Vylovil jsem z paměti další projektík, kde by mi mohla pomoct 3D tiskárna. Už dlouho si pohrávám s myšlenkou si udělat takovou pokusnou sérii malých větrných turbín – no, vzhledem k rozměrům by to spíše mělo být nazýváno turbínkami. Až do teď jsem se do toho nepustil, protože jsem neměl rozumný způsob, jak mnou navrženou a spočítanou turbínu relativně jednoduše vyrobit. Tady nejde úplně o výrobu jedné turbíny – předpokládám, že jich budu muset vyrobit více variant, něco předělat, upravit, vylepšit … Navíc cílový počet zapojených testovacích turbín je 5, takže reálně budu muset vyrobit 6-10 turbín, když to půjde dobře ;-).
Předem chci upozornit, že v tomto článku už nebudu rozepisovat detaily procesu 3D tisku – ty jsem se snažil popsat v prvním svém článku o této technologii věnovaném výrobě náušnic.
Jelikož se nacházím na místě, kde fouká velmi málo, nemám ambice se snažit vytvořit nějakou větrnou farmu, které bez větru bude dělat energii pro celý dům. Spíše by mělo jít o nějaký test, jestli je možno doplnit např. fotovoltaiku pro nízké napětí i o druhý zdroj energie. Vzhledem k charakteru podmínek také volím odpovídající typ turbíny – na první pokus jsem si zvolil variantu Savoniova rotoru, a spočítal jsem její rozměry tak, aby fungovala už při rychlosti větru kolem 3m/s (samozřejmě s výkonem odpovídajícím její velikosti… takže malým).
Jelikož mám k dispozici omezené technické vybavení, už pro návrhu/počítání/modelování jsem ho zohlednil a navrhnul jsem turbínu poskládat z více modulů, které pak budu moci vytisknout na 3D tiskárně a složit (resp. slepit) dohromady.
K modelování jsem použil mnou oblíbený Fusion 360, vygeneroval jsem z něj .stl soubory
a takto vypadají komponenty připravené v PrusaSliceru k tisku
Tady si můžete stáhnout vygenerovaný G-code pro tisk dvojice modulů turbíny a dvojici víka + dna z materiálu PETG.
Po vytištění to vypadá takto
Tak máme vytištěno a teď přijde trocha strojařiny, abychom turbínu mohli vystavit větru a ona se mohla točit. Nejsem sice expert na 3D tisk, ale myslím si, že bez pomoci kovu se v tomto případě neobejdeme – žádné uložení hřídele připravené z plastu nebude mít tak malý odpor. Zkusmo jsem si řekl, že osičku vysoustružím z 10mm kulatiny (jo, je trochu orezlá, ale to na první pokus nevadí), osadím tam dvě ložiska 609 (já měl doma variantu 609-2RS s oboustranným zakrytováním, ale kryty odstraním, abych snížil třecí síly). Udělal jsem si jednoduchý náčrtek, abych na to mohl koukat, až budu připravovat jednotlivé části.
Tak to bych měl osu, ale teď do čeho jí usadit. Jelikož jde jen o první pokus, který se pravděpodobně dále ani nepoužije (když nepočítám využití na plašení strakapouda, aby nekloval do fasády), udělám to co nejrychleji – takže přijde na řadu trocha truhlařiny. Měl jsem tu pruh dvou slepených 15mm překližek, cca 5cm x 50cm, ale to má výšku jen 30mm a to nebude stačit – vzdálenost ložisek by byla příliš malá na výšku turbíny – působily by tam příliš velké síly, a tak jsem nalepil na konce ještě po dvou čtverečkách, abych docílil výšku 60mm (jo, jo … moc jsem nedbal na to, aby to na sebe přesně sedělo – vzal jsem jen nějaké zbytky a nebyly úplně stejné). Nic moc, ale tohle by už snad mohlo stačit. Jenže ouha – myslel jsem si, že to rychle vyvrtám, ale ložisko má 24mm průměr, a to je asi jediný vrták, který doma nemám. A tak, ač se mi nechtělo, musel jsem jít pomalejší cestou – zapojit i počítač a vyfrézovat si usazení ložiska pomocí CNC – 24,1mm horní a 20mm spodní.
Takže už jsem zapojil stroje na plast, kov i dřevo … a teď to už konečně mohu poskládat dohromady. Z ložisek „vydloubnout“ krycí plasty, prostříknout olejem, a nalisovat do dřevěného držáku. Pak zespodu vložit osu a nalisovat spodní ložisko, taktéž zbavené krycího plastu. Následně zašroubovat do osy závitovou tyč M6 a na ní naskládat jednotlivé moduly turbíny.
a přece se točí … 🙂
zkouška při větru kolem 1-2m/s (desetinná tečka není moc vidět)
No a co dál? No ještě jsme do tohoto projektíku nezapojili elektro, takže příště trochou strojařiny připevníme na spodní část osy turbíny malý 3-fázový motor, a pomocí elektroniky ho zapojíme tak, aby nám fungoval jako 3-fázový generátor a vyráběl stejnosměrné napětí :-).
Generátor
Skutečně jsem připojil na spodní část malý 3f generátor, ani to nebylo tak složité, redukci jsem udělal z M6 šroubku.
Nakonec se ukázalo, že ač je hodněpólový (12 nebo 16, nevím teď přesně), zvládne bez převodů při otáčkách mojí turbínky jen rozsvítit pár malinkých LED diod – chybí mu otáčky, ve kterých by předvedl něco víc. Jelikož jde o první zkoušku, nebudu už dál podnikat další testy, zkoušet převody které by ubraly na ztrátách už beztak málo energie, a budu myslet na úskalí objevená na tomto prvním prototypu při tvorbě prototypu druhého.