Beiträge von MartinB im Thema „Große CFK Vakuumkammer - erster Test“

    Hallo Kurt,


    Ich hätte nicht gedacht, dass Du das mit dem w-förmigen Heizdraht so schnell testen würdest!
    Das sieht schon sehr interessant aus. Schneller aufschmelzen tut das Alu auf jeden Fall. Allerdings bin ich nach den Fotos nicht ganz sicher, ob das Verdampfen auch schneller abgeschlossen ist.


    Vielleicht ist gar kein w-förmiger Draht nötig und Du belädst einfach den normalen V-Heizdraht mit zwei "halben Portionen", aber nicht genau in der Mitte, sondern mit etwas Abstand zueinander?


    Zumindest würde ich das w so biegen, dass die seitlichen Schenkel etwas länger sind und die Erhöhung in der Mitte etwas schmaler ist und damit die Alustücke näher zusammen.
    Ziel müsste sein, dass sich der Wolframdraht schon in den ersten Sekunden möglichst gleichmäßig erwärmt ohne starke Temperaturspitzen.


    Das schmelzende Alu scheint ja eine ausgleichende Wirkung bei der Temperatur zu haben. Interessanterweise haben sich offenbar an den Seiten keine Alutropfen gebildet, und das flüssige Alu wurde anscheinend nach dem Aufschmelzen auch Richtung Mitte, zur heißesten Zone, gezogen.


    Deine Plättmethode scheint mir besser geeignet als ein Hammer.
    Statt Alubacken ist vielleicht polierter Edelstahl (oder sogar Titanblech?) am besten zum Quetschen, weil Du damit leichter reproduzierbare Dicken erreichen könntest, denn es sollte selber weniger nachgeben als dein 5x20 Alu. Schraubstockspindel immer in die selbe Position drehen, dann sollte immer dieselbe Dicke dabei rauskommen.


    Wie machst Du das eigentlich beim Hantieren mit allem, was in die Vakuumkammer soll? Welcher Sauberkeitslevel ist nach deiner Erfahrung erforderlich? Verwendest Du Reinraum-Handschuhe? Besonders die Bedampfungs-Aluteile und die Heizdrähte würde ich wahrscheinlich nicht mit den blanken Fingern berühren, und auch nur in geschlossenen sauberen Lebensmittelboxen zusammen mit Trocknungsmittel aufbewahren.
    Ich weiß aus meinem beruflichen Umfeld, dass alle Teile, die ins Permanentvakuum sollen, im Reinraum in geschlossenen Schränken unter trockenem Schutzgas gelagert werden. So weit müssen wir hier wohl nicht gehen, aber zumindest alles, was mit wenig Aufwand umsetzbar ist, würde ich schon tun.


    Gruß,
    Martin

    Hallo Kurt,
    Nein, nicht das Alu w-förmig biegen, sondern den Heizdraht. Dann hat er 2 separate Schmelzzonen.


    Ok,bei 14mm wird das Teilen schon sehr knapp.
    Könnte aber noch gehen. Vielleicht zusätzlich zum plattdrücken?


    Vom Heizen her wäre natürlich eine Aluminium-Spirale um den Wolframdraht herum das Beste, aber mir ist klar, dass man das hier nicht ohne Weiteres hin bekommt.
    Die Profie bei denGroßteleskopen machen das ja anscheinend so, und dann noch eine Wolfram-Spirale und jede Windung bekommt ein eigenes kleines Alu-"Paket". Aber die verwenden die Heizdrähte ja auch nur einmal.


    Wie machst Du das mit dem Plätten? Mit dem Hammer drauf hauen?


    Gruß,
    Martin

    Hallo Kurt,<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Mich ärgert z. B. dass die eigentliche Verdampfung der Reiter erst ca. 15 s nach Einschaltung der Heizung beginnt obwohl die Heizlemente spätestens nach ca. 4s auf Betriebstemperatur sind<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Es ist offensichtlich, dass zu Beginn des Heizens nur ein sehr kleiner Teil der Energie zum Aufwärmen des Aluminiums beiträgt.
    Etwas schneller könnte es gehen, wenn das Aluminium auf 2 Portionen aufgeteilt wird und Du den Draht w-förmig biegst, so dass zwei Heizzonen vorhanden sind.
    Ich denke, das wäre auch ein gangbarer Weg für Kai, die Beladung pro Heizelement etwas zu erhöhen, vielleicht so um 50%.


    Gruß,
    Martin

    Hallo Kurt,


    Eine sehr beeindruckende und interessante Versuchsreihe hast Du da vorgestellt!


    Offenbar kann man unter geeigneten Bedingungen durchaus mehrere Heizelemente in Reihe schalten, ohne dass sie thermisch stark auseinander laufen. Das macht die Sache natürlich einfacher.


    Hast Du eine grobe Vorstellung, welcher Prozentsatz der eingebrachten Energie durch Wärmeleitung in die Alu-Klemmblöcke und in die Verbindungsdrähte geht?


