Windvoorziening met gebruik van een windmotor. Inleiding en verantwoording Een jaar of vier geleden ben ik begonnen met het ontwerp en de bouw van een compact en licht kistorgel, waarvan ik er inmiddels twee heb gebouwd.. Ook de windvoorziening moest compact zijn, voorzien van een mini-ventola windmotor, een kleine balg en drukregeling met een regelklep. Voor de windvoorziening heb ik gekozen voor een ontwerp van Tjeerd Bosklopper uit het boekje “Bau von Kleinorgeln” Het is een compact ontwerp met een zwemmerbalg, waarvan het balgblad aan één zijde scharnierend is bevestigd, in combinatie met een drukregeling met een regelklep. Door de vrij wijde mensuur en krachtige intonatie wordt wel het maximale van de windmotor en de regeling gevraagd. De stabiliteit van de winddruk vond ik met deze combinatie voor mijn orgel niet optimaal. Maar misschien ben ik te kritisch en is dit te vatten onder “levende wind”. Mijn zoektocht richtte zich daarom op de vraag “Wat veroorzaakt deze schommelingen in de winddruk en hoe zou ik dit kunnen verbeteren?” Ik heb sindsdien veel testen en metingen gedaan met verschillende typen balgen en regelingen, maar allemaal compact, passend in de beschikbare ruimte van het kistorgel. De grondslagen en uitkomsten heb ik gepresenteerd tijdens een voordracht op de open zolderdag van 12 november. Dit artikel is deze voordracht in verhaalvorm. Ik heb de volgorde aangehouden naar de volgorde van de bouw en experimenten. De theoretische berekening heb ik niet overal uitgewerkt. De theorie is alleen bedoeld als een ondersteuning van wat ik gemeten heb. Windvoorziening De windvoorziening van een orgel is bedoeld om de hoeveelheid wind die een orgel vraagt te leveren met een constante druk en met een dynamisch stabiel gedrag bij een plotselinge verandering van de windvraag. Er zijn verschillende manieren om dit te bereiken, maar in dit verhaal beperk ik mij tot de tegenwoordig meest gangbare bij kleinere en grote orgels, nl. die waarbij een elektrische windmotor de gewenste hoeveelheid wind levert met een voldoende druk en waarbij door combinatie van een balg en regeling een constante winddruk aan het orgel geleverd wordt. Waarom moet de winddruk constant zijn. De toonhoogte van het pijpwerk is afhankelijk van de winddruk. Een lagere winddruk veroorzaakt het verlagen van de toonhoogte. De mensuur en het soort, labialen of tongwerken, bepalen deze afhankelijkheid. Voor enkele pijpen heb ik dit gemeten. Het resultaat staat in onderstaande tabel. N.B. Fluit 4’ c’’’ is een open fluit en klinkt een octaaf hoger dan Holpijp 8’ c’’’. • • • •
Afwijking in cent per % winddrukverandering Holpijp 8 c’’’ 1,84 Fluit 4 c’’ 0,80 Fluit 4 c’’’ 1,47
Je ziet dat pijpwerk met een wijde mensuur meer verstemt dan enger pijpwerk. Het kleinere pijpwerk uit een register verstemt meer dan het grote. Wat is acceptabel. Dat is een moeilijk verhaal. Als je bedenkt dat niet alle pijpwerk evenveel verstemt bij verandering van de winddruk zal het effect zijn dat bij iedere verandering van de winddruk het gespeelde akkoord onzuiver zal klinken. Bijvoorbeeld: Bij een winddruk verandering van 3% zal het octaaf fluit 4 c’’- c’’’ gaan zweven met een frequentie van 2,4Hz, even voorbijgaand aan het feit dat de octaven van pijpwerk elkaar wel tot een zekere grens zullen meetrekken. Nu is “onzuiver” bij een toetsinstrument natuurlijk relatief. Ieder stemrecept bevat onzuiverheden, maar onzuiverheden die teveel voorbij gaan aan de zuiverheid die juist de bedoeling is van een gebruikt stemrecept is m.i. onacceptabel. Verder is het zo dat afwijkingen sterker naar voren komen bij pijpwerk dat veel harmonischen produceert en bij hoge stemmen (2’, 1’, mixturen). Tenslotte ontstaat er een vreemd springend effect als een hoge toon aangehouden wordt en een staccato reeks in het groot octaaf gespeeld wordt
