Motor de gasolina de 4 tiempos a conversión de motor a vapor

Toqué esto a lo largo de un fin de semana para ver si era posible convertir un viejo motor de gasolina de 4 tiempos en un motor de vapor de efecto simple . Resultó que funciona bastante bien, así que probablemente utilizaré esta técnica como base para futuros trabajos de máquina de vapor. Usted tiene una manivela, biela y el pistón ya ahí así que no hay necesidad de volver a hacerlas!

El motor es del tipo de válvula invertida. Quité las válvulas y equipado dos pequeños tapones de latón para bloquear los puertos de la válvula. Entonces hice una disposición de pistón de la válvula que se enrosca en el agujero de la bujía. Esto se hizo a partir de tubo de cobre para fontanería.

La válvula de pistón es accionado desde un sistema bastante elaborada de palancas de cigüeñal.

Huyendo de aire comprimido a unos 50 psi, el motor funciona casi tan rápido como lo hizo cuando era un motor de gasolina que es bastante impresionante!

Las dos fotos al final son de un par de bombas de compresores de aire Clarke, que se puede comprar en la máquina Mart (Reino Unido) por poco más de 100 £. Toda una ganga teniendo en cuenta que son de hierro fundido sólido! Parece que la cosa obvia a hacer sería convertir una de estas bellezas a una máquina de vapor. Incluso tiene un motor de doble V !!

Yo no utilizo ningún tipo de anillo de cierre de las válvulas, ya que ello tiende a ponerse en los puertos en el lado del tubo. Los discos de válvula son de aluminio, de 10 mm de espesor y unos 20 mm de diámetro. Este es un ajuste perfecto del deslizamiento en el tubo de cobre, el espesor de 10 mm proporciona suficiente sellado para evitar que se escape demasiado aire o vapor . Los dos discos están montados sobre una varilla de acero de 8 mm con los extremos torneados y roscados. El disco trasero es retenido por la articulación de horquilla. Sería posible utilizar un anillo de estanqueidad rígido (como en un pistón coche) si hubiera bares a través de los puertos para prevenir el anillo de captura, probablemente fácil de hacer si el cuerpo entero fuera una pieza de fundición.

Válvula rotativa de motor a vapor

En aquel entonces, yo estaba pensando en cómo hacer o improvisar una máquina de vapor lo suficientemente potente que podría funcionar un generador para alimentar la casa. Realmente me siento atraído por la fuerza del vapor; todo lo que necesita es agua y madera y ya está todo listo. No hay emisiones de CO2 fósil de ningún tipo!

Pero las máquinas de vapor 2kW son caras, y las calderas son aún más caras. Entonces, ¿cómo iba yo a hacer uno?

Vamos a ver, ¿qué es lo que necesito. Necesito un cigüeñal. Necesito un pistón y la biela. Necesito un cilindro. Necesito algún tipo de mecanismo de válvula. Hmmm ...... no hace que suene como con recelo (IC) un motor de combustión interna? Esta era mi idea: ¿sería posible convertir un viejo motor de combustión en un simple  motor de vapor ? Me imaginé que sería posible, pero las válvulas siguen siendo un problema.

En un motor de combustión interna el árbol de levas a cadena se extiende desde el cigüeñal a uno o dos árboles de levas montados en la parte superior de la culata. El árbol de levas acciona las válvulas de admisión y de escape si ha quitado toda la culata y lo reemplazó con un plato con un montón de válvulas rotativas que se volvió por la cadena del cigüeñal? Decidí probar y construir una "prueba de concepto" motor utilizando un motor viejo modelo de avión. El pistón estaba destrozado, pero todavía había un cigüeñal, cilindro y biela.

Inicialmente traté de averiguar si una sola válvula rotativa podía controlar los ciclos tanto la admisión y de escape, pero pronto se dio cuenta que no era posible. Se necesitan dos válvulas separadas para el control de los ciclos de admisión y escape.

Prueba de concepto de modelo

He aquí algunas fotos de todo el motor.

Bien, vamos a empezar desde el principio. Aquí hay una foto del motor original que explotó. Compré esto por 4 £ de una feria comercial en Wembley el año pasado. Un puesto tenía una enorme caja de "casi" motores de aeromodelismo de trabajo, todo ello a alrededor de £ 5! Toda una ganga.

Puedes ver el cuerpo del motor, el cigüeñal, conjunto de pistón, camisas de cilindros, extensión del cigüeñal y el cojinete trasero. El cigüeñal está soportado por dos rodamientos de bolas en el interior del cuerpo del motor en la parte delantera. La extensión del cigüeñal se apoya en un casquillo de bronce.

Tuve que hacer un nuevo pistón desde el viejo se había agrietado alrededor del bulón. He aquí algunas fotos de los nuevos y viejos pistones.

El nuevo pistón se hizo casi en su totalidad mediante la mesa giratoria CNC montado en la fábrica Sherline. No puedo decir lo suficiente de lo maravilloso que es esa pequeña máquina! Se puede ver que el nuevo pistón es considerablemente más grande que el anterior; esto es para evitar que el pistón descubriendo los puertos de entrada originales y de escape que había sido cortado en la camisa del cilindro. Esto significa que el pistón sobresale de la camisa en el PMS, pero que se puede conseguir alrededor. Yo no quería para la máquina una nueva camisa de cilindro!

