Režim provozu motoru

Menší motor, který stavím může samozřejmě běžet na jeden tlakový hrnec a jednu membránu. Druhá může pracovat jako vývěva. (nápad Petra Šedého) Nebo je možné odmontovat ojnici a setrvačník nahradit řemenicí. Nejednoduší je provoz na dva tlakové hrnce s využitím obou membrán. Čekám na zaslání dlouhého ozubeného řemínku a tak jsem si zatím vyrobil jehličková ložiska ojnice.

Materiál je dural. Ložisko má vnitřní průměr 6 a na výrobu pouzdra je použita kulatina 16. Také jsem uvažoval o dvojstupňovém využití páry, neboli sdružení membrán. Není to ale tak jednoduché, jak jsem naivně předpokládal. V principu musí být plocha 1. pístu, nebo membrány 3x menší než plocha 2. pístu.

Dobře je to vysvětlené na adrese: http://www.hornictvi.info/stroje/pstroj1/029.htm Odkaz nám zaslal čtenář Pepa. Chvilku mi trvalo, než jsem to pochopil. Mladším ročníkům to půjde určitě lépe. Text je dobře srozumitelný a popisuje výše vložený obrázek. Je to trochu návrat do historie a stará čeština je mi sympatická. Informace pocházejí z roku 1904. Budete -li na výše uvedených webových stránkách, nenechte si ujít menu na které se dostanete kliknutím na tlačítko zpět, které je dole na konci stránky. Opravdu pěkné pojednání o parních strojích.
  Jsou li plochy membrán stejné, tak nula od nuly pojde a je zbytečné sdružení realizovat. Druhá membrána by tlačila stejnou silou, jenž by brzdila membránu první.

Zprávy z výroby

Pracuji na kompaktním motoru menších rozměrů. Velikost základní desky je 400x250x5. Při tomto rozměru lze nastříhat 2 metry čtvereční plechu bez odpadu. Na obrázku níže je přibližné rozložení součástek.

Rotační ventily mají vrtání 12 a jsou umístěny za hnacími moduly. Ozubený řemínek bude tedy vést přes celou délku základní desky. Přívodní hadice ke hnacím modulům mohou být krátké. To by mělo snížit ztráty.

Setrvačníky jsou o průměru 100. Pouzdro ložiska je zapuštěné uvnitř setrvačníku. Membrána hnacího modulu může být gumová nebo silikonová. Pro její výměnu je potřeba uvolnit 7 matek a demontovat ojnici. Ta bude komplet hliníková, včetně středního terčíku na membráně a pouzdra jehličkového ložiska.

Trocha teorie nikoho nezabije.

Čtenář Pepa nám zaslal pojednání o páře. Z textu občas dýchne stará čeština a je dobře srozumitelný.  Tak jej s dovolením dávám na blog. Dopis doplnil podnětnými návrhy. Týkají se dvoustupňového provedení a změny plnění a předstihu na rotačním ventilu. Podobně to již zrealizoval Petr Šedý, nebo popsal Poil v článku rotační ventily. Dík za informace a následuje text. Aby byl k přečtení, je potřeba na obrázky kliknout.
   
 

Formát je JPG. Nebude li vám to fungovat, mohu je zaslat mejlem. Také lze obrázky stáhnout a otevřít je vlastním prohlížečem. Silonový domeček s membránou se mi osvědčil. Pustil jsem se do výroby menšího a doufám i úspornějšího modulu.

Aktivní průměr membrány je jen 6 cm. Vnější průměr modulu pak 8,4 cm a stahovací šroubky jsou M4. Kohoutek vzadu je na odpouštění kondenzátu. Ten by se měl tvořit jen za studena, při spuštění stoje. V opačném případě, to není moc dobré. Výhodou silonového těla modulu je menší tepelná vodivost a tudíž i menší energetické ztráty.

