Moin,
ich möchte ein Gerät/Gehäuse für Unterwasserbetrieb testen. Um nicht
ständig in ein Prüflabor rennen zu müssen, möchte ich eine möglichst
einfach Apparatur für die entwicklungsbegleitende 'Simulation' aufbauen.
Folgende Randbedingungen sind gegeben:
- Dimensionen Prüfling (bth): 50 x 50 x 20 cm³
- Medium: Wasser
- Wasserdruck: ≥ 1 bar / ≥ 10 mWS
Ich dachte an ein kleines Fass, gefüllt mit Wasser, sodass der Prüfling
komplett unter der Wasserlinie liegt. Das Fass soll ein Ventil im oberen
Bereich haben, an das eine ordinäre Luftpumpe angeschlossen werden kann.
Somit kann der Luftdruck erhöht werden. Kann man so überhaupt den
hydrostatischen Druck, der auf das Gehäuse wirkt, erhöhen?
Habt ihr bessere Ideen?
pumpkin schrieb:> - Dimensionen Prüfling (bth): 50 x 50 x 20 cm³
hmmm... nicht gerade klein das Ding.
pumpkin schrieb:> Das Fass soll ein Ventil im oberen> Bereich haben, an das eine ordinäre Luftpumpe angeschlossen werden kann.> Somit kann der Luftdruck erhöht werden. Kann man so überhaupt den> hydrostatischen Druck, der auf das Gehäuse wirkt, erhöhen?
Luft dürfte das Problem der Kompressibilität haben. Da wirst du lange
pumpen dürfen.
Die Drucktanks mit denen ich bis jetzt zutun hatte wurden grundsätzlich
mit Wasser "aufgepumpt", da das bei einem undichten Druckbehälter bzw.
einer schlechten Dichtung irgendwo rausplempert. Luft ist das etwas
"aggressiver", da ein schlagartig entweichendes Gas mit einer Explosion
vergleichbar ist.
Ich fürchte, dass ein passender Behälter etwas aufwendiger ist, als ein
altes Ölfass (nein, in diesem Fall bin ich mir sicher).
Falls es für die Firma ist: Es gibt die "Arbeitsblätter Druckbehälter"
vom Beuth-Verlag(? ist schon etwas her, dass ich die in der Hand hatte).
Darin wird die Konstruktion von Druckbehältern beschrieben...
Das einfachste dürfte ein Stempel sein der das Wasser mittels Wagenheber
o.ä. komprimiert.
Nur wie schon erwähnt muß das ganze auch dicht sein sonst isses ein
Springbrunnen :-P
STK500-Besitzer schrieb:> Luft dürfte das Problem der Kompressibilität haben. Da wirst du lange> pumpen dürfen.
Das Fass würde ich fast vollständig mit Wasser füllen, sodass das
Luftpolster möglichst klein ist - ergo weniger Pumparbeit.
Wenn ich im verbleibenden Luftpolster 1 bar Überdruck erzeuge müsste
sich das doch nahezu 1:1 auf den Prüfling auswirken, oder? Ich bin mir
nicht völlig sicher ob dieses Prinzip tatsächlich gilt...ich denke aber
schon.
pumpkin schrieb:> Das Fass würde ich fast vollständig mit Wasser füllen, sodass das> Luftpolster möglichst klein ist - ergo weniger Pumparbeit.
Nein, Gase sind komprimierbar Du mußt schon direkt den Wasserdruck durch
unkomprimierbares wie genannten Stempel oder mehr Wasser erhöhen.
gedrueckter schrieb:> Das einfachste dürfte ein Stempel sein der das Wasser mittels Wagenheber> o.ä. komprimiert.
Da hast du wieder das Problem, dass es mechanisch sehr genau gearbeitet
sein muss.
Das Prinzip via Luft hat den Vorteil, dass es ohne Sauerei realisierbar
ist (keine Flüssigkeiten, keine bewegten Teile, etc.). Außerdem ist es
billig bzw. mit Hausmitteln zu realisieren. Als Fass habe ich so etwas
im Auge:
https://de.vwr.com/app/catalog/Product?article_number=216-5656#banner
Fraglich ist die Langzeitdichtigkeit des Deckels. Als Ventil würde ich
ein ordinäres Autoreifenventil nehmen.
gedrueckter schrieb:> Nein, Gase sind komprimierbar Du mußt schon direkt den Wasserdruck durch> unkomprimierbares wie genannten Stempel oder mehr Wasser erhöhen.
