Hallo,
ich möchte den Druck eines Wasserstrahles messen und zwar im Bereich
zwischen 50 bis 500mbar und einer Auflösung von einem 1mbar. Der
Durchmesser des Strahls beträgt ca. 5 mm. Es gibt ja einige
Drucksensoren auf dem Markt (u.a. von Freescale) doch leider sind die
meistens für Gase. Die Sensoren für Flüssigkeiten müssen meistens in die
Leitung eingeführt werden. Das ist in meinem Fall leider nicht möglich.
Kennt jemand von euch einen Sensortyp mit dem das möglich ist?
Danke!
Die kinetische Energie des Strahles ? Denn Druck ist keiner mehr drauf.
Die Thematik nennt sich Fluiddynamik und wird besser gerechnet. Messen
hier ist Mist.
Ein Wasserstrahl ist ja definitionsgemäß ausserhalb eines Rohres im
freien Raum.
Der Druck kann daher nicht höher sein als der Umgebungsluftdruck, und
Umgebungsluftdruckmesser gibt es nun wirklich reichlich.
Das einzige, was der Wasserstrahl noch hat, ist kinetische Energie. Und
die kann man bekanntlich nur messen, in dem man sie aufzehrt. Du kannst
also den Wasserstrahl auf eine Platte treffen lassen und deren
Durchbiegung messen, das machen einfache Kraftsensoren, doch dahinter
ist dein Wasserstrahl weg.
Das Problem ist also deine Fragestellung, nicht der Sensor.
DMS schrieb:> ich möchte den Druck eines Wasserstrahles messen und zwar im Bereich> zwischen 50 bis 500mbar und einer Auflösung von einem 1mbar.
Bisschen mager, wo und wie, beruflich oder im Bastelkeller
Strahlrichtung, Wassermenge und Änderung wären auch interessant.
Wenn es nicht geheim ist wäre eine Beschreibung sinnvoll.
MaWin schrieb:> Das einzige, was der Wasserstrahl noch hat, ist kinetische Energie.
Armer Wasserstrahl. Keine Menge/Masse, keine Geschwindigkeit, kein
Durchmesser nur nackte Kinetic ;-).
Hallo
ersteimal danke für die Antworten.
Es geht um ein berufliches Problem. Es geht darum, eine Art rotierendes
Düsensystem zu vermessen. Zur Zeit wird der Druck über eine Art
Druckmessventil gemessen, dies stellt aber einen Eingriff in das zu
untersuchende System dar.
Das Ziel wäre eine Art dynamische Messung. Der Wasserstrahl überstreicht
den Druck/Kraft Sensor. Die Rotationsgeschwindikeit beträgt in etwa
100U/min.
Da Druck ja Kraft pro Fläche ist, könnte man ja die Kraft messen und
über die Fläche des Strahles wiederum den Druck bestimmen.
Ggf. wäre ein Aufbau mit Dehnungsmesstreifen denkbar. Nur wie dynamisch
wäre da die Messung?
dynamische Messung... eine Frage der verwendeten Massen. Machbar aber
muehsam. Es geht um die kinetische Energie. Ich wuerd die Spritzweite
des Strahles messen und mit einem Modell vergleichen.
Du schiebst den Strahl durch einen beheizten Ring hindurch ohne ihn zu
berühren und misst dessen Temperaturabfall ...
Die Referenz misst Du z.B. an einem Flügelrad und machst Dir
Koeffizienten oder eine Tabelle...
Also in der Verfahrenstechnik kenn ich so Mischer da wird oben eine
Flüssigkeit zugegeben und unten muss genau dosiert werden je nach Menge
der Flüssigkeit, sogar leichte Schwankungen der Pumpe sind zu beachten.
Die eingegeben Flüssigkeit läuft hierzu über eine Platte, das ganze wird
per Video aufgenommen und der Winkel gemessen den der Strahl auf der
Platte bildet. Funktioniert in echtzeit.
Kann mir auch vorstellen wenn die Düse waagrecht ist, aus dem
Parabelbogen den die Flüssigkeit beschreibt.
Muss es kontinuierlich messen? oder reicht, dass ihr die Düse eine
Minute laufen lasst und dann den Mittelwert des Drucks in der DÜse
wisst?
