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Hydraulikpumpe

Hydraulikpumpe

Die Hydraulikpumpe ist ein Bauelement der Fluidtechnik welches mechanische Energie (Drehzahl, Drehmoment in hydraulische Energie (Druck, Volumenstrom) umwandelt.

Offener Kreislauf

Die Hydraulikpumpe saugt Hydraulikflüssigkeit aus einem drucklosen Ölbehälter (manchmal mit geringem Druck von <2 bar beaufschlagt) an und fördert die Hydraulikflüssigkeit in ein Hydrauliksystem. Die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit kann dann über Leitungen, Schläuche und Ventile zu „Aktuatoren“ (Hydraulikzylinder, Hydraulikmotoren) geleitet werden und dort Arbeit verrichten.

Geschlossener Kreislauf

Die Hydraulikpumpe wird mit direkt vom Aktuator (Hydraulikmotor) zurückkommender Hydraulikflüssigkeit gespeist. Die Hydraulikflüssigkeit steht unter geringem Druck von etwa 10 - 30 bar) und wird mit der Hydraulikpumpe auf ein höheres Druckniveau gebracht, welches wieder dem Aktuator zugeführt wird.

Bauformen

Es werden viele Bauformen unterschieden:
- Zahnradpumpe (innen oder außen verzahnt)
- Axialkolbenpumpe
- Radialkolbenpumpe
- Flügelzellenpumpe
- Schraubenpumpe
- Drehschieberpumpe

Siehe auch

- Hydraulikmotor

Weblinks

- [http://www.linde-hydraulik.de/ Linde AG]
- [http://www.boschrexroth.com Bosch-Rexroth]
- [http://www.sauer-danfoss.de Sauer-Danfoss] Kategorie:Fluidtechnik Kategorie:Fluidelement Kategorie:Pumpe

Bauelement

Ein Bauelement kann sein:
- die kleinste funktionsfähige Einheit der Elektronik, siehe Elektronisches Bauelement
- ein Funktionsteil in der Bauausführung, siehe Bauteil (Bauwesen)
- allgemein ein technisches Bauteil, siehe Bauteil (Technik)

Energie

Energie ist eine physikalische Zustandsgröße. Üblicherweise wird für die Energie das Formelzeichen E verwendet. Die Energie E eines Systems lässt sich selbst nicht messen, sie wird berechnet oder über die durch sie verrichtete Arbeit bestimmt. Der Begriff wurde von dem schottischen Physiker William John Macquorn Rankine im Jahr 1852 im heutigen Sinn in die Physik eingeführt und leitet sich aus dem Griechischen ab: εν = in, innen und εργον = Werk, Wirken. Energie bedeutet ganz allgemein also eine den in der Physik betrachteten Objekten innewohnende Wirksamkeit. Zuvorderst wird sie als etwas verstanden, das in Arbeit umgewandelt werden kann. Energie ist danach die Fähigkeit eines Körpers, Arbeit zu verrichten. Vor 1852 wurde für Energie der Begriff Kraft, in Deutschland auch "lebendige Kraft", benutzt. Der neuerdings an Stelle von Wärmeenergie benutzte Begriff innere Energie ist ebenso pleonastisch gebildet wie etwa nasser Regen oder weißer Schimmel; philologisch korrekt müsste hier von innerer Energie gesprochen werden.

Energieformen

Bei den physikalischen Vorgängen treten viele verschiedene Energieformen auf, die hier zu 4 Gruppen zusammengefasst sind. Da diese Einteilung willkürlich ist, gibt es Sammelbegriffe für Energieformen, die spezielle Energieformen aus unterschiedlichen Gruppen kombinieren. Energie ist, unabhängig von der Energieform, eine charakterisierende Größe für den Zustand eines Systems, eine so genannte Zustandsgröße.

Mechanische Energie

Die Energie eines mechanischen Systems kann immer als Summe von kinetischer und potenzieller Energie dargestellt werden. Die beiden Begriffe werden über die klassische Mechanik und die Quantenmechanik hinaus in fast allen Bereichen der Physik verwendet.
- Kinetische Energie wird auch als Bewegungsenergie bezeichnet. Sie wird durch die Bewegung eines Systems gegenüber eines anderen Systems und durch seine Masse bestimmt und setzt sich aus Translationsenergie und Rotationsenergie zusammen.
- Potentielle Energie wird auch als Lageenergie bezeichnet. In der Mechanik ist sie die Energie eines Systems, die es durch seine Lage in einem Kraftfeld besitzt, zum Beispiel im Gravitationsfeld der Erde.
- Schwingungsenergie: Beim Pendel wechselt die potentielle Energie bei maximaler Auslenkung mit der gleich großen kinetischen Energie während des Durchgangs durch die Ruhelage ab. Über die Mechanik hinaus sind Schwingungen allgemein durch einen periodischen Wechsel zwischen zwei Energieformen charakterisiert.
- Elastische Energie ist die potentielle Energie der aus ihrer Ruhelage verschobenen Atome oder Moleküle in einem elastisch deformierten Körper, beispielsweise einer mechanischen Feder. Allgemein bezeichnet man die Energie, die bei der elastischen oder plastischen Verformung in dem Körper gespeichert (oder freigesetzt) wird, als Deformationsenergie.
- Schallenergie: Beim Schall schwingen die Atome in Folge der Elastizität eines Festkörpers oder der Kompression einer Flüssigkeit oder eines Gases im Takt der Frequenz zwischen der potenziellen Energie der Auslenkung aus ihrer Ruhelage und der kinetischen Energie beim Durchgang durch diese Ruhelage. Der Begriff akustische Energie bezieht sich auf alle akustische (teils nicht von Menschen wahrnehmbare) Schwingungen.
- Wellenenergie ist ein Sammelbegriff, der nicht nur auf die akustischen Wellen zutrifft, sondern auf alle räumlich ausgebreiteten Schwingungsphänomene wie z. B. Wasserwellen und elektromagnetische Wellen. Weder Schwingungs-, noch Schall- noch Wellen-Energie sind eigene Energien als Zustandsgrössen, denn Schwingung, Schall und Welle beschreiben in der Zeit ablaufende Vorgänge, also keine Zustände. In den Erläuterungen werden auch richtig die Energien (potentielle und kinetische) genannt, die als mechanische Energien alleine bei diesen Vorgängen wesentlich sind. Elastische Energie ist die potentielle Energie in der Ruhelage. Wird ein Körper aus der Ruhelage verschoben, so ergibt sich eine potentielle Energieänderung, die durch die Verschiebung bewirkt wird und die in die Energiebilanz gehört. Solche unscharfen Erläuterungen zu Energien erschweren ihre sorgfältigen Definitionen.

