Hallo, hätte da eine Frage zum Luftdruck, bzw Komprimierung von Luft: Wenn ich in den linken Behälter zusätzlich noch mehr Wasser einfülle, in welcher der rechten beiden Wassersäulen steigt der Luftdruck mehr an? In der schmaleren, weil dort weniger Luft oberhalb des Wasserspiegel zu komprimieren ist, oder in der rechten Säule, weil dort eine größere Oberfläche drückt. Oder in beiden Säulen gleich? (Die grünen Kreise oben sollten Manometer darstellen) Hintergrund der Frage ist eine geplante Füllstandsüberwachung, wie bei einer Waschmaschine über "Luftfalle". Die Suche im Netz war für mich erfolglos, vermutlich falsche Suche eingegeben... Vielen dank für Info.
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Bei der Waschmaschine sieht es so aus. Unten am Bottich, ist ein Abgang, der ein Stück vom Durchmesser größer ist, meist ungefähr 5 cm im Durchmesser. Das Teil ist dann ca. 8 cm lang, dann erfolgt eine Verjüngung auf den Schlauch der dann zum Druckwächter geht. Im Prinzip eine Reduzierung..
Der Luftdruck wird sich entsprechend des sich einstellenden geodetischen Höhenunterschiedes zwischen den Behältern einstellen (Wassersäule). Dieser hängt vom Luftvolumen des rechten Zilynders ab, das komprimiert wird und somit der Füllstand darin steigt. Will man rechts genau messen muss komplett enlüftet werden. Gerade im Bereich 0..1 bar wirkt sich bei Füllstandsmessungen ein Luftvolumen in der Messkammer stark verfälschend aus. Bei Waschmaschinen-Druckschaltern ist das eher egal und kann durch einstellen des Schaltpunktes korrigiert werden Vorteil: kein Mediumkontakt des Druckschalters und Dämpfung durch das Luftpolster.
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Äh: Ich würd sagen, in beiden Hohlräumen stellt sich ein identischer Luftdruck ein. Warum? Sollte es eine Druckdifferenz geben, würde die Luft aus dem Behälter mit den höheren Druck das Wasser verdrängen in den Behälter mit dem niedrigeren solange, bis sich ein Druckausgleich ergibt. Ob "von Rechts" noch zusätzliches Wasser zu- oder abfließt, ist egal. Bei dem Füllstand spielen die Oberflächenspannung, Kapilareffekte und natürlich die Höhe des Wasserspiegels aus dem "Vorratsbehäter" eine Rolle.
Ingolf G. schrieb: > Hallo, hätte da eine Frage zum Luftdruck, bzw Komprimierung von Luft: > > Wenn ich in den linken Behälter zusätzlich noch mehr Wasser einfülle, in > welcher der rechten beiden Wassersäulen steigt der Luftdruck mehr an? > In der schmaleren, weil dort weniger Luft oberhalb des Wasserspiegel zu > komprimieren ist, oder in der rechten Säule, weil dort eine größere > Oberfläche drückt. Oder in beiden Säulen gleich? > (Die grünen Kreise oben sollten Manometer darstellen) > Beide steigen gleich hoch, beide zeigen oben den selben Druck an. Kurt
B. Obachter schrieb: > Will man rechts genau messen muss komplett enlüftet werden. > Gerade im Bereich 0..1 bar wirkt sich bei Füllstandsmessungen ein > Luftvolumen in der Messkammer stark verfälschend aus. Warum soll das verfälschend wirken? Man muss halt umrechnen, aber das ist in diesem Fall mit einfachster Physik und einfachster Arithmetik machbar.
> Beide steigen gleich hoch, beide zeigen oben den selben Druck an.
Und zwar genau dann, wenn die beiden rechten Säulen gleich hoch sind und
bei jeder Höhe oberhalb des anfänglichen Wasserspiegels das gleiche
Verhältnis haben.
