DE870228C

DE870228C - Air chamber

Info

Publication number: DE870228C
Application number: DEG819A
Authority: DE
Inventors: Peter Voglsamer
Original assignee: JUR PHILIPP GOSSNER DR
Current assignee: JUR PHILIPP GOSSNER DR
Priority date: 1948-10-30
Filing date: 1950-01-14
Publication date: 1953-03-12

Description

Windkessel Es ist heute allgemein üblich, in Flüssigkeitsleitungen Luftpolster, sog. Windkessel, einzubauen, die eine möglichst gleichmäßige Strömung bewirken ollen. Bekanntlich bringen die in einer Flüssigs s keitsleitung auftretenden Geschwindigkeitsänderungen der Flüssigkeit, also Beschleunigung oder Verzögerung, nicht nur störende Geräusche, sondern auch Schläge und Überdrücke mit sich, die ein Vielfaches des normalen Druckes betragen können. Man bezeichnet diese Schläge als Wasserschlag, und ihre Entstehung kann neben den erwähnten Geschwindigkeitsänderungen der Flüssigkeit auch noch mannigfache andere Ursachen haben. So kann: zum Beispiel schon eine Vielzahl von gleichzeitig abgesperrten Zapfstellen oder auch die Betätigung eines sogenannten Drucksp!ülers genügen., um einen solchen Wasserschlag auszulösen. Ganz abgesehen davon, daß die Beseitigung dieses Wasserschlags schon aus Gründen: der Lärmbekämpfung wiüischenswert ist, zeigt die Praxis, daß solche Wasserschlüge in Leitungen Überdrücke erzeugen können, die zum Bruch der Leitungen führen. Insbesondere auch in industriellen Betrieben oder in Hochhäusern, wo zur Bewegung der Flüssigkeit Kolbenpumpen Verwendung finden, können solche Wasserschläge durch die Umkehr des Pumpenkolbens, Leitungsquerschnittsänderungen u. dgl. auftreten.Air chambers It is now common practice to build air cushions, so-called air chambers, into liquid lines, which ollen produce a flow that is as uniform as possible. Known to bring the speed change occurring in a Flüssigs s keitsleitung the liquid, therefore acceleration or deceleration, not only annoying noise but also shocks and pressures with it, which can be a multiple of the normal pressure. These strikes are called water strikes, and besides the aforementioned changes in the speed of the liquid, their occurrence can also have many other causes. For example, a large number of taps that are shut off at the same time or the actuation of a so-called pressure flushing device can be sufficient to trigger such a water hammer. Quite apart from the fact that the elimination of this water hammer is worthwhile for reasons: 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.

Zur Beseitigung dieser Übelstände sind seit Jahren zahlreiche Versuche vorgenommen worden. Der heute allgemein verwendete normale Windke Gel, bei welchem das -Luftpolster den Druckstoß aufnehmen soll, ist wenig geeignet; die auftretenden Wasserschläge zu beheben, indem im Augenblick der Überkomprimierung-der-eingeschlossenen Luft durch die sofort anschließende Expansion die Flüssigkeit wieder in die Leitung zuriückgestoßen wird; so daß aus dem Wasserschlag in einer Richtung ein nicht oder zumindest nicht wesentlich geminderter Wasserrückschlag in dez anderen Richtung auftritt. Es ist auch schon versucht worden, in den Windkessel Schwimmer einzubauen, durch welche Menge und Eintrittsgeschwindigkeit des Wassers in den Windkessel reguliert und Wasserschlage unschädlich gemacht werden sollen. Die Geschwindigkeit; mit welcher diese _ Waascrschläge auftreten, ist jedoch außerordentlich hoch. Sie können such wohl beispielsweise über i Sekunde erstrecken, betragen aber in der Regel nur einen Bruchteil einer Sekunde. Wenn daher Schwimmer od: dgl. angeordnet werden, so wird der Wasserschlag größtenteils sofort zum Wasserrückschlag, während die etwa noch in Richtung zum Luftpolster auftretenden Kräfte den Schwimmer weit über das Wasserniveau hinausschleudern und vorzeitig den Zufluß absperren, so daß durch den Abschluß des Windkessels auch die restlichen über die Leitung zugeführten Kräfte sich infolge Reflexion am Absperrorgan in einen Rückschlag verwandeln.Numerous attempts have been made for years to remedy these deficiencies been made. The normal Windke commonly used today Gel, at which the air cushion should absorb the pressure surge is not very suitable; the fix occurring water hammer by at the moment of over-compression-the-trapped Air through the immediately subsequent expansion the liquid back into the line is repelled; so that from the water hammer in one direction a not or at least not significantly reduced water rebound in the other direction occurs. Attempts have also been made to install floats in the air tank, by what amount and speed of entry of the water into the air chamber is regulated and water hammer should be rendered harmless. The speed; with which these impacts occur, however, is extremely high. You can search probably extend over 1 second, for example, but are usually only one A part of a second. Therefore, if swimmers or the like are arranged, so will the water hammer for the most part immediately to water flashback, while the approximately still in the direction of the air cushion forces the swimmer far above the water level throw out and shut off the inflow prematurely, so that by the completion of the Windkessel also the remaining forces supplied via the line as a result Turn the reflection on the shut-off device into a kickback.

