Parannettu sähköstaattinen turbiini, joka on valmistettu kierrätettävästä materiaalista: 16 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Tämä on täysin naarmuuntunut, sähköstaattinen turbiini (EST), joka muuntaa suurjännitteisen tasavirran (HVDC) nopeaksi pyöriväksi liikeksi. Projektini inspiroi Jefimenko Corona -moottorista, joka saa virtaa ilmakehän sähköstä:

Turbiini rakennettiin seuraavista tuotteista: muoviputket ja juomapillit, nailonvälikappaleet, pahvi, metallilevyjen liitos- ja kiinnitystarvikkeet sekä maan sähkökentän sijasta käytettävä HVDC -virtalähde. Turbiinissa on kirkas muovikotelo, joka vähentää tahattoman HV -kosketuksen riskiä ja sallii sisäpihan näkymän turbiinista luokkahuone- ja tiedemessuilla. Kun turbiinia käytetään pimeässä huoneessa, koronapurkaus tuottaa aavemaisen, sinivioletin hehkun, joka valaisee kotelon sisäpuolen. EST: n aiemman version rinnakkainen vertailu osoittaa pienemmän, virtaviivaisemman profiilin. Rakentamisessa käytin yksinkertaisia käsityökaluja ja sähköporaa. Varoitus: Tämä projekti voi tuottaa otsonikaasua ja sitä tulee käyttää alueilla, joissa on riittävä ilmanvaihto. Työkaluja suositellaan teräslevyjen kanssa työskenneltäessä terävien reunojen vuoksi. Lopuksi, HVDC ei ole aina käyttäjäystävällinen, joten toimi sen mukaan!

Vaihe 1: Miten EST-3 toimii?

EST: ssä on kuusi kalvoselektrodia, joiden reunat ovat veitsenterävät ja jotka ympäröivät muoviroottorin. On kolme sarjaan kytkettyä, kuumaa elektrodia, jotka keräävät roottorin pinnalle varautuneita hiukkasia. Kuumat elektrodit napaisuudeltaan vuorottelevat 3 maadoitetun roottorin kanssa (tässä tapauksessa: Hot-Gnd-Hot-Gnd-Hot-Gnd). Kuumat elektrodit suihkuttavat roottoria vastaavilla varauksilla, jotka elektrodit sitten hylkivät aiheuttaen roottorin pyörimisen. Induktioprosessin aikana jokainen kuuma elektrodi vetää puoleensa roottorisegmentin, jonka edellinen maadoituselektrodi neutraloi sähköisesti. Roottorissa on peltilevy, joka optimoi jokaisen elektrodin etureunan ja roottorin pinnan välisen sähkökentän kaltevuuden. Kuumien elektrodien, jotka suihkuttavat ioneja roottoriin yhdistettynä maadoituselektrodien kanssa puhdistustöihin, ansiosta kuormittamaton turbiini saavuttaa nopeuden 3 500 kierrosta minuutissa teollisuusluokan ionisaattorin avulla. Luonnoksessa näkyy EST -prototyyppi, jossa on 8 elektrodia, mikä oli kurja vika johtuen liian lähellä toisiaan olevien elektrodien välisestä sisäisestä kaareutumisesta.

Take-away -oppitunti: Varmista, että elektrodit on eristetty oikein ja/tai erillään toisistaan, ennen kuin käytät suuritehoista virtalähdettä. muuten turbiinisi voi muuttua savuttomaksi kuumaksi sotkuksi!

Vaihe 2: Etsi kotelon ja roottorin muoviputket

Löysin nämä akryyliputket paikallisen muovikaupan romusäiliöstä. Käytin niitä turbiinin kotelon ja roottorin valmistukseen. Tarkilla mitoilla ei ole väliä. Yhden putken tulee mahtua toisen sisään, ja sen ympärillä on useita cm: n välyksiä. Myös jäykät muovipullot, kuten vitamiinisäiliöt, joiden ylä- ja alaosat on leikattu pois, toimisivat.

Vaihe 3: Leikkaa elektrodit kalkkipannusta

Kuusi elektrodia leikattiin pois käytöstä poistetusta alumiinisesta kalkkunan haudutuspannusta, joka oli jäljellä illallisesta. (Vinkki rakentamiseen: Käytä pannua suuren linnun kypsentämiseen, metalli on raskaampaa ja vähemmän taipuvaista.) Leikkasin jokaisen elektrodin pituuden suunnilleen roottorin pituuden verran yrittäen murskata valssatut reunat.

Vaihe 4: Aseta elektrodin tukitangot

Laitoin 8-32, kierretangon segmentin jokaisen elektrodin reiän läpi (sovitus oli paikallaan!). Segmentit olivat 3,0 cm pitempiä kuin turbiinin kotelo.

Vaihe 5: Tasoita elektrodien johtavat reunat

Poistin foliosta aallotuksia ja kolhuja vierintätapilla.

Vaihe 6: Leikkaa ja pyöristä elektrodin reunat

Kunkin elektrodin etureunat leikattiin 1,0 cm: iin paperileikkurilla. Kulmat pyöristettiin harrastusviilalla koronavuotojen vähentämiseksi.

Vaihe 7: Leikkaa kotelon ja roottorin kiinnityslevyt ja päätykannet

Leikkasin kuuden pahvilaatikon sarjan kotelon päätysuojien valmistamiseksi; toinen kiekkosarja roottorin päätykappaleita varten; ja lopuksi leikkasin kolmannen levysarjan tehdäkseni laakereiden pidikelevyt.

