vesi energiaa mökille

vesioinas

Active member
Jos patoallas on jäässä niin saan tarkan patokorkeuden mitattua laserlinjaimella tänään.
***
Yritin mitata patokorkeutta päivänvalossa, mutta siitä ei tule mitään kun hanki heijastaa valoa liikaa - mittaus pitää tehdä pimeässä toisella kertaa. Veden ylärajamerkit ovat tallessa, joten saan verrattua niihin kyllä. Eilen ilta-aikaan vihreä laser näkyi hangen päällä muutaman kymmenen metrin päähän, mutta en viitsinyt lähteä puron uomalle pimeässä.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Vortexin rakentelu piti keskeyttää kun vesi nousi liikaa yläjuoksulla. Kelluvan turbiinin kakkosversio (eka kuva alla) tuotti parikymmentä wattia. Nyt on viritteillä kulmavaihde, jonka avulla kierrokset saa kolminkertaiseksi ja generaattorin ylös vedestä. Akselit ja pystytuet ovat M8-kierrettä, laakerit 608 ja lisäksi pienempiä teräsupotuksia. Vaihteen saa vesitiiviiksikin, mutta se ei taida olla välttämätöntä kun tarkoitus on tulostaa rattaat nailonista. CAD-piirrokset on tehty FreeCADilla.

Screenshot_20211019_005502.jpg turbinegears.png Screenshot 2021-10-25 10.28.42.png takakartio.jpg IMG_20211025_190558.jpg
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Potkuri ja sen suoja puuttuvat vielä. Näillä näkymin teen ne kokonaan uusiksi. Aiemmasta kelluvasta turbiinista saa hyödynnettyä generaattorin, joka on tämä 24V350W malli
 

vesioinas

Active member
Enää puuttuu keskikartio, johon kiinnitän siivet ja pystyputken jatkokappale. Ehkä myös moottoripukki ja jonkinlaiset kiinnitystuet.

Makitalla sai generaattoriakselille vauhtia 5400rpm potkuria pyörittämällä ilman mitään ongelmia. Moottorigeneraattorin tyhjäkäyntivauhti on kuitenkin vain 2700rpm, eikä sen enempää tarvita. M8-kierretanko on vähän vajaamittainen halkaisijaltaan (~7.6mm) , mutta pienen välyksen sai kurottua umpeen kaptonteipillä. Ei ehkä lopullinen ratkaisu, mutta saan toivottavasti vauhdin pian mitattua purovoimaa käyttäen.

Piirsin potkurille neljästä osasta kasattavan suojakehän
IMG_20211027_182319.jpg IMG_20211029_084503.jpg
 
Viimeksi muokattu:

kotte

Well-known member
Kulmavaihde on valmis. 40:13 -rattaat on tehty PolyMaker CoPA -nailonista.
Mikä on oma käsityksesi materiaalin lujuudesta ja sitkeydestä tulostettuna? Näyttää jotenkin huokoiselta, mutta onko vain lämpöjännitysten aiheuttamaa kuviointia? Mahdollisuus valmistaa edes jonkinlaisia hammaspyöriä kelvollisesta teknisestä muovista olisi kiinnostavaa, vaikkakin numeerisella työstökoneella saattaisi päästä parempaan lopputulokseen.
 

vesioinas

Active member
En ole minkäänlainen asiantuntija hammaspyörien suhteen. Muuttujia on varmaan useampia esim. siirrettävä teho tai vääntö, ympäristön lämpötila ja kierrosnopeus. Kopioin kartiokulmat vastaavista teräspyöristä ja hampaan profiilin jostakin normaalista hammaspyörästä. Pyörittelin hampaita freecadissa ja koitin säätää parhaani mukaan niin, ettei jumittaisi missään kohtauskulmassa. Käytössä ei siis ollut mitään kunnollista gears workbenchiä tms. vaan kaikki on käsin piirrettyä.

PolyMaker CoPA:n tulostus stringaa voimakkaasti, mutta rihmat saa poltettua helposti pois nopealla butaaniliekillä. Lämmönkestoa pitäisi olla +180C asti. Materiaali on kovaa ja vaikea työstää käsin. 750g rulla maksaa muistaakseni noin 70e.

POM olisi optimaalinen materiaali hammaspyöriin, mutta se on erittäin vaikea tulostaa. Materiaali ei oikein kiinnity minkäänlaiseen alustaan. Olen kokeillut kaikki liimat, hiuslakat ja joitakin kaupallisia kiinnitteitä, mutta mikään ei vaan toiminut.
 
