vesi energiaa mökille

Puuha

Well-known member
Jäin tässä miettimään miksi pitää vaihteisto olla ja pitkä vipuvarsi mikä muodostuu sitten varresta? Tuollainen sylinterin muotoinen laite jonka sisään suoravedolla generaattori. Kylkiin sitten evät joilla saa säädettyä uintikorkeuden virtaavassa vedessä tai useamman pisteen kiinnitys ja kiinnysnarujen pituudella voi säädellä uintisyvyyttä. Kiinnitys tulisi yllävirran puolelle naru(i)lla+sähköjohtimilla.

Tällaisia uivia malleja on retkeilijöillä käytössä ja niiden nimellistehot ovat 5-20W ja käyttävät lataamaan tarvittavia sähkölaitteita virtaavista vesistöistä. Nimellisteho saavutetaan monesti n. 4,2m/sek virtaumalla.

Voisin väittää että saamasi 20W teho nykyisestä konstruktiosta on kyllä enemmän kuin hyvä. (y)
 

Puuha

Well-known member
Kelien lämpenemistä odotellessa piirsin ajankuluksi pienen kannettavan voimalan, jonka rungon voisi tulostaa valmiiksi parissa päivässä. Generaattorina on 350W 24V 2700rpm dc-moottori MY1016, joka saapuu testattavaksi viikon sisään. Moottorin jatkeena on muovinen 210mm sähköperämoottorin potkuri, jossa on mahdollisimman pieni nousu. Potkuriakseliksi (stuffing box) löytyi rc-veneisiin tarkoitettu teflon-putki, jonka sisällä on rst-akseli. Akselikeskittimenä toiminee cnc-steppereissä käytetty alumiinispiraali. Potkurin kiinnitys pitää ratkaista vielä jotenkin.

Cad-kuva täällä - rungossa on 3 osaa:
Tässähän onkin mutta tuo generaattoriosa pitäisi olla joko takana virtaukseen nähden tai sitten potkurin kehällä. Näin virtauksen pyörteisyys on mahdollisimman vapaa ja mahdollisimman suuri vesimassa painaa potkuriin. Ainakin käytännössä pidetään tehokkaimpina retkikäytössä olevia vesidynamoita joissa potkuri on ilman esteitä suoraan virtaan kosketuksissa.
 

vesioinas

Active member
ABS-generaattorikoppa alkaa valmistua. Koitan saada kaikki tehtyä ensimmäisellä yrityksellä, koska tulostusajat ovat helposti +10h. Tässä johdotuksien kanssa meinasi tulla ahdasta, mutta onnistui lopulta kun jyrsin sisäseinään vähän uraa. Neljä reunapilaria on kiinni sylinterissä rst-ruuveilla mikä toivottavasti lisää vähän jämäkkyyttä. Sivelin myös kaikki kriittiset kohdat asetonilla, joka parantaa tulostekerrosten bondausta. Koko osa painaa 2.5kg ja on koko turbiinirakennelman ylin osa. Turbiini todennäköisesti tärisee vähän mikä saattaa aiheuttaa ylimääräisiä kestävyysongelmia esim. pienessä pakkasessa. Tuohon päällimmäiseksi tulee hattu, joka on parhaillaan tekeytymässä.

Screenshot 2021-11-10 10.35.00.png Screenshot 2021-11-10 10.34.27.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Tässähän onkin mutta tuo generaattoriosa pitäisi olla joko takana virtaukseen nähden tai sitten potkurin kehällä. Näin virtauksen pyörteisyys on mahdollisimman vapaa ja mahdollisimman suuri vesimassa painaa potkuriin. Ainakin käytännössä pidetään tehokkaimpina retkikäytössä olevia vesidynamoita joissa potkuri on ilman esteitä suoraan virtaan kosketuksissa.
Waterlily (https://shop.waterlilyturbine.com/) on kyllä tuttu ja siihen saa nyt myös tuulimyllykonversion (Windlily). Tässä hyvä esittely

Joe M:llä on muutenkin hyviä vesivoimalavideoita. Vesioinaan ehdin tehdä kyllä ennen Joeta :)

Yksi syy tänän 3:1 kulmavaihdeversioon on se, että halusin saada generaattorin pois vedestä. Ja toinen syy on se, että suoravedolla vauhti rajoitti tehoa. Nyt jos vauhtia saa 1700rpm niin kuormittamaton lähtojännite on samalla generaattorilla vähän reilut 12V mikä on vähän alakanttiin tavoitetehoa ajatellen. Mutta koitan edetä vaihe kerrallaan ja katson mitä tästä saa irti. Purossa riittää kyllä tehoa enempäänkin.
 
