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Hallo,

in einem horizontalen Zylinder befindet sich ein Kolben, der mit Hilfe von Wasserdruck in eine Richtung bewegt wird. Sagen wir mal 1 bar sind noetig, um ihn in Bewegung zu setzen. Die 1 bar beinhalten die Reibung zum Zylinder, sein Gewicht u.s.w..

In einem vertikalen Zylinder befindet sich dieser Kolben unter einer Wassersaule von 10m(1bar). Sagen wir mal, diese 10m Wassersaeule hat 10m^3, demnach wuerden auf den Kolben noch 10t Gwichtskraft zusaetzlich wirken. Stimmt das so?

Wenn sich nun der Kolben ueber einer Wassersaeule befindet, dann muss man nur den Druck aufbringen, der durch die Wassesaeule unter ihm ohnehin da ist, plus 1bar Reibung plus der Druck, der noetig ist, um das Eigengewicht des Kolbens anzuheben.

Liege ich da richtig, oder daneben?

Vielen Dank..

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MfG
Mark

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Hallo Mark,
kurz gesagt: Daneben! Vollkommen!!!

Wie viel Druck auf Deinem Kolben unter der Wassersäule von 10 m herrscht ist nicht abhängig davon wieviel m³ Wasser über Ihm stehen sonder davon welche Fläche der Kolben hat und wie hoch das Wasser über Ihm steht. Deine im zweiten Absatz gemachte Annahme stimmt also nur dann wenn dein Kolben, bei einem Wasserstand von 10 m Höhe eine Fläche von 10000 cm² hätte, in allen anderen Fällen wäre Sie falsch.

Den dritten Absatz verstehe ich leider Inhaltlich nicht, wohin soll das führen? Wenn Du uns erklären könntest was der Hintergrund der Frage ist würde uns eine passende Antwort sicher leichter fallen.

Beste Grüße

Matthias

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Nihil Ex Nihilo

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Vollkommen daneben? Hmm.
Moeglicherweise hab ich mich nicht so verstaendlich ausgedrueckt. Sorry.

Also sagen wir mal wir haben einen Zylinder, der U-foermig ist. Die beiden Schenkel senkrecht zur Erdoberflaeche. (Kleine mathematische details seien mal vernachlaessigt). In diesem Zylinder befindet sich ein kolben, der mit Hilfe von Wasserdruch von einem Ende zum anderen bewegt werden soll. Demnach unterscheiden wir drei Faelle: abwaerts, waagerecht, aufwaerts. um den Kolben in der Waagerechten zu bewegen sind 1 bar noetig, wegen der Reibung zum Zylinder, Eigenmasse...

Abwaerts:
Eine Wassersaeule kann bei 10m Hoehe einen Druck von 1bar am Kolben aufbauen. Dieser Druck wirkt ja in Form von Kraft in bewegungsrichtuing des kolbens, also nach unten erstmal.
Frage hier: hat die gewichtskraft des Wassers auch einen Einfluss auf die kraft, die in bewegungsrichtung des Kolbens wirkt. Genauer muss man die Gewichtskraft dazu addieren?

Horizontal:

De Kolben bewegt sich solange, wie sich 1bar oder mehr hinter ihm befindet, ist mir relativ klar.

Aufwaerts:

Entsprechend seiner Hoehe muss mehr Druck am unteren Ende aufgewendet werden. Also sagen wir 1bar um die Reibung und sein Gewicht gegen die Erdanziehungskraft zu ueberwinden plus 1bar fuer jede 10m Hoehe, wegen der Wassersaule, die zurueck drueckt.

Wollte nur erstmal prinzipielle Ueberlegungen anstellen, bevor ich mich an eine pig-flight Berechnung mache.

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MfG
Mark

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Zitat:

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Original erstellt von mark73:
...Wollte nur erstmal prinzipielle Ueberlegungen anstellen...

