3D Glockensyphon

[NBGer]

Ich will ein kleines Ebbe-Flut Beet bauen.
Den dazu notwendigen Glockensyphon möchte ich mir selbst mit dem 3D-Drucker erstellen.

Da es ein sehr kleines Beet wird (Indoor in Kombination mit einem Aquarium), würde ich die passende Größe nicht fertig kaufen können.
Außerdem war mir ein integrierter Überlauf wichtig, falls der Syphon mal streikt. Ich möchte keine Sauerei auf dem Fußboden haben.

Die Design-Phase ist noch nicht ganz abgeschlossen, ein paar Details muss ich noch konstruieren, aber für ein paar Screenshots reicht es schon.
Außerdem habe ich die ersten Teile schon gedruckt.

Die wesentlichen Teile sind noch nicht gedruckt. Falls jemand meint, so funktioniert das nicht oder jemand hat noch Verbesserungsvorschläge, dann meldet euch. Dieses WE will ich das Teil fertig bekommen!
Die Teile im Einzelnen:
1. Die Glocke
   

2. Die Kontermutter
   

3. Das Unterteil mit der Verschaubung, dem Standrohr und dem Überlauf
   

und noch Screenshots im zusammengebauten Zustand

   
   

[NBGer]

die ersten gedruckten Teile:

   

unten links ist eine Dichtung aus EPDM, Innendurchmesser 61 mm (Kaufteil)
Ausgehend von diesem Maß sind alle weiteren Abmessungen entstanden.

Ich wurde schon mal darauf aufmerksam gemacht, dass Teile aus dem 3D-Drucker nicht wirklich wasserdicht sind.

Nach etwas Recherche habe ich das gefunden: https://help.prusa3d.com/de/article/wass...cke_112324
und beim Drucken berücksichtigt

[Stephan]

Hallo Richard,

ich bin mir nicht sicher, aber der Trichter auf dem Standrohr wird die Funktion möglicherweise behindern. Der Sog des abfließenden Wassers soll die Luft aus der Glocke ziehen und das wird meiner Meinung nach durch den Trichter erschwert.

Gruß
Stephan

[elagricultor]

Moin Stephan
Ich dachte immer der ventzrieffekt im Glockensyphon beruht auf der qzerschnittsverengung. 2:1 ist glaub ich am besten.
Aber ohne Trichter hat bei mir noch kein Bellsyphon richtig funktiiniert
LG
Konstantin

[NBGer]

... aber der Trichter auf dem Standrohr wird die Funktion möglicherweise behindern. Der Sog des abfließenden Wassers soll die Luft aus der Glocke ziehen und das wird meiner Meinung nach durch den Trichter erschwert.

zu spät...wird schon gedruckt! :D
aber ich bin sicher, dass ich mindestens noch mal eine Version drucken muss! Ich glaube nicht, dass alles beim ersten Mal perfekt ist

Zum Trichter:  ich habe genau das Gegenteil gelesen: dass der größere Durchmesser beim Einlauf effektiver ist.

   

hab ich hier gefunden:
http://www.affnanaquaponics.com/2010/02/..._9459.html

[Stephan]

Hallo Zusammen,

ich hatte einfach nur ein 4cm Rohr im oberen, sich verjüngendem Teil einer 0,5l PET-Flasche und das ist stabil gelaufen. Ich lasse mich aber gerne eines besseren belehren und bin gespannt zu lesen ob es funktioniert.

Gruß
Stephan

[NBGer]

.... und bin gespannt zu lesen ob es funktioniert...

oja.....da bin ich auch schon sehr gespannt!

ich habe aber eine Befürchtung...wenn ich mir das Teil auf dem Drucker so ansehe, glaube ich, dass ich den Durchmesser vom Ablaufrohr zu klein habe. Als Zulauf für's Ebbe/Flut Beet habe ich zwar nur ne schwache Aquariumpumpe, aber möglicherweise fließt mehr ins Beet nach als abläuft, dann würde der Syphon nie stoppen

[NBGer]

sieht hübsch aus....

