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Leo1998
Anmeldungsdatum: 12.04.2020
Beiträge: 4
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 Leo1998 Verfasst am: 12. Apr 2020 03:35 Titel: Tür bei Unterdruck aufmachen |
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Meine Frage:
Das im Titel genannte ist nur eine Veranschaulichung der eigentlichen Frage:
Ich habe letztens mit Studienkollegen im Labor gewettet, dass ich einen Rotavaporkolben (Rundkolben) aus dem Rotavaporaufsatz (Schliff) runterziehen kann bei ca. 5 mbar.
Bei kleinen Kolben ging dies leichter als bei großen. Weiters war es bei eingeschalteter Pumpe schwieriger als bei ausgeschalteter.
Womit hängt die benötigte Kraft zusammen?
Meine Ideen:
Ich weiß dass 1 bar 10 N*(cm)^-2 ist und dieser Druck auf den Glaskolben von außen wirkt, während aus dem inneren (fast) kein Gegendruck wirkt.
Kann ich sagen die Oberläche bzw. Innenfläche eines 250 ml Rundkolben ist ca. 92 cm^2 während die eines 1 L Rundkolbens ca. 232 cm^2 ist. Die Gesamtkraft ist beim 1 L Rundkolben 2320 N und beim 250 ml 92 N. Der Schliff, an dem der Kolben hängt, ist in beiden Fällen (der Einfachheit halber) 1 cm^2. Nach oberer Rechnung wirkt aber auf den Schliff dieselbe Kraft von 1N/cm^2. Wieso ist es schwieriger den 1 L Kolben runterzuziehen?
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3400
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| ML Verfasst am: 12. Apr 2020 11:22 Titel: Re: Tür bei Unterdruck aufmachen |
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| Leo1998 hat Folgendes geschrieben: |
Ich habe letztens mit Studienkollegen im Labor gewettet, dass ich einen Rotavaporkolben (Rundkolben) aus dem Rotavaporaufsatz (Schliff) runterziehen kann bei ca. 5 mbar.
Bei kleinen Kolben ging dies leichter als bei großen. Weiters war es bei eingeschalteter Pumpe schwieriger als bei ausgeschalteter.
Womit hängt die benötigte Kraft zusammen?
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Kraft = Druck mal Fläche
Viele Grüße
Michael
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Leo1998
Anmeldungsdatum: 12.04.2020
Beiträge: 4
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| Leo1998 Verfasst am: 12. Apr 2020 15:33 Titel: ... |
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Ja der Druck in den beiden Gefäßen ist gleich groß und die Fläche des Schliffs ist ja auch gleich groß. Oder konzentriert sich dann die Gesamtkraft auf diese eine Stelle?
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blödi123
Anmeldungsdatum: 17.01.2020
Beiträge: 56
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| blödi123 Verfasst am: 14. Apr 2020 12:22 Titel: |
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hier liegt offenbar ein Mißverständnis vor: entscheidend ist nich die geschliffene Fläche (die beiden geschliffenen Flächen liefern wg. Reibung auch einen Beitrag zur Kraft) sondern die Querschnittsflächen der (mit Schliff versehenen) Stöpsel...
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 14. Apr 2020 12:32 Titel: |
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Lustig: Ich habe recherchiert, was ein Rotavaporaufsatz ist. Der einzige Treffer bei Google verweist auf den Eröffnungsbeitrag dieses Fadens.
Falls dieser Aufsatz eine Kegelstumpfform hat, welcher Querschnitt ist dann entscheidend?
Ich vermute, der größte, weil der atmosphärische Druck darauf lastet.
Bei kleinen Kolben geht es (vermutlich) deshalb leichter, weil ein minimaler Spalt eine kleine Luftmenge durchlässt, die beim kleinen Kolben einen höheren Anteil des Kolbeninhalts hat als bei einem großen. Will sagen: Der große „zieht“ länger am Aufsatz.
Und die eingeschaltete Pumpe „zieht“ zusätzlich.
Aber dass bei kleinem und großem Kolben (ausgeschaltete Pumpe) bei gleichem „Stöpsel“ einen Kraftunterschied geben soll, glaube ich nicht. Es fühlt sich nur so an wegen der Ungeduld. Hast du schon mal einen Stoßdämpfer vom Kraftfahrzeug auseinandergezogen? Bei Geduld geht das mit wenig Kraft, aber stärkeres Ziehen bewirkt kaum ein schnelleres Ergebnis.
