Verbesserte elektrostatische Turbine aus Wertstoffen - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Dies ist eine komplett selbstgebaute, elektrostatische Turbine (EST), die Hochspannungs-Gleichstrom (HGÜ) in eine Hochgeschwindigkeits-Drehbewegung umwandelt. Mein Projekt wurde vom Jefimenko Corona Motor inspiriert, der mit Elektrizität aus der Atmosphäre betrieben wird:

Die Turbine wurde aus den folgenden Elementen gebaut: Kunststoffrohre und Trinkhalme, Nylon-Abstandshalter, Karton, Verbindungs- und Befestigungsmaterial aus Blech sowie eine HGÜ-Stromquelle, die anstelle des elektrischen Feldes der Erde verwendet wird. Die Turbine verfügt über ein durchsichtiges Kunststoffgehäuse, das das Risiko eines versehentlichen Hochspannungskontakts verringert und gleichzeitig einen Einblick in die Turbine für Klassenzimmer- und Wissenschaftsausstellungen ermöglicht. Beim Betrieb der Turbine in einem abgedunkelten Raum erzeugt die Koronaentladung ein geisterhaftes, blauviolettes Leuchten, das das Innere des Gehäuses beleuchtet. Ein direkter Vergleich einer früheren Version des EST zeigt das kleinere, stromlinienförmigere Profil. Ich benutzte einfache Handwerkzeuge und eine elektrische Bohrmaschine für den Bau. Achtung: Dieses Projekt kann Ozongas produzieren und sollte in Bereichen mit ausreichender Belüftung betrieben werden. Bei der Arbeit mit Blechen werden aufgrund scharfer Kanten Arbeitshandschuhe empfohlen. Schließlich ist HGÜ nicht immer benutzerfreundlich, also handeln Sie entsprechend!

Schritt 1: Wie funktioniert das EST-3?

Der EST hat 6 Folienelektroden mit rasiermesserscharfen Kanten, die einen Kunststoffrotor umgeben. Es gibt 3 in Reihe geschaltete, heiße Elektroden, die geladene Partikel auf der Rotoroberfläche abscheiden. Heiße Elektroden wechseln in der Polarität mit 3 geerdeten Rotoren (hier: Hot-Gnd-Hot-Gnd-Hot-Gnd). Die heißen Elektroden besprühen den Rotor mit ähnlichen Ladungen, die dann von den Elektroden abgestoßen werden, wodurch sich der Rotor dreht. Durch den Induktionsvorgang zieht jede heiße Elektrode das Rotorsegment an, das von der vorhergehenden Masseelektrode elektrisch neutralisiert wurde. Der Rotor hat eine Metallblechunterlage, um den elektrischen Feldgradienten zwischen der Vorderkante jeder Elektrode und der Rotoroberfläche zu optimieren. Die Wirkung von heißen Elektroden, die Ionen auf den Rotor sprühten, gekoppelt mit Erdungselektroden auf Reinigungsdetails, ermöglichte es der unbelasteten Turbine, mit einem Ionisierer in Industriequalität 3.500 U/min zu erreichen. Die Skizze zeigt einen Prototyp eines EST mit 8 Elektroden, der aufgrund eines internen Lichtbogens zwischen Elektroden, die zu eng beieinander platziert wurden, ein kläglicher Fehler war.

Lektion zum Mitnehmen: Stellen Sie sicher, dass die Elektroden richtig isoliert und/oder voneinander getrennt sind, bevor Sie eine Hochleistungsstromquelle verwenden; andernfalls könnte Ihre Turbine zu einem glühend heißen Schlamassel werden!

Schritt 2: Suchen Sie die Kunststoffrohre für Gehäuse und Rotor

Ich habe diese Acrylröhren in der Mülltonne eines örtlichen Kunststoffladens gefunden. Ich habe sie verwendet, um das Turbinengehäuse und den Rotor herzustellen. Die genauen Maße spielen keine Rolle. Ein Rohr sollte in das andere mit einigen Zentimetern Spiel rundum passen. Starre Plastikflaschen wie Vitaminbehälter, bei denen Ober- und Unterteil abgeschnitten sind, würden auch funktionieren.

