Civil Engineering Reference
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Durch den Druckstoß wird in der überstrichenen Lauflänge die Geschwindigkeit
c
=
. Nach
0
t l
=
wird der Behälter erreicht. Da in diesem Moment der Druck am Anfang der Leitung
nun plötzlich viel größer als im Behälter ist, strömt Flüssigkeit in den Behälter zurück, was
eine Saugwelle mit dem betragsmäßig gleichen Druckunterschied hervorruft. Erreicht diese
den geschlossenen Schieber, wird die Saugwelle reflektiert, um bei
x
=
l
dann wieder als
Überdruckwelle zurückgeworfen zu werden. Dadurch tritt hier wieder die Geschwindigkeit
c
∞
auf, jedoch nun in Richtung des Behälters. Beim Erreichen des Schiebers nach
F
t l
=
,
bewirkt sie dort eine Druckabnahme, und der Gesamtvorgang beginnt von vorn. Nur durch
Reibungseffekte kommt die Druckwelle langsam zum Erliegen. Ihr exponentielles Abklin-
gen hängt von mehreren Faktoren ab. Die dynamische Beanspruchung durch die hin- und
herlaufenden Druckwellen ist sehr hoch und kann zu größeren Schäden führen.
F
Um die Auswirkungen auf das durchströmte System zu mindern, baut man vor Absperr-
schiebern in Trinkwasserfernleitungen und vor Wasserkraftwerken sog.
Wasserschlösser
ein (Bild 2.22). Diese nutzen aus, dass an freien Oberflächen stets eine Totalreflexion der
Stoßwellen erfolgt, wodurch der Druckstollen nach dem Wasserschloss nahezu druckstoß-
frei bleibt.
Bild 2.22■
Wasserschloss zum Abfangen von Druckstößen bei schnellen Schließbewegungen
Bei der Ableitung wurde der Druckverlust infolge der Flüssigkeitsreibung vernachlässigt.
Das ist in der Regel bei kurzen Rohrleitungen zulässig. Bei Gandenberger [69] erfolgt
eine Ableitung unter Beachtung des Reibungsverlusts. Bei der Ableitung wurde außerdem
angenommen, dass das Rohr aus separaten Ringen besteht, die sich frei ausdehnen können.
Die Erfahrung zeigt, dass die Druckänderung mit sehr großer Geschwindigkeit erfolgt und
demnach der Druckunterschied zwischen zwei Querschnitten nur klein sein wird, sodass
sein Einfluss auf die Längsdehnung tatsächlich vernachlässigbar ist.
Langsames Schließen von Absperrvorrichtungen
Beim langsamen Schließen
(
t
l
fällt durch Überlagerungen der Druckwellen der
)
S
F
(
)
Druckanstieg mit
p l ct
gegenüber dem bei plötzlichem Schließen wesentlich
geringer aus. Bei einer linearen Geschwindigkeitsabnahme während des Schließvorgangs
folgt somit:
D = −
dd
lc
0
D =
p
(2.95)
t
S
c
Fluidgeschwindigkeit vor dem Schließen
Weiterführende Informationen können z. B. [9] und [19] entnommen werden.
