<Desc/Clms Page number 1>
Drosselklappe.
Vielfach müssen Drosselklappen aus Festigkeitsgründen verhältnismässig dick ausgeführt werden.
Dies ist immer dann der Fall, wenn sie als Abschlussorgane von Grundablässen verwendet werden oder wenn sie in Druckrohrleitungen bei Rohrbruch gegen die volle Geschwindigkeit geschlossen werden müssen. Solche Drosselklappen sind in der bisher üblichen Linsenform hydraulisch wenig günstig.
Infolge der durch die beträchtliche Klappenstärke bedingten starken Krümmung der Stromfäden in der verzögerten Strömung beginnt letztere meist schon unmittelbar hinter der Mitte sich unter starker Wirbelbildung abzulösen. Es ist bekannt, dass solche Ablösungsstellen an glatten Wänden in verzögerter
Strömung niemals eindeutig sind, sondern starken zeitlichen Schwankungen unterliegen und dadurch bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten sehr starke Vibrationen herbeiführen können.
Dies trifft zu für alle Klappenstellen mit solch kleinen Neigungen zur Rohrachse, bei denen die Strömung sich nicht schon an der scharfen Vorderkante eindeutig ablöst. Bei entsprechend niedrigen Werten des Verhältnisses des absoluten statischen Drucks zum Staudruck der Geschwindigkeit können infolge harter ungedämpfter Kavitationsstösse solch starke Vibrationen auftreten, dass die Sicherheit des Betriebes ernstlich gefährdet wird. Aus konstruktiven Gründen gelingt es bei solchen Klappenformen auch meist nicht, zur Stabilisierung der Ablösungsstellen Luft an den notwendigen Stellen und zur Dämpfung der Kavitationsstösse in hinreichenden Mengen in die Strömung einzuführen.
Die Erfindung vermeidet die angeführten Nachteile der bisherigen Drosselklappe dadurch, dass der Klappenkörper von seiner dicksten Stelle ab stromabwärts als Scheibe ganz oder annähernd gleicher Dicke ausgeführt ist.
Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens eine solche Drosselklappe in einer Rohrleitung. Durch die scharf abgesetzten Hinterkanten werden eindeutige stationäre Ablösungsstellen geschaffen und Vibrationen des Klappenkörpers dadurch vermieden, dass die Ablösungswirbel von der Hinterkante weg in das Innere der Flüssigkeit verlegt werden. Es bietet ferner keine konstruktiven Schwierigkeiten mehr, entlang der rückseitigen ringförmigen Klappenfläche genügend grosse Öffnungen anzubringen und durch Welle und Klappenkörper hindurch Luft in ausreichender Menge ansaugen zu lassen zur Auffüllung der Hohlräume, die durch die Verdampfung, der Flüssigkeit entstehen.
Da sich diese Hohlräume infolge der besonderen Klappenfoim in der Nähe der Klappenmitte bis unmittelbar an die Rohrwand erstrecken, ist es auch in einfacher Weise möglich, durch hinreichend grosse Anbohrungen der Rohrwand, etwa an der mit a bezeichneten Stelle, die Hohlräume mit Luft aufzufüllen und auf diese Weise der Korrodieiung des Klappenkörpers vorzubeugen. Selbstverständlich kann die Klappe stromabwärts von der grössten Dicke ab zwecks Verminderung der Gesamtverluste schwach konisch verjüngt ausgebildet werden, solange diese Konizität sich unterhalb des aus der Literatur genügend bekannten Grenzwertes bewegt, der zu einer frühzeitigen Ablösung führt. Wie eingangs schon erwähnt, beginnt bei relativ dicken Drosselklappen üblicher Form die Ablösung der Strömung bereits unweit der Stelle grösster Dicke.
Es ist daher leicht einzusehen, dass die erfindungsgemässe Klappenform keine wesentlich höheren Druckverluste verursacht als eine normale Klappe.
Ganz besondere Vorteile bietet aber die Drosselklappe gemäss der Erfindung, wenn man sie als Abschlussorgan am freien Ende einer Druckrohrleitung benutzt. Fig. 2 gibt eine solche Anordnung in Mittelstellung der Klappe mit dem Strömungsverlauf wieder. Aus experimentellen Untersuchungen
<Desc/Clms Page number 2>
der Strahlform hat sich ergeben, dass auch bei jeder andern Klappenstellung die durch Ablösung entstehenden Hohlräume stets mit der Aussenluft in Verbindung stehen. Es können also an keiner Stelle Flüssigkeitsgebiete existieren, die den Klappenkörper in der Strömungsebene vollständig einschliessen, so dass die Klappe in jeder Stellung erschütterungs-und kavitationsfrei arbeitet.
Die neue Drosselklappe kann somit in der Anordnung gemäss Fig. 2 als vollständig sicheres Regelorgan in Grundablassleitungen verwendet werden und ist in dieser Eigenschaft infolge der Billigkeit und einfachen Bedienung dem teueren und komplizierten Ringschieber in jeder Hinsicht überlegen.
EMI2.1
sie aus Festigkeitsgründen notwendig wäre. Ein solcher Sonderfall ist z. B. dann möglich, wenn das Klappenmoment auf beide Wellenenden übertragen wird. Dieser Umstand kann erfindungsgemäss dazu ausgenutzt werden, die Stromlinienkrümmung auf die ganze Länge der Klappe zu verteilen, indem man deren dickste Stelle an das Ende des Klappenkörpers verlegt, wie dies die Fig. 3 und 4 zeigen, die solche Klappen in gleicher Anordnung wie die Fig. 1 und 2 darstellen.
Auf diese Weise ist es infolge der schwächeren Krümmung möglich, selbst bei ganz extrem hohen Geschwindigkeiten auch kleinste örtliche Kavitationen zu verhindern. Eine solche Drosselklappe stellt den Grenzfall der Klappenform gemäss den Fig. 1 und 2 dar, indem die Länge der Scheibe gleicher oder annähernd gleicher Dicke von der dicksten Stelle ab gleich Null wird. Auch für diesen Grenzfall tritt mit Sicherheit die vorhin dargelegte Wirkung ein, dass eine eindeutige stationäre Ablösungsstelle geschaffen wird und die Wirbel von der Hinterkante weg in das Innere der Flüssigkeit verlegt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Drosselklappe, dadurch gekennzeichnet, dass der Klappenkörper von seiner dicksten Stelle ab stromabwärts als Scheibe gleicher oder annähernd gleicher Dicke ausgeführt ist.