Oktober 2016:

Auf unablässiges Drängeln hin, gibt es den S6 nun auch als "Wolkenbläser" mit (nahezu) verdoppelter Luftmenge. O:-)

WICHTIG: diese Modifikation "vergewaltigt" das ursprüngliche Konzept des VD zugunsten einer deutlich gesteigerten Dampfleistung. Der VD verliert dadurch deutlich. :-/ ABER: Wem es bisher eigentlich immer ein bißle zuviel war (wie mir), dem passt er jetzt vielleicht genau richtig. Er stellt in Sachen Geschmack und besonders der Kategorie "Druck auf der Lunge" immer noch ne Marke auf (hoffe ich :-).

 

Mai 2016:

Verbesserungen in der laufenden Serie:

- Statt aus POM ist der Isolator nun aus PEEK.
- Der zentrale Plus-Pol ist nun vergoldet.
- alle fühl- und sichtbaren Gewinde sind nun von Hand nachgeschliffen.
- Für den Cone mit der Low-Emission Beschichtung wird nun ein geigneteres Schleifmittel für die sichtbaren Flächen verwendet.

 

Feb. 2016:

Last-Minute Änderungen:

(1) Im Auslieferungszustand ist die Dochtplatte fest mit der Zyklonhülse verschraubt und bildet zusammen mit der AFC eine zunächst untrennbare Einheit. Die Verbindung kann mit normaler Handkraft nicht gelöst werden, es liegen 2 Gummistreifen bei mit denen man die beiden Teile lösen kann (oder alternativ mit Gummihandschuhen).
Hintergrund ist ein praktischer: Beim Auf- und Abschrauben des Tanks passiert es sonst gerne, dass man die Dochtplatte zur Zyklonhülse verdreht und sich die Watte verzieht.

(2) Der Cone zum Einstellen des Spaltes ist handfest eingeschraubt uns stützt sich auf einen O-Ring ab. Es liegen passende O-Ringe in den Schnurstärken 2, 2.5, 3, 3.5 und 4 bei. Mit diesen kann der Spalt zwischen VD und AT eingestellt werden, indem der O-Ring getauscht und der Cone wieder fest eingeschraubt wird.
Hintergrund ist die Gefahr der versehentlichen "Hybridisierung" zwischen VD und AT und soll all jenen entgegen kommen, die nur geringes Feingefühl im Umgang mit Gewinden haben. Leute mit Fingerspitzengefühl können den Cone natürlich frei beweglich halten. Zusätzlich entsteht eben die Möglichkeit einen Akkuträger (nahezu) unlösbar mit dem S6 zu verbinden. Die entstehende Verbindung ist mechanisch extrem widerstandsfähig und wenn man das Ding anknallt kriegt man den Verdampfer NIE mehr runter und es entsteht ein "echter" Hybrid.

 

Defizite bei den ersten Geräten:

- der AFC Ring wird mit Seifenwasser von Hand auf die Zyklonhülse eingeschliffen. Dabei entstehen unschöne "Spiegelflächen". Diese Flächen sind natürlich nur sichtbar wenn die AFC demontiert wird und betrifft nur die ersten ~100 Geräte und wird zukünftig durch "normales" Nachschleifen der Gleitflächen vermieden.

- die Distanzhülsen (Messing vernickelt) sind trotz deutschem Zuliefer (Bürklin) leider von minderer Qualität, die Bohrung ist leicht exzentrisch. Dies hilft jedoch bei der Freigängigkeit des Strömungssterns, insofern ist das ein geringes Übel.

- 2 Innengewinde sind aktuell noch unbearbeitet, eines an der Dochtplatte und eines an der Zyklonhülse. Alle anderen Gewinde sind von Hand geschliffen.

- der Center-Pin kann bei den ersten 50 Geräten gaaaanz leicht exzentrisch sein.

- der Strömungsstern weist leichte Frässpuren auf.

- Der Cone muss wegen der Einbrennlackierung mit einem anderen Schleifmittel nachbearbeitet werden als der rest des VD. Dadurch kommt eine ganz leicht andere Farbe zustande. Nix schlimmes

 

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Update September 2015

Hoppla, das wird ja doch noch was. :-)

Die ersten Seriengeräte sind derzeit im Dauereinsatz. Der Verdampfer ist aktuell nicht erhältlich. Es wird ein Rundschreiben an alle Kunden verschickt. Es werden zunächst alle Vorbesteller der ersten PreOrder, sowie frühe Kunden die Gelegenheit bekommen einen zu ergattern. Der Zusammenbau der Geräte ist aufgrund der Klonschutzes extrem zeit- und arbeitsaufwändig. Die Geräte werden frühestens Ende des Jahres soweit sein.

