Свободно-поршневые генераторы газа и компрессоры.

KV1237542

Я люблю строить самолеты!
     Да от первоначальной концепции придется отказаться по числу циклов прежде всего. Значит 2-х ступенчатый поршень + с 2-х сторон ДВС либо с одной буфер (вариант - буфер сообщается с ресивером и работает, впуская воздух оттуда на постоянном давлении 5...10атм, 1 пуск - ничем не отличается от каждого последующего хода + запас энергии при равных объемах примерно равен затратам на сжатие Е=30 ДВС + индикаторные диаграммы имеют значительную площадь совмещения - значит можно снизить массу поршня). Надо еще пресчитать динамику...
   
Перед первым запуском возможно даже нагревать цилиндр придется.
Владимир Александрович, что можете сказать по облегчению запуска лучше свеч накала в дизелях ничего не придумали?
 

KV1237542

Я люблю строить самолеты!
Я вот думаю в компрессорах без смазки  эта музыка работает при средних скоростях 5м/с температурах до 260С и перепадах давления до 18МПа, Может при скорости 10-15 м/с и мах давлении в 10-15МПа в двигательном цилиндре СПДК ресурс будет приемлемый при большом коэффициенте избытка воздуха(t= 150C в среднем я думаю), а среднее давление- много ниже все-таки ..."Здесь интенсивность износа получена в одинако-
вых условиях испытаний на одной и той же конструк-
ции уплотнений при конечном давлении 20,0 МПа и
температуре нагнетания 150 °С. «Флувис-20» имеет
минимальную интенсивность износа 0,07 мм/1 000 ч,
что в 2,5 раза выше самого износостойкого отече-
ственного материала «Флубон-20» и даже превос-
ходит лучшие материалы ведущих зарубежных фирм
Сагlоск (США) и SPL (Англия). Он позволяет резко
увеличить срок службы любого узла сухого трения
при таком важном качестве, как отсутствие износа
контртела. Это достигается за счет оптимального" Последние исследования материалов типа «Флу-
бон» и «Флувис» показали, что возможности их даль-
нейшего совершенствования не исчерпаны. Моди-
фицирование углеродных волокон и специальная
обработка поверхности на атомном уровне дают ощу-
тимые результаты. Так, износостойкость «Флубона-20»
(Ф4УВ20МВ) с углеволокнами, покрытыми атомарной
медью, на 300% выше, чем «Флубона-20» (Ф4УВ20), а
«Флувис-20» (Ф4УВВ20) после соответствующей об-
работки фторомономерами снижает интенсивность
износа с 0,08 ч до 0,03—0,04 мм/1 000 ч.
В машиностроении наряду с бессмазочными уплот Материал «Флувис-20» по основным прогнозным
параметрам соответствует «Флубону-20», а по трибо-
техническим характеристикам значительно превос-
ходит его. Так фактор PV при сухом трении составляет
10—12 МПа м/с, коэффициент трения при больших
нагрузках и скоростях составляет 0,05—0,06. По из-
носостойкости он в 10—15 раз превосходит чистый
фторопласт.

Свойс тва Ф лу вис 20
В ако-флу вис
(с М оS2)
Су пер-
флу вис
Плотнос ть, кг/м 3 1950-1980 2000-2100 2000-2080
Прочнос ть при с ж атии, М Па 90-100 110-120 120-125
Нагру зка при 10%-ой
д еформ ации (с ж атие), М Па
27-30 30-32 35-36
Пред ел теку чес ти при с ж атии, М Па 18-21 18-21 22-25
Прочнс ть при рас тяж ении, М Па 21-26 24-25 30-33
М од у ль у пру гос ти при с ж атии, М Па 260-280 540-760 650-800
Износ , 10-7 м м 3/Н*м 2,2-4,5 0,5-1,5 1,2-1,5
Тверд ос ть НВ , М ра 58-63 - 74
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
вариант - буфер сообщается с ресивером и работает, впуская воздух оттуда на постоянном давлении 5...10атм,
         Валерий, в СПГГ/СПДК буфер итак использует ресивер, но только для своей подпитки (компенсация утечек) и для изменения своей настройки при изменении режима работы. Ведь работа буфера с изменением режима тоже должна изменяться. Это диктуется балансом работ полостей СПГГ между собой.