Viimeksi muokattu:

kotte

Well-known member
POM olisi optimaalinen materiaali hammaspyöriin, mutta se on erittäin vaikea tulostaa. Materiaali ei oikein kiinnity minkäänlaiseen alustaan.
Kovaa tuo on, mutta sääherkkää pitkän päälle ja todellakin vaikeaa liittää mihinkään (itseensäkään) millään tavalla. Joku polyamidi/nylon-sukuinen olisi oma suosikkini, vaikka olisikin hiukan POM:ia joustavampi ja herkempi turpoamaan vedessä (ja vastaavasti heikentymään äärimmäisen kuivassa ilmassa). Eihän tuotakaan ole helppo liittää itseensäkään yhtä lujasti kuin mitä itse materiaali on ja liimaus kuumennettuna on hankalahko prosessi sekin.
 

vesioinas

Active member
Liitteenä lähikuva pienemmästä rattaasta. Tulostusasetuksissa kerrospaksuus oli 0.20mm ja suutin oli 0.40mm. Tapit on pätkitty polkupyörän pinnoista ja tarkoitus on estää pyörähtäminen akselin ympäri. Akseli on M8 kierretanko, jonka päähän on hitsattu pari mutteria.

Potkuriakseli pyörii vaseliinikylvyssä, jonka tarkoitus on pitää vesi ulkopuolella. Koppa on liimattu paikoilleen kevyesti UV-liimalla ja vesieristetty sikaflexillä, jonka tasottelin saippuaveden avulla.

IMG_20211030_151755.jpg IMG_20211030_165105.jpg
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Vastaavia uusia teräsrattaita saa aliexpressistäkin parilla kympillä. Akseli pitäisi olla ehkä sorvattu. Tulostetuissa rattaissa ei ole niin tarkkaa sovitusta ja kierretankokin kelpaa kunhan se on suora.

Kopan silikonit olivat kuvuneet, joten kävin uittamassa potkuria. Rasva-akseli ei taida olla täysin vedenpitävä kun peräkoppaan tihkui vähän vettä. Rasvanipan avulla potkuriakselin tyhjän tilan täyttö ollsi helppoa, mutta sitä ei nyt ole. Akseleissa ja hitsaussaumoissa on sinkkigalvanointi. Pääasia, että ainakin isommat roskat pysyvät pois rattaista. Generaattoriakselilla oli vauhtia puron nopeimmassa kohdassa 1300rpm. Näppituntumalla tehoa on enemmän kuin kelluvassa turbiinissa - potkurin edessähän ei ole mitään virtausta hidastavaa estettä. Diffuusori tai kartio pitää vielä lisätä siipien suojaksi - ehkä se lisää vähän myös vauhtia. Generaattorin akselikytkin on reilunkokoinen alumiininen spider-joint, joka sallii pienen kulman.
***
Potkuriakselin koteloinnin voisi tehdä vielä uusiksi niin, että se pitää paremmin vettä. Samalla suojakehikolle saa tehtyä kiinnityksen. Kuvan sininen osa pitää siis tehdä uusiksi.
***

Screenshot 2021-10-31 21:41:26.png

Sain kehän valmiiksi. Se vaikuttaa riittävän tukevalta liimauksen jälkeen ja potkurikin mahtuu vielä pyörimään. Seuraavana on vuorossa moottoripukin suunnittelu pystypuomin päälle.

IMG_20211102_211127.jpg
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Isomman rattaan ohuet puolat pehmenivät liikaa vettymisen seurauksena. Tein uuden version ja jäykistin rakenteen Zap Z-poxy epoksilla, joka muuttuu kivikovaksi jähmettyessään. Jos ratas on vähänkään mutkalla niin se jumittaa.

Generaattorin koppa on myös piirrettynä ja sen saanee tulostettua yhdessä osassa. mutta akselikytkin on yhä matkalla. Viikonloppuna on tarkoitus kuitenkin jatkaa testaamista uusilla osilla.

