3D-tulostettu tuuliruuvi

vesioinas

Active member
tällainen roottori on helppo tukea akselin päästä esmes ohuilla vaijereilla, haruksilla, ne ei vaikuta toimintaan ollenkaan eikä varmasti lähde tuulen mukaan myrskylläkään, no tietysti jos hifistellään niin laakerin vierintä vastus miinuspuolena
Yläpään tuenta on kyllä mahdollista tuohon pöytälevyyn, mutta en tee sitä ainakaan vielä.

6m/s / keskituulessa vauhtia oli parhaimmillaan noin 200rpm ilman kuormaa. Mittasin tuulta pienellä käsimittarilla, joka ei välttämättä ole ihan tarkka. Kuormalla tehoa olisi arviolta 40-50W. Ei hajonnut, mutta ei ehkä kestä paljoa enempääkään kun yläosan kerrosten välit alkoivat jo irvistää. Akseli vaatii vähän tasapainotusta ja ajattelin tulostaa myös koko yläosan turbiinin uudelleen ABS:stä niin, että ne voi liimailla asetonilla yhdeksi kappaleeksi.

Tässä lyhyt video
 
Viimeksi muokattu:

a.karppa

Member
Yläpään tuenta on kyllä mahdollista tuohon pöytälevyyn, mutta en tee sitä ainakaan vielä.

6m/s / keskituulessa vauhtia oli parhaimmillaan noin 200rpm ilman kuormaa. Mittasin tuulta pienellä käsimittarilla, joka ei välttämättä ole ihan tarkka. Kuormalla tehoa olisi arviolta 40-50W. Ei hajonnut, mutta ei ehkä kestä paljoa enempääkään kun yläosan kerrosten välit alkoivat jo irvistää. Akseli vaatii vähän tasapainotusta ja ajattelin tulostaa myös koko yläosan turbiinin uudelleen ABS:stä niin, että ne voi liimailla asetonilla yhdeksi kappaleeksi.

Tässä lyhyt video
Aika paljon oli heittoa, akselin tasapainotus autaa
 

vesioinas

Active member
Liimasin yläosan tulostekerrokset yhteen ja se näytti parantavan käyntiä. Ilmeisesti roottoreissa on pientä epäbalanssia, jonka voisi vielä korjata vastapainoilla.

Tähtikytkennässä jännite nousee vähän turhan ylös, joten taidan tasasuunnata vaiheet erikseen. Kuvassa jännite kahden vaiheen yli samassa tuulessa ja lisäksi raikkaan sateen kera. Kytkentöjen selvittely jatkuu huomenna, jos sää on vähän kuivempi. Vaiheet saa erikseen ulos staattorista ja johtimia on 6kpl.

Screenshot 2021-10-16 18.04.50.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Mittasin jännitteen tasasuuntauksen jälkeen ilman kuormaa reilun kahden minuutin ajalta. Turbiini käynnistyi hyvin eikä jännite pudonnut alle 45Vdc missään vaiheessa. Huippuarvot (75Vdc) ovat vieläkin turhan korkealla yksinkertaiselle buck-hakkurille, mutta ne saa kyllä leikattua alas sopivan TVS-diodin avulla. Ihan vapaasti ei voi jättää pyörimään kun turbiinin yläpää alkaa ravistamaan liikaa jossakin 250rpm tienoilla. Turbiinissa ei ole mikään kummoinen vääntö ja teho jää sitä myöten aika pieneksi suoraan kytketyllä sovitetulla optimikuormalla (~16ohm). Projekti jää nyt tauolle ja jään miettimään uusia ideoita. Pari vuotta sitten hahmottelin automaattisesti säätyvää kuormituskäyrää ja jotakin sellaista voisi koittaa toteuttaa seuraavaksi.