    Hast Du die Woframdrähte vor dem Einsatz speziell gereinigt?
    Im Paper der Profis stand irgendwas von speziellen Säuren[:0] .


    Was hast Du für eine Stromquelle benutzt?


    Nach deiner Messreihe scheinst Du zwischen 0s und ca. 6s keinen weiteren Messpunkt zu haben. Ich würde da gern mal 1-2 weitere Messpunkte sehen. Vielleicht machst Du mal ein Video, dann kann man das besser auflösen.


    Wenn ich diesen Aufbau hochskaliere auf Kais Dimensionen, haben wir etwa Faktor 10 bei der Spiegelfläche. Die elektrische Eingangsleistung deiner Anordnung kann man grob mit 1kW veranschlagen, also könnte Kais Anlage vermutlich irgendwo um die 10kW landen.
    600-800A bei 10-14V für 30s sollten bei umsichtigem Vorgehen noch ganz gut handhabbar sein. Mit geeigneter Serien/Parallelschaltung der Stränge könnte man alternativ bei 24V/300-400A landen, das wäre noch etwas einfacher.


    Wenn Kai einen größerem Abstand als deine ca. 230mm wählt, wird der Leistungsbedarf weiter ansteigen. Aber wenigstens nicht quadratisch, weil wir es nicht mit einem einzelnen Punktstrahler zu tun haben.


    Bei sehr vielen Verdampfern in relativ geringem Abstand zum Substrat müsste man wohl noch Blenden einbauen, die eine Bedampfung unter zu flachem Winkel verhindern.



    Gruß,
    Martin

    Hallo Kai,<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">meine kindliche Prägung in Sachen Elektrik hat mein Opa übernommen.
    Er war in den 30'er Jahren Elektriker in einem Kraftwerk...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Ah ja, das erklärt so einiges! Sowas hätte ich mir denken können, so unerschrocken, wie Du mit den kW umgehst[^].
    Dein Opa wäre sicher stolz auf dich!


    Mein eigenes kindliches Interesse ging schon früh Richtung elektrische Antriebstechnik, im Besonderen für Flugmodelle. Schon vor über 30 Jahren habe ich elektronische Drehzahlsteller selbst gelötet, das ging vor etwa 15 Jahren bis zum Leistungslevel um 1kW (bei etwa 60g Masse, von denen etwa 50% auf die kurzen 4mm² Anschlusskabel entfielen).

    Von der Familie bekam ich die Prägung mit, möglichst viel selber zu machen oder mit gegenseitiger Verwandtenhilfe, und nur im äußersten Notfall regulär bezahlte Fachleute zu beauftragen.
    So gesehen musste ich fast zwangsläufig irgendwann bei den Teleskopspiegelschleifern landen[:D].


    In dem Sinne geht dein aktuelles Projekt also auch absolut konform mit meiner eigenen kindlichen Prägung[8D]. Was ich bei dir bewundere, ist die Akribie und der Tiefgang, mit dem Du dich mit den dich interessierenden Themen beschäftigst.
    Was vielleicht manche Leute bei oberflächlicher Betrachtung als "ziemlich durchgeknallt" betrachten, ist bei genauem Hinsehen sehr planvolles Vorgehen, um mit den erreichbaren Ressourcen das maximal Mögliche heraus zu holen.


    Zurück zum Thema: Ein elektronisch geregeltes Akku-Schweißgerät wollte ich sowieso schon länger mal bauen. Experimente zur Verdampferwendel-Regelung könnten da vielleicht eine nette Vorübung sein.
    Auch falls es nix wird, der Versuch macht bestimmt Spaß!


    Gruß,
    Martin

    Hallo Kai, <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">es geht nicht um einen anfänglichen Unterschied in den Widerständen - das kann man vermeiden.
    Es geht um sich zufällig entwickelnde Unterschiede während die Wendel aufheizen.
    Dabei steigt der Widerstand ca um Faktor 10x.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Was macht eigentlich das schmelzende Alu mit dem Widerstand? Meine Spekulation ist, sobald das Alu flüssig ist und die Wendel gleichmäßig benetzt, sollte der Widerstand erst mal wieder abnehmen, um dann während des Verdampfens leicht anzusteigen.


    Ich kann mir vorstellen, dass es eine bestimmte typische Widerstandskurve gibt. Wenn man die kennt, könnte man im Prinzip die einzelnen Heizwendeln individuell optimal ansteuern, d.h. nahezu zeitgleich an den Punkt bringen, an dem das Alu zu verdampfen beginnt, und die Leistungsaufnahme so regeln, dass die gewünschte Verdampfungsrate erreicht wird. Ich kann mir bei einer geregelten Verdampfung noch weitere Vorteile vorstellen.


