Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : [ERLEDIGT] Verluste in Luftverbindungen minimieren ? (gelöst)
Hallo!
Wegen fehlender Erfahrung möchte ich fragen um günstigsten Durchmesser der Luftverbindungen für meinen Raumpfleger. Die Luftpumpe erzeugt einen Unterdruck um 200 mm WS und die beiden Staubfilter stellen keinen großen Widerstand für Durchfluss der Luft dar (siehe Code).
Die Verbindungen, wegen engem Raum im Bot, werden ziemlich kurz und gebogen sein. Was für erkäuflichen Schlauch eignet sich dafür am besten um am wenigsten vom Luftdruck zu verlieren ?
MfG
+-------------------------------------------------------------+
| +----------------+ .-----. |
| | +------------+ | +--------------+ +-----|Luft-|-+
| |A| ||| |A+----------+|| |A+---|Pumpe|-+ ->
| ||| / V \ ||| |V| ||| '-----' |
| | | +----| |-+ +-+ +------+ +--+ +-+ |
| | | | ####### | | | | | |
| | | | | |______ ______| |
|\|/+----+ +---+ | | |......\_/......| |
|-o-| | |oooooooooooooooo| |ooooooooooooooo| |
|/|\ ----------+ +----------------+ +---------------+ |
---------------------------------------------------------+
A A A A
| | | |
Bürste Sauger Grobstaubfilter Wasserfilter
-> - Luft
o - Staubpartikel
# - Staubfilter (grob)
. - Wasser
Was für erkäuflichen Schlauch eignet sich dafür am besten um am wenigsten vom Luftdruck zu verlieren ?
Im Baumarkt gibt es transparente PVC-Schläuche in verschiedenen Durchmessern. Es dürfte offensichtlich sein, dass der größere Querschnitt geringere Verluste verspricht. Also so groß, wie es eben vom Platz her geht. Dass die Schlauchverbindungen kurz sind ist günstig, dass sie gebogen sind, ist nicht so günstig. Zumindest der Biegeradius sollte nicht zu klein sein. Besonders wichtig ist der Einlauf und Auslauf der Luft in und aus dem Schlauch. Dort sollte idealerweise der die Querschnittsveränderung langsam gehen, nicht sprunghaft. Das ist mit Schlauchverbindungen schwierig zu realisieren weil der Schlauch üblicherweise auf einen Rohrstutzen geschoben wird, also ist der Querschnitt gerade am Ein- und Auslauf am kleinsten. Die (nicht gewebeverstärkten) PVC-Schläuche kann man aber mit Wärme noch beträchtlich aufweiten (z.B. Fön und Holzdorn eintreiben) , so dass man den Rohrstutzen entsprechend größer machen kann.
Halo Ranke!
Vielen Dank für deine Erklärungen! :)
Ich glaube leider, dass ich PVC-Schläche nur für gerade Verbindungen nehmen kann, weill sie sich nicht mit sehr kleinem Radius biegen lassen.
Der Biegeradius bei 90° muss um 1 cm sein und ich werde wahrscheinlich entsprechende Verbindungen aus Kunstoff bzw. unter 45° schräg geschnittenen PVC-Schleuchen kleben müssen.
Ich weiß aber nicht welche Form am günstigsten ist (siehe Code).
MfG
_ ___
/ \_____ | |_____ ______ _____
| _____ | _____ | _____ / ____
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a b c d
Für mich schaut die Variante d am besten aus. Irgendwo habe ich mal eine Gleichung aus der Strömungslehre gesehen, die beschreibt, welche minimale gerade Rohrstrecke vor einer Biegung (bei gegebener Strömungsgeschwindigkeit, Querschitt, etc.) notwendig ist, um die Verwirbelungen minimal zu halten, und damit die wenigsten Verluste zu haben. Leider kann ich mich aber nicht mehr daran erinnern...
je größer du den bogen machen kannst desto besser ansonsten ist d das beste
oberallgeier
23.10.2009, 11:22
Hallo PICture,
natürlich hast Du mit dem geringen Platzbedarf in Deinem Projektchen ein Problem. Eine halbwegs widerstandsarme Rohrkrümmung hat um die 5d (fünffacher Rohrdurchmesser als Radius der Rohrkrümmung in Rohrmitte). Deine Variante d ist schlecht: WENN Du es so wie skizziert machst, hast Du eine Düse - bei Deinen Kanten gibt es sehr starke Wirbel - sprich Widerstände. Der Durchgang sollte wenigstens überall gleichen Querschnitt in Rohrachse haben. Deine Variante c wäre IM PRINZIP besser, wenn dieser Vorsprung in der Innenkrümmung nicht wäre (der ist vermutlich nur durch Dein CAD entstanden). WENN Du bei Variante d die Innenkante ähnlich brechen kannst wie die Aussenkante (ich weiß, dass das alles Rohrquerschnitte sind), dann sollte es gut sein. Das wäre dann ähnlich diesem hier. Der kleine Versatz in den beiden unteren "Ecken" sollte natürlich nicht sein.
