83cc Stirling beta pressurizzato

[gibor]

Salve a tutti gli innamorati dello stirling, scherzi a parte sto facendo un upgrade ad un compressore d'aria monocilindrico da 83cc in stirling beta pressurizzato, ora visto parecchi cultori di questo motore presenti sul forum, chiedo loro se avranno tempo e voglia, di chiarire un punto nel dimensionamento. Vedo brevemente di descrivere ciò che ho constatato durante i primi (ma emozionanti) vagiti del motore, a riposo il punto di equilibrio del pistone di potenza dopo un po' diventa per i trafilaggi la metà della corsa fra pms e pmi, e questo dovrebbe ripetesi ovviamente dopo la stabilizzazione anche durante la marcia, risulta un freno non indifferente al moto. Supponendo di aumentare il volume d'aria alla base del motore, es. collegando con un tubo un vaso di espansione per diminuire l'influenza di questa compressione, quanto potrebbe essere un rapporto di volume ragionevole. Se apro il corpo motore il regime aumenta veramente tanto, conferma di un effettivo freno dato da una compressione/depressione passiva sul retro del pistone. Un ringraziamento anticipato a chi inteverrà. Saluti gibor

 

[SE-POL]

sto facendo un upgrade ad un compressore d'aria monocilindrico da 83cc in stirling beta pressurizzato,

Una soluzione è fare l'upgrade per un secondo stirling beta, accoppiarli sull'albero motore sfasati di 180° e raccordare con un tubo le due basi dei motori. Così quando il pistone del primo motore sarà al PMS il pistone del secondo motore sarà al PMI e così via, e il volume totale nelle basi comunicanti dei due motori sarà costante.
Questa soluzione è migliore rispetto ad un vaso di espansione, perchè non avrai una variazione di volume di 83cc, ma una somma dei volumi delle due basi costante, basta che il raccordo di comunicazione tra le due basi non sia troppo stretto.
Ciao SE-POL.

 

[gibor]

Ottimo suggerimento SE-POL
Concordo al 100% che sia la soluzione migliore, ma considerando i miei fornitori occasionali di materiale (mercatini) è molto improbabile trovarne un'altro identico o almeno uguale di cilindrata.
Terrò inconsiderazione la possibilità di farlo in un futuro con un bicilindrico, ora che mi sono portato avanti con questo lavoro voglio provare di terminarlo, sopratutto per vedere l'effettiva influenza della pressurizzazione sulla potenza, per ora i primi tentativi non marcano aumenti sulla velocità di rotazione, vedremo più avanti quando sarò in grado di generare corrente elettrica.
Cordiali saluti gibor.

 

[gibor]

Anteprima del motore

Anteprima del motore

Sono ancora indietro per fare delle prove di potenza, comunque vi posto almeno qualche foto del motore che finalmente l'ho assemblato. Lo stile è un incrocio fra un motore della ruggerini e un compressore d'aria, comunque già funziona, e per me non è poco.
Per la cronaca gira intorno ai 60 100 giri min, con un fornelletto gpl da campeggio con il bruciatore tipo borlengaio a corona circolare.
Per il video aspettate ancora un pò vorrei farlo quando è più completo.

 

[costruzionimeccaniche]

salve gibor, e molto interessante il tuo motore, che ai utilizzato per costruirlo? che materiali hai utilizzato? a che servono quelle due bombole? a che pressione lo hai portato? potresti mandarmi altre foto?.. scusami per tutto queste domande ma sono molto interessato al tuo motore..

 

[gibor]

cronaca di una delusione

cronaca di una delusione

Nessuna scusa anzi mi fa piacere che qualcuno ne sia attratto, ma con somma e vibrante delusione devo dire che ho miseramente fallito.
La pressurizzazione (che nel prototipo ha raggiunto i 2bar) a seguito della tenuta sull'albero che si gonfia annulla tutti i benefici, insomma un vero e proprio fiasco.
Per soddisfare comunque la curiosità ho messo un video dove si vede le prime modifiche interne e poi lo faccio andare con un fornellino gpl da campeggio.
Tornando alle domande, sono tutti materiali poveri di recupero, esempio il dislocatore è costruito su una bomboletta coibentata con sughero poi teflon infine sopra c'è il rigeneratore.
Ma sicuramente nel video si capisce al volo il livello di “ingegnerizzazione” scherzi a parte, è un passatempo e niente più.
Ah le bombole, una il serbatoio dell'acqua refrigerante l'altra un vaso di espansione provvisorio (successivamente ingrandito a 3lt) per annullare la contropressione del basamento, fatto che ho lamentato nel primo post di questo tread.
Questo il video con funzionamento atmosferico Stirling beta 83cc - YouTube

 

[quasar12358]

Molto interessante..