Einleuchtend ist auch, daß in den Windkessel eingelegte Scheiben oder Kolben den Wasserschlag nicht zu verhindern gestatten, denn sobald eine solche Scheibe oder ein Kolben nicht leicht genug ist, um dem Wasseranstieg elastisch nachzugeben, wird derRückschlagnur um so schnellereintreten, als er bei normalen Windkesseln ohnehin schon auftritt.It is also evident that discs or Do not allow the piston to prevent the water hammer, because as soon as such a washer or a piston is not light enough to yield elastically to the rise in water, the setback will only occur faster than it would with normal air chambers already occurs.

Den Gegenstand der Erfindung bildet nun ein Windkessel, dessen besondere Ausbildung; wie Versuche gezeigt haben, eine sichere Aufnalhme. von Wasserschlägen gewährleistet, ohne. daß diese Wasserschläge auf die Abflußleitung -übertragen oder gar- als Wasserrückschlkäge in die Zuführleitung zurückgeführt werden. -Der-Windkessel gemäß der vorliegenden,Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß wenigstens zwei miteinander kommunizierende Räume vorgesehen sind, deren Niveau derart abgestuft ist, daß die vordringende Wassersäule die Räume nur nacheinander ausfüllen kann und däß wenigstens ein-E:inlaß- und Auslaßventil vorgesehen ist.The subject of the invention now forms an air chamber, its special Education; as tests have shown, safe absorption. from water hammer guaranteed without. that these water hammer -transfer or can be returned to the supply line as water flashbacks. -The-Windkessel according to the present invention is characterized in that at least two communicating rooms are provided, the level of which is graded is that the advancing column of water can only fill the spaces one after the other and that at least one inlet and outlet valve are provided.