Viimeksi muokattu:

Puuha

Well-known member
Ethän voi kierrosnopeutta määrättä nostaa kun vääntö laskee kun nopeus nousee ja teho on vain laskennallinen määre kertomaan työtä aikaan nähden. Se generaattorin nimellisnopeus pitää olla sopiva potkurin nopeuteen. Ei se tilanne muutu muuten miksikään.

Autokaan ei liiku teholla vaan väännöllä. Mitä korkeampi ja jyrkempi mäki sitä enemmän tarvitaan vääntöä se kuinka nopeasti mäki päästään ylös on sitten teho.
 

Puuha

Well-known member
Minusta on mielenkiintoista miksi tätä fysiikan peruslakia missä vääntö on voimaa yritetään aina rikkoa ja siinä ei vain onnistuta. Kun yhtään enempää ei voi rasittaa laitetta mitä siinä on vääntöä. Tämän kun ymmärtää on paljon helpompaa elää ja suunnitella laitteita päästen haluttuun lopputulokseen.
 

vesioinas

Active member
Ethän voi kierrosnopeutta määrättä nostaa kun vääntö laskee kun nopeus nousee ja teho on vain laskennallinen määre kertomaan työtä aikaan nähden. Se generaattorin nimellisnopeus pitää olla sopiva potkurin nopeuteen. Ei se tilanne muutu muuten miksikään.

Autokaan ei liiku teholla vaan väännöllä. Mitä korkeampi ja jyrkempi mäki sitä enemmän tarvitaan vääntöä se kuinka nopeasti mäki päästään ylös on sitten te
Kelluvassa kakkosversiossa kuormittamaton lähtöjännite jäi jonnekin 4-5V tuntumaan. Kuparijohdinta oli muutama metri ja siihen se teho tuntui hukkuvan turhan helposti sitten kun virtaa oli viitisen amppeeria. Kakkosversiossa oli pienempi lapakulma, mutta sitäkään ei voi pienentää liikaa jos siipien pito ei riitä. Nyt kun generaattori on täsmälleen sama malli niin sitä on helppo verrata aiempaan. Toki potkurikin on vähän muuttunut ja virtaus on esteettömämpi. Samoin vuosi on vaihtunut ja veden virtausnopeus (kineettinen energia) elää jatkuvasti.

Toinen juttu on se, että kelluvassa versiossa vääntö ei tuntunut olevan vielä tapissa, mutta kierrosnopeus oli kyllä. 3:1 vaihteistolla tarkoitus on hyödyntää ko. vääntö. Vaihteisto hukkaa jonkin verran tehoa ja tuloksen näkee vasta käytännössä kokeilemalla.
 
Viimeksi muokattu:

Puuha

Well-known member
Niin, siihen on syynsä miksi generaattorin jännite tahdotaan saada riittävän korkeaksi jo pienillä kierroksilla ja muutetaan sopivalle jännitteelle sitten kauempana jotta siirtohävikki saadaan maltilliseksi. Virta on suoraan verrannollinen vääntöön mitä potkurilta saadaan.

Tuo Waterlily heppu ymmärtää tuon ja aika hyvin asiaa kieltämättä esittelee videoillaan. En ole nähnyt testeissä hänen tuotosta joten en mene sanomaan sen kummempaa mutta vastaavat ovat toimineet retkikäytössä hyvin.
 

vesioinas

Active member
Mittaan tehon tällä https://www.ebay.com/itm/265059463053
Laitteella voi määritellä optimi toimintapisteen.