Molto interessante..

Ho trovato il video molto interessante, mi è piaciuto in particolar modo l'azionamento del dislocatore, davvero notevole, mi hai fatto venire un paio di idee... domanda: quanto pesa il dislocatore?

(Questo il video con funzionamento atmosferico Stirling beta 83cc - YouTube[/QUOTE])

 

[gibor]

Sei fortunato, ho smontato il motore per vedere come fare per eliminare quell'inghippo, ed ho potuto pesare l'oggetto, ebbene così comè sono 150gr.
Da notare che solo il rigeneratore freddo è un barattolo, una mia scelta fatta dopo varie prove sull'altro modello ho visto che il rigeneratore sul lato più freddo è molto influente e ho notato che deve essere corposo per rendersi insensibile agli sbalzi di temperatura, a differenza del lato più caldo che potrebbe anche non esserci in quanto aumenta l'inerzia perciò molto sottile, la zona intermedia è perfetto ciò che viene detto da tutti fili sottilissimi.
Tornando all'attrito del paraolio stavo meditando se sostituirlo con un o.r. meno sensibile alla pressione, oppure addirittura cambiare l'albero con uno più piccolo proporzionato alla potenza dello stirling, diminuendo così di parecchio la superficie di contatto della tenuta.
Nei prossimi giorni vedrò cosa mi và di fare.
Saluti gibor

 

[DinoDF]

Non dimenticare di ribilanciare il tutto, dal video si nota che il peso non è bilanciato molto bene, questo sottrae energia!

 

[gibor]

Salve mi sono trovato un nuovo dilemma, dopo aver fatto modifiche alla lubrificazione (ora forzata)
ne è nato che il pistone ha una tenuta ed una scorrevolezza perfetta....ma.... se non scarico la pressione che si forma portando il punto di riposo alla metà corsa non và, nemmeno aumentando a dismisura il volano.
I casi sono due, o la bibbia che leggete non è corretta o incompleta, oppure io non ho capito cosa volete dire.
Vincere il lavoro di compressione non è possibile, non c'è energia sufficente data dalle variazioni di pressione provocate dal dislocatore, è possibile avere una pressione maggiore dell'atmosferica ma il punto di riposo deve restare a metà corsa, per poter sfruttare compressione e cavitazione su cui si basa il principio di funzionamento del motore, per fare questo occorre bilanciare il basamento con la camera di compressione tramite un qualcosa che in maniera automatica adegui le condizioni.
Con una strozzatura calibrata si ottiene il funzionamento, ma introduciamo una perdita, con un rubinetto riusciamo temporaneamente a farlo funzionare, però siccome la temperatura della camera calda varia in funzione del carico applicato al motore, non possiamo utilizzarla in maniera stabile come soluzione.
Un'idea sarebbe una valvola bidirezionale con pressione calibrata di intervento, ma non so se riuscirò a costruire un simile dispositivo.
Chiedo se qualche sperimentatore ha raggiunto questo limite se lo ha risolto mi può cortesemente suggerire come lo ha eliminato.

 

[rampa]

Ovvio che non va: durante la fase fredda la differenza di pressione tra interno ed esterno (Atm) è troppo elevata e il volano non riesce a far fare il giro.
Questo non succederebbe con gli stirling doppio effetto (vedi 3D in questa sezione) che possono essere pressurizzati a volontà.

Possibili soluzioni:
1 - Costruire un secondo Stirling e collegarlo in opposizione di fase al primo.
2 - Mettere una molla che spinga sul pistone e faccia la compensazione pressoria tra interno ed esterno.

L'avevo già scritto nel post n°23 il giorno 21/08/11:
https://www.energeticambiente.it/motori-combustione-esterna/14742669-il-mio-secondo-stirling.html

Buon lavoro e complimenti ancora...!!!

 

[gibor]

Ti ringrazio della risposta sei sempre gentilissimo ma...perdona la mia considerazione pratica terra terra, guardo la tua risposta con un po' di diffidenza, la tua affermazione equivale a dire che costruire,lo stirling bisogna farlo male ma non troppo, poiché se un qualunque modello monocilindrico presentato se ha una tenuta sul pistone ideale non funziona.

Ma allora quanto deve perdere ?
Mi pare che la teoria sullo stirling sia solo una supposizione di come funziona, poiché se facciamo alla lettera il progetto non và, occorre una tolleranza ed una dose di fortuna, questa non è tecnica ma sperimentazione bella e buona, inoltre affermare che un solo pistone non ha la forza di andare allora la cosa fa acqua.
Per il post che hai citato il tuo suggerimento porta alle medesime problematiche (valvola sul pistone).
Inizio a sentirmi un illuso nel poter credere di costruire un motore con un minimo di potenza.