Vaihe 8: Tarkista päätykannet, roottori ja kotelo

Liu'utin roottorin ja kotelon päätykannet halkaisijaltaan 1/4 tuuman kovapuusta, joka toimi turbiinin akselina. Myöhemmin rakentamisessa vaarna päivitettiin akryylitankoksi ulkonäön parantamiseksi. Tarkistin päätykannen asennon ja että roottori oli samankeskisesti kotelossa. (Rakennusvinkki: Kiedo puuliimalla tahrattu paperiteippi levyjen ympärille, kunnes ne sopivat tiukasti putkiin.)

Vaihe 9: Poraa kotelon päätykannet uudelleen laakereihin

Asensin kotelon ja roottorin päätykannet puuliimalla. Seuraavaksi reikiä porattiin 60 astetta toisistaan kotelon päätykappaleiden ulkokehää pitkin, jotta ne voisivat hyväksyä kierteitetyt tangot. Toinen reikien rengas 120 astetta toisistaan porattiin ulomman renkaan ja keskiosan väliin. Vastaava reikäsarja porattiin pidikelevyjen läpi. Aluksi porasin kotelon päätykappaleiden keskiöt hyväksymään metallilaakerit. Ne kuitenkin vetivät kipinöitä elektrodien kärjistä, kun turbiini lähestyi täyttä tehoa. Löysin ratkaisun, joka sisälsi 1/4 tuuman ID, johtamattomat nailonvälikkeet laakereina. Kiinnitin ne kolmella 8-32 nylonpultilla, jotka työnnettiin pidikelevyn läpi. Pyörivässä roottorissa oli jonkin verran vierintävastusta, mutta turbiini ei todennäköisesti palaisi ja muuttuisi SHM: ksi (tupakoiva kuuma sotku).:> D

Vaihe 10: Poraa kiinnitysreiät koteloon

Porasin kaksi 1/4 tuuman asennusreikää koteloputken kummankin pään läpi. Reiät hyväksyivät 1/4 tuuman nylonpultit, joissa on lukkoaluslevyt ja kuusiomutterit.

Vaihe 11: Kiinnitä liitäntä- ja tukilaitteet elektrodeihin

Kaksi rengasliitintä liu'utettiin jokaisen maadoitussauvan päälle kuvan mukaisesti. Käytin kumitiivisteitä (3/16 ID). kohta.)

Vaihe 12: Valmistele roottorikokoonpano

Aluksi peitin roottoriputken olutölkistä leikatulla metallilevyllä ja sitten kierrekääreisellä muovinauhalla putken ympärille. Myöhemmin, kun käynnistettiin turbiini, ei mennyt kauaa ennen kuin elektrodien sisäinen kaari puhkaisi nauhan ja pilasi roottorin -!@#$, Toinen paahdettu turbiini! (Kolme lävistyskaarta näkyy tähtipisteinä hämärässä kuvassa). Parempi idea oli poistaa alkuperäinen teippi ja peittää metallilevy paksummalla eristemateriaalilla, jolla oli suurempi dielektrinen lujuus. Käytin raskaan muovilevyn leikattua koiran herkkujen pakkauksesta, jonka kiinnitin teipillä.

Vaihe 13: Asenna roottorikokoonpano

Irrotin maadoituspäät turbiinista ja työnsin valmistuneen roottorin, kunnes akseli kiinnittyi laakereihin. Rengasliittimet lisättiin kello 5.00 ja 7.00 teholähdettä varten.

Vaihe 14: Korjaa ja eristä elektrodit

Turbiini ei todennäköisesti toiminut kunnolla b/c useita etureunoja taivutettiin roottorikokoonpanoa asennettaessa. Työskentelyni ympärillä oli purkaa turbiini ja epoksi kahvisekoitin jokaiseen elektrodiin tukipalkkina. Tikut valmistettiin med/hienohiekkapaperilla ja värjättiin sitten hopeamaalikynällä. Käytin 12 värikoodattua olkiosaa (0,5 cm ID x 3,5 cm) tukitankojen eristämiseen. Jokainen osa liukui tukitankojen yli ja läpäisi sekä läpivienti- että päätykannen reiät.

Vaihe 15: Kokoa turbiini ja säädä aukot

Kun olin asettanut turbiinin takaisin yhteen (jälleen!) Ja kytkenyt kuuma- ja maadoituselektrodit sarjaan, kiinnitin tulojohdot sidontapisteisiin. Välimatkoja säädettiin vääntämällä tammenterhojen muttereita kunkin tangon päässä, kunnes etureunat olivat 1 mm: n sisällä roottorin pinnasta. Leikkasin hihan 1/4 tuuman ID "Big Gulp" -olkista ja liu'utin sen akselin päiden yli rajoittaaksesi roottorin liikkeitä sivulta toiselle.

Vaihe 16: Koeajo

Turbiini humisi 13,5 kV: n jännitteellä 1,0 mA: n virralla; suuremmat potentiaalit aiheuttivat valokaaren ja virran katoamisen. Tässä on video, joka näyttää EST: n toimivan suurella nopeudella. Toinen video on täällä. Pysy kuulolla ja saat päivityksiä siitä, mitä EST voi tehdä!