Nach diesem Grundgedanken lassen sich sowohl kleine für Ein- oder Mehrfamilienhäuser brauchbare als auch für industrielle Großanlagen verwendbare Windkessel bauen. Dabei ist lediglich die korstruktive Ausgestaltung entsprechend dem veränderten Verwendungszweck abzuändern, wobei jedoch das Grundprinzip; mehrere miteinander kommunizierende Luftr'ä@ume vorzusehen; die von der vordringenden Flüssigkeitssäule nur nacheinander gefüllt werden können; erhalten bleibt. -In der Zeichnung sind einige beispielsweise Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung dargestellt: Dabei zeigt -Fig..i einen üm eine Durchflüßleitung*ängeordneten Windkessel im Schnitt, wie er beispielsweise für Ein- oder Mehrfamilienhäuser Verwendung finden--kann, - - -Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Wind-_ kessels im Querschnitt, beispielsweise für industrielle Verwendung, Fig. 3 die Anlage nach Fig. -- im Querschnitt, vergrößert, Fig. q. eine dritte Ausführungsform eines Windkessels ebenfalls zur Verwendung in industriellen Anlägen.According to this basic idea, both small for one or Apartment houses usable as well as usable for large industrial plants Build an air chamber. Only the structural design is appropriate to change the changed purpose, but with the basic principle; several to provide communicating air spaces; those from the advancing column of liquid can only be filled one after the other; preserved. -In the drawing are some exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown: -Fig..i shows an air chamber arranged around a flow line * in section, as it can be used, for example, for single or multi-family houses, - - -Fig. 2 a second embodiment of a wind boiler in cross section, for example for industrial use, FIG. 3 shows the system according to FIG. - in cross section, enlarged, Fig. Q. a third embodiment of an air chamber also for use in industrial plants.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i wird durch die Leitung i die Flüssigkeit, beispielsweise Wasser; zugeführt. Die Zuführleitung i führt zunächst in eine Vorkammer 2, in welche das Abflußrohr 3 hineinragt. Das Abflüßrohr ist beispielsweise unten durch einen Boden q., der zweckmäßig strömungstechnisch ausgebildet ist, abgeschlossen. Die seitlichen Öffnungen 5, von denen zweckmäßig am Umfang verteilt mehrere vorgesehen sind, dienen dem Abflüß des Wassers durch das Abflußrohr 3. Die Vorkammer ist -durch einen Boden 6 abgeschlossen, auf welchem ein: Hohlzylinder 7 angeordnet ist. Der Hohlzylinder 7 weist aufgeschweißte Ansätze 8 auf und ist unter Zwischenlage einer Dichtung g mit dem Boden 6 verschraubt. Das Abflußrohr liegt ebenfalls auf dem Boden 6 mittels eines, angeschweißten Rings io über eine Dichtung i i auf. Der. zylindrische Hohlkörper 7 weist an seinem oberen Ende einen Deckel 12 auf, in welchem ein weiterer zylindrischer Hohlkörper 13 eingesetzt ist, der an seinem oberen Ende wiederum mittels . eines Deckels 14 abgeschlossen ist. Dabei ist der Deckel 14 mit dem Abflußrohr 3 verschweißt. Der zylindrische Hohlkörper 13 ragt in den zylindrischen -Hohlkörper 7 hinein. Der Boden 6 ist vorzugsweise schräg angeordnet, und zwar etwa in einer Neigung von.8o°-zur Längsachse des Aggregates. Im Boden sind ein Einlaßventil 15 und ein Auslaßventil 16 vorgesehen. Während das Einlaßventil zweckmäßig zum Abschluß eine schwere Kugel 17 aufweist, ist im Auslaßventil 16 zweckmäßig eine Kugel 18 vorgesehen, die leichter ist als Wasser, schwimmt und damit abdichtet.In the embodiment according to FIG. I, the line i is the Liquid, for example water; fed. The supply line i leads initially into an antechamber 2 into which the drain pipe 3 protrudes. The drain pipe is for example at the bottom by a bottom q., which is expediently designed in terms of flow technology, closed. The side openings 5, of which several are expediently distributed around the circumference are used to drain the water through the drain pipe 3. The antechamber is through a floor 6 closed on which a hollow cylinder 7 is arranged. Of the Hollow cylinder 7 has welded-on lugs 8 and is, with the interposition of a Seal g screwed to the base 6. The drainpipe is also on the floor 6 by means of a welded-on ring io via a seal i i. Of the. cylindrical Hollow body 7 has at its upper end a cover 12, in which another cylindrical hollow body 13 is used, which in turn means at its upper end . a lid 14 is complete. The cover 14 is here with the drain pipe 3 welded. The cylindrical hollow body 13 protrudes into the cylindrical hollow body 7 in. The bottom 6 is preferably arranged at an angle, approximately in one Inclination of 80 ° to the longitudinal axis of the unit. There is an inlet valve 15 in the bottom and an exhaust valve 16 is provided. While the inlet valve is useful to conclude has a heavy ball 17, a ball 18 is expediently in the outlet valve 16 provided, which is lighter than water, floats and thus seals.