Screenshot 2021-10-17 15.22.25.png
 

vesioinas

Active member
Aloin miettimään tarkemmin kuorman säädintä - vastaava harjoitus tuli tehtyä joskus aiemmin perinteellisellä myllyllä. Tuuliruuvi kiihtyy/hidastuu hitaammin, muttei kuitenkaan sakkaa samalla tavalla kuin vaakaturbiini, joka tuntuu luiskahtavan pois tuulen suunnasta heti, jos ja kun siipien pito lakkaa. Max vauhti pitänee rajata nykyisessä rakenteessa jonnekin 220rpm tuntumaan. Isommat kierrokset vaativat yläpään tuennan, jonka voi kyllä lisätä myöhemminkin, jos turbiini pysyy siihen asti ehjänä. Lähtönä voisi toimia vakiojännitettä tuottava buck-hakkuri, jossa on generaattorin lähtöjännitteen mukaan säätyvä virtaraja. Säätökäyrän asettelu selvinnee kokeilemalla. Automaattisäätö olisi hieno, mutta en tiedä saisiko sen toimimaan ilman ulkoista tuulimittaria. Kuormaksi käy alkuun tehovastus. Jarrutusta ei saa olla liikaa vaan sen pitäisi mielestäni pysytellä sopivan pienenä, jotta turbiinin pyörimisvauhti seuraisi mahdollisimman hyvin tuulta, eikä pumppaisi toistuvasti ylös alas. Kaiken lisäksi tarvitaan oikosulkujarru, joka voi olla käsin kytkettävää mallia.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
ABS-siivenpuolikas valmistuu kuudessa tunnissa. Tuplakokoisella suuttimella vauhtia olisi tuplasti, mutta tarkkuus ei välttämättä riittäisi. Pystysuoran osan täyttö on 100% - aiemmassa PLA-siivessä pystysuoran osan välissä oli ilmarako ja rakenne oli heikompi. Silti ABS-versio painaa vähemmän. ABS-siivenpuolikas painaa 80g ja tulostan näitä uusia yhteensä 20kpl. Tahti on pari kappaletta vuorokaudessa - yksi syntyy yön aikana ja toinen illalla kun aloittaa lounaan jälkeen. Etävalvonnasta vastaa joko teltan sisään asennettu usb-kamera ja vlc-striimeri tai sitten tämä kuvan TP-Link C200, jota käytän yleensä CNC-jyrsimen kanssa. Teltan sisälämpötila on >+50C, jolloin ABS-tuloste valmistuu hyvin ilman avoimelle rakenteelle tyypillisiä warping- tai layer separation -ongelmia.

Screenshot 2021-10-20 18.12.02.png
 

juhe

Member
ABS-siivenpuolikas valmistuu kuudessa tunnissa. Tuplakokoisella suuttimella vauhtia olisi tuplasti, mutta tarkkuus ei välttämättä riittäisi. Pystysuoran osan täyttö on 100% - aiemmassa PLA-siivessä pystysuoran osan välissä oli ilmarako ja rakenne oli heikompi. Silti ABS-versio painaa vähemmän. ABS-siivenpuolikas painaa 80g ja tulostan näitä uusia yhteensä 20kpl. Tahti on pari kappaletta vuorokaudessa - yksi syntyy yön aikana ja toinen illalla kun aloittaa lounaan jälkeen. Etävalvonnasta vastaa joko teltan sisään asennettu usb-kamera ja vlc-striimeri tai sitten tämä kuvan TP-Link C200, jota käytän yleensä CNC-jyrsimen kanssa. Teltan sisälämpötila on >+50C, jolloin ABS-tuloste valmistuu hyvin ilman avoimelle rakenteelle tyypillisiä warping- tai layer separation -ongelmia.

