Tragallamas
Motor tragallamas
Versión mejorada (marzo 2011).
Principalmente porque el diseño original sufre una grave contaminación debido a los depósitos de óxido en el cilindro, cambié el diseño. Los principales cambios son:
- Cilindro hecho de acero inoxidable en lugar de hierro fundido gris perlítico;
- Pistón y válvula interna de grafito en lugar de fundición gris perlítica;
- Diámetro ampliado del orificio del cilindro, pistón y válvula; de 18 mm a 22 mm;
- Simplificando un poco más la construcción mecánica.
Con esto, la ausencia de óxido y la propiedad de autoengrase del grafito ahora aseguran un rendimiento 100% confiable sin apenas mantenimiento o en absoluto. La ampliación del contenido del cilindro en aproximadamente un 50% hace que la potencia sea significativamente mayor, lo que contribuye significativamente a un comportamiento menos crítico del motor.
El número o las partes se reducen un poco y algunas partes son más distintas, como el receptor de válvula y el pasador de carrera detrás del pistón. Ahora basta con solo fijar este pasador de carrera en la varilla de empuje en el lugar correcto para que haya una holgura muy pequeña cuando el pistón está en su posición final final.
El paquete de dibujo se modifica de acuerdo con estos cambios según marzo-17-2011. Está disponible para todos los interesados; Haga clic aquí para una solicitud.
-------------------------------------------------------------------
Un motor de vacío con válvula de cabeza interna.
De hecho, el principio de un motor de vacío es muy simple; Ver página "Principio de funcionamiento". Sin embargo, la construcción clásica con la válvula de culata externa (corredera) que cierra y abre el agujero en el cilindro en cada ciclo, es proporcionalmente compleja. Pero sobre todo, el ajuste de esta válvula con todos los mecanismos de accionamiento es bastante crítico. Las pequeñas desviaciones fácilmente dan como resultado un motor defectuoso o que no funciona:
1. Una presión de resorte demasiado alta en el disco de levas actúa como una ruptura en el motor. Por otro lado, si esta presión es demasiado baja, el sistema comienza a flotar, por lo que la sincronización de la válvula de cabeza se vuelve incorrecta. Por lo tanto, ajustar la presión correcta del resorte en el disco de leva es bastante crítico;
2. La presión del resorte transversal al movimiento de la válvula de cabeza es crítica. Muy alto significa una fricción perjudicial, demasiado bajo causa una fuga entre la superficie de la válvula y el cilindro;
3. Si el pistón de trabajo se mueve hacia la culata (como resultado de la presión baja), los gases de la llama se reprimen al mismo tiempo. Algún tiempo antes de que el pistón llegue a la culata, la presión en el cilindro será igual a la presión de aire abierto. Crece hasta una sobrepresión de restricción si el agujero del cilindro se abre demasiado tarde por la válvula de cabeza. Por otro lado, liberar este agujero demasiado pronto conduce a una pérdida de potencia del motor. Entonces, uno tiene que determinar experimentalmente el ancho de la leva porque esto estipula el patrón de movimiento de la válvula de cabeza. Además, el momento en el que la presión es igual a la presión del aire abierto también depende de la temperatura del cilindro. Esta temperatura varía pero el movimiento de la válvula de cabeza no lo es.
Estas desventajas me trajeron la idea de implementar una válvula de cabeza interna en lugar de una externa. De hecho, este es un segundo pistón que realiza una pequeña carrera, cerrando y abriendo así el orificio del cilindro en el interior y en el exterior del cilindro. Esta construcción hace que también sea posible accionar esta válvula directamente por el pistón de trabajo de una manera muy simple.
El principio de funcionamiento de este diseño.
