Experimente mit Mantelturbinen

[Bernd]

Auf der Suche nach Möglichkeiten, wie man in Minuten etwas zur Stromerzeugung im ganz kleinen Rahmen
bauen könnte, stiess ich dieser Tage auf folgende Idee.
Ich kaufte einen CPU-Kühler auf dem ein 120mm Lüfter montiert war den ich nicht benötigte.
Aus einer Laune heraus hielt ich den demontierten Lüfter einfach mal vor meinen grossen Tischventilator.

Sehr zu meinen Erstaunen drehte der ausgebaute Lüfter, nach dem Überwinden eines kräftigen Haltemomentes,
mit sehr hoher Drehzahl im Luftstrom. Kein anderes Miniwindrad drehte bei meinen Experimenten bisher derart schnell.
Ich holte das Meßgerät und konnte max. ca. 1,6 Volt ermitteln die der Lüfter dabei als "Generator" erzeugte.
Das mag erstmal wenig erscheinen, aber man kann ja sehr einfach mehrere solche Lüfter koppeln.
Aber jetzt kommts...

Bei dem Versuch den innenwiderstand zu ermitteln bemerkte ich das der Lüfter ja ein Brushlessmotor ist, dem
eine Elektronik vorgeschaltet ist. Ich öffnete daher den Motor und führte die beiden Phasen ( die meisten derartigen
Lüfter sind 2 Phasen Motoren) direkt aus den Gehäuse VOR der Elektronik heraus. Diese Arbeit ist leider etwas
kniffelig weil solche Lüfter nicht für Demontagen gebaut worden.
Ich hielt das "Windrad" wieder in den Luftstrom und ermittelte erneut die abgegebene Spannung, diesmal Wechselspannung.
Sehr zu meinem Erstaunen betrug die Spannung jetzt maximal schon ca. 4 Volt.
Daraufhin schloss ich meine Spannungsverdoppler Gleichrichterschaltung an den Ausgang und man glaubt es kaum,
optimal im Windstrom des Zimmerventilators positioniert ergaben sich tatsächlich etwas über 12 Volt !
Damit hätte ich nie gerechnet !
Natürlich ist die abgegebene Leistung sehr bescheiden, reicht aber um eine Power LED zu betreiben oder auch um
einen 12 Volt Akku gaaaanz langsam zu laden.

Ich erzähle das auf die Gefahr hin jetzt als erstes gleich wieder Einwände zu hören das so ein Lüfter nicht gerade
wetterfest wäre und seine Lagerung vermutlich auch nicht 10 Jahre halten würde. Das mag ja alles sein.
Dennoch finde ich es ein wunderbares Erlebnis und ideal für einfache Experimente geeignet.

Stichwort Experimente.
Wenngleich ich da das Kernziel des Forums damit verlasse, nämlich Vertikalläufer, so finde ist so einen Lüfter dennoch die
wirklich ideale Plattform für Experimente mit Mantelturbinen.
Mantelturbinen sind Windräder die mit einer Art Trichter HINTER ( nicht vor ) dem Repeller ausgestattet sind.
Beispielsweise so :



Durch diesen "Trichter" ergibt sich eine art Sog im Inneren die die Luft im Inneren des Mantels beschleunigt.
Als ich ein Stück Pappe schräg an den Lüfterrahmen, ähnlich dem Mantel einer Mantelturbine hielt, konnte ich
feststellen das dessen Dehzahl im Windstrom leicht zu nahm.
Aus 4 Stücken Pappe könnte man sehr leicht eine einfache Mantelturbine bauen. Das wäre ganz sicher auch etwas
für ein Schulprojekt. Auch ich werde das noch ausprobieren und über die erzielten Ergebnisse berichten.





Grüsse

Bernd

[Carl von Canstein]

Aber jetzt kommts...

Bei dem Versuch den innenwiderstand zu ermitteln bemerkte ich, dass der Lüfter ja ein Brushlessmotor ist, dem
eine Elektronik vorgeschaltet ist. Ich öffnete daher den Motor und führte die beiden Phasen ( die meisten derartigen
Lüfter sind 2 Phasen Motoren) direkt aus den Gehäuse VOR der Elektronik heraus.