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Die Varianten a und b sind schlecht, wenn die Luft von rechts oben nach unten strömt. Wenn die Luft umgekehrt strömt, wäre b halbwegs in Ordnung, da wäre ein Einlaufkrümmer optimal.
Bitte achte auf die Strömungsgeschwindigkeit: möglichst unter 10 m/s, keinesfalls 20 m/s oder mehr.
Hallo!
Herzlichen Dank an alle die meine Vorstellungen angeschaut und bewertet haben. Ich habe auch gedacht, dass die d Variante, wenn der Schlauch nicht geknickt wäre, die beste ist.
Es gibt noch ein Problemm, wie am günstigsten eine Dose mit einem Rörchen verbinden um fast ohne Verluste die Luft aussaugen. Der Durchmesser der Dose ist mehrfach grösser als des Rörchens. Es ist auch kein Platz für einen "Trichter" vorhanden. Ich habe mir schon ein Druckmesser mit "U" Rörchen gebaut und werde alles während des Experimentierens messen.
Die verwendete Luftpumpe hat Fördermenge 240 l / min, und die Schläuche einen Innendurchmesser 10 mm. Mein Mechanikwissen reicht aber nicht aus um die Geschwindigkeit der Luft zu berechnen... :(
MfG
oberallgeier
23.10.2009, 16:45
... Luftpumpe hat Fördermenge 240 l / min ... Schläuche ... Innendurchmesser 10 mm ...Ok, das macht mein Taschenrechner (weil ich ihn so programmiert habe). Aber mal zum Mitrechnen:
240 l/min = 4 l /sec bzw. 4 dm³/sec
denn 1 dm = 10 cm, 1dm x 1 dm x 1 dm = 10 cm x 10 cm x 10 cm = 1000 cm³ = 1 Liter *ggg*
Ø10 mm => Fläche = 0,0079 dm²
4 dm³/sec / 0,0079 dm² = 509 dm/sec = 51 m/sec - das ist die Strömungsgeschwindigkeit in einem Ø10mm-Schlauch, wenn 240 l durchfliessen.
Bei 51 m/sec ist der Strömungswiderstand so hoch, dass schon ein kurzes Rohrstück einen heftigen Widerstand hervorruft und der Durchfluss drastisch sinkt. Bei 20 mm Schlauchdurchmesser wäre der Durchfluss bei ca. 12 m/s , das ist recht hoch, aber damit könntest Du eher leben.
Vorschlag: Nimm einen (Farb- oder sonstwie -eimer MIT Deckel, zur Not tuts ne alte Kaffeedose mit Kunststoffdeckel, Durchmesser sollte ca. 10 cm oder größer sein) Behälter. Steck in ein genau passendes Loch einen Schlauch - 20 mm InnenØ in den Deckel und schließ an den Deine Pumpe an. Stecke einen Schlauch 20 mm InnenØ in den Deckel, auch dieses Loch muss genau passen, dann ist es dicht - und lass durch den die Luft raus. Miss den Innendruck im Behälter. Mach das Gleiche mit dem 10 mm Schlauch als Abluftschlauch, NICHT als Zulaufschlauch, das bleibt der 20mm-Schlauch. Du kannst am Innendruck im Behälter messen, wie drastisch Dein Druckverlust durch den Abluftschlauch angestiegen ist. Wenn Du damit auskommst - dann nimm halt den dünnen Schlauch.
Danke sehr für rasche, für mich verständliche Lektion und Rechenbeispiel, ich habe mich wieder wie in einer Schule gefühlt... :)
Ich will die Luftpumpe sowieso wegen Lärm nicht mit 12 V sondern mit 6 V betreiben. Dank dir, kann ich die Geschwindigkeit jetzt hoffentlich richtig ausrechnen. Der Druck sinkt bei 6V auf 0,2 des bei 12V. Wenn die Fördermenge zum Druck proportional ist, dann ist die Luftgeschwindigkeit auch 5-fach kleiner. Ich kann aber nur Änderung des Druks und keine Fördermenge messen und kenne den Zusammenhang leider nicht... :(
Bei Problemen, die ich nicht selber lösen kann, melde ich mich leider wieder...
MfG
Hallo!
Bei der Spielerei mit dem Wasserfilter, habe ich bemerkt, dass bei einer Luftpumpe mit variablem statischem Luftdruck z.B. durch Änderung der Versorgungsspannung, ändert sich auch der Abstand von dem Rörchen, aus dem die Luft strömt und der Wasseroberfläche, wann man im Wasserspiegel ein Anfang von Entstehung des Meniskus beobachten kann. Der Abstand scheint proportional zum statischen Luftruck aus der Pumpe zu sein.
Das gleiche passiert, wenn zwischen die Pumpe und das "Messgerät" ein "Widerstand" im Form von Stück Schlauch eingefügt wird. Deswegen möchte ich es für Messung der Verluste benutzen. Ich vermute, dass es einen dynamischen Druk der Luft, die aus dem Rörchen senkrecht zu Wasseroberfläche strömt, misst.
