Double Shoebox Rocket versie II, ofwel DSR2

verwarming, isolatie, huiselijk energieverbruik

Moderator: Moderators

Gebruikersavatar
peterberg
Moderator
Berichten: 2300
Lid geworden op: 02 mar 2007, 18:09
Locatie: Den Haag

Double Shoebox Rocket versie II, ofwel DSR2

Bericht door peterberg » 16 jun 2019, 12:27

Eind 2017 ben ik gestopt met de ontwikkeling van de Double Shoebox Rocket, kortweg DSR of ook wel Désirée. In huis aan een ordentelijke schoorsteen was het ding niet te temmen. Meer dan de helft van de test sessies ging het ding in thermal overdrive, er werd veel te veel houtgas in korte tijd geproduceerd. Met als gevolg dat er dikke donkergrijze rook uit de schoorsteen kwam. Het was wel jammer van het werk, ik had er mallen voor gemaakt en een kern in delen gegoten die al een tijd geleden bij het bouwpuin terecht is gekomen.

In oktober vorig jaar, 2018, heb ik een ander idee opgepikt, voorgesteld door Travis Armstrong, een Amerikaan die in Mongolië dichtbij de Russische grens woont. Hij had een lomp kookfornuis staan dat hij wilde ombouwen en hij vroeg zich af met wat voor minimum riser hoogte de verbranding nog kon blijven werken. Of bijvoorbeeld zo'n lange riser alleen maar bedoeld was om verblijftijd van de gassen te verschaffen en of dat ook zou lukken met een wijdere opzet zoals een trechter. Om kort te gaan, dat heeft hij geprobeerd met voor zover hij kon beoordelen goed resultaat. Wijder maken had overigens wel effect maar niet genoeg. De echte verandering kwam door aan het wijde eind van de trechter weer een restrictie te maken die ongeveer net zo groot was als de riser van normale omvang direct achter de poort.

Het concept leek zo interessant dat ik besloot er een experiment aan te wagen. Een 120 mm (riser diameter) systeem gemaakt van keramische vezel plaat, hittebestendig tot 1200 ºC. Het geheel onder gebracht in twee olievaten op elkaar.

Afbeelding

De platen zijn gezaagd met een cirkelzaag voor hout en in elkaar geschroefd met gewone kruiskop schroeven. Hier en daar afgedicht met hittebestendige kachelkit. Dat zagen is niet aan te raden want het spul stoft verschrikkelijk, dagen later had ik nog jeuk op mijn hoofd.

Aanvankelijk is het ding opgebouwd zonder secundaire beluchting en zonder deur of iets wat daar voor door kon gaan. Het resultaat was best aardig maar het rendement laag, het zuurstof gehalte in de rookgassen ging heftig op en neer zonder duidelijk aanwijsbare reden.

Afbeelding

Een floor channel aanbrengen hielp niet veel, het meeste van de lucht ging toch over het vuur heen. Met als gevolg dat de channel niet voldoende werd gekoeld en mooi licht kersrood werd. Met de montage van een ruitje doemde het volgende probleem op: de exacte locatie en maten van de primaire lucht opening. Kortom: het werkte wel maar het leek niet ideaal om nog maar te zwijgen van de grotere complexiteit om te bouwen met die scheve hoeken.

Om een vergelijking met een bekend systeem te kunnen maken heb ik na een tijdje die trechter riser vervangen door een rechte van isolerende vuurvaste stenen. Leuk spul, te zagen met een gewone houtzaag maar zeer kwetsbaar omdat ik de lichtste (en goedkoopste) kwaliteit had gekozen.

Afbeelding

Met gelijke lucht toevoer enzovoorts leverde dat een beetje betrouwbaarder resultaten op vergeleken met de trechter configuratie. Het idee van een lager te bouwen systeem was gebleven, dus ben ik verder gegaan met de riser plat op de vuurkamer te leggen. Analoog aan het idee in de DSR1 maar nu met een normale poort en riser direct achter de vuurkamer. Het horizontale deel even breed als de riser en wat hoger om ruimte te bieden aan de gassen die 90 graden van richting moeten veranderen.

