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Thema: Saugkraft eines Lüfters vervielfachen ? (gelöst)

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Saugkraft eines Lüfters vervielfachen ? (gelöst)

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    Hallo!

    Ich habe vor einen 2W Staubsauger mit einer Effizienz von 1000 W zu bauen. Laut meinem geringen Wissen, sollte es theoretisch durch 500-fache minderung der Saugfläche möglich sein. Mein Lüfter hat Durchmesser 5 cm und ich benötige theoretisch 2 mm. Ist es in der Praxis möglich das mit einem Trichter zu erreichen ?

    Ich bedanke mich sehr herzlich im voraus für Eure Hilfe!

    MfG

  2. #2
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    Hoi,

    ich glaube nicht, das das klappt. Weil du musst ja auch die Luftmenge, die dein 2W Staubsauger zieht, auch wenn es nur 5cm durchmesser hat, durch die 2mm saugen. Und dabei dürften sich die Wirbel die dabei auftreten, so stark sein, das du sogar eher eine Verminderung bekommst. Du kannst das ja mal sehen, wie gut du eine Liter-Flasche mit Wasser durch die Öffnung leer bekommst, und wie schlecht das geht dann durch einen Strohhalm! Ist analog zu sehen.
    C ya, Grusim

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  3. #3
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo Grusim!

    Vielen Dank für Deine rasche Antwort. Na ja, mir ist einen großen Unterschied zwischen Theorie und Praxis bekannt... . Vielleicht lässt sich das auf andere Weise z.B. mit einem kleinem Kompressor in verkehrter Richtung machen ?

    MfG

  4. #4
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    Also hier mal ein Zahlenbeispiel (mir kommts nur auf die Größenordnung an, ich kann mich übrigens auch irren!): 1 W Lüfter, Durchmesser 6cm, Saugvermögen 23,1 m³/h=6.4l/s;

    Nun gehen wir mal davon aus, dass du anstatt eines Trichters, eine Blende verwendest und ein 5cm langes 2mm Loch. Der Leitwert von der Blende beträgt dabei: LBlende= 328l/s (ungefähr) und der Leitwert des Rohres 0.019 l/s; Die Zahlen können leicht variieren, je nachdem welche Faustformel man verwendet. Nun gilt 1/Seff = 1/Spumpe+1/Lrohr+1/LBlende = 52.78 s/l; Du wirst also ein Saugvermögen von 0.0189l/s = 0.068m^3/h haben, und somit viel weniger Luft aufsaugen. Der entstehende Ansaugdruck sollte jedoch größer sein. Das kommt eben durch das kleine Rohr zu Stande, da geht auf Grund von Strömungen viel verloren. Wenn du also ein Vakuum erzeugen möchtest, dann hilft dir das garnichts, beim Staub aufsaugen könnte es sich besser auswirken. Ich würde aber bei einem Rohrdurchmesser von mind. 1cm bleiben. und überleg dir ob es Spaß macht mit einem 2mm Röhren ne Wohnung sauber zu machen, selbst wenn ein Roboter damit umher fährt.

    Ich hoffe ich konnte helfen

    Martin

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo Martin.!

    Herzlichen Dank für Deine Berechnungen, die mich das Thema verständlicher machen. Mir geht es vor allem um einfachste Möglichkeit den 1000 W Staubsauger mit kleinerem und leiserem zu ersetzen, wobei die Geschwindikkeit des Saugens für mich egal ist...

    Der Bot könnte ja 1 cm Fahren, stehen bleiben, mit 1 cm elastischen Rörchen langsam seine Breite absaugen und danach wieder sich um 1 cm verschieben usw...

    Ich habe schon gelernt, dass nicht alles im Leben schnell gehen könnte...

    MfG

  6. #6
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    Ich hab mir auch schon mal gedanken gemacht, wie man wohl das Saugproblem lösen sollte. Meiner Meinung nach bekommt man für wenig Geld keine ausreichende Saugkraft. Auf der anderen Seite ist ein Gebläße sicherlich nicht teuer. Mein Vorschlag wäre daher mit einem Lüfter oder Kompressor den Boden abzublasen und dabei den Staub in einem Behhälter aufzufangen. Ich hab leider grad kein Zeichenprogramm da, aber ich hoffe dass die Skizze verständlich genug ist.

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Re: Saugkraft eines Lüfters vervielfachen ?

    Hallo PICture,

    Zitat Zitat von PICture
    ... 2W Staubsauger mit einer Effizienz von 1000 W ... Lüfter hat Durchmesser 5 cm ... benötige theoretisch 2 mm ...
    Tjein. Staubsauger saugen nach zwei Kriterien: einmal nach Luftvolumen und zum anderen nach maximal erreichbarem Unterdruck. Ein guter Staubsauger schafft an die 100 .. 200 mbar Unterdruck. Bei hohem Unterdruck ist natürlich das Fördervolumen gering. Damit kommt der erste Zweifel von meiner Seite: ich vermute, dass Dein Lüfter keine 100 mbar Unterdruck schafft.

