Pneumatisk motor - Pneumatic motor
En pneumatisk motor ( luftmotor ) eller trykluftmotor er en type motor, der udfører mekanisk arbejde ved at udvide trykluft . Pneumatiske motorer konverterer generelt trykluftenergien til mekanisk arbejde gennem enten lineær eller roterende bevægelse. Lineær bevægelse kan komme fra enten en membran- eller stempelaktuator, mens roterende bevægelse leveres af enten en luftmotor med vinge, stempelluftmotor, luftturbine eller gearmotor.
Pneumatiske motorer har eksisteret i mange former i løbet af de sidste to århundreder, lige i størrelse fra håndholdte motorer til motorer på op til flere hundrede hestekræfter. Nogle typer er afhængige af stempler og cylindre; andre på slidsede rotorer med lameller (vingemotorer) og andre bruger møller. Mange trykluftmotorer forbedrer deres ydeevne ved at opvarme den indgående luft eller selve motoren. Pneumatiske motorer har fundet udbredt succes i den håndholdte værktøjsindustri, men bruges også stationært i en lang række industrielle applikationer. Der gøres løbende forsøg på at udvide deres anvendelse til transportindustrien. Imidlertid skal pneumatiske motorer overvinde ineffektivitet, før de ses som en levedygtig mulighed i transportindustrien.
Klassifikation
Lineær
For at opnå lineær bevægelse fra trykluft bruges et system med stempler mest. Trykluften føres ind i et lufttæt kammer, der huser stempelets aksel. Også inde i dette kammer er en fjeder viklet omkring stempelets aksel for at holde kammeret helt åbent, når luft ikke pumpes ind i kammeret. Når luft føres ind i kammeret, begynder kraften på stempelakslen at overvinde den kraft, der udøves på fjederen. Efterhånden som der føres mere luft ind i kammeret, stiger trykket, og stemplet begynder at bevæge sig ned ad kammeret. Når den når sin maksimale længde, frigives lufttrykket fra kammeret, og fjederen afslutter cyklussen ved at lukke kammeret for at vende tilbage til sin oprindelige position.
Stempelmotorer er de mest almindeligt anvendte i hydrauliske systemer. I det væsentlige er stempelmotorer de samme som hydrauliske motorer, bortset fra at de bruges til at omdanne hydraulisk energi til mekanisk energi.
Stempelmotorer bruges ofte i serier på to, tre, fire, fem eller seks cylindre, der er lukket i et hus. Dette giver mulighed for at levere mere strøm fra stemplerne, fordi flere motorer er synkroniseret med hinanden på bestemte tidspunkter i deres cyklus.
De praktiske mekaniske effektiviteter, som en stempelluftmotor opnår, er mellem 40%-50%.
Roterende vingemotorer
En type pneumatisk motor, kendt som en roterende vingemotor, bruger luft til at producere rotationsbevægelse til en aksel. Det roterende element er en slidset rotor, som er monteret på en drivaksel. Hver spalte i rotoren er udstyret med en frit glidende rektangulær vinge. Skovlene forlænges til husets vægge ved hjælp af fjedre, knastaktion eller lufttryk, afhængigt af motorens design. Luft pumpes gennem motorindgangen, som skubber på skovlene og skaber den centrale aksels rotationsbevægelse. Rotationshastighederne kan variere mellem 100 og 25.000 omdr./min. Afhængigt af flere faktorer, der inkluderer mængden af lufttryk ved motorindløbet og husets diameter.
En applikation til luftmotorer af vingetype er at starte store industrielle diesel- eller naturgasmotorer. Lagret energi i form af trykluft, nitrogen eller naturgas kommer ind i det forseglede motorkammer og udøver tryk mod en rotors lameller. Dette får rotoren til at dreje ved høj hastighed. Fordi motorens svinghjul kræver et stort moment for at starte motoren, bruges reduktionsgear. Reduktionsgear skaber høje drejningsmomentniveauer med de lavere energimængder. Disse reduktionsgear gør det muligt at generere tilstrækkeligt drejningsmoment af motorens svinghjul, mens det er i indgreb af tandhjulet på luftmotoren eller luftstarteren.
Den praktiske effektivitet af en vingemotor viste sig at være 70%
Turbinemotorer
Luftturbiner drejer burren i højhastigheds- tandhåndstykker med hastigheder over 180.000 omdr./min., Men med begrænset drejningsmoment . En turbine er lille nok til at passe i spidsen af et håndstykke uden at øge vægten.
