Motor PM-06 pod zatížením

Kliknutím na obrázek si jej můžete zvětšit. Jedná se o první zkoušku. Nejsem spokojený s náhonem krokového motorku. Vždy mne překvapí, jak obtížné je otáčet motorkem, při generování energie. Musím změnit převod. Je nutné membránový motor udržet v otáčkách. Také namontuji kladky a řemínek s většími zuby a šířkou. Použitý řemínek je vhodný jen pro náhon rotačních ventilů, protože tam není žádná zátěž. Tu tvoří dvě žárovky 12V/5W a při 0,4 atm svítí naplno.

Naopak jsem spokojený s novým systémem rotačních ventilů i s jejich náhonem. Úniky páry nejsou žádné, všechno jde volně a výroba je snadnější. Osa má průměr 12 a přesnost přesnost otvoru je H7. Motor má zdvih 20 mm. plánuji zvýšení na 30 mm. Souvisí to s natvarováním membrán. Další testy provedu s žárovkami 10W/12V včetně měření a usměrnění. Předpokládaný výkon je 20 W. Také musím napevno přiletovat výstupní fitinky rotačních ventilů. Tím se sníží hlučnost. Následuje video.

V druhé části videa je tlak 0,4 atm. Pod tlakovými hrnci jsou indukční vařiče. Koupil jsem je v Kauflandu. Jeden stál 1000 Kč. Testy provádím v době levného tarifu a hodina provozu vyjde na 10Kč.
Na SPŠ Žďár nad Sázavou jsou velmi podnikavý. Našel jsem starší dokument o parní elektrocentrále a tak jej také z dovolením zveřejňuji. Má adresu https://drive.google.com/file/d/0B5FV-PB0gpTnS2JSMzEzWm43Vm8/view?usp=sharing  Dalším krokem v našem snažení by mělo být navýšení počtu membrán na 3 nebo 4. S realizací váhám. Uvítal bych spolupráci školy nebo učiliště. Oblast těchto motorů není zcela prozkoumaná a je velmi zajímavá. Je zde možnost hodně se naučit. Je rozdíl, jestli se student o přesnosti H7 učí,nebo ji vyrobí. Také to trochu leze do peněz. Velmi perspektivní a řekl bych špičková je práce pana Strakerleho. Videa jsou na adrese http://jizicek.rajce.idnes.cz/  .Děkuji za zájem o blog a doporučuji aktivovat si sledování mejlem. Upozorní vás to na nový příspěvek. 

Nové rozmístění součástek parního motoru

Rotační ventily jsou umístěny těsně za písty. Všimněte si, že vstup a výfuk páry není pod sebou. Tlaková a výstupní štěrbina jsou oddělené. To umožní přesnější nastavení expanze a také větší rozsah plnění. Odpouštěcí ventily pro kondenzovanou páru jsou z boku na dolní straně membránového modulu.

Střední ložisko eliminuje radiální tah řemínku i axiální tlak páry.

Osa bude připojena přes pružnou hadici, která vyrovná nepřesnosti v souososti. Ve střední části motoru vzniklo místo, kde je možné umístit malý krokový motorek, nahrazující generátor. Myslím, že by se tam vešly i dva proti sobě.

Zdá se, že je to zajímavé. Tělo ventilu je provrtané, průchozí. Z jedné strany uzavřené šroubem M14. Velký šroub ventil jen uzavírá. Tělo je připevněné k závěsu třemi šrouby M4. Toto řešení umožňuje snadnou výměnu rotační osy, z důvodu změny expanze (plnění). Průchozí otvor má přesnost H7 a je nutné použít výstružník.

Otvor pro osu může být také jednostranný. Není pak provrtaný skrz. Ventil je v tomto případě podstatně kratší. Je však nutné použít výstružník na uzavřenou díru s kratším náběhem. Nechci ale odradit složitou výrobou. Na ventil je možné použít mosaznou, tenkostěnou, modelářskou trubku o průměru 11, desítku hlazenku a funguje to také. Teď musím změřit osovou vzdálenost pro řemínek. Lze jej objednat u firmy na adrese www.tyma.cz Udáte - li počet zubů na řemeničkách a osovou vzdálenost, tak vám spočítají správnou velikost.

Není nad třídní foto - krásné vzpomínky

Výkonnější parní motor

Spotřeba páry je stále značná. Umístění modulu rotačních ventilů za písty je vhodnější. Zkrátí se přívodní hadice. Objednám delší řemínek a ještě to předělám. Také zkusím kratší plnění.

Ještě stručně popis motoru. Je na základně 500x330 a váží 14 kg. Průměr setrvačníků je 120 a membrány 80. Vrtání ventilu je 16 a rozměr štěrbiny 15x8. Plnění 70 procent. Řemínek má 312 zubů a řemenička 42. Otáčky na videu jsou asi 2000 a tlak 0,3 atmosféry. Na 1 atm to snad pojede lépe.
Pro inspiraci ještě připojím popis motoru pana Harníka. Je na adrese : https://docs.google.com/document/d/1OYMXBM6L8OEOvZx1PJ8SvAIX21c66QBJ2KKKGN4bgxo/edit
Pro zvýšení návštěvnosti blogu video výbuchu parního kotle. Je na adrese:
http://youtu.be/jgi-1GW9h6g
Byl špatně nastavený přístup na dokument pana Harníka. Již je to opraveno.

