Der Wasserschlag ist eine echte Stoßwelle, die durch das plötzliche Anhalten der Flüssigkeit verursacht wird und im Laufe der Zeit Rohre und Komponenten des Hydrauliksystems beschädigt.
Ein dumpfes Geräusch, wie das, das ein Hammer macht, wenn er einen Schlag ausführt. Es ist nicht ungewöhnlich, dieses Geräusch in einem Hydrauliksystem zu hören, und jeder Fachmann weiß, wie wichtig es ist, es nicht zu unterschätzen. Der Wasserschlag ist ein Phänomen, das ganz einfach als Druckspitze beschrieben werden kann, die durch die schnelle Änderung der Fließgeschwindigkeit in der Rohrleitung verursacht wird. Kleine Wasserschläge können normal sein, aber es ist dennoch wichtig, sie so weit wie möglich zu reduzieren, indem in der Planungsphase geeignete Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um Schäden am System zu vermeiden.
Die Folgen eines Wasserschlags sind vielfältig und können Schäden an Leitungen, Ausdehnungsbehältern, Verbindungsstücken und den im System installierten Geräten betreffen.
Es ist ziemlich einfach, ein Beispiel für einen Wasserschlag zu erleben. Denken Sie an das typische dumpfe Geräusch, gefolgt von einer Rohrvibration, wenn ein Kugelhahn mit einer sofortigen Bewegung des Betätigungshebels geschlossen wird, wie es bei Mischgruppen der Fall ist. Obwohl in den meisten Fällen die Komponenten nicht sofort brechen, führt die zyklische Belastung dennoch zur Ansammlung von Schäden, die zu einem plötzlichen Versagen führen können.
Was versteht man unter Wasserschlag?
Schauen wir uns nun genauer an, was dieses Phänomen ausmacht. Der Wasserschlag ist eine Überdruckwelle, die beispielsweise auftritt, wenn eine Elektropumpe schnell gestoppt oder ein hydraulisches Ventil plötzlich geschlossen wird. Die Geschwindigkeit des Manövers verursacht eine Störung des Flüssigkeitsdrucks, die sich in der Leitung vom Absperrgerät aus ausbreitet, nach oben zurückgeht und an anderen Geräten und Kurven des Kreislaufs reflektiert wird, bevor sie sich auf dem Rückweg nach unten allmählich abschwächt.
Die Geschwindigkeit, mit der sich die Welle rückwärts entlang der Leitung ausbreitet, liegt nahe der Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten (etwa 300 m/s). Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Größe des Phänomens von mehreren Faktoren abhängt. Sicherlich von der Schließgeschwindigkeit der Geräte, aber auch von der Geschwindigkeit und Viskosität der Flüssigkeit, der Form, den Abmessungen und den Materialien der Leitungen.
Wenn die Rohre unterdimensioniert sind, also einen kleineren Durchmesser als die Pumpe haben, sinkt die Geschwindigkeit der Flüssigkeit, aber der Druck ist höher. Außerdem ist die Druckkraft an den Kurven, also in den Bogenverbindungen der Anlage, die oft in Kreisläufen mit reduzierter Fläche wie den häuslichen vorhanden sind, größer.
Wie kann man den Wasserschlag verhindern?
Um das hydraulische System vor dem gefürchteten Wasserschlag zu schützen, gibt es mehrere Möglichkeiten:
- Installation eines Druckreglers zur Reduzierung des Drucks im Kreislauf
- Installation von Rückschlagventilen
- Installation von Wasserschlag-Druckbehältern
Geräte wie Druckschalter oder Druckflusswächter, die den Betrieb des Kreislaufs innerhalb der angegebenen Parameter gewährleisten, erfüllen eine Sicherheitsfunktion, da sie helfen, Systemüberlastungsspitzen zu verhindern.
Eine weitere Lösung sind Rückschlagventile, die entlang der Rohrleitungen installiert werden.
Rückschlagventile verhindern insbesondere, dass Überdruckwellen die Elektropumpen erreichen, und werden daher direkt nachgelagert installiert, eine für jede Pumpe.
Die Ventile werden in der Regel zusätzlich zu speziellen Wasserschlag-Druckausgleichsbehältern installiert.
Diese Geräte werden auch als Wasserschlagdämpfer bezeichnet, aufgrund ihres Funktionsmechanismus. Sie bestehen aus starren zylindrischen Behältern mit zwei Kammern, eine gefüllt mit der Flüssigkeit des Kreislaufs und die andere mit Druckluft. Die beiden Kammern sind durch eine elastische Membran getrennt. Da Luft komprimierbar ist, wirkt sie als Stoßdämpfer für Überdruckspitzen, gleicht Veränderungen aus und schützt die Anlage vor den Folgen von hydraulischen Stößen.
Ein Blick in die Geschichte...
Warum verwenden wir den Ausdruck Wasserschlag, um dieses hydraulische Phänomen zu definieren? Der Widder war eine antike Kriegsmaschine, die in ihrer einfachsten Form aus einem langen und robusten Holzbalken mit einem am Ende befestigten eisernen Widderkopf bestand. Es scheint, dass die Karthager sie als Erste benutzt haben. Sie diente dazu, mit einer Reihe von heftigen Schlägen Tore und Mauern der Städte zu durchbrechen, ähnlich wie die Schläge, die in Rohrleitungen zu spüren sind, wenn der Flüssigkeitsfluss plötzlich ändert.
