Einrichtung zur Dämpfung der in Druckleitungen auftretenden Stösse _ . und Schwingungen. Wird bei einer in einer Leitung sich in Bewegung befindenden Flüssigkeitssäule die Speisung der Leitung plötzlich unterbrochen, so muss die noch in der Säule enthaltene kinetische Energie in sehr kurzer Zeit in potentielle Energie umgewandelt werden, derart, dass die Flüssigkeitssäule abreisst und ein Vakuum entsteht. Nach vollständiger Abbremsung der Flüssigkeitssäule wird das Vakuum diese wieder zurückziehen, bis der evakuierte Raum der Leitung wieder mit der Flüssigkeit ausgefüllt ist.
Die potentielle Energie ist also wieder in kinetische umge wandelt worden, welche wiederum plötzlich abgebretrist werden soll, wodurch eine Druck erhöhung und eine elastische Ausweitung der Leitung verursacht wird. Diese Druckerhöhung kann je nach ihrer Grösse einen mit unan genehmem Geräusch verbundenen Flüssig keitsschlag oder im schlimmsten Fall einen Rohrbruch zur Folge haben. Ausserdem wieder holt sich der ganze Vorgang einige Male,-so dass die Flüssigkeit in Schwingung gerät, welche in ungünstigen Fällen mit gewissen Eigenschwingungen der Leitung oder andern Maschinenteilen in Resonanz treten kann.
Die Erfindung bezweckt, die in Druck leitungen auftretenden Stösse und Schwin gungen zu dämpfen und besteht darin, dass eine Vorrichtung vorgesehen ist, um das insbesondere bei Abstellung der Förderung in der Druckleitung auftretende Vakuum durch Nachspeisung auszufüllen. Die. Druck leitung kann ausser mit der das Vakuum verhindernden Vorrichtung noch mit .einem die Stösse in der Druckleitung aufnehmenden elastischen Pufferventil versehen sein.
Auf der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt, und zwar in Fig. 1, 2, 3 und 4 in Anwendung auf Druckleitungen für Kraft- oder Akkumulierwerke, in Fig. 5 in- Anwendung auf eine hydraulisch betätigte Ventilsteuerung einer Kolbenmaschine.
In den Figuren ist 1 die Druckleitung, 2 das für die Ausfüllung des. Vakuums vorge sehene Füllmittel, 3 das die Stösse aufnehmende elastische Pufferventil. Gemäss Fig. 1 ist in bekannter Weise in der Druckleitung 1 ein Abschlussorgan 4 eingebaut. Die Abschluss klappe 5 der die Ausfüllung des Vakuums bewirkenden Vorrichtung wird durch eine Feder 6 und den in der Leitung 1 herrschen den Druck gegenüber dem Druck im Reser voir 7 im Gleichgewicht gehalten.
Das ela stische Pufferventil 3 ist als Flüssigkeitsbrernse ausgebildet, indem auf den Kolben 8 einer seits der Druck der Flüssigkeitssäule, ander seits die Spannung der Feder 9 einwirkt und seiner Stellung entsprechend keine oder mehrere der Öffnungen 10 für den Durchtritt des Inhaltes der Druckleitung freigibt.
Gemäss den Fig, 2 und 3 ist eine Turbine 11 an die Druckleitung 1 angeschlossen, in welcher ausserdem das elastische Pufferventil 3 vor der Turbine angeordnet ist (Fig. 3).
In der in Fig. 4 gezeigten Anwendung auf eine Pumpenanlage ist der in der Druck leitung 1 eingeschaltete elastische Puffer als Windkessel 12 ausgebildet, der zugleich die Rolle der das Vakuum verhindernden Vor richtung übernimmt. Die Pumpe 13 kann durch den mit einer Rückschlagklappe ver sehenen Schieber 14 und der Windkessel durch ein Abschlussorgan 15 von der Druck leitung 1 abgeschlossen werden. Der Wind kessel 12 ist mit einem Sicherheitsorgan 16 versehen, das bei Überschreitung eines be stimmten Druckes eine vollständige oder teilweise Entleerung des Windkessels bewirkt. Das Sicherheitsorgan kann zum Beispiel ein Leerschuss sein.
