hier mal eine neue Idee umgesetzt

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Beitragvon Lumar » Di 3. Jan 2017, 21:39

Hallo zusammen,

Ich möchte euch mal mein neues Projekt vorstellen...

einen funktionierenden Windgenerator, der keine Bastellösung ist.

Die Vorgaben, die ich mir selbst gesetzt habe:

- einfach her zu stellen, ohne Spezialprofile etc.
- ein einfach zu beschaffender zuverlässiger Generator
- einfache Montage
- möglichst viele genormte Standartkomponenten
- Modularität
- Funktion bestimmt Design
- so puristisch wie möglich

Ich hab ja schon einige Rotoren gebaut, aber es hat eigentlich immer an den passenden Generatoren gefehlt.

Grundlage des Rotors wurde ein Nabengenerator von Shimano, der bei mir schon einige Jahre rum lag. Gut, bei 3 Watt Leistung bei 6 Volt kann man hier wirklich nur von einer Kleinwindanlage reden ;)
Dieser Dynamo hat die Lagerung schon inklusive, was ihn dafür predestiniert direkt auf einen Mast geflanscht zu werden, mit Flügeln drum herum.
Da ich zu selben Zeit einen Unterstand für mein Motorrad baute fielen mir die Bodenanker für Balken ins Auge. die gibt es nämlich nicht nur mit Spitzen zum in die Erde rammen, sondern auch mit Löchern mittig am Boden.
Dieser Bodenanker wird mit der Achse des Generators verschraubt und später einfach auf das obere Mastende eines 7 x 7 cm Mastes geschraubt.

So, wie jetzt den Generator mit den Flügeln verbinden??
Zu erst hab ich das mit vielen 3mm-Schrauben und den Löchern versucht, wo normalerweise die Speichen rein kommen. Dummerweise haben die Löcher an beiden Seiten zueinander einen Versatz, sodass die Halterungen für die Flügel nie richtig übereinander standen. Außerdem war mir das Ganze nicht stabil genug. Also die vielen kleinen Löcher weg gelassen und den Generator mit 3 Schrauben M8 zwischen 2 Platten eingeklemmt.

Als Flügel hatte ich an Dachrinnen aus Alumimium mit 125 mm Durchmesser gedacht. Gut, die gibts in 2m-Stücken im Baumarkt, aber die Dinger zu sägen ist die Hölle.
Mit der Stichsäge fransen die aus und verbeulen an der Schnittkante. Die Kreissäge fetzt noch mehr und sägt nicht gerade und die Superminnikreissäge die alles sägt vom Shoppingkanal ist auch nicht besser. Ich frage mich wie die Klemptner das machen...
Um die Dinger anständig zu sägen musste ich mir erst eine Sägevorrichtung bauen, wo die Profistichsäge (die alte blaue von Bosch) vollkommen gerade geführt wird, und die Sägekanten nahe des Schnittes fixiert werden, damit die nicht verbeulen können. Jetzt das feinste Metallsägeblatt benutzt und das Sägen klappt super, meistens...

Um die Flügel mit den Platten zu verbinden, habe ich mir eine Klemmung aus gedacht. 2 Klemmungen pro Flügel halten erst einmal bombig. Wenn das Holz (Siebdruckplatte) durch die Witterung etwas schrumpft, müsste vielleicht mit Baukleber nach geholfen werden. Aber erst einmal abwarten.

Ich habe gerade mal alles zusammen montiert, aber draußen ist schon dunkel...
Ich habe auch noch nicht die entgültigen Flügel verbaut, nur Reststücke. ich bin mir über die Länge noch nicht schlüssig. Ich denke 40 - 60 cm. je windärmer die Gegend, desto länger die Flügel...

So, jetzt aber Fotos...

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Ich bin auf eure Kommentare gespannt...

Grüße Mark
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Re: hier mal eine neue Idee umgesetzt

Beitragvon Manfred » Mi 4. Jan 2017, 06:34

Hallo Mark,

die mechanische Lösung mit dem Dynamo gefällt mir, ob das nun eine Bastel- oder Profilösung ist will ich nicht beurteilen. Deine praktischen Erfahrungen mit diesem Teil machen mich neugierig.

Grüße Manfred
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Re: hier mal eine neue Idee umgesetzt

Beitragvon Bernd » Mi 4. Jan 2017, 11:28

Hallo Mark, dein Windrad hast du meiner Meinung nach robust aufgebaut.
Wie lange Siebdruckplatte ohne Behandlung, insbesondere der Schnittflächen, dem Einfluß von Regen wiederstehen kann vermag ich nicht zu beurteilen.
Ich könnte mir vorstellen das es von den Schnittkanten her zunächst aufquillt und dann mit der Zeit zerbröselt.
Aber dieses wasserfest verleimte Material wird wohl ne ganze weile halten bevor das passiert.

