Gasturbine bauen

Der chaotische Hauptfaden

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MatthiasK
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Gasturbine bauen

Beitrag von MatthiasK »

Hallo,

ich will diesen Tubolader halbwegs sinnvoll nutzen:
Foto0721.jpg
Das Ding hört auf die Bezeichnung TD025.
Da er für keines meiner Autos passt (beide haben Saugmotoren) will ich eine Gasturbine damit bauen.

Als erstes stellen sich da ein paar grundsätzliche Fragen zur Befestigung, Schmierung und so:
1. Ist die einzige Befestigung wirklich am Auspuffkrümmer?
2. Wie müssen die Anschlüsse fürs Öl im Raum ausgerichtet sein? Öl nach unten raus laufen lassen oder stehendes Ölbad?
3. Hat jemand eine kleine Schmierpumpe (bevorzugt 24V oder Drehstrom)?
4. Wie kann ich die Drehzahl messen?
Robby_DG0ROB
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Robby_DG0ROB »

1. Ja, teilweise sogar aus einem Gußteil mit diesem hergestellt.
2. Da es sich um hydrodynamische Gleitlager handelt, kann die Ölversorgung des Lagers nur bei Anliegen eines entsprechenden Öldrucks einer Druckölpumpe erreicht werden. Bei Minderversorgung kann sich nicht der notwendige Ölfilm aufbauen, auf dem die Welle aufschwimmt, also der Effekt, den man bei Aquaplaning nicht haben möchte
3. Eventuell eine Brennstoffpumpe eines Ölbrenners oder eine Flügelzellenpumpe aus einer Siebträgermaschine, sofern diese mineralölfeste Dichtungen hat
4. Berührungslos d.h. in der Regel mit entsprechenden optoelektrischen Aufnehmern.
Zuletzt geändert von Robby_DG0ROB am Mi 8. Apr 2020, 00:43, insgesamt 1-mal geändert.
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nonever
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von nonever »

Moin,

ich denke wenn du noch keine Erfahrungen in dem Bereich gemacht hast wird es mit deinem Turbo sehr schwierig ein lauffähiges Konstrukt zu bauen. Der Turbo ist ganz schhön klein und durch überproportinale Strömumgsverluste etc. wird das deutlich schwieriger je kleiner das Ding ist. Wenn du dir das Leben leicht machen willst würde ich mir ein größeres Modell vom Schrott besorgen.
Robby_DG0ROB
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Robby_DG0ROB »

Es gab vor vielen Jahren mal ein kleines Buch, glaube beim Conrad, da wurde der Bau solcher Turbinen aus alten Turboladern recht gut erklärt. Ziel war meist, dass sie sich selber am Laufen halten, nicht hellrot aufglühen oder durchgehen. Abgabe von mechanischer Leistung stand da meist im Hintergrund.
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Harley
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Harley »

Wie man sowas baut und sich dabei die Flossen verbrennt, kannst Du bei Colin Furze auf YT bewundern ... :mrgreen:

https://www.youtube.com/watch?v=Gh34A0b8MrE

https://www.youtube.com/watch?v=6GywwbhqR_o

https://www.youtube.com/watch?v=jsg6uOTljkQ

https://www.youtube.com/watch?v=6FYZFAuhFV4

Es gibt noch ein paar mehr Filme ...
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erwin
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von erwin »

Ich verwende zur Schmierung eine pumpe vom ölbrenner mit einem Akkuschrauber angetrieben damit man unabhängig vom netz ist und denn Rest einfach bauen mit dem was man hat
Das Buch vom Conrad ist für den Anfang ungeeignet zuviel klein arbeit
Im Netz nach Turbobine schauen da findet man genug Anregung
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MatthiasK
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von MatthiasK »

Ok, ich versuche mal zusammenzufassen, wie ich das jetzt verstanden habe:

Der Turbo wird also einfach an die Brennkammer geflanscht und die Brennkammer muss dann alles halten. Also bekommt auch die Brennkammer die Verschraubungen zum Gestell und später mal Gehäuse.

Dass die Lager Drucköl brauchen, ist klar, aber wie soll der Rücklauf relativ zur Gravitation ausgerichtet sein? Oder ist das egal?

Eine richtige Schmierpumpe wäre mir irgendwie lieber, als was gebasteltes. An der Turbine muss noch genug gebastelt werden. Die von Ebay bringen meist aber gleich 20-50bar, also viel zu viel. Ich hoffe mal, dass man das Druckbegrenzungsvenil ausreichend tief einstellen kann - zusätzlich zu Drosselung/Regelung per Frequenzumrichter. Und warum habe ich am Dienstag keine preiswerten Pumpen auf Ebay gefunden, heute schon? So viele können doch da nicht plötzlich neu auftauchen.

Bosch schreibt was von induktiven Drehzahlsensoren für Turbolader, aber das "Datenblatt" ist eine Beleidigung für echte Datenblätter. Außer der Betriebsspannung (5V) und maximal messbare Drehzahl stehen keinerlei Daten drin.

