Date: August 09, 2006 at 10:07:09
From: Werner, [pd9fd108b.dip.t-dialin.net]
Subject: Nimm mal 0,6 an, aber das mußt Du messen

Hallo Dominik, für das scharfkantige Loch gilt die Strahleinschnürung 0,6 (bezogen auf die Fläche, nicht auf den Durchmesser). Das ist nur so genau, wie die Dezimalstelle hinterm Komma. Bei kompressiblen Strömungen klappt das nicht mehr so richtig gut. Der Strahl expandiert nach der Beschleunigung auf Schallgeschwindigkeit wellenförmig und es hängt unter anderem davon ab, wo man gerade die Einschnürung mißt. I.e. bei überkritischem Abblasen verschiebt sich das Verhältnis in Richtung 1. Die Ausbildung der Kante ist von enormer Bedeutung. Nur ein klein wenig angefast oder noch ein Bohrgrat stehen gelassen, verändert die Kontraktionszahl gleich um Zehntel hinterm Komma. Sodann ist das Verhältnis des Rohrinnendurchmessers zum Loch nicht unwichtig. Die Strömungsgeschwindigkeit im vorgeschalteten Rohr muß nahezu Null sein, damit man von einer unbeeinflußten Strömung sprechen kann. Ich habe bei meinen Versuchen alle Werte zwischen 0,56 und 0,8 schon gehabt, wobei man der erst bei genauem Hinsehen einen Unterschied angesehen hat. Wir haben in Anlagen auch schon Drosselblenden einfach mal andersherum eingebaut und andere Werte bekommen. Im Anlagenbau wird so etwas auch gemacht, aber immer nur, wenn es nicht so sehr auf Genauigkeit ankommt. Der Jungingenieur rechnet und kommt auf 2,73 mm Bohrung und der Praktiker hat einen 3mm Bohrer in der Hosentasche, damit er die Blende frisieren kann. In unserer Erdgasanlage gibt es z.B. einen Gasverdichter, der im Teillast etwas Gas im Kreis fahren muß, um keine Stufenüberlastung zu bekommen. Dort sitzt eine solche Blende (2,73 mm) und wartet geduldig auf die Inbetriebnahme nächstes Jahr. Den 3mm Bohrer werde ich mir vorher in die Tasche stecken. - - - - Bei Sicherheitsventilen ist die Anforderung im Grunde genau die gleiche, wie Du sie hast. Bei einem bestimmten Vordruck, also Abblasedruck, muß eine definierte Menge genau durchgehen. Die Hersteller bilden deshalb den engsten Querschnitt richtig als Düse aus und sorgen für eine definierte Verwirbelung in der nachfolgenden Kammer (Chuddlechamber). Anschließend erst tritt das entspannte Gas in die nachfolgende Rohrleitung aus. Bei überkritischem Abblasen ist die Menge dann unabhängig vom Gegendruck (bis ca. 50%). Diesen Umstand nutzt man gerne beim Einblasen in Fackelsysteme, bei denen man nicht weiß, wie viele "Abbläser" gerade ins System einpusten und mit welchem Gegendruck die Hochfackel gerade antwortet. Bei Störfällen in großen Anlagen hat man häufig nicht im Griff, wer alles aus Sympathie mit die dicken Backen macht. Beim unterkritischen Abblasen aus großen Tanks z.B. kann man solche Dinge nicht tun und muß gleich ins Freie. Der nachgeschaltete Teil wird dann nur für dieses Ventil ausgelegt. Mein Tip also: wenn es einigermaßen genau werden soll, dann bau Dir eine Düse, die richtig schlank ausgebildet ist und rechne mit einer Kontraktionszahl von 1. Keinen schlanken Konus verwenden, der hat schon wieder eigenen Druckverlust, sondern einen Einlauftrichter alla Rennvergaser aus früheren Motorsportzeiten. Es gibt irgendwo eine Formel für die genaue Geometrie, aber wenn Du es frei Auge machst und in etwa eine Viertelellipse ansetzt, wird es schon ziemlich gut. Nach der Düse dann ist der Verlauf ziemlich egal. Normalerweise läßt man das ganze dann unter 90° abknicken, auch damit man solche Einrichtungen leichter ausbauen kann. Sicherheitsventilhersteller geben nicht das Geld aus um eine supergeformte Einlaufdüse auszubilden, sondern bauen sie technisch sinnvoll und nachvollziehbar, so daß Manipulationen sofort zu erkennen sind, und setzen dann den Düsendurchmesser entsprechend größer. Wir bekommen dann für die Auslegung des hypothetischen Durchmesser genannt, so daß wir mit den Standardformeln rechnen können. Der Vorgang ist durchaus nicht selten und da sind alle Augen drauf. Der TÜV will solche Berechnungen sehen und schaut hin und ab auch mal den Sicherheitsventilen "unters Röckchen". - - - - Eine einfache Drosselblende mußt Du unbedingt meßtechnisch überprüfen, sonst wird das nix. Siehe Andis Beitrag. Einbauen, checken, eine andere versuchen, wieder checken, Schulterzucken, wieder eine andere, und irgendwann stimmt es dann halbwegs. Wenn Du nicht messen kannst, sondern sicher gehen willst, sollte es eine richtige Düse sein. Gruß Werner