De theorrie van de wiindvoorzieniing Voor een n beter begrip p van de werkking van de windvoorzienin w ng komt tusse endoor wat th heorie om de hoek kijken. Ikk heb alleen de d basis opge enomen om het verhaal nie et al te lang en e hopelijk lee esbaar te hou uden. Wet van Ohm urlijk komt me et mijn achterg grond (elektro otechnicus) de d wet Natuu van Ohm O om de ho oek kijken, om mdat deze ee en analogie la aat zien met de windvoorzie ening n is (accu, battterij U=I x R, waarin U de spanning van een bron e.d.), R is de elektrrische weersttand van een circuit en I is s de stroom m door het cirrcuit die ontsttaat als de sp panning U hie erop aange esloten wordtt. Schakkel ik twee ge elijke weerstanden R achte er elkaar, dan n kun je uitreke enen (Ur = I x R) dat de sp panning overr iedere weers stand de helft van v de accusp panning U za al zijn. Zijn de e weerstanden n ongelijk dan za al de spannin ng zich ook on ngelijk verdellen. Wind d analogie Ik do oe de volgend de vervanging gen U wo ordt P, de win nddruk. I worrdt Q, de hoev veelheid wind d (m3/min) die e door het circuit stroo omt. R blijjft R, de weerrstand tegen doorstroming g van een ond derdeel in het circuit. c Een voorbeeldcirc cuit bestaat uit u links de win ndmotor, daa arna een and, de regelkklep en vervo olgens een orrgelpijp. regelbare weersta v ond deraan tussen de pijp en d de windmotorr is in de De verbinding prakttijk de buitenllucht. De windmotor w lev vert een bepaalde druk (P)), waardoor er een hoevveelheid luchtt (Q) door hett circuit stroom mt. De weersstand van de regelklep zorgt ervoor datt maar een de eel van de drruk over de piijp valt. d tussen de drie niet zo eenvoudig als in n het elektriscche systeem.. De volgende e Helaas iss het verband vergelijking is geldig: ∆ . . Waarin: het drukverschil over een weerstand; = de weerstandsco w oëfficiënt, die afhankelijk iss van de vorm m en ruwheid van het kana aal waar de wind w door stroomt; oortelijke masssa van lucht; = de so = de luchtsnelheid in het kwadra aat. Voor één n bepaalde vo orm en ruwhe eid van een ka anaal is . = constant (C) 2
.
waardoor:
.
Verder geldt: Zodat: Noem:
2
, waarinn 2
2
.
zodat:
Hieruit is af te leiden: Voor A = constant gelldt dan:
2 2
.
of
.√ √
= de oppe ervlakte van de d doorsnede e door het kanaal.
Onde erdelen wind dvoorziening g In de e praktijk zijn er e veel meerr onderdelen die door hun sspecifieke we eerstand of eig genschappen n van invloe ed zijn op de windvvoorziening. Alle kkanalen zijn weerrstanden die in serie met elkaa ar staan. Het pijpwerk besstaat uit weersstanden die parallel p staan. De windmotor Mees stal wordt een n centrifugaal ventilator ge ebruikt, die ec chter geen co onstante drukk, onafhankeliijk van de opbre engst Q leverrt. De oorzake en zijn weerge egeven in hett diagram hiernaast. Zonde er maatregele en is deze windmotor da aarom ongesschikt om de orgelwind o te lev veren. Kies een e windmoto or zo dat de d druk van de windm motor altijd ru uimschoots ho oger is dan de e gewe enste druk in de d lade bij de e maximaal be enodigde Q, He et verschil vallt over de reg gelklep. Een regelklep r kan alleen a regelen n als er een drukverschil over valt. Denk k eraan dat do oor weerstand d in het kanaa al naar en va an de windmo otor de effectieve druk van de windm motor bij hoge ere Q wordt vverlaagd en het h bruikb bare gebied wordt w verklein nd.
Als voorb beeld de mini--ventola van Laukhuff. Hett gearceerd de is de verscchildruk die d de regeling moet wegwerke en.
