Compacte HPVL afzuigunit

[Eric H]

Nu het fijnstoffilter voor mijn werkplaats af is wil ik in het najaar mijn bouwstofzuiger vervangen door een zelfbouw HPVL afzuigunit. Na eerst zelf wat schetsen gemaakt te hebben kwam ik op internet het ontwerp van Michael Truppe tegen. Op duitstalige forums kom je allerlei varianten hiervan tegen en David Koening heeft zijn versie uitvoerig beschreven.



Ik ben nu met het ontwerp van mijn eigen variant begonnen. Het ontwerp is gebaseerd op: een vacuummotor van een Makita VC4210M, cycloon model 3, stofzuigerzak microvezel HEPA en een Arduino Every voor de besturing. De afmeting van de afzuigunit worden ca. 750x400x400mm (hxbxd). De belangrijkste verschillen met het oorspronkelijke ontwerp zijn:

• De cycloon is verplaatst naar de zijkant hierdoor kan de aanzuigleiding zonder bochten aan de voorkant van de unit naar buiten gaan;
• De uitblaasopening heb ik verplaatst naar de achterzijde en er is een subkast toegevoegd voor geluidsdemping;
• De vacuumotor is van het type bypass en de koelucht van de motor wordt gescheiden van de afzuiglucht;
• Om de luchtweerstand tussen de cycloon en de stofzak zo klein mogelijk te houden wordt deze gemaakt van getrokken bochten die inlijn staan;
• En de opvangbak krijgt een venster en in de opvangbak komt led-verlichting

Hieronder de eerste schetsen, het gescheiden houden van de koellucht van de motor en de geluidsisolatie met subkast moet nog verder worden uitgewerkt.





De besturing wordt voorzien van startautomatiek, volumestroombewaking (min. 20ms) en temperatuurbewaking van de koellucht van de vacuummotor.

Tenslotte nog een vraag: heeft iemand op dit forum ervaring met het ontwerp van Micheal Truppe en wat zijn de ervaringen?

Wordt vervolgd,
Eric

 

[mdamsma]

Jelmer
ik heb zijn tekeningen gekocht.
maar nog geen tijd , niet voor nu de prioriteit, gehad om hem te bouwen

Menno

 

[Eric H]

Dit project heeft door omstandigheden een tijd stil gelegen maar afgelopen zomer ben ik eindelijk gestart met de bouwen van de afzuigunit. Het ontwerp is flink gewijzigd omdat ik de afzuigunit niet meer onder mijn werkbank wil plaatsen maar gewoon in de ruimte. Het ontwerp hierdoor simpeler, smaller en hoger geworden.

Het ontwerp
De afzuigunit bestaat uit een bovendeel en een benedendeel.
Het benedendeel bestaat uit de opvangbak en de cycloon. In het bovendeel zit de besturing, bediening, motorcompartiment en het luchtfilter. Het bovendeel staat "los" op het benedendeel en om de scheiding tussen beide delen luchtdicht te krijgen zit er 3mm EDPM celrubber tussen.

Als vacuümmotor heb ik gekozen voor de motor van de bouwstofzuiger VC4210 van Makita. Deze vacuümmotor is van het type Peripheral Bypass en om de vacuumlucht te kunnen scheiden van de koellucht zijn er twee motorcompartimenten. Een vacuümmotor-luchtfilter adapter zorgt voor de bevestiging van de luchtfilter en de mogelijkheid om de vacuümmotor te bij een defect te kunnen vervangen.



Start van de bouw
Al het freeswerk heb ik buiten in de schaduw van de blauwe regen kunnen doen. Hiervoor heb ik gebruik gemaakt van de freesmal van RME Solutions en een Katsu kantentrees. Het frees hulpstuk voor het maken van cirkels heb ik gemaakt van 6mm plexiglas.


Op onderstaande foto is de montage van de vacuümmotor-luchtfilter adapter te zien.