Si el pistón de trabajo ha llegado a la posición más correcta, ha empujado la válvula de cabeza sobre el orificio del cilindro por medio del pequeño empujador que puede moverse horizontalmente a través de un orificio en la pared exterior del cilindro. En ese momento, los gases de la llama caliente se bloquean en el cilindro y comienzan a enfriarse. Esto provoca un vacío parcial en el cilindro y, en consecuencia, la fuerza sobre el pistón de trabajo que lo empuja hacia la izquierda. De hecho, esto proporciona la carrera de trabajo del motor. Este vacío también funciona en la válvula de culata interna y la mantiene en la posición correcta, de modo que el agujero en el cilindro permanece en estado cerrado.
Si el pistón de trabajo se mueve hacia la izquierda, los gases en el cilindro también se reprimen. En el momento en que esta presión es igual a la presión de aire abierto, la válvula de cabeza se abre automáticamente. Por lo tanto, funciona también como una válvula de alivio automática para que nunca puedan ocurrir presiones contrarrestantes. Si uno se ve bien, este efecto es visible en la animación de arriba.
Una pequeña leva en el pistón de trabajo empuja la válvula de cabeza mecánicamente a la posición final izquierda cuando el pistón de trabajo es empujado más lejos por el volante. Con eso, se despeja el camino para que los gases de la llama ingresen al cilindro cuando el pistón de trabajo se mueva nuevamente hacia la derecha debido al efecto del volante. Este ciclo se repite cuando el pistón de trabajo ha llegado nuevamente a la posición correcta final.
Ventajas de este diseño de válvula de culata interna.
Este diseño tiene varias ventajas en comparación con la construcción actual con válvula de cabeza externa:
1. El mecanismo bastante precario con el árbol de levas, el tambor y los resortes se elimina completamente y, con eso, también los ajustes críticos del disco de levas, la presión del resorte en la leva y en la válvula de cabeza y la sincronización de este mecanismo;
2. El sellado hermético de la válvula de cabeza interna es simplemente una cuestión de hacer un buen ajuste en el cilindro al igual que el pistón de trabajo;
3. No se puede producir una sobrepresión de restricción en el cilindro porque la válvula de cabeza abre el orificio del cilindro en el momento en que la presión es igual a la presión del aire abierto;
4. La fricción de la válvula de culata interna en el cilindro es considerablemente menor que la del mecanismo completo de la válvula externa y no se deben obtener presiones de resorte;
5. La temperatura de la válvula interna es más baja que la de la válvula externa. El último es irradiado directamente por el quemador, así como el resorte que debe mantener esta válvula externa ajustada a la superficie del cilindro;
6. El ajuste de los parámetros para ejecutar el motor está implícitamente anclado en el diseño. En otras palabras, no hay nada que ajustar en absoluto y nada puede alejarse;
7. Debido a la simetría, este motor funciona tanto a la derecha como a la izquierda. Puede no ser una ventaja explícita, ser notable de todos modos;
8. Este diseño es extremadamente simple y robusto con un mínimo de accesorios fáciles de hacer uno por uno. Es un buen modelo para constructores de modelos poco experimentados.
Algunas especificaciones.
-El pistón y la válvula de cabeza interna están hechos de grahite. La razón más importante es que este material es auto engrase y tiene un coeficiente de expansión de baja temperatura. Esto evita atascos del pistón y / o la válvula de cabeza en el cilindro. Para el cilindro utilicé acero inoxidable para evitar los depósitos de óxido. El orificio del cilindro debe ser exactamente cilíndrico y liso. El diámetro del pistón y la válvula de culata deben ser muy pequeños (0.03 mm o menos) que el diámetro del agujero del cilindro, de modo que puedan moverse con muy baja fricción y al mismo tiempo sellar bien contra el aire libre.
