Maximaler Druck in Tank

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

hallo!

Für einen Tank steht ein Raum von 2m x 1m x 1m zur Verfügung; der Tank darf maximal 200 kg wiegen. Bis zu welchem maximalen Druck kann in diesem Tank Luft komprimiert werden?
Ich habe mir gedacht, dass ein zylinderförmiger Tank am besten wäre, habe aber die Frage bewusst offen gehalten, falls jemandem etwas Geeigneteres einfallen sollte.
Wenn der Tank aus Stahl bestünde und die Form eines Zylinders hätte, der 2 m hoch wäre und dessen Grundfläche den Durchmesser 1m hätte, dann hätte der Tank eine Wandstärke von etwa 0,4 cm. Bis zu welchem Druck könnte man in solch einem Tank gehen? Es genügen Größenordnungen: 10 bar? 100 bar? 500 bar? 1000 bar?

Gruß
Paul

#2

Moin,

Ich habe mir gedacht, dass ein zylinderförmiger Tank am besten
wäre,

nö ein kugelförmiger.

Bis zu welchem Druck könnte man in solch einem
Tank gehen? Es genügen Größenordnungen: 10 bar? 100 bar? 500
bar? 1000 bar?

Tank aus Gummi, Holz, Glas, Metall, wenn das, welches…

So ist die Frage unbeantwortbar!

Gandalf

#3

Ich habe mir gedacht, dass ein zylinderförmiger Tank am besten
wäre,

nö ein kugelförmiger.

Ein Kugelförmiger ist natürlich im Verhältnis Masse des Tanks/Druck am Besten. Aber der Tank in der Frage soll möglichst gut einen Raum von 2m x 1m x 1m ausfüllen. Bei Kugelförmigen Tanks müsste man zwei nehmen, ich weiß nicht ob das dann immer noch einem zylinderförmigen Tank überlegen wäre.

Bis zu welchem Druck könnte man in solch einem
Tank gehen? Es genügen Größenordnungen: 10 bar? 100 bar? 500
bar? 1000 bar?

Tank aus Gummi, Holz, Glas, Metall, wenn das, welches…

Das Material ist egal, es sollte einen möglichst hohen Druck ermöglichen. Das Material sollte aber auch nicht arschteuer sein, sondern etwa im Preisbereich von Stahl liegen.
Wenn dir kein besser geeignetes Material einfällt, gehen wir mal von Stahl aus.

Gruß
Paul

#4

Hallo!

Durchmesser 1m hätte, dann hätte der Tank eine Wandstärke von
etwa 0,4 cm. Bis zu welchem Druck könnte man in solch einem
Tank gehen? Es genügen Größenordnungen: 10 bar? 100 bar? 500
bar? 1000 bar?

die Größenordnung 10 Bar uber wäre schon mal ein
Anhaltspunkt für technische Machbarkeit.

Allerdings gibt es für Druckkessel sehr restriktive
Bestimmungen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Druckbeh%C3%A4lter#Druc…
Gruß Uwi

#5

Hallo Paul,

wenn Ihr Druckbehälter zylinderförmig sein soll, dann hilft ihnen bei der Auslegung eine überschlägige Berechnung nach der Kesselformel.

Um einen maximalen Druck in den Behälter einbringen zu können ist für Ihren Fall wahrscheinlich Stahl die richtige Wahl. Sie würden einen deutlich höheren Innendruck erreichen können, wenn Sie einen Faserwerkstoff wie CFK, GFK oder ähliches verwendeten. Dies erschwert aber die Berechnung aufgrund der Anisotropie und damit auch die Zulassung dach Druckgeräterichtlinie (14. GPSGV bzw. 97/23/EG).
Für Druckbehälter mit Zulassungspflicht wird auch nur eine begrenzte Menge an Materialien gestattet, daher sollten Sie die entsprechenden Vorschriften zurate ziehen.
CFK oder GFK würde wahrscheinlich auch Ihren Kostenrahmen überschreiten, obwohl ich „arschteuer“ nicht quantifizieren kann.

Gruß
The Duke

#6

Tach,

OK, dann ein abgerundeten Zylinder.

Wenn dir kein besser geeignetes Material einfällt, gehen wir
mal von Stahl aus.

Du sagtest, daß max. 200 kg drin sind.
Gehen wir bei Stahl von einer Dichte von 8 kg/l aus, dann
haben wir ein Volumen von 25 Litern.
Die Oberfläche Deines Tanks ergibt sich grob aus zwei
Halbkugeln mit einem Radius von 0,5 m, also eine Kugel dieses
Radius und einem Rohr von einem Meter Länge und einem Radium
von wiederum einem halben Meter.

4 Pi * r2 + 2 * pi * r * 1

3,142 + 3,142 = 6,284 m2

25 Liter sind in guter Näherung 0,025 m3

dann komme ich auf eine Materialstärke von knapp 0,004 m
(0,025 m3/ 6,284 m2) also knapp 4 mm, was schon ganz
ordentlich erscheint. Um diverse Bördelungen für ein Loch (oder
mehrerer) zu berücksichtegen käme man auf gute 3,5 mm
Materialdicke.

Jetzt ist aber ein solcher unverstärkter Tank bei Druck
instabil und muss mit Bändern in Form gehalten werden, was bei
konstantem Gewicht auf die Materialdicke geht.
Bei einigen Bändern, gehen wir mal von ca. 2 mm Materialstärke
aus.

Nun bin ich bei Druckkesseln eher unbeleckt, aber ich fürchte,
daß bei 6,284 m2 der Maximaldruck eher bescheiden sein wird.
bei zehn bar würden dann rund 63 Megagramm ‚drücken‘.

Wenn so ein Trumm sich zerlegt, möchte ich nicht in der Nähe
sein!

Der betrieb solcher Anlagen unterliegt seeehr strengen
Vorschriften und die Leute vom TÜV verstehen bei so was wenig
bis gar keinen Spaß!

Gandalf

#7

danke für die Antworten
Eine Größenordnung von 10 bar hilft mir bei meinen Überlegungen erstmal weiter.

Gruß
Paul

#8

Hallo!

Aus deiner Frage lese ich heraus, dass Du irgendwas vorhast,
aber keine so richtigen Grössenordnungen dazu kennst.
Denn zwischen 10 bar und 1000 bar ist schon ein Unterschied.

Ich kann nur noch die bisherigen Angaben bestätigen,
ich habe einen Druckluftkessel,
jetzt mal geschätzt 60 cm Durchmesser, und 160 cm hoch.
Die Wandstärke beträgt 6mm.
Gewicht schätze ich mal auf so 100- 150 kg, das kann man aus den Angaben nachrechnen, wenn man Lust und Zeit hat.

Der hatte mal einen Betriebsdruck von 14,5 bar, aufgrund des Alters nun nur noch 11 bar,und wird von mir mit max. 8 bar betrieben.
Der Prüfdruck ist mit 19,5 bar angegeben,
aufgrund des Alters hat der Prüfer den mit 20 bar abgedrückt.
Voll Wasser gefüllt, und 20 min den Druck gehalten.

Egal, was du vorhast,
aber abdrücken würde ich das Teil schon, mit Wasser passiert nichts, ausser ein nasser Fussboden.
ABER, wenn da Druckluft drin ist, mit 10 bar, und es passiert was,
würde ich mich nicht gern in der Nähe aufhalten wollen.

Ich glaube nicht, dass man das in der näheren Umgebung überlebt,
höchstens als Invalide,
je nach dem, was die Druckelle alles durch die Gegend schleudert, und was man wo abbekommt.

Grüße, E !