Thermische und innere Energie

Thermische Energie ist die Energie, die in der ungeordneten Bewegung der Atome oder Moleküle eines Stoffes gespeichert ist. Thermische Energie wird umgangssprachlich oft auch fälschlicherweise als Wärmeenergie, Wärmeinhalt oder Wärmemenge bezeichnet. Die Erscheinungsformen der thermischen Energie werden durch die Thermodynamik beschrieben. Ein anschauliches Beispiel für die komplexen Abhängigkeiten der dabei zu beobachtenden physikalischen Phänomene ist das Schmelzen von Eis und das Entstehen von Wasserdampf aus Wasser durch Zufuhr von thermischer Energie. Die Summe aus thermischer Energie, Schwingungsenergie im Körper und Bindungsenergie bezeichnet man als Innere Energie (philologisch korrekt eigentlich innere Ergie; vgl. Einleitung des Artikels Energie).

Elektrische und magnetische Energie

- Elektrische Energie ist als potenzielle Energie im elektrostatischen Feld von elektrischen Ladungen gespeichert.
- Magnetische Energie ist im magnetischen Feld enthalten.
- Elektromagnetische Schwingungsenergie: Durch Induktion wechselt elektrische Energie im Takt der Frequenz mit magnetischer Energie. Dies findet in elektrischen Schwingkreisen statt, aber auch im Raum, in dem sich das elektromagnetische Feld ausbreitet. Dann spricht man von elektromagnetischer Strahlungsenergie oder Photonenenergie und speziell für den sichtbaren Frequenzbereich von Lichtenergie.

Bindungsenergie

- Chemische Energie: Energie, welche in der chemischen Bindung von Atomen oder Molekülen enthalten ist. Sie wird bei exothermen Reaktionen frei und muss für endotherme Reaktionen hinzugefügt werden.
- Kernenergie: Energie der Bindung der Protonen und Neutronen im Atomkern. Sie wird bei einer Kernreaktion in die Bindungsenergie der Reaktionsprodukte, also neuer Atomkerne umgesetzt, und in verschiedene Arten von Strahlung.

Materie

Masse und Energie sind äquivalent (Albert Einstein). :

E = m \cdot c^2

Dies wird z. B. bei der Kernspaltung und der Kernfusion ausgenutzt. Außer bei Experimenten in der Elementarteilchenphysik und manchen Kapiteln der Astrophysik ist jedoch die mit Energieänderungen des Systems einhergehende Massendifferenz weit unterhalb der Messgenauigkeit. In einigen Bereichen der Physik rechnet man in natürlichen Einheiten (

c\equiv 1, \hbar\equiv 1

), sowohl für Energie als auch für Masse benutzt man die Einheit Elektronenvolt.

Umwandlung der Energieformen und Energienutzung

Energie kann in physikalischen Vorgängen weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur in verschiedene Energiearten umgewandelt werden. In einem geschlossenen System gilt der Energieerhaltungssatz, der einer der am genauesten experimentell gesicherten Sätze der Physik ist. Auch die Theorie unterstützt diese Überzeugung: In abgeschlossenen Systemen ist Energie eine Erhaltungsgröße. In offenen Systemen hat die Energie Neigung, den zur Verfügung stehenden Raum gleichmäßig auszufüllen. Die dabei auftretenden und zu beobachtenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten führen zur Entropie, einer thermodynamischen Zustandsgröße mit dem gleichen Stellenwert wie die Energie. Durch eine am System verrichtete Arbeit wird die Energie des Systems erhöht. Verrichtet das System selbst Arbeit, so wird seine Energie geringer. Die Arbeit verursacht hier also eine Zustandsänderung in Form einer Temperatur-, Form-, Lage- oder Beschleunigungsänderung. Der Begriff Energienutzung bezieht sich auf die Umwandlung von einer Energieform in eine andere Energieform (→ Arbeit). Eine Energieerzeugung ist aufgrund des Energieerhaltungssatzes nicht möglich. Das gleiche gilt für Energieverbrauch, Energieverschwendung, Energiesparen und Energieverlust. In der Umgangssprache werden diese Worte oft mit moralischer Wertung für die Energieumwandlung verwendet. Weiterhin ist es nicht möglich, die Energieformen beliebig ineinander umzuwandeln. Insbesondere ist es unmöglich, dass ein System seine Wärmeenergie komplett als Arbeit abgibt. Beispiele für die Energieumwandlung sind die Erzeugung von Licht und Wärme aus elektrischer Energie über einen elektrischen Widerstand und die Umwandlung der elektrischen Energie mit Hilfe des Elektromagnetismus über magnetische Felder in einem Elektromotor in kinetische Energie. Chemische Energie eines Brennstoffs wird bei der Verbrennung in Wärmeenergie verwandelt oder in Verbrennungsmotoren (als Kraftstoff) in kinetische Energie umgewandelt. Abhängig vom Wirkungsgrad der Motoren wird ein relativ großer Anteil der verbrauchten Energie direkt in Abwärme umgewandelt. Kinetische Energie wird bei der Bewegung entgegen dem Schwerefeld der Erde, also bergauf, in potentielle Energie oder über Reibung in Wärmeenergie oder akustische Energie umgewandelt. In Elektrizitätswerken wird elektrischer Strom erzeugt. Entweder wird dabei vorhandene potentielle Energie (Speicherkraftwerk) oder kinetische Energie (Laufkraftwerk, Windenergieanlage) über Generatoren in elektrische Energie umgewandelt oder es wird der Umweg über eine Wärmekraftmaschine gewählt, um aus Wärme Energie zu gewinnen. Beispiele dafür sind Wärmekraftwerke, die mit Kohle, Öl, Gas, Biomasse, Kernkraft oder auch Müll betrieben werden. Strahlungsenergie, auch in Form von akustischer Energie, wird beim Auftreffen auf eine absorbierende Fläche meistens in Wärmeenergie verwandelt.