 

Update Dez 2014

Aufgrund erheblicher Probleme bei der Serienfertigung und der damit einhergehenden Zeitverzögerung wurde die PreOrder gecanceled. Allen Vorbestellern wurde ihr Geld zurück überwiesen.

 

Update Anfang Juli

Die Vorbestellrunde für den Swabia Super Six beginnt.

Das entgültige Design ist nun bezüglich der Funktion eine Art Hybrid zwischen Swabia Sweet Spot und Swabia Super Six geworden, die "offizielle" Bezeichnung ist "Swabia Super6". Es ist ein Tankverdampfer mit oben liegendem Tank.

Hier ein Bild des Design-Prototypen, auf dem 1337, neben einem Flashy:

Der Super6 vereint die Vorteile beider VDs, leider und insbesondere im Bezug auf die Kosten auch die Nachteile. Der Verdampfer  besteht aus 5 Frästeilen und 7 Drehteilen. Zum Vergleich: ein "normaler Verdampfer" hat 2 Frästeile und 3-4 Drehteile. Die Materialkosten von über 80 Euro (netto) erzeugen einen Endpreis der knapp an der 200er (brutto) Marke vorbeischrammt.

 

Bild: ausgebildeter stationärer Zyklon innerhalb der Verdampferkammer

 

Zusammensetzung der Netto-Kosten:

3 x Frästeil (2x umspannen) a 10 Euro
2 x Frästeil (1x umspannen) a 5 Euro
4 x Drehteil (1x umspannen) a 5 Euro
3 x Drehteil (von der Stange) a 3 Euro
2 x Isolator (von der Stange) a 3 Euro
1 x Rhodium Hochstrom Interface-Pin 5 Euro

 

Positiv:

+ nicht klonbar (!)
+ 6 x 1.2mm Anzugslöcher, wählbar (1,2,3 oder alle 6)
+ Tank oben, befüllen wie Flashy, "Dornplatte" und Dochte
+ kein sichtbarer Spalt zwischen VD und AT, dennoch thermische Isolierung durch Luftspalt, fester Rhodium Kontakt
+ alles geschraubt, keine Steckverbindungen
+ passt perfekt zum Swabia, insbesondere zur standard 18650 ES Extension.
+ Tröpfelvariante (passt zur 18500er Kappe) und Megatank (passt zur 18650er Rhodium Extension) mit eingeplant.

Negativ:

- weiterhin traditionell bezüglich Wickelmaterial, keine Revolution
- passt nur zum Swabia
- kein Sichtfenster (!)
- extrem hoher zu erwartender Endpreis in den Shops
- schwer zu wickeln
- keine Drahtstärken über 0.3mm, Kerndurchmesser dabei KEINESFALLS über 2.5mm, ansonsten keine Zyklonfunktion
- "Function follows Form" - keine Rändelungen oder ähnliche Zugeständnisse im Handling zu ungunsten des Designs.
- es besteht eine 5% Chance dass alles in die Binsen geht, die Leute ihr Geld zurück bekommen und ich bei der Heilsarmee anstehen muss. :-/

Parameterstudie und "Klonbarkeit"

Stark vereinfacht besitzt eine Strömungskammer im Querschnitt "Länge" und "Breite". Ein findiger Bastler wird sich nun einige Prototypen bauen und die Hauptabmessungen variieren. Probiert er 3 verschiedene "Längen" und 3 verschiedene "Breiten" seiner Kammer muss er sich 9 Prototypen bauen und diese dann testen. Verändert er zusätzlich noch die "Höhe" in 3 Varianten müßte er schon 27 Prototypen bauen. Ein zusätzlich variierter Anstellwinkel in 3 Varianten ergäbe schon fast 100 Prototypen. Zusätzlich kann er den Durchmesser eines Luftlochs variieren (z.B. 1.2, 1.5, 1.8 mm) und müßte dann 300 Prototypen erproben. Vielleicht kommt er dann noch auf die Idee ein zweites (oder 6tes) Luftlocher zu realisieren.