Aquí está el revestimiento del cigüeñal, el cilindro y el cilindro montado.

A continuación, la cabeza del cilindro. Puedes ver 5 agujeros alrededor del borde de la camisa, donde habría sido fijada la culata original (con la bujía incandescente). ¿Cómo diablos puedo perforo 5 agujeros en una buena pentágono?!? Una vez más, el molino del CNC al rescate; un poco de trigonometría y tuvimos las coordenadas de cada punto. He utilizado el molino de centrar cada hoyo y también para fresar una cavidad en el centro de la cabeza para borrar el extra largo pistón.

Me perforó un agujero en el lado de la cabeza del cilindro para permitir que el vapor / aire para entrar / salir de la cabeza del cilindro. Una vez más, lo hice con el molino para localizar los agujeros.

Aquí están los resultados.

Ahora aquí está una foto de la extensión del cigüeñal y los componentes de la válvula rotativos. Más sobre esto más adelante.

Aquí está la extensión del cigüeñal y el cojinete trasero montado en el cuerpo del motor.

Aquí hay una foto del cuerpo de la válvula y la tubería de conexión. Vapor / aire entra a través de la tubería de la izquierda. La conexión del cilindro está en la parte superior y el orificio de escape está a la derecha. Hay un primer plano de esta continuación.

Aquí está el cuerpo de la válvula, mirando en su interior. Se puede ver el orificio de entrada única, los dos puertos de cilindro (Estos están conectados por un canal de blanqueado en el exterior del cuerpo de válvula, ver más adelante) y el puerto de escape.

Las tres imágenes siguientes están buscando en los puertos de entrada, cilindros y escape. Tenga en cuenta el posicionamiento de los puertos de admisión y escape con respecto a los lados del cuerpo de la válvula. En todas las imágenes, el cuerpo de la válvula está unido al motor con el cuerpo del motor a la izquierda. Nota cómo las líneas de puerto de entrada hasta con la conexión del cilindro de la derecha y de cómo las líneas del puerto de escape con la conexión del cilindro izquierdo.

Ahora aquí está el rotor de la válvula. Se ajusta el interior del cuerpo de válvula y se hace girar por la extensión del cigüeñal. Las dos ranuras fresadas (que sólo se extienden a una parte del camino alrededor del rotor) de apertura y cierre de los puertos de admisión y escape en diferentes puntos en el ciclo. La ranura a la derecha controla el puerto de entrada, el surco de la izquierda controla el puerto de escape. El ciclo de "perfecto" sería conectar el puerto de entrada al puerto de cilindro para un ciclo medio y conecte el puerto del cilindro al puerto de escape para el próximo ciclo medio.

Nota: este rotor es en realidad cortar mal! Resulta que abre el puerto de escape medio camino a través de la carrera de entrada y abre el orificio de entrada de medio camino a través de la carrera de escape. Lo que significa que el motor seguirá funcionando, pero muy lentamente. Estoy pensando en cortar un nuevo rotor. Las ranuras se mecanizan en la mesa rotativa CNC en el molino Sherline, otra vez! La mesa estaba montado con su eje horizontal y el rotor se celebró en un plato sobre la mesa giratoria.

Otra nota: Probablemente habrás dado cuenta de que tanto el rotor y el cuerpo de la válvula son de aluminio. Sí, ya sé que no es muy grande, pero calculé que causaría un menor desgaste que si lo hice fuera de, por ejemplo, latón. Dado que esta es sólo una prueba de modelo de concepto, no estoy demasiado preocupado. Aceite ligero parece ayudar y una vez que la carrera del motor por sí solo por un tiempo, se suaviza.

Aquí está la tubería de conexión. El extremo derecho se conecta a la parte superior del cuerpo de la válvula y el extremo de la izquierda se conecta a la cabeza del cilindro.

Aquí está la cabeza del rotor, caja de válvula, tubo de conexión y el cilindro todo montado en el cuerpo del motor. El truco es conseguir que el cuerpo de la válvula ubicada primero por lo que el rotor gira sin problemas y luego apriete todos los otros tornillos. He utilizado juntas de papel en todas las articulaciones.

Finalmente, tuve que hacer un volante de inercia. Eché una en peltre y rechacé. Pewter da un sorprendente buen acabado cuando se gira en el torno.

Y eso nos hace volver al punto de partida en la parte superior de la página!

He intentado arrancarlo con aire comprimido a alrededor de 50 psi y, después de un poco de aliento, despegó! Bueno, no exactamente despegó, pero ha arrancado. Tal vez unas 2 revoluciones por segundo. Como he mencionado anteriormente, el rotor de la válvula torcidas no se puede ayudar a su causa alguna. He intentado poner un poco de aceite alrededor del rotor de la válvula y que parecía acelerar las cosas un poco. Un poco de fugas de aire hacia fuera de alrededor del rotor (tuve que arena hacia abajo un poco para que se convierta sin problemas dentro del cuerpo de la válvula); Podría máquina una placa de bronce para ajustarse sobre el extremo para atrapar el aire.

Así funciona! ¡Hurra! Tengo todavía que hacer otro rotor, posiblemente, una placa de bronce y un buen soporte de madera;-)