In der in Fig. 5 dargestellten Anordnung ist 17 der Zylinder einer Kolbenmaschine. Im Deckel 18 ist das Gehäuse 19 für die Einlasssteuerung eingebaut. 20 ist die Dampf zuleitung, 21 das Ventil, 22 die Schliessfeder und 23 der Servomotorkolben für das Ventil. In einem Gehäuse 24 ist der Schieber '?5 der Flüssigkeitssteuerung angeordnet.
Die selbe besteht aus der Druckleitung 1, der ventilseitig angeordneten, aus dem Reser voir 7, der Klappe 5 und der Feder 6 ge bildeten, die Ausfüllung des Vakuums be wirkenden Vorrichtung und dem schieberseitig angeordneten, vom Kolben 8 der Feder 9 und den Öffnungen 10 gebildeten Puffer ventil 3. Die Zufuhr des Druckmittels ei-folgt durch die Leitung 26, der Überlauf durch die Leitung 27.
Die Arbeitsweise der beschriebenen Ein richtungen ist die folgende: Werden bei Druckleitungen, bei denen keine das Vakuum verhindernde Vorrichtung vorgesehen ist, der Schieber 4 und der Ein lauf zur Turbine geschlossen, so entstellt hinter dem Schieber 4 ein Vakuum und die Flüssigkeitssäule r#eilät ab. Durch die das Vakuum verhindernde Vorrichtung wird er reicht, dass die Flüssigkeitssäule nicht ab- i#eif.',t, indem sich bei Entstehung eines Unter druckes das Ventil 5 öffnet und aus dem Reservoir 7 das Füllmittel 2 nachströmen lässt.
Wird dagegen die Druckleitung 1 nur all ihrem untern Ende rasch gedrosselt oder geschlossen, zum Beispiel infolge plötzlicher Entlastung der Turbine oder infolge Schliessung einer Sehnell,#chlussvorriclitung, so wird die dadurch hervorgerufene Di#ucksteigerung durch das Pufferventil 3 aufgenommen.
Die Be wegung der Flüssigkeitssäule wird durch das Pufferventil 3 rasch abgebremst, indem die Feder 9 den Kolben 8 der Strömung ent- gegendrückt und damit die Öffnungen 10 abschliesst, welche die Flüssigkeit durch strömen liefen. Die Zeit, welche nötig ist, um die Bewegung der S@irile abzubremsen, lässt sich durch die Feder regulieren, da eine stärkere Feder der Bewegung einen grösseren Widerstand entgegensetzt und demzufolge auch eine kürzere Zeit zur Abbremsung be nötigt.
Wird bei der in Fig. 4 dargestellten Anlage die Pumpe 13 plötzlich abgestellt, so ist ein Abreissen der sich nach aufwärts bewegenden Flüssigkeitssäule dadurch ver hindert, dass aus dem Windkessel 12 sofort nach Entstehung eines Unterdruckes in der Druckleitung Flüssigkeit nachströmt.
Die durch die Rückwärtsbewegung der Flüssig keitssäule im Druckrohr 1 entstehenden Drucksteigerungen werden durch den Wind kessel 12 aufgenommen und können durch den Leerschuss 16 dadurch verkleinert werden, dass sich dieser entweder selbsttätig, das heisst in Funktion eines bestimmten Druckes öffnet oder voll Rand bedient werden kann. In Fig. 5 ist das Einlassventil 21 und der Kolben 28 am Ende der Füllungsperiode dargestellt. Der während der Füllungsperiode sich in der punktiert eingezeichneten Lage befindende Schieber 25 ist nach rechts ver schoben worden und verbindet die Leitung 1 mit dem Raum 29.
