DE1600398B1 - Pressure shock absorber for pipes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckstoßdämpfer für Rohrleitungen, bestehend aus einem zwischen zwei Rohrleitungsabschnitte einsetzbaren Gehäuse mit einem darin angeordneten an einem Ende bis auf eine enge Drosselbohrung geschlossenen gelochten Zylinder, der von einem mit der einen Anschlußöffnung des Gehäuses verbundenen Außenraum umgeben ist und in dessen mit der anderen Anschlußöffnung des Gehäuses verbundenen Innenraum ein Kolbenschieber verschiebbar ist, der in. seiner Ruhestellung durch eine Schließkraft in einer Endlage gehalten ist, in der er die Löcher des Zylinders verschließt, und bei Auftreten einer Druckdifferenz zwischen den angeschlossenen Leitungsabschnitten gegen diese Schließkraft in eine die Löcher freigebende Stellung verschiebbar ist.The invention relates to a pressure shock absorber for pipelines, consisting of a housing that can be inserted between two pipe sections with one arranged therein closed at one end except for a narrow throttle bore perforated cylinder connected to one of the connection openings of the housing The outside space is surrounded and in which with the other connection opening of the housing connected interior a piston slide is displaceable in. Its rest position is held by a closing force in an end position in which it opens the holes of the Cylinder closes, and when a pressure difference occurs between the connected Line sections against this closing force in a position releasing the holes is movable.

Zur Vermeidung von Druckstößen, die Schäden an Armaturen, Filtern und Zählern bewirken und zu kostspieligen Instandsetzungsarbeiten durch eine Überbeanspruchung der Werkstoffe führen können, verwendet man normalerweise Geräte, die nach dem Prinzip der Dämpfung durch gasgefüllte Gummimembranen arbeiten. Diese Geräte sind jedoch teuer und störanfällig.To avoid pressure surges that damage fittings, filters and counters cause expensive repairs due to overuse of the materials, one normally uses devices that work according to the principle the damping work through gas-filled rubber membranes. However, these devices are expensive and prone to failure.

Durch die USA: Patentschrift 1707 912 ist auch schon ein Gerät der eingangs genannten Art bekanntgeworden, das im wesentlichen als schnell schließender Schieber arbeitet, wenn Rückstöße eintreffen, zu deren Dämpfung das Gerät eingesetzt ist. Dann wird nämlich der Schieber schlagartig unter Kompression eines Luftkissens verschoben, so daß sämtliche Durchströmöffnungen schlagartig geschlossen werden und der zu dämpfende Stoß nicht auf die Zuströmseite der Vorrichtung gelangen kann. Für eine Stoßdämpfung in anderer Richtung ist die Vorrichtung nicht geeignet, da der Öffnungsweg des Schiebers außerordentlich klein ist und der Schieber daher praktisch unmittelbar mit dem Auftreten eines Druckstoßes auf der Zuströmseite in die Öffnungsstellung verschoben wird und der Druckstoß somit praktisch ohne Verzug weitergeleitet werden kann.Through the USA: Patent specification 1707 912 is already a device of the The type mentioned at the outset became known, which is essentially a fast-closing one The slide works when recoil occurs, and the device is used to dampen them is. Then the slide is suddenly compressed by an air cushion shifted so that all flow openings are closed suddenly and the shock to be damped cannot reach the upstream side of the device. The device is not suitable for shock absorption in the other direction because the opening path of the slide is extremely small and the slide is therefore practical immediately with the occurrence of a pressure surge on the inflow side in the open position is shifted and the pressure surge can thus be passed on with practically no delay can.