Mit meinen sehr geringen Wissen im Bereich Aerodynamik möchte ich fragen ob so ein "Messgerät" sinvoll ist, da der statischer Druckmesser fürs Messen der Verbindungsverlusten eigentlich fast unbrauchbar ist.
MfG
oberallgeier
24.10.2009, 23:29
Hallo PICture,
hoffentlich nimmst Du mir diese schulische Vorrechnerei nicht übel - es war für mich die einfachste Art, es schnell und kurz gefasst rüberzubringen.
... ändert sich auch der Abstand von dem Rörchen, aus dem die Luft strömt und der Wasseroberfläche ...Ich vermute, dass Du diese "Delle" die von der ausströmenden Luft in die Wasseroberfläche geblasen wird meinst. Und Du willst diese Delle als Geschwindigkeitsmesser benutzen. Hmmm, das ist SEHR qualitativ - aber z.B. der Augenarzt hat so ein ähnliches (Druck-)Messgerät, ziemlich high tech und gut.
Zur Messung der Luftgeschwindigkeit nimmt man andere Geräte, typischerweise ein Pitotrohr oder ein Prandtlrohr. (http://de.wikipedia.org/wiki/Pitotrohr) So etwas kannst Du auch auf den Formel1-Boliden sehen, nicht nur auf allerlei Flugzeugen. Das könntest Du Dir auch selber herstellen. Allerdings ist die Messung des Luftstrahls innerhalb Deiner kleinen Schlauchdurchmesser eher schwer, weil durch das Messgerät schon der Durch- oder Aus-flussquerschnitt verändert werden kann - und damit der Durch- oder Ausflusswiderstand. Mit einer langen, möglichst dünnen Injektionsnadel - winklig gebogen - könntest Du Dir ein sehr simples Pitotrohr basteln etwa nach diesem Muster.
................http://www.vfmz.com/service/fluid_lexikon/figures/0001_pitotrohr.gif
Du könntest natürlich so ein Kanülen-Pitotrohr von vorne in einen offenen Schlauch halten und damit den Staudruck bzw. Gesamtdruck messen. (Die Umrechnung machen wir dann wieder "Schul-"mässig). Ich hatte solche Nadeln für Strömungsversuche schon benutzt: es gibt sie dünn, etwa 1 mm AussenØ und 100 mm lang. Die Spitze vorne solltest Du erst mal vorsichtig flach abfeilen, danach anspitzen oder noch besser: vorne abrunden - siehe Zeichnungen in den Links. Übrigens wird - wenn sehr genau gemessen wird, meist dann nur im Freistrahl (also nicht im Rohr) so etwas verwendet (https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=394453&sid=9df0f3661b697e8e3bc438bf53e3e5dd#394453) - siehe auch in dem Wikipedialink als Beispiel für die x31. (http://de.wikipedia.org/wiki/Pitotrohr#Sonderformen)
Dass Du zum Biegen einen dünnen Kupfer- oder Edelstahldraht in die Kanüle einlegst, damit das Rohr nicht geknickt wird, ist Dir vermutlich klar. Die Messung wird bei Verwendung eines so langen, so dünnen Röhrchens als Sonde natürlich recht träge, weil wenig Luft durchgeht (schleichende Strömung mit hohem Durchflusswiderstand).
Viel Erfolg.
PS: im Moment bin ich zu müde für mehr. Muss so reichen.
Hallo oberallgeier!
Was hätte ich ohne dicht machen können ? :)
Es freut mich sehr, dass mein einfaches Messgerät sinnvoll ist (siehe Code). Ich möchte nicht genau Messen und überhaupt nicht in konkreten Einheiten. Mir gehts nur um Vergleichsmessungen z.B. ob es viel bringt, wenn ein Schlauch kürzer wird, da ich in meinem Bot die Teile unterschiedlich plazieren kann um Verluste zu minimieren.
Mir ist völlig egal, was da gemessen wird, wichtig sind nur die Verluste der Verbindungen für einsaugender Luft mit Staub zum Endfilter (Wasserfilter) der mit solcher "Delle" arbeitet. Wegen beweglichem Bot ist der grössere Abstand des Rörchens von Wasseroberfläche sehr wichtig, was bei vorhandener Pumpe nur durch minimalisieren der Verluste vergrössert werden kann.
Vielen Dank für deine kompetente Hilfe die mir die Experimente erheblich beschleunigt, da nur mit dem statischem Druckmesser wäre es für mich sehr umständlich.