De balg Een balg g is kortweg een e flexibele zak z die met lu ucht gevuld wordt. w Deze lu ucht wordt ond der druk geze et door de zak te e belasten me et een gewich ht of een veerr. De zwem mmerbalg die ik heb toegepast bestaat uit een raam waarbinnen het balgblad, dat aan één korte zijde scharnierend is bevestigd b aan n het raam, kan k bewegen.. Het balgblad d is met een fflexibele leren n rand en met het raam. Het leer moet breder zijn dan de opening o tusse en het balgbla ad en het raam m om verbonde voldo oende bewegiing van het ra aam mogelijk te make en. Door het balgblad aan één d te zijde scharnierend b bevesstigen is het blad stabie eler en kan ik k de druk instellen door de belasting b te verrschuiven. Dit bepaalt ook d de mechanisc che belassting van het scharrnierpunt. Door meting kan ik k bepalen de druk in de mogelijke wat d standen van v de balg was. w ns balg: Gegeven Winddrukk gemiddeld: Lengte balgraam: b Breedte balgraam: Lengte balgblad: blad: Kleinste breedte balgb Grootste breedte leren slab: e raam: Grootste afstand tussen balgblad en
420 Pasc cal 556 mm 194 mm 526 mm 134 mm 50 mm 30 mm e gewicht e en blaas ik ge eleidelijk De balg belast ik met een e aantal sta anden van hett balgblad no oteer ik de op.Voor een druk. afiek, waarin te zien is datt er een Het resultaat is een gra klein midd dengebied ee en traject is waar de druk constant c is. Daaron nder is de dru uk te laag en daarboven te e hoog. De meetp punten zijn aa angegeven.
Dit grafiek is s te verklaren door te bekijken hoe de winddruk w inwerkt op de leren verbin nding tussen balgblad en raam. ed van de win nddruk zal ee en flexibel reservoir Onder invloe zich vervorm men tot een bo ol, denk aan een ballon, of o een bolsegment, een cilinder of een cilinde ersegment. Met M deze laatste heb ik hier te makken. Als ik een n doorsnede at eruit als he et plaatje. Linkks het raam, rechts maak ziet da het balgblad d en de leren slab ertussen n. Doordat de winddruk w op ie eder deel loo odrecht inwerk kt ontstaat de cirkelboog. c kening van de e verticale kra acht simpelerr te Om de berek maken heb ik dit benaderrd volgens he et diagram hie ernaast. gment is een touwtje gewo orden waarop p in het Het cirkelseg midden de kracht van de winddruk aan ngrijpt. Je ziet dat in wee uitersten (touwtje staa at strak) iedere stand tussen de tw andert. Ook verandert v in ie edere stand de d richting de vorm vera waarin de kra acht aangrijpt.
m behulp va an goniometrie e en Fv is uit te rekenen met ng/samenstelling van kracchten. Zie bijg gaand ontbindin diagram. Door Fv, die over hett grootste ged deelte de omg gekeerde richting heeft h als de ballast, b zal de e druk in de balg afnemen n. Doordat de e druk lager iss wordt ook kracht F lager en moet de berekening word den herhaald met gere kracht F (itereren). Dit heb ik niet gedaan g deze lag omdat het mij m toch alleen n om het midd dendeel van de d grafiek is te doen, waar w weinig variatie in de d druk optreedt en ondat de vereenvo oudigde berekkening alleen indicatief is. Je ziet dat, als a de toelaattbare variatie in de winddruk + 1% en – 1% is, het h deel tusse en H = 13 en H = 38 mm bruikbaar b is, voor zove er er geen andere verstorin ngen zijn.
Hoe is dit te verbeteren. Door te zorgen dat de d leren slab ttussen het ba algblad en het raam r over een grote uitsla ag van het bla ad steeds dezelfde e vorm behou ud kan het ge ebied met con nstante druk vergroot worden n. De catalog gus van Laukh huff geeft orbeeld. De brede b slab wo ordt in zijn vorrm een voo gehouden door houten schotten a aan de binnen n- en de buitenziijde. Een lastig punt is het dichtmaken van de hoek ken tussen de d verschillen nde delen van n de leren, in dit geval rubbere en, verbinding g.
