Savonius Rotor

[Constant]

Hallo alle zusammen.
Ich will mal die folgenden Zeichnungen hier einstellen, weil ich feststellte, dass diese Resultate vielen Lesern nicht bekannt sind. Es betrifft die Leistungen und das Drehmomentverhalten bei mehreren, verschieden gestalteten Savonius Rotoren. Die Versuche wurden vor rund 30 Jahren an der Universität Mc Gill in Montréal durchgeführt. Weil der Text in französisch ist, nur diese kleine Anmerkung. Untersucht wurde hautsächlich der Abstand (e) zwischen den beiden Rotorhälften im Vergleich zu deren Durchmesser (d). Dargestellt ist in der oberen Zeichnung das Drehmoment beim Anlauf und in der unteren Zeichnung das Drehmoment über den gesamten Schnelllaufbereich. Als am Leistungsfähigsten hat sich der Rotor Nummer (römische) ZWEI herausgestellt mit einem Verhältnis von 1/6 und mit 20 % höherer Leistung als der Rotor Nummer VIER.



Die Leistung (in Watt an der Achse) für die Nummer zwei errechnet sich demgemäss: P = 0,18 * S * V3 (S = die Rotorfläche und V= die Windgeschwindigkeit).
Gruß
Constant

[Bernd]

Kann das stimmen was dort dargestellt wird ?
Der Unterschied zwischen null Durchströmung, zur optimalen Durchströmung von 1/6 Durchmesser einer Halbschale
beträgt im Wirkungsgrad nicht mal 2 % ? Das kommt mir sehr zweifelhaft vor. Vor allen, weil diese 1/6 von
den gemessenen Durchströmungsflächen auch noch die optimalste war oder anders ausgedrückt, das viele
Durchströmspalte weniger Leistung erzielten als bei einen geschlossenen Rotor bzw. der geschlossene Rotor
keineswegs das schlechteste Ergebnis erzielte.

Ein bisschen blöd gewählt scheinen mir die für die Messung ausgewählten Maße der Durchströmung, denn der optimalste
ist gleichzeitig auch der kleinste Spalt. Da hätte ich noch Messungen mit weiteren noch kleineren Spalten durchgeführt
bis sich der Trend umkehrt. So weiss man nicht ob nicht noch kleinere wie z.B. 1/8 hätten noch bessere Ergebnisse liefern können.
Naja, war halt ne Uni die das machte . Nee im ernst, schon sehr interessant die Ergebnisse die ich so
nie erwartet hätte.
Unklug finde ich das die den Spalt immer icl. Materialdicken gemessen hatten. Zumindest war es laut Zeichnung so.
Da weiss man nie wie gross der Durchströmspalt nun effektiv war.

Beim C- Rotor hatten wir zwischen 0 Durchströmung zu normalen Öffnung im Vorflügel im Schnitt,
ebenfalls umgerechnet auf den Wirkungsgrad, ca. 4 - 5 Wirkungsgradprozente Unterschied festgestellt.

Erstaunlich hoch finde ich die Schnellaufzahl im Leistungsmaxima von knapp unter 1.

Grüsse

Bernd

[Constant]

Hallo Bernd

Mit dem Abstand von 1/6, ist immerhin 16,66% vom Durchmesser der Halbschale oder fast 33 % vom Gesamtdurchmesser; da hätte man noch einen kleineren Abstand wählen können.

Ich finde es aber auch sehr wichtig, darauf hinzuweisen, dass die Testanlagen keine durchgehende Welle hatten.

Bei etwas größeren Savoniusrotoren ist öfters eine durchgehende Welle sehr sinnvoll, bis sogar unumgänglich, um die Lagerbelastung zu reduzieren. Bringt man nur, wie bei den Testanlagen, oben und unten ein kleines Wellenstückchen an, eiern diese (höchstwahrscheinlich), weil es halt sehr schwierig ist eine genaue Axialität ohne durchgehende Welle zu garantieren. Normale Kugellager werden so keine lange Lebensdauer erreichen. Ohne durchgehende Welle kommt man eigentlich nicht daran vorbei, als Lager Rollenpendellager zu benutzen. Denen macht das Eiern nichts aus. Andererseits müssen die „Deckeln“ oben und unten viel stabiler ausgelegt werden. Als Schlussfolgerung kann man behaupten, dass Savoniusrotoren ohne durchgehende Welle technisch aufwendiger und mit Sicherheit teurer sind.