Dann einfach Flüssigkeit auffangen.-> mittlerer Volumenstrom -> über
Rohrdurchmesser auf mittleren Druck umrechnen
Was willst du messen? Das ist immer noch nicht klar. Laut Definition von
Bernoulli tritt Druck an einer (festen) Grenzfläche der (bewegten)
Flüssigkeit auf. (Bernoullische Gleichung).
Meinst du jetzt den Druck irgendwo in der Düse?
Wie MaWin schon gesagt hat, der Wasserstrahl ausserhalb hat keinen Druck
der zur Umgebungsluft unterschiedlich ist, sonst würde die Flüssigkeit
in Richtung des Druckes beschleunigt werden, da Druck eine Kraft pro
Fläche ist.
Innerhalb des Strahls kannst du höchstens einen Staudruck messen.
Ansonsten, wie auch schon gesagt, höchstens die kinetische Energie pro
Zeit, die ergibt sich aus der auftreffenden Masse pro Zeit und der
Geschwindigkeit.
Was soll durch die Messung erreicht werden, vieleicht hilft das weiter.
Arsch Gwaf schrieb:> Ich nehme mal an
Annehmen heisst nicht wissen
Arsch Gwaf schrieb:> den Druck in der Düse, durch die herauskommende> Füssigkeit messen
??? Verstehe ich nicht
Wenn kannst du allenfalls VOR der Düse den Druck bestimmen. Eine Düse
zeichnet sich normalerweise dadurch aus, daß sie einen sich in
Fliessrichtung ständig ändernden Querschnitt hat, also ist auch der
Druck an jeder Stelle ein anderer.
Also, nehmen wir an beim Austritt hat der Strahl einen Druck X. er
trifft dann wenige cm entfernt auf einen Kraftsensor. Wenn ich nun die
Kraft und die Fläche des Strahl kenne kann ich doch aus beiden größen
den Druck bestimmen, oder etwa nicht? Das ist zumindest die
Aufgabenstellung.
DMS schrieb:> Es gibt ja einige> Drucksensoren auf dem Markt (u.a. von Freescale) doch leider sind die> meistens für Gase.
Dann guck doch mal bei Keller. Die haben diverse Sensoren für den
Einsatz in Flüssigkeiten.
http://www.keller-druck.com/
Es ist ja die Vorgabe eben nicht in das System, also diesen rotierenden
Sprüharm, einzugreifen. Daher scheidet alles aus was direkt in das Rohr
etc. eingeführt wird.
Diese Piezoelektrischen Druckaufnehmer von der Firma Keller kommend er
Sache allerdings recht nahe die ich mir Vorstelle..Danke!
U.R. Schmitt schrieb:> Arsch Gwaf schrieb:>> den Druck in der Düse, durch die herauskommende>> Füssigkeit messen> ??? Verstehe ich nicht>> Wenn kannst du allenfalls VOR der Düse den Druck bestimmen. Eine Düse> zeichnet sich normalerweise dadurch aus, daß sie einen sich in> Fliessrichtung ständig ändernden Querschnitt hat, also ist auch der> Druck an jeder Stelle ein anderer.
Also er möchte den Druck im Rohrsystem messen, indem er irgendwas mit
dem Strahl macht der aus der Düse kommt. Nehme ich mal an. (Mangels
genauerer Infos)
Du hast recht, der hydrodynamische Druck nimmt mit der Verengung ab, die
kinetische Energie nimmt zu. Ist ja auch der Sinn einer Düse, *mir
selbst aufn Hinterkopf hau*.
DMS beschreib doch mal genauer. Evtl. ist es ja einfacher ganz woanders
zu messen. Wie wär es zum Beispiel mit der Strömungsgeschwindigkeit im
zuführenden Rohr. Ultraschal zum Beispiel. Gibt da auch Sensoren die man
einfach von aussen dranklemmt, die greifen dann nicht ein. Kommt
natürlich auf des System an.
@Arsch Gwaf
Das Messsystem selbst wird wiederum im Bereich Qualitätssicherung
eingesetzt. Der rotierrende Sprüharm befindet sich auch in einem
geschlossenen Gehäuse. Leider komme ich also nicht an den Sprüharm und
würde ich nur am Zulaufrohr messen würde ich Abweichungen zwischen den
einzelnen Düsen am Arm nicht feststellen können.