U. B. schrieb: >> Beide steigen gleich hoch, beide zeigen oben den selben Druck an. > > Und zwar genau dann, wenn die beiden rechten Säulen gleich hoch sind und > bei jeder Höhe oberhalb des anfänglichen Wasserspiegels das gleiche > Verhältnis haben. Den selben Druck zeigen sie ohne weitere Bedingung an, bei der Höhe des Wasserspiegel hingegen hast du recht.
P. M. schrieb: > Man muss halt umrechnen, aber das > ist in diesem Fall mit einfachster Physik und einfachster Arithmetik > machbar. Nur zu. Ich kenne das aus täglicher Praxis mit Druckmessumformern. Eine noch so kleine Luftblase in der Messkammer lässt die Kennlinie unlinear werden, je mehr Luft, desto schlimmer. Vom Temperatureinfluss ganz zu schweigen. DAS möchte ich "mit einfachster Physik und einfachster Arithmetik" ausgeglichen sehen. ;-)
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B. Obachter schrieb: > Eine noch so kleine Luftblase in der Messkammer lässt die Kennlinie > unlinear werden, je mehr Luft, desto schlimmer. Vom Temperatureinfluss > ganz zu schweigen. Ja, der Temperatureinfluss ist natürlich ein Problem. Der Druck hingegen müsste 1:1 durch die Luft weitergegeben werden. Kann natürlich sein, dass dies je nach genauer Funktionsweise des Sensors trotzdem zu Problemen führt. Aber wenn du einen "idealen Druckmesser" (punktförmig und zeigt perfekt den dort herrschenden Druck ;-) ) hast, dann sollte das gehen.
P. M. schrieb: > Aber wenn du einen "idealen Druckmesser" (punktförmig > und zeigt perfekt den dort herrschenden Druck ;-) ) hast, dann sollte > das gehen. Ja, aber den gibt's leider nur in der Theorie. ;-)
B. Obachter schrieb: > > Eine noch so kleine Luftblase in der Messkammer lässt die Kennlinie > unlinear werden, je mehr Luft, desto schlimmer. Vom Temperatureinfluss > ganz zu schweigen. Womit/wie gehst du den auf den Sensor, die Membrane ran? Kurt
Kurt Bindl schrieb: > Womit/wie gehst du den auf den Sensor, die Membrane ran? Mit einer relativ (mehrere Meter) lange Leitung (15mm Ermeto), dann eine Absperrarmatur (Schieber) und ein Anschlussstück, 1.5mm Innendurchmesser mit ca. 180mm Länge. Diese Umformer: http://www.automation.siemens.com/w1/efiles/instrumentation/catalogs/fi01/fi01_ge_extract/sitransp_ds3_fi01ge.pdf
B. Obachter schrieb: > Ja, aber den gibt's leider nur in der Theorie. > ;-) Ich würde es eher so formulieren, dass die Praxis hier gewisse Steine in den Weg legt, um die man sich explizit kümmern muss. Denn es ist schon irreführend, zu behaupten, die Luft störe die Druckmessung. Das stimmt dann und nur dann, wenn der Sensor aufgrund spezieller Eigenheiten mit der Luft nicht klar kommt, gilt aber nicht für jeden Drucksensor und schon gar nicht für den Druck an sich.
