DD268033A1 - Vorrichtung zur drosselung eines fluessigkeitsstroms in einer rohrleitung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Drosselung eines Fluessigkeitsstroms in einer Rohrleitung mit einer Drosselklappe. Die erfindungsgemaesse Aufgabe wird dadurch geloest, dass dem Drosselklappenteller wenigstens eine etwa parallel zur Drosselklappenwelle und zur Rohrleitungsachse liegende Trennplatte nachgeordnet ist. Mit einer derart ausgebildeten Trennplatte werden die wirbelbildenden Trennungsschichten raeumlich isoliert, so dass eine Wechselwirkung zwischen den beiden Trennungsschichten und damit die Periodizitaet der abloesenden Wirbel einschliesslich deren Schwingungsanfachung weitgehend vermieden wird. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Drosselung eines Flüssigkeitsstroms in einer Rohrleitung mit einer Drosselklappe.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Vorrichtungen zur Drosselung eines Flüssigkeitsstroms in einer Rohrleitung mit einer Drosselklappe sind bekannt. Der Drosselklappenteller ist inmitten einer Rohrleitung eingebaut und kann mit einer Weile von der einen Endlage, die Lage quer zur Rohrleitung, bis zur anderen Eindlage, längs zur Rohrleitung, gedreht werden.

In jeder Zwischenlage des Drosselklappentellers zwischen seinen beiden Endlagen lösen sich von seinem Rand zwei Fiüssigkeitsstrahlen ab. Unmittelbar an der Tellerrückseite schließen die Strahlen ein Totwassergebiet ein. Zwischen den Strahlen und dem Totwasserciebiet befindet sich eine Trennungsschicht, die durch einen großen Geschwindigkeitsgradienten quer zur Hauptströmungsrichtung gekennzeichnet ist und in der sich Wirbel bilden. Je ausgeprägter die Periodizität der

ablösenden Wirbel ist, um so stärker wird der Drosselklappenteller zur Schwingung angeregt. Bei Übereinstimmung der' Wirbelablösefrequenz mit der Eigenfrequenz der Drosselklappentellers kommt es zu Resonanzerscheinungen, die zur Zerstörung der Drosselklappe führen können. Resonanzerscheini ingen treten vorwiegend im ersten Schließdrittel der Drosselklappe auf, da hier die Bedingungen für die Schwingungsanfachung infolge periodischer Wirbelablösung in besonderem Maße gegeben sind

(z. B. Volk, W.: Absperrorgane in Rohrleitungen. Springer-Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg, 1959).

Die hydroelastischen Schwingungen sind Ursache dafür, daß die Drosselklappen für Regelzwecke nur in Rohrleitungen mit kleinem Nenndurchmesser und bei geringer Strömungsgeschwindigkeit eingesetzt werden.

Durch den Einsatz von Belüftungseinrichtungen gelingt es bisher, die Schwingungsbelastung der Drosselklappen teilweise zu reduzieren. Es muß jedoch festgestelt werden, daß einerseits die Belüftungstechnologie nicht ausgereift und sehr kostenaufwendig ist sowie andererseits das durch den Belüftungsvorgang erzeugte Wasser-Luft-Gemisch stromab der Drosselklappe aus hydraulischen und mitunter auch technologischen Gründen der Wasserbehandlung unerwünscht ist (s. z. B.

Preißler/Bollrich: Technische Hydrodynamik, Bd. 1, VEB Verlag für Bauwesen, I.Auflage 1980).

Es werden darum z»ir Drosselung des Flüssigkeitsstromes in Rohrleitungen mit größerem Nenndurchmesser vor allqm Ringkolbenschiebf.r mit ihren an sich unerwünscht großen Einbaulängen eingesetzt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist der Einsatz von Drosselklappen fur Reqelungszwecke auch in größeren Rohrleitungen und bei größeren Strömuritageschvvindigkeiten ohne zusätzliche Bildung von Wasser-Luft-Gemischen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die Ursache der Resonanzerscheinungen, die periodi: ehe Wirbelablösung, weitgehend zu unterdrücken.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Drosselklappenteller wenigstens ehe etwa parallel zur Drosselklappenwelle und zur Rohrleitungsachse liegende Trennplatte nachgeordnet ist.

Vorzugsweise ist die Länge der Trennplatte mindestens so groß wie der Nenndurchmesser der Drosselklappe. Außerdem sollte die Kontur des der Drosselklappe naheliegenden Randes der Trennplatte der sich beim Öffnen und Schließen der Drosselklappe bildenden Mantellinie entsprechen.

Mit einer derart ausgebildeten Trennplatte werden die wirbelbildenden Trennungsschichten räumlich isoliert, so da^ eine Wechselwirkung zwischen den beiden Tr nnungsschichten und damit die Periodizität der ablösenden Wirbel einschließlich deren Schwingungsanfachung weitgehend vermieden wird.

Ausführungsbeispiel

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1: einen Querschnitt durch eine Rohrleitung mit Drosselklappe,

Fig. 2: den Schnitt A-A durch Fig. 1

Fig. 3: die Veränderung des bezogenen Effektivitätswortes a der Schwingungsbeschleunigung.

In der Rohrleitung 1 ist wie üblich ein Drosselklappenteller 2 drehbar eingebaut. Ihm folgt in Richtung der Hauptströmung eine Trennplatte 3. Sie ist parallel zur Drosselklappenwellu und zur Rohrleitungsachse angeordnet. Unmittelbar im Bereich des Drosselklappentellers 2 ist sis etwa halbkreisförmig ausgeklinkt, so daß sie an djr Rohwandung bis in den Bereich der Drosselklappensymmetrieebene, deren Normale die Rohrleitungsachse ist, reicht.

Im Bereich des ersten Schließdrittels löst sich die Strömung am Rand der stromabwärtigen Hälfte des Drosselklappentellers ab. An der Rückseite der stromaufwärtigen Tellerhälfte liegt der Flüssigkeitsstrahl zunächst teilweise an der Konturoberfläche an, ehe er sich im Mittelbereich der Tellerrückseite ablöst. Bei vollständig geöffneter Drosselklappe erfolgt die Strömungsablösung beidseitig an den Kanten der stromabwärtigen Tellerhälfte. In beiden fällen werden die wirbelbildenden Trennungsschichten durch die Trennplatte räumlich isoliert, so daß eine Wechselwirkung zwischen den beiden Trennungsschichten und damit die Periodizität der ablösenden Wirbel einschließlich deren Schwingungsanfachung weitgehend vermieden wird. In Figur 3 ist die Veränderung des bezogenen Effektivitätswertes a der Schwingungsbeschleunigung am Drosselklappenteller in Abhängigkeit von der spezifischen Drosselklappenenergie E aufgetragen. Die Kurve I zeigt die Werte ohne Trennplatte und Kurve Il diejenigen mit Trennplatte. Das Rohr hatte einen Durchmesser von 150 mm. Der Stellwinkel betrug 11° (Stellwinke!: vollständig geöffnet 0°, Schließwinkel 90°).

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Drosselung eines Flüssigkeitsstroms in einer Rohrleitung mit einer Drosselklappe, gekennzeichnet dadurch, daß dem Drosselklappenteller (2) wenigstens eine etwa parallel zur Drosselklappenwelle und zur Rohrleitungsachse liegende Trennplatte (3) nachgeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Länge der Trennplatte (3) mindestens so groß wie der Nenndurchmessor der Drosselklappe (2) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kontur des der Drosselklappe (2) naheliegenden Randes der Trennplatte (3) der sich beim Öffnen und Schließen der Drosselklappe bildenden Mantellinie entspricht.