Het bovendeel begin vorm te krijgen. De luchtpoorten zijn in de zijkanten gefreesd en alle onderdelen worden met lamellen in elkaar gezet.


Statische elektriciteit
Op dit forum is al genoeg geschreven over statische elektriciteit, Ik heb gewoon geen zin om een schok te krijgen en daarom heb ik een ESD aansluitpunt opgenomen om de zuigslang te kunnen "aarden". De stroomaansluiting van de afzuigunit zit boven in het bovendeel en ik wilde het ESD aansluitpunt naast aansluiting van de zuigslang plaatsen. Om een elektrische verbinding tussen het boven- en benedendeel te maken heb ik uiteindelijk gekozen om deze zelf te maken met behulp van slotbouten en drukveren. Het aansluitpunt is gemaakt van een M12 slotbout waar m.b.v. een draaibank een gat van 4mm is geboord.


De ESD bedrading is weggewerkt in de zijwanden.


De ESD bedrading in het benedendeel van de afzuigunit


De besturing van de afzuigunit
De besturing van de afzuigunit wordt geregeld door een Arduino Nano Every en is voorzien van startautomatiek, uitschakelvertraging, toerenregeling en temperatuurbewaking van de koellucht. Voor de toerenregeling heb ik gekozen voor de module M240 van Kemo.


Het bedieningspaneel en de onderdelen van de besturing.


Wordt vervolgt,
Gr. Eric

 

[LFlab]

Ambitieus project! Netjes gemaakt ook allemaal.
Welk CAD-E programma is dat nou, Kicad? (zelf Eagle gebruiker, wat jammer is, want Autodesk heeft het na de overname de nek omgedraaid)

 

[jorisvh]

interessant project!
ik heb zelf een (volledige) makita vc4210 stofzuiger en vraag me af waarom je die gekozen hebt als basis.
gewoon omdat je die had liggen? of heb je enkel motor als onderdeel gekocht?
(het is een rebadged nilfisk attix 44 maar vermoedelijk is via Makita makkelijker aan onderdelen te komen dan via Nilfisk)

 

[Eric H]

Ambitieus project! Netjes gemaakt ook allemaal.
Welk CAD-E programma is dat nou, Kicad? (zelf Eagle gebruiker, wat jammer is, want Autodesk heeft het na de overname de nek omgedraaid)

@LFlab Ik gebruik voor CAD-E inderdaad Kicad en voor de CAD-2D gebruik ik LibreCad.

 

[Eric H]

interessant project!
ik heb zelf een (volledige) makita vc4210 stofzuiger en vraag me af waarom je die gekozen hebt als basis.
gewoon omdat je die had liggen? of heb je enkel motor als onderdeel gekocht?
(het is een rebadged nilfisk attix 44 maar vermoedelijk is via Makita makkelijker aan onderdelen te komen dan via Nilfisk)

Veel van mijn elektrisch gereedschap is van Makita en ik heb de VC4210 als referentie gebruikt voor het max. debiet en max. onderdruk. Op internet worden veel vacuummotoren aangeboden, met naar mijn mening, vaak met onvoldoende technische specificaties om een goede vergelijking te kunnen maken. Daarom heb ik tenslotte gewoon de vacuummotor bij Kruis te besteld. Bijkomend voordeel is dat de rubberringen bij de levering zitten.

 

[Eric H]

Deel 2

Nog wat foto's




De besturing
De besturing zit in het bovenste compartiment en de koelucht wordt door de luchtpoort in het bedieningspaneel aangezogen. De koellucht gaat via de twee luchtpoorten in motorcompartiment 1 weer naar buiten. De toerenregelaar is zo geplaatst dat het koelblok vlak voor één van deze twee luchtpoorten zit.