Das ist schon klar. Flüssigkeiten sind es auch, auch wenn um Faktoren
weniger als Gase. Aber wenn ich einen Gasdruck von 1 bar aufbaue, dann
wirkt dieser Druck doch auch auf die Wasseroberfläche und somit auf den
Prüfling (das Wasser dient nur als 'beliebig' starres Medium,
vergleichbar mit einem Eisenstab als mechanisches Äquivalent).
Gedankenexperiment: Man nehme einen kleinen Luftballon und fülle ihn mit
Luft, platziere ihn am Boden einer Seltersflasche (und binde ihn dort
fest um den Auftrieb zu eliminieren). Nun fülle man die Flasche mit
Selters (Sprudel!), sodass der Ballon vollständig mit Wasser bedeckt
ist, verschließe die Flasche und schüttele diese. Frage: Wird der Ballon
zerdrückt?
pumpkin schrieb:> Das Prinzip via Luft hat den Vorteil, dass es ohne Sauerei realisierbar> ist (keine Flüssigkeiten, keine bewegten Teile, etc.). Außerdem ist es> billig bzw. mit Hausmitteln zu realisieren. Als Fass habe ich so etwas> im Auge:
Nur so yum Thema hydrostatischer Druck:
http://www.wdr.de/tv/kopfball/sendungsbeitraege/2012/0219/weinfass.jsp
Ich bezweifle, dass diese Fässer derart druckfest sind.
Du könntest natürlich auch einfach einen Kompressor daran anschließen...
STK500-Besitzer schrieb:> Ich bezweifle, dass diese Fässer derart druckfest sind.
Versuch macht klug. Der Deckel wird mittels Spannring verschlossen. Als
Schwachstelle sind vermutlich die Nähte zu identifizieren.
pumpkin schrieb:> Gedankenexperiment: Man nehme einen kleinen Luftballon und fülle ihn mit> Luft, platziere ihn am Boden einer Seltersflasche (und binde ihn dort> fest um den Auftrieb zu eliminieren). Nun fülle man die Flasche mit> Selters (Sprudel!), sodass der Ballon vollständig mit Wasser bedeckt> ist, verschließe die Flasche und schüttele diese. Frage: Wird der Ballon> zerdrückt?
Gerade ausprobiert: Leider ist das verwendete Kondom durch den
Schraubverschluss Leck geschlagen, noch eines opfere ich nicht. ;^)
STK500-Besitzer schrieb:> Nur so yum Thema hydrostatischer Druck:
Ja, zur Not mache ich es per Schlauch zum Dach. Ist halt deutlich
aufwendiger weil mehr Rennerei.
Das einfachste wäre doch der der Druck aus der Wasserleitung?
Luft hat in so einem Prüfaufbau nichts verloren. Sie dehnt sich bei
einem Druckabfall in Folge eines Risses schlagartig aus und sprengt den
Behälter. Das gab schon schlimme Unfälle.
Georg W. schrieb:> Das einfachste wäre doch der der Druck aus der Wasserleitung?
An sich keine schlechte Idee. Nur das Geschläuch quer durchs Büro...da
gucken die Leute immer so komisch. ;^) Normal wird sowas eher nicht
benötigt. Obwohl man da ja nicht immer sicher sein kann; Daher wollte
ich eine 'praktikablere' Lösung.
Georg W. schrieb:> Luft hat in so einem Prüfaufbau nichts verloren. Sie dehnt sich bei> einem Druckabfall in Folge eines Risses schlagartig aus und sprengt den> Behälter. Das gab schon schlimme Unfälle.
Auf jeden Fall. Das muss man vorher testen. Das ganze erstmal trocken,
1-2 bar sollte so ein Ding schon halten, wenn ich das mit einem
Fahrradschlauch vergleiche. Wenn nicht, dann gibt es 'nen schönen Knall,
Ohropax werd ich noch irgendwo haben - ist ja bald Silvester...