- El empujador para la válvula de cabeza es una varilla de acero con un diámetro de 2 mm y se desliza fácilmente en un orificio a través de la pared del cilindro. Por un lado hay un receptor, que acciona la válvula interna con algo de espacio libre; esto para evitar posibles retorcimientos. En el sitio opuesto al empujador, se coloca un pequeño accesorio contra el cual el pistón golpea en la posición más a la derecha para cerrar el agujero en el cilindro por la válvula interna. Este "percutor" debe fijarse a la varilla con un tornillo de 2 mm para que haya una holgura muy pequeña en el pistón cuando está en su posición correcta final. Solo desatornillar este percutor permite desmontar fácilmente el vástago, el pistón y la válvula de cabeza, por ejemplo, para limpiar estas piezas y la superficie interna del cilindro si es necesario.
Ajuste del motor.
Como se dice, casi no hay nada que ajustar a este motor. El ajuste de una sola vez se refiere a la fijación del delantero en la posición correcta de la varilla de empuje. Cuando esto se hace bien, se ve lo siguiente al girar la rueda volante lentamente con la mano:
En la posición más a la derecha del pistón: la válvula interna se empuja completamente sobre el agujero de la llama en el cilindro con una superposición de aproximadamente 1 mm.
En la posición más a la izquierda del pistón: la válvula es empujada por la leva del pistón para que abra el orificio de la llama, excepto el último 1 mm. Si el motor funciona, la válvula se sobrepasará y el orificio de la llama se abrirá completamente.
Ajuste de la mecha del quemador.
Todos los motores de vacío son muy sensibles para el tamaño de la llama y su posición frente al agujero del cilindro. Es importante evitar que el aire frío falso sea aspirado hacia el cilindro junto con los gases de la llama. Debe quedar claro que esto sucede fácilmente con una llama fuertemente agitada como resultado del tiro. Casi siempre el motor deja de funcionar en ese caso inmediatamente. Pero esto también puede suceder con una llama que es demasiado pequeña. Según mi experiencia, el ancho y la altura de la llama de los espíritus deben ser aproximadamente dos veces más grandes que la del agujero del cilindro.
Notable es el efecto de la posición de la llama frente al orificio del cilindro. Siempre es necesario colocar la llama a unos milímetros del centro del orificio del cilindro en la dirección de la culata. Aparentemente, los gases de la llama son absorbidos bajo un cierto ángulo.
Finalmente, la distancia de la llama al agujero del cilindro es importante.
Entonces, antes de fijar el quemador de espíritus en el motor, uno tiene que encontrar la posición óptima del quemador moviéndolo con la mano delante del orificio del cilindro y determinar cuándo funciona mejor el motor.
El etanol industrial (98% de alcohol) es preferible a los espíritus si se puede obtener. La temperatura de la llama es bastante más alta y causa menos sedimento en el pistón, en la válvula principal y en la superficie interna del cilindro.
Las prestaciones del motor.
-El motor arranca al 100% de manera inmediata o al menos dentro de un minuto después de que se enciende el quemador. En este primer minuto, se condensa el agua de los gases de la llama que pueden ralentizar el motor, algo que desaparece cuando el cilindro se calienta.
-Como se dijo, este motor de vacío no tiene preferencia por una dirección de revolución. Esto es una consecuencia directa del hecho de que en este diseño falta el disco de leva habitual, que muestra asimetría en el diagrama del ciclo.
-El máximo. La velocidad de revolución es de 400 a 500 rpm si todo está bien ajustado.
Finalmente.
Debido a su extrema simplicidad, este motor puede no parecer muy espectacular para un espectador desprevenido. Pero supongo que este diseño único será valorado por muchos conocedores en el pequeño mundo de los fabricantes de motores de vacío.
Lista de verificación de resolución de problemas
A veces me preguntan qué hacer si uno tiene problemas para permitir que este motor funcione.