Der Nabendynamo kann je nach Einsatzzweck auch mehr als 3W abgeben.
In einer 12V Nutzung sind es dann schon 6 Watt.
Der riesen Vorteil ist natürlich sein fertiger Aufbau und seine Wetterfestigkeit.
Trotzdem würde ich das obere Lager noch mit einer Art Kappe gegen eindringendes Wasser schützen.

Die Flügel funktionieren nach Art eines Anemometers. das heisst sie drehen sich vergleichsweise langsam.
Nach meinen eigenen Erfahrungen hat ein Halbschalenanemometer ein TSR von lediglich ca. 0,3.
Irgendwo in dieser Größenordnung wird sich dein Windrad auch befinden.
Das heisst es dreht vergleichsweise langsam was die Erzielung hoher Spannungen erschwert.

Was die nötige Flügellänge anbelangt so kannst du ja herrlich experimentieren weil ein Tausch des Flügelprofils sehr einfach durchgeführt werden kann.
Ganz grob würde ich mal in der Gegend von 40-50cm beginnen.

Du könntest die Effektivität der Flügel bestimmt deutlich steigern wenn du am Ende des Halbschalenprofils eine Endkappe anbringen würdest.
So eine Endkappe verhindert das der Wind nutzlos oben und unten aus der Dachrinne "ablaufen" kann sondern sich nutzbringend darin stauen muss.

P.S. Was mir noch einfällt wäre (weil es gerade draußen heftig regnet) die Erzeugung von so einer Art Ablaufkanälen in den
runden Auschnitt der Siebdruckplatte, dort wo der Dynamo sitzt, so das sich kein "See" auf dem Dynamo bilden kann.
Selbiger wäre auch schlecht da er genau an der Schnittkante der Platte anliegen würde.


Grüße

Bernd
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Re: hier mal eine neue Idee umgesetzt

Beitragvon Lumar » Mi 4. Jan 2017, 12:30

Hallo Bernd,

ja, alle deine Anmerkungen machen Sinn.

Man könnte einfach eine runde Scheibe auf das obere Gewinde setzen und an die Kanäle hatte ich auch schon gedacht. Die brauchen gar nicht so groß sein, weil der Generator am Rand ja viele Löcher für die Speichen hat.
ich baue schon seit ca. 8 Jahren immer mal wieder Horizontalachsenrotoren. Ich schätze das dieser nicht mehr als 100 U/min erreichen kann. Das lässt sich ja wunderbar skalieren.
Ich habe noch keine Erfahrungen mit den Nabendynamos gesammelt, aber ein Fahrradrad dreht im Normalfall doch auch nicht schneller.

Endkappen sind natürlich nützlich. Wenn die Platten durch gefräst sind, können die dann bei längeren Flügeln auch als Stabilisatoren genutzt werden.

Zu den Siebdruckplatten kann ich nur folgendes sagen:
Die sind genial haltbar und gut zu verarbeiten, wenn du die richtigen kaufst. Ich verarbeite die schon seit 2010.
Anfangs hab ich mir die im Baumarkt grob zuschneiden lassen, das die auf meine Fräsmaschine passen. Nach einem Winter sind die dann auf gequollen, egal ob du die Schnittkanten behandelt hast.
Seit 2011 beziehe ich die vom Holzhändler meines Vertrauens. Da muss ich zwar ganze Platten ab nehmen, aber die Qualität ist sehr gut und es ist zudem viel günstiger als im Baumarkt. Der schneidet die dann auch zu.
Kein Quellen, auch nicht nach mehreren Jahren im Außeneinsatz. Die Kanten werden zwar mit der Zeit grau, aber es verzeiht sich nichts.

Grüße
Mark
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Re: hier mal eine neue Idee umgesetzt

Beitragvon Bernd » Mi 4. Jan 2017, 21:30

Zu den Drehzahlen, wenn ich mich recht entsinne war Ladebeginn an 12V bei ca. 60 -80 Umin.
Volle Leistung an 12V war bei ca. 200 -250 U/min.

Grüße

Bernd
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Re: hier mal eine neue Idee umgesetzt

Beitragvon herbk » Do 5. Jan 2017, 10:42

Hi Mark,

eine saubere, Arbeit ohne Frage...aber:

Die Vorgaben, die ich mir selbst gesetzt habe:

- einfach her zu stellen, ohne Spezialprofile etc.

die ganze Tragkonstruktion sind Spezialprofile und für jemand ohne Fräse nicht einfach herzustellen

- einfache Montage

halten sollte es aber schon, ich sehe da recht ungünstge Hebel bei der Montage an der Achse.

- Funktion bestimmt Design

welche Funktion meinst Du da? Dass es sich dreht... das wird es, aber aerodynamish ist es "unterirdisch"...

