Physik, Unterdruck berechnen Vakuum
Huhu zusamm, Da ich in Physik nicht der beste bin und google mir leider nicht weiterhelfen kann bin ich hier gelandet. ich moechte gerne ein "starkes" Vakuum erzeugen,"in einem zylinder aus stahlt(hoehe 5cm, durchmesser 20 cm, wanddicke 2.25 cm. Damit meine ich das ich moeglichs viel saugleistung brauche. Also ich habe mich mit dem thema etwas vertraut gemacht und bin auf hindernisse gestossen... ich war bisher in der annahme das wie "tiefer" also unter 1 bar der druck, desso staerker die Kraefte auf ein mm^2 nach einigen fehlgeschlagenden berechnungen und etwas kopfschmerzen wollte ich mal hier fragen ob mir das einer mal erklaeren kann und ob es ueberhaupt moeglich ist ein unterdruck zu erzeugen (vakuum bei ca. 60-80%) so das. z.b. eine Kraft (N/mm^2( von 1 Tonne pro mm^2 oder sonstigen werten, also die tonne ist nur ein theroretischer wert. mich wuerde interessieren ob ueberhaupt solche utopischen zahlen moeglich sind und wie? Ich hoffe das sich hier jemand speziel zu dem thema auskennt und mir weiterhelfen kann. Unterm Strich, wie bekomme ich ein unterdruck zustande um eine maximale, am besten wirklich tonnen und tonnen und tonnen^2 auf die innere untere flaeche vom zylinder,das ich megasaugleistung habe... brauch ich da nur ne "grosse" Vakuumpumpe oder wie mach ich das? Bitte seid nicht zu streng wegen meiner Rechtschreibung :( mfg leone
3 Antworten
Da kann ich dir leider auch nicht weiterhelfen!!
Tipp :
Ruf doch einen Freund an oder versuch es mit youtube,hat mir auch oft weitertgeholfen!!
Das Problem ist, am liebsten wuerde ich so eine Grosse Industrievakuumpumpe kaufen, schlauch dran anmachen und einfach gucken was passiert...
ich lebe nach dem Machen prinzip, Probieren geht ueber studieren...(aber vorher muss man sich gedanken machen was machen eigentlich will)
Wenn die Pumpen doch nur nicht so unmenschlich teuer waeren :(
Es gibt kein beliebig "starkes" Vakuum. Ein Vakuum saugt nicht an der Wand des Gefässes, es verhindert nur, dass von innen der Luftdruck genauso drückt wie von außen und sich damit aufhebt. Bei Vakuum im Inneren wirkt nur noch der äußere Luftdruck auf die Wand, und der ist immer 10 N/cm^2
Ob von der Innenseite jetzt (bei 90% Vakuum) 1 N/cm^2 dagegen drücken oder 0,1 N/cm^2 ist Deiner Wand ziemlich egal. Du erreichst deshalb auch mit der sündhaft teuren Pumpe nicht mehr als mit einer einfachen Wasserstrahlpumpe.
Wenn Du höhere Kräfte willst, geht das nur mit Überdruck - der ist theoretisch unbegrenzt, während der Unterdruck bei 0,0 eine natürliche Grenze hat.
Also etwas weiterhelfen kann ich dir in sofern:
Das "absolute Vakuum" hast du nur im Weltraum. Auf der Erde am Meeresspiegel kannste ein max. Vakuum von etwas mehr als -1 Bar erzeugen. Das Problem bei solchen Hochvakuumgeschichten ist immer der "Kompressor". Der hat mechanische Bauteile und Ventile. Also klassischerweise eine Membranpumpe. Da diese aber nie absolut dicht zu bekommen sind, näherst du dich den -1bar nur an, schaffst nur bsp. am Max Planck Institut ein nahezu perfektes Vakuum.
Zu deiner Pumpe: Je mehr Vakuum du erzeugen willst, desto "weniger Hubraum" pro Kolbenhub und dafür eine höhere Frequenz wären da sinnvoll, dann sollte das "Gefäß", in dem du das Vakuum erzeugen willst, auch nicht allzu groß sein. Mit einer Hubkolbenpumpe haste viel zu viel Verluste zwischen Kolben und Zyliner. Um den Gefäß leer zu bekommen muss deine Pumpe ja das maximalste Vakuum ja schon an und für sich im Kolbenraum erzeugen, dieses "füllt" sich dann über ein Membranventil von deinem leerzusaugenden Gerät. Sprich: Wenn dein Vakuumkompresor schon kein absolutes Vakuum erzeugen kann, dann kann es die Luft auch nicht deinem Gefäß entnehmen...
Was ich nicht ganz verstanden habe: Wie meinste das mit den "Tonnen Kraft?"
es geht hier nicht um den weltraum, das perfekte vakuum, meereshoehe oder sonstiges ^^ das vakuum muss mir auch keiner erklären, es geht darum wie ich eine starke saugleistung bekomme.
also in meinem zylinder(untere seite ist offen) ich brauche viel Kraft auf Flaeche, das meine ich mit tonnen oder mit N/m³ oder wie man das auch immer sagen kann
also ich moechte gerne mit unterdruck (vakuum) eine solche Kraft erzeugen so das mein zylinder sich an einer flaeche festsaugt die frage ist jetzt wie realisiere ich das und ist das ueberhaupt moeglich?