Ingolf G. schrieb: > Wenn ich in den linken Behälter zusätzlich noch mehr Wasser einfülle, in > welcher der rechten beiden Wassersäulen steigt der Luftdruck mehr an? Solche Fragen kannst Du Dir ganz einfach selbst beantworten. Du musst das Problem nur ein wenig umformen und aufteilen: Stell Dir vor, Du hättest auf der rechten Seite drei identische dünne Röhrchen. Wenn Du nun in den großem Behälter mehr Wasser füllst, müssen sich die drei identischen kleinen Röhrchen auch identisch verhalten weil sie eben identisch sind, oder? So, weiter geht's: Wenn sich die drei identischen kleinen Röhrchen gleich verhalten, dann herrscht in allen allen drei Röhrchen der gleiche Druck und auch der gleiche Wasserspiegel. So, und jetzt stell Dir geistig vor, dass zwei dieser identischen Röhrchen mit einer extrem dünnen Wand getrennt sind. Eine Wand, so dünn, dass sie die Wandstärke "Null" hat. So. In diese superdünnen Wand machst Du nun ein kleines Löchlein. Was wird nun passieren? Nichts, denn auf beiden Seiten des Löchleins herrscht der gleiche Druck. Dann kannst Du das Loch in der supperdünnen Wand auch so groß machen, wie die Wand selbst. Da an jeder Stelle des nun sehr großen "Loches" auf beiden Seiten des Loches der gleiche Druck herrscht, passiert auch bei so einem großen Loch nichts. Wenn das Loch aber so groß ist, wie vorher unsere Wand, dann ist die Wand weg, und Du hast aus zwei gleichen Röhrchen ein doppelt so großes Röhrchen gemacht. Und Druck und Wasserpegel ist in diesem doppelt so großem Röhrchen gleich wie in einem kleinem Röhrchen.
B. Obachter schrieb: > Kurt Bindl schrieb: >> Womit/wie gehst du den auf den Sensor, die Membrane ran? > > Mit einer relativ (mehrere Meter) lange Leitung (15mm Ermeto), dann eine > Absperrarmatur (Schieber) und ein Anschlussstück, 1.5mm Innendurchmesser > mit ca. 180mm Länge. > > Diese Umformer: > http://www.automation.siemens.com/w1/efiles/instrumentation/catalogs/fi01/fi01_ge_extract/sitransp_ds3_fi01ge.pdf Naja, das sind schon sehr hochwertige Dinger. Du sprachst davon dass Luftperlen da stören, das hab ich bisher nicht so gesehen. Begründung: das was der Sensor zu sehen bekommt läuft ja über die Flüssigkeit zwischen ihm und der Membrane, dabei ist es doch egal ob da vor der Membrane oder in der Leitung dorthin Luft ist oder nicht, selbst wenn die Membrane waagrecht liegen sollte und nur zur Hälfte mit dem Messmedium benetzt ist sollte sich das in der Trennflüssigkeit ausmitteln. Ich hab ein paar Drucksensoren für Wasserstandsmessung so abgeglichen (0..1 Bar Differenzdruck): Ausdehnungsgefäss einer Heizung als -Vorratsbehälter- für den -Druck-, Hähne zum umschalten von Druck/Drucklos, einen Sensor als Referenzdruckanzeige, parallel dazu den zu kalibrierenden Sensor. Dann auf gleiche -Anzeige- eingestellt (Nullpunkt und zwei Zwischenwerte). Ich hoffe schon das ich da keinen Fehler gemacht habe. Kurt
P. M. schrieb: > Das stimmt > dann und nur dann, wenn der Sensor aufgrund spezieller Eigenheiten mit > der Luft nicht klar kommt, gilt aber nicht für jeden Drucksensor und > schon gar nicht für den Druck an sich. Hier spricht der Theoretiker, oder der Student. Ein Praktikum schafft Klarheit ...
B. Obachter schrieb: > P. M. schrieb: >> Das stimmt >> dann und nur dann, wenn der Sensor aufgrund spezieller Eigenheiten mit >> der Luft nicht klar kommt, gilt aber nicht für jeden Drucksensor und >> schon gar nicht für den Druck an sich. > > Hier spricht der Theoretiker, oder der Student. > Ein Praktikum schafft Klarheit ... Nein, hier spricht der Ingenieur, der sich das Problem zuerst konzeptuell und abstrakt ansieht und dann schrittweise auf die Implementationsdetails eingeht. Bei diesen sogenannten Praktikern geht der Denkhorizont oft nicht weiter als zu den selbst gemachten Erfahrungen. Aber es gibt auf dieser Welt nunmal nicht nur Waschmaschinen-Drucksensoren, die keine Luft vertragen...
