Turbine im Eigenbau als Diplomarbeit - need help!

[daLaw]

hallo leute!

ich habe gestern von einem lehrer gehört, dass er sich überlegt hat eventuell eine turbine in form einer diplomarbeit zu entwerfen. die turbine soll dann auf ein modellbauauto verfrachtet werden und in einer bahn fahren. auf das gewicht der turbine kommt es also nicht an, da sie nicht fliegen muss. schub sollte sie durch die zu bewegende masse aber doch ordentlich haben. ich kann noch nicht sagen in welchem umfang die turbine dann wirklich selbst entworfen und gefertigt werden muss, aber ein teil wird sicher gekauft werden müssen. turbinenrad, verdichter usw sollen ja ziemlich unmöglich zu fertigen sein. maschinen stehen von der schule eigentlich massenweiße zur verfügung. drehmaschinen, fräsmaschinen, cnc-dreh- und fräsmaschinen, erodiermaschinen,...

ich habe mich zwar schon etwas eingelesen, aber im eigentlichen habe ich null ahnung von turbinen.
alleine schon bei der frage was man alles braucht, stehe ich an. die turbine ist ja so aufgebaut, dass das turbinenrad den verdichter antreibt. das heißt also, dass die brennkammer nicht rotiert. hierbei habe ich auch schon gelesen wie das mit der sekundärluft in der brennkammer funktioniert. wie geht das mit den zündkertzen von sich? hat man da mehrere? welche elektronik steuert die zündung? wie wird die einspritzung geregelt?

wie ihr seht, habe ich noch einige lücken wie das funktioniert. wäre echt nett von euch, wenn ihr mich mit input versorgen könntet und vl auch mit erfahrungen weiterhelfen könntet!

mfg
andi

[Gemballa]

Hi Andy,

Also ziemlich unmöglich zu fertigen sind Verdichter und Turbinenräder erst mal nicht
Sind halt nur etwas aufwendiger. Mit nem Turboladerverdichter kommste auf jeden Fall gut weg und sooo teuer sind se ja nicht. Turbinenrad kannste schon selbst fertigen, speziel wenn ihr über mehraxige CNC-Fräsen verfügt....Know how sollte aber schon vorhanden sein.
Es werden in der Regel Glühkerzen verwendet. Eine pro Turbine reicht aus. Die wird beim Hilfsgasstart meißt per ECU zum glühengebracht, zündet das Gas-Luftgemisch und wird dann ausgeschaltet.
Die Eigentliche Kraftstoff einspeißung wird mit Vorverdampfen gemacht. Da sind Sticks in der Brennkammer in die Der Treibstoff geleitet wird und durch die Brennkammerhitze verdampft wird. Somit ist die Gemischbildung "relativ" einfach. Deshalb muss auch mit Gas vorgeheizt werden. Außer man hat Kerostart....

So andere werden das hier sicher noch ergänzen....

Greez Stefan

[Jet-Michi]

...da werden Sie geholfen

http://www.amazon.de/Technik-Modellt.../dp/3881807055

[Miniflyer-nd]

Hi Andi.

hier alle deine fragen, plus die die sicherlich noch auftauchen werden, zu beantworten, sprengt vermutlich den umfang des gesamten forums. Darüber wurden sogar schon einige bücher geschrieben...und genau da solltest du ansetzen.

Kurt Schreckling hat im vth eine umfangreiche anleitung zur entwicklung und dem bau der KJ66 veröffentlicht. Ein Buch, das noch wesentlich tiefer in die materie einsteigt und (für den "laien") detailierte berechnungsmodelle darlegt, stammt von Kamps.
Besorge dir doch die beiden Bücher, und führe sie dir zu gemüte. Danach sollten dir grundlegende Aufbauten sowie funktion und "grobe theorie" gut bekannt sein, und du hast eine sehr vernünftige grundlage ein Triebwerk nachzubauen, oder gar mit einer eigenentwicklung zu beginnen.

Ich wünsche dir viel spass und gutes gelingen

PS: in Norddeutschland findet jährlich ein Turbinen-eigenbauertreffen statt. Hier kannst du dir dann ggf auch direkt "vor ort" hilfestellungen und anregungen sichern....