Ich denke die beste Lösung wäre eine Art Kraftaufnehmer. Der Aufbau darf
aber nur ca. 2 cm hoch sein.
DMS schrieb:> Also, nehmen wir an beim Austritt hat der Strahl einen Druck X. er> trifft dann wenige cm entfernt auf einen Kraftsensor. Wenn ich nun die> Kraft und die Fläche des Strahl kenne kann ich doch aus beiden größen> den Druck bestimmen, oder etwa nicht? Das ist zumindest die> Aufgabenstellung.
Beim Austritt hat der Wasserstrahl keinen von der Umgebung
unterscheidbaren Druck, sondern einen Massenstrom und eine
Geschwindigkeit. Wenn du jetzt auf einer Prallplatte die Kraft des
auftreffenden Wasserstrahls misst, dann hast du
(Hoffentlich verlassen miche meine 20Jahre alten Physik Kenntnisse
nicht)
Impuls P = mv
F = dP/dt also d(mv)/dt
Unter der Annahme daß v konstant ist, der Impuls komplett an die
Prallplatte abgegeben wird und du dm über die Dichte und die Fläche
A*v*dt berechnen kannst, kannst du also auf die Geschwindigkeit kommen.
Aber du solltest bedenken, daß bei rotierenden Düsen die Geschwindigkeit
des austretenden Wasserstrahls von der Geschwindigkeit der Düsen abhängt
(zumindest für die feststehende Prallplatte)
Weiter musst du bedenken, daß der Zusammenhang zwischen
Austrittsgeschwindigkeit des Strahls und dem Druck hochgradig
nichtlinear und von der Düse abhängig ist.
Also brauchts zumindest eine bekannte Düsengeschwindigkeit (Rotation)
und eine Eichkurve für jede Düse.
Viel Spass
Naja die Höhe ist denke ich nicht das Problem ein dünner Kraftaufnehmer
braucht nicht viel Platz.
Aus der Kraft könntest du dann die Geschwindigkeit über die
Impulserhalltung berechnen. Dazu brauchst du allerdings noch den
Volumenstrom, hast du den?
Über die Geschwindigkeit und dem Düsendurchmesser, dann den Druck an der
Düsenspitze und darüber den Druck im jeweiligen Verteilerrohr.
Keine Garantie, aber ich denke wenn du den Volumenstrom noch weist, kann
das gehen.
Udo Schmitt schrieb:> Impuls P = mv>> F = dP/dt also d(mv)/dt>> Unter der Annahme daß v konstant ist, der Impuls komplett an die>> Prallplatte abgegeben wird und du dm über die Dichte und die Fläche>> A*v*dt berechnen kannst, kannst du also auf die Geschwindigkeit kommen.
Versteh ich nicht ganz. Also ich hättes das auch übern Impulsgemacht,
aber mit:
F= d(mv)/dt = v*dm/dt=v*rho*Volumenstrom
Ich weiss nicht wie schnell das rotiert aber es sollte eine Unwucht
geben wenn die Düsen unterschiedlichen Druck erzeugen. Sowas wie ein
auswuchtgerät bei Autoreifen mit Messung auf der Fläche.
(kann jemand den neuen Beitrag den ich erstellt habe löschen? Danke)
Was kann man denn als dünnen Kraftaufnehmer für kleine Kräfte benutzen?
Nur Dehnungsmessstreifen oder eher was Piezoelektronisches?
Die Rotationsgeschwindigkeit beträgt in etwa 100U/min.
Arsch Gwaf schrieb:> ersteh ich nicht ganz. Also ich hättes das auch übern Impulsgemacht,> aber mit:>> F= d(mv)/dt = v*dm/dt=v*rho*Volumenstrom
Ist doch das gleiche, das Volumen pro zeit ist doch Querschnittsfläche
mal Geschwindigkeit.
Jackfritt schrieb:> Ich weiss nicht wie schnell das rotiert aber es sollte eine Unwucht> geben wenn die Düsen unterschiedlichen Druck erzeugen. Sowas wie ein> auswuchtgerät bei Autoreifen mit Messung auf der Fläche.