Irgendwas vom Schrott holen ist gerade nicht. Ich meine aber, dass ich auch irgendwo einen Turbo für VW rumliegen haben müsste. Ich war sogar der Meinung, dass er direkt daneben im Regal liegen sollte, tat er aber nicht. Aber eigentlich wollte ich den dann als 2. Turbinenstufe zur Abgabe von Leistung verwenden.
Oder auch damit dann Druckluft erzeugen, für Alexander470815s Höllenmaschine. :mrgreen:
Robby_DG0ROB
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Robby_DG0ROB »

MatthiasK hat geschrieben: Fr 10. Apr 2020, 16:08Dass die Lager Drucköl brauchen, ist klar, aber wie soll der Rücklauf relativ zur Gravitation ausgerichtet sein? Oder ist das egal?
Die Leitung führt ohne Umwege normalerweise in die Ölwanne zurück. Wenn es keine gibt, zu einem entsprechenden Öl-Reservoir. Eine Kühlmöglichkeit für das Öl sollte man allerdings auch einplanen. An Motoren finden sich in der Regel Wärmetauscher zum Kühlwasser hin. Das hat in der Warmlaufphase auch den Vorteil, dass das Öl vom Wasser schneller auf Temperatur gebracht wird.
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MatthiasK
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von MatthiasK »

OK, dann baue ich da einfach nur ein dickes Rohr zurück in den Vorratsbehälter dran.

Das Öl muss bei diesem Turbolader auch die Kühlfunktion übernehmen. Bei Indenor haben sie, um das Öl zu temperieren, den Sockel des Ölfilters an den Kühlkreislauf angeschlossen. Und auch bei einer Turbine wäre ein Ölfilter eine gute Idee. Am einfachsten wäre natürlich jetzt, einfach den Ölfiltersockel vom XD3 zu verwenden, aber den brauche ich natürlich noch in meinem Cabrio. Google findet nichts brauchbares als Ersatzteil, Schrottplatz ist zu => selber feilen oder warten => doof.

Wenn ich jetzt wieder den Druck der Schmierpumpe bedenke, kommt mir gleich wieder eine Frage: Ab welchem Druck zerlegt es eigentlich die Ölfilter-Patrone?
Robby_DG0ROB
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Robby_DG0ROB »

In Motoren sorgen Druckbegrenzungsventile dafür, dass bei kalten Öl der Druck (direkt nach der Pumpe) nicht "durch die Decke" schießt. Wenn man sich die Messbereiche der Öldruckmanometer anschaut, sind 10 bar schon der Extremfall.

Bei Fahrzeugen ist der Öl/Wasserwärmetauscher meist ein Bauteil direkt am Ölfilter. Man kann auch Ölfilter und Ölkühler kontinuirlich im Nebenstrom mit Drücken und Volumenströmen betreiben, die nichts mit dem eigentlichen Schmierölkreislauf zu tun haben. Hauptstromölfilter haben eben den Vorteil, dass nur gefiltertes Öl zu den Schmierstellen gelangt, solange nicht der Bypass im Filter öffnet, weil der Filter verdreckt ist oder das Öl im kalten Zustand zu zähflüssig.
Osttiroler
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Osttiroler »

Von meinem Turbinenversuch vor >15 Jahren habe ich mir noch gemerkt, dass man beim Start der Turbine erst ein paar Sekunden "vorschmieren" sollte, dann das Viech auf Drehzahl bringen und dann erst weiterschmieren. Sonst wird der Läufer durch den Hohen Öldruck und das kalte, dickflüssige Öl zuviel gebremst und erreicht die selbsthaltung nicht.
Mit Regelung des Öldrucks habe ich nicht mehr experimentieren können, weil mir vorher durch einen Schmierungsausfall bei "Vollgas" leider der Turbo verendet ist
Robby_DG0ROB
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Robby_DG0ROB »

Vorschmieren ist bei großen Motoren auch obligatorisch. Teilweise ist die EP und/oder Anlasser gegen den Öldruck verriegelt. Die selber gebauten Turbinen werden ja auch immer erst mit Propan gestartet und auf Temperatur gebracht, ehe auf den flüssigen Treibstoff umgeschaltet wird.
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Bastelbruder
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Bastelbruder »

Was spricht dagegen, den Filter im Niederdruckbereich einzubauen?
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MatthiasK
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von MatthiasK »

Ich interpretiere das mal so, dass ein Frequenzumrichter an der Schmierpumpe sehr sinnvoll ist, damit man das Öl am Lager ausreichend warm bekommt. Und eher 5W30 als 15W40 verwenden.
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Lötfahne
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Lötfahne »

Wir wollen auf jeden Fall Ergebnisse sehen.
Und hören.
Ich werds wahrscheinlich sehen.
Und hören. :mrgreen: :lol:
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OnOff
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von OnOff »

Ich würde eventuell ein Turbinenöl verwenden.
Das ist im kalten Zustand von der Viskosität schon fast wie Diesel.
Shell Turbo 3
oder 0-133 würde mir spontan einfallen.
Robby_DG0ROB
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Robby_DG0ROB »

Mit O-236 braucht da keiner anfangen. :lol:
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OnOff
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von OnOff »

Vom O-133 habe ich mir letztens noch 10l besorgt.
Das wird langsam rar...