Die USA: Patentschrift 994 167 zeigt eine Dämpfungsvorrichtung, deren Wirkung auf der Abdeckung einer Vielzahl von Durchflußbohrungen mittels einer gespannten Gummimembran beruht, die durch den Flüssigkeitsdruck abgehoben wird. Diese Vorrichtung ist schwingungsempfindlich, vergleichsweise kostspielig und wegen der Verwendung alterungsempfindlicher Werkstoffe nicht zuverlässig genug.The USA: patent specification 994 167 shows a damping device whose Effect on the cover of a large number of flow bores by means of a tensioned Rubber membrane is based, which is lifted by the pressure of the liquid. This device is sensitive to vibrations, comparatively expensive and because of the use aging-sensitive materials are not reliable enough.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Dämpfers zur Dämpfung von Druckstößen, der billiger, einfacher und betriebssicherer ist als die bekannten Vorrichtungen, der aber weniger Volumenstöße, wie sie beispielsweise von Verdrängerpumpen oder Trägheitskräften herrühren, zu dämpfen braucht als Druckstöße. Solche Anwendungsfälle treten beispielsweise in Raffinerien auf, wenn Pumpvorgänge bei offenen Schiebern in den Druckleitungen der Pumpen eingeleitet werden. Die dabei entstehenden Drücke sind, sofern keine Dämpfungseinrichtung vorhanden ist, zu stark für die Armaturen; diese Druckstöße sind jedoch nicht gleichzeitig von Volumenstößen begleitet.In contrast, the object of the invention is to create a Damper for damping pressure surges, the cheaper, simpler and more reliable is than the known devices, but the fewer volume surges, as they are for example originate from positive displacement pumps or inertial forces, needs to be dampened as pressure surges. Such applications occur, for example, in refineries when pumping operations are introduced into the pressure lines of the pumps when the gate valves are open. The one with it The resulting pressures are too high if there is no damping device for the fittings; however, these pressure surges are not simultaneously volume surges accompanied.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht - ausgehend von der Vorrichtung- der eingangs genannten Art - darin, daß der Innenraum des gelochten Zylinders mit seiner offenen Seite unmittelbar an die Zuströmöffnung des Gehäuses angeschlossen ist, daß sich die Löcher sämtlich in der dieser Seite benachbarten Hälfte der Zylinderwand befinden und daß der ungelockte Führungsteil des Kolbenschiebers etwa halb so lang ist wie der Zylinder, wobei zur Erzeugung der Schließkraft zwischen dem Boden des Kolbenschiebers und dem geschlossenen Ende des Zylinders eines Druckfeder vorgesehen ist.The solution according to the invention consists - starting from the device - of the type mentioned - in that the interior of the perforated cylinder with its open side is connected directly to the inflow opening of the housing is that the holes are all in the half of the cylinder wall adjacent to this side and that the uncurled guide part of the piston valve is about half as long is like the cylinder, whereby to generate the closing force between the bottom of the Piston valve and the closed end of the cylinder of a compression spring is provided is.

Die deutsche Patentschrift 517 981 zeigt zwar schon eine Dämpfungsvorrichtung mit den zuletzt genannten Merkmalen, jedoch gehört diese bekannte Dämpfungsvorrichtung insofern einer anderen Gattung an, als sie zur Dämpfung von auf Trägheitskräfte zurückgehenden Volumenstößen in der Art eines Sicherheitsventils dient, das beim überschreiten einer bestimmten Druckschwelle öffnet und den Volumenüberschuß ins Freie entläßt.The German patent specification 517 981 already shows a damping device with the latter features, however, belongs to this known damping device to the extent that they are of a different genus, as they are used to dampen inertia forces decreasing volume surges in the manner of a safety valve that is used when exceeding a certain pressure threshold opens and the excess volume ins Free dismisses.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Dämpfer.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. The only figure is a longitudinal section through a damper according to the invention.

Der Dämpfer weist einen Eintrittsstutzen 1 und einen Austrittsstutzen 2 auf. Das gegenüber dem Querschnitt der einzuschließenden Rohrleitung erweiterte mittlere Rohrstück 3 des Dämpfers enthält die eigentliche Dämpfungsvorrichtung, die aus einem Zylinder 4 und einem Kolben 5 besteht.The damper has an inlet connection 1 and an outlet connection 2 on. The expanded compared to the cross-section of the pipeline to be included middle pipe section 3 of the damper contains the actual damping device, which consists of a cylinder 4 and a piston 5.

Der Zylinder 4 ist mit dem an seinem offenen Ende befindlichen Flansch 6 in das umgebende Gehäuse dicht eingeflanscht, so daß die in Richtung des Pfeiles 7 ankommende Strömung ihren Weg durch den Zylinder 4 nehmen muß.The cylinder 4 is with the flange located at its open end 6 tightly flanged into the surrounding housing, so that the in the direction of the arrow 7 incoming flow must take its way through the cylinder 4.