MfG
+-+ Luft
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| | V
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+--------+ |
| o | |
+--------+ |
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wird V___ | | | |
gemessen ___ | | |___ ___|
A | | | \_/ |
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| +-------------+
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+---------------+
oberallgeier
25.10.2009, 09:11
... dass mein einfaches Messgerät sinnvoll ist ...Schon recht, nix zu danken! Wie gesagt, Deine Messergebnisse dürften etwas undeutlich sein, wenn Du "nur" die Delle misst. Warum? Weil bei Deinen Strömungsgeschwindigkeiten (die ja gering sein sollen wegen geringer Verluste) der Energiegehalt der Strömung recht gering ist. Denk dran - unter idealen Bedingungen ist der Staudruck bei 10 m/s Luftgeschwindigkeit gerade mal 5 mm WS (5 Millimeter Wassersäule). Wenn Du im Freistrahl auf die Wasseroberfläche bläst, wird die Delle noch geringer sein (Ausströmverlust, Freistrahlverlust, Oberflächenspannung des Wassers ...). Und bei nur 9 m/s ist der Staudruck nur 4 mm WS - (das geht ja quadratisch).
Ich denke, dass eine Modifikation Deiner Messvorrichtung etwas so:
+-+ Luft
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| | V
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+--------+ |
| o | |
+--------+ |
| | | |
| | | |
| | |||
| | | \ Kanüle
| | | |\
| | | | \---- Schlauch + Messrohr
| | | |
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| |
| |
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| +-------------+
| |
+---------------+
//
//
//
Schlauch // Messrohr (steht in Wirklichkeit
(Fortsetzung) \----------// flacher - etwa 10° oder weniger)
... MIT einer Kanüle - zwar noch immer nicht genau ist, aber eine deutlich feinere Abstufung bringt, überleg Dir das mal. Für eine eher qualitative Messung müsstest Du die Kanülen nicht mal ummodeln, da reicht es sicher, die einfach in den Schlauch zu stecken und mit dem einfachen Messgerät (das heißt dann Schrägrohrmanometer) (http://www.boku.ac.at/homepage/h9540152/Version_2_IV/Manometer1_Anim.html), siehe im Link den Punkt 2.4.
................http://www.boku.ac.at/homepage/h9540152/Version_2_IV/Internet_Bilder/1.jpg
So eines könntest Du Dir einfach nachbauen (http://www.boku.ac.at/homepage/h9540152/Version_2_IV/Detailskizze-Schraegrohrmanometer.html) mit einem schrägen, durchsichtigen Schlauch, der auf einem Brettchen fixiert wird. Je schräger das Messrohr liegt, umso feiner wird die Messung unterteilt - es wird ja im Prinzip nur die Höhe der Wassersäule über dem Wasserspiegel der Vorratsflasche als Messwert ausgewertet. Allerdings werden feinere Messungen dann auch naturgemäss träger. Die Vorratsflasche sollte "dick" sein, der angeschlossene Schlauch etwa 3 .. 5 mm InnenØ.
mare_crisium
25.10.2009, 09:12
Picture,
als kleine Hilfe beim Interpretieren Deiner Versuchsergebnisse habe ich ein paar Skizzen angehängt ;-) .
Die Kennlinie des Radialgebläses stellt den typischen Zusammenhang zwischen dem Differenzdruck und dem Luftstrom dar, den so ein Apparat erzeugt. Wegen der Schaufelform eines Laufrades hat sie die Form einer umgekehrten Parabel mit dem Scheitelpunkt bei Null Fördermenge. Wie man sieht, wird der erzeugte Differenzdruck immer kleiner, je mehr Luft durch das Gebläse gefördert wird. Am grössten ist er, wenn gar nichts fliesst.
Die Rohrleitungskennlinie ist ebenfalls eine Parabel (Hagen-Poiseuillesches Gesetz). Je mehr Luft durch das Rohr strömt, desto höher ist die Druckdifferenz zwischen Ein- und Ausströmöffnung. Der Strömungwiderstand, der diesen Druckabfall verursacht, steigt, je enger und je länger das Rohr ist.
Wenn Du auf der Druckseite des Gebläses ein Rohr anschliesst, dessen andere Seite offen ist, dann fliesst genau so viel Luft hindurch, wie der vom Gebläse erzeugte Differenzdruck "hindurchschieben" kann. D.h. die Fördermenge stellt sich da ein, wo sich die Kennlinie von Gebläse und Rohrleitung schneiden.
Wenn jetzt auf der Druckseite ein zusätzlicher Strömungswiderstand hinzukommt, z.B. der Filtersack, dann steigt der Differenzdruck, den das Gebläse überwinden muss. Und er steigt umso stärker, je stärker der Filter schon mit Staub belegt ist. Also wird der Förderstrom kleiner, d.h. der Staubsauger reinigt nicht mehr so gut.
Wenn Du auf der Saugseite eine Düse anschliesst, die nur durch einen sehr schmalen Spalt Luft einströmen lässt, dann bewirkt das einen zusätzlichen Strömungswiderstand auf der Saugseite. Wieder wird dadurch die Gesamt-Druckdifferenz grösser, die das Gebläse leisten muss, und die Fördermenge wird kleiner.
