Titel: Ueber Labyrinthdichtungen für Wasser.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1911, Band 326 (S. 83–87)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj326/ar326024

Ueber Labyrinthdichtungen für Wasser.

Von Karl Just.

(Fortsetzung von S. 76 d. Bd.)

Hiernach wurde auch in der Deckplatte der Nute I von 8 × 12 mm gegenüber eine gleiche eingefräst, während gleichzeitig der Steg zwischen den beiden ersten Nuten von 5 × 5 mm entfernt wurde, so daß eine Nute von 5 × 20 mm entstand. Außerdem wurde die eine Kante der letzten Nute von 5 × 5 mm gebrochen.

Die Resultate sind in Fig. 24 bis 27 und in Tab. 10 bis 13 niedergelegt.

Tabelle 10.

s = 0,66 mm; (zu Fig. 24).

m/Sek.
w 5,96 5,50 5,03 4,57 3,95 3,21 2,26
w2/2 g 1,81 1,54 1,29 1,06 0,79 0,53 0,259
H w
a
2,05
1,132
1,85
1,200
1,70
1,319
1,50
1,415
1,60
2,023 *
0,65
1,225
0,40
1,543
Nute I
16 tief
12 lang
H w
a
1,90
1,050
1,60
1,040
1,50
1,162
1,30
1,227
1,00
1,268
0,65
1,225
0,30
1,160
Nute II
5 tief
20 lang
H w
a
1,00
0,553
1,00
0,649
0,90
0,700
0,65
0,614
0,65
0,823
0,40
0,755
0,30
1,160 *
Nute III
5 × 5
Kante
gebr.

Tabelle 11. s = 1,08 mm; (zu Fig. 25)

m/Sek.
w 9,86 7,73 7,44 7,08 6,70 6,16 5,52 4,45 3,18
w2/2 g 4,95 3,05 2,82 2,56 2,28 1,93 1,55 1,01 0,52
H w
a
1,50
0,304
1,85
0,608
1,85
0,657
1,65
0,645
1,50
0,658
1,30
0,674
1,10
0,711
0,75
0,743
0,55
1,058 *
Nute I
16 × 12
H w
a
2,50
0,505
2,15
0,705
2,15
0,763
2,20
0,860
2,10
0,922
1,85
0,959
1,55
1,000
0,90
0,891
0,40
0,770
Nute II
5 × 20
H w
a
0,80
0,162
1,00
0,328
0,95
0,337
0,65
0,254
0,40
0,175
0,40
0,207
0,35
0,226
0,40
0,396
0,25
0,481
Nute III
5 × 5
Kante
gebr.

Tabelle 12. s = 1,71 mm; (zu Fig. 26).

m/Sek.
w 9,90 8,78 8,34 7,61 5,63 5,19 3,70
w2/2 g 4,99 3,93 3,54 2,95 1,61 1,37 0,698
H w
a
2,10
0,422
1,80
0,459
1,35
0,382
1,35
0,458
0,85
0,428
0,50
0,365
0,20
0,287 *
Nute I
16 × 12
H w
a
2,20
0,442
1,90
0,484
1,70
0,481
1,40
0,475
1,10
0,684
0,75
0,548
0,40
0,574
Nute II
5 × 20
H w
a
0,90
0,181
0,85
0,216
0,80
0,226
0,70
0,238
0,50
0,311
0,45
0,328
0,20
0,287
Nute III
5 × 5
Kante
gebr.
|84|

Tabelle 13. s = 2,59 mm; (zu Fig. 27).

m/Sek.
w 9,04 7,94 7,29 6,29 5,36 4,84
w2/2 g 4,16 3,21 2,70 2,02 1,46 1,19
H w
a
0,70
0,169
0,60
0,187
0,40
0,148
0,35
0,173
0,15
0,103 *
0,10
0,084 *
Nute I
16 × 12
H w
a
1,20
0,289
1,00
0,312
0,70
0,258
0,70
0,346
0,50
0,342
0,35
0,294
Nute II
5 × 20
H w
a
0,50
0,1201
0,40
0,125
0,30
0,111
0,30
0,149
0,20
0,137
0,20
0,168
Nute III
5 × 5
Kante gebr.
Textabbildung Bd. 326, S. 84
Textabbildung Bd. 326, S. 84
Textabbildung Bd. 326, S. 84
Textabbildung Bd. 326, S. 84