Näytä liitetiedosto 8405
Jos vaihtaa suuttimen 0,4 mm:stä 0,8 mm ja samalla pitää kerroskorkeuden viivanleveyden puolikkaassa ja muut nopeudet samoissa, niin suuttimen lämmityskapasiteettia vaaditaan 4x. Saattaa olla että joutuu nostamaan suuttimen lämpötilaa. Jos sitten piirroksissa esiintyy 0.4 mm viivanleveyden parittomia kerrannaisia, niin ei tarkkuus riitä, kun esim 1,2 mm ei tulostu enää oikein. (0,6 mm osuisi sen kanssa vielä kohdilleen ja voisi mennä ja sillä menee tuplatilavuudella 0,4:een nähden, jos kerroskorkeus 0,27mm.) Kerrosten tarttuvuus toisiinsa sitten taitaa olla olennaisempaa, siitä tulee kestävyys. Jossain kokeiluissa matalampi kerros teki paremman kestävyyden, vai olisiko paksummalla kerroksella pitänyt vastaavasti nostaa lämpötilaa, kun nopeammin läpikulkiessa ei lämpiä yhtä hyvin. Yhden parametrin vaihtaminen saattaa vaikuttaa toisiin...
 

vesioinas

Active member
Jos vaihtaa suuttimen 0,4 mm:stä 0,8 mm ja samalla pitää kerroskorkeuden viivanleveyden puolikkaassa ja muut nopeudet samoissa, niin suuttimen lämmityskapasiteettia vaaditaan 4x. Saattaa olla että joutuu nostamaan suuttimen lämpötilaa. Jos sitten piirroksissa esiintyy 0.4 mm viivanleveyden parittomia kerrannaisia, niin ei tarkkuus riitä, kun esim 1,2 mm ei tulostu enää oikein. (0,6 mm osuisi sen kanssa vielä kohdilleen ja voisi mennä ja sillä menee tuplatilavuudella 0,4:een nähden, jos kerroskorkeus 0,27mm.) Kerrosten tarttuvuus toisiinsa sitten taitaa olla olennaisempaa, siitä tulee kestävyys. Jossain kokeiluissa matalampi kerros teki paremman kestävyyden, vai olisiko paksummalla kerroksella pitänyt vastaavasti nostaa lämpötilaa, kun nopeammin läpikulkiessa ei lämpiä yhtä hyvin. Yhden parametrin vaihtaminen saattaa vaikuttaa toisiin...
Mulla hotendin teho ei riitä samaan vauhtiin 0.80mm suuttimella. Sen vuoksi tulostusnopeus on ~tuplat ABS:llä. Ei ole muutenkaan enää alkuperäinen setup kun tilasin halpoja all-metal pursottimia aliexpressistä ja siirsin pursotin-stepperin kiinni kelkkaan. Shore A95 TPU ei tuntunut toimivan ollenkaan pitkällä putkella, mutta tällä lyhyellä mallilla toimii. Aiempi kallis micro-swiss hotend kesti vain vuoden verran kun vaihtelin suuttimia tiuhaan ja alumiinikierre korkkasi viimeisen kiristyksen jälkeen.
 

juhe

Member
Omassa tulostimessa olen vasta kokeillut jäykemmän pään TPU:ta eli NinjaTek Amardillo 75D eli jäykempi kuin tuo mainittu A95 TPU. Periaatteessa siitä tulostettuna voisi kestää myös tuuliruuvin siipi, kun kestää sekä taivuttelua että on jäykkyyttä. Tulostaminen vain on kovin hidasta bowden putken läpi (melkein 50cm sen mitta). Kerrosten tarttuminen oli odotuksia heikompaa, kun lämpötilan sai nostaa pikkusen yli suosituksen tai sitten Creality Ender 5+:n lämpötila-anturi pitäisi kalibroida :) ABS:n tulostuksessa on riittänny suositusten ylimmät arvot.
 

