Duwkracht afsluitblaas berekenen

[Zarnikon]

Dag,
 
Ik zit met een probleem dat ik graag zou oplossen. 
De situatie is als volgt:
Regelmatig komen er bij ons palletten toe met 4 vaten op van 200kg. Deze vaten staan mooi tegen elkaar, wat een probleem vormt. Namelijk er moet iets tussen de vaten komen om deze makkelijker te kunnen openen. Momenteel gebeurt dit manueel wat niet echt ergonomisch is (vat van 200kg licht kantelen). Graag had ik dit opgelost door een soort van ballon tussen de vaten te steken en deze op te blazen tot dat de vaten licht uit elkaar gaan.
 
Hieronder een bovenaanzicht van de opstelling:
Waar de blauwe pijlen staan steken we momenteel iets tussen de vaten, hiervoor worden de vaten eerst manueel gekanteld om dit mogelijk te maken.
Graag had ik dus in het midden van de vaten een ballon gestoken die ik dan opblaas met een compressor.
 

 
 
 
Nu dacht ik aan een afsluitblaas dat ook gebruikt wordt om leidingen af te sluiten. Maar ik vroeg me af of dit genoeg duwkracht heeft om de vaten te spreiden. Graag zou ik dit ook zelf kunnen uitrekenen. Welke factoren hebben een invloed op hoeveel kracht er geleverd wordt of hoeveel gewicht weggeduwd kan worden? De luchtdruk, afmetingen van de blaas, type materiaal van de blaas, contactoppervlakte, ...?
En welke formules zijn er hier van toepassing?
 
Voorbeelden van een afsluitblazen:
https://www.ipco.nl/afsluitblazen/grp/94
https://www.petersenproducts.com/113-Series-High-Expansion-Pipe-Plugs-1-and-Larger-s/1957.htm
 
Alvast bedankt om me opweg te helpen!
 

[Rola]

Er zijn ook montagekussens oa van winbag, deze zijn sterker en niet vlug lek.

Deze kan je tussen de vaten steken naast de ribbels en oppomoen.

Hoever moeten de vaten uit elkaar?

[Zarnikon]

±5 cm tussen de vaten, zou liefst wel een cilindrisch systeem hebben zodat de vaten mooi open gespreid worden en er dus per pallet maar 1 handeling moet gebeuren om alle vaten te spreiden.
 
Edit:
nog wat extra info:
Vaten hebben een diameter van 50cm. Als ik de afstand tussen de vaten bereken dan kom ik aan 0,82*straal dus
20,5cm. Om 5cm tussen de vaten te krijgen moet ik iets met een uiteindelijke diameter van 27,8cm tussen de vaten krijgen.
Dus iets dat van <20cm naar >28cm gaat als je het opblaast is al voldoende. Enige dat ik moet weten is hoe ik kijk of zo'n cylindrische buisaflsuiter sterk genoeg is. Lang geleden dat ik nog iets heb moeten uitrekenen, veel vergeten jammer genoeg.

[Zarnikon]

Kan iemand volgende redenatie/berekening eens verifiëren?
 
Volgende specificaties van de afsluitblaas:
Lengte: 400mm

Maximale diameter: 360mm
Werkdruk: 1,3bar = 130.000Pa
 
Maximale omtrek: 360mm * pi = 1.130,4 mm
Omtrek aan 280mm diameter: 280mm * pi = 879,2 mm
Verschil in omtrek is de contactbreedte met alle 4 de vaten dus contactbreedte per vat is: 251,2mm / 4 = 62,8mm
Contactoppervlakte per vat is 62,8mm (breedte) * 400mm (lengte) = 25.120 mm² = 0,02512 m²
Totale kracht op ieder vat is dus: 130.000Pa * 0,02512 m² = 3.265,6 N
Eindkracht is +3kN (kracht voordat omtrek van 280mm is bereikt is nog groter door een groter contact oppervlakte) en is dus ruim genoeg om een vat van 200kg te kantelen, dus bovenstaande afsluitblaas zou zeker moeten werken en is zelf overgedimensioneerd.
 
Klopt bovenstaande berekening/redenering?

[Pinokkio]

Wat is de hoogte van de vaten?
 
Wat is de vulhoogte in de vaten?
 
Zijn de vaten gevuld met vloeistof of vaste stof (poeder, korrels)?
Anders gesteld: hoe zal het niveau van de vulling bewegen als de vaten kantelen?
 
Je wilt elk vat 5 cm kantelen. Afhankelijk van de hoogte van de vaten is daar een bepaalde kracht voor nodig. Die kracht moet eerst berekend worden.
 
Volgend probleem is dan wat het werkelijke contactoppervlak tussen de blaas en de vaten zal zijn. Jouw berekening daarvan lijkt me niet realistisch.