Die Schliessfeder _2 schliesst das Einlassventil 21, so dass die Zufuhr des Treibmittels (zum Beispiel Dampf) gesperrt ist. Gleichzeitig drückt sie den Kolben 23 nach rechts und das Druckmittel wird nach dem Raum 29 gepresst. Dieses verschiebt den Kolben 8 entgegen der Wirkung der Feder 9 nach unten, so dass es durch die Öffnungen 10 austreten kann.
Sobald der Druck auf den Kolben 8 kleiner wird, drückt die Feder 9 denselben nach oben, die Öff nungen 10 werden geschlossen und dadurch wird die Bewegung der Flüssigkeitssäule in der Leitung 1 abgebremst, Der Schluss des Ventils 21 erfolgt aber nicht schlagartig, sondern wird durch den mit Öffnungen 30 versehenen und als Flüssigkeitsbremse wir kenden Zylinder 31 ;gedämpft. Sollte aus irgend einem Grund der Druck im rechten Teil des Zylinders 31 und somit auch in der Druckleitung 1 unter eine gewisse Grenze sinken, so öffnet sich die Klappe 5 selbsttätig und bewirkt die Auffüllung eines sich bilden den Vakuums durch das Füllmittel 2.
Ist der Kolben 28 wieder in seinem Totpunkt ange langt, so verstellt die Steuerung den Schieber 25 in die punktiert gezeichnete Lage, so dass das Druckmittel zum Beispiel Drucköl aus der Leitung 26 durch die Leitung 1 auf die rechte Seite des Kolbens 23, dessen Endlagen punktiert eingezeichnet sind, gepresst wird und das Ventil 21 von seinem Sitz abhebt. Durch die besondere Ausbildung des Zylinders 31 erfolgt auch das Abheben nicht schlag weise, sondern die Bewegung wird abge bremst. Bei Füllungsabschluss wiederholt sich der bereits beschriebene Vorgang.
Device for damping the shocks occurring in pressure lines _. and vibrations. If the supply of the line is suddenly interrupted when a column of liquid is in motion in a line, the kinetic energy still contained in the column must be converted into potential energy in a very short time, in such a way that the column of liquid breaks off and a vacuum is created. After the liquid column has decelerated completely, the vacuum will pull it back again until the evacuated space of the line is again filled with the liquid.
The potential energy has thus been converted back into kinetic energy, which in turn is suddenly to be abruptly interrupted, causing an increase in pressure and an elastic expansion of the line. Depending on its size, this pressure increase can result in a liquid shock associated with unpleasant noise or, in the worst case, a pipe burst. In addition, the whole process repeats itself a few times, so that the liquid starts to vibrate, which in unfavorable cases can resonate with certain natural vibrations of the pipe or other machine parts.
The aim of the invention is to dampen the shocks and vibrations occurring in the pressure lines and consists in the fact that a device is provided to fill the vacuum that occurs in particular when the delivery in the pressure line is switched off by replenishing. The. In addition to the device preventing the vacuum, the pressure line can also be provided with an elastic buffer valve that absorbs the shocks in the pressure line.
In the drawing, some Ausfüh approximately examples of the subject invention are shown schematically, namely in Fig. 1, 2, 3 and 4 in application to pressure lines for power or accumulator units, in Fig. 5 in application to a hydraulically operated valve control of a piston engine.
In the figures, 1 is the pressure line, 2 is the filler provided for filling the vacuum, 3 is the elastic buffer valve that absorbs the shocks. According to FIG. 1, a closing element 4 is installed in the pressure line 1 in a known manner. The closing flap 5 of the device causing the vacuum to be filled is kept in equilibrium by a spring 6 and the pressure in the line 1 against the pressure in the reservoir 7.
The ela tical buffer valve 3 is designed as a liquid brake by acting on the piston 8 on the one hand, the pressure of the liquid column, on the other hand, the tension of the spring 9 and according to its position releases no or more of the openings 10 for the passage of the contents of the pressure line.