 

[rampa]

No, no. Ci siamo capiti male.

Il problema dello Stirling atmosferico (non pressurizzato) è diverso da quello dello Stirling pressurizzato: sono due cose distinte.

1 - Stirling Atmosferico (non pressurizzato)

Le eventuali perdite da tenuta del pistone le rimedi con la valvoletta indicata a flusso verso l'interno. Ovvio che se le tenute sono perfette di questo rimedio non ce n'è bisogno.

2 - Stirling Pressurizzato

Il problema da te menzionato dello Stirling pressurizzato è dovuto al fatto che la pressione minima della macchina (che si realizza durante la fase di raffreddamento) è sempre molto elevata rispetto all'esterno e quindi il pistone di potenza tende a subire una forza notevole che lo spinge in fuori anche durante la fase fredda.
Quando infatti pressurizzi a freddo la macchina, devi pensare che la pressione minima che può raggiungere la macchina, per ben che ti vada, sarà sempre pari se non superiore a quella con cui hai caricato la macchina.
Se carichi la macchina con 1Atm, è ovvio che il Pistone di Potenza, durante la fase fredda, viene spinto in fuori con una forza pari a:
1Atm / cm2 pistone
mentre in quel momento il pistone dovrebbe rientrare.

Per ovviare a questo, devi fare in modo che ci sia una forza opposta che faccia rientrare il pistone durante la fase fredda, dato che il volano da solo non basta.
a - o ci metti un secondo Stirling contrapposto che durante la sua fase calda spinga dentro il pistone del primo in fase fredda,
b - o ci metti una molla che spingendo dall'esterno sul pistone compensi la spinta pressoria che il pistone ha verso all'esterno sempre durante la fase fredda.

Ci sarebbe anche una terza soluzione, ma poco pratica...

 

[gibor]

Forse sono io che non mi sono fatto capire non va e non è attualmente pressurizzato. Con la valvolina durante la fase fredda (depressione inferiore alla atmosferica) aspira dall'esterno e si pressurizza spingendo il pistone in pmi.

Colgo l'occasione per riassumere il funzionamento come lo vedo e che come ho avuto modo di riscontrare nella realtà.
Nella camera calda abbiamo un gas (aria per ora) che per l'azione del dislocatore viene spostata alternativamente in zona calda e fredda del cilindro, dando così origine a due onde d'urto (variazioni di pressione) una positiva ed una negativa rispetto il valore medio (che in un normale atmosferico per i trafilaggi inevitabili del pistone e la pressione ambiente).
A questa camera calda viene messa in comunicazione con una di potenza, dove c'è un pistone con una corsa dimensionata per le variazioni di volume della calda, tralasciando il fatto che sono collegati (pistone e dislocatore) ad un albero comune, supportato da un volano che ne permette il moto anche nelle fasi passive, vediamo quali sono i punti fondamentali del funzionamento.
Prendiamo in considerazione un atmosferico (che altro non è che un pressurizzato a pressione ambiente con il basamento di volume infinito) nel moto alternativo il pistone in regime dinamico troverà equilibrio fra pressione della camera calda e ambiente circa a metà corsa, il moto del dislocatore generando onde di pressione positive spingerà il pistone al pmi e successivamente alle depressioni che seguiranno lo risucchierà al pms.
In queste condizioni abbiamo il funzionamento del motore, se alteriamo la pressione della sola camera calda con artifici, oltre ad ipotetici aumenti di rendimento dovuti alla maggiore massa di gas presente, dobbiamo fare i conti con la diminuzione od addirittura la scomparsa del semiciclo di depressione.
Per somma algebrica la depressione da un lato e la precarica dall'altro arrivano ad annullare la spinta del pistone verso l'alto e proseguendo ancora con l'aumento in camera calda, addirittura diventa un freno al moto.
Il volano che da parte sua non genera energia ma la accumula solamente, vedrà diminuita con l'avanzare della pressione in camera calda (ma non nel basamento per ora) la potenza disponibile fino ad arrivare a fermarsi oltre un certo limite.
Pressurizzare è possibile ma in entrambi i lati del pistone (quindi anche il basamento che andrà chiuso) solo così non si ridurrà la potenza per i suddetti motivi.
Per la massima resa si deve mantenere i punti di equilibrio nella medesima posizione, e questo è quello che volevo dire nella mia affermazione più su.


