Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Dämpfung von z. B. bei Betriebsstörungen auftretenden Schwingungen in geschlossenen Flüssigkeitsbefördersystemeπ . worin eine Umwälzpumpe vorgesehen ist und der Druck mindes¬ tens an einem Punkt des Systems zwischen vorbestimmten Gren¬ zen gehalten wird.

Ein typisches Beispiel für die oben erwähnten Flüssigkeitsbefördersysteme sind die Fernwärmeversorguπgs- syste e, worin das Warmwasser von einem Heizwerk über lange Rohrleitungen von manchmal mehr als 10G km zu den Verbrauchern befördert wird. Bei so grossen Systemen mit riesigem Wasser¬ rauminhalt bereiten die bei den Betriebsstörungen . im dem System sich entstehenden hydraulischen transienteπ Erschei¬ nungen und die demzufolge erscheinenden Druckwellen die grössteπ Schwierigkeiten der Projektierung, des Entwurfes u d auch des Betriebes. Es hat sich herausgestellt, dass diese Erscheinungen und Einwirkungen die Flüssigkeitsbefordersysteie katastrophal zerstören können.

Wie später noch eingehender erläutert, entstehen die transienten Erscheinungen in den meisten ^r allen beim Ausfallen der Umwälzpumpe des BefÖrdersystemes , was durch eine tech¬ nischen Fehler der Pumpe oder aber aucn durch den Ausfall der Spannuπgsversorgung auftreten kann. Dabei entstehen ^" erhebliche Druckwellen, die das System durchlaufen und sich bei irgendeinem

Punkt des Systems reflektieren. Die bis Eintreffen der reflektierten Druckwelle vergehende Zeit wird Hauptzeit genannt, die jeweils für ein gegebenes System charakteristisch ist. Bei grösseren Systemen kann diese Hauptzeit z. B. 8 bis 10 s betragen.

Zur Verminderung des oben erwähnten Gefahrs wurden in den bekannten Systemen Windkessel angewendet, ie nach der Umwälzpumpe ' eingebaut wurden und woraus der beim Ausfallen der Pumpe entstehende Wassermangel nachgeholt werden konnte. Diese Lösung kann aber nur für nicht geschlossene Systeme mit Erfolg angewendet werden, wobei also das Wasser nicht in einer geschlossenen Rohrschleife umläuft. Hiebei ist aber die Nacchholfähigkeit des Windkessels durch sein Volumen begrenzt.

Nach dem vorbekannten Stand der Technik kann das Gefahr der transieπten Erscheinungen in einem geschlossenen Befördersystem nur durch entsprechende Überdimensionierung des Systems mit Sicherheit beseitigt werden. Dementsprechend erfolgte die Dimensionierung solcher Systeme mit Grurrπa πe eines Druckes, der- mindestens um die Hälfte höher ist, als der Betriebsdruck des Systemes. Es ist of ensichtlich, was für Mehrkosten bei der Herstellung und Verlegung^beirr Betrieb und Imstandehalten des Systems durch diese Überdimensionierung entstanden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Dämpfung von Schwingungen in geschlosse ⁿ en Wasserbefördersystemen zu schaffen, womit das Gefahr der Zer¬ störung des Befördersystemes ohne die Uberdimensionierung eliminiert werden kann.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis,, dass die oben erwähnte Aufgabe einfach gelöst werden kann, wenn das Entstehen der transienten Erscheinungen in dem Wasser¬ befördersystem verhindert wird.

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Der erfindungsgemässen Weiterentwicklung entspre¬ chend ist nun mindestens eir, die Schwingungen aufnehmendes Dämpferbehälter durch ein Rückschlagventil in das System eingeschaltet, wobei in dem Dämpferbehälter ein Vorspann¬ druck vorhanden ist, der von dem Druck des Anschlusspunktes des Bämpferb.ehälters untersc ^h eidend ist.

