Parní motor s padousnicí

Ten název zní trochu hanlivě, ale není to mým úmyslem. Takto jsme pojmenovali motor s Petrem Šedým pro jeho zvláštní kývavý pohyb. Stroj je často prezentován na Internetu. Návštěvnost stránek www.greensteamengine.com je patrně v tomto oboru nejvyšší. Při hodnocení nechybělo nějaké to pivo a byli jsme si jisti přednostmi našich motorů s cínovými písty. Podíval jsem se na tento typ znovu a podrobněji. Své původní hodnocení bych chtěl opravit. S údivem jsem zjistil, že stroj vlastně využívá lineární princip. Výhodou tohoto řešení také je, že se pístnice pohybuje rovnoběžně s pístem a odpadají tak boční tlaky. Motor je samozřejmě mazán pouze párou. Pozorně jsem sledoval pohyb kulisy. Je tam skutečně lineární princip a píst se v určité části otáčky generátoru nepohybuje. S výhodou se používá krátký zdvih a velký průměr pístu. Udávané parametry jsou více než zajímavé Je však potřeba počítat s tím, že parostrojníci si počínají při popisu svých výrobků podobně jako rybáři při popisu svého úlovku.

Tak tedy k těm parametrům. Při tlaku 9 atm a 1500 otáčkách je výkon 7,5 KW. Při tlaku 3,5 atm a 1500 otáčkách je výkon 3 KW. Spotřeba páry je 0,6 metru krychlového za minutu. Točivý moment je 70 Nm. Pro představu je to síla 25 kg, která působí na obvodu hnacího kola o průměru 30 cm. Zde bych chtěl připomenout, že u parního motoru je moment konstantní v celém rozsahu otáček Parní motor na rozdíl od spalovacího nepotřebuje převodovku. Moment je k dispozici i při velmi nízkých otáčkách. Ty jsou výhodné z hlediska spotřeby páry. S těmito parametry motor, samozřejmě, nepoběží na tlakový hrnec. Použití je ale možné. Provozní tlak je 1,4 atm až 15 atm. Lze použít generátor o výkonu 7 KW. Obvykle takový, jaký se používá ve větrných elektrárnách. I kdyby tyto hodnoty byly několikanásobně nižší, je to pořád zajímavé. Těžko říct. Domečky pístů jsou měděné, píst je utěsněný O kroužkem a má průměr 8 cm. Zdvih je 3 cm. Tak mne napadá co asi tlak 15 atm a teplota 200 stupňů udělá s O kroužkem. Určitě by to šlo nahradit membránovými moduly, nepoužívat tak veliký tlak a nebylo by těžké motor vyrobit. To bude také asi jediná možnost jak si dané parametry ověřit. Na praktické použití nebo aplikaci jsem na Internetu zatím nenarazil.

Všimněte si na tomto videu, že kulisa může být dvoustranná ve tvaru písmene Z, nebo jednostranná. Pak je ve směru válců pružný ohebný prut. Při tomto řešení mají válce větší výkyv. Motor také dobře jede i bez setrvačníku. Větší počet válců u tohoto řešení není problém. Velikost také ne. Menší motorky s větším počtem válců, nebo membrán v kombinaci s papiňákem by mohl být zajímavé pro školy a soutěž, která se pořádá v Technickém muzeu.

Prima doktoři

Přidat příspěvek by So You Think You Can Dance Australia.

Zajímavá videa příznivců páry

První video je pana Lukáše Drchala. Ručně otáčí BLCD motorem a měří výkon.Dá to představu o možnostech těchto generátorů. Jeho motor má planetovou převodovku a vyblokovanou volnoběžku. Nejzajímavější je poslední část videa, kde přibližně při 120 ot. za min. dosáhne napětí 11,5 V a proudu 3 A, t.j. 34 W. Jedná se o elektrickou energii po usměrnění.

Na nahrávku se podívejte přímo na YouTube. Je tam větší rozlišení a na kanále pana Drchala další zajímavá videa. Můj bezúdržbový BLCD motor trochu drhne a to mne zdržuje od jeho aplikace.Také bych se ještě nějaký čas rád věnoval membránám.

Další videa jsou pana Strakerleho. To, že praskla membrána není důležité. Na záznamu je dobře patrné správné nastavení rotačního ventilu. Zejména malý předstih a včasné uzavření ventilu. To umožní využití expanze páry a vyšší účinnost. Originál je na adrese:http://www.rajce.net/f768822793

Takto dobře seřízený a provedený ventil pak umožní výkon, jenž je demonstrován na následujícím videu. Jako generátor je použit krokový motorek a napětí patrně není usměrněno. Zdrojem páry je jeden tlakový hrnec a výkon je velmi dobrý.