Schritt 3: Elektroden aus einer Putenpfanne ausschneiden

Sechs Elektroden wurden aus einer weggeworfenen Putenpfanne aus Aluminium geschnitten, die von einer Dinnerparty übrig geblieben war. (Konstruktionstipp: Verwenden Sie eine Pfanne zum Kochen eines großen Vogels, Metall ist schwerer und neigt weniger dazu, sich zu verbiegen.) Ich schneide die Länge jeder Elektrode ungefähr gleich der Rotorlänge, wobei ich mich bemühe, nicht zu gerollten Kanten zu zerquetschen.

Schritt 4: Elektrodenstützstäbe einsetzen

Ich steckte ein 8-32 Gewindestangensegment durch das Loch jeder Elektrode (die Passform war genau richtig!). Die Segmente waren 3,0 cm länger als das Turbinengehäuse.

Schritt 5: Abflachen der Vorderkanten der Elektroden

Mit einem Nudelholz habe ich Wellen und Dellen in der Folie entfernt.

Schritt 6: Elektrodenkanten trimmen und abrunden

Die Vorderkanten jeder Elektrode wurden unter Verwendung eines Papierschneiders auf 1,0 cm beschnitten. Die Ecken wurden mit einer Hobbyfeile abgerundet, um Corona-Leckagen zu reduzieren.

Schritt 7: Schneiden Sie Halteplatten und Endkappen für Gehäuse und Rotor

Ich schneide einen Satz von 6 Pappscheiben, um Gehäuseendkappen herzustellen; ein weiterer Satz Scheiben für Rotorendkappen; und schließlich schneide ich einen dritten Satz Scheiben, um Halteplatten für die Lager zu machen.

Schritt 8: Endkappen, Rotor & Gehäuse prüfen

Ich schob die Rotor- und Gehäuseendkappen über einen Hartholzdübel mit einem Durchmesser von 1/4 Zoll, der als Turbinenwelle diente. Später in der Konstruktion wurde der Dübel für ein verbessertes Aussehen zu einem Acrylstab aufgerüstet. Ich überprüfte die Platzierung der Endkappen und überprüfte, ob der Rotor konzentrisch im Gehäuse positioniert war. (Konstruktionstipp: Wickeln Sie mit Holzleim bestrichenes Papierband um die Scheiben, bis sie fest in den Rohren sitzen.)

Schritt 9: Gehäuseendkappen für Lager nachbohren

Ich habe Holzleim verwendet, um das Gehäuse und die Rotorendkappen zusammenzubauen. Als nächstes wurden Löcher in einem Abstand von 60 Grad entlang des Außenumfangs der Gehäuseendkappen gebohrt, damit sie mit Gewinde versehene Stützstangen aufnehmen konnten. Ein zweiter Ring von Löchern im Abstand von 120 Grad wurde in der Mitte zwischen dem äußeren Ring und der Mitte gebohrt. Durch die Halteplatten wurde ein entsprechender Lochsatz gebohrt. Zunächst bohrte ich die Mitten der Gehäuseendkappen aus, um Metalllager aufzunehmen. Sie zogen jedoch Funken aus den Spitzen der Elektroden, als die Turbine ihre volle Leistung erreichte. Ich fand eine Problemumgehung, die 1/4 Zoll ID, nichtleitende Nylon-Abstandshalter als Lager beinhaltete. Ich befestigte sie mit drei 8-32 Nylonschrauben, die durch die Halteplatte eingeführt wurden. Es gab einen gewissen Rollwiderstand, als ich den Rotor von Hand drehte, aber die Turbine würde wahrscheinlich nicht verbrennen und sich in ein SHM (rauchendes Durcheinander) verwandeln.:>D

Schritt 10: Bohren Sie Befestigungslöcher in das Gehäuse

Ich bohrte zwei 1/4 Zoll Befestigungslöcher durch jedes Ende des Gehäuserohres. Die Löcher nahmen 1/4-Zoll-Nylonschrauben mit Sicherungsscheiben und Sechskantmuttern auf.