Die Wirkungsweise dieses Windkessels ist kurz folgende: Normalerweise wird das Wasser, das über die Leitung i zugeführt wird, über die Öffnung 5 in -die Ahflußleitung 3 gelangen und abfließen. Bei Auftritt eines Wasserschlags wird nun die mit erhöhter Geschwindigkeit ankommende Wassersäule an dem strömungstechnisch richtig ausgebildeten Boden q. abgleiten und über den schräg geführten Boden zum Einlaßventil gelangen. Die Schrägführung des Bodens ist -deshalb notwendig, damit keinesfalls ein Rückschlag am Böden 6 entsteht. Bei ganz kleinen Anlagen wäre es möglicliden. Boden horizontal auszubilden und nur mit auf das Einlaßv entil zuführenden Rillen zu versehen. Das Wasser wird demzufolge zum Einlaßventil 15 geleitet, hebt die schwere Kugel 17 und gelangt in den vom Hohlzylinder 7 eingeschlossenen ersten.Raum ig. Die Kugel 17 wird deshalb schwer gemacht, damit ein gewisser Widerstand der Wasser-Säule entgegensteht und nicht schon bei ganz geringen, nicht einmal Lärm verursachenden Druckschwankungen, in der Zuführl-eitung i das Ventil anspricht. Unter dem Wasserschlag wird nun zunächst das Niveau im Raum ig steigen, wobei durch die in den Räumen ig und 2o eingeschlossene Luft eine Pufferwirkung eintritt. Das Niveau des Wassers steigt nun rasch und wird binnen kurzem den Zylinder ig ausgefüllt haben. Nun würde an sich bei einem Windkessel normaler Bauart ein Rückschlag eintreten. Dieser Rückschlag wird jedoch verhindert, weil nun immer noch die puffernde Wirkung der im Zylinder 2o eingeschlossenen Luft vorhanden ist. Sobald der Wasserschlag aufhört, wird ein langsamer Druckausgleich über dasAuslaßventil 16 erfolgen, das Wasser fließt ab, und das Aggregat ist erneut zur Aufnahme von Wasserschlägen betriebsbereit. Dabei wird im Kessel durch die Anordnung der Ein- und Auslaßventile ein Kreislauf und damit eine Durchspülung erreicht, womit stagnierendes Wasser vermieden wird. Die Lufträume können gleiches oder verschiedenes Volumen aufweisen. Je nach den Betriebsverhältnissen wird man die günstigste Bauart wählen.The mode of operation of this air chamber is briefly as follows: Normally the water, which is supplied via the line i, via the opening 5 in -die A flow line 3 reach and drain. If a water hammer occurs, will now the water column arriving at an increased speed at the aerodynamic properly formed soil q. slide and over the sloping floor to the Get inlet valve. The incline of the floor is therefore necessary in order to do this in no case a kickback at the bottom 6 occurs. It would be for very small systems possible. Form the bottom horizontally and only with feeding on the inlet valve To provide grooves. The water is consequently directed to the inlet valve 15, lifts the heavy ball 17 and arrives in the first.Raum enclosed by the hollow cylinder 7 ig. The ball 17 therefore becomes heavy made so a certain Resistance of the water column opposes and not even at very low, not once noise-causing pressure fluctuations, in the supply line i the valve appeals to. Under the water hammer, the level in the ig room will first rise, with the air trapped in rooms ig and 2o having a buffer effect entry. The level of the water now rises rapidly and within a short time it becomes the cylinder ig filled out. Now a normal type of air vessel would actually be a Kickback occurs. However, this setback is prevented because now it still occurs the buffering effect of the air trapped in the cylinder 2o is present. As soon the water hammer stops, the pressure is slowly equalized via the outlet valve 16 take place, the water flows out, and the unit is ready to take up again Water hammer ready for operation. The arrangement of the in- and exhaust valves a cycle and thus a flushing achieved, whereby stagnant Water is avoided. The air spaces can have the same or different volumes exhibit. Depending on the operating conditions, you will choose the cheapest type.

In den Fig. 2 und 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, die insbesondere in. industriellen Betrieben Verwendung finden kann. Der Windkessel 21 ist dabei, um Platz zu sparen, unmittelbar über der Flüssigkeitsleitung 22 angeordnet und verläuft zu dieser parallel. Auch sind wiederum ein Einlaß-und Auslaßventi124, 25 eingesetzt, und es ist ein zusätzlicher Raum 23 vorgesehen.In Figs. 2 and 3, an embodiment is shown, which in particular can be used in industrial operations. The air chamber 21 is there, in order to save space, arranged and runs directly above the liquid line 22 parallel to this. An inlet and outlet valve 124, 25 are also used, and an additional space 23 is provided.

Diesen zusätzlichen Raum 23 kann man, wie beispielsweise in Fig.4 mit 2311 bezeichnet, auch innerhalb des Windkessels 2i selbst anordnen, falls die räumlichen Verhältnisse einen Aufbau nicht gestatten. Die Wirkung ist auch hier wiederum dieselbe wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. i, indem immer noch ein Luftpolster vorhanden ist, auch wenn: der erste Raum schon beinahe gefüllt ist und damit ein Rückschlag einsetzen würde.This additional space 23 can, for example, in FIG designated by 2311, also arrange within the air chamber 2i itself, if the spatial conditions do not allow a construction. The effect is here too again the same as in the embodiment of FIG Air cushion is present, even if: the first room is almost full and so that a setback would set in.