Wie soll unser findiger Bastler bei mehreren hundert Prototypen entscheiden, welche Variante die Beste ist? Hier kommt im Zusammenspiel mit dem eigentlichen Funktionsprinzip des Swabia VD die Simulation ins Spiel: das "Qualitätsmerkmal" eines Zyklon ist das möglichst lange Verharren der Luft auf einer Ebene - sprich: je kleiner die (nach oben gerichtete) z-Komponente der Strömung, umso besser funktioniert der Zyklon, umso öfter kommt die schon gesättigte Luft erneut am Wendel vorbei und umso intensiver sind Geschmack und Dampf.

CFD Simulation ist ein unendlich mächtiges Tool. Das Erstellen und Auswerten einer Strömungsberechnung läßt sich im Zusammenspiel mit einer parametrischen CAD Konstruktion zudem in hohem Maße automatisieren und ist um ein vielfaches schneller und effektiver als "händisches Ausprobieren".
Die Berechung ermöglicht dem Nutzer in eine durchströmte Struktur hineinzusehen, jede beliebige Stelle zu betrachten und mit anderen Strömungsbildern an genau jener Stelle zu vergleichen. Natürlich kann man schlecht hunderte bunte Bilder nebeneinander legen und dann per Augenmaß das Beste heraussuchen - man wertet stattdessen die schon genannte nach oben gerichtete Komponente der Strömungsvektoren der immer gleichen Ebene aus und erhält einen Wert für das Kennfeld des VD bezüglich der Funktion des Zyklon und natürlich ein Optimium, aus welchem sich die Querschnittsverhältnisse (Länge, Breite, Höhe, Winkel, Durchmesser, Anzahl Zuglöcher, usw.) des VDs ableiten lassen. Als Koeffizient mit der "effektiv angeströmten Heizfläche" ergibt sich die gewünschte Kennzahl, die die Qualität der Funktion dimensionslos widerspiegelt.

Bild: Variation der Hauptparameter für 1;1.2;1.5 mm Lochdurchmesser mit anschließender Normierung/Wichtung der z-Komponente der Strömung zum eigentlichen Kennfeld des VD

Auf Nachfrage: die 3 Diagramme links haben für sich noch keine große Aussagekraft außer Banalitäten wie "Je dicker der Wendel, umso schlechter der Zyklon" und "je kleiner das Loch, umso besser der Zyklon". Für sich genommen fängt man damit noch nicht viel an - erst durch die Normierung/Wichtung mit der wirksamen Verdampferfläche / der z-Komponente der Strömung wird daraus ein "echtes" Kennfeld (rechtes Bild) mit einem Optimum.
 
Da wir in einem dreidimensionalen Raum leben, können wir immer nur max. 3 Größen in einem Kennfeld darstellen, die 4te Größe wäre dann das, was aus dem Bild eines Kennfeldes einen "Kennraum" generiert oder anschaulich einen Film bestehend aus vielen Einzelbildern.

Die oben beschrieben Arbeiten wurden im Zeitraum von nunmehr über 1.5 Jahren, beginnend mit den ersten Versuchen Anfang 2013 in Form eines fest definierten "allgemeinen Zyklonraums" abgeschlossen.

Das Ergebnis dieser Studie wurde innerhalb der EU patentrechtlich abgesichert. Jeder Händler in Europa, der einen Klon des Gerätes vertreibt, würde rechtlich gleich behandelt wie ein Händler der Raubkopien verkauft.

Jetzt noch kurz die CNC-Maschine angeworfen und hinten purzeln die fertigen Verdampfer raus, gell?

So könnte man zumindest meinen. Dieselbe Ignoranz trifft man leider auch beim Thema Klone, weshalb ein kleiner Hersteller der unendlich viel Zeit, Nerven und Geld investiert hat nicht umhin kommt sich dem Thema "Klonbarkeit" nicht nur auf patentrechtlicher Seite zu widmen. Ein Großteil des vergangenen halben Jahres wurde genau diesem Thema geopfert. Es ist dabei keine einzelne Maßnahme die eine "Nicht-Klonbarkeit" zur Folge hat, sondern eine Kombination aus Eigenschaften.

Ein Klon wird zwangsläufig immer schlechter funktionieren als das Original und das in wesentlich stärkerem Ausmaß als dies bei einem "normalen" Verdampfer der Fall ist, bei dem in Sachen Funktion möglichkerweise kein Unterschied zwischen Original und Kopie besteht.