Aber um auf meine eigentliche Frage zurückzukommen: Funktioniert das
Prinzip mit 'Druckluft' so überhaupt?
Warum sollte das denn nicht klappen? Ja, der Luftdruck addiert sich zum
hydrostatischen Druck des Wassers.
Du bist doch schon auf dem richtigen Weg: Soviel wie möglich Wasser,
sowenig wie möglich Luft.
So ein Faß platzt nicht einfach so, zumal nicht bei läppischen 1 bar.
tmo schrieb:> Warum sollte das denn nicht klappen? Ja, der Luftdruck addiert sich zum> hydrostatischen Druck des Wassers.
Keine Ahnung. Die läppischen 1 bar kommen mir rein gefühlsmäßig ziemlich
wenig vor.
Habe das Selters-Experiment nochmal wiederholt, diesmal mit Erfolg. Es
funktioniert wie gedacht. In den endgültigen Aufbau werde ich ein
Manometer einbauen, dann ist es eindeutig.
Übrigens muss es natürlich funktionieren, es ist ja das umgekehrte
Prinzip zur Tauchglocke.
Einfach andersrum.
Den Prüfkörper mit entsprechendem Druck von innen beaufschlagen.
Mit 5/2 Wegeventil händisch bedienen, füllen bis zum geforderten
Prüfdruck,
dann 30-60 Sekunden den Druck belassen.
Bei einer Undichtigkeit fällt das angeschlossene Manometer sehr schnell,
man kann das Leck akustisch gut orten.
Ggfs. Seifenlauge oder Lecksuchspray.
Mache ich oft mit Kameragehäusen, klappt sehr gut.
Frank B. schrieb:> Einfach andersrum.
Auch eine sehr schöne Methode. Für das Elektronikgehäuse werde ich das
so machen können, für den Rest leider nicht (zu kompliziert zu
erklären).
Identisch sind die Tests jedoch nicht: Der Prüfling verformt sich anders
als bei Überdruck von außen, je nach Beschaffenheit der Dichtung oder
des Gehäuses kann das zu Problemen führen. Aber falls es an die
Lecksuche geht (wenn vorhanden) dann probiere ich deine Methode mal aus,
in meinem Fall spielt die "Polarität" des Druckunterschiedes keine
Rolle, da das Gehäuse in erster Näherung beliebig starr ist
(dickwandiges V4A). :^)
Danke für eure Hinweise!
tmo schrieb:> So ein Faß platzt nicht einfach so, zumal nicht bei läppischen 1 bar.
So 'läppisch' ist das gar nicht, ich hatte das auch ein wenig
unterschätzt, die lieben Grundlagen: F = p*A.
Aber wir haben das o.g. Fass erfolgreich mit 1.2bar testen können.
Allerdings ist der Deckel der Schwachpunkt, dieser ist aus relativ
weichem Material und wölbt sich bereits ab 0.3bar zu einer respektablen
Beule. Kein Wunder bei einer Belastung von 750kg (0.25m² * 10t/m²/bar *
0.3bar). So mussten wir für 1bar (also 2500kg) einen Stempel für den
Deckel konstruieren, zusätzlich haben wir ein Korsett aus Spanngurten um
das Fass gelegt.
Die Langzeitdichtigkeit ist ein kleiner Schwachpunkt, das Fass verliert
bei 1.2bar innerhalb 2 Stunden 0.2bar. 250€ in Summe, ich bin zufrieden.
gedrueckter schrieb:> Nein, Gase sind komprimierbar Du mußt schon direkt den Wasserdruck durch> unkomprimierbares wie genannten Stempel oder mehr Wasser erhöhen.
Setzen, sechs.
Wenn das Gas auf einen bestimmten Druck kompimiert ist, drückt es
ziemlich genau mit genau diesem Druck - auch auf darunterliegendes
Wasser.
Oder hast du schon mal von einer Druckflasche für Gase gehört, die nicht
druckfest sein muss? ;-)
Bis 1bar geht das auch anders herum. Die Luft aus dem Gehäuse Pumpen.
Wenn da nicht passiert ist das im Wasser erst recht dicht und mit einem
Manometer leicht zu prüfen..
Ansonsten beim nächsten Tauchklub fragen wo eine Druckkammer steht.