Expanzní provedení ventilu

Štěrbina v rotační ose ventilu je obdélníková. Délkou obdélníku se zajišťuje rychlé otevření ventilu a šířka včasné zavření, t.j. přiměřenou expanzi. Důležitý je také mírný předstih, jako u spalovacích motorů. V případě výfuku páry musí být ventil otevřený po celou dobu půlotáčky. Je pak možné udržet tlak jedné atmosféry i při 3000 otáčkách za minutu. Při zatížení klesají otáčky i spotřeba páry. Moment však zůstává stejný. Nelze dát návod na velikost štěrbiny v rotační ose. Závisí to na zatížení a otáčkách. Ideální by byla proměnlivá štěrbina.

Vzhledem k tomu,že většina aplikací předpokládá dobíjení malých akumulátorů pomocí krokového motorku, jeví se mi rozumnější jedno nastavení. V tomto případě je plnění 50  procent. Délka štěrbiny 15 a šířka 6. Čím vyšší otáčky, tím kratší by mělo být plnění. V případě nutnosti změny expanze je možné vyměnit rotační osu. Je zajímavé, že víc jak 3000 motor točit nechce, přesto že se tlak zvyšuje. Zřejmě rotační ventil víc neumí. Točivý moment však s tlakem roste. V prvé části videa je tlak minimální, ve druhé části pak 1 atmosféra.

Výstup páry jsem zavedl do kanystru. Je tak možné vytápět místnost, získat teplou vodu a nezvyšovat vlhkost. Také se sníží hlučnost motoru.

Zjistil jsem, že pákové uzávěry na tlakových hrncích v případě dvojválce nejsou dobré řešení. Jsou li setrvačníky roztočné je naakumulovaná energie značná. Uzavřu - li jeden papiňák, může se rozhodit nastavení stroje, nebo protrhnout membrána. Rozdílné tlaky ve válcích se motoru vůbec nelíbí. Také při rozběhu stroje je nutné oba kohouty otvírat současně. Spotřeba páry je však překvapivě malá a motor pojede dobře i na jeden hrnec. Pak je pákový uzávěr vhodný.

Kuličková ložiska

Pro parostrojníka jich není nikdy dost. Nemám dobré zkušenosti s ložisky, jenž mají vlastní upevňovací příruby. Japonské jsou velmi drahé a ložiska z Číny mají velký valivý odpor. V případě kilowatových výkonů to nevadí.  Provozuji li ale parní motor na tlakový hrnec, tak ztráta 5 nebo 10 watů je citelná.

Proto vybírám ložiska s nízkým valivým odporem.. Často jej způsobuje zapouzdření ložiska. Upevnění řeším oblíbeným závěsem z Ferony. Jeho přihýbáním lze snadno a dobře nastavit souosost.

Standartní průměr osy je 10 a výška nad základnou 50. Ložiska jsem zařadil do nabídky, na kterou se dostanete kliknutím na obrázek vpravo nahoře. Oba výše uvedené parametry lze po dohodě měnit.

Ještě bych chtěl uvést odkazy na spřátelené weby. Blog Petra Šedého: http://petrsedyabcd.blog.cz/
Blog pana Murína: http://mojmirmurin.blog.cz/rubrika/parne-motory . Stránky pana Polívky: http://paromanie.webnode.cz/ . Videa pana Strakerleho: http://jizicek.rajce.idnes.cz/
Soutěž ve výrobě Stirlingů a parních motorků: http://betlemska-stirling.blog.cz/ Návod na výrobu parního motoru od Petra Šedého: https://drive.google.com/file/d/0B5FV-PB0gpTnaEpsUmNSSXlYWGs/view?usp=sharing

Tlakový hrnec - úvaha

Papiňák má výhodu vtom, že je levný, snadno dostupný a bezpečný. Hodí se na výrobu páry pro pohon malých parních motorů. Má však také nevýhody, pramenící z fyzikálních zákonů, a ty je, jak známo, těžké přečůrat. Nejprve musím vodu zahřát do bodu varu. Zahřívat vodu je mnohem těžší než zahřívat páru. Pak následuje změna skupenství z vody na páru. Musím narušit vzájemnou soudržnost molekul vody. To je energeticky velmi náročné. Spotřebuji na to 5 x více tepelné energie než na ohřev vody. Mechanickou energii v motoru však stále nemám žádnou. Tu získám teprve navyšováním tlaku. Spotřeba energie v této fázi není téměř žádná. Přesto schopnost páry pracovat lineárně narůstá. To bylo známo již v 19. století a parní stroje se stavěly pro vysoké tlaky. Není na škodu si to připomenout. U papiňáku však záhy narazím na pojistný ventil. Účinnost sestavy tlakový hrnec - parní motor nebude velká. Bude  mnohem menší než u starých vysokotlakých parních strojů. Dobrá zpráva je, že výstupní pára není v našem případě kontaminovaná olejem a její tepelnou energii lze dále využít.

Je zde však ještě jeden problém, který řešitelný je. Pára kterou přivádím do válce z papińáku se ochlazuje a ihned ztrácí tlak. Vzhledem ke změně skupenství vody velmi pracně získaný. Tomu lze zabránit přehříváním páry, nebo pasivně isolací přívodní hadice,válce a podobně.  Přehřátá pára ochlazením tlak neztrácí. Energie na to vynaložená je vzhledem ke změně skupenství zanedbatelná. Vím, že výše uvedené je všeobecně známé. Přesto to považuji za důležité to připomenout. Také jsem dostal dobrý recept na vánoční cukroví. Tak jej připojuji. Šťastné a veselé vánoce a pod stromeček parní motor přeje Stanislav.

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.