Im Sinne der Erfiπdu-g ist es vorteilhaft, wenn mehrere Dämp erbehälter vorgesehen sind, wobei die in den einzelnen Dämpferbehältern eingestellten Vorspanndrücke voneinander unterscheidend sind. Der Vorspanndruck kann desto grösser oder kϊeiner sein, je ferner liedjt das Dämpfer¬ behälter von dem Aπschlusspuπkt des Systems. Durch die Bestimmung der Vorspaπndrücke kann der Ablauf der Schwingung - gen in dem System im voraus entworfen werden.

In einer ebenfalls . rteilhafteπ Ausführungsform der erfindungsgemässen Anordnung sind die Dämpfer¬ behälter in Strömuπgsrichturg gesehen vor der Umwälz¬ pumpe eingefügt . wobei die Rückschlagventile Flüssigkeits- eiπlass in die Behalter ermö ichen u'nd die Vorspanndrücke grössensiπd, als der Betxrietsdruck im Anschlusspuπkt der Behälter. In einer anderen vorteilhfrafteπ Anordnung können die Dämp*!-ferbehälter nach der Umwälzpumpe eingefügt sein, wobei die Rückschlagventile Flüssigkeitsauslass aus den Behältern ermöglichen und die Vorspanπdrüc e keliner sind, als der Be_rtriebsdruck in dem Anschlusspuπkt.

Im Sinne der Erfindung ist es noch vorteilhaft, wenn die Dämpferbeälter mit Mitteln zur Zurückstellung der im Ausgaπgszustaπd eingestellten Parametxer versehen sind. Diese Zurückstellung kann automatisch oder mit Hand druchgeführt werden. Unter den Mitteln können Flüssigkeiitaus-

und -einlasse sowie Drucklufteiπ- und -ausl sse und geeig¬ nete Verschlussorgaπe vorgesehen sein.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Zeich¬ nungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 ein bekanntes geschlossenes Flüssigkeitsbefördersys¬ tem auf dem Beispiel eines schkizzeπhaft dargestell¬ ten Ferwärmeversorguπgssystems , Fig. 2 den Druckablauf in den Eckpunkten des in Fig. 1 ge¬ zeigten Systems bei einer Betriebsstörung, Fig. 3 die Blockschema einer Ausführungsform der erfindungs¬ gemässen Anordnung, Fig. 4 den Druckablauf wie in Fig. 2, jedoch für die Aus¬ führungsform von Fig. 3. In Fig. 1 ist ein vereinfachtes Modell eines Ferπwär- meversαrgungssystems gezeigt, worin der Druck im Punkt 1 an¬ nähernd konstant, mindestens zwischen bestimmten Grenzen ge¬ halten wird. Zwischen den Punkten 1 und 2 des Systems ist eine Vorlaufleitung 8, die wegen der grossen Länge als fe¬ dernd angenommen werden kann. Ein Verbraucher ist zwischen den Punkten 2 und 3 eingeschaltet. Zwischen den Punkten 3 und 4 ist eine Rücklaufleitung, die ebenfalls flexible ist. Eine Umwälzpumpe 5 ist zwischen den Punkten 4 und 1 vorgese¬ hen. Der ständige Druck im Punkt 1 wird mit einem Windkessel 6 sichergestellt.

In diesem System wird beim Ausfall der Umwälzpumpe 5 die beförderte Wassermeπge mit dem Abklingen der Drehzahl der Umwälzpumpe 5 immer kleiner. Um den ständigen Druck im