Afbeelding

De uitgang in de vorm van een spleet, zover mogelijk weg van de riser. Resultaten over het geheel waren niet erg bemoedigend, af en toe ging het heel goed maar daar heb je niets aan tijdens een zoektocht naar een betrouwbare configuratie. De volgende stap was de top box even breed maken als de vuurkamer, nog meer ruimte verschaffen. Dat hielp al aardig wat, nu kwam er zelfs vaker een hele goeie run uit. Ik heb ook met verschillende maten van de secundaire channel getest, eentje die groter was deed het gemiddeld beter. De duur van de meeste test runs bleven te kort, voor de nieuwe EU normen in 2022 moet dat tenminste 40 minuten duren. En in de tussentijd is het niet toegestaan om aan het te testen object iets te veranderen dus lucht inlaten openen of sluiten is niet aan de orde, bij-regelen mag niet.

Begin februari van dit jaar vond ik het tijd worden om zichtbaar te maken wat er in de top box gebeurde. De hele boel uit elkaar gehaald, stukken uit beide vaten geslepen en nieuwe flenzen er aan geslagen, de top box opnieuw opgebouwd. Rond die tijd ben ik begonnen om verschillende formaten van de afvoer opening te proberen. Een van de zeer slimme mensen die ik af een toe een vraag mag stellen (voorop gesteld dat het een exacte vraag is) bevestigde dat de tweede opening invloed heeft op de gas snelheid in de eerste (de poort). Dat bleek achteraf cruciaal voor de werking van het ding te zijn.

Later meer.
groeten, Peter
+52° 1' 47.40", +4° 22' 57.80"

Gebruikersavatar
peterberg
Moderator
Berichten: 2300
Lid geworden op: 02 mar 2007, 18:09
Locatie: Den Haag

Re: Double Shoebox Rocket versie II, ofwel DSR2

Bericht door peterberg » 17 jun 2019, 21:32

Na het uit proberen van een heel stel trip wires, struikel blokken en inlaat combinaties bleek dat een voorwerp in de top box invloed op de ontwikkeling van de stook had. Bijvoorbeeld een of twee vuurvaste stenen bleek een gunstig effect te hebben. Wat uiteindelijk altijd en in elke combinatie goede effecten had was een richel overdwars halverwege het plafond van de top box. Die richel heeft de naam stumbling block (struikel blok) gekregen en bestaat uit een vuurvaste steen die op zijn kant staat en waar een paar hoekjes zijn uitgehaald. Zodat het ding ongeveer 3 cm lager hangt dan het plafond.

Daarna kwam het inzicht dat het formaat van de uitgang (de exit poort) de gas snelheid in de riser poort beínvloedde. Als die twee restricties te dicht bij elkaar zitten en/of er te weinig volume tussen zit dan gaat het ding alleen maar slechter branden. Ik heb allerlei formaten geprobeerd, het begon pas te dagen toen ik me realiseerde dat ik naar de rechtstreekse verhouding tussen die twee poorten moest kijken, niet zozeer in relatie tot de riser.

Toen bleek dat als de tweede poort even groot (in vierkante mm's) dan de eerste was dan werd het ding heel sloom. Iets groter dan ging het al beter en als de tweede 1,5 keer zo groot was als de eerste dan werd het weer een kanon waarvan de verbranding vaak uit de hand liep. Uiteindelijk ben ik blijven steken op 5% tot 10% groter dan de riser poort, dan heb je een ding dat zich netjes gedraagt en niet een enorme overload aan houtgas produceert.

Overigens, ik heb al maanden een trek begrenzer in de schoorsteen pijp zitten die zorgt dat de trek niet boven 12 Pascal uitkomt. De nieuwe EU norm schrijft voor dat de trek tijdens de test niet sterker mag zijn dan 12 Pa +/- 2 Pa.

Het leek mij een aardig idee te proberen wat er zou gebeuren als ik de ruit van de firebox weg zou laten en alleen een vonken scherm er voor zou zetten. Dat ging heel goed, het rendement was tussen 5% en 10% lager dan met deur. Maar het ding brandde schoon, en tot mijn verbazing ging het zuurstof gehalte in de rookgassen veel verder omlaag dan ik verwachtte. Dus haalde ik de floor channel er helemaal uit, zelfde resultaat. Uiteraard moet er wel een deur of zoiets in de top box zitten, anders werkt het echt niet.

