DE587107C

DE587107C - Spalte zwischen Gebieten verschiedenen Druckes fuer tropfbare Fluessigkeiten mit quer zur Stroemungsrichtung waehrend des Betriebes sich nicht veraenderndem Abstand der Spaltwaende

Info

Publication number: DE587107C
Application number: DEV27225D
Authority: DE
Original assignee: Maschinenfabrik JM Voith GmbH
Current assignee: Maschinenfabrik JM Voith GmbH
Priority date: 1931-08-21
Filing date: 1931-08-21
Publication date: 1933-10-30

Description

Spalte zwischen Gebieten verschiedenen Druckes für tropfbare Flüssigkeiten mit quer zur Strömungsrichtung während des Betriebes sich nicht veränderndem Abstand der Spaltwände Die Erfindung betrifft die Ausbildung von Spalten mit während des Betriebes sich nicht verändernder Spaltform zwischen Gebieten verschieden hohen Druckes, die insbesondere z. B. bei Wasserturbinen, Kreiselpumpen, Absperrorganen u. dgl. zur Anwendung kommen, und bezweckt die Vermeidung von Hohlraumbildung (Kavitation) und die dadurch verursachten Korrosionen.
Bei der üblichen scharfkantigen Ausführung von Spalten zwischen .Gebieten verschieden hohen Druckes P, bzw. P2 erleidet die Flüssigkeit auf der Überdruckseite am Einlauf eine Kontraktion; wegen der teilweisen Energierückgewinnung in' der nachfolgenden Mischungszone entsteht im verengten Strahlquerschnitt ein statischer Druck, der kleiner ist als der Druck P2 auf der Unterdruckseite. Im engsten Strahlquerschnitt tritt Hohlraumbildung (Kavitation) einerseits auf, wenn der absolute statische Druck P2 gegenüber der Differenz der statischen Drücke P1, P2 klein genug ist, weil dann der mittlere Druck im kontrahierten Strahl bis zur Dampfspannung absinkt, - andererseits wenn, der absolute statische Druck P2 gegenüber der Druckdifferenz P1, P2 groß ist, weil in diesem Falle in den lokalen Wirbelkernen der Mischungszonen immer so hohe Rotationsgeschwindigkeiten erzeugt werden, daß der Druck in diesen Kernen bis auf die Dampfspannung der Flüssigkeit herabsinkt. In gleicher Weise treten auch unmittelbar beim Austritt der Flüssigkeit an der Unterdruckseite des Spaltes infolge Wirbelbildung durch Aufrollen der Trennungsfläche zwischen Gebieten verschiedener Geschwindigkeiten Kavitationserscheinungen auf.
Wegen der bekannten schädlichen Wirkung der Hohlraumbildung werden die mit Kreuzschraffur in Abb. i hervorgehobenen Flächen besonders leicht korrodieren.
Die Erfindung besteht nun darin, den Spalt so zu gestalten, daß bis zum Austritt oder auch noch darüber hinaus eine derart stetig beschleunigte Strömung erzielt wird, daß an keiner Stelle Kavitation durch Ablösung entsteht. Der Spalt wird nämlich so ausgebildet, daß einmal im ganzen Spaltraum die mittleren Drücke stets höher als der Druck P2 bleiben und ferner wegen der Vermeidung von örtlichen Wirbelkernen keine lokalen Unterdrücke entstehen können. Da außerdem durch Wegfall der Strahlkontraktion und der durch sie bedingten nachfolgenden Energieverluste am Spaltende die volle dem Druckunterschied P1, P2 entsprechende Geschwindigkeitsenergie vorhanden ist, werden die durch Aufrollen der Trennungsfläche entstandenen Wirbel vom Spaltende weg in das Innere der Flüssigkeit verlegt und dadurch unschädlich gemacht.
Zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens genügt es keineswegs, die Spaltwände nur so zu gestalten, daß sich der. Spalt in Fließrichtung allmählich verändert, etwa dadurch, daß der Spalt konisch ausgeführt und die Eintrittskanten leicht abgerundet werden. Bei den meist sehr hohen Geschwindigkeiten in Spaltströmungen darf das Druckgefälle nach den Wänden hin, welches durch die Zentrifugalkräfte entsteht, nicht mehr vergrößert werden, weil es sonst bei ungeeignet gekrümmten # Spaltwänden zu Strahlablösung und damit zu Kavitation führen kann, da in diesem Falle die Flüssigkeit zunächst bis zum engsten Ablösequerschnitt beschleunigt und anschließend im Spalt unter Mischungsvorgängen verzögert wird, was die bereits geschilderten schädlichen Vorgänge zur Folge haben würde.
Erfindungsgemäß müssen vielmehr die Spaltwände so gestaltet werden, daß alle Flüssigkeitsteilchen innerhalb des Spaltes stetig so beschleunigt werden, daß an keiner Stelle Kavitation durch Ablösung entstehen kann, wobei die Spaltwände selbst quer zur Strömungsrichtung stets unveränderlichen Abstand behalten, Die oben angeführte Bedingung wird erfüllt, wenn die durch Rechnung und Versuch ermittelten Grenzbedingungen eingehalten werden, und zwar darf der Radius der Abrundung am Einlauf, wenn d der senkrechte Abstand zwischen Überdruckseite und Unterdruckseite ist, 0,35 d und die Schräge der Spaltbegrenzung gegen die senkrechte Durchströmrichtung 3° nicht unterschreiten. Größere als die angegebene Abrundung und Schräge lassen Ablösungen nicht mehr zu.
Abb. z zeigt ein auf Grund dieser Bedingung entworfenes Ausführungsbeispiel eines Spaltes gemäß der Erfindung.

Claims

PATENTANSPRUCFI: Spalte zwischen Gebieten verschiedenen Druckes für tropfbare Flüssigkeiten mit quer zur Strömungsrichtung während des Betriebes sich nicht veränderndem Abstand der Spaltwände, insbesondere bei Wasserturbinen, Kreiselpumpen, Absperrorganen u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Abrundung am Einlauf nicht weniger als das 0,35fache des senkrechten Abstandes zwischen Überdruck- und Unterdruckseite und die Schräge der Spaltbegrenzungen gegen die senkrechte Durchströmrichtung nicht weniger als 3° beträgt.