen zu ver sehen. Das Wasser wird demzufolge züm Ein- lassveiltil <B>15</B> geleitet, hebt die Kugel<B>17</B> und el gelangt in den vom Hohlzvlinder <B>7</B> einge- sehlossenen ersten Raum<B>19.</B> Die Kugel<B>17</B> weist deshalb ein grösseres spezifisches Ge- wielit als die Flüssigkeit auf,
damit ein ge wisser Widerstand der Wassersäule entgegen steht und nicht schon bei ganz geringen, nicht einmal. Lärm verursachenden Drueksehwan- kungen in der Zuführleitung <B>1</B> das Ventil an spricht. Unter der Wirkung des Wasser- sehlages -wird nun zunächst das Niveau im Rauin <B>19</B> steigen, wobei durch die in den Räu men<B>19</B> und 20 eingeschlossene Luft eine Pufferwirkung eintritt.
Das Niveau des Was sers steio-t nun raseh und wird binnen kur- zein den Zvlinder <B>7</B> ausgefüllt haben. IN'un würde an sieh bei einem Windkessel, normaler Bauart ein Rückschlag eintreten. Dieser Rückschlag wird jedoch verhindert, weil, nun immer noch die puffernde Wirkung der im Zviinder <B>13</B> einyesehlossenen Luft vorhanden ist.
Sobald der Wasserschlag aufhört, wird ein langsamer Draekausgleich über das Aus- lassventil <B>16</B> erfolgen, das Wasser fliesst ab und das Aggregat ist erneut zur Aufnahme kn von Wassersehlägen betriebsbereit. Dabei wird im Kessel durch die Anordnung der Ein- und Auslassventile ein Kreislauf und damit eine Durehspülung erreicht, womit stagnierendes Wasser vermieden wird. Die Lufträume kön nen gleiches oder verschiedenes Volumen auf- weisen. Je nach den Betriebsverhältnissen wird man die günstigste Bauart wählen.
In den Fig. 2 und<B>3</B> ist eine Ausführungs form dargestellt, die insbesondere in indu striellen Betrieben Verwendung finden kann. Der Windkessel 21 ist dabei, um Platz zu sparen, unmittelbar über der Flüssigkeits-j leitung 22 angeordnet und verläuft zu dieser parallel. Auch sind wiederum ein Einlass- und Auslassventil 24,<B>25</B> eingesetzt, und es ist ein zusätzlicher Raum<B>23</B> vorgesehen.
Diesen zusätzlichen Raum<B>23</B> kann man,, wie beispielsweise aus Fig. 4 mit 23a bezeich net, auch innerhalb des Windkessels<B>9-1</B> selbst anordnen, falls die räumlichen Verhältnisse einen Aufbau nicht gestatten. In diesem Fall reicht der zweite Luftraum mit seiner offenen, Seite bis nahe an die Oberwand des ersten Luftraames heran, während die geschlossene Seite auf dem Boden des ersten Luftraumes aufliegt.
Die Wirkung ist auch hier wieder um dieselbe wie beim AusTührungsbeispiel nach Fig. <B>1,</B> indem immer noch ein Luftpol ster vorhanden ist, auch wenn der erste Raum schon beinahe gefüllt ist und damit ein Rück- sehlag einsetzen würde.
<B>Es</B> ist selbstverständlich möglich und kann bei gewissen industriellen Anlagen mit hohen Druckstössen sogar notwendig sein, mehrere der gezeigten Windkessel hintereinander zu schalten, wobei dann die Einlassventile ent weder entsprechend bei den einzelnen Aggre gaten abgestuft vorbelastet werden, oder aber ein entsprechend abgestufter Druckreduzierer dem einen oder andern Gerät zugesehaltet wird, um ein abgestuftes Ansprechen zu er reichen.
Zweckmässig ist die Vorrichtung so ausge bildet, dass die Auslassventile auch bei Vorbe lastung der Aggregate auf den Normaldruek auslassen.
Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen wurde der besseren übersieht halber auf die Darstellung der bei jeder Anlage selbstver ständlichen Armaturen, wie Wasserstands- messer, Entleerungshahnen usw. verzichtet.
Mit Windkesseln der beschriebenen Bauart ist es möglich, den Wasserschlag restlos auf- zufan,-en und vor allen Dingen auch die sonst bei Windkesseln normaler Bauart nicht zu vermeidenden Wasserrüekschläge zu verhin dern. Selbstverständlich können die Wind kessel für Leitungen der verschiedensten Medien Verwendung finden. Wenn in der Be- sehreibung von Wasser die Rede war, so soll dies nur als Beispiel gelten.
Device with at least one air chamber to prevent pressure surges in liquid lines. It is now common practice to install air cushions, so-called wind kettles, in liquid lines, which are intended to produce a flow that is as uniform as possible. As is well known, the changes in the speed of the liquid occurring in a liquid line, that is to say acceleration or deceleration, not only cause disruptive noises, but also impacts and overpressures which can be many times the normal pressure.
These impacts are called waterfall and their emergence can have many other causes besides the aforementioned changes in the speed of the fluid. For example, a large number of taps that are blocked off at the same time or the actuation of a so-called flushing device can be enough to solve such a water leak.
Quite apart from the fact that the elimination of this waterfall is worthwhile for reasons of noise abatement, practice shows that such water hammer can generate excess pressures in pipes, which lead to the pipes breaking. In particular, in industrial plants or in high-rise buildings, where piston pumps are used to move the liquid, such water hammer can occur due to the reversal of the pump piston, changes in the cross section of the line and the like.