Die Reinigungswirkung des Staubsaugers beruht übrigens nicht auf dem Unterdruck, sondern auf der Luftströmung. Das wesentliche Prinzip nennt sich "Windsichten" (kannst mal danach googlen) und spielt sowohl bei der Bewegung von Sanddünen als auch beim Klassieren von Schüttgütern die entscheidende Rolle.
Ciao,
mare_crisium
Hallo!
@ oberallgeier
Noch mal danke sehr für weitere Hilfe ! :)
Sorry, vielleicht habe ich mich unfachmännish ausgedrückt, aber ich nicht die größe der "Delle" sondern der Abstand des "pustendes" Rörchhens zu Wasseroberfläche messen möchte, wenn eine "Delle" fängt zu enstehen an.
Ich habe eben bemerkt, dass sich der Abstand in ziemlich großem Bereich (ein paar cm) ändert, was gut messbar ist. Aus dem Grund möchte ich das einfachste "Mesgerät" benutzen.
Die von dir sehr genau beschriebene Messgeräte, die sicher genauer sind, scheinen mir bei meinen Bastlermöglichkeiten zu kompliziert zu sein.
@ mare_crisium
Danke sehr für deine, für mich sehr hilfreiche, ausfürliche Beschreibung der Funktonsweisen des Gebläses und der Leitung. :)
Ich möchte mich bloß mit dem Wasserfilter für Feinstaub beschäftigen und den fertigen aus dem ROBO MAXX ausgeschnittenen "Staubsauger" anwenden. Nach meinen Tests ist er ausreichend und ich keinen besseren basteln kann.
Durch die Analogie zu Elektronik kann ich mir das alles sehr gur vorstellen, vor allem mit der Arbeitspunkteinstellung. Ich bin ein Praktiker, der die Theorie, die er versteht, in die Praxis einsetzen versucht. Deswegen machen mir immer Experimente den grössten Spass.
Hoffentlich brauche ich keine Hilfe mehr...
MfG
Hallo!
Da ich mich momentan mit Staubsaugen beschäftige, habe ich nur mit Unterdruck zu tun und mein einfaches "Mesgerät ist nutzlos. Deswegen möchte ich mir einen geeigneten "Messgerät" dafür bauen.
Mein Verbingsschlauch hat ein Durchmesser 10 mm und zum Zusammenschliessen der Schläche benutze ich ca. 2cm lange Rörchen aus Aluminium. Bisher wurde ein Druck und nicht Unterdruck besprochen und deswegen muss ich noch fragen, weil für mich noch nicht alles klar ist.
Ich möchte mir das laut der Zeichnung "a" vom 25.10.2009, 00:29 (oberallgeier) bauen. Als Kanüle will ich eine Injektionsnadel verwenden die ich in einen Schlauch mit innerem Durchmesser 10 mm stecke. Da der Schlauch sehr bigsam ist, wäre möglich die Nadel drinnen zu biegen bzw, schon gebogene einstecken.
Nicht klar ist mir eigentlich nur die Richtung der Kanüle gegen der strömender Luft beim Unterdruck und der Durchmesser der Nadel für 10 mm Schlauch. Ausserdem muss ich angeblich das Ende der Kanüle flach feilen da sie mit ca.45° Schräge endet.
Es scheint wirklich eine Sache für ein paar Minuten zu sein, da ich schon den wunderbar funktionierenden Druckmesser mit "U"-förmigen Rörchen habe... :)
MfG
oberallgeier
26.10.2009, 10:37
Die Öffung der Kanüle muss GEGEN die Strömung zeigen. Das Messgerät heißt "Staurohr" - da staut sich also die Luft (egal ob Unter- oder Überdruck) an der Öffnung, weil die (Luft-) Teilchen durch die Strömung dagegengeschleudert werden. Die Pfeile in der Skizze zeigen ja die Strömungsrichtung des zu messenden Medium (Fluids) an.
Hallo oberallgeier!
Vielen Dank für so rasche Antwort. :)
Mir ist jetzt alles klar und kann weiterhin mit viel Spass "spielen"...
Die vorhandene Messgenauigkeit von +/- 1 mm WS ist für mein Bedarf mehr als ausreichend.
MfG
oberallgeier
26.10.2009, 12:30
Hi,
vermutlich sieht Deine Schlauchverbindung aus wie hier in a) (das ist die mittlere Lösung) dargestellt.
................http://oberallgeier.ob.funpic.de/schlauch-conn-1.jpg
So wie ich mir das vorstelle, hast Du als Verbinder diese Aluröhrchen aus einer Metallwarenhandlung genommen mit 1 mm Wandstärke. Das heißt aber, dass Du an der Einschnürung - also da, wo der freie Querschnitt des Schlauchs verengt wird, kräftige Wirbel erzeugst, die natürlich einen Verlust mit sich bringen. Besser wäre eine Schlauchverbindung mit einer Muffe AUSSENRUM - also den Schlauch IN DAS ROHR stecken. Alternativen wären noch b) - hier muss/soll die angeströmte Seite abgerundet und die Abströmseite möglichst flach abgeschrägt sein. Auch die Variante c) wäre recht gut.