Propagace parních motorů

O státním svátku 28.10 jsem se zúčastnil prezentace našich parních motorů v Technickém muzeu. Bylo hezké počasí a zájem byl veliký. K radosti malých návštěvníků byla v provozu malá parní lokomotiva.

Chtěli jsme také upozornit na soutěž ve výrobě parních motorů. Více na adrese: http://betlemska-stirling.blog.cz/ Zajímaly se všechny věkové kategorie od žáků po seniory, jenž byli ochotni podpořit tvořivost a dovednost svých vnuků. U náročnějších provedení se uplatní i vysokoškoláci. K ovládání rotačních ventilů (v případě externího buzení a použití lineárního generátoru) lze použít malý krokový motorek a výpočetní techniku. Určitě by to bylo ku prospěchu věci. Nechtěl bych ale případné zájemce odradit složitostí. V základním provedení je výroba parního motorku velmi jednoduchá. Lineární generátor je poslední dobou velký hit. 

Elektrický motor od skůtru

Jednou na cyklovýletu z Poděbrad do Kerska jsem v obci Písty narazil na zajímavý krámek pana Jaroslava Kvíze. Dostane se tam všechno od elektrotechniky, včetně montáže a oprav. Je to přímo zázrak v zásobenosti. Pan Kvíz má na zahradě větrnou elektrárnu. Řeší také vibrační pohon do lodi. Motor by byl přenosný, kufříkový a není ve styku s vodou. Jen by se přinesl a položil do lodi. Vedli jsme zajímavý rozhovor. Nechal mi levně motor od skůtru 48V, 1000W.
.

Má porouchané Halovy sondy. To na generování proudu nemá vliv. Stator je kolo s cívkami uprostřed. Rotor tvoří dolní obruč s šedesáti čtyřmi neodymi. Je uzavřený dvěma hliníkovými poklicemi. Velmi jednoduché, spolehlivé a bez převodovky a volnoběžky. Nakreslil také vhodné schema zapojení.

Cívky na statoru jsou zapojené do hvězdy a střed není vyveden. K usměrnění je vhodný trojfázový můstek se šesti diodami. V případě, že nedosáhneme na nabíjecí napětí pro akumulátor je možné použít obyčejných síťových transformátorů k navýšení napětí. Při 300 otáčkách za minutu, by frekvence měla být okolo 50 Hz.

Když se na obrázek klikne, tak je lépe čitelný. Motor jr typu BLCD a vyrábí se i pro výkon 1500 W.

Lineární parní generátor

Tento typ rozhodně stojí za samostatný článek. Ve světě i na ČVUT se vyvíjí lineární spalovací motorgenerátor. Poil kdysi upozorňoval na článek v Hospodářských novinách. Je na adrese http://hn.ihned.cz/c1-18569440-motor-za-stamiliony-dolaru-je-z-cvut

Domnívám se, že to skutečně je bomba. Do aut bych ho však nedával. U automobilu musím převést přímočarý pohyb pístu na otáčivý. Při tom ztratím ohromné množství energie. Nemohu se tomu ale vyhnout. Nevím kolik energie, ale určitě by se to dalo spočítat. U kombinace pístový motor - generátor převod na otáčivý pohyb není nutný. Dokonce bych řekl, že to je hrubá chyba a to i v případě, že motor má více pístů, nebo membrán, nebo je hvězdicový. Otáčivý generátor má opodstatnění jen u turbíny, nebo větrné elektrárny. V případě pístového motoru je to špatně. Další popis lineárního spalovacího motorgenerátoru z ČVUT je na adrese:https://drive.google.com/file/d/0B5FV-PB0gpTnUWhyOEJuYjlUSlk/edit?usp=sharing



V případě použití parního motoru vše vychází jednodušší. Nedávno jsem dostal dopis od Mgr.Pavla Chládka, kde navrhoval následující řešení. Dovolím si uvést část jeho mejlu:

U spalovacího motoru byl problém se složitým řízením, což by u parního motoru neplatilo, protože by neměla nastat situace, kdy budeme muset bez setrvačníku kompenzovat ztrátu tlaku, což u spalovacího motoru nastane, když se směs v jednom z válců nezapálí.

Otázkou je, zda by šlo vyrobit parní dvouválec následující konstrukce:

Dva válce proti sobě, které by sdíleli (měli spřaženu) pístnici.

Pokud by tedy byl válec 1 v horní úvrati, tak válec 2 by byl v úvrati dolní.