Para encontrar las causas y resolver posibles problemas, hice que la siguiente lista de solución de problemas se siguiera sistemáticamente en el orden dado. Los valores en él están relacionados con los de mi motor que funciona muy bien con una velocidad (máxima) de 400 a 500 rpm:
1. El motor debe funcionar ligeramente.
Uno tiene que darse cuenta de que el poder de los Devoradores de llamas es relativamente bajo. La dinámica bajo presión que se produce en el cilindro durante el enfriamiento de los gases de llama aspirados no es más que algunas décimas de una atmósfera. Eso significa que las fricciones mecánicas deben ser lo más bajas posible. Además, un devorador de llama de 1 cilindro no puede hacer nada durante la carrera de aspiración, por lo que la energía de rotación absorbida en el volante debe mantener el motor en marcha durante esa carrera.
Algunas pruebas de fricción con motor frío y sin llama:
- Empuje el volante firmemente con la mano;
- El volante desconectado del vástago del pistón debe seguir funcionando durante 1,5 a 2 minutos;
- Con solo el pistón conectado, el volante debe seguir funcionando durante 15 a 20 segundos;
- Con el pistón, la válvula interna y la varilla de empuje conectadas, el motor debe seguir funcionando durante 5 a 8 segundos.
Vea también la última parte de demostración del video en la parte de abafo de esta página
Si hay una fuerte no conformidad en un sentido negativo, existe una fricción inaceptable en el sistema. Las posibles causas y soluciones son:
- Hay residuos de combustión en el pistón, la válvula interna y la pared interior del cilindro. Este puede ser el caso después de algunas carreras con espíritus normales.
Limpie el pistón, la válvula interna y la pared del cilindro con un paño suave y un poco de solvente de limpieza. Limpie todo con un paño limpio y repita la prueba de fricción como se describe anteriormente.
-El ajuste del pistón y / o la válvula interna en el cilindro es para cerrar.
Pule el pistón y la válvula con un poco de papel de pulido fino o con una pasta de pulido muy fina en el cilindro. Limpie todo a fondo y repita la prueba de fricción.
- La varilla de empuje está retorciéndose.
Tenga cuidado de que haya un poco de espacio entre el receptor de la válvula y la ranura en el pasador que se atornilla en la válvula interna. Por lo tanto, la válvula debe moverse como resultado de un movimiento de "levantamiento" de la varilla de empuje.
2. La hermeticidad del pistón y la válvula interna.
El pistón y la válvula deben moverse muy suavemente en el cilindro pero, por otro lado, deben encajar casi herméticamente en el cilindro sin aceite. Por lo tanto, el orificio del cilindro debe ser liso y exactamente cilíndrico. Las diferencias de diámetro sobre la longitud del agujero no deben ser más de 0.02 mm. Puede darse cuenta de esto bastante fácilmente al escariar el orificio del cilindro manualmente con abundante aceite, girando alrededor del cilindro varias veces con el mismo ajuste de escariador hasta que el escariador pueda pasar fácilmente a través del orificio. Luego ajuste el escariador una fracción más y repita este tratamiento una y otra vez hasta que ya no pueda medir casi ninguna diferencia de diámetro, al menos menos de 0.02 mm. Esta forma de trabajar puede competir con el perfeccionamiento real y es una buena alternativa si no tiene equipo de perfeccionamiento.
El espacio libre entre el cilindro y el pistón y la válvula no debe exceder de 0.03 mm. Después de hacer el orificio del cilindro como se describió anteriormente, tornee el pistón y la válvula exactamente cilíndricos y suaves hasta que encajen bien en el orificio del cilindro.
Verifique la hermeticidad del pistón y la válvula interna de la siguiente manera con un motor frío y sin llama:
- Coloque el pistón en la posición más a la derecha;
- Empuje la válvula interna en la posición más a la derecha, de modo que el orificio del cilindro esté cerrado;
- Mueva el pistón lentamente hacia la izquierda girando el volante. Como resultado, la sobrepresión que se produce inmediatamente en el cilindro empujará la válvula interna hacia la izquierda hasta que simplemente abra el orificio en el cilindro. Puede ver una hendidura muy estrecha a través del orificio del cilindro directamente desde la válvula. Si el pistón se mueve más hacia la izquierda, la válvula ya no se moverá porque la sobrepresión ha desaparecido.