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Punkt 1 aufrechterhalten zu können, wird aus dem Windkessel 6 bei diesem Punkt 1 Wasser eingelassen, um die sich vermin¬ dernden Menge der Wasserbeförderuπg zu kompensieren. Dadruch ändern sich der Volumenstrom un.'der Druck in der Vorlauflei¬ tung 8 praktisch nicht, wahrend dessen in der Rücklaufleitung 9 dem Auslauf der Umwälzpumpe 5 entsprechend zuerst beim Punkt 4, dann mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallgeschwindigkeit auch in der Rücklau leitung 9 in Richtung des Verbrauchers 7 der Volumeπstrom kleiner und folglich der Druck grösser werden. Diese Wirkung mit Schall¬ geschwindigkeit wird im Punkt 1 mit ständigem Druck reflek¬ tiert und in Form eines Druckabfalles in Richtung, des Verbrauchers 7, bzw. durch den Verbraucher 7 zum Punkt 4 geleitet. Da hiebei kein Mittel zur stufenweise Verzögerung der Wassersäule mit riesiger Bewegungsenergie vorhanden ist, bewegen sich die Druckspitzen der oben geschilderten Wirkung zwishcen keinen vernünftigen Grenzen. Es soll im Sinne der Erfindung eine Verzögerung der Verbreitung der obigen transienten Wirkung erreicht werden, womit die Druckspitzen zwischen vertretbaren Grenzen bleiben werden .

Zur Veranschaulichung der Druckspitzen des in Fig. 1 gezeigten Sytems wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Der ständige Druck des Punktes 2 von cca. 8,5 bar vergrös- sert sich auf cca. 16 bar nach _j der Störung, der Druck von cca. 6,6 bar vom Punkt 3 auf cca. 14,5 bar. Der Druck im' Punkt 1 ist in dem beobachteten Zeitraum wegen des

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Windkessels 6 konstant geblieben.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform des erfindungs- gemass weiterentwickelten Flüssigkeitsbefördersystems ebenfalls an dem Beispiel der Fernwärmeversorgung darge¬ stellt. Das in Fig. 1 gezeigte System ist hiebei mit zwei Dämpferbe älter 10 und 11 ergänzt, die durch Rückschlagven¬ tile 12 und 13 beim Punkt 4 dem System angeschlossen sind. Diese DämDferbehälter sind vor der Umwälzpumpe 5 eingeschal¬ tet, sodass im Sinne der Erfindung die in ihnen vorhandene^ Verspanndrucke jeweils grösser sind, als der Betriebsdruck im Punkt 4 und zwar im Dampferbehälter 11 ist grösser, als im Behälter 10. Die in Serie geschalteten Dämpferbehäl¬ ter 10 und 11 sind durch solche Rückschlagventile 12 und 13 von der System abgetrennt, die einen Einlass der Flüssig¬ keit in die Behälter 10 und 11 ermöglichen, jedoch die verhindert wird.

Wenn z. B. ein Ausfall der Umwälzpumpe 5 wie ir dem Be SDiel vcπ Fig. 1 auftritt; werden die dadurch e -tsteherc=n hydraulischen Druckwellen mit den Dämpferbe ^' I- tern 10 und 11 absorbiert, sodass die Druckspitzen zwische*- den zugelassenen Grenzen bleiben. Wenn nämlich der Druck grob..er wird, als der Vorspanndruck im Behälter 10,wird die Flüssigkeit nicht weiter in Richtung der Umwälzpumpe 5 strömen, sondern durch das Rückschlagventil 12 in das Dämpferbe ^h älter 10 hinein, bis der Druck p im Inneren des Dämpferbehälters 10 grösser wird, als der Vorspann¬ druck in dem Dämpferbehälter 11. In diesem Augenblick beginnt die Flüssigkeit, durch das Rückschlagventil 13

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auch ins Dämpferbehälter 12 hineinzuströmen, sodass die Druckwelle jetzt von den teideπ Dämpferbehδlterπ 10 und 11 aufgenomen wird.