Energieversorgung und -verbrauch

Mit Energieversorgung und -verbrauch(
- ) wird die Nutzung von verschiedenen Energien in für Menschen gut verwendbaren Formen bezeichnet. Die von Menschen am häufigsten benutzten Energieformen sind Wärmeenergie und Elektrizität. Die menschlichen Bedürfnisse richten sich vor allem auf die Bereiche Heizung, Nahrungszubereitung und den Betrieb von Einrichtungen und Maschinen zur Lebenserleichterung. Hierbei ist das Thema Fortbewegung und der Verbrauch z. B. fossiler Energieträger in Fahrzeugen nicht unerheblich. Die verschiedenen Energieträger können über Leitungen die Verbraucher erreichen, wie typischerweise elektrischer Energie, Erdgas, Fernwärme und Nahwärme, oder sie sind weitgehend lagerfähig und beliebig transportfähig, wie z. B. Steinkohle und Braunkohlen, Heizöle, Kraftstoffe (Benzine, Dieselkraftstoffe), Industriegase, Kernbrennstoffe (Uran), Biomassen (Holz u. a.). Der Energieverbrauch ist weltweit sehr unterschiedlich und in den Industrieländern um ein vielfaches höher als z. B. in der dritten Welt. In industriell hoch entwickelten Ländern haben sich seit dem 19. Jahrhundert Unternehmen mit der Erzeugung und Bereitstellung von Energie für den allgemeinen Verbrauch beschäftigt. Hierbei steht die zentrale Erzeugung von elektrischer Energie sowie die Übertragung an die einzelnen Verbraucher im Vordergrund. Weiterhin ist die Beschaffung, der Transport und die Verwandlung von Brennmaterial zu Heizzwecken ein wichtiger Wirtschaftszweig. Ca. 40 Prozent des weltweiten Energiebedarfes wird durch elektrische Energie gedeckt. Spitzenreiter im Verbrauch dieses Anteils sind mit ca. 20 Prozent elektrische Antriebe. Danach ist die Beleuchtung mit 19 Prozent, die Klimatechnik mit 16 Prozent und die Informationstechnik mit 14 Prozent am weltweiten elektrischen Energiebedarf beteiligt. (
- ) Energie kann nicht im eigentlichen Sinne verbraucht werden, sie kann nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden. (Energieerhaltungssatz)

Energieträger

Hauptartikel: Energieträger

Erschöpfliche Energieträger

Fossile Energieträger

- Kohle (Steinkohle, Braunkohle)
- Torf
- Erdöl
- Ölsande/Ölschiefer
- Erdgas
- Gashydrat (noch ungenutzt auf dem Meeresboden) (alles chemische Energie)

Kernbrennstoffe

- Uran (Kernspaltung)
- Plutonium (Kernspaltung)
- Wasserstoff (Deuterium und Tritium in Kernfusionsreaktoren) (alles Kernenergie)

Erneuerbare Energieträger

(siehe auch Erneuerbare Energie)
- Bioenergie/Biomasse (chemische Energie)
- Geothermie (thermische Energie)
- Solarenergie (Strahlungsenergie)
- Wasserkraft (potentielle und kinetische Energie)
- Windenergie (kinetische Energie)

Formeln

- Potenzielle Energie im Gravitationsfeld:

E_ \approx m \cdot g \cdot h = F_G \cdot h

ist gleich Gewichtskraft mal Höhe. Diese Formel ist im Schwerefeld eines Himmelskörpers mit Radius

R_p

nur eine Näherung, genauer ist:

E_ = mgh\frac

.
- Potenzielle Energie einer gespannten Feder:

E_ = \cdot D \cdot s^2

, wobei D die Federkonstante und s die Auslenkung der Feder aus der Ruhelage ist.
- Energie eines elektrischen Feldes:

E = \frac

, wobei Q die Ladung und C die Kapazität ist.
- Äquivalenz von Masse und Energie:

E = m c^2 = \frac

, wobei

m_0

die Ruhemasse des Körpers und c die Lichtgeschwindigkeit ist.
- Nach dem Welle-Teilchen-Dualismus ist Strahlungsenergie

E = h \cdot f

, wobei h das Planck’sche Wirkungsquantum und

f

die Frequenz ist.
- Klassische kinetische Energie:

E_ = \frac \cdot m \cdot v^2

- Relativistische kinetische Energie:

E_ = E - E_0 = \frac - m_0 \cdot c^2 = m_0 c^2\left(\frac - 1\right)

- Energie eines Erdbebens:

E=10^

, wobei M die Magnitude auf der Richterskala ist und E die Einheit „Tonnen TNT“ besitzt.
- Arbeit (Energieänderung)