Geluid
Bij de eerste testen bleek de unit veel lawaai te maken. Daarom heb ik in motor compartiment 2 twee U-vormige schotten geplaatst en alle wanden en schotten bekleed met Isosound 250 10mm voor geluidsabsorptie en geluidsisolatie. Het lawaai is al een stuk afgenomen en acceptabel maar ik wil kijken of ik het geluid nog verder kan reduceren.


Afwerking
De binnenkant is geschilderd met Rigo Step kurklak 1k Mat en de buitenzijde met Comparant Pura Lakverf hoogglas in de kleur RAL 2004 Zuiver oranje. Het was de eerste keer dat ik de verf van Comparant verf gebruikte, maar na drie keer lakken is het nog steeds niet egaal gedekt. Ik heb geen idee of dit ligt aan, de gekozen kleur ligt of de verf.

Eindresultaat


Ontwerp overpeinzingen
Voordat ik met dit project begon was ik onbekend met kunststofbuizen maar algauw kwam ik allerlei drukklassen en materialen tegen. Om de luchtweerstand van de kunststofbuis zo laag mogelijk te houden en te kunnen kiezen uit de verschillen mogelijkheden, heb ik voor mijzelf onderstaande tabel gemaakt.

Ik gekozen om de PP HTSafe buizen van Ostendorf te gebruiken vanwege het afwijkende assortiment aan hulpstukken ten opzichte van de in Nederland gebruikelijke merken.



Het gaat eigelijk nergens over omdat in het huidige ontwerp maar 15cm kunststofbuis zit. Wel is de uitzettingscoëfficiënt van PP-H tweemaal zo hoog als PVC. Ik was benieuwd naar de krachten die zouden ontstaan als ik alles vast had gemonteerd. Dus internet afgestruind naar een formule en onderstaande berekening gemaaakt



Ik kan niet beoordelen of een kracht van ca. 750N kan worden opgevangen door de constructie. Voor de zekerheid heb ik de cycloon iets naar achteren geplaatst zodat de 15 cm buis in twee delen kon worden gemaakt. De extra manchet kan dan de verandering in lengte van de buis opvangen.



Gr. Eric

 

[jaap]

Wat een interessante en mooi gedocumenteerde post Eric H, thnx!

jaap

 

[hdv]

Simon van Nachdenksport heeft een paar maanden terug ook zijn eigen afzuigunit gebouwd en kwam na gebruik in de praktijk tot een aantal conclusies waar je mogelijk ook wat aan zult hebben. Niet zozeer qua elektronica, maar wel qua prestaties. Zie

 

[jorisvh]

de thermische uitzetting zou ik niet van wakker liggen.
de 750 N kracht die je uitrekent lijkt veel maar dat is de kracht als het stukje buis 15gr opwarmt terwijl het tussen 2 oneindig starre wanden ingeklemd zit waardoor het 0,36mm wil uitzetten maar effectief 0mm kan uitzetten.
als het tussen 2 oneindig slappe wanden zou zitten, zet het gewoon 36mm uit en wordt de kracht 0N.
in de praktijk zit je tussen de 2 maar de houten omkasting en de plastic cycloon zijn wellicht dichter bij oneindig slappe dan bij oneindig stijve randvoorwaarden.

 

[Wim Kluck]

Even over het schilderen, heb je eerst gegrond en geplamuurd? Schuren en weer gronden, schuren en dan aflakken?

 

[Eric H]

Simon van Nachdenksport heeft een paar maanden terug ook zijn eigen afzuigunit gebouwd en kwam na gebruik in de praktijk tot een aantal conclusies waar je mogelijk ook wat aan zult hebben. Niet zozeer qua elektronica, maar wel qua prestaties.

@hdv Ook zijn andere filmpjes op Youtube over dit onderwerp zijn interessant. In deel 2 heeft Simon van Nachdenksport luchtkwaliteit meningen gedaan m.b.t de effectiviteit van zijn files voor het reinigen van de rookgassen uit zijn CO2 laser.