Das oben Gesagte wird durch das Druckdiagram von Fig. 4 veraπschailicht . In diesem Beispiel ist der ständige Betriebsdruck des Befördersystems um 12 bar, der Vorspaππdruck des Dämpferbehälters 10 ist auf 5 bar, der des Dämpferbehälters II auf 7 bar eingestellt, der Betriebsdruck im Punkt 4 ist 3 bar. Die Vorspanndrücke der Dämpferbehälter 10 und 11 sind also höher, als der Betriebsdruck des Anschlusspunktes 4. Nach dem Auftreten der Störung beginnt der Druck im Punkt 4 steil zu erhöhen, bis nach cca. 1,5 s der Vorspaππdruck von 5 bar des Dämpfer- behälteis 10 erreicht wird. Die Geschwindigkeit der Druckwelle wird danach abrupt kleiner. Der Vorspaππdruck vo Dämpfer¬ behälter 11 II bar/ wird nach cca. 12 s erreicht. Der Druck vom Punkt 4 steigt ls ^~ gsam bis dem ständigen Betriebs¬ druck von 12 bar, der cca. -it0,2 bar überschritten wird. a-n. Es ist klar zu erkennen, dass keine Schwingungen und extre¬ men Druckspitzen vorhanden sind. Die Drücke in Punkten 2 und 3 werden auch mit weniger als 1 bar grösser, als der ständige Betriebsdruck.

Wie früher erwähnt, wird in dem gezeigten Ausführuπgg. beispiel der Druck des Punktes 1 konstant gehalten, was in der Praxis als Druckhaltung im oberen Punkt genannt wird. Wenn s sicn aber um eine Druckhaltung im unteren Punkt handelt, werden die Dämpferbehälter an der Druckseite der Umwälzpumpe 5, im Punkt 1 angeschlossen. In diesem Fall meldet sich die

Störung als ein Druckabfall im Punkt 1, dessen Entstehung und Fortbeweguπgsgeschwindigkeit durch die Dämpferbehälter ver¬ zögert werden sollen. Zu diesem Zwecke werden die Rückschlag¬ ventile zwischen dem Punkt 1 und den in Serie geschalteten Dämpferbehältern umgekehrt wie vorher angeordnet, sodass eine Ausströmung aus den Behältern ermöglicht wird. Wenn also der Druck im Punkt 1 kleiner wird, als der Vorspanndruck in dem zum Puπktinäher liegenden Dämpferbehälter, beginnt die Aus¬ strömung aus diesem Behälter. Wenn der Druck im Punkt 1 auch den Vorspaπndruck des zweiten Dämpferbehälters, der kleiner ist, als der Vorspanndruck des ersten Behälters, unterschrei¬ tet, beginnt die Ausströmung auch aus dem zweiten Dämpfer¬ behälter. Das elastische Mittel, der Gas mit immer kleiner werdendem Druck verzögert die Verbreitungsgeschwindigkeit der Druckwelle, sodass die ^' obe geschilderte Dämfuπgswirkuπg sich einsteht.

Die Zahl der Dämpferbehälter 10 und 11 wird jeweils nach den Besonderheiten des Befördersystems bestimmt. In dem in den Figuren gezeigten Beispiel war es genügend, zwei Dä p- ferbehälter 10 und 11 anzuwenden, um die entstandenen Stoss- welleπ zu absorbieren. Jedoch können noch weitere Dämpferbehäl¬ ter in Serie nacheinander geschaltet werden, wenn es als not¬ wendig erscheint.

Im Sinne der Erfindung kann auch dafür Sorge getragen werden, dass die Ausgangsparameter der Dämpferbehälter 10, 11 nach einer abgelaufenen Störung, d. h. nach der Funktion der Dämpferbehälter 10, 11 wieder eingestellt werden. Dazu

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sollen die Vorspaππdrücke und die Wasserpegel in den .Dampfer¬ behältern 10, 11 neuerlich eingeregelt werden. Zu diesem Zweck können Wasseranschlüsse, Druckluftaπschlüsse, Bypass-Anschlüs- se zu dem Befördersystem sowie geeignete Verschlussorgane vor¬ gesehen sein. Diese Mittel können auch automatisch angetrie¬ ben werden, wobei die Rückstellung nach der Störung automa¬ tisch erfolgen kann. _. Der Entwurf und Anordnung solcher Mit¬ tel sind für den Fachmann eine Routiπaufgäbe, sodass diese keine ausfürlichere Beschreibung benötigen.