W = \Delta E = \int P(t)dt

, wobei P die Leistung und t die Zeit ist. Bemerkungen: 1. Die hier aufgeführten "Formeln" sind die Definitionen der verschiedenen Energien als Zustandsgrößen. Formeln, z. B. die für den freien Fall, sind die mathematische Darstellung für den Vorgang. 2. Für alle Energiedefinitionen wird ein großes E für Energie verwendet, obwohl in einigen Fällen nicht Energien E, sondern bezogene Energien e definiert werden. Die "Federenergie" ist die auf eine Feder bezogene Energie e =E/Feder. Die "Strahlungsenergie" ist die auf auf ein Photon bezogene Energie e = E/Photon. Jede Energieform Ej besteht aus einer Quantitätgröße Mj und der bezogenen Energie ej : Ej = Mj ej. Nur die so definierten Energieformen Ej treten primär in Energiebilanzen auf. 3. Arbeit ist keine energetische Zustandsgröße, wie die anderen hier definierten Energieformen. Arbeit ist eine Vorgangsgröße, die eine Energieänderung in einem System bewirken kann. Eine andere übliche Definition ist Arbeit ist

W =\int F dx

Einheit

Die SI-Einheit der Energie ist das Joule. 1 J = 1 Nm = 1 Ws = 10⁷ erg = 0,2388 cal = 0,102 kpm = 0,2778·10^-6 kWh

Größenordnungen

Die folgende Aufstellung soll helfen, ein Gefühl für die Größenordnungen von Energie zu erhalten. Der Hauptartikel findet sich unter Größenordnung (Energie). ; 1 J = 1 Ws = 1 Nm : potentielle Energie, die beim Anheben einer Schokoladentafel (ca. 100 g) um 1 Meter in dieser gespeichert wird. ; 1,0·10⁰ J = 10^-3 kJ : ungefährer täglicher körperlicher Energieumsatz eines Menschen. ; 3,6·10⁶ J = 3600 kJ = 3600 kWs = 1 kWh : Abrechungseinheit für Strom, Gas usw. ; 2,9·10⁷ J = 8,141 kWh = 1 kg SKE : eine Steinkohleeinheit entspricht der Energiemenge, die beim Verbrennen von 1 kg Steinkohle umgewandelt wird. Dies ist ein gängiges Maß bei der Angabe von Primärenergie-Mengen. (1998 betrug der weltweite Primärenergie-Umsatz 14,1 Gt SKE = 390·10¹⁸ J) ; 1 eV = 1,602 176 462(63) · 10^-19 J : Die Einheit Elektronvolt wird unter anderem in der Festkörper-, Kern- und Elementarteilchenphysik verwendet. Ein Photon von violettem Licht hat eine Energie von ca 3 eV, eines von rotem ca. 1,75 eV.

Siehe auch

- Größenordnung (Energie) - eine wertmäßige Zusammenstellung von alltäglichen und unalltäglichen Energien, die uns umgeben, ideal um Größenvergleiche aufzustellen.
- Energieerhaltung
- Energieeinsparung
- Energiemix
- Nutzpflanzen#Energie und Kraftstoffe liefernde Pflanzen

Weblinks

- [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=021110.rm Was ist Energie?] Real Video (Aus der Fernsehsendung Alpha Centauri)
- [http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph09/materialseiten/06_energie.htm Versuche und Aufgaben zur Energie]
- [http://www.energie-evolution.de/ Beschreibung von regenerativen Energiequellen]
- [http://www.rettet-unsere-welt.de/index.php?page=wissen&p2=geraete_leistungen Energiebedarf einiger typischer Haushaltsgeräte]
- [http://www.energie-zeitung.de/ Energie sparen, Heizung,Geothermie und Wärmepumpe]
- [http://www.hellfirez.de/web/referate/inhalte/Physik_Energie.htm Erzeugung von elektrischer Energie allgemein und anhand verschiedener Beispiele]
- [http://www.erdwaerme-zeitung.de/ Infos über Erdwärmeheizung und Geothermie]
- http://www.greenribbonpledge.com (engl.) Kategorie:Physik Kategorie:Erneuerbare Energie ja:エネルギー ko:에너지 ms:Tenaga simple:Energy th:พลังงาน

Drehmoment

Als Drehmoment bezeichnet man die physikalische Größe, die bei der Beeinflussung einer Drehbewegung wirkt.

Definition

Wirkt auf einen starren Körper eine Kraft, so wird er beschleunigt: Seine Geschwindigkeit wird verändert. Er führt eine geradlinige oder (z.B. unter Einfluß der Gravitation) gekrümmte Bewegung = Translationsbewegung aus. Wird der Körper an einem Punkt festgehalten, so ist keine Translationsbewegung mehr möglich. Die Bewegungsmöglichkeit des Körpers reduziert sich dann auf Rotationsbewegungen (Drehungen) um diesen Punkt. Die Größe, die diese Drehbewegung beeinflusst, d.h. die die Änderung der Rotationsgeschwindigkeit verursacht, heißt Drehmoment. Eine einzelne Kraft

\vec F_1

kann keine reine Drehbewegung verursachen. Eine Veränderung der Drehbewegung ohne Änderung der Translationsbewegung ist erst möglich, wenn ein Kräftepaar angreift. Die zweite Kraft wird z.B. durch die drehbare Befestigung des Körpers aufgebracht. Ist die zweite Kraft entgegengesetzt gleich der ersten Kraft,

\vec F_2=-\vec F_1

, so ist die resultierende Kraft auf den Körper Null und die Translationsbewegung ändert sich nicht. Trotzdem bewirkt das Kräftepaar ein Drehmoment und dadurch eine Veränderung der Drehbewegung. Dabei ist neben der Größe der beiden Kräfte

\vec F_1

und

\vec F_2

auch der Abstand der beiden Punkte, an denen die Kräfte angreifen, von Bedeutung. Der Abstand