    Ok, jetzt schauen wir auf das Volumen: Luft kann bei bestimmten Bedingungen als inkompressibel angesehen werden. Damit gilt die Kontinuitätsbedingung: das gleiche Volumen, das bei einem beliebigen Querschnitt irgendwo eintritt, muss bei einem anderen, größeren oder kleineren Querschnitt auch wieder austreten. Nix geht verloren. Das ist genau im Staubsauger eben nicht der Fall: Steigt der Unterdruck (absolut wird also der Druck geringer), dann wird das Luftvolumen größer. Nun schaufelt der gleiche Ventilator bei geringem Luftdruck eben fast das gleiche Luftvolumen weg - und das ist bei Normalbedingungen deutlich "weniger Luft". Aber da, wo Du Deinen Trichter hinhaben willst, wird der Druck eher gleichmäßig sein. Hoffentlich habe ich Dich damit nicht durcheinandergebracht.
    Fazit: das mit dem Trichter könnte funktionieren.

    Kleiner Einschub, nicht zum Lesen gedacht. Ohne Rücksicht auf Kompressibilitätseffekte (das hat dann so ein bisschen was mit Unterschall zu tun), die erst bei Geschwindigkeiten oberhalb 300 kmh - ca. 50 m/s - auftreten, gilt für Luft die genannte Kontinuitätsbedingung.

    Nächster Stolperstein: Vermutlich willst Du einen 2 mm Lufteintritt als "Staubsaugeröffnung" und den erweiterst Du auf die 5 cm Deines Ventilators. In diesem Fall nimmt es die Luft übel, wenn der Trichter eine Neigung von weniger als 9 ° hat - größere Neigung bringt Wirbel und damit Verluste. Verlustarm ist also ein recht schlanker Trichter.

    So - dies als ersten Kommentar. Kannst Du den maximalen Unterdruck messen, den Dein Lüfter schafft? Der sollten schon 1 m WS (Wassersäule) sein - wie gesagt, gute Staubsauger schaffen erheblich mehr. Vorschlag: Lüfter auf einer Seite ziemlich dicht abdecken und einen kleinen Prüfanschluss anbringen. Dazu mach ein U-Rohr aus durchsichtigem Schlauch, etwa 4 m lang, InnenØ bitte grösser als 8 mm (Stichwörter Kapillarwirkung, Meniskusbildung), das passt in Dein Zimmer. Die Schlauchöffnungen sind natürlich oben. Eine dient als Druck-/Sauganschluss, die andere bleibt offen. Bis zur Hälfte mit farbigem Wasser füllen - also rund 1 m hoch. Wenn das Niveau in den beiden U-Schenkeln stabil steht (na ja, halbwegs wird reichen), dann misst Du die Höhendifferenz. Das ergibt etwa Deinen Druck (10 m WS = 1 bar - ganz grob!).
    Ciao sagt der JoeamBerg

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo oberallgeier!

    Besten Dank für Deine ausfürliche Erklärung, mit der ich trotz meiner Mechanikschwäche, dank Dir, jetzt etwas messen und vergleichen kann.

    Ich muss also den Lüfter am besten so plazieren, dass ziemlich langer Trichter verwendet werden könnte.

    Ich werde noch damit sicher viel experimentieren müssen, bin aber optimistisch sogar wenn mein Ziel unerreichbar ist...

    @ Martin.

    Genau, du hast ännliche Gedanken wie ich. Ich möchte anstatt einer rotierender Bürste, die aufwendig zum Säubern ist, eine Luft unter Druck von Ausgang des Saugers verwenden.

    Ich habe das Prinzip im Code skizziert. Vielleicht macht es einen Sinn ?

    MfG
    Code:
                 +-------------------+
                 |                   |
                 |   +-----------+   |
                 |   |           |   |
                 |   |           |   |
                 |   |        .---------.
                 |   |        |  /     /|
                 |   |        | /-----/ | Lüfter bzw. Kompressor
                 |   |        |/     /  |
                 |   |        '---------'
                 |   |           | A |
                 |   |           | | |
                 |   |           | | |
                 |   |        .---------.
                 |   |        |#########|
                 | | |        |         | Staubbehälter mit Filter
                 | | |        | o  o  o |
                 | V |        '---------'
                 \    \         / o /
                  \    \       / o /
                   \    \     /   /
                    \    \   / o /
                     \    \ /   /
          o  o  o  o  o  o   o
          --------------------------------------

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Zitat Zitat von PICture
    ... Luft unter Druck von Ausgang des Saugers verwenden ...
    Ich weiß ja, dass Du recht gute Ideen hast. Wenn Du einen Kompressor bekommst, bei dem die Leistungsdichte hoch genug ist, kann das wirklich Sinn machen. Allerdings sind diese Dinge doch eher laut. Ich habe z.B. eine elektrische Luftpumpe (mit Akku - total unsinniger Einkauf - der Kompressor ist laut, aber gut - 7 bar!).

    Schau Dir bitte dazu vielleicht diesen Artikel an. Allerdings ist bei all diesen Dingen wieder die Aerodynamik gefragt. Glatte Übergänge, saubere Ausrundungen - jeder Wirbel bringt erhebliche Verluste. Und denk bitte daran, dass der Kompressor gekühlt sein will - nicht nur sein Motor. Sonst kannst Du damit bügeln - oder mehr . . . .
    Ciao sagt der JoeamBerg

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Vielen Dank nochmal!

    Na ja, einen sehr kleinen und ziemlich leisen Kompressor werde ich warscheinlich ausser im Kuhlschrank auf dem Schrottplatz nicht finden können...

    Ich wäre selber nie auf von Dir vorgeschlagene Strahlpumpe gekommen. Die kann ich mir irgendwie mit Vergaser in einem Benzinner zusammenbrigen. Wahrscheinlich könnte ich aber leider keinen Vergasser+Lüfter/Kompressor für meinen Zweck nehmen, obwohl das am eifachsten wäre...

    MfG

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