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Dazu brauchts zwingend eine Prinzipskizze, dann haben auch wir eine Chance zu verstehen was Du meinst.
Was mich auch in deinem zweiten Beitrag verwirrt: Der Zylinder/Kolben liegt eigentlich waagrecht, aber Du sprichst von "aufwärts", "abwärts", "sein Gewicht gegen die Erdanziehungskraft" usw?
Glücklicherweise sprichst Du nun nicht mehr von "10to Wasser" sondern nur von "10m Wassersäule" die richtigerweise ca. 1bar Druck erzeugen.

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mfg - Leo

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Zitat:

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Was mich auch in deinem zweiten Beitrag verwirrt: Der Zylinder/Kolben liegt eigentlich waagrecht, aber Du sprichst von "aufwärts", "abwärts", "sein Gewicht gegen die Erdanziehungskraft" usw?
Glücklicherweise sprichst Du nun nicht mehr von "10to Wasser" sondern nur von "10m Wassersäule" die richtigerweise ca. 1bar Druck erzeugen.

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Ich hatte doch U-foermig geschrieben, wenn beide Schenkel nun senkrecht zur Erdoberflaeche stehen, kann doch das Mittelstueck nur waagerecht sein.

10 t Wasser war nur ein Beispiel, koennen bei 10m Wassersaeulenhohe auch 20 oder 30 t sein, je nach Durchmesser. 1bar Druck herrscht dann auf jeden Fall.

Skizze wird nachgereicht.

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MfG
Mark

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Hallo Mark
prinzipiell, wie Leo schon geschrieben hat, eine Prinzipskizze, alle Kräfte einzeichnen (ggf. Auftrieb nicht vergessen).

Was befindet sich denn auf der anderen Seite des Molches, auch Wasser oder Luft?

Gruss Thomas

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u.pdf

@Schmidi01

die andere Seite ist offen, also nur atmospherischer Druck, vernachlaessigbar.

hier dann auch noch die Skizze als PDF.

Ich wollte ja alle drei Faelle einzeln betrachten, hab nur alles in eine Skizze gezeichnet.
Kuenstlerisch bin ich nicht sonderlich begabt, wie man unschwehr erkennen kann. :-)

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MfG
Mark

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OK, das scheint nicht so schwer zu sein (wenn auch durch die etwas unübliche Anordnung nicht so ganz klar auf einen Blick erfassbar).
Einfach für jedes Element überlegen welche Einwirkungen/Kräfte es hervorruft, diese in Grösse und Richtung einzeichnen, und dann Kräftegleichgewicht untersuchen.

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mfg - Leo

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Hallo,

das war ja meine eigentliche Frage, wenn auch zugegebenermassen etwas ungluecklich formuliert.

Hat die Gewichtskraft des Wasser ueber dem Kolben in Abwaertsbewegung auch einen Einfluss auf dessen resultierende Bewegung?

Anders formuliert:
Der Kolben braucht 1bar hinter ihm um sich in waagerechter position in Bewegung zu setzen(Reibung).
Dreht man nun den Zylinder so dass sich der Kolben unter dem Wasse befindet, setzt er sich dann frueher in Bewegung? Etwa bei 0.9 bar? Angenommen das Gewicht des Kolbens is 0.

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MfG
Mark

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Eine wichtige Randbedingung bei dem System ist, dass die drei Kolben hydraulisch verbunden sind, also Drücke/Volumina kompressionsfrei über's Eck weitergeleitet werden.
(das hab ich doch richtig verstanden, oder? Etwas irritierend sind die welligen Bruchlinien mitten im "Wasser").
Wenn sich nun ein Kolben in Bewegung setzen soll, muss er zwingend die anderen zwei Kolben mitnehmen.
Wenn je Kolben 1 bar Druck benötigt wird damit er sich gegen Reibungskräfte bewegen kann, brauchts das Kraftäquivalent von 3 bar damit sich die drei Kolben bewegen.
Die Gewichtskraft von den zwei vertikalen Kolben hebt sich ja auf, also Kolbengewicht hilft hier weder, noch schadet es.