Waterlilyn sisuskalut kiinnostaisi nähdä, mutta ei huvita maksaa 200e pelkästään uteliaisuudesta. Halkaisija on vain 180mm eli ~puolet tuosta mun turbiinista. Huipputehon virtausnopeus 3.3m/s on kyllä sellainen, jota ei monessakaan purossa ole ellei ole jonkinlainen putouskohta tai pakotettu kavennus.

***
Koppa valmis. Punainen sähköteippi riitti hatun tiivisteeksi. Jos näkyy punaista niin virta on vienyt hatun. Akselikytkimen aukollekin on suojalevy. Kierretangot pitää vielä pätkiä sopivaan mittaan. Ja akselikytkin on yhä matkalla.

Screenshot 2021-11-10 22.14.24.png
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
Akselikytkin tulikin jo tänään, joten kytkin osat yhteen, jotta sain testattua pystyakselin toimivuuden. Ruuvikierteet on vielä pätkimättä, mutta muuten turbiini on tulosteiden osalta valmis. Laakerit vaihtuvat ruostumattomiin malleihin, jonka jälkeen liimaan takakopan paikoilleen.

IMG_20211111_192202.jpg
 

vesioinas

Active member
Vaakapuomi on nyt pintamaalia vaille valmis. Kiilan sai tehtyä helposti ja hitsasin myös toisen pään umpeen niin, että puomin saa taottua penkereeseen. Keli on niin kylmä, etten lähtenyt puroon kahlaamaan ja homma pitää tehdä muutenkin valoisampaan aikaan.

Screenshot 2021-11-13 21.24.24.png
 

vesioinas

Active member
Varmistin, että osat sopivat yhteen. Saatan vahvistaa naulauslevyä vielä kun se taipuu vähän. Reunat voisi vaikka kantata. Turbiinin paino tosin painaa levyä alas ja veden vastus ylös.

IMG_20211115_112357.jpg Screenshot 2021-11-15 23.47.41.png
***
Harmaat sinkkimaalatut teräsosat on nyt maalattu kertaalleen valkoisella miranolilla kun sitä oli vajaa purkki käytettävissä. Maalaan huomenna vielä toisenkin kerroksen niin ettei ala kukkimaan ihan heti. Pystypalkin päälle tulostin 40x40mm hatun sääsuojaksi. Johdotukset saa jatkettua vaakapuomia pitkin vaikkapa nippusiteillä kiinnittäen. Tehomittauksen voisi tehdä mahdollisimman lyhyillä johtimilla. Jos tulos on ok niin jännitteen voi nostaa hakkurilla ylös vähän pidempää siirtoa varten. Siirtoa on enintään 30m eli 60m johtimia yhteensä.
***
Alaosan laakerit on nyt vaihdettu ruostumattomiin. Täytin potkuriakselin kanavan vaseliinilla ja tiivistin laakeripesät sekä akselin läpiviennin laakerin läpi. Peräkoppa on liimattu paikoilleen asetonilla - ainakin ulkoisesti liitokset vaikuttavat vesitiiviiltä, joten en levitä silikonia saumojen päälle. Jos vaihdekoppa pitää purkaa joskus niin osat saa irti toisistaan terävällä veitsellä kun liimauksen paksuus on vain pari milliä. ABS:ää on helppo työstää esim. vuolemalla tai hiomalla toisin kuin monia muita tulostamiseen käytettyjä muovilaatuja.
 
Viimeksi muokattu:

vesioinas

Active member
T-liukukappaletta pitääkin muokata vähän väljemmäksi. Kokeilin sovitusta maalauksen jälkeen ja ei oikein toimi kun ahdistaa liikaa. Liu-un pitää olla riittävän herkkä kun hienosäätö tapahtuu paikoillaan purossa hankalassa paikassa. Laitan ehkä muoviholkit liukukappaleen sisään.

Hyvässä lykyssä saan vaakapuomin juntattua paikoilleen tulevan viikonlopun aikana. Maakaan ei taida olla jäässä ihan vielä.
 
Ylös