Erstmal Beifall für den schicken Beitrag für das Versuchslabor!
Dann aber auch gleich eine Zwischenfrage: Brushless sind doch auch die Nabenmotore z.B. von nine Continent. Muss man da die Phasen auch von der Elektronik drinnen lösen? Bringt das da ähnliche Vorteile?
Zum eigentlichen Thema hier: Strömungsverstärkung ist wirklich ein denkbarer Ansatz, um das Generatorproblem bei wenig Drehzahl auszugleichen. Es muss ja nicht unbedingt sehr aufwendig sein, manchmal fehlt nur wenig bis zur erwünschten Leistung. Da frage ich mich automatisch, was so eine Mantelturbine bei unserem Vertikalrotor mit den durchströmten Flügeln bringen könnte und/oder ob es eine andere Alternative dafür gibt.
Gruss, Carl

[Flügelbauer]

In youtube gibt es schon ein paar Videos dabei wurden etliche PC-Lüfter auf ein Brett geschraubt, das Brett hatte Löcher mit dem selben Durchmesser wie die PC-Lüfter. ich hatte schon eine ähnliche Idee, allerdings müsste die auch Hitzebestädig sein.
Wenn man sich einen Karmin mal näher ansieht so hat dieser immer einen natürlichen Zug, wenn man also so eine Art PC-Lüfter in den Luftstrom schiebt müsste der dann quasie ständig drehen. Da oben am Kamin immer durch den Wind ein Unterdruck im Rohr entsteht und so die Luft nach oben zieht! Mittlerweilen gibts wohl nur noch die Bürstenlosen PC-Lüfter!! Vieleicht hat der Conrad hin und wieder gebürstete Lüfter.


mfg.Udo

[seb]

Ist ja seeehr interessant.

Getrieben von der oben vorgestellten Idee, dem hier vorgestellten Prüfstand mit den vielen kaskadierten Ventilatoren
habe ich folgende Idee.
Bau eines DAWT´s mit kaskadierten Mini-Ventilatoren.
Man könnte die Größe leicht den benötigten Energiemengen anpassen.
...und das erklärende Bild:

DAWT Venkas.jpg (42.37 KiB) 17882-mal betrachtet

....UND WER KANN ES MAL TESTEN???...

Viele Grüße

Seb.

[Bernd]

Hallo Seb, das kann eigentlich jeder der einen PC-Lüfter sein eigen nennt sehr leicht
umsetzen. Einfach dünne Bastelpappe nehmen und daraus entsprechende Stücke schneiden
und an den Enden zusammen kleben.
Sogar deine elegante Form läßt sich so sehr einfach realisieren. Vielleicht kannst du dafür
mit deinem 3D Tool ein Schnittmuster erstellen ? Also ein Seitenteil quasi abgewickelt
dargestellt, am besten so das man es ausdrucken könnte.
Alles andere ist ein Kinderspiel.

Grüsse

Bernd

[seb]

Und hier sind die Schnittmuster. Einmal eckig und einmal rund, je nach Belieben.
Einfach auf die gewünschte Größe kopieren!

Schablone eckig.pdf

(30.63 KiB) 444-mal heruntergeladen

Schablone rund.pdf

(30.12 KiB) 393-mal heruntergeladen

Die Einlauflippe könnte man aus Papprohr (vom Küchenpapier) oder ähnlichem herstellen.
Zu dünne Pappe sollte man nicht nutzen, denn der Unterdruck im DAWT ist enorm!!!

Würde mich ja mal interessieren, wie sich hier mehrere Lüfter zusammen machen.
Man könnte Lüfter auch als "Säule" zusammenschrauben und den Diffuser anpassen, also
länglich ausführen.
Interessant wird bei vielen Lüftern noch das Diodengatter...

Seb.

[seb]

Habe noch einen Link:
http://riam.kyushu-u.ac.jp/windlens/index.htm

Viele Grüße

Seb.

[andreas]

Hallo Bernd,

leider habe ich dieses Thema jetzt erst entdeckt, aber einiges davon schon vor Jahren praktisch durchgemacht.

Eigentlich fing hier alles mit überflüssigen Cpu-Lüftern an, die zu Hunderten übrig waren und in den Schrott gehen sollten. Das waren alles Original-intel-Teile von verschiedenen Herstellern. Nach dem Sortieren der verschiedensten Ladungen in x Kisten und Zerlegen aller Ausführungen stellte sich eine als geeignet heraus. Das waren Lüfter von Nidec in runder Ausführung zum Aufklemmen auf runde Kühlkörper. Sie ließen sich ohne Demontage in Generatoren umbauen: Zwei Löcher an den richtigen Stellen durch die Rückwand mit dem Aufkleber gebohrt, waren die beiden Spulenanschlüsse zugänglich. Die Leiterzüge daran durchtrennt und zwei Drähte angelötet, fertig war der Generator. Etwa dreihundert davon habe ich so umgebaut...