Leider kann ich an dieser Stelle schwerlich mehr dazu sagen, aber der Klon wird mir recht geben. :-)

 

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Vor einigen Wochen hatte ich hier einen längeren Text zu unseren Verdampfern stehen, den ich aber rasch wieder gelöscht hatte, weil er mir zu trocken und auch ein wenig "herablassend" erschien und mir allgemein Magengrummeln beschehrt hat. Leider habe ich keine Zeit einen besseren Text zu verfassen oder ein paar hübsche bunte Bilder aus der Simulation hochzuladen, aus diesem Grund hier nun wieder der trockene Text. :-P

Es werden mehr Fragen zur Entwicklung der Verdampfer an uns herangetragen als zum Akkuträger, deshalb soll an dieser Stelle zumindest oberflächlich über den aktuellen Stand der Entwicklung berichtet werden.

Noch bevor der Gedanke entstand einen DNA Mod zu bauen, war die Entwicklung eines Verdampfers aufgrund des vorhandenen beruflichen Backgrounds sehr viel naheliegender als der Bau eines Akkuträgers. Der Swabia DNA 1337 war für uns ein "Auswärtsspiel", etwas mit dem wir beruflich nur sehr wenig zu tun haben. Das Funktionsprinzip eines Verdampfer jedoch betrifft Bereiche, mit denen wir uns seit nunmehr 15 Jahren intensiv auseinandersetzen - sowohl numerisch als auch experimentell und für Forschung und Raumfahrt.

Wir hoffen man darf gespannt sein. :-)

Aktuell sind 2 Verdampfer geplant: der "Swabia Sweet Spot", ein Tankverdampfer für ESS/Faser mit austauschbarer Wirbelkammer, sowie der "Swabia Super Six" ein ESS Tröpfel/Tank Zyklonverdampfer nach dem Genesis Prinzip mit bis zu 6 Wendeln. Die Anströmung des/der Wendel(s) ist beim Super Six "traditionell" und vergleichbar mit bereits vorhandenen Geräten, während der Sweet Spot einen vollständig homogen angeströmten (einzelnen) Wendel zum Ziel hat.

Um einen minimalen Übergangswiderstand zwischen AT und VD zu gewährleisten ist der +Pol der Verdampfer erneut ein fester Rhodium Kontaktstift. Der zwischen Träger und Verdampfer entstehende Spalt kann durch eine 22mm Hülse (welche fester Bestandteil des Verdampfers ist) vollständig geschlossen werden. Dabei bleibt der Vorteil einer guten thermischen Isolierung durch den eingeschlossenen Luftspalt zwischen VD und AT im Gegensatz zu einem plan aufliegenden Verdampfer erhalten.

In der aktuellen Entwicklung ist der Super Six wesentlich weiter als der Sweet Spot. Da die Erwartungshaltung und auch der Zeitdruck (geplant war der erste Verdampfer für Ende 2013) groß ist, fällt die Entscheidung schwer, welcher der beiden Verdampfer zuerst kommen soll. Gleichzeitig wächst der Druck von Seiten der Erstkunden, welche den Verdampfer ja kostenfrei dazu bekommen werden.

Swabia Super Six
Ein numerisch optimierten Verdampfer, dem ein Zyklon Prinzip im Resonanzbetrieb zugrunde liegt. Luft welche bereits den Wendel passiert hat kommt noch bis zu 4 mal erneut am Wendel vorbei, bis eine vollständige (Über)sättigung der Luft erreicht wird. Der Super Six deckt dabei den normalen "Sorglos" Betrieb mit einem einzelnen Wendel ebenso ab wie extreme Settings mit 3 oder gar 6 Wendeln.

Für den Super Six wurden bereits 4 vollständige Konstruktionsstände erreicht, für einen sogar schon die technischen Zeichnungen für den Fertiger abgeleitet. Das Rapid-Prototyping Muster des Verdampfers funktioniert zwar, jedoch nicht so wie wir uns das wünschen. :-/ Die Strömungsberechnung hat für diese Stände gezeigt, dass noch kein Resonanzbetrieb erreicht werden konnte, bzw. die Einschränkungen der mechanischen Fertigung dazu geführt haben, dass der Zyklon wieder aus der Resonanz "herausspringt".

 

Swabia Sweet Spot
Ein Tankverdampfer mit einem in einer austauschbaren Wirbelkammer versenkten Wendel, im Aufbau vergleichbar mit aktuellen Geräten mit oben liegendem Tank, jedoch mit dem Ziel einer vollständig homogenen Anströmung des Wendels. Neben der "defaultmäßigen" Kammer besteht die Möglichkeit verschiedene Varianten (strong, medium, soft, swabian) anzubieten.