Das in der Zeichnung rechts erscheinende Ende 8 des Zylinders 4 ist bis auf eine kleine Drosselöffnung 9 verschlossen. Der Kolben 5 wird durch eine Schraubenfeder 10 in die dargestellte Lage, d. h. in der Figur nach links gedrückt bis gegen die Anschlagplatte 11. Die Kopfplatte des Kolbens enthält eine kleine Drosselöffnung 12.The end 8 of the cylinder 4, which appears on the right in the drawing, is closed except for a small throttle opening 9. The piston 5 is pressed into the position shown by a helical spring 10, ie to the left in the figure, as far as against the stop plate 11. The head plate of the piston contains a small throttle opening 12.

In der in der Figur links erscheinenden Hälfte des Zylinders 4 weist dessen Wandung eine Vielzahl von Öffnungen 13 auf, die den Innenraum des Zylinders 4 mit dem außenliegenden Bereich 14 und damit mit dem Austrittsstutzen 2 verbinden. Der Kolben 5 verschließt in der dargestellten Lage diese Öffnungen, gibt sie jedoch frei, wenn er im Zylinder 4 nach rechts verschoben wird.In the half of the cylinder 4 that appears on the left in the figure, its wall has a multiplicity of openings 13 which connect the interior of the cylinder 4 with the outer area 14 and thus with the outlet nozzle 2. The piston 5 closes these openings in the position shown, but releases them when it is moved to the right in the cylinder 4.

Die Vorrichtung hat folgende Wirkungsweise: Wenn kein Druckgefälle in der Leitung vorhanden ist, wenn also das Medium nicht strömt, befindet sich der Kolben 5 in der gezeichneten Ruhestellung, in die er von der Feder 10 gedrängt ist.The device has the following mode of operation: If there is no pressure gradient in the line, that is, if the medium is not flowing, the piston 5 is in the rest position shown, into which it is urged by the spring 10.

Springt der Druck in der Eintrittsleitung plötzlich auf einen bestimmten hohen Wert, so folgt der Druck in der Austrittsleitung diesem Druckanstieg nicht unmittelbar, da die einzige unmittelbare Verbindung durch die kleinen Drosselöffnungen 9 und 12 gebildet ist, die gegebenenfalls auch ganz wegfallen können, wenn genügendes Spiel zwischen dem Zylinder 4 und dem Kolben 5 vorhanden ist.If the pressure in the inlet line suddenly jumps to a certain level If the value is high, the pressure in the outlet line does not follow this pressure increase immediate, as the only direct connection through the small throttle openings 9 and 12 is formed, which can optionally also be omitted entirely, if sufficient There is play between the cylinder 4 and the piston 5.

Es besteht somit eine erhebliche Druckdifferenz am Dämpfer, unter deren Einfluß der Kolben 5 sich langsam in den Zylinder hineinzuverschieben beginnt. Eine schnelle Kolbenbewegung ist ausgeschlossen, da das im Zylinder eingeschlossene Volumen durch den kleinen Drosselquerschnitt 9 verdrängt werden muß. Die Geschwindigkeit der Kolben-Bewegung bei gegebener Druckdifferenz kann durch die Größe der Drosselöffnung 9 bestimmt werden. Bei fortschreitender Kolbenbewegung werden die Durchströmöffnungen 13 nacheinander von dem Kolben freigegeben, so daß sich eine starke Durchströmung einstellt, die von einem Abbau der bestehenden Druckdifferenz vor und hinter dem Dämpfer begleitet ist. Trotz plötzlichem Druckanstieg vor dem Dämpfer steigt der Druck hinter dem Dämpfer also nur langsam an.There is thus a considerable pressure difference across the damper, below the influence of which the piston 5 slowly begins to slide into the cylinder. A rapid piston movement is impossible because that is trapped in the cylinder Volume through the small throttle cross section 9 must be displaced. The speed the piston movement at a given pressure difference can be determined by the size of the throttle opening 9 can be determined. As the piston moves, the Through-flow openings 13 released one after the other from the piston, so that a strong flow ceases, caused by a reduction in the existing pressure difference is accompanied in front of and behind the damper. Despite a sudden increase in pressure before the Damper, the pressure behind the damper rises only slowly.