Edit,
Es waren 10 Dosen mit jeweils 1 quart..
Osttiroler
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Osttiroler »

Das oben war so gemieint, dass man eventuell den Öldruck zum Starten der Turbine mit "normalem" Motoröl kurz absenken muss, weil das sonst den Läufer zu stark bremst. ICh habe damals auf vielen Seiten von anderen Turboturbinenfricklern auch davon gelesen. Unter anderen Don Giandomenico, der anfang der 2000er da sehr viel gebaut hat.

Ich weiß nicht, was das Lager eines Turboladers zu so dünnen Ölen meint. Ich habe dieses Öl in den Industrienähmaschinen meiner Freundin im Einsatz. Auf den Kannen steht auch was von Gasturbinen. Laut Recherchen ist das zeug von Mobil und ist ein Gasturbinenöl.
Fischjoghurt
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Fischjoghurt »

Hallo

Ich würde noch einen Öldruckschalter/Sensor einsetzten. Fall der Druck aus irgendeinem Grund zusammenfällt sollte man sofort die Kraftstoffzufuhr stoppen sonst ist der Lader ganz schnell kaputt.

Ölfilter sollte man auch nicht vergessen.

Als Drehzahlsensor kann man auch einen optischen nehmen und das Verdichterrad einfärben. Es gibt irgend jemand der so was gemacht hat.

Die Messung der Abgastemperatur wäre vielleicht auch noch gut. Ob es schlussendlich nötig ist weiss ich nicht aber am Anfang sicher hilfreich.


Gruss
Robby_DG0ROB
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Robby_DG0ROB »

Osttiroler hat geschrieben: So 12. Apr 2020, 09:59Ich habe dieses Öl in den Industrienähmaschinen meiner Freundin im Einsatz. Auf den Kannen steht auch was von Gasturbinen. Laut Recherchen ist das zeug von Mobil und ist ein Gasturbinenöl.
Aber Nähmaschinen haben ja keine Druckschmierung und auch keine hohen thermischen Belastungen.
berlinerbaer
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von berlinerbaer »

Osttiroler hat geschrieben: So 12. Apr 2020, 09:59 Aber Nähmaschinen haben ja keine Druckschmierung und auch keine hohen thermischen Belastungen.
Die Singer von Deiner Omi nicht, aber Industrie-Schnellnäher mit 400V-Drehstrom-Motoren, mehreren tausend Stichen/Minute und Druckluft-Nadelkühlung, damit der Faden bei diesen Geschwindigkeiten nicht anfängt zu schmoren, das ist schon ein bischen was Anderes ;-).
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MatthiasK
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von MatthiasK »

Heute habe ich ein paar Flansche vorbereitet gesägt und gebohrt. Und als ich dann alles schweißen wollte, schlug das Wetter um. So richtig schön kräftiger Wind, der einem problemlos das ganze Schutzgas wegbläst und dazu ein bisschen Regen. :(

Natürlich kam die Sonne wieder raus, als ich das Schweißgerät wieder aufgeräumt hatte. Will mich das Wetter eigentlich auf den Arm nehmen? :x
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RMK
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von RMK »

um das zu verhindern lege ich in Sichtweite
des Wetters gern ein paar Elektroden aus.... ;-)
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OnOff
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von OnOff »

Ein Thermometer für die EGT wäre schon sinnvoll.

Bei der Konstruktion der Brennkammer/Brennkammereinsatz darauf achten das die Flamme nicht mit dem Brennkammereinsatz und der Brennkammer selbst in berührung kommt.
Ganz wichtig Kühlluft !
Der weitaus größte Teil der angesaugten Luft wir nicht zur Verbrennung sondern zur Kühlung benötigt.
Nach erfolgreichem Betrieb im „Leerlauf“ abkühlen lassen.
Der größte Stress für das Material entsteht beim schlagartigen Abkühlen.
Kerko
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Kerko »

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 »

Danke für die Info, das ist eine sehr interessante Seite mit ein paar Eckwerten.
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MichelH
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von MichelH »

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 »

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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Bastelbruder
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Bastelbruder »

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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Propeller
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Propeller »

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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Bastelbruder
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Bastelbruder »

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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Propeller
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Propeller »

Also auch wieder nicht so einfach. :(
Amper
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Amper »

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.
Osttiroler
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Osttiroler »

Ich habe was im Kopf, dass da mal einer der damaligen Turboladergasturbinengurus eine optische Abtastung für die Mutter vorm Verdichterrad gebaut.
Robby_DG0ROB
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Robby_DG0ROB »

Amper hat geschrieben: Di 14. Apr 2020, 13:32wärmeabfuhr 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.
Amper
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Re: Gasturbine bauen

Beitrag von Amper »

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 »

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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