[Zarnikon]

Vaten zijn 1m hoog, deze zijn volledig gevuld dus de vaten mogen aanzien worden als een vast object van 200kg.
Kracht om te kantelen kom ik aan het volgende:
Vaten:
Gewicht: 200kg
Hoogte: 1,00m
Diameter: 0,50m
Afsluitblaas:
Hoogte: 0,40m
 
Afsluitblaas maakt vanboven contact met de vaten dus op een hoogte van 0,60m tot 1,00m. Laten we veronderstellen dat de volledige kracht inwerkt op 0,80m hoogte (zal nu ook niet zoveel afwijken).
Dan kom ik op volgende duwkracht (X):
X * 0,8m = 200kg * 9,81N/kg * 0,25m
X = 1962N * 0,25m / 0,8m = 613N
 
Klopt dit wel? En wat moet ik aanpassen aan mijn berekening van het contactoppervlak opdat deze wel realistisch zou zijn?

[Michel Uphoff]

Onder jouw aannames is ongeveer 600 N op 80 cm hoogte voldoende om een vat te laten beginnen met kantelen. Maar dit is aannemend dat de vaten niet gaan schuiven over de pallet, en de kans daarop neemt toe naarmate je de blaas lager op het vat laat aangrijpen.
 
De tegendruk van de vaten neemt met toenemen van de kantelhoek af. Als de vaten 5 cm gekanteld zijn, dan is de benodigde kracht om ze in die positie te houden op 80 cm hoogte nog ongeveer 480 N. De blaas zet door deze verminderde buitendruk meer uit. Als de druk in de blaas hetzelfde blijft (de compressor blijft aangesloten), dan zal dus de initiële druk die nodig is om de vaten te laten beginnen met kantelen, ervoor zorgen dat de vaten blijven kantelen, en de blaas uit blijft zetten, totdat deze knapt of -en dat zou goed kunnen bij dit type blazen- zijn maximale omvang bereikt heeft.
 
Verder is het de vraag of alle vier de vaten wel netjes eenzelfde aantal centimeters gekanteld worden. Twee iets lichtere vaten aan een zijde zouden tot gevolg kunnen hebben dat deze 10 cm of meer kantelen terwijl de andere twee vaten rechtop blijven staan. Daarnaast is geheel is door die ballon in het midden in een behoorlijk labiel evenwicht.
 
De maximale afstand tussen de rechtop staande vatwanden is iets meer dan 20 cm (√2*50cm - 50 cm) , en die wil je aan de  bovenzijde vergroten tot grofweg 30 cm. Ik zou dan eerder denken aan een metalen of hardhouten hulpstuk van kantelende hefbomen in een kruisstuk. Dat zal stabieler zijn, en je kan het bijna helemaal bovenin laten aangrijpen, waardoor de kans op verschuiven van de vaten minder wordt.

[Back2Basics]

 
Verder is het de vraag of alle vier de vaten wel netjes eenzelfde aantal centimeters gekanteld worden. Twee iets lichtere vaten aan een zijde zouden tot gevolg kunnen hebben dat deze 10 cm of meer kantelen terwijl de andere twee vaten rechtop blijven staan. Daarnaast is geheel is door die ballon in het midden in een behoorlijk labiel evenwicht.
 
 

 
Als je één vat hebt verwijderd, dan treedt er natuurlijk ook onbalans op: het verwijderde vat kan op die plaats geen tegendruk meer geven, en je blaas zal wegknikken. Misschien is dit te voorkomen door iets onder de gekantelde vaten te schuiven, zodat ze niet terug kunnen, en dan pas vat voor vat verwijderen.

[Michel Uphoff]

Ik neem aan, dat het niet de bedoeling is de vaten voor het losmaken van de deksels van de pallet te verwijderen.
Is dat wel de bedoeling, dan ontgaat mij het probleempje. Dan haal je de vaten van de pallet en maakt ze daarna open.

[Zarnikon]

Het klopt inderdaad dat het de bedoeling is dat de vaten op de pallet blijven staan dus instabiliteit bij het wegnemen is hier niet van toepassing.
Vaten zijn ook stevig gefolied als ze toekomen dus niet echt een gevaar dat een vat rolt te ver kantelt.
 
Intussen eens voorstel gedaan om een afsluitblaas aan te kopen om dit te testen, bleek dat de maintenance dienst dit op stock had liggen. Dit meteen dus ook kunnen testen en het werkt zeer goed. Pallet mag zelfs gefolied blijven, vormt geen enkel probleem. Maximale druk van de afsluitblaas dat we getest hebben is 1,5bar. Op 0,8bar zaten we al aan genoeg spreiding tussen de vaten. Dus 2de afsluitblaas is besteld, reductieventiel gemonteerd met een max van 1,2bar zodat niemand de blaas doet ontploffen. Nu nog wachten tot blaas geleverd is en we kunnen een stuk efficienter en ergonomischer te werk gaan.
 
Probleem is dus opgelost, bedankt iedereen voor de bijdragen!