Gasturbine bauen

Der chaotische Hauptfaden

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Kerko
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Kerko » Mo 13. Apr 2020, 11:08

Zum Thema Brennkammerdesign gibt es hier einen Leitfaden: http://rcdon.com/html/gr-1_turbojet_project_3_8_04.html

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MatthiasK
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von MatthiasK » Mo 13. Apr 2020, 14:37

Danke für die Info, das ist eine sehr interessante Seite mit ein paar Eckwerten.

MichelH
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von MichelH » Mo 13. Apr 2020, 15:05

gibt auch die feine software JetSpec.

Da haust du nur den Durchmesser der ansaugseite vom turbo rein und die Software berechnet den rest

https://nuclearprojects.com/jetspecs/

Amper
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Amper » Di 14. Apr 2020, 13:32

Habs jetzt nur kurz überflogen aber ein paar dinge von mir dazu:

Ich kenne mich mit Turbos weniger aus, aber würde sagen, das Öl am besten vorheitzen wenns leichter laufen soll. Ist einfacher als verschiedene sorten o.ä. und man hat gleich Betriebszustand. Wenn der Ölkreislauf relativ klein ist und einen ölkühler hat lässt sich das vermutlich schon bei den startversuchen erwärmen, wärmeabfuhr ist ja eh der wichtigste Zweck des Öls im Turbo.

Die Drehzahlmessung ist bei Turbinen leider ein schwierigeres Thema. Bei meinen habe ich bisher immer in der Verdichtermutter vorne in der Mitte eine Bohrung gesetzt und einen Magnet eingeklebt, dann lässt sich das mit einem Hallsensor relativ bequem und vor allem zuverlässig zählen. Sind ja nur 2kHz (bei einem 70mm Läufer). Bei Käuflichen Modellturbinen wird das inzwischen auch so gemacht, ein analoge hallsensor, der dann aber außerhalb des Lufstroms in 3cm entfernung zum magneten sitzt, das braucht dann etwas filterung damit es zuverlässig bleibt. Eine andere einfache Möglichkeit ist eine Lichtschranke durch ein Loch in der Verdichtermutter. War mal standard bei Modellturbinen, funktioniert, mag ich aber nicht, weil das relativ empfindlich ist und auch nur mit trägerfrequenz zuverlässig funktioniert.
Die "richtigen" Turbo drehzahlsensoren arbeiten mit Wirbelstrom und zählen die Schaufeln, das braucht dann aber schon sehr gute Elektronik, bei 2kHz rotationsfrequenz und 12 schaufeln hat man mal eben ein signal von 24kHz, wenn man dann noch davon ausgeht, dass die schaufeln unter 1mm dick sind kommt man effektiv auf eine Bandbreite von 300kHz. D.h. Induktiver Sensor der auf >2MHz läuft. Hätte lust drauf sowas zu bauen, aber bin bisher nicht dazu gekommen, ganz sicher die edelste variante mit dem geringsten Eingriff ins Gerät.

Was für Turboladerturbinen wohl das einfachste ist; Der Verdichterdruck ist immer drehzahlabhängig, bei gleicher geometrie (brennkammer, verrohrung usw.) entspricht genau ein druck einer Drehzahl. Natürlich braucht man dazu entweder eine Kennlinie zum Verdichter oder eine Vergleichsmessung. Das Ganze ist so genau, dass die aller ersten Modellturbinen sogar nur über den Verdichterdruck geregelt wurden, einfach ein Ventil, das den Treibstoff zu dreht, wenn der Verdichterdruck steigt.

Bei meiner TS-21 funktionierts etwas aufwändiger, aber im Endeffekt genauso, die Drehzahlmessung habe ich da nur für Messzwecke und für die Sicherheitsabschatung, der Rest ist komplett pneumatisch.


EDIT:
Vielleicht ist das doch nicht so schwierig wie ich dachte mit dem induktiven sensor, der TDA0161 hat 10MHz Oszillator Frequenz und macht bis 10KHz Ausgangsfrequenz. Vielleicht geht das mit einem entsprechend geformten ferritkern.

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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Bastelbruder » Di 14. Apr 2020, 19:15

Was für Turboladerturbinen wohl das einfachste ist ...
Ich kenn da zufällig einen Serienprüfstand für elektrische Turbolader, da ist garnix einfach außer der Drehzahlmessung. Dort dreht sich nämlich ein zweipoliger Permanentmagnet, der am toten Ende der Achse ganz gut detektierbar ist. Ansonsten Sensorik in allen Richtungen, leider alles ganz geheiiim.

Aber die Idee mit der Schaufelzählung finde ich interessant, Spule und Magnet einen halben Schaufelabstand hintereinander - das könnte sogar durchs Gehäuse funktionieren. Wie sieht das mit der elektrischen Leitfähigkeit der Legierung aus?

Um die Frage "elektrischer Turbo ?" gleich zu beantworten: der wird vielleicht eine Sekunde gebraucht, so lange nämlich bis der vom Abgas getriebene Lader endlich Druck bringt.

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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Propeller » Di 14. Apr 2020, 19:35

Mal als laienhafte Frage: Kann man nicht einfach die Frequenz des Betriebsgeräusches auswerten? Die dürfte doch proportional zu Drehzahl x Anzahl der Schaufeln sein, oder?