Screenshot 2021-11-03 19.35.38.png

Pursotejäysteet sai siivottua hyvin kevyellä nailonharjauksella. Osan pitäisi toimia nyt hyvin yhteen pienemmän rattaan kanssa kun ei tarvitse edes "sisäänajoa". Rattaiden tarkka jako on 13:40 eli kaikki hampaat jauhavat tasaisesti kaikkia toisen rattaan hampaita vasten.
IMG_20211103_230235.jpg
 
Viimeksi muokattu:

don

Active member
Moro

Hienoja 3D tulosteita ja suunnitelmia ja toteutuksiakin mutta luulen että eivät tule toimimaan kauvaa varsinkaan veden alla ja kun muovisten osien pitäisi siirtää muutamia kymmeniä watteja 24/7 niin kestoaika ei tule olemaan kuin viikkoja,muoviosat eivät ole riittävän tukevia jotta välykset pysyisivät koko ajan kohillaan eivätkä ne tulostetut hammaspyörätkään toleransseiltaan varmasti ole jatkuvaan käyttöön tarkoituksenmukaisia.
Vastaavan mutta kylläkin pienemmällä välityssuhteella saisi perämoottorin alaosasta jossa materiaalit ja toleranssit on tehty ja suunniteltu pitkäaikaiseen käyttöön.
Generaattorin siihen yläosaan voisi tehdä itse jolloin sen perämoottorin alaosan välityssuhde jotka ovat n. 2-3:1 välillä olisi sopiva.Pienimmänkin perämoottorin alaosa olisi sinulle luulisin passeli.Generaattorin DIY ohjeita löytyy netistä,samanlainen mitä tuulimyllyissä käytetään.

Tätä sinut projektiasi on kyllä mukava seurata ja paljon on tarvinnut suunnittelua ja ohjelmien tekoa että +:ssat näistä sinulle,tee muovista koekappale ja sitten metallista se joka tulee käyttöön.
 

denzil dexter

Well-known member
Ovatko potkurin lavat myös muovia? Vesikäytössä syntyy melkein väistämättä ainakin jonkin verran pintaa hakkaavaa kavitaatiokuplaa, mikä sitten kuluttaa metallilavankin himmeäksi. Toki hyvällä tuurilla voi käydä niin, että muovi onkin niin pehmeää, että se vain joustaa alta kun kavitaatiokuplan "räjähdys" sitä vasten jysäyttää. Tai tehot/nopeudet ovat niin pieniä, ettei todellista ongelmaa muodostu. Kokeilemallahan se selviää.
 

vesioinas

Active member
Joo kokeiluahan tämä vaan on pääasiassa omaksi huviksi ja jos saa jotakin hyötysähköä niin sekin kelpaa. Uusia ideoitakin voi toki ehdottaa. Kelluvassa turbiinissa oli suora kytkentä samalle generaattorille ja nyt koitan lisätä vauhtia kulmavaihteella. Samalla generaattorin saa pois vedestä. Mielestäni tulostamalla saa tehtyä kestäviäkin osia. Z-suunnassa kesto on yleensä heikoin, mutta sitä voi vahvistaa teräsupotuksilla. En usko itsekään, että tämä potkuri kestää ikuisuuksia. Mihinkään kilowattiluokkaan ei kyllä muovi yksinään riitä. Nytkin tavoite on vain 100W. Kelluva turbiini tuotti kuormaan 20W. Kun kaikki on itse tulostinta varten piirrettyä niin varaosa syntyy rikkoutuneen tilalle jotakuinkin nappia painamalla.

Potkurin siivet ovat teräsvahvistettua ABS:ää - sama ratkaisu oli käytössä jo kelluvassa turbiinissa, jossa potkuri tuntui kestävän ihan hyvin. Luulisin, että laakerit hajoavat ensin varsinkin jos potkuriakselia ei saa ihan vedenpitäväksi. 608-laakeri on ehkä vähän alimittainen. Sateiden jälkeen veden virtaus voi kasvaa yhtäkkiä voimakkaasti ja siitä voi tietty seurata yhtä ja toista. Jos vedessä virtaa vaikkapa pidempi oksa niin se jää helposti jumiin tai rikkoo jotakin jos/kun roskasihti puuttuu. Viime viikoloppuna potkurissa oli vauhtia enimmillään noin 400rpm ja generaattoriakselilla kolminkertaisesti.

Tulevana viikonloppuna koitan mitata, että nostaako kehä vauhtia edelleen jos/kun siivet eivät pääse luistamaan yhtä paljon. Kehän tarkoitus on pääasiassa estää kiveniskeämiä. Varsinainen potkurin ja voimansiirron kuormitus riippuu etenkin siitä kuinka paljon generaattori jarruttaa menoa. Lisäksi äkkinäinen kuorman päällekytkentä voi olla rasittavampaa kuin jokin hienovaraisemmin säätyvä kuorma.

Hondan 2.3hp perämoottorissa on myös täysmuovinen potkuri. Hyvin on kestänyt uistelua jo kymmenen vuotta. Sokka on hajonnut kertaalleen, mutta alkuperäinen potkuri on yhä virheetön.