что можете сказать по облегчению запуска? Лучше свеч накала в дизелях ничего не придумали? 
         Облегчение запуска какого - зимнего или просто малоразмерного дизельного двигателя?
         Я где-то читал в научной статье, что самый маленький диаметр поршня дизеля с которым удалось реализовать дизельный цикл - 66мм. Но это обычный безнаддувный дизель. В СПГГ очень высокий наддув 5-7атм и выше. Весь воздух, сжатый в компрессоре, проходит рабочие цилиндры, наддувает их и далее устремляется в ресивер, смешиваясь с выхлопными газами. У СПДК по другому. Компрессор сразу закачивает сжатый воздух в ресивер и забирает для этого всю полезную работу цилиндров рабочих, которые работают как обычные дизельные или бензиновые объемы без наддува. Но здесь нет ограничения по степени сжатия, поэтому запуск этим фактом уже облегчается, а свеча накаливания для холодного запуска остается хорошим решением. О добавках в топливо, облегчающих самовомпламенение в компрессионных двигателях я уже писал. Другого пока ничего не придумано. Может я в чем-то отстал от новых методов в этом вопросе.
          Если СПДК будет работать на бензине, то лучше ставить обычную свечу. На малой и средней цикличности она превосходно исполняет свои функции, а на высокой цикличности, когда степень сжатия перейдет некоторую границу, плотность сжатой смеси возрастет настолько, что пробой воздушного промежутка в зазоре свечи станет невозможным и она отключится из работы. К этому моменту в камере сгорания должен уже идти процесс детонационного горения бензиновой смеси, хотя вот болгарские исследователи детонацию не наблюдали. С ростом цикличности шел непрерывный рост степени сжатия, которую они довели в малоразмерном неуравновешенном СПДК до 50. При снижении цикличности свеча снова включалась в работу и обеспечивала протекание рабочего процесса.   
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
Я вот думаю в компрессорах без смазкиэта музыка работает при средних скоростях 5м/с температурах до 260С и перепадах давления до 18МПа, Может при скорости 10-15 м/с и мах давлении в 10-15МПа в двигательном цилиндре СПДК ресурс будет приемлемый при большом коэффициенте избытка воздуха(t= 150C в среднем я думаю), а среднее давление- много ниже все-таки ...
       В этом материале (ссылка ниже) подтверждается, что Флуис-20 уже используется в качестве уплотняющих колец компрессоров. Результаты положительные. Но там скорости, да, не превышают 5м/с. Рассчитывать, что то же самое будет при 10-15 м/с - большой риск. Без исследовательской работы на эту тему двигаться нельзя.
http://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB%20%D1%84%D0%BB%D1%83%D0%B1%D0%BE%D0%BD-20%20%D0%B8&source=web&cd=4&cad=rja&sqi=2&ved=0CD0QFjAD&url=http%3A%2F%2Fbelchemoil.by%2Fnews%2Fnp2010%2Fnp.2010.11.01-05.pdf&ei=f70LUYrqMILV4gSD7YC4Cw&usg=AFQjCNFFZxUL2lDPDymN9WA0CAHkTdkRCQ&bvm=bv.41867550,d.bGE
        Сам по себе  Флуис-20 очень интересен и его стоит применять в пределах заданных производителем.
 

А.Г.К

Я люблю строить самолеты!
Без исследовательской работы на эту тему двигаться нельзя.
Здравствуй Владимир Александрович. В начале 80-х на Севере мы делали поршневые кольца для газовых поршневых компрессоров. Материал коксофторопласт, марку уже не помню. Сами спекали заготовки из стружки в прессформах. Кольца работали хорошо.
 

KV1237542

Я люблю строить самолеты!
Валерий, в СПГГ/СПДК буфер итак использует ресивер, но только для своей подпитки (компенсация утечек) и для изменения своей настройки при изменении режима работы. Ведь работа буфера с изменением режима тоже должна изменяться. Это диктуется балансом работ полостей СПГГ между собой.
я име ввиду постоянное давение в уфере за счет связи с ресивером позвоит иметь неотичимый пуск-стоп от оычной раоты а регуировка мне осоо не нужна.
Но там скорости, да, не превышают 5м/с.
5 м\с средняя знчит мах 8м\с встечается повсемесно даже в скоросных компрессорах 3500 цик а там еще оковое давение
интересная вещ еще радиационно модифицированный фторопаст вооще найду ссыки по документам на раоте
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
Здравствуй Владимир Александрович. 
       Приветствую, Алексей Геннадьевич!

