Pumputin

Lupasin itselleni uutenavuotena, että päivittäisin blogia aina maanantaisin littyen menelläoleviin kotiprojektiini. Tässä hieman muistiinpanon tynkää.

Projektin eräs oleellisista komponenteista on ilmapumppu, joka

• Toimii sähköllä, en ole tekemässä suihkumoottorilla toimivaa itsenäisesti lentävää naulapommidronea :D  (choolihan se ois)
• Imuteho pitää olla helposti säädettävissä
• Tuottaa tasaista virtausta
• Pitäisi kyetä tuottamaan staattista alipainetta hmm..öö.. kilopascalin? ja puhaltamaan huoneilmaan
• pumppu imee ilmaa putkesta. Poisto voi tapahtua joko putkeen tai vapaaseen ilmaan
• Ilmaa pitäisi siirtyä likemmäs 200 litraa tunnissa
• Kaupastaostettavien komponenttien yhteishinta max 10euroa
• Saa sisältää mielellään 3d tulostettuja osia :)
• Koko ja tehonkulutus ei ole ongelma

Vaikka varsinaisesta projektistani ei tulisi yhtikäs mitään, lopputuloksena olisi kiva pumppu jolle voi löytyä käyttöä kun lopulta julkaisen piirustukset ja rakennusohjeet open sourcena.

Mikään akvaariopumppu ei sovi. Sellainen tuottaa turhan röppöistä virtausta
https://en.wikipedia.org/wiki/Diaphragm_pump
Ja tuollainen imee ja tekee alipainetta kuin humanisti mamun....

Toki tuollaiseen voi liittää kuristimen ja ison tiiviin ilmasäiliön alipäästösuotimeksi. Käytännössä mahdollista, mutta ei eleganttia :)

Tyypillinen PC-tuuletin kykenee siirtämään suuria määriä ilmaa suht tasaisesti. Ikävä kyllä painetta se ei tuota. Harvasiipinen tuuletin ei yksinkertaisesti voi tuottaa paljoa alipainetta.

Eräs tapa vaihtaa suuri ilmanopeus paineeksi on se että väliin lyödään lisää siipiä jotka pysyvät suhteessa paikallaan
https://en.wikipedia.org/wiki/Axial_compressor
Allaolevalla youtube-clipillä näytetään miten yksittäinen staattori toimisi

Saatan kokeilla tuota joskus kun saan haalittua kasaan paineanturin ja kasan pc-tuulettimia. Toki jeesusteipillä (halleluja!!) kokoon teipattu pötkylä missä vuoronperään on tuulettimia ja staattoreita voisi olla ihan elegantti ratkaisu.


Toki on olemassa myös
https://en.wikipedia.org/wiki/Centrifugal_fan
Joka kykenee tuottamaan pikkuisen enemmän paineta

Toki... onhan niitä kaikenlaisia kompressoreita, mitkä soveltuisivat
https://en.wikipedia.org/wiki/Centrifugal_compressor
Millään kymmenellä eurolla tuollaisia ei kyllä kaupasta ostella. Onneksi internet on ratkaissut ongelman.
http://www.thingiverse.com/thing:205373

Mitä turbopumpuista ja turbopuhaltmista ymmärrän, turbon imukyky on hyvin kriittinen siitä kuinka knaftisti turporotkuli kykenee pyörimään kopan sisällä. Jos väliin jää paljon rakoa paine pääsee tasaamaan, jos taas rotkuli ottaa kiinni koppaan... tuloksena ei ole kuin rahinaa ja moottorin tehosta ja kierrosnopeudesta riippuen enempi tai vähempi villisti lenteleviä muovinpaloja.

Toki eräs ratkaisu on hinkuttaa hallitusti pumpun pyörivää osaa seinämää vastaan.
https://en.wikipedia.org/wiki/Rotary_vane_pump
Eli pikkuhiljaa pienet tulostusten epätarkkuudet hioituisivat pois. Mahdollisesti moottori kärähtäisi jossain vaiheessa tai pumppu jumittaisi. Ja jos hyvin menisi niin jossain vaiheessa lamelli loppuu kesken ja pumppu vaatii huoltoa.  Aika apinaratkaisu. Ei hyvä ollenkaan :(


Back to first principles, kuten Elon Musk sanoo.