Schließlich wurde die Platte noch so geändert, daß die Kanten der Nute I, 16 mm tief, 12 mm lang abgerundet wurden. In der Nute II, 20 × 5 mm wurde eine Versatzung eingelegt. Hierzu wurde an den Deckel ein gezogenes Flacheisen von 16 × 4,5 mm so angeschraubt, daß es in der Mitte der Nute lag; zwischen Versatzung und Nute entstanden so kleine Zwischenräume von 2 mm, in der Spaltachse gemessen. Der Spalt zwischen Versatzung und unterer Platte betrug s + 0,5 mm. Schließlich wurde die letzte Nute schwalbenschwanzförmig gemacht. Zu dem Zweck wurde sie zuerst erweitert und dann in die weite Nute ein abgeschrägtes Flacheisen gelegt. Es entstand so eine Nute von 5 mm Tiefe, oben 5 mm und unten 9 mm breit.

In Fig. 28 bis 31 und in Tab. 14 bis 17 sind die Resultate niedergelegt.

Tabelle 14.

s = 0,66 mm; (zu Fig. 28).

m/Sek.
w 5,26 4,89 4,34 3,76 3,27 2,53 1,72
w2/2 g 1,41 1,22 0,96 0,72 0,54 0,3261 0,15
H w
a
1,40
0,994
1,25
1,023
0,95
0,990
0,70
0,973
0,55
1,019
0,40
1,228
0,15
1,00
Nute I
16 × 12
mm abg.
H w
a
2,40
1,701
2,10
1,722
1,80
1,876
1,40
1,944
1,00
1,853
0,75
2,301
0,30
2,00
Nute II
20 × 5
mit Vers.
H w
a
1,40
0,994
1,55
1,271
1,15
1,199
0,80
1,111
0,60
1,111
0,60
1,841
0,30
2,00
Nute III
5 mm
m. Schw.
|85|

Tabelle 15.

s = 1,08 mm; (zu Fig. 29).

m/Sek.
w 7,00 6,42 5,46 4,84 3,96 3,37 2,22
w2/2 g 2,49 2,10 1,52 1,19 0,80 0,58 0,25
H w
a
1,25
0,501
1,00
0,476
0,95
0,625
0,65
0,546
0,40
0,500
0,35
0,6041
0,15
0,600
Nute I
16 × 12
abg.
H w
a
3,95
1,586
3,40
1,619
3,05
2,005
2,45
2,055
1,65
2,065
1,15
1,984
0,40
1,600
Nute II
20 × 5
m. Vers.
H w
a
0,90
0,362
0,70
0,333
0,80
0,526
0,70
0,589
0,40
0,500
0,35
0,604
0,10
0,400
Nute III
5 mm
m. Schw.

Tabelle 16.

s = 1,71 mm; (zu Fig. 30).

m/Sek.
w 6,30 5,80 4,99 4,36 3,60 3,15 2,49
w2/2 g 2,02 1,72 1,27 0,97 0,66 0,51 0,315
H w
a
0,85
0,421
0,75
0,436
0,50
0,394
0,25
0,258
0,25
0,379
0,10
0,196 *

Nute I
16 × 12
abg.
H w
a
5,50
2,722
4,70
2,735
3,80
2,990
2,65
2,731
1,85
2,805
1,40
2,750
1,40
4,440 *
Nute II
20 × 5
m. Vers.
H w
a
0,85
0,371
0,70
0,407
0,55
0,433
0,40
0,413
0,30
0,455
0,20
0,392

Nute III
5 mm
m. Schw.