P. M. schrieb: > Nein, hier spricht der Ingenieur, der sich das Problem zuerst > konzeptuell und abstrakt ansieht und dann schrittweise auf die > Implementationsdetails eingeht. Leider gibt es solche Ingenieure zuhauf. Weiter als theoretisches herangehen is nich. Und die "Exekutive" hat nachher das Problem zu lösen. P. M. schrieb: > Bei diesen sogenannten Praktikern geht > der Denkhorizont oft nicht weiter als zu den selbst gemachten > Erfahrungen. Dankeschön. Ich (Elkektrotechniker) arbeite seit 30 Jahren mit Ingenieuren zusammen. Aber auch mit richtigen, solche die nicht nur die Sendung mit der Maus bis zum Schluss angeschaut haben. ;-)
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Dank an alle für die sehr guten Informationen. Marek N. schrieb: "Sollte es eine Druckdifferenz geben, würde die Luft aus dem Behälter mit den höheren Druck das Wasser verdrängen ..." Klar, stimmt, warum bin ich nicht selbst darauf gekommen? :-( Hubert Mueller schrieb: "Das Teil ist dann ca. 8 cm lang, dann erfolgt eine Verjüngung auf den Schlauch der dann zum Druckwächter geht. Im Prinzip eine Reduzierung.." DAS lässt mich aufhorchen! Nämlich ob es da einen riesigen Unterschied gibt, ob mann die Druckabfrage einfach, so wie in meinem kurz von Hand gemalten Bild macht, oder eine zusätzliche Kammer einbaut, wie in dem Foto der zerlegten Waschtrommel. Ob durch die besagte Verjüngung mehr Luft in den Schlauch gepresst wird und ob dadurch die Schaltabstände zwischen Voll und Leer größer werden? Habe da mal bei IFM geschaut, einstellbare Druckschalter in diesem Bereich mit zwei Schaltausgängen sind ja nicht gerade billig für den Hobby- und Heimgebrauch ... PS: Die Sendung mit der Maus ist selbst für'n alten Kerl manchmal noch sehr interessant. ;-) Wie letztens der Beitrag, als gezeigt wurde wie Schrauben hergestellt werden. :)
>> Ich (Elkektrotechniker) arbeite seit 30 Jahren mit Ingenieuren zusammen. >> Aber auch mit richtigen, solche die nicht nur die Sendung mit der Maus >> bis zum Schluss angeschaut haben. ;-) > Die Sendung mit der Maus ist selbst für'n alten Kerl manchmal noch sehr > interessant. ;-) Leider haben oft die Ing. das Sagen, die nie "Die Maus" ansehen, weil dort solch wichtige Themen wie Kostenoptimierung, 'Human' Resource Management u.ä. nie vorkommen ...
Ingolf G. schrieb: > Hallo, hätte da eine Frage zum Luftdruck, bzw Komprimierung von Luft: > > Wenn ich in den linken Behälter zusätzlich noch mehr Wasser einfülle, in > welcher der rechten beiden Wassersäulen steigt der Luftdruck mehr an? > In der schmaleren, weil dort weniger Luft oberhalb des Wasserspiegel zu > komprimieren ist, oder in der rechten Säule, weil dort eine größere > Oberfläche drückt. Oder in beiden Säulen gleich? > (Die grünen Kreise oben sollten Manometer darstellen) > > Hintergrund der Frage ist eine geplante Füllstandsüberwachung, wie bei > einer Waschmaschine über "Luftfalle". Hallo Ingolf, für kurzzeitige Messungen ist das ok, aber über lange Zeit hin wird das immer ungenauer. Denn durch Gasverlust in der "Messsäule" wird der gemessene Druck immer geringer. Irgendwann ist dann die komplette Luft raus und du misst nichts mehr. Besser wäre meiner Meinung nach die Messung unterhalb der Füllhöhe. Gruß Martin
Hallo Martin da hast du wohl Recht. Nach dem Aufbau und Start der Messung funktioniert es eigentlich gut, nach einigen "Auf-Ab" in etwa 1,5 Stunden sind die Schaltpunkte quasi futsch. :( Muss ich mein Konzept grundsätzlich über den Haufen werfen! Danke für die guten Beiträge! :)