According to FIGS. 2 and 3, a turbine 11 is connected to the pressure line 1, in which the elastic buffer valve 3 is also arranged in front of the turbine (FIG. 3).
In the application shown in Fig. 4 to a pump system in the pressure line 1 switched on elastic buffer is designed as an air tank 12, which also takes on the role of the vacuum preventing device before. The pump 13 can be completed by the ver provided with a non-return valve slide 14 and the air chamber by a closure member 15 of the pressure line 1. The wind kettle 12 is provided with a safety member 16 which causes a complete or partial emptying of the wind kettle when a certain pressure is exceeded. The security organ can for example be a blank shot.
In the arrangement shown in FIG. 5, 17 is the cylinder of a piston engine. The housing 19 for the inlet control is installed in the cover 18. 20 is the steam supply line, 21 the valve, 22 the closing spring and 23 the servomotor piston for the valve. The slide 5 of the liquid control is arranged in a housing 24.
The same consists of the pressure line 1, the valve side arranged from the reservoir 7, the flap 5 and the spring 6 ge formed, the filling of the vacuum be acting device and the slide side arranged from the piston 8 of the spring 9 and the openings 10 Buffer valve 3 formed. The supply of the pressure medium ei-follows through line 26, the overflow through line 27.
The operation of the described devices is as follows: If the valve 4 and the inlet to the turbine are closed in pressure lines in which no device preventing the vacuum is provided, a vacuum is distorted behind the valve 4 and the liquid column rushes off . The device preventing the vacuum ensures that the liquid column does not fall off, in that when a negative pressure arises, the valve 5 opens and the filler 2 can flow in from the reservoir 7.
If, on the other hand, the pressure line 1 is rapidly throttled or closed only at its lower end, for example as a result of sudden relief of the turbine or as a result of the closure of a tension valve, then the resulting increase in pressure is absorbed by the buffer valve 3.
The movement of the liquid column is quickly braked by the buffer valve 3 in that the spring 9 presses the piston 8 against the flow and thus closes the openings 10 through which the liquid flowed. The time that is necessary to slow down the movement of the S @ irile can be regulated by the spring, since a stronger spring opposes the movement with greater resistance and consequently requires a shorter time to slow down.
If the pump 13 is suddenly switched off in the system shown in FIG. 4, the upwardly moving column of liquid is prevented from tearing off by the fact that liquid flows in from the air chamber 12 immediately after a negative pressure has developed in the pressure line.
The pressure increases resulting from the backward movement of the liquid in the pressure pipe 1 are absorbed by the wind kettle 12 and can be reduced by the empty shot 16 in that it either opens automatically, i.e. in function of a certain pressure, or can be fully operated. In Fig. 5, the inlet valve 21 and the piston 28 are shown at the end of the filling period. The slide 25 located in the dotted position during the filling period has been pushed to the right and connects the line 1 with the space 29.
The closing spring _2 closes the inlet valve 21 so that the supply of the propellant (for example steam) is blocked. At the same time it pushes the piston 23 to the right and the pressure medium is pressed towards the space 29. This moves the piston 8 downward against the action of the spring 9 so that it can exit through the openings 10.
As soon as the pressure on the piston 8 becomes smaller, the spring 9 pushes the same upwards, the openings 10 are closed and the movement of the liquid column in the line 1 is slowed down, but the valve 21 does not close suddenly, but through the provided with openings 30 and as a liquid brake we kenden cylinder 31; damped. Should the pressure in the right part of the cylinder 31 and thus also in the pressure line 1 fall below a certain limit for any reason, the flap 5 opens automatically and causes a vacuum to be filled by the filler 2.
If the piston 28 has reached its dead center again, the control moves the slide 25 to the position shown in dotted lines, so that the pressure medium, for example pressure oil from line 26 through line 1 to the right side of piston 23, whose end positions are dotted are shown, is pressed and the valve 21 lifts from its seat. Due to the special design of the cylinder 31, the lifting does not take place suddenly, but the movement is braked abge. When the filling is completed, the process already described is repeated.