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Hallo Freunde,

Habe hier eine etwas seltsam anmutende Frage:
Hat eine Anordnung wie aus dem Alltag bestens bekannt, eine Flasche die nicht vollständig mit einer Flüssigkeit befüllt ist, sowas wie eine Eigenfrequenz?
Andersrum gefragt, gibt es für eine bestimmte Anordnung dieser Art, eine bestimmte Erregerfrequenz, mit der das Schwappen der Flüssigkeit den höchsten Wert erreicht?
Rein gefühlsmässig müsste es eine (oder mehrere) Eigenfrequenzen geben.
Wie kann man die berechnen oder abschätzen?
Wovon hängt sie ab?

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mfg - Leo

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Moin Leo,

im Schiffbau wird der Effekt einer hin- und her schwappenden Flüssigkeit in einem Tank als Sloshing bezeichnet, wobei die größte "Effekte" bei einer Füllung um ca 1/3 herum auftreten (da schwappt die Welle von einer Seite des Tank zur anderen - Tanklaster haben da auch ihre Probleme mit). Dazu ein Link : http://www.cscjournals.org/csc/manuscript/Journals/IJE/volume3/Issue2/IJE-44.pdf

Ansonsten ist das U-Rohr der klassiche Fall.
Gruß
Gerd

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Danke, damit wäre das grundsätzliche "Ja" festgehalten.
Leider sind mir die per Google zu findenden Unetrlagen allesamt zu hoch (und meist auch weit neben meinem Problem angesiedelt).

Also, ich habe einen kleinen per Deckel verschlossenen Behälter in dem eine Flüssigkeit ruht.
Nun muss der Behälter linear hin und her bewegt werden, aufgrund der antreibenden Mechanik entsteht ein sinusförmiger Geschwindigkeitsverlauf.
Nun wird die Flüssigkeit entsprechend im Behälter schwappen, darf jedoch nicht an den Deckel hochschwappen.
Die reinen mechanischen Beschleunigungswerte die sich bei verschiedenen Geschwindigkeiten/Frequenzen ergeben kann ich ausrechnen.
Damit wäre der Einfluss der Beschleunigung auf das Schwappen klar.
Nun kommt die Eigenfrequenz der Flüssigkeit dazu - und da steh ich an.
Kannst Du mir noch einen Tip geben (wenns geht was Einfaches, leicht Verständliches)?

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mfg - Leo

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Tankwagen, Lokomotivtender, Schiffshebewerke müssen entsprechend berechnet werden bzw. haben Schlingerbleche eingebaut.
Dennoch ist bei uns in Karlsruhe an der Ausfahrt einer Schnellstraße (rechts-links-rechts) mal ein Tankwagen (halb)voll mit Benzin umgekippt, mit entsprechenden Resultaten.
In Deinem Fall, da es ja um kleine Behälter geht, würde ich einfach Versuche machen; das dürfte einfacher sein als zu rechnen.

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Gert Dieter 

Menschen sind keine Maschinen. Aber Maschinen sind auch Menschen.

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Umgekipper Benzintanklaster... So einen Horror gabs mal vor der Haustüre eines meiner Kunden hier. Nicht empfehlenswert.

In meinem Fall existiert und funrkioniert die Sache schon, Erfahrungswerte liegen also vor, meine Aufgabe besteht eher darin, rechnerisch/theoretisch nachzuvollziehen, warum es funktioniert (und warum durch Ändern welcher Parameter welche veränderten Effekte auftreten).

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mfg - Leo

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Hallo Leo, um welche Flüssigkeit handelt es sich ?

Bei Wasser oder einer hauptsächlich Wasser enthaltenden Flüsssigkeit sind Deine Bedenken sicher berechtigt.

Aber dickflüssiges Öl dämpft doch. Da sollten die bereits genannten Schlingerbleche ausreichen.

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Klaus           Solid Edge V 20 SP15
Konstruktion mit Kunststoff

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Ich würde zur Sicherheit einfach ein Blech senkrecht zur Bewegungsrichtung einschweißen, das ganz unten einige kleine Bohrungen hat. So halbierst Du effektiv die Größe des Gefäßes, und die Schwingung wird drastisch gedämpft.

Eine andere Lösung, die ich im Sportstudio beobachtet habe: Dort stehen Getränkespender für gekühlte Getränke. Diese werden im durchsichtigen Voratsbehälter ständig gerührt, damit sie durchgängig die gleiche Temperatur haben. Hier würde normalerweise ein unschöner Strudel entstehen. Um das zu verhindert liegt einfach eine flache Kunststoffwanne mit einem etwa 2cm hohen Rand auf der Flüssigkeit, die ringsum etwa 2-3mm Luft zur Behälterwand hat. Diese verhindert die Ausbildung des Strudels sehr effektiv, und eine ähnliche Vorrichtung kann auch eingesetzt werden um Schwappen zu verhindern. Nur beim Einfüllen ist darauf zu achten, daß das unten im Behälter geschieht, und man die Schwimmerwanne nicht voll laufen läßt. Oder man macht sie einfach aus einer dicken Platte schwimmfähigen Materials, das aber hängt von der Dichte der Flüssigkeit ab.

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Cheers,
    Jochen

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Hallo Leo,

nach der Theorie bin ich hier fündig geworden: http://de.wikipedia.org/wiki/Beckenschwingung

Ich foffe das ist das was Du meintest.
Gruß
Gerd

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@Klaus&Fyodor:
An dem Behälter (Kaufteil) kann man nichts ändern, weder Teile einlegen noch was einschweissen.
Es wird in der Praxis mit so einer Frequenz geschwungen, dass das Schwappen grad noch erträglich ist.