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mfg - Leo

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@Leo: Er meint einen einzelnen Kolben und zeigt ihn in drei Betriebszuständen. Die Wellenlinien stellen wohl das "Ende" des drückenden Wassers dar 

@mark73: Die Betrachtungsweise ist noch unvollständig. "Sagen wir mal 1 bar sind noetig, um ihn in Bewegung zu setzen. Die 1 bar beinhalten die Reibung zum Zylinder, sein Gewicht u.s.w.." kannst Du so nicht ansetzen, da die Kolbengewichtskraft je nach Betriebszustand tangential zu bzw. radial auf die umgebenden Zylinderwandungen steht. Und das führt zu unterschiedlich hohen Reibkräften, die Deine "drückende" Wassersäule zu überwinden hat. Deine Annahme würde nur zutreffen, wenn Du den Kolben als masselos betrachtetest. Dem entgegen stehen aber die in Deiner Skizze eingezeichneten Kraftpfeile, die die Gewichtskraftrichtung des Kolbens jeweils korrekt darstellen.

Ich nehme mal an, die "Wassersäule" soll eigentlich hydraulischer Druck bedeuten. Ansonsten wäre der rechts dargestellte Zustand "Wassersäule unter Kolben treibt diesen nach oben" unlogisch. Hydraulischer Druck auf Deinen Kolben erzeugt eine Kraftwirkung in Achsrichtung der Zylinderwandung. Reibkräfte zwischen Kolben und Zylinder wirken entgegen der Kolbenbewegungsrichtung. Gewichtskräfte wirken (vereinfacht ausgedrückt) nach unten. Du hast also alle wirkenden Kräfte und deren Wirkrichtungen zur Hand.

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Seit Pro/E Version 1 dabei, auwei...

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Zitat:

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Original erstellt von Leo Laimer:
Eine wichtige Randbedingung bei dem System ist, dass die drei Kolben hydraulisch verbunden sind, also Drücke/Volumina kompressionsfrei über's Eck weitergeleitet werden.
(das hab ich doch richtig verstanden, oder? Etwas irritierend sind die welligen Bruchlinien mitten im "Wasser").

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Nein, das ist ein und derselbe Kolben, nur zu verschiedener Zeit. Die Wellenlinien sollen die Wasseroberflaeche darstellen.
Teile einfach die drei Faelle auf und betrachte sie unabhaengig.

Zitat:

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Original erstellt von Leo Laimer:
Wenn sich nun ein Kolben in Bewegung setzen soll, muss er zwingend die anderen zwei Kolben mitnehmen.
Wenn je Kolben 1 bar Druck benötigt wird damit er sich gegen Reibungskräfte bewegen kann, brauchts das Kraftäquivalent von 3 bar damit sich die drei Kolben bewegen.
Die Gewichtskraft von den zwei vertikalen Kolben hebt sich ja auf, also Kolbengewicht hilft hier weder, noch schadet es.

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Mal noch einfacher gesagt: fuer den Abwaerts Fall:
Der Kolben habe mal kein Gewicht. Aber braucht 1 bar Druck um in Bewegung zu geraten(Reibung). Das ist bei einer Wassersaule von 10m der Fall. Bei einem Durchmesser von 1m waeren das 31.414926... oder Pi*10 m^3 Wasser.
Dass das Wasser ein Gewicht von Pi*10 Tonnen hat interessiert hierbei nicht??? Oder doch?

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MfG
Mark

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Zitat:

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Original erstellt von mark73:
...Die Wellenlinien sollen die Wasseroberflaeche darstellen...

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Und Moses führte die Israeliten durch das geteilte Wasser...
Aber wie das physikalisch vor sich ging ist nicht überliefert, darum tu' ich mich schwer mit Deiner Darstellung...
Vielleicht kannst Du drei separate Skizzen machen, die jeweils die einzelnen Zustände zeigen? Dann kann man auch abschätzen, wie eine etwaige Wassersäule beim aufwärtsstrebenden Kolben wirkt.

Allerhöchstwahrscheinlich brauchst Du uns nämlich garnicht - Du brauchst nur selber die Aufgabe logisch und klar anhand einfacher stimmiger Skizzen durchzudenken.