\vec r

ist ein Vektor, der vom Angriffspunkt der Kraft

\vec F_2

zum Angriffspunkt von

\vec F_1

zeigt. Zum Drehmoment trägt nur die Komponente

r'

von

\vec r

bei, die senkrecht auf der Richtung der Kraft

\vec F_1

(oder

\vec F_2

) steht.

r'

ist der Abstand, in dem die beiden Kräfte wirken. Der Betrag des Drehmoments ist dann das Produkt von

|\vec F_1|

mit

r'

, und die Richtung des Drehmoments ist senkrecht zu der Ebene, die durch die Kraft

\vec F_1

und den Abstandsvektor

\vec r

aufgespannt wird, und zwar in der Richtung, in die der Daumen zeigt, wenn man mit den gekrümmten Fingern der rechten Hand in Richtung der durch das Drehmoment hervorgerufenen Drehbewegung zeigt. Dieser Zusammenhang zwischen den auf den Körper wirkenden Kräften, dem Abstandsvektor der beiden Angriffspunkte und dem Drehmoment (in Betrag und Richtung) wird in kompakter Form durch das Kreuzprodukt (Vektorprodukt) ausgedrückt. In dieser Darstellung erhält man für das Drehmoment

\vec M

die Definition: :

\vec M =\vec r\times\vec F_1

. Die physikalische Dimension des Drehmoments ist damit das Produkt aus Kraft und Weg. Im SI-System hat es die (abgeleitete) Maßeinheit Newtonmeter (

\mathrm

D'Alembertsches Prinzip

Wirkt auf einen Körper eine von Null verschiedene resultierende Kraft, z.B. weil nur eine einzige Kraft

\vec F_1

von außen einwirkt, so wird der Körper nach dem 2. Newtonschen Gesetz beschleunigt. Nach dem d'Alembertschen Prinzip wird dies im beschleunigten Bezugssystem so beschrieben, dass eine Trägheitskraft (Scheinkraft)

\vec F_t = -m\vec a

berücksichtigt wird. Wenn die Wirklinie der Kraft

\vec F_1

nicht durch den Schwerpunkt geht, dann bilden

\vec F_1

und

\vec F_t

ein Kräftepaar, das ein Drehmoment erzeugt (obwohl im beschleunigten Bezugssystem die Summe aller Kräfte einschließlich der Trägheitskraft Null ergibt!). Die Beschreibung des gleichen Vorgangs im ruhenden System (Inertialsystem) kommt ohne Trägheitskräfte aus. Hier bewirkt

\vec F_1

sowohl eine Beschleunigung als auch ein Drehmoment

\vec M =\vec r\times\vec F_1

und damit eine Winkelbeschleunigung (Beispiel: Anschneiden eines Balles durch seitliches Treten). Siehe auch: Hauptartikel D'Alembertsches Prinzip

Reale Körper

Reale Körper sind keine starren Körper. Das Modell des starren Körpers kann hier nur angewandt werden, wenn die durch die Einwirkung des Drehmoments hervorgerufene Deformation (z.B. Torsion) des Körpers vernachlässigbar klein ist. Die Definition des Drehmoments selbst lässt sich jedoch auch auf den Fall übertragen, der die Deformation des Körpers einschließt. Zur Unterscheidung dieses Falles von dem der reinen Drehbewegung wird in der Technik die Größe, die auch die Deformation einschließt, als Moment bezeichnet. Nur im Fall der reinen Drehbewegung kann von Drehmoment gesprochen werden.

Beispiel

Moment Ein praktisches Beispiel zur Veranschaulichung des Drehmoments ist das Lösen einer festsitzenden Schraube. Wenn die Schraube horizontal angeordnet ist und man einen Schraubenschlüssel von einem Meter Länge so auf die Schraube aufsetzt, dass der Hebelarm nach links weist, so kann man zum Lösen der Schraube auf diese ein Drehmoment von 100 Nm (100 N · 1 m) ausüben, wenn man das Ende des Schraubenschlüssels mit einer Kraft von 100 N nach unten drückt. Die Schraube muss dabei eine rückhaltende Kraft von 100 N in entgegengesetzter Richtung (nach oben) aufbringen, was z.B. zu einem Verkanten/Verbiegen der Schraube führen kann. Diese Situation wird mit einem kürzeren Schraubenschlüssel noch verschärft. Um mit einem halb so langen Schlüssel das selbe Drehmoment aufzubringen wird eine Kraft und Gegenkraft von 200 N benötigt (200 N · 0,5 m). Diese zusätzliche Belastung der Schraube kann komplett verhindert werden, wenn man einen Schlüssel verwendet, dessen auf die Schraube aufzusetzender Sechskant sich in der Mitte des Hebelarms des Schlüssels befindet. Wenn man bei diesem an beiden Enden mit einer Kraft von 100 N in entgegengesetzter Richtung zieht und der Schlüssel eine Länge von einem Meter besitzt, so wird auch hier ein Drehmoment von 100 Nm (100 N · 0,5 m + 100 N · 0,5 m) ausgeübt, aber ohne dass die Schraube die Rückhaltekraft aufbringen muss. Wenn man einen solchen Schlüssel nicht zur Hand hat, so kann man die Schraube auch dadurch entlasten, dass man mit der gleichen Kraft, mit der man das linke Hebelende nach unten drückt, am anderen Ende (dicht an der Schraube) nach oben zieht.

Vergleich mit der Translationsbewegung

Das Verständnis des Drehmoments kann ein Vergleich der bei einer Drehbewegung auftretenden Größen mit den charakteristischen Größen der Translationsbewegung erleichtern: Das Massenträgheitsmoment

J

, oder auch kurz Trägheitsmoment ist allgemein nicht konstant, und kann allgemein auch nicht als Skalar dargestellt werden, sondern vielmehr als Tensor 2. Stufe, dem Trägheitstensor. Der Punkt über einer Größe besagt, dass es sich hier um deren Zeitliche Änderung (Ableitung

\frac

) handelt, z.B.