Севере мы делали поршневые кольца для газовых поршневых компрессоров. Материал коксофторопласт, марку уже не помню. Сами спекали заготовки из стружки в прессформах. Кольца работали хорошо. 
        Это, безусловно, ценное подтверждение. Для компрессорного поршня есть на что опереться при без масляной работе. Больше того, если компрессорные полости СПГГ/СПДК располагаются с двух сторон поршня, то выгодно применять только лабиринтное уплотнение без колец. Потому что подбором зазора можно обеспечить автоматическую регулировку производительности компрессора на переменных режимах, чтобы привести в соответствие баланс работ между полостями двигательных и компрессорных цилиндров.
        А вот в легкую замену колец в цилиндре сгорания, даже там, где нет боковой силы (СПГГ, СПДК, БСМ) я не верю. Масло все равно потребуется.

   
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
я име ввиду постоянное давение в уфере за счет связи с ресивером позвоит иметь неотичимый пуск-стоп от оычной раоты а регуировка мне осоо не нужна.
       Валерий, я не зря обращал внимание на диаграмму Фиг.101 в книге В.К.Кошкина 1963г издания где показаны характеристики изменения давления в буфере при разных степенях сжатия в нем.
    Из вашего текста не ясно, какое соединение буфера с ресивером имеется ввиду - постоянное или только перед началом сжатия. Если постоянное, то двигатель работать не будет. Обратное начальное ускорение будет слишком малым и поршень остановится не дойдя и до середины хода. Если перед началом сжатия, то степень сжатия буфера над обязательно считать по балансу работ между полостям и вводить регулирование начального давления буфера.
     К стати там же в книге к  Фиг. 87,88, 89 и 90  даются пояснения, как работает стабилизатор степени сжатия СПГГ GS-34 и его фазовый регулятор, если одновременно работают несколько модулей GS-34.
Только там регулирование буферной полости ведется по среднему давлению в нем, а не по начальному.

5 м\с средняя знчит мах 8м\с встечается повсемесно даже в скоросных компрессорах 3500 цик а там еще оковое давение
интересная вещ еще радиационно модифицированный фторопаст вооще найду ссыки по документам на раоте 
      Но как быть с кольцами рабочего цилиндра? Чем их заменить?   Мне в МАИ рассказывали интересный случай из военного периода, когда в институте только начали активно заниматься реактивным движением и реактивными двигателями для ракет-снарядов. Одна из разработок для создания струи реактивной тяги предусматривала использование неуравновешенного СПГГ со ступенчатым поршнем, который был целиком выточен из ......!!!! твердых сортов дерева и не имел колец вообще. Наружные слои дерева пропитывались маслом и, набухая, имели некоторую упругость в окружении зеркала цилиндра. По торцам сделали металлические наладки. Опытный образец запускался и мог работать до 20 минут, создавая нужную тягу при истечении выхлопных газов из сопла. Простейшее устройство. Для ракетного снаряда времени работы хватало.
И опять - как быть в ресурсных установках?
 
 

KV1237542

Я люблю строить самолеты!
Валерий, я не зря обращал внимание на диаграмму Фиг.101 в книге В.К.Кошкина 1963г издания где показаны характеристики изменения давления в буфере при разных степенях сжатия в нем.
Из вашего текста не ясно, какое соединение буфера с ресивером имеется ввиду - постоянное или только перед началом сжатия. Если постоянное, то двигатель работать не будет. Обратное начальное ускорение будет слишком малым и поршень остановится не дойдя и до середины хода. Если перед началом сжатия, то степень сжатия буфера над обязательно считать по балансу работ между полостям и вводить регулирование начального давления буфера.
К стати там же в книге кФиг. 87,88, 89 и 90даются пояснения, как работает стабилизатор степени сжатия СПГГ GS-34 и его фазовый регулятор, если одновременно работают несколько модулей GS-34.
Только там регулирование буферной полости ведется по среднему давлению в нем, а не по начальному.
Буду считать по мет стр. 141...153+эскиз :)
Но как быть с кольцами рабочего цилиндра? Чем их заменить?
Если температура давление и скорость сильно не отличаются от  компрессорнаых (большой коэффициент избытка воздуха) то может нет разницы, а газовое топливо - беззольно...
Кстати смотрл ту же ссылку оказывается что и Вы.+www.mito.ru
Фторопласты можно смазывать дистиллированной водой в микродозах если не прокатит без смазки + доп. охлаждение
 

KV1237542

Я люблю строить самолеты!
Если постоянное, то двигатель работать не будет. Обратное начальное ускорение будет слишком малым и поршень остановится не дойдя и до середины хода
Надо все-таки просчитать в Хирон мне кажется гидроаккумулятор досылает поршень при постоянном давлении...
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
Фторопласты можно смазывать дистиллированной водой в микродозах если не прокатит без смазки + доп. охлаждение
        Предположения и смелые решения, безусловно, хорошие союзники прорыва, но перед этим надо научится хорошо управлять своей армией. Сначала сделать свой проект на известных решениях при минимальном количестве неизвестных подходов, а потом, приобретя некоторый опыт, вводить в конструкцию новые задумки. Только такой путь приведет к успеху.   
 