Diese Bemerkungen nur, wenn Du möglichst widerstandsarme Verbindungen schaffen willst.
Wir kennen uns noch nicht lange, aber trotzdem stelle ich fest, dass zwischen uns schon Telepathe enstanden ist... :)
Genau, ich habe zuerst gedacht, dass ich die "b" Variante verwende. Aber dein letzter Beitrag hat mein Verdacht bestätigt, dass das die schlechteste ist. Ich habe solche Verbindung nur bei meinen Messgeräten benutzt, werde jetzt aber auf die Variante "c" ohne Innenstück ändern. Die beide Rörchen werden einfach bis zum direkten kontakt ("Anschlag") in die Muffe geschoben. Bei meinem Druckmesser ist es egal, weil da keine Luft sich bewegt, oder ?
Um die Emfindlichkeit meines Staurohrs zu erhöhen, möchte ich einen 10-fachen "Verstärker" durch 1:10 Neigung des Röhrchens bauen.
Bei tatsächlichen Verbindungen verwende ich ziemlich harten Schlauch mit Innen- 10 mm und Aussendurchmesser 15 mm. Anstatt biegen, schneide ich den Schlauch unter nötigem Winkel und klebe ich zusammen. Ich weiss nicht, warum die zwei durch zerschneiden enstandene Stücke nach dem Zusammenkleben immer 90° ergeben... :)
MfG
oberallgeier
26.10.2009, 21:16
... Genau, ich habe ... gedacht ... die "b" Variante verwende ... Verdacht bestätigt, dass das die schlechteste ist ...Uuuuups - ist Dir aufgefallen, dass die "b"Variante die OBERSTE Skizze ist? Diese Lösung ist eigentlich nicht die schlechteste, die ist gut. Die MITTLERE Variante ist schlecht ! !
... Die beide Rörchen werden einfach bis zum direkten kontakt ("Anschlag") in die Muffe geschoben. Bei meinem Druckmesser ist es egal, weil da keine Luft sich bewegt, oder ...Keine Luftbewegung ist fast richtig - da die Flüssigkeit zur Anzeige des Drucks bewegt werden muss - bis zum anstehenden Wert jedenfalls - ist etwas Luft durchzupusten, aber das ist sehr wenig! Hier genügen wirklich dünne Leitungen, Wirbelbildung spielt hier keine Rolle.
... tatsächlichen Verbindungen ... schneide ich den Schlauch unter nötigem Winkel und klebe ich zusammen ...Kleben - nicht Schweissen ! ? ! ? Auf alle Fälle beachte bitte, dass INNEN im Schlauch keine Wülste stehen bleiben, auch keine Klebstoffreste. Die stellen ziemlich widerstandsintensive Drosseln dar!
... fachen "Verstärker" durch 1:10 Neigung des Röhrchens bauen ...Ja, das ist ganz gut, das Schrägrohrmanometer 1:10 aufzubauen, bei Deinen Drücken dürfte das sogar 1:20 oder mehr sein. Bitte beachte, dass die Messung der tatsächlichen Höhe am jeweils aktuellen Wasserspiegel des Vorratsbehälters beginnt und am Ende der Wasserfüllung im Steigrohr etwa in der Mitte des Rohrdurchmessers endet.
Und danach wäre der Staudruck zu berechnen, um an die Geschwindigkeit zu kommen. Der Staudruck steigt mit dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit und mit der Dichte des Fluids. Luft wiegt bei Dir rund 1,2 kg/m³ - in unserer Rechnung müssen wir das in einer anderen Dimension schreiben: 1,2 kg/m³ = 1,2 Ns²/m4 (pro Meter hoch 4).
Der Staudruck pST = ρ/2 * v² (halbe Dichte mal Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit).
Nehmen wir an, Du misst einen Staudruck von 12 mm WS. Das wären (bitte nicht auf die letzten Stellen gucken *ggg*) 120 N/m². Für die Strömungsgeschwindigkeit errechne ich damit
v = wurzel ( 2 * pST / ρ ) = wurzel ( 2 * 120 N/m² / ( 0,6 Ns² / m4) )
...= 20 m/s
Das wäre also ein recht hoher Wert, bei dem schon ein hoher Strömungswiderstand entsteht. Ich hoffe, dass Dein Gerätchen und die Messungen gut und störungsfrei laufen werden.
Vielen Dank für dein Rechenbeispiel! :)
Klar, dass ich die "b" Variante gemeint habe, aber nicht genau geschaut und davon ausgegangen, dass "a" ganz oben ist.
Die an "Kurven" der schräg abgeshnittenen und zusammen geklebten Schläuchen enstandene "Ecken" fülle ich mit ein paar Tropfen Kleber und warte ziemlich lange bis es trocknet. Bisher konte ich leider den Widerstand solchen Verbindungen nicht objectiv messen und somit nicht optimieren.