 

Knackpunkte/Probleme:

- Um auch nur einen ansatzweise "normalen" Preis (zwischen 90 und 120 Euro) aufrufen zu können, müssen bereits im ersten Run 1000 Einheiten gebaut werden. Bei Fertigungskosten von 30-40 Euro pro Verdampfer (ohne Montage, Nachbearbeitung, Funktionstest) sind das Investitionen von 30000+ Euro. Wie auch beim 1337 haben wir das "Problem" die Fertigung nicht im eigenen Haus zu haben und alle mechanischen Komponenten auswärts fertigen lassen zu müssen. Der Sweet Spot Verdampfer im aktuellen Konstruktionsstands besteht aus 9 Teilen, von denen 3 aufwändige Frästeile sind.

- Strömungsoptimierte Strukturen sind immer bionischer Natur, d.h. bei der Fertigung müssten Splines/Polynome bis 6ter Ordnung konturgesteuert gefräst werden. Dies ist aktuell nicht machbar; derartige Fertigungsverfahren kommen sonst nur im Werkzeugbau (core/cavity Spritzguss) zum Einsatz. Es wird versucht mit den Standardgeometrien (Radien, Schrägen, Fasen) eine möglichst dem Optimum nahe Geometrie zu erzeugen. Es besteht jedoch die Aussicht, dass zukünftig die austauschbare Strömungskammer des Sweet Spot im Laser-Sinter Verfahren aus Aluoxid gefertigt und damit geometrisch nahezu beliebig komplex und strömungsideal werden kann.

- Das Verhältnis des Volumens der laminar-turbulenten Grenzsschicht zum Gesamtvolumen ist bei einem Verdampfer naturgemäß relativ ungünstig (großes Grenzschichtvolumen, kleinem Gesamtvolumen), so dass (stationäre) Ergebnisse welche mit dem Standard k-epsilon Turbulenzmodell errechnet wurden, aufwändig durch verschiedenen Varianten im Netzaufbau (vor allem Anzahl und Dicke der Sublayer) abgesichert werden müssen. Dies gilt insbesondere für instationäre Berechnungen und solche bei denen variable Staupunkte und Ablösungen für die Funktion entscheident sind (hierbei besonders: selbsterregte Systeme).

- Bei der Simulation des Erwärmungs- bzw. Verdampfungsvorgänge wird bezüglich der verwendeten Modelle über die einfache stationäre Berechnung der "groben" Geometrie hinaus zweigleisig gefahren werden. Die Berechnung des Phasenübergangs und der Erwärmung erfolgt im Volume of Fluid Modell, ebenso die Wandfilminteraktion/Oberflächenspannung in schmalen Spalten/Kanälen. Das Partikelmodell kommt erst für die Berechnung der "echten" 2-phasigen Strömung zum Einsatz und unterstützt die vollständige Optimierung der Luftphase des Verdampfers. Auf eine Kopplung der beiden Modelle (Kondsensation, Wandfilmbildung, Tröpfchen-Wandfilm Interaktion) wird dabei verzichtet - die stationäre Berechung der reinen Luftphase erzeugt gut und gerne 90% der Geometrie.

 

Ausblicke/Zukunftsmusik:

Drahtlose Verdampfer
Ob drahtlosen Systeme zuerst in Wegwerfverdampfern aus chinesischer Herstellung oder vom High-End bereich ausgehend den Markt verändern werden, wissen wir nicht, es ist jedoch in Anbetracht der aktuellen Arbeitsauslastung mehr als wahrscheinlich, dass diese Innovation zuerst von anderen, größeren Herstellern verwirklicht wird. Eine solche "drahtlose Verdampfereinheit" wäre die logische Fortentwicklung der bisher erhältlichen Verdampferköpfe mit klassischer Wicklung, welche jedoch reglelmäßig ausgetauscht werden muss - die Haltbarkeit eines drahtlosen Systems wäre im Gegensatz dazu nahezu unbegrenzt (mehrere Jahre), lediglich normales Spülen des Verdampfers wäre nötig, klassisches "Wickeln" gäbe es gar nicht mehr und auch der Widerstand ließe sich nicht verändern.

 

Selbsterregte Systeme
Besonders interessantes System das ohne zusätzliche elektronische oder mechanische Komponenten eine mit ~100 Hz fluktuierende, instationäre Strömung erzeugt. Dieses Konzept kommt in der Industrie bisher besonders bei Spritzdüsen zum Einsatz, und wäre angepasst auch auf einen Verdampfer bzw. die Anströmung eines Wendels übertragbar.