ich hoffe, ich bin mit meinem Problemchen bei den Physikern richtig gelandet.
Es geht um das Prinzip Saugheber, kombiniert mit einer Automatik.
Als Chemiker kann ich als Beispiel nur den Soxhlet-Extraktor anführen (http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Soxh…), bei dem die Saugheberwirkung automatisch einsetzt, wenn der Flüssigkeitspegel den oberen umgekehrten Siphon erreicht (im Bild die Nr.6) und dann den kompletten Vorrat absaugt.
Mein Problem dabei:
Wenn der Durchmesser des Saugheber-Rohres zu groß ist (und der Pegel nur sehr langsam steigt), dann dürfte der Saugheber-Effekt nicht eintreten, weil in der oberen Biegung des Saughebers das Wasser einfach nur überläuft und an der Wand des Ablaufrohres herunterrinnt. Für den Saugheber-Effekt muss die Flüssigkeit (Wasser) den kompletten oberen Siphon ausfüllen, um schlagartig abzulaufen. Sprich: Man muss den Durchmesser dieses Rohres so niedrig halten, das die Oberflächenspannung des Wassers dafür sorgt, das sich oben keine Luftblase halten kann.
Vermutlich wird die Geschwindigkeit, mit der der Pegel steigt, da auch eine Rolle spielen.
Frage: wie groß darf der Durchmesser des Saugrohres maximal (näherungsweise) sein, damit eine automatische Saugheberwirkung eintritt?
Randbedingungen: normales Wasser, Raumtemperatur, normaler Luftdruck, im Prinzip unendlich langsamer Anstieg des Pegels.
Eine richtige Kapilare wird zwar funktionieren, aber nicht genug Wasser absaugen, da müssen einige bis einige Dutzend Liter in endlicher Zeit (= wenige Sekunden bis 1 oder 2 Minuten) durch (Grauwasseranlage).
Heissen Dank für jeden Hinweis oder Link auf erklärende Seiten. Google hat mich nicht wirklich weitergebracht, aber vieleicht bin ja auch nur nicht auf die richtigen Suchbegriffe gekommen.
Es geht um das Prinzip Saugheber, kombiniert mit einer
Automatik.
Wenn der Durchmesser des Saugheber-Rohres zu groß ist (und der
Pegel nur sehr langsam steigt), dann dürfte der
Saugheber-Effekt nicht eintreten, weil in der oberen Biegung
des Saughebers das Wasser einfach nur überläuft und an der
Wand des Ablaufrohres herunterrinnt.
Frage: wie groß darf der Durchmesser des Saugrohres maximal
(näherungsweise) sein, damit eine automatische
Saugheberwirkung eintritt?
Randbedingungen: normales Wasser, Raumtemperatur, normaler
Luftdruck, im Prinzip unendlich langsamer Anstieg des Pegels.
Null. Ok, ein paar mm gehen schon. Unendlich langsam ist das Problem. Wenn nicht mehr Wasser zuläuft, als durch unerwünschtes Überlaufen des Hebers wieder abläuft, wird der Heber nie starten, es sei denn, er ist so eng, daß die Oberflächenspannung das Wasser zusammenhält. So ein dünnes Röhrchen (5 mm ist schon hoch gegriffen) passt aber, wie Du feststellst, nicht zu den weiteren Anforderungen:
Eine richtige Kapilare wird zwar funktionieren, aber nicht
genug Wasser absaugen, da müssen einige bis einige Dutzend
Liter in endlicher Zeit (= wenige Sekunden bis 1 oder 2
Minuten) durch (Grauwasseranlage).
Wenn es technisch möglich ist, könntest Du mehrere Heber mit unterschiedlicher Höhe kombinieren - der unterste, mit relativ geringem Durchmesser, setzt sauber ein, auch wenn der Pegel langsam steigt. Der nächste ist größer und startet nur, wenn der Pegel so schnell steigt, daß der kleine überfordert ist. Natürlich müssen beide Heber so dimensioniert sein, daß sie gemeinsam den maximal gefordeten Volumenstrom befördern können - ich würde sogar den höheren so auslegen, daß er es mühelos alleine schafft. Der Durchmesser des kleinen Hebers ist dann primär durch die Verstopfungsgefahr nach unten beschränkt.
Wenn es technisch möglich ist, könntest Du mehrere Heber mit unterschiedlicher Höhe kombinieren - der unterste, mit relativ geringem Durchmesser, setzt sauber ein, auch wenn der Pegel langsam steigt. Der nächste ist größer und startet nur, wenn der Pegel so schnell steigt, daß der kleine überfordert ist.
Das . . . ist eine absolut geniale Idee!
Man muss ein Proplem gar nicht lösen, wenn man es elegant umgehen kann . . . ;D
