Reklám

2012. 01. 13.

Free dudattyús gépek

A Free (szabad, független) dugattyús gépeknél nincs bekötve a dugattyú forgattyús szerkezethez, így megspórolható annak a költsége, a helye, és a súrlódása. A független dugattyús a gépek kezdetéről több adat is rendelkezésre áll. Már 1876-ban lehet találni egy brit stirling hűtőgép szabadalmat, amely tartalmaz Free alkatrészt. Az 1960 években pedig W.T. Beale találta fel a független dugattyús stirling motort, de E.H. Cooke-Yarborough és C. West az UKAERE, Harwell laboratóriumnál és G.M. Benson is szabadalmaztattak hasonló konfigurációkat.



Beale vázlata  1967-ből
Kezdetben főként szivattyúként hasznosították, mára a legmodernebb stirling technológiának számítanak, amelyeket napenergia és házi erőművekben egyaránt alkalmaznak. Itt egy vízdugattyús konfigurációt láthatunk, megfigyelhető milyen egyszerű szerkezet.  Egy kedvenc LTD gépem a Youtubról:

Egy kedvenc LTD gép a Youtubról:


Itt pedig szelepekkel egy másik, már igazi vízpumpa:


Működése:
 A független dugattyúk általában rugókkal vannak közép helyzetben tartva, és a gépben fellépő nyomásviszonyok mozgatják őket. 3 dugattyúról beszélhetünk. 1.kiszorító (displacer) 2 munkadugattyú (power piston) 3 A kiszorítót mozgató dugattyú (displacer rod) A gépet melegítjük, a nyomás megnő, a dugattyúk kimozdulnak. Tehát a Free dugattyús gépek gyors hőbevitel esetén önstartra is képesek. Kivétel akkor van, ha szép lassan melegítjük, mert akkor olyan lassan nőhet a gáz nyomása a gépben, hogy a dugattyúknál úgy szivárog ki, hogy nem győzi le a dugattyúk súrlódását, vagyis nem mozdítja ki azokat. Az a dugattyú az erősebb, amelyik szélesebb. Általában a kiszorítót mozgató dugattyú a vékonyabb és a másik, például a vízdugattyút tartalmazó a munka (power) dugattyú. Egymáshoz képest 90 fokos eltolásban mozognak. A működésének a lényege, hogy a Vízdugattyú, vagy az annak megfelelő dugattyú, mindig akkora lendületet kap a gépben lévő aktuális nyomástól, hogy túllendül, és a nyomást megfordítja. Ekkor a kiszorító az ellenkező irányban kezd elmozdulni. Tehát a munkadugattyúnak túlmozgása van. Konkrétan: Melegítjük a gépet, a rugóval középtájra állított kiszorítót mozgató dugattyú kimozdul, aminek a hatására még több gáz kerül a meleg oldalra, így a kiszorító teljesen a felső pontba kerül. A megnövekedő nyomás hatására a munkadugattyú is kinyomódik, de nem csak annyira amennyire a nyomás kitolja, hanem tovább viszi a lendület, és evvel nyomáscsökkenést okoz a gépbe. Ere a kiszorítót mozgató dugattyú beszívódik, tehát az ellenkező, lefelé irányba. Ez miatt egyre több gáz kerül a hideg oldalra, a nyomás tovább csökken. A kilendülő munkadugattyú közben lendületét veszti, irányt vált és a nyomáscsökkenés miatt visszahúzódó irányba vesz fel lendületet. Nem csak hatol be a hengerébe amennyire a csökkent nyomás indokolná, hanem lendületétől fogva összenyomja a gázt, túlnyomást okoz, amitől a kiszorító mozgató dugattyú most kifelé, a kiszorító felfelé veszi az irányt. És így tovább, amíg melegítjük a gép alját a tetejéhez képest. A kiszorítót mozgató dugattyú oldaláról (felülről) nem melegíthetjük a gépet, csak akkor működik, ha ezt alulról tesszük.




Ezen gépek nem csak olcsóbbak forgattyús szerkezet nélkül, de tartósabbak is. Az egyik viszonylag új technikával a kevés mozgó alkatrészek súrlódását is minimalizálják. Az egyik gyártó, a Sunpower szerint, a gázcsapágyazás alkalmazásával 20 évig nem kell hozzányúlni a gépükhöz, mert a csatlakozó alkatrészek működés közben nem érnek össze, hanem egy gázréteg van közöttük. Hasonlóan működik, mint a Tájfun nevű asztali foci játék, lyukakon keresztül áramlik a gáz a mozgó alkatrészek közé, és tartják őket távol.
Bővebben erről.
http://www.sunpower.com/library/pdf/patents/SUN5630_US_6293184.PDF
http://en.wikipedia.org/wiki/Gas_bearing

A mi gépünk:

Videó a gépünkről:







Egy free project: