Pulsation in Rohrleitungen

Ein Druckstoß (auch Wasserhammer genannt) entsteht in einer flüssigkeitsführenden Rohrleitung, wenn eine Armatur oder ein Ventil zu schnell geschlossen oder geöffnet wird. Die kinetische Energie der sich in der Rohrleitung bewegenden Flüssigkeitssäule bewirkt vor der Armatur durch ihren niedrigen Kompressionsmodul einen sehr raschen Anstieg des Druckes. Das gleiche geschieht hinter der Armatur, nur dass in diesem Falle zunächst eine Dampfblase mit niedrigem Druck entsteht, während sich die Flüssigkeitssäule weiter bewegt. Irgendwann kehrt die Flüssigkeitssäule wegen des in der Rohrleitung herrschenden Druckgefälles ihre Bewegungsrichtung um und schlägt in die Armatur zurück. Die Armatur und die anschließenden Rohrleitungen können bei diesem Vorgang zerstört werden. Ähnliche Verhältnisse liegen bei einem zu schnellen Öffnen der Armatur vor.

Druckstöße sind in Rohrleitungen mit großer Nennweite nur schwer zu beherrschen, wenn die Armaturenschließzeiten aus Sicherheitsgründen kurz sein müssen. Bei Wasserkraftwerken wird am Anfang der Fallrohre ein Wasserschloss eingebaut, in dem die Flüssigkeitssäule frei auspendeln kann. Bei kleineren Nennweiten ist auch der Einbau eines Kompensators möglich. Die Wahl der eingebauten Armaturen beeinflusst ebenfalls das Entstehen von Druckstößen; Ventile und Absperrschieber sind wegen ihrer prinzipbedingten langen Schließzeiten weniger betroffen als Absperrklappen und -hähne. Rohrleitungen können außerdem mit einem Vakuumbrecher vor Beschädigungen durch einen Druckstoß geschützt werden.

Der hydraulische Widder macht sich Druckstöße in einer Rohrleitung zu Nutze, um Wasser ohne zusätzlichen Energieeinsatz auf ein höheres Niveau zu pumpen.

Weblinks

• Webseite der FH Bingen zum Wasserhammer-Effekt