But: "just my 6 Cents" :)
Gruß Herbert
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Re: hier mal eine neue Idee umgesetzt

Beitragvon Ekofun » Do 5. Jan 2017, 12:42

Hallo Lumar,

gute Arbeit,denoch habe eine Bemerkung: Auf zwei Flügel sind diese befestigung Stücke,auf dritte Flügel sind keine.Das macht Unwucht und erschwert auswuchtung.Sollten alle drei Flügel auf gleiche Weise befestigt werden.

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Grüsse

Ekofun
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Re: hier mal eine neue Idee umgesetzt

Beitragvon Lumar » Do 5. Jan 2017, 13:53

Hallo Ekofun,

das liegt daran, das du bei dem "dritten" Flügel die Außenseite siehst.
die Flügel sind von innen geklemmt.

Grüße
Mark
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Re: hier mal eine neue Idee umgesetzt

Beitragvon Xalve » So 8. Jan 2017, 06:59

Moin Lumar,

ein ähnliches Projekt läuft bei mir bereits schon seit einigen Jahren in verschiedenen Modellen - siehe Videoverlinkung - wobei ich dir einen kleinen Tipp noch geben möchte. Die "deinige" Drehrichtung vom Windrad ist nicht gut gewählt, denn wie du bemerkt hast, hat der Nabendynamo viele kleine Rastmomente und aus Erfahrung sagend, wird dies bei höheren Umdrehungen zu einem wahren Brummkonzert. Das Problem ist dabei die spielige Achsaufnahme. Diese lockert sich (Mutter) bei deiner gewählten Drehrichtung mit der Zeit. Wenn du das Rad, wie in meinem Video zu sehen ist - drehen lässt, dann frisst sich die Schraubenhalterung an der Mastaufnahme fest und ein Absturz ist dahingehend etwas gemindert. In deinem Fall ist es ja einfach, das Teil am Dynamo umgedreht anzuschrauben, damit dies nicht passieren kann.

https://youtu.be/YMoDuMnk4rM

https://youtu.be/pPEYwNazcQw

Auch ist die bereits benannte "Schutzkappe" als Wetterdach keine so schlechte Idee, denn gerade nun wo der Schnee darauf zum liegen kommt, tagsüber die Sonne es verflüssigt und es in den Dynamo verbringt, kommt auch Umweltdreck ins Lager, was die Laufzeit verringert. Gerade wenn man bedenkt, welche "KM-Leistung" von dem kleinen "Fahrradteil" da so geleistet und angesammelt wird, sollte man auch ein wenig auf machbare Haltbarkeit achten. Mein Windrad z.B. hat eine Umfangsdrehung von 3m Wegstrecke. Dieses läuft nun bei jedem windigen Wetter, Sturm oder bei Schwachwind ab 2,8 m/s seit ca. 3 Jahren an und hat in Summe schon über x Millionen KM zurückgelegt. Mein Fazit: Wahnsinn, was der kleine Dynamo so ab kann und liefert je nach Drehzahl bis zu 25V (ca. 230 U/min.). Verbaut wurde ein DH-3N71 (damals neu und noch nie in einem Fahrrad verbaut gewesen, aber nun x KM hinter sich :) ). Toll ist an meinem Modellversuch, dass bisher jegliche Sturmsicherung nicht notwendig war und durch das Gewicht auch Böen in bequemer Art und Weise gemütlich begegnet werden.

Wenn noch Fragen sind, dann immer her damit, denn ich werde meinen Versuch in diesem Jahr wohl etwas modifizieren und auf "2-Flügler" umsteigen bzw. mal Wartungsarbeiten durchführen. Hintergrund ist die nutzbare Drehzahl. Was nützt ein Windrad, wenn es sich toll im Schwachwind dreht und im Grunde nur Verschleiß produziert. Der "Zweiflügler" soll nun so abgestimmt werden, dass er erst beginnt zu Laufen, wenn auch geerntet werden kann und die Drehzahl über der 12V Spannung zur Batterieladung liegt. Sprich - ab Windstärke 4-5 macht es überhaupt einen Sinn. Die empfohlenen 50cm - 70cm Schaufeln sind da schon die besten Werte und in Abstimmung der Region im Windaufkommen - die Achsschenkel entsprechend angepasst, um das Rastmoment zu überwinden und reiche Ernte in Drehzahl zu tragen.

So genug nun ... :) LG Xalve
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Re: hier mal eine neue Idee umgesetzt

Beitragvon Lumar » Di 24. Jan 2017, 19:03

Danke für deine Hinweise Xalve

Die werde ich bei Zeiten umsetzen. leider ist es mir gerade zu kalt dafür.

Als erstes werde ich wohl Endkappen drauf machen, denn der Rotor will sich schon drehen, aber er tut es nicht wegen dem Rastmoment.
Ich muss aber sagen, bei mir ist wirklich sehr wenig Wind.

Hier ein Foto von dem montierten Rotor

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Grüße
Mark
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