@Gerd:
Jagenau, dorthin und dann weiter bin ich grad vorhin auch gekommen.
Hab dann Aussagen gefunden wie:
- Schwappen ist hauptsächlich von der Oberfläche der Flüssigkeit (Abmessung in Schwingungsrichtung) abhängig
- Bei hohen Behältern (hab ich gegeben) spielt etwas mehr oder weniger Höhe keine Rolle
Kein Hinweis auf Einfluss von Dichte und Viskosität der Flüssigkeit... Was sagt Euer Gefühl?

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mfg - Leo

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Hallo Leo,
hast du schon mal in Erwägung gezogen deinen Tank mit z.B. Stahlwolle zu füllen? Das nimmt zwar etwas vom Volumen aber damit kannst du das schwappen mit Sicherheit minimieren. Ich bin der Meinung das ich schon mal irgendwo ein Gewebe/Gelege gesehen hab das sogar für diesen Zweck (in Treibstofftanks oder Akkus) entwickelt wurde, kann aber leider auf die schnelle nichts finden.

Eine Stahlwolle aus Edelstahl erfüllt aber sicher den gleichen Zweck.

Beste Grüße

Matthias

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Nihil Ex Nihilo

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Ja, verfilzte Alu-Drehspäne gibt man in die Tanks von Rennmotorräder (zumindest früher wars so).

Aber die Aufgabe ist nicht, am Gebinde irgendwas zu optimieren, sondern für das gegebene Gebinde Parameter an der Schüttelbewegung zu finden die das Schwappen der Flüssigkeit wesentlich beeinflussen.

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mfg - Leo

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Zitat:

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Original erstellt von Leo Laimer:
...Parameter an der Schüttelbewegung zu finden die das Schwappen der Flüssigkeit wesentlich beeinflussen.

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Natürlich gibt es da eine Haupt-Resonanzfrequenz, die kann man ja sogar mit der Hand fühlen, sie ergibt sich aus der Geschwindigkeit der Oberflächenwellen im Verhältnis zur Größe des Behälters. Sie wird auch durch die Behältnisform und die Dämpfung beeinflusst. Dämpfung kommt von der Zähigkeit und der Behältnisform.

Aufschaukeln bei zyklischen Bewegungen tut sich das nur so weit, wie die Dämpfung es zulässt.

Bei zyklischen (und damit genauso auch auch bei einmaligen) Bewegungen von Rast zu Rast kann man durch speziell abgestimmte Bewegung des Gefäßes erreichen, dass am Ende der Bewegung keine Auslenkung und damit auch kein Nach- und Aufschwingen mehr da ist. Es wird dazu gegen Ende der Bewegung eine Art sanfter Gegenimpuls eingefügt. Sehr schön ist das bei Containerverladekränen zu sehen, die den Container auch am langen Seil-Hebezeug auf den Punkt genau ohne Nachschwingen anhalten können. Zwischendurch gibt es natürlich Auslenkungen, denn nur damit kann man die zum Beschleunigen und Bremsen nötigen Kräfte auf die Flüssigkeit (den Container, die schwingende Masse, ...) übertragen.

Wenn man das berechnen will, benötigt man höhere Mathemtik.

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Roli  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

[Diese Nachricht wurde höchstwahrscheinlich nach ihrer Erstellung von Doc Snyder noch ein Mal editiert.]

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Ich hab, ausgehend von obgen Links, hier was gefunden was meinem Problem relativ nahe kommt: http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=965453405&dok_var=d1&dok_ext=pdf&filename=965453405.pdf
(ca. ab Seite 131) (wenn man annimmt dass ein Erdbeben so eine ziemlich sinusförmige Horizontalschwingung erzeugt wie bei meinem Fall gegeben ist).

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mfg - Leo

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Ohne am Gebinde etwas zu verändern könnte man vielleicht die Gebinde pendeln lassen (Zentripetalkraft)?
Mit optimierter Schwingzeit und Amplitude, sollte auch das Schwappverhalten verbessern. Als Beispiel aus der Praxis, gibt es für Motorräder solche pendelnde Becherhalter.

MfG
Kris

[Diese Nachricht wurde von Euroschwede am 07. Okt. 2011 editiert.]

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Dazu müßte aber der Aufhängepunkt oberhalb sein, oder eine entsprechende Gegenmasse unten dran hängen...

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Cheers,
    Jochen

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-Ja, so ist es am besten. Wobei es auch Halterungen gibt die unten beweglich sind.
  Ich weiss nicht ob der aufhängepunkt oben ein problem sein sollte.
Deshalb das Beispiel aus dem Motorradbereich, zur veranschaulichung.
  -Hier nur eins aus der Menge "Moose Racing Drink Cup Holder".
  Es gibt andere solche Halterungen mit mehr oder weniger Gyroskopcharakter.

[Diese Nachricht wurde von Euroschwede am 07. Okt. 2011 editiert.]

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Etwa so? 

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Gert Dieter 

Menschen sind keine Maschinen. Aber Maschinen sind auch Menschen.

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Hallo Freunde,

Das Problem ist für mich gelöst, die Eigenfrequenz der Flüssigkeit bei der gegebenen Anordnung war (wie rechnerisch überschlagen) weit oberhalb der vorkommenden Antriebsfrequenzen und hatten somit keinen Einfluss auf das Ganze.
Es blieben die klassischen Parameter als wichtigste Einflussgrössen: Antriebsfrequenz und Auslenkung. Mit diesen konnte man sich so spielen, dass jedes gewünschte Schwappverhalten erzielt werden konnte (umgekehrt: Die Parameter konnten so eingestellt werden, dass das Schwappen genau wie gewünscht stattfand).
Danke für Eure Mithilfe!

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mfg - Leo

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