vesioinas

Active member
Omassa tulostimessa olen vasta kokeillut jäykemmän pään TPU:ta eli NinjaTek Amardillo 75D eli jäykempi kuin tuo mainittu A95 TPU. Periaatteessa siitä tulostettuna voisi kestää myös tuuliruuvin siipi, kun kestää sekä taivuttelua että on jäykkyyttä. Tulostaminen vain on kovin hidasta bowden putken läpi (melkein 50cm sen mitta). Kerrosten tarttuminen oli odotuksia heikompaa, kun lämpötilan sai nostaa pikkusen yli suosituksen tai sitten Creality Ender 5+:n lämpötila-anturi pitäisi kalibroida :) ABS:n tulostuksessa on riittänny suositusten ylimmät arvot.
Samat kokemukset TPUsta. Mitä pehmeämpää niin sen vaikeammaksi muuttuu. A95 on mun suosikki kun se onnistuu vielä jotenkin ja lopputulos on kestävä. Retrack pitää olla joko nolla tai pieni. Harjoittelin vuosi sitten blenderin käyttöä ja piirsin nämä crocksit, jotka on tulostettu Filaflexin A82 TPUlla. Blender ei oletuksena tuota solidia vaan pelkän pinnan. Rakenteen paksuutta piti säätää moneen kertaan, jotta tulostus olisi mahdollisimman tasainen ilman katkoksia ja ilmataskuja. A82 on sopivan taipuisaa tuohon käyttöön.

IMG_20210413_162547.jpg

***
Lauantaiksi on ennustettu 5(9)m/s tuulia. Rakentelen jonkinlaisen kierrosrajottimen valmiiksi testausta varten. Uudet ABS-siivet eivät kuitenkaan ehdi valmistua vielä siihen mennessä.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Hahmottelin yksinkertaisen kierrosrajottimen tai oikeastaan TVS-diodilla (P6KE51CA) ja TIP31/32 komplementtiparilla toimivan jänniteohjatun jarrun. Virran voi rajoittaa sopivan kokoisella jarrutusvastuksella. Takaisinkytkennän tarkoitus on aikaansaada pientä hystereesiä ja varmistaa, että transistorit toimivat joko kokonaan off tai saturaatiossa kun jännite nousee 60V tuntumaan. Jos transistori jää lineaariseen tilaan niin se palaa nopeasti puhki. 60V on valittu siksi, että se on buck-hakkurin max sisäänmenojännite. P6KE51CA on siksi kun sellainen löytyy valmiiksi komponenttivarastosta. Sisäänmenoon voisi lisätä vielä toisenkin TVS-diodiparin transistorien suojaksi leikkaamaan induktanssien aiheuttamia nopeita transienttipiikkejä. TVS on varaktoria nopeampi ja siksi varmempi leikkuri. Kiinteät R1 ja R2 voinee korvata trimmerillä niin jänniterajan voi hienosäätää kohdalleen. Vastusten arvot ovat omasta päästä ja ne pitää varmistaa vielä. TVS-diodin kynnysjännite taisi olla 1mA-virralla asetettu.

Screenshot 2021-10-22 15.53.49.png Screenshot 2021-10-23 00.09.58.png

***
Koekytkennässä on nyt 2 x bi-directional 33V TVS-diodit lisänä. Korvasin R1, R2 -vastusjaon 10k-trimmerillä. Out ja In -kytkennät ovat samaa kontaktia - noin ei tarvitse tehdä haaroitusta johtoihin. Tinasin kuparifoilit kunnolla umpeen niin ei jää ahdistamaan mistään. Jarruksi käy >12ohm tehovastus niin virta pysyy alle 5A. Roottoreissa on kuitenkin jonkin verran pyörimisenergiaa, jonka purku kestänee ~sekunnin verran.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Tänään ei tuullut ja jarru jäi testaamatta myllyn kanssa. Hitsailin pystytolpat valmiiksi yläpään tuentaa varten. Kiinnittelen sitten samalla kun vaihdan turbiinin siivet.
 

vesioinas

Active member
Kaikki ABS-siivet on jo tulostettu. Viime viikonloppu meni puroturbiinin kanssa, joten muuta edistymistä ei ole. ABS-siipiä on ainakin yksi kerros enemmän kuin aiemmassa versiossa ja yhteensä siis 24kpl. 6h per siipi tekee yhteensä 144h tulostusta! Kuriositeettina tulostimen keskitehonkulutus on jotakuinkin 200W eli energiaa kului 29kWh. Turbiiniin pitäisi näin ollen pyöriä neljäkymmentä päivää 30W teholla, jotta se tuottaisi siipien vaihtoa vastaavan energian.