Schritt 11: Befestigen Sie die Verbindungs- und Stützhardware an den Elektroden

Zwei Ringverbinder wurden wie gezeigt über jeden Erdungsstab gestülpt. Als Abstandshalter habe ich Gummitüllen (3/16 ID) verwendet. Dieser Vorgang wurde für das elektrifizierte Ende der Turbine wiederholt. Alles wurde vorübergehend mit Nylon-Hutmuttern gesichert, um den guten Sitz zu überprüfen. (Rotor war zu diesem Zeitpunkt nicht installiert Punkt.)

Schritt 12: Rotorbaugruppe vorbereiten

Zuerst bedeckte ich das Rotorrohr mit einem Blech, das aus einer Bierdose geschnitten wurde und dann spiralförmig Plastikband um das Rohr gewickelt. Später, als die Turbine hochgefahren wurde, dauerte es nicht lange, bis ein interner Lichtbogen von den Elektroden das Band durchbohrte und den Rotor ruinierte – !@#$, eine weitere geröstete Turbine! (Drei Punktionsbögen erscheinen als Starbursts im Low-Light-Bild). Eine bessere Idee war es, das Originalband zu entfernen und das Blech mit einem dickeren Isoliermaterial mit höherer Durchschlagsfestigkeit zu bedecken. Ich benutzte ein Blatt aus strapazierfähigem Kunststoff, das aus einer Packung Hundeleckerlis geschnitten wurde, die ich mit Klebeband befestigte.

Schritt 13: Rotorbaugruppe installieren

Ich entfernte die Bodenend-Hardware von der Turbine und setzte den fertigen Rotor ein, bis die Welle vollständig in die Lager einrastete. Ringverbinder wurden an den Positionen 5:00 und 7:00 Uhr für die Stromzufuhr hinzugefügt.

Schritt 14: Elektroden reparieren und isolieren

Es war unwahrscheinlich, dass die Turbine richtig funktionierte, da beim Einsetzen der Rotorbaugruppe mehrere Vorderkanten verbogen wurden. Meine Problemumgehung bestand darin, die Turbine zu zerlegen und dann einen Kaffeerührstab als Stützbalken an jede Elektrode zu kleben. Die Sticks wurden mit mittlerem/feinem Sandpapier vorbereitet und dann mit einem silbernen Farbstift eingefärbt. Ich habe 12 farbcodierte Strohabschnitte (0,5 cm ID x 3,5 cm) verwendet, um die Stützstäbe zu isolieren. Jeder Abschnitt rutschte über eine Stützstange und ging sowohl durch die Ösen- als auch durch die Endkappenlöcher.

Schritt 15: Turbine wieder zusammenbauen & Lücken einstellen

Nachdem ich die Turbine wieder (wieder!) Die Spaltabstände wurden durch Anziehen der Hutmuttern am Ende jedes Stabes eingestellt, bis die Vorderkanten innerhalb von 1 mm der Rotoroberfläche lagen. Ich habe eine Hülse aus einem 1/4 Zoll ID "Big Gulp" Strohhalm geschnitten und über die Achsenenden geschoben, um die seitliche Rotorbewegung zu begrenzen.

Schritt 16: Testlauf

Die Turbine summte bei 13,5 kV mit einer Stromaufnahme von 1,0 mA; höhere Potentiale verursachten Lichtbögen und Leistungsverluste. Hier ist ein Video, das den EST-Betrieb mit hoher Geschwindigkeit zeigt. Ein zweites Video ist hier. Bleiben Sie dran für Updates darüber, was das EST tun kann!