Ich habe übrigens noch mal die ganze Literatur hierzu durchgelesen, nirgends wird die Materialstärke erwähnt.

Der optimale Schnelllauf von (sagen wir 0,92) ist sicherlich von Vorteil für den Generatorantrieb, bringt aber andererseits auch seine Probleme, wenn der Rotor nicht vernünftig ausgewuchtet ist. Eines der wesentlichsten Nachteile des Savonius ist nun mal sein relativ hohes Gewicht.

Gruß
Constant

[Menelaos]

In wiefern wurde denn bei den Vesuchen der Zuwachs der Leistung berücksichtigt die sich aus der Vergrößerung der Rotorfläche bei der Verkleinerung des Spaltes ergibt?

Wäre das außer 8 gelassen worden, dann wäre es ja logisch dass beim verkleinern des Spaltes (und damit Vergrößerung der Fläche) ein Leistungszuwachs zu verzeichnen ist....bw. muss man auch wenn dies beachtet wurde, die Leistungszunahme durch Rotorvergrößerung und die durch Optimierung des Spaltes gegengerechnet werden und selbst das dürfte noch recht kompliziert sein...

Gruß
Max

[Bernd]

Ja eine berechtigte Frage die ein weiteres mal zeigt das penibel genaue gleiche
Rahmenbedinungen bei Messungen unerlässlich sind.
Ich gehe davon aus das man immer die gleichen Halbschalen für die Messungen verwendet hatte.
Ob man aber die Durchmesserveränderung berücksichtigt hatte, möchte ich bezweifeln.
Es würde auch das gute Abschneiden der Messung bei Null Durchströmung erklären.

Grüsse

Bernd

[Constant]

Ja, Ja, ich weiß. Ich habe Quatsch geschrieben. Es sind natürlich nur runde 8 % bezogen auf den Gesamtdurchmesser und nicht 33 %. Trotzdem sollte man angesichts dieser Ergebnisse nicht auf den Luftspalt verzichten.
Ich habe mir auch inzwischen überlegt, wie man die beiden Wellenenden am besten axial ausrichtet. Vor der Montage, die beiden Wellenstümpfe auf der Drehbank durchbohren. So hat man keine Vollwelle mehr, sondern zwei Hohlwellenstümpfe. Während dem Festschweißen der beiden Stümpfe eine dünne provisorische Welle durch die beiden Hohlwellenstümpfe stecken und diese dann nach der Montage einfach wieder rausziehen. So bleiben die aerodynamischen und die technischen Vorteile der preisgünstigeren (normalen) Kugellager erhalten.
Gruß
Constant

[Bernd]

Ich weiss nicht ob jeder diese Möglichkeiten zur Verfügung hat.
In dem Segment in dem dieses Forum angesiedelt ist dürften nur die wenigsten über Drehbank
oder Schweissgerät verfügen. Gut finde ich daher immer Lösungen die nahezu jeder mit "haushaltüblichen"
Mitteln realisieren kann oder bei denen Gegenstände, die relativ einfach beschafft werden können, verbaut werden.
Es gibt oftmals so viele Dinge für kleines Geld die nahezu perfekt sind und an die man zunächst nicht denkt,
weil man dahingehend blind durchs Leben rennt. Als nur ein Beispiel sei hier mal die Radlagerung
aus einem Schrottauto genannt, bei der man die Bremsscheibe gleich als prima Flansch zur Adaption
z.B. eines Savonius nutzen kann. Die Lagerung mit zwei überaus stabilen Kegelrollenlagern ist auch
gleich integriert. Das alles ist so robust das man bis zu einer gewissen Baugrösse auch mal damit eine
einseitige Lagerung versuchen könnte. Das soll nur ein Beispiel von vielen sein.

Grüsse

Bernd