Na společné pístnici by byl šoupací ventil, který by střídavě přepínal přívod páry mezi oběma válci. Jeden válec by druhému nahrazoval setrvačník a zajištoval by tak výfuk.

Návrh šoupacího ventilu by byl asi klíčovým prvkem konstrukce.

Vprostřed "společné" pístnice by pak byl samotný generátor.

Na část pístnice by se připevnily neodymové magnety, a tato část by pak při chodu motoru přímo kmitala uvnitř cívky (pístnice by tedy procházela skrz cívkou).

Je to velmi dobrý nápad. Na mne je to dost složité. Možná by se dalo tímto způsobem fyziku přečůrat. Jak říká pan Strakerle. Rád se  zúčastním každé spolupráce.

MBPM_02 při tlaku 0,3 atm

 
Video je také na mém kanále v YouTube. Adresa je: http://youtu.be/aTF3y6Czqqs Jsou tam i další videa parních motorů a větší rozlišení. Adresa kanálu je vpravo nahoře. Otáčky motoru jsou kolem 3000 za minutu. Řemínek má 670 zubů a řemenička 44. Převod je samozřejmě 1:1. Stroj je primárně určen pro školy, nebo učiliště, coby učební pomůcka. Tak jej u příležitosti začátku školního roku nabízím. Cena je "přiměřená".  Mejl je vpravo nahoře. Mohu dodat i dva upravené tlakové hrnce, jenž jsou na videu. Pan učitel Toman vyrábí další parní motor. Membrána bude mít domeček z konzervy. Kuprextitové desky tam asi nebudou.Výkon parního motoru, jehož video je v předchozím příspěvku, změří po návratu do školy. Mají tam sofistikované zařízení na měření výkonu. Psal jsem o tom v článku "Generátory podruhé" v říjnu 2013. Výkon mého motoru bude patrně dvojnásobný. Zkoušel jsem do něj krátkodobě pustit jednu atmosféru. Je to pěkný hukot. Počasí nic moc, a tak bych mohl začít něco dělat.

Prázdninový režim

Po delší odmlce zdravím všechny čtenáře blogu. Já práci na parních strojích dočasně zanedbávám. Spíše bych mohl publikovat fotky z výletů na kole.

Tahle je z cesty okolo Rakovnického potoka ke hradu Křivoklát. O to více mne potěšilo video pana učitele Tomana s membránovým motorem. Konstrukce je klasická. Zdrojem tepla je elektrický vařič patrně o výkonu 1500 W., který dokáže trvale udržet tlak 0,4 atm. Výkon motoru se časem určitě také dovíme. Bude řádově v jednotkách wattů.

Na nabíjení mobilních zařízení, jako jsou telefony, tablety nebo noutbuky by to mohlo stačit. Ve spojení s krokovým motorkem lze použít i originální nabíječku. Pro provoz motoru s vyšším tlakem by byl vhodný vyvíječ páry podle pana Milana. Popis je na adrese: https://drive.google.com/file/d/0B5FV-PB0gpTnODRsSUpNRk1VSlU/edit?usp=sharing Objektivní měření výkonu, spolu se soutěživostí studentů, by mohlo posunout vývoj těchto motorů dopředu. Zejména ke stejnosměrným ventilům a většímu počtu membrán. Tato technologie je pro školy výhodnější, z důvodu bezpečnosti práce. Odlévání cínu, (přesněji roztavený cín v botě) by mohl některým pedagogům vadit. I když u malých pístů je bezpečnost práce dobrá a neliší se moc od pájení. K odlévání cínových pístů je potřeba zkušenost a trpělivost. Někdy po dvou dnech práce musím začít znova a to je slušně řečeno nepříjemné. Moje úspěšnost při výrobě je asi 65 procent.

Poslední dobou dosahuje pozoruhodných výsledků Petr Šedý pomocí simulace lineárního generátoru. Používá se BLCD motor z elektrokola nebo skůtru. Velkým přínosem je také odstranění těžkého setrvačníku. Na výkonu našeho parního motoru je to znát. Přeji pěknou dovolenou nebo prázdniny. Také úspěch ve výrobě nebo vývoji parních motorů.

Reklama

Bazén pro důchodce. Dodává firma SYPETO s.r.o.

Membránový parní motor MBPM02

Motor je na menší základové desce o rozměrech 400x25x5. Je čerstvě smontovaný. Ještě musím provést nastavení a těsnění. Také zkusím provoz na jeden papiňák. Určitě dojde i na měření. Vývoj nepovažuji za ukončený. U svých konstrukcí, nebo výrobků vidím prostor ke zlepšení jak účinnosti, tak výkonu.

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.