Prezentace parního motoru

Ve středu jseme mezi studenty prezentovali nový membránový motor. V Technickém muzeu probíhala soutěž ve výrobě Stirlingů. Pořádá se každoročně a je dotovaná sponzory. Ceny pro výherce byly hodnotné. Odměnu dostal každý, kdo se zúčastnil soutěže. Byl také přítomen Ing. Řehoř. Představil elektrocentrálu ze SPŠ Žďár nad Sázavou. Také mnoho jednoduchých stavebnicových prvků pro parní motory. Základní prvky elektrocentrály jsou z dílny pana Šedého. Chtěli jseme studenty upozornit na nové možnosti použití membrán. Podle mne by se dal relativně snadno vyrobit čtyřmembránový motor se dvěma jednosměrnými ventily. Úhlové posunutí pak 90 stupňů. Na každé straně je možnost membrány sdružit a páru využít dvakrát. Možností je hodně. Membránové moduly nejsou tak pracné jako válce s písty. Na prezentaci jsem nebyl úplně připravený a tak motor běžel jen na jednu membránu. Páru jsme přiváděli průhlednou plastovou hadicí. Všiml jsem si, že je v ní hodně kondenzované vody a to je špatně. Určitě by pomohlo předehřívání páry, jak to má pan Strakerle. Tlak byl 0,4 bar. Snad se nám podařilo zúčastněné zaujmout. Organizátoři plánují založit novou kategorii a soutěžit ve výkonu a účinnosti parních motorů.

Dechové cvičení

Video membránového motoru

To je jiné kafe než manžety. Rovné membrány jsou skvělé.  Motor má ale velkou spotřebu páry. Tlakové hrnce na kuchyňském sporáku nestačí. Na videu je tlak 0.3 atm a maximální otáčky 2500 za minutu.

Nový materiál na membránu

V poslední době si vyměňujeme zkušenosti s panem Strakerlem. Poskytl jsem mu k vyzkoušení materiál na membránu. Jedná se o směs gumy a silikonu. Používá se pro potravinářské aplikace. Její výhodou je velká teplotní odolnost a větší pružnost. Životnost ještě není odzkoušená. Namontuji oba druhy pro porovnání do "dvojválce". Přikládám hodnocení a zkušenosti p. Strakerleho:

Porovnal jsem vzorek Vaší autoduše s tou mojí. Ta Vaše je skutečně malinko tvrdší, ale u stroje by to vadit nemělo. Pokud se za léta nezměnilo příliš složení té gumy,(moje je asi 30let stará)  mělo by to po zahřátí párou získat požadovaný tvar a umožnit tak vyšší zdvih. Konečně jsem se dostal k vyzkoušení té membrány od Vás. Stroj s touto membránou běží dobře, ale v podstatě stejně, jako s tou gumovou. Provozem došlo k jejímu mírnému natvarování, tak jsem postupně zvýšil zdvih až na 33mm. Zkoušel jsem to dát až na 36mm, ale to už membrána začala vydávat takové pleskavé zvuky, tak jsem honem zastavil a zdvih snížil na výše uvedenou hodnotu. Materiál se mi jeví, jako běžně, úspěšně použitelný a pokud budu přehřívat páru na vyšší teploty, teprve pak ocením jeho vyšší tepelnou odolnost. Chystám se použít delší tu nerezovou vlnovcovou trubici a udělám vyšší obal okolo papiňáku, aby se tam vešlo více otoček. Tím snad ještě lépe využiji teplo hořáku a je možné, že teplota přehřívané páry, vlivem větší teplosměnné plochy, bude vyšší. To ale v takovém případě budu muset vyměnit hadice za silikonové a přeletovat rotační ventily stříbrem. Dosud jsem to nezkoušel a ani vlastně nevím, jak se to dělá. Budu se na to muset někde zeptat nějakých "velkých kluků", jak to dělají. Membránu  jsem zkoušel s tlakem až 1,55 atm. a vydržela bez problémů, ovšem s plynulým rozběhem stroje. Kdybych do stroje "napral" hned velký tlak, asi by praskla každá membrána, to mám už vyzkoušené. Tlak se musí zvyšovat za chodu, v závislosti na zvyšujících se otáčkách stroje. Pan Šedý uvádí podobnou zkušenost... Mám dojem, že můj stroj je snad čímsi limitován, protože se svými otáčkami nějak ne a ne dostat výše, než doposud.(Viz moje videa). Membrána za to nemůže. Možná že to je způsobeno rotačními ventily nebo co já vím. Použitím dvou jednocestných ventilů jsem vlastně nedosáhl nijak výrazného zlepšení, jen jsem stroj zatížil zbytečnými převody a ložisky. Asi se vrátím ke klasickému rotačnímu ventilu, který tam byl na začátku, protože teď už vím, že tím to není. Pan Šedý bude jistě rád, že jsem se vrátil  k jeho osvědčenému řešení. Možná bych mohl troufale vyzkoušet šoupátko.Proč ne. Záměrně používám stále ten jeden stroj, abych na něm mohl pozorovat účinky všech změn, které tam napáchám. Kotouč s neodymovými magnety jsem zatím odložil, protože si nevím rady s cívkami, jaké tam mám dát, aby to dávalo alespoň tolik elektřiny, jako ten nejblbější krokový motorek, který mám. Časem se k tomu jistě vrátím, až o tom načerpám potřebné informace. Teď řeším náhon generátoru ozubenými koly, abych dosáhl optimálního převodového poměru tak, aby stroj po připojení generátoru příliš nezpomalil, ale přesto dával uspokojivý elektrický výkon. Mám připravené měřáky na otáčky, volty a ampéry, jen to dát dohromady. Pak bude na mých videích znát, co skutečně stroj umí.Stroj je dělník a ten musí pracovat, jinak je to na nic.