Ingolf G. schrieb: > Nach dem Aufbau und Start der Messung > funktioniert es eigentlich gut, nach einigen "Auf-Ab" in etwa 1,5 > Stunden sind die Schaltpunkte quasi futsch. :( > Wie verhält sich denn Luft wenn sie abkühlt? Hast du eine Luftfalle drin die beim Abpumpen leer ist, also Kontakt zur Aussenluft bekommt, oder gehst du direkt in den dünnen Schlauch in dem ev. noch Wasser stehen/liegen bleiben kann. Kurt
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Das erkannte Problem ist, dass die Luftfalle (welche nach der kompletten Entleerung des Behälter wie der Schlauch auch leer ist) im gefüllten Zustand mehr oder weniger deutlich an Luft verliert. (Getestet im gefülltem Zustand mit verschlossenem Schlauch) So verändern sich eben auch die Schaltpunkte, bis hin zum Ausfall. Leider ist diese Falle innerhalb eines verschweißten Kunststoffbehälter, so das ich nun mal wieder die Flex anwerfen darf. Da hab ich wohl schlecht/schluderig gearbeitet :-/
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Sind 1 und 2 oben offen hat man "kommunizierende Röhren" (Schlauchwaage), die neue Füllhöhe aller drei Reservoir wird gleich hoch sein. Sind 1 und 2 jedoch oben geschlossen werden die neuen Füllhöhen unterschiedlich sein: Das Boylsche Gesetz für Gase sagt p x V = konst.* bei einer Kompression (wenn Temp. = konst.). (*Nennt sich auch Gleichung der Isotherme eines idealen Gases) Da der Druck in einem geschlossenen System ohne Strömung überall gleich groß ist (egal ob Flüssigkeit, Gas, oder wie hier beides) folgt daß auch die Volumenänderung des Gases in 1 und 2 gleich groß sein muß. Beide Röhren haben aber unterschiedlichen Querschnitt, somit resultiert ein unterschiedliches ansteigen des Pegels.
Karl B. schrieb: > Da der Druck in einem geschlossenen System ohne Strömung überall gleich > groß ist (egal ob Flüssigkeit, Gas, oder wie hier beides) folgt daß auch > die Volumenänderung des Gases in 1 und 2 gleich groß sein muß. Beide > Röhren haben aber unterschiedlichen Querschnitt, somit resultiert ein > unterschiedliches ansteigen des Pegels. Hmm.. OK, das Volumenverhältnis der Röhren beträgt 2:1. In der dickeren Säule reduziert sich das Gasvolumen um 50%. Um wie viel muss er sich dann, in der kleineren ändern?
Die Druckmessung in einem gasgefüllten System hat an jeder Stelle annähernd das gleiche Ergebnis. In einem flüssigkeitsgefüllten System ist das anders, weil natürlich auch die Flüssigkeit der Schwerkraft ausgesetzt ist. Das ist der Vorteil der Methode mit dem Luftschlauch. Der Nachteil wurde auch schon genannt: Die geringste Undichtigkeit oder eine Gasaufnahme durch die Flüssigkeit verfälschen das Meßergebnis. In Industrieanlagen, die dauerhaft befüllt sind, habe ich bis jetzt immer nur Sensoren in unmittelbarer Nähe der Tanks gesehen.
Karl B. schrieb: > Beide > Röhren haben aber unterschiedlichen Querschnitt, somit resultiert ein > unterschiedliches ansteigen des Pegels. Na, das wirst Du uns aber mit der von Dir zitierten "Gleichung der Isotherme eines idealen Gases" gleich mal vorrechnen, gell? Nur abschreiben nützt nichts. Man muss es auch verstehen...
...sind 1 und 2 jedoch oben geschlossen werden die neuen Füllhöhen gleich sein... Mein Fehler.
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