Ik heb in het begin ook geexperimenteerd met met meerdere filters om het M-klasse filter te beschermen had ik eerst het idee om nog een stofzuigerzak toe te voegen. Uiteindelijk heb ik de stofzuigerzak weggelaten omdat ik te veel luchtweerstand verwachte. Ik heb geen Anemometer dus ik kan het niet met metingen onderbouwen.

Hier nog een foto van mijn test opstelling. Het taartrooster wordt nu in de keuken gebruikt.

 

[Eric H]

Even over het schilderen, heb je eerst gegrond en geplamuurd? Schuren en weer gronden, schuren en dan aflakken?

@Wim Kluck Ik heb de volgende werkvolgorde aangehouden: Ontvetten, schuren, gronden, plamuren, schuren, gronden, schuren, lakken, schuren, lakken. En ik heb alleen de grote oneffenheden geplamuurd.

Het effect van niet egaal dekken laat zich beter omschrijven alsof het een water-olie emulsie is. Je ziet kleine (1-2mm) ronde lichte vlekjes. Het is mij niet gelukt het effect goed op een foto te krijgen.

Ik heb zelf nog gedacht aan dat ik de verf onvoldoende geroerd had. De keren daarna heb ik langer geroerd maar dit heeft geen effect gehad.

 

[mathieu]

Is de lade waar het stof in valt luchtdicht afgesloten? Want die staat toch in onderdruk?

 

[elzenmaa]

In een cycloon lopen de wervelingen door tot bijna in de denkbeeldige punt aan de onderkant. Daarom zie je bij industriele cyclonen altijd aan onderkant een stuk rechte buis. Die is altijd zolang zijn dat de denkbeeldige punt van de cycloon boven stofopvang, cellensluis etc. ligt.
Bij alle ontwerpen van deze compacte units zie je dat de cycloon direct op de stofopvang geplaatst wordt, wanneer de stofopvang voller raakt vermindert hierdoor het cycloonrendement.
Bij dit soort cyclonen is dit niet al te hoog, hiervoor moet je een lange slanke cycloon hebben, spanen scheiden deze prima af maar fijner stof (schuren) laten ze gewoon door.

 

[Eric H]

Is de lade waar het stof in valt luchtdicht afgesloten? Want die staat toch in onderdruk?

De voorkant van het compartiment waarin de opvangbak staat is rondom voorzien van EPDM celrubber 3 mm en wordt met twee knevels vastgezet. Dit heb ik overgenomen uit het ontwerp van Michael Truppe en functioneert prima. Tussen het onderste- en bovenste deel van de unit zit ook dit celrubber. Als er geen lekkage is, zal door de onderdruk de verschillende onderdelen vaster naar elkaar toe worden gezogen.

 

[Wim Kluck]

@Wim Kluck Ik heb de volgende werkvolgorde aangehouden: Ontvetten, schuren, gronden, plamuren, schuren, gronden, schuren, lakken, schuren, lakken. En ik heb alleen de grote oneffenheden geplamuurd.

Het effect van niet egaal dekken laat zich beter omschrijven alsof het een water-olie emulsie is. Je ziet kleine (1-2mm) ronde lichte vlekjes. Het is mij niet gelukt het effect goed op een foto te krijgen.

Ik heb zelf nog gedacht aan dat ik de verf onvoldoende geroerd had. De keren daarna heb ik langer geroerd maar dit heeft geen effect gehad.

Is er iets gespoten met olie, teflon of siliconen in de ruimte?

 

[Eric H]

Is er iets gespoten met olie, teflon of siliconen in de ruimte?

@Wim Kluck Ik heb alles buiten geschilderd en met de grijse verf (kleurentester van de Gamma) van het bedieningspaneel heb ik het probleem niet. Het enige verschil naast dat het andere verf is dat het bedieningspaneel van MDF is en de rest van de unit is gemaakt van Albassi Falcata multiplex.

 

[W vd G]

Wat een fantastisch project! Hoe bevalt het tot nu toe in het gebruik?