Die Kolbenbewegung endet, wenn Gleichgewicht zwischen der Kraft der Feder 10 und der von der Druckdifferenz am Dämpfer herrührenden Kolbenkraft eingetreten ist. Zur Erzielung möglichst geringen Druckabfalls empfiehlt sich daher eine schwache Auslegung der Feder 10. The piston movement ends when equilibrium has been reached between the force of the spring 10 and the piston force resulting from the pressure difference on the damper. A weak design of the spring 10 is therefore recommended in order to achieve the lowest possible pressure drop.

Die Drosselöffnung 9 wird zweckmäßigerweise oben eingebaut, damit gegebenenfalls im Zylinder eingeschlossene Gase entweichen können. Ein Gaskissen im Zylinder würde bei Druckstößen zu unerwünschten Schwingungen führen. Wenn zu erwarten ist, daß neben Druckstößen auch Volumenstöße eine Rolle spielen, kann ein Gaskissen jedoch von Vorteil sein, damit der Kolben auszuweichen vermag.The throttle opening 9 is expediently installed above so that any gases trapped in the cylinder can escape. A gas cushion in the cylinder would lead to undesirable vibrations in the event of pressure surges. If to it is to be expected that, in addition to pressure surges, volume surges also play a role However, gas cushions can be advantageous so that the piston can evade.

Sind größere Volumenstöße zu erwarten, so kann der erfindungsgemäße Dämpfer auch mit verhältnismäßig einfachen und deshalb billigen und sicher arbeitenden konventionellen Stoßdämpfern kombiniert werden, die lediglich zur Aufnahme des Volumenstoßes dienen.If larger volume surges are to be expected, the inventive Damper also with relatively simple and therefore cheap and safe working conventional shock absorbers can be combined, which are only used to absorb the volume shock to serve.

Claims (1)

Patentanspruch: Druckstoßdämpfer für Rohrleitungen, bestehend aus einem zwischen zwei Rohrleitungsabschnitte einsetzbaren Gehäuse mit einem darin angeordneten an einem Ende bis auf eine enge Drosselbohrung geschlossenen gelochten Zylinder, der von einem mit der einen Anschlußöffnung des Gehäuses verbundenen Außenraum umgeben ist und in dessen mit der anderen Anschlußöffnung des Gehäuses verbundenen Innenraum ein Kolbenschieber verschiebbar ist, der in seiner Ruhestellung durch eine Schließkraft in einer Endlage gehalten ist, in der er die Löcher des Zylinders verschließt, und bei Auftreten einer Druckdifferenz zwischen den angeschlossenen Leitungsabschnitten gegen diese Schließkraft in eine die Löcher freigebende Stellung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des gelochten Zylinders (4) mit seiner offenen Seite unmittelbar an die Zustromöffnung des Gehäuses (3) angeschlossen ist, daß sich die Löcher (13) sämtlich in der dieser Seite benachbarten Hälfte der Zylinderwand befinden und daß der ungelochte Führungsteil des Kolbenschiebers (5) etwa halb so lang ist wie der Zylinder (4); wobei zur Erzeugung der Schließkraft zwischen dem Boden des Kolbenschiebers (5) und dem geschlossenen Ende (8) des Zylinders eine Druckfeder (10) vorgesehen ist.Claim: Pressure shock absorbers for pipelines, consisting of a housing which can be inserted between two pipe sections and has a housing therein arranged perforated at one end except for a narrow throttle bore Cylinder, which is connected to an external space connected to the one connection opening of the housing is surrounded and connected in its with the other connection opening of the housing Interior a piston valve is displaceable, which in its rest position by a closing force is held in an end position in which it removes the holes in the cylinder closes, and when a pressure difference occurs between the connected Line sections against this closing force in a position releasing the holes is displaceable, characterized in that the interior of the perforated cylinder (4) with its open side directly on the inlet opening of the housing (3) is connected that the holes (13) are all adjacent in this side Half of the cylinder wall are located and that the unperforated guide part of the piston valve (5) is about half the length of the cylinder (4); whereby to generate the closing force between the bottom of the spool (5) and the closed end (8) of the cylinder a compression spring (10) is provided.