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mfg - Leo

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Zitat:

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Original erstellt von Leo Laimer:
Und Moses führte die Israeliten durch das geteilte Wasser...
Aber wie das physikalisch vor sich ging ist nicht überliefert, darum tu' ich mich schwer mit Deiner Darstellung...
Vielleicht kannst Du drei separate Skizzen machen, die jeweils die einzelnen Zustände zeigen? Dann kann man auch abschätzen, wie eine etwaige Wassersäule beim aufwärtsstrebenden Kolben wirkt.

Allerhöchstwahrscheinlich brauchst Du uns nämlich garnicht - Du brauchst nur selber die Aufgabe logisch und klar anhand einfacher stimmiger Skizzen durchzudenken.

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Offensichtlich ist es schwerer als ich dachte, ich werde noch mal eine genauere Skizze machen.
Dass das Wasser beim Kolben in Aufwaertsrichtung nicht da bleibt, sondern runterfliesst ist auch klar, ich dachte, dass ich die unwichtigen Details wie Pumpe... nicht mit einzeichnen muss. Anstelle von Wasser koennte man auch Luft nehmen, aber dann wuerde ja meine Frage nach der Gewichtskraft des Wasserts nicht so klar sein.

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MfG
Mark

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dann bleibt noch zu klären, ob der Flüssigkeitsspiegel auf der "linken" Seite, also in Bewegungsrichtung hinter dem Kolben, immer auf der selben Höhe ist, oder sich sozusagen hinter dem Kolben nur ei "Wasserpfropf" mit konstantem Volumen befindet.

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Zitat:

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Original erstellt von Schmidi01:
dann bleibt noch zu klären, ob der Flüssigkeitsspiegel auf der "linken" Seite, also in Bewegungsrichtung hinter dem Kolben, immer auf der selben Höhe ist, oder sich sozusagen hinter dem Kolben nur ei "Wasserpfropf" mit konstantem Volumen befindet.

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Der "Wasserpfropf" hat konstantes Volumen, also konstant 1 bar auf der Kolbenoberflaeche. Tut aber nix zur Sache, dann sind es eben 2 bar bei 20m.
Die Frage bleibt, druecken nur die 2 oder 3 oder 4 bar, oder auch das Gewicht des Wassers.
Also wenn man da nun Steine anstelle des Wassers rein tun wuerde, wuerde ja kein Druck da sein, der ueberall gleich angreifen koennte, aber das volle Gewicht der Steine wuerde durch seine Masse eine Kraft auf den Kolben ausueben. Ist das mit dem Wasser auch so?
Wie gesagt, ich recherchiere schon den ganzen Tag, aber ich lasse Euch es wissen, wenn ich es herausfinde.

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MfG
Mark

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10 m Wassersäule senkrecht auf einer beliebig großen Fläche darunter erzeugen ca. 1 bar Flächendruck, verursacht durch die Gewichtskraft des Wassers.

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Seit Pro/E Version 1 dabei, auwei...

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Hallo an alle,

Ja stimmt. Die Gewichtskraft des Wassers hat keinen Einfluss auf die Kraft am Kolben. Einzig und allein aus dem Druck resultiert dann die Kraft auf den Kolben. Dieser ist NUR abhaengig von der Hoehe der Wassersaeule.
Man kann die gleiche Kraft am Kolben mit mehr oder weniger Wasser hervorrufen.("Kommunizierende Roehren")

Vielen Dank
Mark

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MfG
Mark

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Diese ganzen Überlegungen als Einzelaussage in den Raum gestellt sind gut und richtig (die meisten halt <G> ), aber welche davon wie für Dein Beispiel relevant sind ist noch eine andere Sache.
Das würde man aber in einer sauberen Anlagenskizze gut erkennen können.
Dein oben erwähnter "Wasserpfropf" - denn gibts so nicht, kanns nicht geben. Das könnte höchstens ein angefrorenes Eiszapfengebilde sein, aber das bewegt rein garnichts, denn dann wäre der Kolben im Rohr auch festgefroren.
Nochmals:
Mach für jede Situation eine saubere Skizze, dann werden sich die meisten Fragen von selber beantworten.

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mfg - Leo

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