    Kleine Prozessormodule, die sowas prinzipiell messen und steuern könnten, kosten heute nur noch wenige Euros. Leistungsregelung per Pulsweiten-Modulation mittels Leistungs-MOSFET Transistoren sollte auch nicht sehr teuer sein, je nach Strom noch mal 3-20 Euro pro Wendel. Pro Heizwendel sollten 100-200A ohne Weiteres handhabbar sein.


    Haupt-Nachteil für deinen jetzigen Aufbau ist wohl, dass Du für sowas nicht ohne Weiteres eine Wechselspannungsquelle verwenden kannst.
    Eine "nachgiebige" Spannungsquelle wie ein Schweißtrafo ist hier allerdings auch keine Top-Lösung.


    Falls es Interesse an entsprechenden Vorversuchen gibt, könnte ich das nach Fertigstellung des Fünflinge-Projekts gern mal angehen. Mangels Vakuumkammer natürlich erst mal nur als "Trockenübung mit Dummy", z.B. sämtliche Glühfäden von 10 Stück 12V H4-Birnen parallel geschaltet. Das gibt schon mal ein halbes kW Last bei 12V.


    Gruß,
    Martin

    Hallo Kai,


    Zwei Wendeln in Reihe sollte bei gleicher W-Drahtlänge, Geometrie und Al-Beladung noch zu tolerieren sein, mehr würde ich nicht versuchen.
    Wenn Du mehrere Paare von je 2 in Reihe geschalteten Wendeln hast, kannst Du die "Mittelanzapfungen" innerhalb der Vakuumkammer potentialfrei parallel schalten. Durch diese Maßnahme verhinderst Du relativ einfach stärkere Abweichungen zwischen den Teilwendeln.


    Wenn Du mit Leistungselektronik bisher nicht viel am Hut hattest, macht es natürlich Sinn, bei der bewährten Trafotechnik zu bleiben.
    Ist schon witzig, wenn man die Ausgangsspannung eines Trafos durch kurzfristiges Ändern der Sekundär-Windungszahl regeln kann.
    Wobei Du dich ja sowieso langsam in Leistungsbereichen bewegst, wo normale Hauselektrik an ihre Grenzen stößt.
    Aber das bist Du ja schon seit dem Warmverformen der Glasscheiben gewohnt[^].


    Wie hast Du eigentlich die elektrischen Durchführungen der Kammer gelöst?


    Hast Du eine definierte Erdung der CFK-Segmente vorgesehen? Zumindest während der Glimmentladung dürfte das durchaus Sinn machen...


    Gruß,
    Martin

    Hallo Kai,<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Es braucht jetzt noch ein paar Experimente in der kleinen Kammer, um die genauen Leistungsdaten der Wendel herauszufinden.
    Leider kann ich hier nicht mehr großzügig überdimensionieren.
    Mein größter Stelltrafo hat 5kW, mal sehen ob das reicht.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Wenn Du die Nennspannung der Heizwendeln in den passenden Bereich bringen kannst, könnte man doch statt Stelltrafo am Netz auch mehrere parallel geschaltete alte Autobatterien hernehmen? Schalten entweder brutal mechanisch, oder mit Halbleiter(n). Mit noch preiswerten Mosfets müsste man problemlos um die 100A pro Stück schalten können, auch über PWM und damit geregelt. Mit 1 Leistungsschalter pro Heizwendel sollte das doch funktionieren?


    Statt alte Autobatterien könnte man natürlich edler und platzsparender auch Lithiumakkus aus dem Modellbau nehmen.
    Beim Hobbyking bekommt man einen Akku mit 10 Zellen und 4,5Ah schon für unter 100€, und der sollte ohne Weiteres 1-2 Minuten lang 4kW Leistung liefern. Falls 30-35V effektive Spannung an der Wendel zu viel sind, lassen sich auch mehrere Akkus mit weniger Spannung parallel schalten.


    Gruß,
    Martin

    Hallo Kai,


    Herzlichen Glückwunsch zum bestandenen Drucktest!
    Und großen Respekt vor deiner Sachkenntnis, handwerklichem Augenmaß, Beharrlichkeit und Zielstrebigkeit.


    Die Wartezeit war für die Festigkeit der Konstruktion ganz sucher vorteilhaft. Das Harz hatte richtig Zeit, komplett durchzuhärten.
    Alles komplett selbst zu machen und das als Hobby hat den Vorteil, dass kein Chef daneben steht und Druck macht (was der Vakuumqualität sicher abträglich wäre[:D]).


    Jetzt sind nur noch 998 andere Hürden zu überwinden, bis dein Teleskop mit dem Riesenspiegel Firstlight hat[;)].


    Ich vermute, das ist weltweit eine der leichtesten Vakuumkammern mit diesem Volumen. Welche Massen haben denn die einzelnen Segmente?
    Wirst Du den Deckel per Hand draufsetzen können?


    In das Ding passen jedenfalls 19 Spiegel vom Kaliber unserer Fünflinge gleichzeitig - fast ein ganzer Klassensatz[:0]!


    Gruß,
    Martin