*edit* da war wohl einer schneller im tippen *gg*

[daLaw]

erstmal danke für eure antworten!

das es ein buch mit einer anleitung für diese kj66 gibt, weiß ich bereits. ich will aber noch keine bücher kaufen, weil ich nicht weiß ob diese diplomarbeit auch wirklich in die tat umgesetzt wird.

jetzt sind wieder ein paar offene fragen: was sind sticks? wie heizt man mit gas vor? beim start der turbine muss man sie auf eine gewisse drehzahl bringen, dann startet man sie mit glühkerze bis sie von selbst läuft, oder? was benutzt ihr um die turbine auf die startdrehzahl zu bringen? ich habe schon etwas von drehzahlbegrenzern gelesen, welche mit der spritmenge arbeiten. doch wie soll ich wissen welche drehzahl die turbine mitmacht?

die kj66 soll ja verhältnismäßig einfach zu bauen sein. schub soll ca bei 80N liegen, oder irre ich mich da? so etwas in der größenordnung wurde eigentlich passen. 8kg schub reichen für ein modellbauauto eigentlich vollkommen aus.

wenn ihr irgendwelche informativen links habt, nur her damit :-)

[Jet-Michi]

..also wenn Du nicht mal 13,-- für Lektüre ausgeben willst denk ich solltest Du das Projekt gaaaanz schnell in die Ecke stellen.

[Gast_12327]

... und wenn Dein Betreuer keine Ahnung über Literatur zu dem Thema hat, würde ich mir schnellstmöglich einen anderen suchen.

Hoffe Du bist nicht an der FH-St.Pölten, sonst müsste ich dort mit Deinem Betreuer mal ein erstes Wort reden

lg Ferdl

[daLaw]

vorerst hat der lehrer nur mal die idee in den raum geworfen. er weiß selbst noch gar nicht ob er es überhaupt macht. von daher will ich mal ein paar infos sammeln und ihn am montag davon überzeugen. wenn dann alles fest steht, werde ich mir auch die bücher für den eigenbau kaufen.

@EndOfDays
nein bin in der HTL st. pölten. der lehrer der den vorschlag hatte, ist aber elektrotechniklehrer...

bist du auch lehrer? hast du diesbezüglich irgendwelche erfahrungen punkto sponsoring? welche firmen würden sowas eventuell unterstützen?

[Gemballa]

Hi,

Ich bin auch der Meinung das du dir das Buch zulegen solltest. Da ist wirklich ALLES erklärt. Und wenns wirklich ist, dann verhökerst es halt wieder. Die paar Euronen werden dich schon nicht arm machen...

Noch paar Antworten: Sticks sind kleine Röhrchen ca. 5mm Durchmesser und ca 7 cm lang. Anzahl 6-12 oder mehr je nach Turbine. Diese RAgen in die Brennkammer. Der Sprit wird in diese Röhrchen reingespritzt durch kleine Kapillarröhrchen. Dann Verdampft dort der Sprit und kann gscheit verbrannt werden.
Ja du musst die Turbine auf Leerlaufdrehzahl "idle" bringen. Das geht mit einem Gebläse oder E-Starter. Während dieser Beschleunigungsphase wird schon Gas in der Brennkammer entzündet die diese aufheizt. Nach paar sek wird dann Kerosin eingespritzt (in die Sticks) Jetzt kann man das Gas abstellen und die Turbine läuft mit Kero.(vereinfacht gesagt).
Die Drehzahl wird NUR durch die Spritmenge geregelt. d.h. Die Turbine kennt so zu sagen keine Höchstdrehzahl. Die wird durch die Materialfestigkeit bestimmt. Theoretisch könntest du immer mehr Kero fördern bis irgend ein Bauteil servus sagt. ( Nicht zu empfehlen)
Kj66 dreht ca. 120000 1/min max.
Je kleiner die Turbine desto höher die Drehzahl und umgekehrt

Greez Stefan

[daLaw]

ok ok. wie die sticks genau in der brennkammer angeordnet und aufgebaut sind, habe ich noch nicht verstanden. die einspritzung kann ja dann einfach über nadeln aus der apotheke erfolgen. muss man eben noch rausfinden in welcher stärke.

mit welchem gas wird die turbine gezündet? wie kommt das gas in die turbine?

der verdichter, das turbinenrad, die welle und die lager sind die einzigen teile die rotieren, oder? wenn ich diese teile stark genug auslege, dürfte die turbine wohl so einiges an drehzahl mitmachen.

achja, wie läuft das mit der lagerung. welche lager genötigt man hierfür (hitze + drehzahl)?

[Dj Nafets]

In der Praxis werden genau die Nadeln verwendet. In der Literatur sind ALLE angaben dazu.

Zum Starten wird einfaches Butangas verwendet welches man im Baumarkt in Dosen bekommt. Das Format der Dose ist das einer 600ml Sprühdose, nur mit Gewinde oben drann. Dieses Gas wird über Rohre einfach in die Brennkammer geleitet.

Das mit dem atark genug auslegen ist so ne Sache. Wirst du zu schwer hast du bescheidene Hochlaufzeiten und wirst du an den falschen Stellen zu schwer nimmt die Fliehkraftbelastung stark zu, die mögliche Drehzahl sinkt.

Zudem musst du noch die Biegekritische Drehfrequenz des Läufers beachten.

Und und und

Würde dir auch empfehlen die Bücher zu kaufen. Ist auch interessant wenn man die Bine nicht baut

[daLaw]

ich habe noch ein paar probleme mir vorzustellen wie die verbrennung und der betrieb im inneren der turbine abläuft.