Balgvere en Balgen kan k ik belasten met ballast of met één of o meer veren n. Belasten met een vee er heeft als vo oordelen dat het h gewicht, en e daardoor het h gewicht van het hele orgel, o O heeft het dynamische e voordelen, zie z verderop in i dit verhaal. lager is. Ook Het voord deel van balla ast is dat het gewicht onaffhankelijk is van v de rijshoo ogte van het b balgblad, afge ezien van een even ntuele hoek van het blad bij b een keilbalg g. Veren zijn wat dat betre eft in het nade eel omdat ze nooit een constan nte kracht ona afhankelijk va an de stand vvan het balgbllad leveren. g zijn harmonium h ba algveren, besstaande uit tw wee Het meest gebruikt toelopende bladveren die e aan de bred de zijde aan e elkaar zijn ge eklonken hillende sterkttes. en verkrijgbaar in versch at de veerkraccht toeneemt naarmate ik ze z verder Een meting toont aan da h dus een bepaalde veerconstantte die over he et indruk. Ze hebben bruikbare ge ebied (nagenoeg) constan nt is. Ook blijkkt dat veren met m hetzelfde ca atalogusnumm mer nogal verrschillende krracht en veerconstan nte hebben. Als ik een balgblad belas st met één of meer van de ergelijke veren n dan zal bij verder inzakken van het h balgblad de d kracht op h het balgblad afnemen a en dus ook de winddruk in de balg. eld worden do oor de bladen n te Deze veren kunnen enigszins bijgeste verbuigen. Door een ba algveer in de uitgangsposiitie veel of we einig ruimte tu ussen de bladen te ge even kan ik de fout tussen n minimum en n maximum uitslag van de balg ookk wat beïnvloe eden.
uff aangebode en “pantograa af” biedt geen n soulaas. Eenvoudig kan worden uitge erekend Ook een door Laukhu v nooit line eair kan zijn en e ook een meting m bevesttigt dit. dat zo’n veer
De regelling met een klep De regeliing komt erop p neer dat bij verschillend verbruik stee eds het drukve erschil tussen n de druk van n de windmoto or en de gewenste (balg) druk d door de regelklep we eggewerkt wordt door zijn w weerstand te veranderren. Dit wordtt bereikt door de regelklep door het bew weegbare balgblad tegen d de luchtstrom ming in meer of minder m dicht te t drukken. Hoe H verder diccht hoe hogerr de weerstan nd. Het voord deel is dat he et een robuusste constructie e is. Je kunt de d windvoorzziening op zijn n kop houden zonder dat die in n het ongered de raakt. Het nade eel is dat er een kracht nod dig is om de regelklep r in de d goede positie te houden n en dat deze e kracht niet gelijkk is bij versch hillende stand den van de kle ep. Omdat de eze kracht door de balg ge eleverd moet worden, verstoortt dit de goede e werking. Testopstelling g meting reg gelaars Ikk heb een ops stelling nodig waarin ik sne el verschillende re egelkleppen kan k monteren n, zonder ingrrijpend sloopw werk. Het iss het apparaa atje van de fotto geworden, met een bov venste en onderst gedee elte, waartusssen een plaat geklemd kan n worden w waarin de rege elklep zit. V Verder wil ik tijjdens het testten de openin ng van de reg gelklep en de e kracht die nodig n is om de regelklep in n de juiste positie te ho ouden meten n. D regelklep belast De b ik met een e pen linkss, waarop ik extra e ge ewicht kan sc chuiven en ee en nylon draa ad in het midd den van de e klep die doo or een gaatje e naar ondere en steekt en waaraan w ikk gewichtjes kan k hangen. Tes sten Alle ereerst balanc ceer ik de regelklep uit, door o de zovveel gewicht op pen n links te schu uiven dat de regelklep nett opent el en daarna zovee wicht aan de draad gew han ng dat de klep p precies in b balans is. Hett gewicht van n de klep telt zo niet me eer mee in de meting. De beweging va an de klep n ik zien doorr kan ope eningen voorz zien van acryl glass in het boven ndeel van de testkast. De beweging ka an ik meten met m de pen linkks die door de bovenzijd de steekt. In de bovvenzijde van de d testkast he eb ik een aan ntal gaten van n 6mm diame eter geboord, waarmee ik het windverb bruik kan inste ellen door me eer of minder gaten af te plakken p met ta ape. De druk meet m ik met een e Magnehe elic drukmeterr. Hiermee ka an ik overdrukk meten, maa ar ook verschildruk, door hem m op twee me eetpunten aan n te sluiten. Vervolge ens zet ik drukk op het deel onder de klep en hang zo oveel gewicht aan de draad d dat de druk k in het bovenste e deel gelijk iss aan de gew wenste druk iss. Over de kle ep valt nu het teveel aan drruk en het ge ewicht dat aan de klep hangt is gelijk g aan de kracht die de klep in deze stand op hett balgblad zou u uitoefenen.Het is van belan ng de druk va an de windmo otor te meten omdat ik gee en meter heb die het windvverbruik kan meten, maar wel weet ik dat een e mini-venttola 1 m3/min n levert wanne eer zijn druk 500 5 Pa is. Bij een gewens ste druk opende gaten n is deze wind dmotordruk, en e dus dit win ndverbruik bereikt is. Per gat g van 400 Pa en 10 geo e toename van 0,1 m3/m min. daarom een Op deze manier kan ik meten hoevver de versch hillende regelk kleppen open nen en wat de e kracht van de d klep op de balg is voor 14 meetpunten.