Tabelle 17.

s = 2,59 mm; (zu Fig. 31).

m/Sek.
w 5,35 4,72 4,43 3,69 3,16 2,29
w2/2 g 1,46 1,13 1,00 0,69 0,51 0,268
H w
a
0,20
0,137
0,15
0,133
0,15
0,150
0,10
0,145
0,05
0,098

Nute I
16 × 12 abg.
H w
a
6,20
4,245
5,50
4,86
4,30
4,300
3,10
4,490
2,25
4,415
1,15
4,290
Nute II 20 × 5
m. Vers.
H w
a
0,65
0,445
0,35
0,310
0,35
0,350
0,20
0,290
0,15
0,295

Nute III 5 mm
m. Schw.
Textabbildung Bd. 326, S. 85
Textabbildung Bd. 326, S. 85
Textabbildung Bd. 326, S. 85
Textabbildung Bd. 326, S. 85
|86|

Aus den Tabellen ist zu erkennen, daß der Druckabfall, der durch die Nuten hervorgerufen wird, nicht regelmäßig ist. Die Versuche wurden für den Spalt mit einer und zwei Nuten mehrere Male wiederholt. Es war aber nicht möglich, eine gesetzmäßige Abhängigkeit des Koeffizienten a von der Geschwindigkeit zu erzielen. Die Wirbel scheinen so unregelmäßig zu sein, daß auch die Strömung hierdurch beeinflußt wird. Um einen Ueberblick über die Resultate zu erlangen, wurden in Tab. 18 die Mittelwerte der Koeffizienten a für die folgenden Nuten (Fig. 32a) aufgenommen:

Textabbildung Bd. 326, S. 86

Tabelle 18.

Spaltweite
s
mm
Werte für a = Hw : w2/2 g bei

1 Nute
a

2 Nuten
b

3 Nuten
c
1 Nute
Kante abger.
d

theor. für
1 Nute
0,66 1,084 2,084 2,39 0,682 1,284
1,08 0,467 0,686 0,897 0,285 1,181
1,71 0,160 0,178 0,447 0,255 1,059
2,59 0,101 0,207 0,215 0,138 0,938

Die Tabelle zeigt, daß die Werte hinter den theoretischen wesentlich zurückbleiben. Immerhin aber gilt: zwei Nuten dichten besser als eine; drei besser als zwei, aber ihr Einfluß ist nicht entsprechend größer als der einer einzigen. Bei der einen Nute von 5 × 5 mm mit abgerundeter Kante scheint für enge Spalten weniger Energie verzehrt zu werden, als bei einer solchen mit scharfen Kanten. Bei den weiten Spalten hat sich allem Anschein nach die große Nute, die davor lag, geltend gemacht.

In Fig. 32 sind die Werte für a der Tab. 18 aufgetragen. Man erkennt an dem raschen Abfall, daß für den Spalt s = 0,66 mm die Nuten groß genug waren, um zu wirken, bei den andern jedoch ist a klein, was den Schluß nahelegt, daß die Nuten hierfür nicht tief genug sind. In Tab. 19 sind die Ergebnisse nun für nachfolgende größere Nuten (Fig. 33a) aufgenommen.

Textabbildung Bd. 326, S. 86

Tabelle 19.

Spaltweite
s
mm
Werte für a = Hw : w2/2 g bei bei Nute (s. Fig. 33a)
a b c
beobacht. theoret. beobachte theoret. beobacht theor.
0,66
1,08
1,71
2,59
1,21
0,394
0,163
0,077
1,358
1,256
1,184
1,075
1,306
0,671
0,436
0,179
1,426
1,381
1,320
1,246
1,032
0,570
0,378
0,133

wie
bei
b

Auch hier sieht man, daß die Werte von a kleiner als die errechneten sind. In Fig. 33 sind dieselben graphisch aufgetragen und die Kurve d für eine Nute von 5 × 5 mm beigefügt. Die Werte von a für die Nute von 8 × 12 mm (Kurve a) sind nahezu dieselben wie für die Nute 5 × 5 mm (Kurve d); die Werte von a für die beiderseitige Nute von 16 × 12 mm sind wesentlich größer. Aus der Tabelle ist zu ersehen, daß die Abrundung die Drosselung vermindert.