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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Bastelbruder » Di 14. Apr 2020, 19:42

Theoretisch schon, bloß gibt es da immer wieder Resonanzstellen die von Vielfachen ungleichmäßiger Schaufelabstände oder auch der Drehzahl (Vibrationen) angeregt werden.

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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Propeller » Di 14. Apr 2020, 19:48

Also auch wieder nicht so einfach. :(

Amper
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Amper » Di 14. Apr 2020, 19:57

Jop, hbe ich aber auch mal überlegt, am ehesten würde ein mikrophon am Radius des Verdichters funktionieren und den Drucksprung beim vorbeilaufen der Schaufel "hören", das dürfte das klarste Signal sein. Ob das aber zuverlässig ist, wenn plötzlich was anders strömt weis ich nicht. Lieber metall messen. Wenn man Optisch will geht auch eine Lichtschranke, die von den Schaufeln unterbrochen wird, Sender und Empfänger in einem Abstand durch den einmal beide in getrennten "kammern" und dann wieder gemeinsam in einer liegen. Das sollte ein gute Signal geben so lange nichts verschmutzt.

@Bastelbruder
Die einfache Lösung ist naürlich nicht für Messinstrumentation in Versuchen geeigent, aber vollkommen ausreichend für Betriebssicherheit und ein Feedback was das Gerät gerade macht. Ich habe selbst auch schon einige Turbinen mit instrumentiert, es gibt schwierige stellen, aber ein Hexenwerk ist das alles nicht, so lange man keine Performance Messung oder wissenschaftliche Daten braucht.

Was die Schaufeln angeht: Das ist alles Alu, geht ganz sicher gut mit Wirbelstrom, man braucht nur einen pickup der einerseits stark genug, andererseits klein genug ist um mit einer 1mm Blechkante klarzukommen. Kaufsysteme arbeiten ja genau so, ist nur ein Frequenzbereich, den kein Industriesensor braucht.

Hier noch etwas Eigenwerbung, die vermutlich schon die meisten kennen, ruhen nur schon länger die beiden Projekte.

Nr. 1 war 2013 (?) schon auf dem Fingertreffen in Eiterfeld dabei und ist meine erste Turbine, vdh ziemlich verbastelt, drehzahlmessung über 120000 geht aber problemlos:
https://www.youtube.com/watch?v=F936IT5gCmU

Nr. 2 das "aktuelle" Projekt, die große TS-21, inzwischen deutlich mehr automatisiert und instrumentiert, drehzahmessung aktuell per Hallsensor bis 50000min⁻¹:
https://www.youtube.com/watch?v=9fK8hNKm_eE
Leider habe ich nie ein neueres Video gemacht und aktuell ist das alles eingemottet...

EDIT: Kapazitiv wär natürlich auch noch eine Möglichkeit, eine schmale Elektrode unterbringen und dann die Variation in der Kapazität messen, geht schnell, ist relativ schmutz und komplett licht unempfindlich.

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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Osttiroler » Di 14. Apr 2020, 20:00

Ich habe was im Kopf, dass da mal einer der damaligen Turboladergasturbinengurus eine optische Abtastung für die Mutter vorm Verdichterrad gebaut.

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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Robby_DG0ROB » Di 14. Apr 2020, 22:47

Amper hat geschrieben:
Di 14. Apr 2020, 13:32
wärmeabfuhr ist ja eh der wichtigste Zweck des Öls im Turbo.
Bei hydrodyn. Gleitlager muss das Öl in erster Instanz die Welle tragen und schnellstmöglich nach dem Anlauf die Mischreibung unterbinden. Zu dieser Zeit ist noch keine Wärme da - die kommt erst später und dafür auch noch nach dem Ende des Betriebes.

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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Amper » Mi 15. Apr 2020, 05:43

Das ist ja wohl klar :P Davon abgesehen gibt es auch Lader mit Wälzlagern, die genauso umlaufgeschmiert werden müssen. Und auch bei einem Hydrodynamischen reicht der verblibene ölfilm fürs anlaufen, sonst müsste das schon sehr gut abgetropft sein.

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MatthiasK
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von MatthiasK » So 10. Mai 2020, 14:23

In der Zwischenzeit habe ich etwas Material (Schmierpumpe, Frequenzumrichter dazu und so) organisiert und ein paar Flansche vorbereitet.

Donnerstag hat mich dann ein Kumpel angerufen, ob er sich mal mein Schweißgerät ausleihen könnte, er bräuchte dringend ein neues Gartentor. Klar, wenn ich bei ihm an die Säge kann. Eine richtige Metall-Säge sägt einfach besser als meine Handbügelsäge.
Also sehr früh Feierabend gemacht, alles ins Auto gepackt und ab zu ihm.

Neben dem Gartentor und einigen Reparaturen entstand so dieses Gestell für die Nebenaggregate der Gasturbine. Die Schmierpumpe kommt in das kleine Abteil an der Stirnseite:
Foto0724.jpg
Die eigentliche Turbine soll oben drauf kommen, aber da ging mir das Material aus. Das Gestell besteht aus 8m Vierkantrohr. :o

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