Numerous attempts have been made for years to remedy these deficiencies. The normal air chamber generally used today, in which the air cushion is supposed to absorb the pressure surge, is not very suitable for eliminating the water slump that occurs by releasing the liquid back into the liquid at the moment of overcompression of the enclosed air due to the immediately subsequent expansion Line is pushed back, so that from the water drop in one direction a not or at least not significantly reduced water back drop occurs in the other direction.
Attempts have also been made to install floats in the air chamber, by means of which the amount and the speed of entry of the water into the air chamber are to be regulated and water hammer to be rendered harmless. The duration of these water hammer is extremely short. They can extend, for example, over a second, but usually only last a fraction of a second.
If, therefore, swimmers or the like are arranged, the water leakage for the most part immediately becomes water backlash, while the forces still occurring in the direction of the air cushion throw the swimmer far beyond the water level and shut off the inflow prematurely,
so that by closing the air chamber, the remaining forces supplied via the line are also transformed into a backlash as a result of reflection on the shut-off device.
It is also evident that in the wind kettle. Inserted disks or pistons do not allow the water leakage to be prevented, because as soon as such a disk or piston is not light enough to yield elastically to the rise in water, the kickback will only occur faster than it already occurs with normal air chambers occurs.
The subject of the present inven tion now forms a device with at least one air chamber to prevent pressure surges in liquid lines, the special training of which, as experiments have shown, a safe reception of water Fig. 2 is a second AusfÜhrungsforni an air chamber in cross section, for example industrial use, FIG. 3 shows the system according to FIG. 2 in cross section, enlarged, FIG. 4 shows a third embodiment of an air vessel, likewise for use in industrial systems.
In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the liquid, for example water, is supplied through the line 1. The supply line <B> 1 </B> first leads into a hemispherical, n-shaped antechamber 2, into which the drain pipe <B> 3 </B> rests. The drainage pipe is, for example, at the bottom through a floor 4, which is
EMI0002.0026
The Wirkuni)
. The way of this air chamber is as follows: Normally, the water that is supplied via line <B> 1 </B> is fed into the <B> opening </B> 5 </B> through the Drain line <B> 3 </B> and. flow away. When a waterfall occurs, the water column arriving at increased speed will slide off the floor 4, which is technically correct in terms of flow, and will reach the inlet valve via the inclined floor. It is therefore necessary to anneal the floor so that no kickback occurs on the floor <B> 6 </B>.
In the case of very small systems, it would be possible to design the bottom horizontally and only see it with grooves leading to the inlet valve. The water is consequently directed to the inlet valve <B> 15 </B>, lifts the ball <B> 17 </B> and it arrives in the first room <enclosed by the hollow cylinder <B> 7 </B> B> 19. </B> The ball <B> 17 </B> therefore has a greater specific weight than the liquid,
so that a certain resistance is opposed to the water column and not even at very low levels, not even. Noise-causing pressure fluctuations in the supply line <B> 1 </B> the valve responds. Under the effect of the waterfall, the level in the room <B> 19 </B> will first rise, with a buffer effect occurring due to the air enclosed in the rooms <B> 19 </B> and 20.
The level of the water is now rising rapidly and will have filled the Zvlinder <B> 7 </B> within a short time. IN'un would see a setback with an air vessel, of normal design. This kickback is prevented, however, because the buffering effect of the air enclosed in the Zviinder <B> 13 </B> is still present.
As soon as the water hammer stops, the drainage valve <B> 16 </B> will slowly equalize the pressure, the water will flow out and the unit is ready for operation again to absorb water hammer. The arrangement of the inlet and outlet valves in the boiler creates a cycle and thus flushing, which prevents stagnant water. The air spaces can have the same or different volumes. Depending on the operating conditions, you will choose the cheapest type.
In FIGS. 2 and 3, an embodiment is shown that can be used in particular in industrial operations. In order to save space, the air chamber 21 is arranged directly above the liquid line 22 and runs parallel to it. An inlet and outlet valve 24, 25 are also used, and an additional space 23 is provided.
This additional space <B> 23 </B> can also be arranged within the air chamber <B> 9-1 </B> itself, as indicated by 23a in FIG. 4, for example, if the spatial conditions do not permit a structure allow. In this case, the open side of the second air space extends close to the top wall of the first air space, while the closed side rests on the floor of the first air space.
The effect is here again around the same as in the exemplary embodiment according to FIG. 1, in that an air cushion is still present, even if the first space is almost filled and a kickback would set in.
<B> It </B> is of course possible and may even be necessary in certain industrial systems with high pressure surges to switch several of the shown air chambers one behind the other, in which case the inlet valves are either preloaded according to the individual units, or else a correspondingly graduated pressure reducer is assigned to one or the other device in order to achieve a graduated response.
The device is expediently designed in such a way that the outlet valves release the normal pressure even when the units are preloaded.
In the exemplary embodiments shown, for the sake of clarity, the fittings that are self-evident in every system, such as water level meters, drain taps, etc., have been omitted.
With air tanks of the type described, it is possible to completely open and stop the water hammer and, above all, to prevent the water hammer that otherwise cannot be avoided with air tanks of normal design. Of course, the wind boilers can be used for lines of various media. If water was mentioned in the description, this is only intended as an example.