-
Drosselgerät zur Durchfluß-Mengenmessung Die Durchflußlzahlen der
bekannten Düsen und Blenden verändern sich unterhalb der Toleranzgrenze mit der
Reynoldsschen Zahl.
-
Da aber gerade bei sehr kleinen Reynoldsschen Zahlen den Messungen
praktische Bedeutung zukommt, hat man bereits versucht, besondere Formen von Drosselgeräten
zu entvzickeln, die auch in diesem Bereich konstante Durchflußzahlen haben. So sind
Drosselgeräte bekanntgeworden, die für Reynoldssche Zahlen (ReD) von etwa 4000 bis
100 000 innerhalb eines sehr eng begrenzten Bereiches des Offnungsverhältnisses
m = eine vergleichsweise konstante Durchffußzahl haben (vgl. »Regeln fürldieDurchflußmessung
mit genormten Düsen und Blenden«, DIN I952, 1935, Abs. 103 bis 106). Der nachteil
dieser Drosselgeräte ist insbesondere der, daß sie nur jeweils bei einem bestimmten
Öffnungsverhältnis eine konstante Durchflußzahl besitzen.
-
Hier schafft nun die vorliegende Erfindung Abhilfe, die es gestattet,
bei beliebigem Öffnungsverhältnis die Durchflußzahl α entsprechend Reynoldsschen
Zahlen (ReD) bis herab zu 1000 und darunter genau konstant zu halten. Hierdurch
wird zum ersten Male ermöglicht, vollkommen einwandfreie Durchflußmengenmessungen
für Öle und wasserstoffreiche oder sehr heiße Gase, insbesondere in Rohrleitungen
kleinen Querschnitts, durchzuführen.
-
An sich sind Drosselgeräte mit viertelkreisförmigem oder zylinderförmilgem
Profil der kreisförmigen Meßöffnung bekannt. Zur Lösung der der Erfindung zugrunde
liegenden Aufgabe, die Durchflußzahl auch bei beliebigem Öffnungsverhältnis konstant
zu halten, werden derartige Profile aber erst geeignet, wenn die maßgebenden Größenverhältnisse
der Profile in bestimmte Beziehungen zum Öffnungsverhältnis gebracht werden. Diese
sollen gemäß der Erfindung darin bestehen, daß innerhalb ieines Bereiches Reynoldsscher
Zahlen von etwa I03 bis etwa 2- io ein an sich bekanntes viertelkreisförmig abgerundetes
Drosselprofil mit dem Halbmesser
oder ein an sich bekanntes zylinderförmiges Drosselprofil von der Länge
Verwendung findet.
-
Zur Veranschaulichung dieser Angaben werden im folgenden die Figuren
herangezogen, von denen die Fig. I und 2 die beiden Düsenprofile zeigen, während
die Kurve der Fig. 3 es gestattet, bei vorausgesetztem Offnungsverhältnis die einander
zugeordneten
Werte für r und x auf einfache Weise abzulesen.
-
Die Fig. I zeigt ein Düsenprofil, das in eine haibseitig - Iargestellte
Rohrleitung eingebaut ist. Das Profil selbst besteht aus zwei Teilen, und zwar einem
Einlauf mit dem Radius r = o und einem sich daran anschließenden Zylinder mit der
Länge Andererseits führt eine Verkleinerung von zu dem anderen Grenzprofil, bei
dem x= o ist und das in Fig. 2 wiedergegeben ist.
-
Diese Düsenprofile zeichnen sich also dadurch aus. daß sie eine konstante
Durchflußzahl entsprechend Reynoldsschen Zahlen bis herab zu I000 und darunter besitzen,
sofern man nur beachtet, daß dem Radius r = o ein ganz bestimmtes z zugeordnet ist,
das seinerseits bei einem bestimmten rmax auch gleich o werden kann.
-
Bei der praktischen Herstellung von Drosselgeräten gemäß der Erfindung
wird man sich in der Regel für diese Grenzfälle entscheiden, also entweder für ein
rein zylindrisches (r = o) oder für ein rein viertelkreisförmiges (z = o) Düsenprofil.
Das viertelkreisförmige Düsenprofil ist wirtschaftlich besonders billig, da man
für diese Düse nur sehr wenig Werkstoff benötigt; die zylinfrische Düse ist herstellungstechnisch
besoncters einfach, da durch einen vorher abgedrehten Körper lediglich ein zylindrisches
Loch zu bohren ist.
-
Wie nun zu einem gegebenen Offrnungsverhältnis, das sich im allgemeinen
aus dem Rohrquerschnitt, der Durchflußmenge und dem Winkdruck bestimmt, bei Festlegung
eines der beiden in den Fig. I und 2 dargestellten Düsenprofils die zugehörigen
Werte für r und z zu ermitteln sind, wird nunmehr an Hand von Fig. 3 beschrieben.
Auf der d2' Abszisse ist das Öffnungsverhältuis = aufgetragen, wobei d den freien
Durchmesser der Düse und D den Rohrdurchmesser bedeuten. Die Ordinate gibt die Werte
für an. Als zweite Skala ist auf der Abszisse ferner d für den Fall aufgetragen,
daß r = o gewählt ist. Hierbei braucht man zu dem gegebenen sn auf der Abszisse
selbst lediglich das zugehörige @/d abzulesen, aus dem sich der Wert für x leicht
errechnen läßt. Man hat somit für das rein zylindrische Düsenprofil die Länge des
zylindrischen Stückes z bei r = o gefunden.
-
In Fig. 3 ist nun eine Grenzkurve angegehen, die sich auf die größtmöglichen
Werte von r bezieht. Die Grenzkurve zeigt die Werte für @/d auf, die bei gegebenem
m für 4 = o anzuwenden sind. Diese Kurve gibt also die Werte für r für eine viertelkreisförmige
Düsenprofile entsprechend Fig. 2 an.
-
Eine Verwendung von diesen rein viertelkreisförmigen Düsenprofilen
findet jedoch in dem Rohrdurchmesser insofern eine Begrenzung, als d nicht größer
als D - 2r werden kann. Sowie nämlich d über den Wert hinaus vergrößert werden würde,
läge innerhalb des Rohrquerschnitts nicht mehr ein viertelkreisförmiges Düsenprofil
vor. Dieser Grenzwert ist in der Fig. 3 bei dem höchsten Punkt der Grenzkurve für
z= o erreicht und liegt bei einem Öffnungsverhältnis von m = d2/D2 - 0,41. Muß man
aus technischen Gründen das Öffnungsverhältnis größer als o,4r wählen, so läßt sich
ein rein viertelkreisförmiges Düsenprofil nicht mehr verwenden, und es ist die Anbringung
eines zylindrischen Ansatzes erforderlich. Hierbei müßte der Quotient r/d und damit
r maximal nach einer zweiten nicht gezeigten Grenzkurve gewählt werden, wonach für
sie die bereits genannte Beziehung D = d + 2 r gilt.
-
Selbstverständlich kann man die Profile gemäß der Erfindung nicht
nur für Düsen verwenden, sondern auch als Einlaufprofile für Drosselgeräte nach
Art von Venturi-Einsätzen und -Rohren. In diesem Falle muß man entsprechend den
Abmessungen des Diffusors die Länge des zylindrischen Einlaufprofilstückes etwas
verringern.