Het H resultaatt Windmotor: W Gekozen G druk: Grootte G klepo opening:
M Mini-ventola 4 400 Pa 1 17 x 150 mm
F is de krachtt die de wind((druk) op de klep uitoefent. u H iss de opening van de klep in het midden m van de d klep geme eten. Te T zien is datt F afneemt n naarmate H to oeneemt. Een E goede be enadering ge eeft de formule F = oppervlakkte klepopeniing x verschilldruk (delta ( P of dP P) over de kle ep. Q = 100% wo ordt bereikt biij een klepope ening van 3 mm. Wanne eer de klep nog verder open gezet wordt, w wordt Q niet veel grroter meer. De D oorzaak o is de e klepopening g zelf, de opening waarop w de kle ep rust, die dan meer en meer m de weerstan nd van het ge eheel bepaalt.. en tweede kle ep getest mett afmetingen b x l = 35 x 74 4 mm. De oppervlakte is g gelijk aan de eerste e Ik heb ee klep, de lengte l van de e rand die de wind doorlaa at 0,58x zo lan ng. Hoewel ikk veronderste elde dat de lengte van de rand veel v invloed zou z hebben op o de mate wa aarin de klep opengestuurrd moest word den verschille en beide karakteristieke weinig. er regelgebied d te bereiken door de klepo opening te ve erkleinen van heeft geen zin. z Door Een pogiing een grote de groterre weerstand van de klepo opening kun je e de vereiste Q niet meer halen. Wanneerr er geen windverbruik is moet m de weerrstand van de e klep heel groot worden o om de verschiildruk weg te re egelen. Omda at een klep, voorzien v is van ventielleer, altijd iets lekkt lukt dit niet en zal de balgdruk stijgen to ot de druk van n de windmotor. Dit proble eem kan verho olpen worden n door altijd te e zorgen voorr wat lek in het win ndverbruik. De D speelventie elen in de win ndlade lekken n altijd voldoe ende om hier geen last van n te hebben. el kun je kieze en voor een “differentiaal “ klep”, waarbijj een deel van de klep tegen de stromin ng in sluit Eventuee en een deel met de sttroming mee, waardoor de e krachten elk kaar min of meer m compensseren. and tussen H en R (de we eerstand) kan ik weliswaarr uitrekenen, maar m door de e ingewikkeldheid van Het verba het kanaal (klepopening en klep) iss het moeilijk hiermee and dere situaties te berekenen n. nneem dat de e vorm en ruw wheid van het kanaal gelijk k blijven kan ik wel enkele e conclusies trekken. Als ik aan
.
Eerder heb ik de form mule afgeleid
.
Hieruit is af te leiden 1.
W Wanneer ik wil w dat de klep p dezelfde Q doorlaat bij een e 2x hogere e dP (grotere windmotor) d wordt dan
√
D klepopeniing kan dan √2 De √ x kleiner worden. w De kra acht op de kle ep wordt dan n ca. √2 x zo groot. g 2.
Moet de klep bij dezelfde dP d een 2x grotere Q kunn nen doorlaten dan moet de e klepopening g 2x zo g groot worden n.