Toen was ik toe aan een echte upgrade: begin mei ben ik met een nieuwe kern begonnen, van vuurvaste beton dit keer. Gezaagd uit platen en blokken van 50 mm dik gewoon omdat die voorhanden waren. Een nieuw steunframe om de zaak in te stapelen en een echt deurkozijn met deurtjes. Hier heb ik een heel rijtje kleine foto's van, aardig om te zien hoe het ding is opgebouwd.

Afbeelding

Afbeelding

Afbeelding

Afbeelding

Afbeelding

Afbeelding

Afbeelding

Afbeelding

Afbeelding

Afbeelding

Afbeelding

Afbeelding

Afbeelding

Op 18 mei was de hele kern klaar. Er is rekening gehouden met de floor channel op de vloer, dus de firebox en de poort zijn allebei 30 mm hoger. De ruimte achter de poort is natuurlijk veel te wijd, dat is opgelost door er 2,5 cm dik superwool in te zetten. Het is niet geplakt maar staat er gewoon een beetje klem in, aan drie kanten.

Afbeelding

Het plan was een gecombineerde lucht inlaat met floor channel. In de afgelopen maand is de lucht inlaat ettelijke keren gewijzigd, vergroot, omgeleid, wat al niet meer. En uiteraard weer getest met open deur en zonder channel. Ook dat gaat nog steeds prima, dit is de simpelste opzet om te bouwen met erg goed resultaat, dat moet gezegd.

Later meer over deur en inlaat perikelen.
groeten, Peter
+52° 1' 47.40", +4° 22' 57.80"

Dutch John
Berichten: 4615
Lid geworden op: 02 dec 2006, 12:23

Re: Double Shoebox Rocket versie II, ofwel DSR2

Bericht door Dutch John » 18 jun 2019, 08:24

Ga door! Ga door!

Ik vind die bovenste kamer met zijn vuurspel zo intrigerend dat ik deze opzet ga integreren in een nieuwe kachel, verpakt in een erotisch kunstobject.... Ik bedoel: wat is er nu spannender dan moderne kennis, die zich niettemin mag uiten in low-tech, te combineren met kunst en evengoed een nuttige toepassing kent. Ofwel fysiek comfort via basale warmte, terwijl het vuurspel en de artistieke uitstraling de geest verwarmt. Ook als hij niet brandt.....

Groet,
DJ
He chose to be rich by making his wants few, and supplying them himself. - Ralph Waldo Emerson-

Gebruikersavatar
peterberg
Moderator
Berichten: 2300
Lid geworden op: 02 mar 2007, 18:09
Locatie: Den Haag

Re: Double Shoebox Rocket versie II, ofwel DSR2

Bericht door peterberg » 18 jun 2019, 23:01

Vrij kort nadat het deur frame was gemonteerd bleek dat ik gewoon opnieuw kon beginnen met het uitvogelen van de proporties. De oversized floor channel die ik tot dan toe gebruikt had bleek wat te groot te zijn, de primaire inlaat te klein. Het formaat van de inlaat heb ik drie keer vergroot, van 20 x160 mm naar uiteindelijk 36x160 mm. De positie van het begin van de floor channel is ook een keer of wat gewijzigd, een aantal keer naar achter en toen weer terug. Dus: stukken er af zagen die er later weer aan gelast moeten worden.

Allemaal geknoei en geen betrouwbare resultaten. Begrijp me goed, goeie stoken komen best veel voor maar wat ik wil is geen enkele foute stook en dat is best lastig. Een tijdje heb ik getest zonder floor channel, om te proberen of ik het ding goed kon krijgen zonder die voorziening. Mooi niet dus.

Daarna heb ik een tussen frame gemaakt dat tussen het deurkozijn en vuurbeton kern in werd gemonteerd. Dat leverde ineens een heel goede stook op.

