DE1957184B2

DE1957184B2 - Vorrichtung zur entnahme einer ringfoermigen schicht eines axialen stromes

Info

Publication number: DE1957184B2
Application number: DE19691957184
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl Ing Prag Kototsch
Original assignee: Ustav Pro Vyzkum Motorovych Vozidel, Prag
Priority date: 1968-11-14
Filing date: 1969-11-13
Publication date: 1972-12-14
Also published as: DE1957184A1; US3576132A; GB1260378A; FR2023224A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme mindestens einer ringförmigen Schicht eines in einer Rohrleitung oder Kammer fließenden, wesentlich axialen Stromes und zur möglichst verlustlosen Umwandlung ihrer Geschwindigkeitsenergie in Druck, für Untersuchung von Axial-Strömungsmaschinen.

Diese Vorrichtung soll dazu dienen, in Axial-Strömungsmaschinen zu untersuchen, ob — was erstrebt wird — die Energie des die Maschine durchfließenden Stromes in allen konzentrischen Schichten gleich ist. In solchen Maschinen hat der Strom außer der axialen Geschwindigkeit auch eine in jedem Schaufelkranz sich ändernde und sich umkehrende Umfangsgeschwindigkeit, also einen Drall; es ist oft wichtig und erwünscht, daß der Drall, also die Energie des Stromes in allen konzentrischen Schichten eines gegebenen Strömungsquerschnittes gleich ist, damit die Axialslrömung, im Meridianschnitt gesehen, geradlinig und nicht etwa wellenförmig ist; solche wellenförmige Strömung würde bekanntlich zusätzlich innere Reibung, also Energieverlust ergeben.

Übliches Mittel zur Strömungsuntersuchung in Axial-Strömungsmaschinen ist das Pitotrohr. Es hat den Nachteil, daß es die Strömungsgeschwindigkeit nur dann, wenn es genau in die Strömungsrichtung eingedreht ist (was nur ungenau möglich ist), richtig anzeigt, also bei ungenauer Einstellung infolge Stoßes nur ungenau anzeigt und daß es auch dann nur die Strömungsgeschwindigkeit des jeweiligen Umfangsausschnittes anzeigt, der aber infolge des Strömungsschattens der einzelnen Schaufeln von der Mictel-Umfangsgeschwindigkeit oft erheblich abweicht

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die jeweils eine zur Achse konzentrische, zylinderringförmige Schicht des Stromes, und zwar auf den ganzen Umfang entnehmen kann und — dies ist wichtig — deren Geschwindigkeitsenergie möglichst ohne Energieverlust in Druck umwandelt; dieser Druck zeigt dann den Energieinhalt richtig an.

Entnahmevorrichtungen, welche mehr oder minder genau eine ringförmige Schicht aus einem Strom entnphmeii, sin.d, ajs Mittel zur Strommengenmessung in Rohrleitungen bekannt (USA.-Patentschriften 1339 997, 2750797); aber zur Messung der Geschwindigkeitsenergie bestimmter Schichten sind sie nicht geeignet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohrleitung oder Kärrner mindestens ein ringförmiger Diffusor angeordin. 1 und seine ringförmige Eintrittsöffnung, im Meridianschnitt gesehen, wesentlich senkrecht zur meridionalen Strömungsnchtung gerichtet ist.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil liegt darin, daß in einer Rohrleitung oder Kammer eine ringförmige Schicht des strömenden Mediums im wesentlichen ohne Energieverlust entnommen werden kann.

Es wird um der Steifheit des Gehäuses willen meistens nötig sein, die Ringdiffusoren mit Schaufeln zu versehen. Schaufeln haben, auch wenn sie stromlinienförmig profiliert sind, den Nachteil, Stöße hervorzurufen, und zwar besonders dann, wenn die Anströmrichtung nicht genau mit der Schaufelrichtung übereinstimmt. Deshalb empfiehlt sich um der Stoßfreiheit bei jeder beliebigen Stromrichtung willen manchmal, die Diffusoren oder, falls mehrere vorhanden, wenigstens einen der Diffusoren unbeschaufelt auszuführen.

Wenn die radial äußerste Schicht nicht entnommen werden, sondern axial weiterströmen und nur eine innere Schicht entnommen werden soll, dann ist es erforderlich, daß der Diffusor beschaufelt ist und seine Schaufeln hohl sind und daß der entnommene Teilstrom durch das Innere der hohlen Schaufel und der nicht entnommene radial äußere Teilstrom zwischen den Schaufeln strömt.

Die Zeichnung zeigt einige Ausführungsbeispiele, und zwar

F i g. I eine Vorrichtung mit drei Diffusoren von im Meridiansphnitt radialer Stromrichtung, und zwar alle beschaufelt,

F i g. 2 eine Vorrichtung mit drei Diffusoren von im Meridianschnitt schräger, halbaxialer Stromrichtung, und zwar den mittleren unbeschaufelt, die beiden anderen beschaufelt,

F i g. 3 eine Vorrichtung mit nur einem einzigen, und zwar im Meridianschnitt schrägen halbaxialen Diffusor.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung ist besonders für Strömung von geringer Axialgeschwindigkeit bestimmt. Sie lenkt durch die paraboloide Endwand ihres Gehäuses 1 den ganzen Strom in — im Meridianschnitt gesehen — radiale Richtung; je weiter der Strom sich radial von der Achse entfernt, um so kleiner wird seine Umfangsgeschwindigkeit, um so größer sein Druck. Alle drei Diffusoren 2 sind beschaufelt; die Schaufeln 4 dienen zugleich zur Versteifung der Diffusorwände. Die in den Ausgangstutzen 3 gemes-

senen Drücke lassen auf die Umfangsgeschwindigkeit des Stromes in den zueinander konzentrischen Schichten schließen.

Die in F i g. 2 gezeigte Vorrichtung ist für Strom großer Axialgeschwindigkeit besser geeignet Ihre Diffusoren sind, im Meridianschnitt gesehen, halbaxial-schräg angeordnet; diese Vorrichtung läßt die radial innerste Schicht des Stromes axial weiterströmen. Der unbeschaufelte Diffusor hat vor den beiden beschaufelten anderen Diffusoren den Vorzug, für geschwindigkeit stoßfrei und somit verlustfrei geeignet Γ^ύι Die Schaufeln der beiden anderen Diffu-

Descnauieiien iuiucicu x^iu-usuicu ucii ν ui^ug, im *« *j~*^-~, — _

jede beliebige Umfangskomponente der Strömungs- durch axial weiterstromen.

s^rSchaufeln sind hohl und lassen die radial außerete nicht entnommene Schicht zwischen sich hiniö

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Entnahme! mindestens einer ringförmigen Schicht eines in einer Rohrleitung oder Kammer fließenden wesentlich axialen Stromes und zur möglichst verlustlosen Umwandlung ihrer Geschwindigkeitsenergie in Druck, für Untersuchung von Arial-Strömungsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohrleitung oder Kammer (1) mindestens ein ringförmiger Diffusor (2) angeordnet und seine! ringförmige Eintrittsöffnung, im Meridianschnitt gesehen, wesentlich senkrecht zur meridionalen Strömungsrichtung gerichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor oder, falls deren mehrere vorhanden, einer der Diffusoren schaufellos ist. »o

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der nicht die radial äußerste Schicht, sondern nur eine innere Schicht entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor beschaufelt ist und seine Schaufeln hohl sind und daß der ent- as nommene Teilstrom durch das Innere der hohlen Schaufel und der nicht entnommene radial äußere Teilstrom zwischen den Schaufeln strömt.