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
в Хирон мне кажется гидроаккумулятор досылает поршень при постоянном давлении... 
     Врядли... Еще ни один СПГГ/СПДК не работал с буфером постоянного давления. В таком двигателе закон движения поршня был бы очень сильно искажен - быстрый прямой ход и медленный неполный обратный. В буфере не запасается достаточно энергии и не обеспечивается требуемый уровень начальных ускорений. Этот вариант можно даже не считать. "Все" просчитано "..до нас".
 
 

KV1237542

Я люблю строить самолеты!
Врядли... Еще ни один СПГГ/СПДК не работал с буфером постоянного давления. В таком двигателе закон движения поршня был бы очень сильно искажен - быстрый прямой ход и медленный неполный обратный. В буфере не запасается достаточно энергии и не обеспечивается требуемый уровень начальных ускорений. Этот вариант можно даже не считать. "Все" просчитано "..до нас".
Не знаю аккумулятор довольно большой, может найду возможность выложить, в журнале приводная техника было больше чем на сайте + фото +4 графика движения поршня, кривая ускорения более пологая от буфера, значительно...

Сначала сделать свой проект на известных решениях при минимальном количестве неизвестных подходов, а потом, приобретя некоторый опыт, вводить в конструкцию новые задумки. Только такой путь приведет к успеху.
Не спорю стоит проектировать: 1 поршни с маслом как у Вас, лучшего опробованного я не знаю 2: предусмотреть возможность их заменить на другие...экспериментальные
 

KV1237542

Я люблю строить самолеты!
"Безмасляный компрессор FUBAG Handy Air OL 195 - Описание:
• Суперкомпактный безмасляный компрессор пригодный для различных работ.
• Имеет размеры обычного кейса и вес всего 5 кг.

Безмасляный компрессор FUBAG Handy Air OL 195 - Технические характеристики:
• Модель компрессорной головки
• Производительность на входе, л/м 180
• Мощность двигателя, кВт 1.5
• Мощность двигателя, л.с. 2
• Количество оборотов в мин. 3400
• Напряжение питания, В 220
• Частота напряжения, Гц. 50
• Число фаз 1
• Рабочее давление, бар 8
• Рабочее давление, PSI 115
• Длина, мм 400
• Ширина, мм 230
• Высота, мм 380
• Масса, кг 5а"
Купил один товарищ с ветки махолетов, с его слов ход поршня ок 5 см тогда мах скорость:ок 9 м/с
 

KV1237542

Я люблю строить самолеты!
В ладимир Александрович, отсканировал Хирон (статья из журнала  Приводная техника) pdf 1 файл 380 кб, может Вам интересно но не знаю как передать
 

KV1237542

Я люблю строить самолеты!
Владимир Александрович, хочу показать Вам расчет в екселе для буфера P=const. без учета сил трения, насколько я в этом разобрался...
 

Вложения

Владимир Александрович

Дорогу осилит идущий!
Откуда
Москва
хочу показать Вам расчет в екселе для буфера P=const. без учета сил трения,
        Валерий, я посмотрел Ваш расчет и понял, что Вы еще не разобрались в физическом смысле взаимодействия полостей.
Мысли по порядку:
1. Расчет надо начинать с изображения расчетной схемы агрегата, чтобы глядя на нее можно было представлять работу в движении и взаимодействие полостей.
Я вынужден догадываться, что у Вас схема с бесступенчатым поршнем - с одной стороны объем рабочего цилиндра, с другой объем буфера, но тогда где объемы компрессорных полостей, в которых срабатывается полезная работа цикла. Они же тоже должны входить в баланс работ на прямом и обратном ходе.
        Например, в СПДК когда идет процесс сжатия в рабочем цилиндре, то в буфере в противофазе идет процесс расширения с передачей запасенной энергии поршню рабочего цилиндра. У Вас на графиках все идет в одной фазе. Получается, что поршень в рабочем цилиндре движется на сжатие и одновременно сжимает воздух в буфере. А за счет какой энергии все это делается?
         Соответственно и кривые скорости и ускорения не соответствуют фактическим.
2. Линия сжатие в буфере не является восходящей прямой. Она имеет вид политропы сжатия, как в рабочем цилиндре, только с учетом своей степени сжатия. Характеристика буфера получается из расчета баланса работ. Нельзя просто задать в нем начальное и конечное давление. Работы в буфере должно запасаться ровно столько, сколько надо отдать ее на обратном ходе. А на обратном ходе большую часть ее заберет рабочий цилиндр. Часть уйдет в потери на трение. Часть на сжатие в компрессорной полости, если по схеме установки компрессорные полости являются внутренними. Это все должно быть видно из вашей схемы.
       