Často ke mně chodí fandové parních motorů. Pro lepší orientaci přikládám foto naší branky:

Parní motor s dvěma membránami

Motor jsem dnes sestavil. Ještě nebyl v provozu. Na foukání ale funguje velmi dobře. Levý červený terčík má kulovité zakřivení. Pravý je rovný. Jsem zvědavý který tvar je vhodnější. Ojnice jsem udělal hliníkové. Na obou koncích je závit. Je tak možné přesně nastavit její délku. Snad membrány dopadnou lépe než manžety. Kliknutím na obrázek je možné zvýšit jeho rozlišení. Vpravo pod mojí mejlovou adresou je nově odkaz na kanál, kde jsou starší videa parních motorů.

Zprávy z výroby

Jak mi doporučil pan Strakerle, zkusím rovnou membránu. Píšu jen ve stručnosti. Zakoupil jsem silonovou kulatinu většího průměru a materiál na membránu. Domeček membrány je ze dvou dílů, jenž jsou sešroubovány k sobě.

Vnitřní tvar tvoří dva kužele, jejichž tvar je přizpůsobený membráně. Zjistil jsem, že můj malý soustruh kužele umí, a tak to šlo snadno. Určitě by to šlo udělat i z dubového dřeva a vyšlo by to levněji. Kilo silonu stojí 220 Kč a na domeček se spotřebuje asi 80 dkg. V dolní části hnacího modulu bude odvzdušňovací ventil z radiátoru ústředního topení na odpouštění zkondenzované páry. Průměr středního terčíku membrány je 37 mm a průměr membrány 80 mm. Snad je to tak dobře. Kraje jsou zaoblené. Stejně tak vnitřní hrany domečku. Jaký bude zdvih nebo životnost se uvidí. Je potřeba zkoušet. Pěkné velikonoce přeje Stanislav

Jednosměrné ventily

K tomuto článku mne inspiroval hvězdicový šestiválec pana Plavky. Požádal jsem ho o popis a on poslal i fotky. Také souhlasí se zveřejněním. Tak bych mu chtěl poděkovat. V principu jeden ventil rozvádí tlakovou páru a druhý výfuk. Dva ventily tedy obsluhují všechny válce nebo membrány.

Všimněte si, že do každého pístu vedou dvě hadice. Rotační osa má horní tři patra pro tlakovou páru a spodní tři patra pro výfuk. Oba prostory jsou oddělené přepážkou. Nahoře je vstup tlakové páry, dole je výfuk.

Tento způsob se hodí pro motory s více válci nebo membránami. Výhodou je menší počet rotačních částí. Štěrbiny na ose jsou v jedné rovině. Pro dvojčinný dvojválec by pak stačily ventily dva, i pro posunutí o 90 stupńů. Stejně tak pro čtyři membrány.

Z těla ventilu vystupují hadice do válců. Jejich počet a úhlové posunutí odpovídá počtu válců. U šestiválce je to 60 stupňů, u čtyřválce 90 stupňů.

Uprostřed osy je přepážka. Hvězdicový motor má zdvih 40 mm a na 0,3 atm točil 120 ot./min. Můj motor s manžetami se nepovedl. Navýšení průchodu parní cesty nepomohlo. Zkusím udělat modul rotačních ventilů výše uvedeným způsobem a napojit na něj čtyři rovné membrány. Určitě ale vyzkouším nejprve jednu. Velmi inspirativní je také tvorba pana Strakerleho. Používá jednosměrné ventily. Videa jsou na adrese: http://jizicek.rajce.idnes.cz/