\dot

, der zeitlichen Änderung des Drehimpulses:

\vec M=\dot\vec L=\frac

Unterschiedliches Auftreten des Drehmoments

In der Technik ist es gebräuchlich, dem Drehmoment unterschiedliche Bezeichnungen zu geben, je nachdem in welchem Zusammenhang sie wirken: Man unterscheidet je nach der Richtung, in der Leistung fließt, zweierlei Drehmomente: # Antriebsmoment ist das Drehmoment, womit die Maschine etwas antreibt und Leistung abgibt. # Abtriebsmoment ist das Drehmoment, womit die Maschine angetrieben wird und Leistung aufnimmt.
- Antriebsmoment eines Motors
- Abtriebsmoment eines Generators, eines Kompressors oder einer Pumpe
- Antriebsmoment und Abtriebsmoment eines Getriebes
- Anfahrmoment einer Gasturbine
- Anzugsmoment einer Schraube
- Drehmoment in der Propellerwelle eines Schiffes Bei den folgenden Größen geht es nicht um die Bewegung, sondern um die Belastung und Deformation der Körper; in der Technik werden sie daher nicht als Drehmoment, sondern als Moment bezeichnet:
- Biegemoment in einem Stahlträger
- Torsionsmoment in einer Welle
- Einspannmoment eines Kragträgers
- krängendes Moment des Windes auf ein Segelboot

Weblinks

- [http://www.lorenz-messtechnik.de/artikel/entw-dre.htm Entwicklung und Zukunft der Drehmomentmesstechnik]
- [http://www.e31.de/torque.html Drehmoment und Leistung beim Auto]

Siehe auch

- Moment Kategorie:Mechanik ja:力のモーメント ms:Tork

Volumenstrom

Unter einem Volumenstrom versteht man das Volumen eines Mediums, dass sich innerhalb einer Zeiteinheit (1 Sekunde[s], 1 Minute[min], 1 Stunde[h]) durch einen Querschnitt bewegt. Bei Fluiden oder Gasen wird der Volumenstrom als

\dot V=C\cdot A

definiert. C : [m/s] mittlere Strömungsgeschwindigkeit A : [m^2] Querschnitt an der Stelle. Volumen Da die Strömungsgeschwindigkeit in einem Querschnitt nicht konstant ist (siehe Darstellung), wird die mittlere Strömungsgeschwindigkeit [C] durch Integration (s. Integralrechnung) bestimmt:

C=\frac\cdot\int_ c\, \cdot \mathrmA

c : Geschwindigkeit an einer Stelle des Querschnitts (Eine Funktion des Ortes => f(x,y), wenn Strömungsrichtung = z) Vorsicht: hier wird nicht die Masse[kg], bzw. der Massenstrom [kg/s] des Mediums berechnet, sondern nur das Volumen [m^3] was sich innerhalb einer Zeiteinheit[s] durch den Querschnitt bewegt! Für c kann auch v verwendet werden. Kategorie:Strömungslehre

Hydraulikflüssigkeit

Hydraulikflüssigkeit ist ein Fluid, welches zur Übertragung von Energie (Volumenstrom, Druck) in Hydrauliksystemen in der Fluidtechnik benötigt wird. Je nach Verwendungszweck und geforderter Eigenschaft (besondere Hoch- oder Tieftemperaturfestigkeit, schwere Entflammbarket, besondere Schmierfähigkeit) sind diese unterschiedlich aufgebaut:

Auf Mineralölbasis

Die am häufigsten eingesetzte Hydraulikflüssigkeit ist auf Mineralölbasis mit entsprechenden Additiven aufgebaut. Sie wird auch als Hydrauliköl bezeichnet. Die Anforderungen an diese Hydrauliköle sind in der DIN 51524 mit den Bezeichnungen HL, HLP, HVLP festgelegt. HL: mit Wirkstoffen zum Erhöhen des Korrosionsschutzes und der Alterungsbeständigkeit (DIN 51 524, Teil 1) HLP: mit Wirkstoffen zum Erhöhen des Korrosionsschutzes, der Alterungsbeständigkeit sowie zur Verminderung des Freßverschleißes im Mischreibungsgebiet (DIN 51 524, Teil 2) HVLP: mit Wirkstoffen zum Erhöhen des Korrosionsschutzes, der Alterungsbeständigkeit, zur Verminderung des Fressverschleißes im Mischreibungsgebiet sowie zur Verbesserung des Viskositäts-Temperatur-Verhaltens (DIN 51 524, Teil 3) HLPD: mit Wirkstoffen zum Erhöhen des Korrosionsschutzes, der Alterungsbeständigkeit und detergierenden Zusätzen (nicht genormt)

HFA: Öl in Wasser Emulsionen

Wassergehalt > 80% und Konzentrat auf Mineralölbasis oder auf Basis von löslichen Polyglykolen. Bei Konzentrat auf Mineralölbasis besteht Gefahr der Entmischung und sind Mikrobenanfällig. schwer entflammbar, einsetzbar für Temperaturen zwischen +5°C bis +55°C

HFB: Wasser in Öl Emulsionen

Wassergehalt > 40% und Mineralöl. Wird selten verwendet. schwer entflammbar, einsetzbar für Temperaturen zwischen +5°C bis +60°C

HFC: Wasserglykole

Wassergehalt > 45% und Polymer-Lösung, schwer entflammbar, einsetzbar für Temperaturen zwischen -20°C bis +60°C. Haben negativen Einfluß auf Lebensdauer von Wälzlagern

HFD: Synthetische Flüssigkeiten

HFD-R: Phosphorsäure Ester HFD-S: chlorierte Kohlenwasserstoffe HFD-T: Mischung aus HFD-R und HFD-S Haben höhere Dichte als Mineralöl oder Wasser, können Probleme beim Ansaugverhalten von Pumpen verursachen und greifen viele Dichtungswerkstoffe an. schwer entflammbar, einsetzbar für Temperaturen zwischen -20°C bis +150°C.