   

   

Testaufbau:

   

..... funktioniert aber nicht! :(

mit verschiedenen Fehlerbildern:

- der Syphon startet zwar, hört aber nach kurzer Zeit wieder auf (wahrscheinlich, wenn der Wasserspiegel unter den Einlauftrichter fällt
  manchmal funktioniert es aber; so ca 50:50

- die Abfluß-Geschwindigkeit ist zu schwach, selbst mit meiner kleinsten Aquariumpumpe hält sich Zulauf und Ablauf in etwa die Waage
  wenn ich die Pumpe abschalte, wenn der Syphon gestartet hat, dann läuft das Becken manchmal leer

jetzt erst mal nachdenken...hat jemand Ideen ?

was ich beim nächsten Versuch ändern werde: Das Standrohr (Ablaufrohr) drucke ich extra zum Einstecken oder so; dann kann ich mit verschiedenen Durchmessern / Längen experimentieren, ohne alles nochmal drucken zu müssen

[Stephan]

Hallo Richard,

schon faszinierend was so ein 3D-Drucker kann und sieht, genau wie Du es schreibst, hübsch aus. Jetzt klugscheißern ;-) "Ich kann den Trichter leider nicht sehen, würde aber den Trichter verkleinern, schließlich muss die Luft aus der Glocke gesaugt werden.

Welches Innenmaß hat das Fallrohr? Bei unserer Pumpe mit 1500l/h hat ein 40´iger Rohr völlig ausgereicht und die ca. 150l im Hydrokulturbeet in 2 min. leergezogen, die Taktung zwischen Auffüllen und Leerlaufen war ca. 7-9 min.

Gruß
Stephan

[NBGer]

... schließlich muss die Luft aus der Glocke gesaugt werden....

ich bin nicht sicher, ob wirklich die ganze Luft aus der Glocke gesaugt wird.
Ich habe mal ein paar Tage nachgedacht, bevor ich meinen nächsten Versuch mache und überlegt, warum und wie ein Glockensyphon funktioniert.

Natürlich kann ich völlig falsch liegen, aber hier meine Erklärung:

Wenn ein Glockensyphon arbeitet, dann hat man eigentlich zwei Wassersäulen, eine im Standrohr (Ablauf) und eine im Hüllrohr.
Dadurch, dass das Wasser aus dem Standrohr nach unten läuft (Schwerkraft), entsteht ein Unterdruck in der Glocke, der Wasser aus dem Hüllrohr hochzieht. Daraus ergibt sich meiner Meinung nach, dass das Volumen (und damit das Gewicht) der Wassersäule im Standrohr größer sein muss als im Hüllrohr. Ein Glockensyphon mit sehr kleinem Standrohr-Durchmesser und großem Hüllrohr-Durchmesser dürfte dann eigentlich nicht funktionieren.
Im Detail ist es dann noch etwas komplizierter. Ich unterteile den Ablauf in 3 Phasen:

1. Die Startphase

Das Wasser im Becken bzw. im Hüllrohr steigt über die Höhe des Standrohres. Damit fließt Wasser im Standrohr ab.
Alleine dadurch startet aber der Mechanismus noch nicht. Wenn nur wenig Wasser ins Standrohr fließt und sich nur ein Rinnsal im Ablauf bildet, dann kann Luft aus dem Standrohr hochgezogen werden und es entsteht kein Unterdruck. Dann läuft nur soviel Wasser ab wie nachgepumpt wird.
Erst wenn eine solide Wassersäule im Standrohr gebildet wird, kommt der Mechanismus ans Laufen!

2. Die Arbeitsphase

Nachdem die Wassersäule sich gebildet hat und kontinuierlich abläuft, arbeitet der Mechanismus kontinuierlich. Es muss eigentlich nur sichergestellt werden, dass mehr Wasser abläuft als zur gleichen Zeit ins Beet reinläuft. Ansonsten läuft es ewig weiter (Gleichgewicht) oder das Beet läuft sogar irgendwann über.

3. Die Stopphase

Sobald von irgendwoher Luft angesaugt wird, bricht der Unterdruck in der Glocke zusammen und der Mechanismus stoppt. Das passiert im Idealfall dann, wenn der Wasserpegel im Beet unter die Höhe der Löcher im Hüllrohr fällt.

zu 1:
das scheint aktuell mein größtes Problem zu sein. Es kommt keine stabile Wassersäule im Standrohr zustande. Das liegt wahrscheinlich daran, dass ich eine sehr schwache Pumpe verwende und der Wasserpegel nur langsam steigt. Das scheint sich durch 2 Beobachtungen zu bestätigen. Wenn ich eine stärkere Pumpe nehme, dann startet der Mechanismus. Nur ist in diesem Fall der Standrohr-Durchmesser zu klein, um das Beet schneller zu leeren als von der Pumpe gefördert wird. Nur wenn ich die Pumpe abschalte, dann läuft das Beet leer. Oder ich halte den Ablauf eine Zeitlang zu, bis der Wasserstand etwas höher steigt. Dann kommt der Mechanismus auch ans Laufen.

Der Trichter ist meiner Meinung nach wichtig! Damit läuft in der Startphase mehr Wasser ins Standrohr. Durch die Verjüngung im Rohr ist die Chance höher, dass sich eine solide Wassersäule bildet.