IMG_20211104_111530.jpg
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Kävin koittamassa turbiinia purossa suojakehän kanssa. Vastus tai kitka tuntuu selvästi isommalta kuin ilman kehää. Vauhtiakin oli hieman enemmän, mutta ei mitenkään merkittävästi. Riippuu paljon tarkasta mittauskohdasta. Kiinnitys pitäisikin rakennella seuraavaksi. Korkeahkoon penkereeseen voisi esim. kiertää kierrepaalun vaakatasoon - sitä saa jatkettua puomilla turbiinille. Puomin kiinnitys sokkatapilla niin, että turbiinin voi kääntää ilman sokkaa ylös vedestä ja vetää kokonaan ulos kierrepaalusta.

Generaattorin akselissa oli 6mm kavennus kelluvan turbiinin akselikytkimelle. Hitsasin ja "sorvasin" akselin pään takaisin alkuperäisiin mittoihin - halkaisija on nyt 10mm, joka vastaa uuden akselikytkimen mittoja.

Screenshot 2021-11-05 14.21.59.png
***
Vaihdan ratasakseleiden laakerit näihin
toleranssit ovat vain ABEC-1, mutta jos ovat kokonaan ruostumattomasta teräksestä niin kestävät paremmin.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Kulmaraudoista ja 40mm neliöputkesta syntyi tällainen adapteri, jonka avulla turbiinin paikkaa voi siirrellä helposti sivu- ja korkeussuunnassa puron yli sojottavalla aisalla. Sokkatappi riittää korkeuden säätöön. Sivusuunnassa lukitus on M8-pultilla. Tubiinin kiinnityksen voisi rakennella valmiiksi huomenna.

Tein jo kiinnikkeet ruuvitolppaa varten, mutta helpommalla voisi päästä jos aisan päähän tekisi kiilapiikin ja naputtelisi koko aisan puolisen metriä reunavallin sisään. Ruuvitolppa ei välttämättä uppoa kunnolla jos tai kun reunavallissa on kiviä.

IMG_20211106_213608.jpg Screenshot 2021-11-08 17.07.43.png

***
Hitsasin laipan pystypuomin alaosaan ja porasin reiät kiinnitystä ja generaattoriakselin läpivientiä varten. Vaakapuomin päähän tulee vielä kiila vähän samaan tapaan kuin rautakangessa. Helpottaa junttausta penkereeseen. Ehkä myös jonkinlainen evä, jotta puomi ei pääse kiertymään kun turbiini pyrkii menemään veden mukana ja vääntää aisaa samalla. Saanen viimeistelyt valmiiksi aikaisintaan seuraavana viikonloppuna. Generaattorille voisi tulostaa koteloinnin tässä välissä. Akselikytkin on yhä matkalla.
***
Generaattori ei ole aivan noin ylhäällä kuten piirroksessa, mutta periaate on kyllä sama eli generaattori liikkuu ylös/alas jos pystypuomia nostaa tai laskee vedenpinnan mukaan. Olin kasannut vähän kiviä jo aiemmin tuohon samaan kohtaan purossa ja keskellä menee uoma, jossa virtaus on nopeimmillaan. Samalla pudotusta on kymmenisen senttiä

. Screenshot 2021-11-08 17.16.32.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Sain generaattorikopan piirrettyä - se on kolmessa osassa. Akselikytkimen kotelointi on alimmaisena ja se on neljällä M3-ruuvilla kiinni keskiosassa, jossa on myös läpivienti johdoille. Akselikytkimen kuusiokoloruuveille on aukko, johon tulee vielä tulppa päälle. Kopan hattu pysyy paikoillaan vaikkapa sikaflexillä. Tuosta puuttuu vielä jonkinlainen puristusliitos, jolla generaattorin saa lukittua paikoilleen pyörähtämisen estämiseksi.

***
Kopan alimmainen osa on valmiina ja keskimmäinen sylinteri valmistuu yöllä. Piirsin sylinterin pohjan profiilin generaattoria myötäillen niin, että sen pitäisi lukittua paikoilleen ilman mitään muita lukituksia. Generaattorin kuormittamaton jännite 1700rpm vauhdilla on 12.3V. Se on vähän turhan pieni 100W tavoitetta ajatellen, mutta katsotaan mihin se riittää. Testerinä on säädettävä 150Wmax tehomittari, jonka pitäisi kestää virtaa 10A asti.
 
Viimeksi muokattu:
Ylös