He et geheel. Nu u ik de compo onenten die deel uitmaken van deze reg geling getest heb kan ik het geheell van windmotor, balg, klep pregeling esten om te ziien hoe goed dit nu eigenlijk is. en balgveren te ndeels al voorspellen. Ik kan dit groten Alss je de gemetten (en berekkende) karakteristieke van de componenten bekijkt b bij een dalend balgb blad, dan zie je j het volgende: g. 1. De balg De verrticale component van de kkracht op de leren slab wo ordt groter. De D druk in de balg wordt lager. 2. De balg gveer. De kra acht van de ve eer wordt kleiiner. De dru uk in de balg wordt w lager. 3. De klep p. De kra acht die het ba algblad op de e klep moet uitoefenen wordt kleiner. k De dru uk in de balg wordt w lager. Alle krachten werken dus in dezelffde richting. o zien. De druk d van 0 tott 1 m3/min ne eemt af van 418 tot 401 Pa ascal. Dat is ruim r 4%. Het resulltaat laat dit ook 3 Na ca. 1,,2 m /min is de d regelklep uitgeregeld u en n volgt de dru uk de windmo otor onder aftrek van de drrukval over de kanalen k en de e opening van n de regelklep. doet, maar ka an beter. Het vold Hoe? d invloed van n de kracht op de regelkle ep kleiner. 1. Ik kan het balgblad veel groter maken. Hierdoor is de est effectieve oplossing; Dit is de mee ndere plaats kiezen k waaro op de kracht van v de klep op p het balgblad aangrijpt. Dit D 2. Ik kan een an betekent dat het balgblad meer moet bewegen b en de d invloed van n de veer wee er groter word dt. ompensatie to oepassen voo or de krachten n die de verkeerde kant op p werken. Ik moet m dan 3. Ik kan een co z zoeken naar een veer mett een negatie eve veerconsttante. Een dru ukveer dus die minder kra acht levert a ik hem ve als erder indruk of o een trekvee er die minder kracht levert als ik hem ve erder uitrek. Een idee is bijvoorbeeld b zoiets als de pantograaf p zo oals hiervoor beschreven. Het tweede deel, d over d top, heeft inderdaad ee de en negatieve veerconstantte; 4. Een andere keuze k van balg en/of regellaar toepasse en; enoemde diffe erentiaal klep toepassen; 5. De eerder ge
De balg b met enk kele vouw. el bestaat hierr uit een samenstelling Het flexibele dee erbonden zijn n met balgleerr om ze van ribben die ve wegingsruimte e te geven en n om de balg luchtdicht bew te maken. m Ook k hier kan hett balgblad aan n één zijde scha arnierend zijn n bevestigd.
De balg die ik vo oor de meting gen heb gebrruikt heeft ond derstaande maten. m Len ngte: 570 mm Bre eedte: 228 mm Vou uwdiepte: 45 mm De balgbladen zijn z aan één zzijde scharnie erend verrbonden. Door langzaam lucht in de ba alg toe te late en heb ik oogtes (H) de e druk (P) gem meten. bij een aantal ho ereerst met ballast. b Alle De karakteristiek vertoont ee en aflopende lijn. alg verder uitvvouwt levert hij h een Naarmate de ba e lagere druk. Dit wordt veroorrzaakt door de ok op de vouw wen inwerkt. Op O zich is luchtdruk die oo hett wel gunstig dat de balg e een iets hogerre druk levert bij meer verbruik v (denkk aan de wee erstand n het kanaal tussen t balg e en lade). van Verder iss het zo dat bij het opblaze en van de balg de druk ste eeds iets hoge er is dan wan nneer deze leegloopt. Het verscchil is ca. 10 Pascal. Dit za al ook zo gew weest zijn bij de d zwemmerbalg, maar da at heb ik inde ertijd niet gemeten. De druk in de d grafieken is i steeds de gemiddelde g druk. d b van go oniometrie en n ontbinding van v Met behulp krach hten kan ik ditt bepalen watt de verticale kracht zal ziijn. In het gebied met een kleine ve erticale krach ht, de whoek is klein en/of de opp pervlakte van de vouw vouw wen t.o.v. die van v het balgb blad is klein, is een iterattieve bereken ning niet nodig g. Je zie et dat de constructie met d de vouwen errg lijkt op de ve eer met negattieve veercon nstante. In pla aats van een trekveer t werkkt hier de wind ddruk in de ba alg op de vouw wen.