Tarkoitus on tukea akselin yläpää samalla kertaa siipien vaihdon yhteydessä. Mutta en tiedä vielä kuinka tuenta muuttaa herkkyyttä. Kaikki kolme laakeria pitäisi saada mahdollisimman hyvin samaan linjaan mikä on hankalaa. Ensin pitää ehkä selvitellä jotenkin mikä on kokonaisheitto yläpäässä ja hakea sitten keskipiste sen avulla. Näppituntumalla heittoa ei pitäisi olla montaakaan milliä. Videolla näkyvä vatkaus johtuu sekä tuulen aikaansaamasta värähtelystä, että pienestä staattorin epätasapainosta. Kun yläpään saa tuettua niin tasapainotuksenkin voi korjata turbiinia vaakatasossa pyörittelemällä.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Pari hakkuria saapui tänään. Tällä on tarkoitus vakioida lähtöjännite jonnekin 12V tuntumaan. Virtarajaa säädetään 100k trimmerillä, jonka voinee korjata ohjatulla vastuksella. Tehonkestoa luvataan jopa 400W. Voinee pitää paikkansa jossakin toimintapisteessä. 12V lähtöjännitteellä kuitenkin vain 180W. Riittää jokatapauksessa paremmin kuin hyvin tuuliruuville kunhan sisäänmenojännite pysyy alle 60V. Jäähdytinripa on 10x10cm.

Screenshot 2021-11-10 14.41.07.png
***
Testasin kierrosrajottimen toimintaa illalla. Hystereesiä piti kasvattaa eli R3 vaihtui 1M - > 220k. Jarrutustehon max on kuitenkin nyt vain 30W, koska jälkimmäinen transistori ei kestä enempää. Syy jäi epäselväksi - ehkä 40W tehonkesto ylittyi kytkentähetkellä. Lisään tai korvaan jonkin mosfet-kytkimen viimeiseksi.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Sain kierros/jänniterajoittimen toimimaan. Hystereesiä piti vähän kasvattaa. Kuormana on nyt 4kpl keraamisia 5W vastuksia rinnankytkettynä. Kestoa on varmastikin hetkellisesti enemmänkin kuin 20W. Jos kuitenkin lämpenee liikaa niin vaihdan kunnon tehovastuksiin. Oikosulkujarru olisi ehkä liian raju ja aiheuttaa pahoja transientteja kelojen impedanssien vuoksi, joten koitan maltillisella jarrulla. Jarru kytkee kuorman päälle 58.5V-jännitteessä ja irti 55V. Toimii hyvin ainakin labrapowerin kanssa ja jarrutusteho on noilla asetuksilla ja vastusarvoilla max 60W, jonka pitäisi riittää hidastamaan vauhtia. Todellinen tilanne voi olla vähän erilainen, mutta se selviää vasta testaamalla.

Screenshot 2021-11-11 20.44.26.png Screenshot 2021-11-12 09.04.13.png

***
Yläpään tuenta tulee näillä näkymin tällaisella pystymallisella 20mm laakeriyksiköllä. Koitan ensin vain kahdella pystytolpalla.
Screenshot 2021-11-12 20.02.01.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Yläpuolinen tukikehikko on nyt kasattuna - laitoin aiemmasta aikomuksesta poiketen kaikkiaan neljä pystytolppaa kuvan mukaisesti ja hitsasin vaakatuet yläpäihin. Yksi sauma jäi näköjään kuvan perusteella hitsaamatta, mutta sen saa vielä korjattua. Vaakatuet ovat vähän turbiinin yläpuolella. Pystytolpista voi vetää vaikkapa harusvaijerit maahan tai käytössä oleviin puunrunkoihin tjms. Laakeroinnin kiinnitys on vielä kesken - suunnitelma on kuitenkin selvä ja aiemmin tulostetun mustavalkoisen hatunkin saa vielä kaiken päälimmäiseksi. En halua lisätä yläosan painoa liikaa ja muutenkin painon pitää pysyä maltillisena, jotta saan kannettua koko laitoksen sisään ja ulos yhtenä kappaleena. Siipien paikkailu onnistuu tarvittaessa asetonilla kun ne ovat nyt ABS:ää. Yläosan laakerina on varastoista löytynyt 10mm urakuula kun aiemmin käyttämäni 20mm laakerimodulit ovat hukassa jossakin. Laakeripesä syntyi vesivanerin palasesta ja se kiinnittyy teräslattaan, joka tulee kiinni kahteen vastakkaiseen vaakatukeen. Kun yläpään tuenta on valmis niin saan korjattua roottorin tasapainotuksen.

