Pumpenventilgleichgewicht

Pumpenventilgleichgewicht besteht, wenn an dem in bestimmter Höhe schwebenden Ventil der Beladung eine gewisse Intensität der Strömung entspricht.

Durch Versuche mit verschiedenen Ventilformen hat v. Bach das Gleichgewicht untersucht [2], [3]. Die Ergebnisse sind in Fig. 1–3 aufgezeichnet. Als Abszisse ist, statt der Erhebung h, der allgemeinere Wert x = h u/f gewählt, das Verhältnis des Spaltquerschnittes zur Sitzfläche; für Kegelventile x = h u cos α/f. Für Tellerventile ist dabei x = 4 h/d. Die Belastung P in Kilogramm besteht aus dem Gewicht des Ventils im Wasser und einer zusätzlichen Gewichtsauflage. Der Wasserüberdruck H in Metern W s äußert auf die Fläche f in Quadratmetern mit γ = 1000 kg/cbm den Druck H f γ. Nach Fig. 2 ist für das Tellerventil von 74 mm Plattengröße über 50 mm Sitzweile P = H f γ nur bei x = 0,2, bei höherer Ventilstellung aber größer, und es scheint, daß sich die Kurve dem Grenzwert (74/50)² = 2,2 nähert. Offenbar breitet sich der Flüssigkeitsdruck H bei zunehmender Erhebung auf eine Fläche aus, die größer als f ist, indem er eigentlich bis an die äußere Kante allmählich abnimmt. Bei sehr geringer Erhebung, kleiner als x = 0,2, wirkt der Strahl, indem er sich zwischen den Sitzflächen von innen nach außen ausbreitet, saugend, so daß hier P kleiner als H f γ erscheint. Ebenso für die andern Ventilformen. An Kegelventilen wird P durchweg kleiner als H f γ, weil hier der Wasserdruck schon bis an den Rand der Unterfläche f abfällt. Die gestrichelte Kurve gilt für ein[293] Kegelringventil nach Klein [7]. – Soweit die Ordinaten mit x wachsen, wäre das Gleichgewicht labil, wenn nicht der Strömungsdruck bei einer kurzen Bewegung des Ventils nach oben relativ stark abnähme und auf das sinkende Ventil stärker wirkte.

In bezug auf die Spaltgeschwindigkeit c₁ gilt H = c₁²/2 g μ H² und P/f γ = c₁²/2 g μ p². Die Werte von μ H² sind in Fig. 1, für μ P² in Fig. 3 nach [2] berechnet und eingezeichnet. Sie verhalten sich wie P : H f γ. Aus Ventilerhebungsdiagrammen von einer Pumpe mit federbelastetem Tellerventil von 60 auf 50 mm hat Berg die Werte für μP berechnet und in [6] angegeben; die hiernach in Fig. 3 gestrichelte Kurve zeigt eine sehr gute Uebereinstimmung mit der aus v. Bachs Versuchen entnommenen Kurve für das gleiche Tellerventil. Bei den Kegel- und Kugelventilen erreichen die Ausströmkoeffizienten Werte über 1, was sich daraus erklärt, daß die Energie der schräg aufwärts gerichteten Strömung sich oberhalb des Ventils zum großen Teil wieder in Druckhöhe umsetzt, wogegen bei den Tellerventilen der Strahl senkrecht gegen die zylindrische Gehäusewand flößt, so daß seine Energie verloren geht.

Kegelventile mit ebener Unterfläche führen den Strahl nur bei geringen Erhebungen in der Richtung der Kegelfläche (Fig. 1, links oben), bei größeren Erhebungen (über den Sitz hinaus) geht die Strömung plötzlich in diejenige; der Tellerventile über (Fig. 1, rechts unten).

Literatur s. Pumpenventile.

Lindner.

Fig. 1–5.