Tässävaiheessa mieleeni juolahti kysymys: miksi helvetissä impellerin ja rungon välillä pitää olla rako? Se ei ole edellytys sille että ilmaa siirtyy.

Ainoat syyt ovat teknisiä,
a) jotenkin systeemiin pitää kyetä kytkemään tulo ja/tai menoputki
b) sisään ja ulostulon välille muodostuu paine-ero. Jotenkin pitää estää se että ilman lentäessä ulos pumpusta, se ei saa palata takaisin inlettiin ja lähteä uudelle kierrokselle.

Jos vastassa ei ole mikään fysiikan laki vaan tekniset pulmat niin ne on kyllä riittävällä diplomi-insinöörityöllä ratkaistavissa.

Tätähän mietin jonkinaikaa... kunnes otin käyttöön perinteikkään ongelmanratkaisumenetelmän. nimeltänsä: "Pölli ryssiltä" :D

Idea tuli pöllityä ryssien BTR-60:stä

Eli ryssäläisissä sotilasajoneuvoissa (idea todnäk pölitty jenkeiltä land-lease järjestelyn ajoilta) käytetään hienojen vaahdolla yms itsepaikkaavien renkaiden sijasta ratkaisua, missä akseliin pumpataan ajoneuvon käydessä kompressorilla ilmaa. Pyörä pyörii laakerin varassa, jonka läpi menee akseli. Renkaaseen ei tarivta kuin akselin päähän tulppa ja siitä putki ja letku renkaan venttiiliin. Pienet vuodot ei haittaa kun renkaaseen pumputaan kokoajan ilmaa.

Kyllä ryssä on ollu taas aika vekkuli :D

Ratkaisu: Pyöritetään moottorin akselin varassa roottori+runko yhdistelmää ja pistetään insertiksi laakeri. Ei muuta kuin openscad tulille:

Tähän liimataan muovin säästämiseksi muovi tai pahvilevyistä kannet ja pohjat.
Moottori pyörittämään tätä

Eli jotain tämänsuuntaista. Centrifugaalituuletinhan tuo on, mutta turbon siitä saisi jos vähän litistäisi ulostuloreunaa. (en keksinyt sopivaa funktiota millä madaltaa) Keskelle on kummiski jätettävä tilaa nupille joka littää muovin akseliin

Tuon kuvassaolevan laakerin sisälle töksätään vaan letku mahdollisesti jonkinlaisen sovittimen.Siinähän pyörii. Ei saa vaan vedellä mihinkään suuntaan tai pumppu rupeaa vatkaamaan ja räjähtä muovinsirpaleiksi.

Moottoriksi tarvitaan jokin tehokas, mielellään harjaton sähkömoottori. Nykyään suositun nelikko-tai monikkokopteriharrastusten ansiosta tehokkaiden sähkömoottoreiden hinta on tullut alas. Niihin on myös saatavilla valmiita driverimoduleita edullisesti

Ostoksia:
Ebaystä vaikka

• "A2212 outrunner", moottori vajaa 5euroa
• "Bearings 6803 2RS Rubber Shielded Deep Groove Ball Bearing Metric 17x26x5mm", hinta noin 1e
• "brushless ESC 40A" . ESC eli electronics speed controller... 4euroa enempä en maksaisi

Eli noin kympillä (bundlena voi saada edullisemmin ja isoissa erissä) olisi printattavia muoviosia ja mahd. ohjauselektroniikkaa ja poweria lukuunottamatta koosa.

Printtailen osia pikkuhiljaa kun saan tarvittavat osat ja raportoin asiasta lisää maanantaiblogissani. En ehkä ymmärrä turbopuhaltimien suunnittelusta, mutta tuo ideani karsii pois suht pahan epäideaalisuuden, joten luultavasti saan anteeksi aikapaljon perustavanlaatuisista

Ja ainahan sitä kierroksia voi nostaa. Niinpal ku moottorista lähtee tai muovi kestää räjähtämättä silmille. Eiköhän sitä alipainetta synny.

(Toim. huom: Testaan puhallinta sitten eri huoneessa johon koirat ei pääse, joten pikkuisiin ei satu. Itselläni ei niin väliä)