Afbeelding

Zoals te zien gaat de lucht rechtstreeks door het frame heen, tijdens de test heb ik steeds stukken van de buitenste sleuven afgeplakt om te zien waar het optimum lag. Omdat het frame boven en onder open was heb ik ook getest of dat genoeg lucht toevoer was maar dat bleek onvoldoende in deze 30x40x1,5 mm rechthoek buis.
De dag erna ben ik meer staal gaan kopen en heb ik een wijdere buis gebruikt om dat frame samen te stellen. Deze keer 60x40x2 mm, aanzienlijk groter met alleen sleuven aan de binnenkant.

Afbeelding

Ook dat ging niet helemaal goed, als de buizen onder en boven open waren dan was het nog steeds niet genoeg. De rest zuurstof daalde vaak naar waarden onder 6% met hoge CO waarden en ook wel rook als resultaat. De inlaat in de deur open erbij leverde eigenlijk geen echt voordeel op. De volgende stap was een extra drempel in het frame waardoor de inlaat met de deur in dichte positie niet meer direct de firebox in blies maar via het frame.

Afbeelding

Ook dat ging nog wel eens verkeerd. Het volgende was de dorpel van het lucht frame boven deur er tussenuit slijpen en die vervangen door eentje met sleuven aan de onderkant en corresponderende gaten in de stijlen van het frame zodat die sleuf ook gevoed zou worden. Heb ik helaas geen foto van bij de hand. Ook deze oplossing was niet altijd betrouwbaar en in de tussentijd had ik toevoer via de einden van het frame losgelaten, de inlaat onder de deur moest het doen. Het is nogal lastig om meer dan twee lucht inlaten te hebben die allemaal een iets ander effect hebben.

Met de introductie van de kern uit vuurbeton werd een nieuw effect zichtbaar. Die nieuwe kern was gewoon een doos, zonder uitsparing in de bodem waar de floor channel in moest liggen. Die lag dan ook gewoon op de bodem en de bovenkant ervan vormde de vloer van de firebox. Daardoor was de vloer van de riser 30 mm lager, zijnde de dikte van de floor channel. Dat nieuwe effect was dat de vlammen in de riser veel meer direct achter de poort brandden, er kwam veel minder in de top box terecht. Over het algemeen bleek dat een voordeel te zijn, hoe meer vuur in de top box, hoe groter de kans dat er hoge concentraties CO geproduceerd worden. Kennelijk heeft die lagere riser vloer een remmend effect op het stijgen van de vlammen.

Betrekkelijk kort geleden drong het tot me door dat het weer introduceren van de floor channel een goede kans van slagen bood. De eerste de beste test bleek al dat de inlaat nu weer aan de grote kant was. Na nog wat heen en weer rommelen met de breedte van de zij sleuven en afsluiten van de sleuf aan de bovenkant begon er weer tekening in te komen. De configuratie van de floor channel is nu: het staande deel (stub) 30x30x2 mm, de liggende twee keer zo groot. Wat betekent dat je dan gewoon twee van diezelfde vierkant kokers kunt nemen en tegen elkaar lassen. Ik heb dat bij een van de uitvoeringen op onder staande manier gedaan.

Afbeelding

De stub staat er gewoon bovenop, met een kleine haakse slijper en een redelijk vaste hand is dat zo gepiept. De laatste testen zijn uitgevoerd met zeer droog beukenhout omdat de EU norm dat voorschrijft. De reden is dat beuken vooral in het begin, als de stook zich nog ontwikkelt, veel houtgas produceert. Een kacheltje moet echt goed zijn om dat aan te kunnen, de zwakke broeders vallen meteen door de mand. Die testen waren echt goed, ruim binnen de komende norm voor de waarden die ik kan meten.

Afbeelding

Dit was een warme start, te zien aan de temperatuur waar de grafiek mee begint. De volgende dag heb ik het ding volgeladen met alle beuken stukjes die ik nog had aangevuld met een paar grote brokken vuren bovenop. Die stook was nog beter, de O² kwam nog lager maar de CO reageerde er maar nauwelijks op.

Afbeelding

Hier moet ook bij opgemerkt dat met eiken en essen en ook een stook van alleen naaldhout nog betere resultaten worden bereikt. In de komende weken ga ik een paar tekeningen maken hoe een en ander in elkaar steekt. En daarna gaat het op de batchrocket.eu site als nieuw ontwerp. Zodra de tekeningen klaar zijn komen ze hier ter download.

