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Druckstoss und Kavitationsschläge beim schnellen Schliessen einer exzentrischen Absperrklappe

Versuchsanlage von Fraunhofer UMSICHT, Oberhausen
Leitungssystem DN 100, PN 40, stationaere Stroemung:4 m/s, von rechts nach links

1. Die exzentrische Klappe schließt schnell und führt zu einem Druckstoss stromaufwärts der Klappe sowie zu Kavitationsschlägen stromabwärts.

2. Die Pumpe laeuft hierbei weiter, nach ca. 10 s Wiederoeffnen der Klappe und ein weiterer Kondensationsschlag entsteht stromabwärts der Armatur.

3. Der Versuch wird aus zwei weiteren Perspektiven wiederholt:
- an der Rohrbrücke (Höhe ca. 10m)
- am Wendepunkt der Versuchsanlage nach ca. 100 m axialer Länge

Grosse Kavitationsblasen hinter schnell schliessender Absperrklappe und Rekondensation

Versuchsanlage von Fraunhofer UMSICHT, Oberhausen (s. auch Bilder oben):
Stationaere Stroemungsgeschwindigkeit: 2 m/s

Die Absperrklappe (rechts, nicht im Bild) schliesst schnell, vor der Klappe wird ein Druckstoss erzeugt.
Hinter der Klappe sind grosse Dampfblasen zu sehen, die durch die weiterfliessende Fluessigkeit gebildet werden (infolge Unterdruck). Im Anschluss - beim Rueckstroemen der Fluessigkeit - kondensiert der Dampf an der geschlossenen Armatur, es entstehen Kavitations- oder Kondensationsschlaege. Im weiteren Verlauf sind oben an der Rohrleitung Luftanteile (Blasen) zu erkennen, die sich nicht wieder so schnell lösen und neben der Reibung zur Daempfung der Schlaege fuehren.

Grosse Kavitationsblasen hinter schnell schliessender Absperrklappe und Rekondensation, Zeitlupe

Zeitlupe des oben beschriebenen Vorgangs, sichtbar ist das 1. Glasfenster rechts aus dem Video "2_0ms-short.swf", Bilderrate: 1125 Bilder/s (fps)

Big vapour bubbles forming downstream of a fast closing butterfly valve (slow motion)
Slow motion of above video 1125 (fps). You see the right window of the glass-pipe above

Dämpfung von Kavitationsschlaegen bei Nutzung von Be- und Entlueftungsarmaturen

Versuchsanlage von Fraunhofer UMSICHT, Oberhausen

Nach dem Druckstoss saugt das Be- und Entlueftungsventil infolge des Unterdrucks stromabwaerts der schnell schliessenden Klappe Luft ein. Bei Rueckstroemung entweicht die Luft, die in den anderen Videos (z.B. im flash-video) auftretenden Kavitations- oder Kondensationsschlaege bleiben aus. Etwaige austretende Restfluessigkeit (hier: Stadtwasser) kann auch in einem Header gesammelt und abgefuehrt werden.
Testobjekt ist hier eine Armatur der Fa. Airvalve, Soest. Die Versuchseinrichtung befindet sich bei Fraunhofer UMSICHT, Oberhausen.

Nachverdampfung und Rekondensation in einem fallenden Abschnitt einer Kondensatleitung

Aufnahme vom Werksgelaende eines Tanklagers für Harze

Beim Nachverdampfen in einer Kondensatleitung verdampft das gesaettigte Kondensat aufgrund des Druckverlustes in der Transportleitung (senkrechte Leitung im Video). Im unteren Teil steigt der Druck um etwa 0,2 bar wieder an, was zum Kollaps der Dampflasen und zu Geraeuschbelastigungen bis zu ernsthaften Schaeden (Leitungsleckagen und Versagen von Kompensatoren) fuehren kann.
Abhilfe ist hier eine Druckregelung am Ende der Kondensatleitung, um das Druckniveau in der gesamten Kondensat-Rueckfuehrleitung ueber dem Saettigungsdruck zu halten.

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® Andreas Dudlik 2019