Das ist einfach! Ich gehe davon aus, dass die obere Seite zu ist:
Du erhitzt die Luft in deinem Zylinder, stellst ihn dann auf den Untergrund (Am Rand selbstverst. möglichst dicht. Durch das Abkühlen entsteht ein UNterdruck und der Zylinder sollte "kleben". Die Max. Kraft ist oben schon beantwortet: 10N/cm²
wtf Adhäsionskraft? bist du dir da sicher? ich meine saugnaepfe arbeiten doch mit einer art unerdruck? oder nicht? weil saugen ja schon im wort doch ist, dann muesste man doch theoretisch mit meinem zylinder (der ist oben geschlossen) einer art sauger bauen koennen womit ich dann "saugen" bzw. auf eine oberflaeche eindrueck kann, die frage ist jetzt wie bewerkstellige ich das ich glaube mitlerweise das eine vakuumpumpe nicht die leistung erbringt so grosse saugkraefte innerhalb des zylinders zu erzeugen :( wie kriegt man das dann bloss hin? :)
TomRichter hatte schon recht mit den 10 N/cm² Kraft. Die sind durch Unterdruck maximal zu erreichen.
Dein Vakuum hilft dir bei "Saugnäpfen" insofern, dass die beiden Materialien auf der max. Fläche direkt aneinanderliegen. Die Stoffe bleiben voneinander getrennt. Das Vakuum hilft, den Gummi exakt an der Gegenfläche aufzuliiegen. Dann wirkt die Adhäsionskraft, die auch Tonnen aushalten kann. Der Luftraum zwischen zwei Flächen muss raus.
Das ist auch mit dem Tropfen Wasser zwischen zwei Glasplättchen: Die Luft wird durch ein flüssiges Medium ersetzt. Zwischen Glas und Wasser wirkt die Adhäsionskraft (an beiden Seiten der Glasscheibe), innerhalb eines Stoffes nennt man den Zusammenhalt (die Kraft) Kohäsionskraft.
Also ist die Frage, was du mit dem max. Vakuum im Zylinder bewirken willst? Wenn deine Wandstärke des Zylinders größer ist und du es auf die Unterlage mit Vakuum mit den 10 N/cm² festdrückst, dann haste einen größeren Halt durch die Zylinderwand (Da kommt es auf deine Fläche an), aber auch hier ist es die Adhäsionskraft. (Kraftschlüssige, lösbare Verbindung)
also wie oben beschrieben mein zylinder ist aus sehr robustem Stahl, H 5cm, Durchmesser 20 cm, und die wanddicke ca. 2.25 cm, also sehr sehr sehr robust :D fast wie ein panzer hehe :D auf jeden fall ist die untere seite offen (oben zu, nur ein ventil bzw. schlauchanschluss) du hast mich auf die idee gebracht einen gummirand unten anzubringen so das sich der zylinder auf etwas "rauen" oberflaechen festsetzten kann.... wie du sagtest muss die luft zwischen den zwei flaechen raus, deswegen kam ich auf das vakuum, aber der eigentliche sinn bzw. mein problem liegt darin das innerhalb des zylinders ein "saugdruck" entstehen muss, das sich der Z. an einen grund festsaugen kann und im inneren des Runden Z. eine so ernome Kraft entsteht das ich nicht 10N/cm² habe sonern wirklich ne Tonne (umgerechnet in newton halt)
wie mach ich das ^^ mit nem staubsauger wirds wohl net klappen, ich hatte gedacht das mit einem vakuum ich solche ernormen kräfte erreichen kann :(
Ja, jetzt kann ich mirs vorstellen und auch nen Tipp geben:
Wie gesagt, die Gummidichtung ist perfekt!
Dann den Gummiring am Zylinder verkleben, auf der unteren, zu hebenden Seite mit Glycerin einstreichen. Nun mit der Pumpe:
Dein Vakuum erreichste am besten mit einer Vakuumpumpe vom Schrottplatz: Jedes Dieselfahrzeug hat für die Bremskraftverstärkung eine Unterdruckpumpe. Das ist in der Regel eine Flügelzellenpumpe, die vom Keilriehmen oder hinten mit der Lichtmaschine betrieben wird. Die zieht aber schon was, so dass du nen starken elektromotor nimmst. Durch einen Dauerbetrieb erhälst du das Vakuum aufrecht und gleichst (da nie zu 100% dicht) nachströmende Lufteintritte aus. Die meiste Kraft (kannste sehen wie eine Kraftverstärkung) bringt die Adhäsion deines Zylinders (Auflagefläche, je größer, desto mehr), initiiert durch dein Vakuum. So denke klappt das. Mit der Berechnung? Na ja, da bin ich auch überfragt. Aber ich denke, dass du schon ne Menge mit 2,25 Wandstärke bei d=20 schaffst. GESCHÄTZT hebste damit n Auto...
Noch nen kleinen Tipp: Wenn du Hobbybastler bist und die Vakuumpumpe nicht im Dauerbetrieb willst, nimmste einen UNterdruckschalter. Der schält dein Motor ein´, wenn UNterdruck geringer als... Dazu kannste den "Störlampenschalter" eines Staubsaugers nehmen, oder die "Luftfilter zu"- Steuerschalter vom Auto (Beispiel Fiat Ducato / Peugeot J5 / Citroen C25 bis BJ 94). Leider weiß ich nicht, ab wann die auslösen (Messversuch notwendig)
Ich denke, er meint so etwas wie 1000 kg*m.