Biologisch abbaubar

hergestellt auf Basis pflanzlicher Öle (z.B. Rapsbasis). Einsatz in Biologisch kritischer Umgebung (Baumaschinen in Wasserschutzgebieten, Pistengeräte im Gebirge etc.) Kategorie:Fluidtechnik

Hydraulikmotor

Hydraulikmotoren, auch Hydromotoren genannt, haben die Aufgabe hydraulische Energie (Druck + Flüssigkeitsstrom) in mechanische Arbeit umzuwandeln. Es existieren hierzu eine Vielzahl von Bauarten, in ihrer Arbeitsweise grob einteilbar in Konstant- und Verstellmotoren. Sie werden häufig baugleich zu Hydraulikpumpen produziert. Das Einsatzgebiet ist ausschlaggebend für die Dimension und Leistung eines Hydromotors. Die Größe eines Motors/Pumpe wird mit der Nenngröße angegeben. Eine Bauform ist der Axialkolbenmotor.

Siehe auch

- Hydraulikpumpe

Weblinks

- [http://www.linde-hydraulik.de/ Linde AG]
- [http://www.boschrexroth.com Bosch-Rexroth]
- [http://www.sauer-danfoss.de Sauer-Danfoss] Kategorie:Fluidtechnik Kategorie:Fluidelement

Zahnradpumpe

Die Zahnradpumpe ist eine Maschine hauptsächlich zur Förderung von Flüssigkeiten. Sie ist eine Unterart der Verdrängerpumpe.

Aufbau

Die Zahnradpumpe besteht im Prinzip aus drei Bauteilen:
- Gehäuse mit Zu- und Ablauf
- Zwei Zahnräder (davon eines angetrieben) Je nach Anordnung und Größe der Zahnräder unterscheidet man zwischen Außen-, Innenzahnrad- und Zahnringpumpen. Bei der Außenzahnradpumpe mit Evolventenverzahnung wird das zu fördernde Medium in den Räumen zwischen Zähnen und Gehäuse transportiert. Die Pumpe ist durch den einfachen Aufbau robust und preiswert. Bei der Innenzahnrad- und Zahnringpumpe läuft das treibende Zahnrad exzentrisch in der Innenverzahnung eines Zahnringes. Dabei wird das Medium durch den sich im Volumen verändernden Verdrängungsraum zwischen den Zahnlücken gefördert. Beide Bauformen unterscheiden sich hauptsächlich durch die Größenverhältnisse von Zahnrad und Zahnring. Während der Außenring einer Zahnringpumpe (nach ihrem Entwickler auch Eaton-Pumpe genannt) genau einen Zahn mehr als das Innenrad hat und meistens eine Trochoidenverzahnung aufweist, sind es bei der Innenzahnrad- oder Sichelpumpe außen deutlich mehr Zähne als innen. Sichelpumpe Sichelpumpe Sichelpumpe

Anwendung

Hauptanwendungsgebiet ist der Einsatz als Pumpe zum Umwälzen von Kühlkreisläufen, so etwa als Ölpumpe beim Verbrennungsmotor des Automobils. Ein weiteres Anwendungsgebiet finden sich bei der Förderung hochviskoser Flüssigkeiten (Schmelzen) bei hohen Temperaturen unter hohen Drücken gefördert werden sollen. Die Zahnringpumpe wird ebenfalls am häufigsten als Motorölpumpe in Pkw-Motoren eingesetzt. Kategorie:Pumpe ja:歯車ポンプ

Axialkolbenpumpe

Axialkolbenpumpen werden sowohl in industriellen Anwendungen (z.B. Schwermaschinenbau, Kunststoffmaschinenbau) als auch in mobilen Arbeitsmaschinen verwendet. Pumpen können konstantes oder variables Fördervolumen haben. Sie werden in hydrostatischen Getrieben in Fahrzeugen eingesetzt. Dabei wird Leistung (Drehzahl und Drehmoment) über Öldruck (maximal ca 400-500 bar) übertragen. Der Ölfluss ist dabei stufenlos regelbar, dadurch ergibt sich ein stufenlos verstellbares Getriebe mit sehr hoher Leistungsdichte. Typische Einsatzbereiche sind Bagger, Radlader, vermehrt Traktoren, Pistenraupen, Mähdrescher und viele andere Langsamfahrer. Im Vergleich mit einem Drehmomentwandler zeigen sich die verschiedenen hydraulischen Prinzipien:
- Im hydrodynamischen Wandler wird über den Ölfluss ein Moment am Abtrieb erzeugt.
- Im hydrostatischen Getriebe wird über den Öldruck ein Moment am Abtrieb erzeugt. Siehe auch: Axialpumpe; Axialkolbenmaschine Kategorie:Fluidelement Kategorie:Fluidtechnik

Radialkolbenpumpe

Eine Radialkolbenpumpe ist ein Element der Fluidtechnik. Diese Pumpe hat im Gegensatz zu den Axialkolbenpumpen Kolben, welche (in aller Regel ungerade Kolbenzahl) radial und senkrecht zur Antriebswelle angeordnet sind. Deren Hubbewegung wird entweder durch einen auf der Pumpenwelle befindlichen Exzenter (innenbeaufschlagt) oder einen außen liegenden Exzenter (außen beaufschlagt) hervorgerufen. Radialkolbenpumpen zeichenn sich durch hohe erreichbare Drücke (bis 600 bar) aus. Bild:Radialkolbenpumpe innen.jpg Radialkolbenpumpe innen beaufschlagt Bild:Radialkolbenpumpe aussen.jpg Radialkolbenpumpe außen beaufschlagt Siehe auch: Hydraulikpumpe Kategorie:Fluidtechnik Kategorie:Fluidelement

Flügelzellenpumpe

Eine klassische Drehschieberpumpe besteht aus einem Hohlzylinder (Stator), in dem ein weiterer Zylinder (Rotor) rotiert. Die Drehachse des Rotors ist dabei exzentrisch zum Stator angeordnet, der Rotor berührt die Innenwand des Stators zwischen Einlass- und Auslassöffnung. Diese Stelle ist die Trennstelle zwischen Saug – und Druckraum.