Si la válvula no se mueve en esta prueba, hay una fuga demasiado grande a lo largo del pistón y / o la válvula. Entonces, el único remedio que queda es hacer un nuevo pistón y / o válvula.
3. Los materiales para cilindro, pistón y válvula.
Con la versión actual, hice el cilindro de acero inoxidable y el pistón y la válvula de grafito para evitar la oxidación y para las propiedades de autoengrase del grafito. No puedo excluir que con un pistón y una válvula de acero inoxidable se pueden obtener buenos resultados comparables, pero es preferible usar grahite si se puede obtener eso.
Nunca engrase el pistón o la válvula. Incluso con el aceite más fino, habrá más fricción y el aceite se degenerará rápidamente debido a las altas temperaturas de las llamas que dejan una película de humedad fatal en las superficies.
4. El ajuste de la llama.
Un devorador de llamas solo puede correr si solo se absorben los gases de la llama. ¡Todos los que comen llamas son muy sensibles para esto! Así que es muy importante. para evitar esto, que el aire frío y falso se aspire junto con los gases de la llama
- La llama debe superponerse significativamente al agujero del cilindro; ver el dibujo a continuación.
- Algo notable pero muy importante es que el centro de la llama debe colocarse a 5 a 6 mm a la izquierda del centro del orificio del cilindro. La razón más probable es que los gases de la llama son absorbidos bajo algún ángulo;
- Una llama que revolotea debido a la corriente de aire es fatal; los que consumen las llamas, en su mayoría, dejan de funcionar de inmediato en ese caso porque aspiran el aire frío y el aire frío y luego los gases de la llama.
- ¡Los efectos de diferentes posiciones posibles de la llama frente al agujero del cilindro son dramáticos! Es por eso que hice numerosos experimentos para encontrar la posición óptima en este caso. El bosquejo a continuación y las imágenes a la derecha de esta página muestran el resultado con lo que el motor funciona muy confiable y con una velocidad de 400 a 500 rpm.
Es notable el hecho de que la mecha debe apoyarse contra el metal del cilindro (dimensión "0") y que el centro de la misma está a unos 5 mm del agujero del cilindro. Se puede ver claramente que la llama es absorbida muy bien y aparentemente sin tomar aire frío y falso. Esta posición hace que el motor funcione de manera muy confiable con velocidades entre 400 y 500 rpm.
Por lo tanto, el quemador debe ajustarse en dirección horizontal y vertical hasta que se logre esta situación.
Con un motor en marcha, a veces es posible encontrar una posición más óptima de la mecha de algodón doblándola en una u otra dirección con unas pinzas.
5. El combustible para el quemador.
El rendimiento y la confiabilidad del motor se pueden mejorar significativamente usando etanol puro en lugar de alcohol. El valor calorífico del etanol es considerablemente mayor y su llama es menos contaminante en comparación con los alcoholes que, a excepción del etanol, contienen aproximadamente un 10% de agua, un 2% de metanol y un agente colorante.
El alcohol naturalizado (= 96 a 98% de etanol) se puede obtener fácilmente en farmacias (al menos en Holanda) por unos 12 euros por litro.
!! ¡Nunca uses metanol al 100% porque es muy venenoso!
7. Mantenimiento del motor.
A pesar del uso de acero inoxidable y grafito, siempre puede suceder que el motor esté contaminado por una u otra razón. En ese caso, retire el pistón y la válvula y limpie todo con un paño o papel impregnado con algún solvente como WD40. Deja que todo se seque después de eso.
Esto parece bastante una lista de requisitos pero todos son muy bien alcanzables. Si se cumplen estos requisitos, ¡este motor funcionará bastante bien como una máquina de coser con una velocidad de 400 a 500 rpm!
8. Vídeos de motores