Ich habe ein Rudergerät, bei dem man die „Kraft“ genauer: den Widerstand einstellen kann. Selbst bei stärkster Einstellung kann ich den Riemen mit dem kleinen Finger ziehen. Ich muss nur Geduld haben.
| Beschreibung: |
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| Dateigröße: |
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| Angeschaut: |
1901 mal |
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Zuletzt bearbeitet von Brillant am 14. Apr 2020 13:09, insgesamt einmal bearbeitet |
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 14. Apr 2020 12:55 Titel: |
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| blödi123 hat Folgendes geschrieben: | | die beiden geschliffenen Flächen liefern wg. Reibung auch einen Beitrag zur Kraft |
Wirklich? Die minimalste Bewegung führt doch dazu, dass sich Stöpsel und Flasche voneinander lösen. Wenn ich etwa einen Stein aufhebe, muss ich dann auch die „Reibung“ mit dem Erdboden berücksichtigen?
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Frankx
Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 982
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| Frankx Verfasst am: 14. Apr 2020 13:56 Titel: |
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| Zitat: | | Wirklich? Die minimalste Bewegung führt doch dazu, dass sich Stöpsel und Flasche voneinander lösen. |
Dazu muss erst mal eine Bewegung möglich sein, sprich die Haftreibung überwunden werden.
Bei sehr flachem Winkel ist das nicht selbstverständlich, da hier ähnlich wie bei einem metrischen Gewinde oder am Morsekegel Selbsthemmung wirken kann.
Die genaue Geometrie (Toleranzen in der Fertigung) der Schliffe und Oberflächenbeschaffenheiten (Rauheit) könnten hier maßgeblich zum beobachteten Verhalten führen.
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 14. Apr 2020 14:27 Titel: |
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| Frankx hat Folgendes geschrieben: | | Dazu muss erst mal eine Bewegung möglich sein, sprich die Haftreibung überwunden werden. |
Okay, hängt die Haftreibung ab vom Winkel des Kegels? Wenn ja, was passiert da genau?
Ich kann mir einen gasdichten Verschluss vorstellen durch eine aufgelegte ebene Scheibe, die die plan geschliffene Öffnung in der Flasche abdeckt oder überlappt.
a) gibt es hier Haftreibung beim Anheben? Würde ein Verschieben die Hebekraft verkleinern?
b) Welche Fläche ist entscheidend für die Hebekraft? Nur die Bohrung der Flaschenöffnung oder auch der Ring um die Bohrung, auf dem die Platte aufliegt?
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Frankx
Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 982
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| Frankx Verfasst am: 14. Apr 2020 15:23 Titel: |
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| Zitat: | | Okay, hängt die Haftreibung ab vom Winkel des Kegels? Wenn ja, was passiert da genau? |
Ja, der Winkel und der Wert der Haftreibungszahl sind maßgeblich, ob Selbsthemmung auftritt, sofern beide Reibflächen ideal zueinander liegen.
| Wiki hat Folgendes geschrieben: | | Keile und Kegel müssen einen kleineren Halbwinkel als der Arcustangens der Haftreibungszahl zwischen Keil und zu verkeilenden Werkstück aufweisen, um die nötige Spannkraft und damit Selbsthemmung zu erreichen. |
Der eigentliche Betrag der notwendigen Löskraft ist dann bei idealen Verhältnissen zusätzlich vom Wert der ursprünglichen Eintreibkraft abhängig.
(Beispiel Gewinde und Gewindespindel: Je mehr man die Schraube anzieht, desto mehr Kraft bzw. Moment benötigt man zum Lösen. Bei sehr steilem Gewinde (-spindeln) oder auch Kugelgewindespindeln gibt es keine Selbsthemmung, deshalb gibt es auch kein Lösemoment. )
| Zitat: | | a) gibt es hier Haftreibung beim Anheben? Würde ein Verschieben die Hebekraft verkleinern? |
Nein, nicht im klassischem Sinn.