Ansøgning
En udbredt anvendelse af pneumatiske motorer er i håndholdte værktøjer, slagnøgler, pulsværktøjer, skruetrækkere, møtrikløbere, bor, slibemaskiner, slibemaskiner og så videre. Pneumatiske motorer bruges også stationært i en lang række industrielle applikationer. Selvom den generelle energieffektivitet for pneumatiske værktøjer er lav, og de kræver adgang til en trykluftkilde, er der flere fordele i forhold til elektriske værktøjer. De tilbyder større effekttæthed (en mindre pneumatisk motor kan levere den samme mængde strøm som en større elektrisk motor), kræver ikke en ekstra hastighedsregulator (øger dens kompakthed), genererer mindre varme og kan bruges i mere flygtige atmosfærer da de ikke kræver elektrisk strøm og ikke skaber gnister. De kan belastes for at stoppe med fuldt moment uden skader.
Historisk set har mange enkeltpersoner forsøgt at anvende pneumatiske motorer til transportindustrien. Guy Negre, administrerende direktør og grundlægger af Zero Pollution Motors, har været banebrydende på dette område siden slutningen af 1980'erne. For nylig har Engineair også udviklet en roterende motor til brug i biler. Engineair placerer motoren umiddelbart ved siden af køretøjets hjul og bruger ingen mellemliggende dele til at overføre bevægelse, hvilket betyder, at næsten al motorens energi bruges til at rotere hjulet.
Historie inden for transport
Den pneumatiske motor blev først anvendt på transportområdet i midten af 1800-tallet. Selvom der lidt vides om det første registrerede trykluftkøretøj, siges det, at franskmændene Andraud og Tessie fra Motay kørte en bil drevet af en pneumatisk motor på en testbane i Chaillot, Frankrig, den 9. juli 1840. Selvom bilen test blev rapporteret at have været vellykket, parret undersøgte ikke yderligere udvidelse af designet.
Den første vellykkede anvendelse af den pneumatiske motor i transport var Mekarski -systemets luftmotor, der blev brugt i lokomotiver. Mekarskis innovative motor overvandt køling, der ledsager luftudvidelse ved opvarmning af luft i en lille kedel før brug. Den Tramway de Nantes , ligger i Nantes, Frankrig, var kendt for at være den første til at bruge Mekarski motorer til at drive deres flåde af lokomotiver. Sporvejen begyndte at køre den 13. december 1879 og kører fortsat i dag, selvom de pneumatiske sporvogne i 1917 blev erstattet af mere effektive og moderne elektriske sporvogne.
Amerikanske Charles Hodges fandt også succes med pneumatiske motorer i lokomotivindustrien. I 1911 designede han et pneumatisk lokomotiv og solgte patentet til HK Porter Company i Pittsburgh til brug i kulminer. Fordi pneumatiske motorer ikke bruger forbrænding, var de en meget sikrere løsning i kulindustrien.
Mange virksomheder hævder at udvikle trykluftbiler , men ingen kan faktisk købes eller endda uafhængige test.
Værktøjer
Slagnøgler , pulsværktøjer, momentnøgler , skruetrækkere , boremaskiner , slibemaskiner , dørslibere , slibemaskiner , tandboremaskiner , dækskiftere og andre pneumatiske værktøjer bruger en række forskellige luftmotorer . Disse inkluderer motorer med vingeblæsere, turbiner og stempelmotorer.
Torpedoer
De mest vellykkede tidlige former for selvkørende torpedoer brugte trykluft under højt tryk , selvom dette blev afløst af forbrændingsmotorer, dampmaskiner eller elektriske motorer.
Jernbaner
Trykluftmotorer blev brugt i sporvogne og shunters og fandt til sidst en vellykket niche inden for minedriftslokomotiver, selvom de i sidste ende blev erstattet af elektriske tog, under jorden. I årenes løb blev designene mere komplekse, hvilket resulterede i en tredobbelt ekspansionsmotor med luft-til-luft-eftervarmere mellem hvert trin. For mere information se Brandløst lokomotiv og Mekarski -system .
Mekarski trykluftsporvogn, 1875
Pneumatisk lokomotiv med påsat trykbeholder brugt under opførelsen af Gotthard Rail Tunnel 1872-1880.
Et trykluftlokomotiv af HK Porter, Inc., i brug ved Homestake Mine , South Dakota, mellem 1928 og 1961
.JPG)
Flyvningen
Vandraketter bruger trykluft til at drive deres vandstråle og generere tryk, de bruges som legetøj.
Air Hogs , et legetøjsmærke, bruger også trykluft til at drive stempelmotorer i legetøjsfly (og nogle andre legetøjskøretøjer).
Automotive
Der er i øjeblikket en vis interesse for at udvikle luftbiler . Flere motorer er blevet foreslået til disse, selvom ingen har vist den ydeevne og lange levetid, der er nødvendig for personlig transport.