Mit meinem theoretisch einfachem zum Bauen Staurohr sieht es leider schlimmer als erwartet aus. Das einzige dunne Rörchen aus Kunststoff, die ich unter ziemlich starker Erwärmung um 90° biegen konnte, stammt aus ener Kugelschreibermiene mit Innendurschmesser um 2 mm und Wanddicke um 0,5 mm.
Sonst habe ich in der Apotheke dickste Injektionnadel mit ca. 0,5 mm Innendurchmesser kaufen können, durch die, kann man jedoch mit dem Mund gar nicht durchblasen. Deswegen denke ich dass sie für meinen Unterdruck in Letungen um max. 50 mm WS unbrauchbar sind.
Die einzige Injectionsnadel mit Innendurchmesser 2 mm, die ich hatte, ist trotz innen eingelegtem Kupferdraht bei ca. 80° gebrochen. Ich habe noch ein Rörchen aus Kupfer gefunden die von Durchmessern gleich dem aus Kugelschreiber ist.
Es sollte eigentlich egal sein was für einen permanenten Widerstand dieses Staurohr erzeugt, da es immer direkt an der Unterdruck erzeugender Luftpumpe hängt, vor den Leitungen, dessen Widerstand ich messen will. Stimmt es ? Wenn nicht, wo muss es angeschlossen werden, damit es die Messung (fast) nicht beeinflusst ?
MfG
mare_crisium
27.10.2009, 03:54
Picture,
versuch's doch einfach mal mit so einem Plastik-Strohhalm; so einem mit "Ziehharmonika", den man knicken kann. Der hat zwar einen grösseren Durchmesser und stört die Strömung, aber das kannst Du bei bekanntem Rohrquerschnitt weg-kalibrieren. Mit ein bisschen Pappe und Klebeband kannst Du den Halm so fixieren, dass er im Luftstrom nicht umherwedelt ;-). - Oder, wenn Du sowieso einen 90°-Knick im Rohr hast, dann steck' das Staurohr doch einfach von da aus entgegen der Strömungsrichtung ins Rohr - dann brauchst Du es gar nicht zu knicken. - Dicke Injektionsnadeln sind auch in den Nachfülltinten-Sets für Tintenstrahldrucker zu finden.
Du hast recht: Bei gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit im Hauptstrom ist der Strömungswiderstand im Staurohrs unwichtig. Aber - bei Druckänderungen verändert sich das Luftvolumen über der Flüssigkeitssäule im U-Rohr. Die verdrängte Luft muss durch das Staurohr zu- und abströmen. Bei einem dünnen Staurohr geht das langsamer vonstatten, d.h. die Anzeige reagiert auf Geschwindigkeitsänderungen träge.
mare_crisium
Hallo mare_crisium!
Herzlichen Dank fürs Analisieren und Bestätigen meiner Überlegungen. :)
Ich habe schon ein fertiges Staurohr geschafft, das für meine Aufforderungen hoffentlich gut ist. Die um 90° gebogenes Kunststoff Röhrchen aus Kuli habe ich in einen Kunstoffschlauch mit Innendurchmesser 13 mm eingeklebt und von beiden Seiten einen Schlauch mit einem Innendurchmesser 10 mm mit Kleber beschmiert und bis zu dem gebogenem Röhrchen eingeschoben (siehe Skizze im oberen Code).
Mt dem Druckmesser habe ich das gebogene Röhrchen mit einem dünnen und flexiblen Schlauch (innen 5 mm) verbunden. Das Endstück von dem Schlauch wird mit gefärbtem Wasser (Coca Cola light) gefüllt und einen gewünschten Druckmesser mit "Verstärker" bilden. Den Druckmesser möchte ich drehbar machen, damit ich die "Verstärkung" varieren könnte, um immer nötige Empfindlichkeit zu haben. Somit habe ich einen Mesgerät welches vergleichbar mit einem Oszilloskop mit Tastkopf ist (bin ein Elektroniker und die Analogie ist mir gerade als beste eingefallen).
Mein ziel ist die Strömungsverluste nur minimalisieren und nicht absolut messen. Deswegen brauche ich keine legale Einheiten und Kalibration der "Messanlage". Mir gehts vor allem um das, dass ich nach jeder Änderung eines Teils meiner pneumatischer "Schaltung" gleich "sehe" und beeurteilen kann, ob die Strömung grösser oder kleiner als vorher ist. Es ist, meine Meinung nach, völlig ausreichend fürs Minimalisieren der Verbindungsverluste.
MfG
Hallo!
Erstes schnelltest meines Staurohrs hat gezeigt, dass bei Anschliessen an Luftpumpe mit ca. 35 mm WS Unterdruck, der gemessene Unterdruck nach anschliessen des Staurohrs an statichen Druckmesser beträgt ca. 4 mm WS.