Aber Feuchtigkeit in der Trennfläche könnte Kräfte erzeugen. Diese Kräfte haben wir u.U. auch beim Thema des Threadstellers, wenn die Flächen nicht ganz trocken und fettfrei sind.
| Zitat: | | b) Welche Fläche ist entscheidend für die Hebekraft? Nur die Bohrung der Flaschenöffnung oder auch der Ring um die Bohrung, auf dem die Platte aufliegt? |
Für die Kraft aus dem Druckunterschied spielt nur die Bohrungsquerschnittsfläche eine Rolle. Für die eben genannte Kraft durch Feuchtigkeit/ Fett in der Berührungsfläche spielt die Größe der Ringfläche die entscheidende Rolle.
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 14. Apr 2020 15:38 Titel: |
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Hallo Frank,
danke für die ausführliche Antwort.
| Frankx hat Folgendes geschrieben: | Für die Kraft aus dem Druckunterschied spielt nur die Bohrungsquerschnittsfläche eine Rolle. Für die eben genannte Kraft durch Feuchtigkeit/ Fett
in der Berührungsfläche spielt die Größe der Ringfläche die entscheidende Rolle. |
Der atmosphärische Druck lastet von oben auf dem ebenen Verschluss. Falls er überlappt, wirkt dieser Druck auch von unten auf die überlappende Fläche.
Ich verstehe nicht, wieso von der ringförmigen Auflagefläche ein Druck nach oben ausgehen soll.
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 14. Apr 2020 15:43 Titel: |
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| Frankx hat Folgendes geschrieben: | | Diese Kräfte haben wir u.U. auch beim Thema des Threadstellers, wenn die Flächen nicht ganz trocken und fettfrei sind. |
Mit einem ungefetten Schliff hat man in einer Vakuumapparatur wenig Freude.
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Leo1998
Anmeldungsdatum: 12.04.2020
Beiträge: 4
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| Leo1998 Verfasst am: 14. Apr 2020 15:53 Titel: |
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Ich meinte von vornherein die Querschnittsfläche des Schliffs. (Also die Fläche des Kreises an der Öffnung.
Dass es deutlich schwieriger ist, einen (besser zum vorstellen:) 10 Liter Kolben
herauszuziehen, (nicht dauer des ziehens, sondern tatsächlich Kraft) als einen 25 ml Kolben ist ganz sicher so (und das nicht nur weil der 25 ml Kolben handlicher ist).
Man muss sich wahrscheinlich die Frage stellen welche Kraft denn überhaupt dem Ziehen entgegenwirkt.
Ich stell mir das so vor, dass von außen auf den Kolben überall die Luft „drückt“ , aber von innen nicht entgegenwirkt.
(Leichter ist sich die Aufgabe vorzustellen, wenn ein Schliffstopfen im vakuumierten Kolben steckt, was zB erreichbar ist, wenn sich durch chemische reaktion oder abkühlen ein unterdruck bildet). Also diese Kraft wirkt auch auf auch die Fläche des Stopfens oben, bei 25 ml Kolben und 1 L Kolben wirkt auf den Stopfen bisweilen die selbe Kraft (da selber druck und selbe querschnittsfläche). Wenn man den Stopfen jedoch herausziehen will, dann stelle ich mir das so vor „dass in den 1L Kolben viel mehr Luft rein will und dann quasi der ganze Druck(also die ganze Kraft) auf dem Stopfen lastet. Und diese Gesatkraft ist beim großen Kolben größer, weil mehr Luft (größerer zu erwartender Volumenstrom... wie seht ihr das?
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Leo1998
Anmeldungsdatum: 12.04.2020
Beiträge: 4
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| Leo1998 Verfasst am: 14. Apr 2020 16:03 Titel: |
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| Brillant hat Folgendes geschrieben: |
Bei kleinen Kolben geht es (vermutlich) deshalb leichter, weil ein minimaler Spalt eine kleine Luftmenge durchlässt, die beim kleinen Kolben einen höheren Anteil des Kolbeninhalts hat als bei einem großen. Will sagen: Der große „zieht“ länger am Aufsatz.
Und die eingeschaltete Pumpe „zieht“ zusätzlich.
Ich habe ein Rudergerät, bei dem man die „Kraft“ genauer: den Widerstand einstellen kann. Selbst bei stärkster Einstellung kann ich den Riemen mit dem kleinen Finger ziehen. Ich muss nur Geduld haben. |
Die plausibelste Erklärung bis jetzt. Beim Rudern kann ich den Widerstand ja einstellen.
Wieso ist der Widerstand bei großem Kolben größer als bei kleinem?
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