Darüber hinaus scheint es aber noch eine Reihe von dynamischen Effekten zu geben die eine Rolle spielen ( Bernoulli, Venturi...), dass kann ich aber aktuell noch nicht so ganz beurteilen.

Als nächstes werde ich mal den Durchmesser des Standrohres erhöhen. Der ist aktuell nur 15 mm ( hab ja auch nur ein sehr kleines Beet).
Mit einem größeren Durchmesser könnte ich erstens das Verhältnis Volumen Wassersäule im Standrohr zu Hüllrohr verbessern und zweitens würde das Beet schneller entleert werden (Verhältnis Ablauf/Zulauf verbessern).

Damit wird es aber noch schwieriger, eine solide Wassersäule aufzubauen. ich habe dafür noch eine Idee...da ich das aber noch nirgendwo im Internet so gesehen habe, fürchte ich, dass es aus irgenwelchen anderen physikalischen Gründen nicht funktionieren wird.

[Stephan]

Hallo Richard,

es ist leider nicht zu erkennen wie weit das Standrohr unter das Beet geführt ist, wenn Du die Fallhöhe im Standrohr erhöhst (unter dem Beet das Fallrohr verlängerst), erhöhst Du automatisch den Sog bzw. die Ablaufgeschw. und resultierend die Wassermenge, wäre mein erster Versuch beim bestehenden Syphon. Bei unserer Simplekonstruktion mit der Cola-Flasche, die sich nach oben verjüngt, musste ein Minimum an Luft abgesogen werden.
Ich habe mal Bellsyphon bei der Standard-Suchmaschine eingegeben und A) das Fallrohr ist fast immer unter dem Beet verlängert und B) der Trichter wird bei ca. 60% der Syphons dargestellt.

Gruß
Stephan

[NBGer]

Hallo Richard,

es ist leider nicht zu erkennen wie weit das Standrohr unter das Beet geführt ist, wenn Du die Fallhöhe im Standrohr erhöhst (unter dem Beet das Fallrohr verlängerst), erhöhst Du automatisch den Sog bzw. die Ablaufgeschw. und resultierend die Wassermenge, wäre mein erster Versuch beim bestehenden Syphon. Bei unserer Simplekonstruktion mit der Cola-Flasche, die sich nach oben verjüngt, musste ein Minimum an Luft abgesogen werden.
Ich habe mal Bellsyphon bei der Standard-Suchmaschine eingegeben und A) das Fallrohr ist fast immer unter dem Beet verlängert und B) der Trichter wird bei ca. 60% der Syphons dargestellt.

Gruß
Stephan

ja, Du hast das richtig erkannt...hier ist auch ein Problem. Ich habe das Fallrohr nach unten hin gar nicht verlängert, weil ich eigentlich den Platz nicht dazu habe. Ich wollte einfach Euroboxen aufeinander stapeln. Die obere als Ebbe/Flut-Beet, die untere als Sumpf.
Ein verlängertes Standrohr würde aber wahrscheinlich das Startproblem nicht lösen.
Eine Alternative wäre, unten am Fallrohr nochmal einen Bogen und eine waagrechte Verlängerung zu machen, wie hier
https://www.youtube.com/watch?v=rKEeXNwSxWU beschrieben ab 4:08

Eigentlich will ich aber mal ausprobieren, ob vielleicht ein Syphon unten (normaler Syphon wie am Waschbecken) das Problem nicht zuverlässiger lösen kann, da über das Fallrohr dann keine Luft angesaugt werden kann.

ab 4:27 in dem Video ist übrigens das mit dem Trichter erklärt; eigentlich genau so, wie ich vermutet habe!

@Stephan: Da in dem Video eine durchsichtige PET-Flasche verwendet wird, siehst Du auch recht gut, dass aus der Glocke nicht die ganze Luft rausgesogen wird!

interessantes Video...aber der Typ redet so schnell und viel, dass man Kopfschmerzen bekommt! :D :D ;)

[NBGer]

Nachtrag:
Gerade gefunden: Die Idee mit dem Syphon im Ablauf gibt es doch schon:
https://www.youtube.com/watch?v=ljqhGshezuE

[xafican]

Eigentlich möchte ich aber ausprobieren, ob vielleicht ein Siphon unten (ein normaler Siphon wie am Waschbecken) das Problem nicht zuverlässiger lösen kann, da über das Fallrohr dann keine Luft angesaugt werden kann.

Ab 4:27 in dem Video wird übrigens erklärt, wie der Trichter funktioniert. Eigentlich genau so, wie ich vermutet habe!