Anecdote: een Engelse durf-investeerder is langs geweest en laat nu door een Nederlandse specialist op beton gebied een buiten fornuis ontwikkelen op basis van de open versie zonder deur. Ik ben zelf ook bij die specialist geweest en we hebben op mijn aanwijzingen een kern gebouwd van hetzelfde formaat als wat ik hier heb. Een meter pijp er op en binnen drie minuten brandde het ding rookloos.

De opbouw was als volgt: een doos gemaakt van keramische vezel plaat met front en bovenkant open. Dunne chamotte stenen en vuurbeton plaatjes er droog in gestapeld, alleen maar om te proberen. Geen natte rommel, daarom was het ding snel op temperatuur. Maar wel heel leuk om te doen, toen de rook verdween werden er mensen opgebeld om te komen kijken.
groeten, Peter
+52° 1' 47.40", +4° 22' 57.80"

Gebruikersavatar
Pietje
Moderator
Berichten: 3217
Lid geworden op: 04 jun 2012, 22:39
Locatie: Wijbosch
Contacteer:

Re: Double Shoebox Rocket versie II, ofwel DSR2

Bericht door Pietje » 19 jun 2019, 22:46

Heel interessant, Peter! Ik kijk uit naar je vorderingen!
-- We hebben de aarde niet geërfd van onze voorgangers, maar te leen van onze nakomelingen --

JantjeV8
Berichten: 3154
Lid geworden op: 03 feb 2009, 12:50

Re: Double Shoebox Rocket versie II, ofwel DSR2

Bericht door JantjeV8 » 20 jun 2019, 14:15

Je geeft niet snel op Peter, petje af!!!

Gebruikersavatar
peterberg
Moderator
Berichten: 2300
Lid geworden op: 02 mar 2007, 18:09
Locatie: Den Haag

Re: Double Shoebox Rocket versie II, ofwel DSR2

Bericht door peterberg » 20 jun 2019, 18:31

Dank voor het compliment, Jan.
Het is inderdaad een kwestie van lange adem en het kost enorm veel tijd. Tijd heb ik in overvloed en vasthoudend ben ik ook. Het hele gedoe heeft een keer twee weken stil gelegen omdat de ideeën een beetje op waren. Ik werk met lijstjes van wat ik wil proberen en die worden constant aangepast. Door alles te doen wat me te binnen schiet struikel ik vanzelf over allerlei effecten. Het belangrijkste is die effecten te herkennen voor wat ze waard zijn.

Dit is een heel leuk ding omdat het zo eenvoudig lijkt, de mensen die het hebben gezien vragen altijd of dat alles is.
groeten, Peter
+52° 1' 47.40", +4° 22' 57.80"

Gebruikersavatar
peterberg
Moderator
Berichten: 2300
Lid geworden op: 02 mar 2007, 18:09
Locatie: Den Haag

Re: Double Shoebox Rocket versie II, ofwel DSR2

Bericht door peterberg » 20 jun 2019, 18:37

Nu ik er over nadenk, ik ben geloof vergeten te vermelden dat de top box heel goed bruikbaar is als black oven. Vandaar dat er een deurtje voor zit. Dat ruitje in die deur wil niet echt doorzichtig blijven, ook dubbel hitte bestendig glas helpt niet echt. Aan de andere kant is wat er op zit meestal een soort grijs stof dat er met een droge doek vanaf te vegen is.
groeten, Peter
+52° 1' 47.40", +4° 22' 57.80"

Gebruikersavatar
Tim
Berichten: 2903
Lid geworden op: 25 feb 2010, 15:11
Locatie: Uruguay

Re: Double Shoebox Rocket versie II, ofwel DSR2

Bericht door Tim » 20 jun 2019, 22:33

Peter,

Erg leuk te lezen, lekker deurdoen.

Wellicht nog een tip voor isoleren van de riser. Tegenwoordig worden schoorstenen van fakkels (+1200°C) volgestapeld met conische pakketjes isolatie materiaal, wat met gewoon touw is opgebonden. Tussen de (rvs) schoorsteen en de isolatie zit een soort cement/kit.