Die 'Unwucht' ergibt sich aus den unterschiedlichen Impulsen bei
mehreren Düsen. Der Impuls hängt wie gesagt von der Masse und der
Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahls ab und damit vom Druck UND vor
allem von der Düsengeometrie.
Wenn du die Unwucht erkennen willst solltest du vieleicht an den Lagern
des Rotors messen, oder wie auch immer das Auswuchtmaschienen für
Autoreifen machen.
Nehmen wir mal an, der Strahl trifft ein waagerechtes Stück dünnes
Blech, was von einer Federwaage in Stellung gehalten wird. Je nach
Strahldruck wird es mehr verbogen.
Nun könnte man entweder 1. an der Federwaage die Kraft ablesen oder 2.
die Verbiegung des Bleches z.B. mit Laser schnell messen oder 3. eine
Oszillatorspule mit beweglichem Kern verstimmen?
4.Variante wäre bewegliches Eisenteil im Schlauch was durch die Strömung
nach dem Dynamoprinzip eine Spannung in einer außen angeordneten Spule
erzeugt.
Irgendwie muss ich an eine Art 'Messteller' für Geschirrspüler denken.
Die erwähnten Luftdrucksensoren (MEMS) könnte man natürlich in einen
Becher mit Membran packen und die Druckerhöhung messen wenn der Strahl
trifft.
Ist aber nur schwer Rückführbar.
Aber jeder kleine Kraftsensor mit Prallplatte würde es wohl auch tun.
HBM und Konsorten sollten solche Sensoren in IP?? im Angebot haben.
Hier was Schönes von Kistler ...
http://www.kistler.com/mediaaccess/9213_BP__000-132m-06.89.pdf
(Bei den Preisen kommt der Vertriebler auch gerne ins Haus ;-), ist aber
gut Rückführbar falls es wg der ISO sein muss ;-)
Henrik V. schrieb:> Irgendwie muss ich an eine Art 'Messteller' für Geschirrspüler denken.
Habe mir auch schon gedacht, dass DMS vermutlich Geschirrspüler baut und
die Pumpen kalibriert werden müssen :D
Oder er sitzt irgendwo in saudi und baut diese riesigen Kreisberegner
damit sie in der wüste was anbauen können
Ja ich würde nen kleinen Piezo Aufnehmer nehmen. gibt auch welche von
kistler mit nem gewinde, da kannst dann einfach ne prallplatte
draufschrauben. Die sind auch industrietauglich glaub ich, also Staub
und Ölfest dicht.
DMS schrieb:> Der rotierrende Sprüharm befindet sich auch in einem> geschlossenen Gehäuse. Leider komme ich also nicht an den Sprüharm und> würde ich nur am Zulaufrohr messen würde ich Abweichungen zwischen den> einzelnen Düsen am Arm nicht feststellen können.
Die Abweichung lässt sich vielleicht über Dehnungsmessstreifen an der
Lagerhalterung messen.
Da der Druck auf die einzelnen Düsen der gleiche ist würde ich prüfen ob
eine Mengenermittlung des versprühten Wassers pro Düse ausreicht. Das
ginge z.B. über mitlaufende Auffangbehälter.
Hehe, der Kunde baut Spülmaschinen und braucht eine Lösung :)
Also richtig geraten!
Danke für die Tips, die Piezosensoren werde ich mir mal genauer
anschauen.
Dazu dann noch eine Idee:
Da die Kraftwirkung auf eine Prallplatte von Masse und Geschwindigkeit
abhängt, plaziere neben die Prallplatte einen Auffangsumpf gleicher
Fläche und messe die Wassermenge. Das geht wunderbar über ein Staurohr
und den analogen Druckmessern, die eh in den besseren WM oder GS verbaut
sind.
Drainage des Behälters z.B. über eine definierte Öffnung oder über
Schlauchpumpe , falls der Messzyklus länger ist. Oder gleich per Schlach
raus auf eine Waage.
Wenn das allerdings mit Spülmittel und Dreck (z.B. Reiskörner)
erfolgt... viel Spass :)
Gruß Henrik
(der in einem früheren Leben auch mal Hausgeräte entwickelt hat :) )