Tuuli oli tänään napakka, mutta ei kuitenkaan tarpeeksi kova kierrosrajoittimen testaamiseksi. No tulipa ainakin varmistettua, ettei sähköjarru vaikuta muuhun toimintaan.

Screenshot 2021-11-21 12.59.53.png
 
Viimeksi muokattu:

APuuVa

Member
Hyvältä näyttää (y). Vielä jos lisää diagonaalit sivuille, niin kehikon jäykkyys kasvaa dramaattisesti. Jos joku kylki vaatii avoimen pääsyn ropelille, voi sen diagonaalin vetää kiinni pultilla.
 

vesioinas

Active member
Tasapainossa ei tuntunut olevan mitään isoa vikaa. Roottorin laakerimodulit eivät ole ihan herkimmästä päästä ja pientä tasapainovirhettä on vaikea selvittää. Koitan hakea kohdilleen pienen magneetin avulla sitten kun tuulta on sopivasti. Suljen generaattorin kyljet vielä jollakin levyllä, johon saa myös upotettua analogisen jännitemittarin.

Screenshot 2021-11-21 15.11.41.png
 
Viimeksi muokattu:

Savonius

Well-known member
Pari hakkuria saapui tänään. Tällä on tarkoitus vakioida lähtöjännite jonnekin 12V tuntumaan. Virtarajaa säädetään 100k trimmerillä, jonka voinee korjata ohjatulla vastuksella. Tehonkestoa luvataan jopa 400W. Voinee pitää paikkansa jossakin toimintapisteessä. 12V lähtöjännitteellä kuitenkin vain 180W. Riittää jokatapauksessa paremmin kuin hyvin tuuliruuville kunhan sisäänmenojännite pysyy alle 60V. Jäähdytinripa on 10x10cm.

Näytä liitetiedosto 8453
***
Sorry. tämä on hiukan pois aiheesta mutta olisin utelias tietämään voisiko tällä säätää virtaa niin että voisi akuista syöttää mikroverkkoinverttteriä.
Esim. kahden akun pankista virtaa vaikka 8A virralla.
 

vesioinas

Active member
Sorry. tämä on hiukan pois aiheesta mutta olisin utelias tietämään voisiko tällä säätää virtaa niin että voisi akuista syöttää mikroverkkoinverttteriä.
Esim. kahden akun pankista virtaa vaikka 8A virralla.
Hakkurille ei taida olla paljoakaan merkitystä mihin se on kytketty. Mikroinvertteri voi sen sijaan olettaa, että lähde on aurinkopaneelin tyyppinen virtalähde ja toimii huonosti jos jännite vaikkapa heiluu liikaa virtarajalla. Buck-tyypissä lähtöjännite on aina vähän sisäänmenojännitettä pienempi ja kahdella lyijyakulla jännite saattaa jäädä vähän turhan alas. Riippuu toki mikroinvertteristä.

En ole ehtinyt vielä testaamaan tätä hakkuria tarkemmin, mutta voin kokeilla miltä ulostulo näyttää erilaisilla kuormilla - esim. lievästi induktiivisella ja puhtaasti resistiivisellä.
 
Viimeksi muokattu:
Ylös