Je raad het wellicht al. Bij het opstoken verbrand het touw, zet de isolatie zich alle kant op en door de temperatuur hard de kit uit.

Wie weet kun je her wat mee.

Tim

Jimmeuh
Berichten: 175
Lid geworden op: 17 nov 2010, 20:46
Locatie: Borgloon

Re: Double Shoebox Rocket versie II, ofwel DSR2

Bericht door Jimmeuh » 24 jun 2019, 20:15

Wederom prachtig werk Peter.
Ik blijf al je experimenten met zeer veel interesse volgen!
Bedankt voor al je werk en moeite die je er in blijft investeren!
Huisje breek mij niet...

Gebruikersavatar
peterberg
Moderator
Berichten: 2300
Lid geworden op: 02 mar 2007, 18:09
Locatie: Den Haag

Re: Double Shoebox Rocket versie II, ofwel DSR2

Bericht door peterberg » 16 okt 2019, 17:11

Ik heb nu gemerkt dat ik helemaal vergeten ben om deze draad bij te werken. De tekeningen zijn klaar maar het verhaal op batchrocket.eu heb ik nog niet geschreven. Mogelijk dat het voor het einde van het jaar nog wel gaat gebeuren maar daar reken ik eigenlijk niet op. Vandaar dat ik hieronder alle eerder op http://donkey32.proboards.com/thread/35 ... et-mark-ii gepubliceerde tekeningen hang.

Kockie heeft het forum aangepast om .skp bestanden toe te laten.
De bestanden zijn ge-upload naar het forum, drie posts naar onder.

Alle tekeningen zijn in SketchUp versie 8 formaat.
groeten, Peter
+52° 1' 47.40", +4° 22' 57.80"

testaccount
Berichten: 15
Lid geworden op: 20 feb 2006, 13:00

Re: Double Shoebox Rocket versie II, ofwel DSR2

Bericht door testaccount » 16 okt 2019, 18:03

DSR2 closedv8.skp
test met skp bestand
(169.68 KiB) 46 keer gedownload

Gebruikersavatar
kockie
Site Admin
Berichten: 7880
Lid geworden op: 28 jan 2006, 17:42
Locatie: Zeddam
Contacteer:

Re: Double Shoebox Rocket versie II, ofwel DSR2

Bericht door kockie » 16 okt 2019, 18:04

Nu kan het wel, Peter.
Mensen zeggen wel eens dat ik troep verzamel; ik noem mezelf liever een industrieel-amateur-archeoloog die probeert waardevolle artefacten te behouden.

Gebruikersavatar
peterberg
Moderator
Berichten: 2300
Lid geworden op: 02 mar 2007, 18:09
Locatie: Den Haag

Re: Double Shoebox Rocket versie II, ofwel DSR2

Bericht door peterberg » 16 okt 2019, 20:59

OK, in dat geval kan ik ze uploaden en de links naar mijn website weer weghalen.

Hier zijn de bestanden:

Zonder deur en uit gegoten delen, de top box heeft nog een afsluiting nodig.
DSR2 openv8.skp
(110.73 KiB) 45 keer gedownload
De tweede van dunne chamotte stenen met een constructie van ceramic fibre board er omheen.
DSR2 opensplitv8.skp
(128.75 KiB) 39 keer gedownload
De derde is een kern zonder deur gebouwd van chamotte stenen.
DSR2 openbrickv8.skp
(129.08 KiB) 46 keer gedownload
De vierde compleet met deur en air frame, werkt heel goed.
DSR2 closedv8.skp
(162.87 KiB) 67 keer gedownload
groeten, Peter
+52° 1' 47.40", +4° 22' 57.80"

Gebruikersavatar
kockie
Site Admin
Berichten: 7880
Lid geworden op: 28 jan 2006, 17:42
Locatie: Zeddam
Contacteer:

Re: Double Shoebox Rocket versie II, ofwel DSR2

Bericht door kockie » 16 okt 2019, 22:05

De wonderen der techniek :gandalf:

Ik ga proberen of ik sketchup weer aan de praat kan krijgen....
Mensen zeggen wel eens dat ik troep verzamel; ik noem mezelf liever een industrieel-amateur-archeoloog die probeert waardevolle artefacten te behouden.

Plaats reactie