3. В одной ступени сложно реализовать степень сжатия 30. Я называл эту цифру для СПГГ, где сжатие двухступенчатое и весь воздух сжатый в компрессоре проходит через рабочий цилиндр.
    Еще я приводил пример болгарского малоразмерного неуравновешенного бензинового СПДК, где достигли степени сжатия 50 на максимальных значениях числа циклов (около 6000ц/мин). На холостом ходу он работал как обычный двухтактник с небольшой степенью сжатия. Но это был, повторяю, неуравновешенный СПДК, где сгорание и рабочие ходы шли с двух сторон попеременно, т.е. начальные ускорения поршня были максимальны и, следовательно, максимальной получалась и кинетическая энергия при разгоне блока движения. Буферная полость не обеспечивает таких начальных ускорений. Максимальное давление в ней всегда ниже, чем дает пик сгорающего топлива. Поэтому обратный ход более продолжительный по времени и максимальная скорость блока движения в нем меньше. Особенно это заметно в малоразмерных агрегатах, где с буфером достигнуть степени сжатия 30 в рабочем цилиндре   крайне сложно. Честнее сказать невозможно. Неуравновешенная схема здесь победитель.

  То. что уже пытаетесь просчитывать свои варианты - хорошо. Надо еще почитать В.К. Кошкина или П.А. Шелеста особенно с примерами расчетов. Потом будет легче осмыслить и просчитать свой вариант.
Книгу П.А. Шелеста "Безвальные генераторы газа" могу выслать на адрес электронной почты.
 

KV1237542

Я люблю строить самолеты!
  Владимир Александрович, спасиба за критику, за Шелеста буду благодарен у меня его нет, Кошкин - избранные копировки из библиотеки 7-8 летней давности - не знаю есть ли в электронном виде.
По поводу расчета, давайте все - же прокомментирую:
  1 В Хироне судя из текста и по фото гидроаккумулятор рассчитан для ненскольких возможных пусков и, возможно для аккумуляции энергии из рабочего органа - в таком виде затея имеет мах смысл
  2 Судя по графикам разгон гидроаккумулятором поршня происходит при постоянном/квазипостоянном давлении (объем аккумулятора много больше объема вытесняемого плунжером за ход) Обо всем по-порядку но все-же отобразите зеркально мой график скорости от положения поршня (у меня правда все от положения) и наложите на график Хирон (№4, скорость от положения)
3 За расчетом нет реальной конструкции, я хотел посмотреть чисто теоретически упрощенно динамику поршня для такого случая:
объем цилиндра - 230см3
степень сжатия - 30
диаметр поршня - 66,6мм
ход до мах степени сжатия - 63,8мм
пусть поршень не имеет трения и протечек, находиться (ну так легче думать) слева, вплотную у боковой стенки
полость справа - заполнена воздухом при атмосферном давлении ее необходимо сжать до Е=30 полные затраты энергии(работы) на это - Po*Vo* (1-Е степ 0,4)/0,4
работа сжатия совершается за счет полости слева, куда поступает воздух при P=const. в данном случае 7,5 атм работа(энергия) равна P*V, работа по мере продвижения поршня возрастает линейно
ход поршня - разбил на 10 участков по 63,8/10=6,38мм и для каждого положения посчитал полную работу сжатия справа и расширения слева, затем вычел их и получил разность работ для каждого положения поршня
затем по формуле: скорость = корень(2 работы/массу), стр. 142,  нашел скорость для каждой контрольной точки там где разность работ равна нулю скорость - тоже ноль - поршень остановлен где разница максимальна - скорость и кинетическая энергия максимальна - для проверки посчитал энергию в контрольных точках
от скорости вышел на среднюю скорость и далее на время прохождения пути
просто для справки посчитал давление и ускорение
Раз я могу оперовать с только с работой для нахождения скорости то не считал силы хотя можно бы...
Я думаю с точки физики нет косяков все формулы выводятсья хотя расчет возможно выглядит странновато...
Меня сильно интересует СПД для которого многократный пуск возможен и неотличим от обычного режима и похоже это Хирон но мне нужен компрессор...скорее.
А конструкция у меня сейчас в голове - 2 ступенчатый поршень (уравновешенная схема/или нет?)
думаю
 
Вверх