Arbeitsweise

In den Rotor (2) sind ein oder mehrere, meist radial angeordnete Führungen eingearbeitet. In diesen Führungen sitzen die Drehschieber (3). Diese Schieber unterteilen den Raum zwischen Stator und Rotor in mehrere Kammern. Um die Abstandsänderung zwischen Rotor (2) und Stator (1) während eines Umlaufes auszugleichen, können sich die Drehschieber in den Führungen bewegen. Sie werden meist durch eine im Grund des Schlitzes angebrachte Feder (4) gegen die Innenwand des Stators gedrückt. Um die Schmierung zu gewährleisten, wird meist ein kleiner Schmierölsee innerhalb der Pumpe erzeugt, durch den die Drehschieber laufen. Die Pumpe fördert daher auch immer einen kleinen Teil des Schmierstoffes. Dieser wird meist im Auslasstrakt abgeschieden und wieder dem Schmierstoffreservoir zugeführt. Es werden auch schmiermittelfreie Drehschieberpumpen angeboten. (Ein im Querschnitt elliptisches Gehäuse dient zum hydrostatischen Druckausgleich des Rotors.)

Konstruktive und funktionale Details

Einfache Vakuumpumpen werden tatsächlich praktisch genau so, wie in der Prinzipzeichnung dargestellt, gebaut. Da bei dieser Anwendung nur Luft, zumeist sogar sehr stark verdünnt, gefördert wird, macht sich der Umstand, dass das im Fördertakt eingeschlossene Volumen nicht konstant ist (das Fördermedium also, solange es keine Verbindung zu Einlass- oder Auslassöffnung hat, weiter verdünnt und wieder verdichtet wird), kaum nachteilig bemerkbar. Für andere Anwendungen, insbesondere das Fördern nicht komprimierbarer Flüssigkeiten, muss durch konstruktive Maßnahmen Abhilfe geschaffen werden - üblicher Weise durch Vergrößerung von Ein- und Auslassöffnung:
- Einlassöffnung ca. bis zur Marke 90°
- Auslassöffnung ca. bis zur Marke 270° Mit den durch die vergrößerten Öffnungen angepassten Steuerzeiten verschwindet der Fördertakt und damit das Problem.

Anwendungen

- Vakuumpumpe für den Grobvakuumbereich (1,000 - 0,001 bar, bei Förderleistungen von ca 20-500 m³/h)
- Hydraulikpumpe (z.B. Servolenkung, Aktivsitze von Luxus-Automobilen)

Siehe auch

- Pumpe
- Kreiselpumpe
- Drehschieberpumpe nach Wolfhart
- Starrflügelverdrängerpumpe

Weblinks

- [http://avt-vakuumtechnik.de/lexikon/erzeugung/drehschieber.htm Lexikon von avt-vakuumtechnik.de]
- [http://www.desy.de/physik.begreifen/Drehpmp.html Animation von www.desy.de]
- [http://www.asf-thomas.de/liquid/ Anwendung für Flüssigkeiten]
- [http://www.vacuum-guide.com/firmenlisten/produkte/drehschieber.htm Drehschiebervakuumpumpen Hersteller (englisch)] Kategorie:Pumpe

Schraubenpumpe

Abgeleitet von der archimedischen Schraube, ist die Schraubenpumpe eine Pumpe, mit der man Flüssigkeiten fördert. Im Gegensatz zur vorgenannten Pumpe besitzt sie aber mehrere Spindeln, die wie schrägverzahnte Zahnräder die Flüssigkeit in den Gewindelücken entlang der Gehäusewand fördern. Die Spindeln sind besonders passgenau gearbeitet, sodass sie eine gegeneinander abdichtende Form besitzen, die ein Rückströmen der Flüssigkeit verhindern. Durch die Bauform wird ein geräuscharmer, pulsationsfreier Förderstrom erreicht. Bei meist niedrigen Drücken wird ein hoher Volumenstrom gefördert. Siehe auch: Archimedische Schraube, Schnecke (Technik), Fleischwolf Kategorie:Pumpe

Drehschieberpumpe

Arbeitsweise

Konstruktive und funktionale Details

Anwendungen

- Vakuumpumpe für den Grobvakuumbereich (1,000 - 0,001 bar, bei Förderleistungen von ca 20-500 m³/h)
- Hydraulikpumpe (z.B. Servolenkung, Aktivsitze von Luxus-Automobilen)

Siehe auch

- Pumpe
- Kreiselpumpe
- Drehschieberpumpe nach Wolfhart
- Starrflügelverdrängerpumpe

Weblinks

Kategorie:Fluidtechnik

Kategorie:Strömungslehre Kategorie:Gastechnik

Kategorie:Pumpe

Kategorie:Strömungslehre Kategorie:Gerät zur Technischen Hilfeleistung

Skyline (Tacoma, Washington)

Skyline is a neighborhood located in the north end of Tacoma, Washington. The area is sometimes referred to as "Narrows View," because of its view of the Tacoma Narrows Bridge. The boundaries of Skyline are poorly defined, but it is generally accepted that the center of the area is Skyline Drive. During recent years, house prices have climbed significantly in this area, with view property at a premium. Category:North Tacoma, Washington Category:Tacoma, Washington

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