Es ist selbstverständlich möglich und kann bei gewissen industriellen Anlagen mit hohen Druckstößen sogar notwendig sein, mehrere der gezeigten Windkessel hintereinanderzuschalten, wobei dann die Einlaßventile entweder entsprechend bei den einzelnen Aggregaten abgestuft 'vorbelastet werden, oder aber entsprechend abgestufter Druckreduzierer dem einen oder anderen Gerät zugeschaltet wird, um ein abgestuftes Ansprechen zu erreichen.It is of course possible and can be done with certain industrial Systems with high pressure surges may even be necessary for several of the air tanks shown to be switched one after the other, in which case the inlet valves either according to the individual aggregates graded 'are preloaded, or more appropriately graded Pressure reducer one or the other device is switched to a graduated To achieve response.

Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen wurde der besseren Übersicht halber auf die Darstellung der bei jeder Anlage selbstverständlichen Armaturen, wie Wasserstandsmesser, Entleerungshahnen usw., verzichtet.In the illustrated embodiments, the better overview for the sake of the representation of the fittings that are self-evident in every system, such as water level gauges, drain taps, etc., are dispensed with.

Mit Windkesseln der beschriebenen Bauart ist es möglich, den Wasserschlag restlos aufzufangen und vor allen Dingen. auch die sonst bei Windkesseln normaler Bauart nicht zu vermeidenden Wasserrückschläge zu verhindern. Selbstverständlich können die Windkessel für Leitungen der verschiedensten Medien: Verwendung finden. Wenn in der Beschreibung von Wasser die Rede war, so-soll dies nur als Beispiel gelten.With air tanks of the type described, it is possible to control the water hammer to be completely absorbed and above all. also the ones that are usually more normal with wind vessels Design to prevent unavoidable water flashbacks. Of course the air tanks can be used for lines of the most varied of media. If water was mentioned in the description, this is only intended as an example are valid.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Air chamber, characterized in that at least two communicating rooms are provided, the level of which is graduated in such a way that the advancing column of water can only fill the rooms one after the other, and that at least one inlet and outlet valve is provided.

2. Air chamber according to claim i, characterized in that the communicating with one another Air spaces are placed around the drain line, with the second space above the first is arranged and partially protrudes into the first.

3. Air chamber according to claim i or 2, characterized in that the air spaces have different volumes.

4. Air chamber according to claim i or 2, characterized in that the air spaces have the same volume.

5. Air chamber according to one of claims i to 4, characterized characterized in that the first space is provided by a floor opposite the supply line is completed, which carries an inlet valve and an outlet valve.

6. Air chamber according to claim 5, characterized in that the base is inclined to the axis of the feed line and the inlet valve are arranged at the highest point.

7. Air chamber according to claim 5 or 6, characterized in that a hemispherical vestibule is provided which is closed at the top by the bottom of the first air space and in which the supply line and in the axis of which the discharge line protrudes, the discharge line having a fluidically formed floor and has lateral openings for the drainage of the liquid. B. air chamber according to one of claims 5 to 7, characterized in that the inlet valve consists of a heavy ball resting on a valve seat and thus providing a preload. G. Air chamber according to one of Claims 5 to 8, characterized in that the outlet valve consists of a ball resting on a valve seat, the ball being lighter than the liquid and resting on the valve seat only as a result of the buoyancy thus achieved. ok Air chamber according to one of Claims i to g, characterized in that the first air space is arranged above and parallel to the liquid line and is connected to it by a flange. i i. Air chamber according to claim 10, characterized in that the second air space is inserted from above into the first air space and extends over the entire length of the first space. _ 1a. Air chamber according to claim r, characterized in that; that the second air space within the first air space is not pitted and its open side reaches close to the top wall of the first air space, while the closed side rests on the floor of the first air space. 13. Air chamber according to claim z, characterized in that it consists of several units connected in series, each of which communicates at least two with one another: izierenden air spaces, inlet and outlet. Has exhaust valves. 1q .. Air chamber according to claim 13, characterized in that the individual units have inlet valves which are preloaded in stages. 15. Air chamber according to claim 13, characterized in that corresponding pressure reducers are assigned to the individual units in order to achieve a graduated response. 16. Air chamber according to one of L4nsprüche 13 to 15, characterized in that the outlet valves vent to normal pressure even in the case of the preloaded units.