Energine
Energine Corporation var et sydkoreansk firma, der hævdede at levere færdigmonterede biler, der kørte på en hybrid trykluft og elektrisk motor. Trykluftsmotoren bruges til at aktivere en generator , som forlænger bilens autonome driftskapacitet. Administrerende direktør blev anholdt for bedragerisk at promovere luftmotorer med falske påstande.
EngineAir
EngineAir, et australsk firma, laver en roterende motor drevet af trykluft, kaldet Di Pietro -motoren . Di Pietro -motorkonceptet er baseret på et roterende stempel. I modsætning til eksisterende roterende motorer bruger Di Pietro -motoren et simpelt cylindrisk rotationsstempel (akseldriver), der med lidt friktion ruller inde i den cylindriske stator.
Det kan bruges i båd, biler, lastbærere og andre køretøjer. Kun 1 psi (≈ 6,8 kPa ) tryk er nødvendig for at overvinde friktionen. Motoren blev også vist på ABC's New Inventors -program i Australien den 24. marts 2004.
K'Airmobiles
K'Airmobiles køretøjer var beregnet til at blive kommercialiseret fra et projekt udviklet i Frankrig i 2006-2007 af en lille gruppe forskere. Projektet har dog ikke været i stand til at samle de nødvendige midler.
Folk skal bemærke, at teamet i mellemtiden har erkendt den fysiske umulighed at anvende komprimeret luft ombord på grund af dets dårlige energikapacitet og de termiske tab som følge af ekspansionen af gassen.
I disse dage, ved hjælp af den patentanmeldte 'K'Air Generator', der blev konverteret til at fungere som en komprimeret gasmotor, skulle projektet lanceres i 2010 takket være en nordamerikansk gruppe investorer, men med det formål først at udvikle en grøn energisystem.
MDI
I den originale Nègre -luftmotor komprimerer et stempel luft fra atmosfæren for at blande sig med den lagrede trykluft (som vil afkøle drastisk, når den udvider sig). Denne blanding driver det andet stempel og giver den faktiske motoreffekt. MDI's motor arbejder med konstant drejningsmoment, og den eneste måde at ændre drejningsmomentet på hjulene er at bruge en remskive med konstant variation og miste en vis effektivitet. Når bilen blev standset, skulle MDI's motor være tændt og virke og miste energi. I 2001-2004 skiftede MDI til et design svarende til det, der er beskrevet i Regusci's patenter (se nedenfor), som dateres tilbage til 1990.
Det er blevet rapporteret i 2008, at den indiske bilproducent Tata kiggede på en MDI -trykluftmotor som en mulighed på sine lavprissatte Nano -biler. Tata meddelte i 2009, at trykluftbilen viste sig at være svær at udvikle på grund af dens lave rækkevidde og problemer med lave motortemperaturer.
Quasiturbine
Den pneumatiske Quasiturbine motoren er en luft komprimeret pistonless rotationsmotor under anvendelse af et rombisk formet rotor , hvis sider er hængslet ved hjørnerne.
Quasiturbinen har vist sig som en pneumatisk motor ved hjælp af lagret trykluft
Det kan også drage fordel af den energiforstærkning, der er mulig ved at bruge tilgængelig ekstern varme, såsom solenergi .
Quasiturbinen roterer fra et tryk så lavt som 0,1 atm (1,47psi).
Da Quasiturbine er en ren ekspansionsmotor, mens Wankel og de fleste andre roterende motorer ikke er det, er den velegnet som komprimeret væskemotor, luftmotor eller luftmotor.
Regusci
Armando Regusci's version af luftmotoren kobler transmissionssystemet direkte til hjulet og har variabelt drejningsmoment fra nul til det maksimale, hvilket øger effektiviteten. Regusci's patenter stammer fra 1990.
Team psykoaktiv
Psycho-Active udvikler et multi-fuel/air-hybrid chassis, der er beregnet til at tjene som grundlaget for en serie biler. Påstået ydelse er 50 hk/liter. Trykluftmotoren, de bruger, kaldes DBRE eller Ducted Blade Rotary Engine.
Lukkede luftmotordesign
Conger motor
Milton M. Conger i 1881 patenterede og angiveligt byggede en motor, der løb af trykluft eller damp, der ved hjælp af et fleksibelt rør, der vil danne en kileformet eller skråt væg eller anlæg bag på hjulets tangentiale leje, og drive det frem med større eller mindre hastighed i henhold til trykket fra drivmediet.
Se også
- Angelo Di Pietro (opfinder)
- Trykluftsenergilagring
- Kompressor
- Proes Ericsson cykelmotor ; en variation af en trykluftmotor, der bruger et brændstof til at komprimere luften, som derefter straks injiceres i motoren
- Simon Ingersoll
- Atlas Copco
Referencer
eksterne links
-
Medier relateret til pneumatisk motor på Wikimedia Commons