o deze be erekening gew wijzigd N.B. Inmiddels is over ht ontstaan, waarover w later meer. inzich
Omdat de ba alg een steed ds lagere drukk geeft naarm mate hij uitvouwt en een e balgveerr een steeds g grotere kracht als hij door het balg gblad ingedru ukt wordt verw wacht ik dat de d toenemende e omhoog gerrichte kracht vvan de vouwe en en de toenemende e omlaag gericchte kracht va an de veer elkaar min of meer zulle en compense eren. Dit blijkt het geval te zijn, z waardoor de e hinder van de d veerconsta ante van de balgveer b minimaal wo ordt. De berekend de balgdruk en e de gemeten druk met ba allast en die met een balgveer staa an in de grafie ek.
Regeling mett rolgordijn. R E rolgordijn Een nregeling heeft het voordee el dat het een n c constante kracht (statisch) op het balgb blad uitoefent. De meting. D V Voor de metin ng heb ik geen rolgordijn g gebruikt, maar een s schuif die ove er 4 sleuven van v 10 mm brreed ligt. Gewenste dru G uk: 420 Pa. W Windmotor: Mini-Venttola Bij ieder aanta B al gaten open n aan de bove enzijde van de te estkast heb ik k de schuif zo o ingesteld da at boven de schuif s de g gewenste druk ontstaat en n heb ik de ho oogte van de opening v de schuif (rolgordijn) gemeten. van g at Het resultaa Je ziet dat de e toename va an Q minder ssteil verloopt dan die bij een regelklep. Door de e afname van n de druk van de windmotor vllakt de toename nog verde er af. Met behulp van v de formules en de gem meten dP en Q is R te bepalen en ook o C, die in de d formules a als constant is s aangenomen n. C blijkt, zoa als wel verwa acht, niet cons stant te zijn, maar errg veel wijkt hij h hier ook nie et van af. Daarom kan ik het gemiddelde constante C redelijk k correcte a verbruik (Q) en andere berekeningen doen voor ander windmotoren n (dP). N.B. Er is ge een eenheid voor v C in de g grafiek opgen nomen. De eenheid van v C is afha ankelijk van de e eenheden die d je voor de ande ere variabelen hebt gekozen, volgens SI S stelsel of anders. Ook hier geldt voor de e opening van n het rooster van het rolgo ordijn: 1. dP d 2x zo groo ot en Q blijft gelijk, g dan kan de opening g √2 x kleiner zijn. 2. Q 2x zo groot en dP gelijkk, dan de opening 2x zo grroot. De groottte van de ope ening kan ik bereiken b doorr het rolgordijjn verder te openen en/of d door het aanttal sleuven te t vergroten.
Het geheel. Ook voor deze combiinatie (2) heb b ik nu de compone enten getest. Als je de e gemeten (en n berekende)) karakteristie eke van de comp ponenten bekijkt bij een da alend balgblad d, dan zie je het vo olgende: 1. De balg. De verticale component vvan de kracht op de dt kleiner. vouwen word De druk in de e balg wordt hoger. 2. De balgveer. an de veer wo ordt kleiner. De kracht va De druk in de e balg wordt lager. 3. Het rolgordijn n. De (statische e) kracht door het gewicht van het rolgordijn op de balg is co onstant. Het resulltaat laat dit ook o zien. De druk d van 0 tott 1 m3/min is nagenoeg co onstant. Ik heb vo oor beide situaties de drukk en de fout in n de de druk als a functie van het verbruikk Q in de graffiek gezet. Je ziet da at combinatie e 2 ongeveer 5x beter scoo ort dan combinatie 1. Tenslottte Ik heb do oor dit onderzzoek veel mee er inzicht gekkregen in dit onderwerp. o Ikk hoop dat dit ook voor de lezer geldt.
Geraadpleegde publicaties, naast wat er op het internet te vinden is: Johan de Vries. Bouwbrief 60 en 61. Windvoorziening voor huisorgels. Kees de Zeeuw. Voordracht over windvoorziening.
