Druckstößen

Druckstößen ist der technische Begriff für plötzliche Druckerhöhungen in fluidgefüllten Anlagen, die durch schnelle Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit verursacht werden. Sie treten in Wasserversorgung, Heizungs- und Kraftwerksleitungen, Dampf- und Gasleitungen sowie in industriellen Rohrsystemen auf und können durch Ereignisse wie schnelles Ventilschließen, plötzlichen Pumpenausfall oder Leitungsbrüche ausgelöst werden.

Die physikalische Grundlage hydraulischer Transienten wird oft durch die Joukowsky-Gleichung beschrieben: Δp = ρ c Δv, wobei Δp der Druckanstieg, ρ die Mediumdichte, c die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckwelle und Δv die plötzliche Änderung der Strömungsgeschwindigkeit ist. In Flüssigkeiten ist c relativ hoch, wodurch moderate Änderungen der Geschwindigkeit zu hohen Druckstößen führen können; in Gasen oder Dampfwerken treten oft komplexe Transienten auf, insbesondere bei Mehrphasenströmen.

Urheber und Ursachen von Druckstößen liegen häufig in der Praxis der Anlagenführung: schnelles Schließen oder Öffnen von Ventilen, Stopp eines Aggregats, plötzliche Versorgungsabbrüche oder Unwucht und Leckagen. Auch Leitungsteilungen oder Fließwechsel können zu transienten Druckspitzen führen.

Auswirkungen bestehen in erhöhten mechanischen Spannungen, Ermüdung von Rohren, Dichtungen und Befestigungen sowie potenziellen Leckagen, Rohrbrüchen oder Störungen der Versorgung. Sicherheitsrelevante Risiken ergeben sich besonders in umfangreichen Netzwerken und Dampfsystemen.

Schutzmaßnahmen zielen auf Vermeidung oder Dämpfung der Transienten: langsamer Ventilschluss, schrittweise Ansteuerung von Pumpen, Schlagdämpfer oder Luft- bzw. Kondensatkammern, Ausdehnungsgefäße, Druckventile sowie eine sorgfältige Planung und Auslegung mittels hydraulischer Transienten-Analysen. Messungen mit Drucksensoren entlang der Leitung und numerische Simulationen unterstützen die Auslegung und Betriebssicherheit.

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