1)links wird angesaugt, das ansaugrohr steht
2)danach kommt der verdichter, er rotiert mit der welle. der sichtbare wellentunnel in der mitte rotiert aber nicht, oder?
3)in der mitte sieht man die brennkammer. das kerosin/sauerstoffgemisch wird über die sticks in die brennkammer gepumpt. doch wo passiert hier die verbrennung? die brennkammer hat ja einige öffnungen? passiert die verbrennung dort wo die sticks enden, oder ganz im inneren der turbine wo der wellentunnel ist? die brennkammer mit den sticks rotiert nicht oder?
wo strömt hier die primär- und wo die sekundärluft um die brennkammer zu kühlen? außerhalb der brennkammer gelangt keine luftströmung nach hinten, da diese ja nirgends aus der turbine raus kann, oder?
4)ganz aussen im gehäuse der turbine sieht man die glühkerze. wird hier aussen (außerhalb der brennkammer) verbrannt, oder wird dort nur beim starten verbrannt?)
5)nach der brennkammer sieht man die einspritzung
6)am ende ist die turbine welche die welle und somit den verdichter antreibt


einiges habe ich ja mittlerweile in erfahrung gebracht, aber die brennkammer ist mir immer noch etwas unverständlich. helft mir plz weiter :-)

[Gast_12327]

Hallo Andi,

Will hier kein Spaßverderber sein, aber all diese Fragen solltest Du Deinem Betreuer stellen er kann Dir dann "Arbeitspakete" zusammenstellen. Das kann auch eine Literaturrecherche sein, aber zumal dies auch keine Diplomarbeit zum Ende eines Studiums (an der FH oder Uni) ist, sollte er sich doch mehr darum kümmern.

Ob und wieviel welche Firmen möglicherweise sponsorn ist nicht Deine Aufgabe!

Ansonsten wüsche ich Dir viel Erfolg beim Entwurf und Bau Deiner Turbine.

lg Ferdl

[markus33]

Hallo DaLaw,

ich finde es toll, das Du dich mit Turbinen beschäftigen willst. Ich schließe mich auch meinen Vorrednern an, kaufe die Bücher.

Grundlegend hat eine Turbine nur ein bewegtes Teil, den Läufer. Der Besteht aus dem Verdichterrad (vorne im Ansaugtrichter), Welle (im Wellentunnel) und dem Turbinenrad. Sonst bewegt sich kein Teil inner Bine.

Die Luft wird vorne angesaugt, verdichtet, durch das Verdichterleitsystem richtung Brennkammer befördert. Die Luft strömt durch die Bohrungen im Primärteil, im Sekundärteil und von hinten durch die Sticks mit verdampften Kerosin wieder nach vorne in die Brennkammer. Das passiert überall um die Brennkammer rum also auch zwischen Wellentunnel und Brennkammer (ist ja ne Ringbrennkammer)

Der Primärteil ist in der Brennkammer (BK) vorne bei den kleinen Löchern. In diesem Bereich passiert die Verbrennung. Durch die Bohrungen im Sekundärteil strömt die Luft zum Kühlen und um die Flamme vorne zu halten. (So ganz grob beschrieben) Das Gemisch verbrennt, expandiert und will mit mehr Volumen (und heiß) ja irgendwo dann wieder raus. Nur hinten ist eine ringförmige Öffnung am Ende der Brennkammer. Dort zwängt sich das Gas durch das Turbinenleitsystem und trifft auf das Turbinenrad und treibt es an. Das rad sitzt auf der Welle.... ah da hängt ja auch das Verdichterrad dran. Somit sorgt das Trurbinenrad für den Antrieb des Verdichters. Der Rest der heißen Luft bläst mit hoher Geschwindigkeit hinten aus der Schubdüse raus. Ah... unser Schub der eigentlich das Ding nach vorne schiebt.


Die Einzelteile von ner Bine kannst auch auf meiner HP angucken.

Und alle anderen Sachen stehen in den (notwendigen) Büchern.

[daLaw]

@ferdl
bei uns an der schule wird großer wert auf eigenständiges arbeiten gelegt.
das zusammensuchen von informationen usw. haben bisher immer die schüler selbst gemacht.
außerdem kommt noch dazu, dass es bisher nur eine idee des lehrers war und er selbst nicht all zu viel ahnung davon hat.

ansonsten, besten dank!

@markus
danke für deine erklärung! jetzt ist mir einiges klarer. was der primär- und was der sekundärteil der BK ist, habe ich noch nicht ganz kapiert, aber wird schon noch.
werde mich gleich mal auf deiner homepage einlesen :-)

edit: auf deiner homepage steht recht wenig von den details. hast du die bine nach dem buch von kurt schreckling nachgebaut?

wie hoch haben sich deine kosten belaufen?