Tests mit Druckluft aus einigem Abstand ergaben, daß so ein Teil bis etwa 7 V bei 125 mA liefern kann. Aufbauten in einer großen Konservendose auf einem mehrfach abgespannten 5m-Kupferrohr bestätigten das, allerdings braucht man schon einen guten Wind, als daß der Rotor aus der magnetischen Rastung herauskommt und anläuft. Unter Windstärke 4 passiert nicht viel, ab da kann man allerdings ein bißchen Leistung ernten. Wenig später habe ich die Konservendose mit einem Mantel aus weiteren, zerschnittenen Dosensegmenten versehen, welcher die Abluftöffnung stark aufweitet und so hinten einen deutlich höheren Querschnitt bildet, es hat auch die Leistung heraufgebracht und den Startwind herunter. Ein Exemplar ohne Mantel läuft bis heute hier auf dem Hausdach auf einem Alurohr in 11 m Höhe, allerdings ohne wirkliche Nutzung.

Ein Stück allein ist allerdings witzlos, es müssen viele her und ich habe ja viele... 7x7 Stück mechanisch in einem Holzrahmen eingebaut und mit beiderseitigen Lamellen versehen, als daß das Wasser dort nicht ran kommt. Jeder Lüfter hat seinen Gleichrichter (4xSB340), davon 7 in Reihe und 7 derer parallel. Das steht nun seit gut einem Jahr fest verschraubt kurz über der Erde in der Priegnitz herum und lädt ab und zu auch 12-V-Akkus, wenn der Wind dort wie üblich aus Westen weht. Weiteres an Mechanik (hoch setzen, drehbare Ausführung mit Windfahne, hängende Aufnahme mit Ausschwenken bei zu starkem Wind) wäre notwendig, ist aber noch nicht realisiert worden.

Eigentlich sind diese Lüfter als Windrad total ungeeignet: Die Blätter sind verkehrt herum geschnitten, die magnetische Rastung ist sehr übel, die Blattanzahl ist zu hoch und deren Winkel sind zu steil. Dennoch laufen sie bei mäßigem Wind an und können daher bei hoher Anzahl auch genutzt werden. Besser als auf dem Schrott sind sie in jedem Fall im Wind zu nutzen, wenn sie auch nur wenig bringen. Lokal nutzen sie mir nichts, der Wind ist hier zu gering.

Später habe ich auch andere, etwas größere (90er) Lüfter verwendet, aber die waren stromseitig eher dünn, da mußte ich die 8x8 Lüfter alle parallel verschalten, um da mal 1 A rauszuholen. Der mechanische Aufbau war da einfacher, vierkantige Lüfter verschraubt man einfach mit kleinen Blechen mit 4x M4-Gewinde untereinander und braucht nur außenrum einen Rahmen zur Aufhängung.

Fakt ist, daß zur wirklichen Nutzung solcher Teile einiger mechanischer Aufwand nötig ist: Wasserschutz, dreh- und schwenkbare Aufhängung. Möglicherweise lohnt sich das bei genug Material und gutem Wind, hier ist es aber gerade mit letzterem eher schlecht bestellt. Wenn das klassische Vertikalwindrad auf 12 V hoch ist und schon eine Ladung liefert, dann regt sich erst der noch höher liegende Cpu-Lüfter und könnte einige ma abliefern.

MfG. Andreas

[andreas]

Hallo Carl,

zu Deiner Frage bezüglich Brushless ist eigentlich nur zu sagen, daß man zur Fremdnutzung als Generator generell alles von der Wicklung abklemmen sollte. Üblicherweise sind das ja eigentlich Motoren mit einer passenden Beschaltung, die aber im Generatorbetrieb komplett unsinnig ist. Also alles ab, Gleichrichter dazu und fertig.

MfG. Andreas

[seb]

Es dürfte schwierig werden, passende Lüfter zu finden. Vielleicht hat jemand
viel Ahnung von elektrischen Dingen und kann einen Tip geben welche Werte
der Lüfter haben muß um tauglich zu sein (Spannung, Watt etc.).
Weiterhin ist dann noch auf ein geringes Spaltmaß, also der Abstand zwischen Repeller
und Gehäuse, zu achten.
Wird sicherlich schwierig, und ob es dann wirklich was bringt...?

Seb.