Textabbildung Bd. 326, S. 86

Um den Einfluß der Länge der Nuten und den einer Versatzung zu untersuchen, sind die Werte von den Nuten Fig. 33b in Tab. 20 zusammengestellt:

Textabbildung Bd. 326, S. 86

Tabelle 20.

Spaltweite
s
mm
Weite für a bei Nut (s. Fig. 33b)
a b
0,66 1,162 1,914
1,08 0,819 1,845
1,71 0,527 2,789
2,59 0,307 4,433

Danach macht bei dem engen Spalt die Versatzung nicht so sehr viel mehr als die glatte Nute aus, aber immerhin dichtet die Versatzung besser als die einfache Nute. Ganz wesentlich ist aber der Einfluß der Versatzung bei den weiteren Spalten. Die a für die Nute von 20 × 5 mm ohne Versatzung sind durch Kurve e in Fig. 32 aufgenommen.

Tiefere Nuten als etwa 8 mm wird man in der Praxis kaum machen, da die nötige Wandstärke sonst zu groß werden muß. Daher wurden die Versuche auch nicht auf tiefere Nuten ausgedehnt.

|87|

Es soll nun geprüft werden, wieviel mehr Druckhöhe die Nute abdrosselt gegenüber dem glatten Spalt; denn nur dieser Ueberschuß ist tatsächlich Gewinn.

In Fig. 33c sei ab die Kurve des Drucks eines Spalts ohne Nute. Durch diese aber wird bei c ein Druckabfall Hw hervorgerufen. Bei d schließt sich dann die Druckkurve wieder parallel zu ab an. Wäre die Nute nicht vorhanden, so wäre der Druckabfall für die Nutenlänge = hρ gewesen. Die Differenz zwischen Hw und hρ ist der Gewinn an Drosselung durch die Nute. Würde man die Nute länger machen als cg, so wäre dies schlechter als ohne Nute; denn die Drucklinie käme nun höher; es würde dann mehr Wasser durch den Spalt fließen. Ist die Nutenlänge gleich cg, so ist dasselbe erreicht, was ein glatter Spalt abdrosselt.

Textabbildung Bd. 326, S. 87

Es ergibt sich danach folgendes: Allgemein kann sein:

Soll die Nute günstig wirken, so muß sein:

oder . . . . . . 5)

In bezug auf die Güte von zwei und mehr Nuten muß hier bemerkt werden, daß größere Stege ein größeres a bewirken werden, da man wohl annehmen darf, daß, wenn sich die Strömung wieder etwas beruhigt hat, die folgende Nute wieder wie eine einzelne wirkt.

Um einen raschen Ueberblick zu erhalten, welchen Einfluß die Nuten ausüben, ist es nur notwendig, in den Diagrammen für den Druckabfall die Gerade hinter den Nuten nach vorn zu verlängern. Das Stück, um das diese unter derjenigen im Diagramm liegt, ist Druckhöhendrosselung durch die Nuten, also Gewinn gegen Wasserverlust.

Nach diesen Betrachtungen können die Ergebnisse folgendermaßen zusammengefaßt werden:

Der Spaltverlust ist nicht proportinal der Spaltweite, sondern nimmt progressiv damit zu bis etwa zu einer Spaltweite von 2,5 mm. In die Spaltwände eingelassene Nuten vergrößern den Widerstand gegen Durchströmen von Wasser. Dabei ist Gleichung (5) zu beachten. Mit der Zahl der Nuten nimmt die Dichtung zu, allerdings nicht proportinal. Die Stege dürfen jedoch nicht zu klein sein. Sind die Nuten in beiden Wänden, so sind sie wirksamer, als wenn sie sich nur in der einen befinden. Eine Abrundung der Kanten ist schädlich.

(Schluß folgt.)

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