Daraus ergibt sich die minimale nötige "Verstärkung" als ca. 10-fache um "dynamischen" Druck ungefähr gleich dem statischen zu haben. Das gilt aber wahrscheinlich nur beim von mir überall im Bot benutzten innerem Leitungsdurchmesser von 10 mm, da der gemessene statische Druck dem Ergebnis von Messung der Luftgeschwindigkeit in der Leitung entspricht.
Nach dem Rechenbeispiel von oberallgeier ist die ausgerechnete Luftgeschwindigkeit v = 11,547... m/s also fast gleich der von ihm empfohlener. Ich kann also wahrscheinlich in meinem Bot Leitungen mit 10 mm verwenden.
Den Druckmesser will ich so wie im unterem Code skizziert aufbauen. Der tatsächlicher Staudruck heff wird auf Grund der Höhe h und dem Neigungwinkel fi laut folgender Formel ausgerechnet:
heff = h / sin fi
Weil ich nur Unterdruck messen werde, ist der neue und kleinere Druckmesser vereinfacht, wie der Manf vorgeschlagen hat, ohne "U" Röhrchen, nur mit Wasserbehälter unten gebaut.
Die Trägheit wächst mit der Verstärkung. Beispielweise bei Verstärkung um 20 und ca. 70 mm WS Unterdruck (bei dieser Verstärkung), ist bei mir die Zeitkonstante tau = ca. 1 min, das heisst, das die Wassersäule kehrt zur Ausgangsposition erst nach 5 Minuten zurück! Diese Trägheit hat aber den Vorteil, das die Wassersäle nicht mit den schnellen Änderungen der Luftgeschwindigkeit im Staurohr wackelt. Die Auagangsposition, zu der die Wassersäule zurückkehrt, kann sich bei jeder Messung sogar um 10 mm ändern, was jedoch bei Wergleichsmessungen für mich keine Rolle spielt.
Meine "Testmessung" mit unbekannter Verstärkung hat volgendes ergeben:
Nur Luftpumpe........ : 100 mm
Mit Schlauch 13 mm : 161 mm
Mit Schlauch 10 mm : 248 mm
Die beide am Ausgang der Luftpumpe angeschlossene Schläuche waren 2,5 m lang und es ist Innendurchmesser angegeben. Der Unterschied ist für mich unglaublich, da der 10 mm Schlauch hat die einströmende Luft ca. 2,5-fach stärker "gebremst" als der 13 mm!
Inzwischen ist mir noch eingefallen, dass man die Fördermenge einer Luftpumpe durch Aufblasen eines Luftballons messen kann.
Auf dieser Stelle möchte ich allen Helfer, vor allem dem oberallgeier und mare_crisium, besten Dank für Ihr Geduld und Ratschläge aussprechen, die meine Gedanken immer in optimale Richtung gelenkt haben. :)
MfG
A zum Druckmesser
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Hallo!
Ich kann leider noch nicht alles, was ich will, "messen". Da ich einen möglichst guten Raumpfleger bauen möchte, will ich nicht nur Leitungen, sondern auch Teile mit sich änderndem Querschnit (z.B. Saugdüse) optimieren.
Es ist manchmal unmöglich einen konkreten Querschnitt zu finden, deswegen ist mir eine Idee eingefallen, dass ich das Pitotrohr, das die Geschwindigkeit der Luftströmung misst, ohne sie im Rohr plazieren, in der Strömung provisorisch befestigen könnte. Das sollte dann die Fördermenge, die durch die ganze pneumatische "Schaltung" flesst, beobachten lassen. Dank der grosser Trägheit meines statischen Druckmessers werden praktisch alle schnelle Änderungen der Luftgeschwindigkeit automatisch geglättet und somit gemittelt.
Ich habe z.B. einen Radiallüfter (siehe Skizze im oberen Code), der die Luft durch definierten Durchmesser saugt und in allen Richtingen in die Umgebung bläst. Wenn ich ihn an irgendwas anschliesse, könte ich die Strömung der auscheidender Luft bisher nicht überwachen, da der Weg der ausströmender Luft undefiniert ist.
Als Pitotrohr habe ich ein spitzartig gefeiltes Röhrchen mit Aussendurchmesser 4 mm aus Kupfer genommen. Den Innendurchmesser wurde von 2 mm auf 3 mm mit einem Bohrer bis zur Biegung vergrössert, was theoretisch ca. 2-fache Vergrösserung des statisches Luftdrucks bringt, ohne Erhöhung des Widerstandes für strömende Luft (siehe Skizze in unterem Code).
Dieses mechanisch stabiles Pitotrohr lässt sich problemlos in jedes mit 4 mm Durchmesser gebohrten Stück Schlauch aus Kunststoff einstecken. Dieses Stück kann dann in jeder Abschnitt der untersuchter Leitung mit zwei entsprechenden Muffen (ohne Klebstoff) eingefügt werden. Somit kann ich jetzt (fast) überall die Geschwindigkeit der Lüftströmung beobachten.
MfG
zum Druckmesser
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