Saluti Gibor

 

[rampa]

Ok, la pressurizzare di entrambi i lati del pistone era la terza opzione di cui parlavo e che ritenevo poco pratica. Io la chiamo carterizzazione pressurizzata.
Invece mi par di capire che la macchina così com'è congegnata lo consenta, se non ho capito male.

Ritengo di buon senso che tale pressione debba essere la media tra la Pmin e la PMax, ma sopratutto che il volume di questa camera esterna al pistone debba essere almeno 10x il volume spazzato dal pistone.

Non capisco come mai un motore che prima funzionava atmosferico, ora non vada più.
Perchè è stata messa la valvolina ?
Perchè pressurizzato senza compensazione esterna del pistone ?

 

[DinoDF]

Faccio qualche precisazione, almeno su come la vedo io.
Non si può parlare di pressione senza tenere conto della temperatura, per questo motivo il motore non andrà mai in depressione, a meno che non si raffreddi più del dovuto o si monti il motore in modo errato (ad esempio nel punto di minimo volume interno). Credo che un buon compromesso sia sigillare il circuito mantenendo il pistone a circa ¼ dal PMS, questo però andrebbe ben studiato.
Il volano va dimensionato (o meglio sovra-dimensionato in modelli artigianali) per immagazzinare energia a sufficienza per ri-comprimere il gas nella fase di risalita del pistone di potenza; non è lavoro sprecato perché verrà restituito nella fase di discesa del pistone, al netto delle perdite per attrito ed irreversibilità naturalmente.
La pressurizzazione se fatta nel modo corretto fa aumentare proporzionalmente la potenza del motore, ma va anche considerato che pressurizzando si deve immettere più energia termica.
Poi bisognerebbe realizzare un rigeneratore efficiente altrimenti si avrà quasi solo uno spostamento di calore dalla zona calda alla fredda, e questo è il componente più difficile da realizzare, si deve trovare il giusto compromesso tra volume morto, perdita per attrito (del gas nel passaggio attraverso il rigeneratore) e trasferimento termico dal gas al metallo e vice versa.

Ci sarebbero altre considerazioni da fare ma in un altro momento.

Buon lavoro
Dino

 

[rampa]

Faccio qualche precisazione, almeno su come la vedo io.
...
La pressurizzazione se fatta nel modo corretto fa aumentare proporzionalmente la potenza del motore, ma va anche considerato che pressurizzando si deve immettere più energia termica.
...
Buon lavoro
Dino

...e sopratutto si deve disperderne molta di più... e forse il problema è tutto qui...

 

[gibor]

Non capisco come mai un motore che prima funzionava atmosferico, ora non vada più.
Perchè è stata messa la valvolina ?

La valvolina l'ho messa nel primo prototipo in seguito al tuo consiglio, e provoca lo stesso difetto lamentato in questo (deriva fuori campo del punto di riposo con cessazione del funzionamento)

per questo motivo il motore non andrà mai in depressione...


non è lavoro sprecato perché verrà restituito nella fase di discesa del pistone, al netto delle perdite per attrito ed irreversibilità naturalmente....

Il fatto che affermi questa cosa mostra la corda sulla sola teoria da te seguita, se leggi nei particolari spiego perchè tutti i motori stirling da metà corsa fino pmi sono in depressione rispetto il valore medio, dove lo stesso valore negli atmosferici risulta Pm=Pambiente, nei pressurizzati anche nel carter il valore medio è dato dalla precarica+l'espansione di riscaldamento.
La seconda affermazione è ancor più sbagliata, sarebbe a dire che la compressione non si trasforma in calore e venga dissipato, con conseguente assorbimento di energia dal sistema (se così fosse nemmeno il freno motore negli automezzi funzionerebbe, non solo ma lo stesso stirling iin ciclo inverso non avrebbe senso)
Proprio la perdita in calore il motivo per il quale non funziona con un sistema di ribilanciamento esterno (molle volano o quant'altro ) l'energia prodotta dalla fase calda risulta inferiore a quella assorbita e la fredda è gia completamente persa con lo spostamento fuori corsa del punto di riposo ( se vogliamo che il pistone sfrutti la depressione generata, in risalita la somma algebrica fra la parte inferiore e la superiore del pistone deve essere negativa.


Ringrazio il vostro intervento ma con tutto il rispetto per gli studiosi e ciò non deve essere motivo di risentimento vorrei sentire il parere di chi ha toccato con mano la costruzione e lo sviluppo di uno stirling, sempre che sul forum ci siano persone disponibili.

 

[rampa]

...
Ringrazio il vostro intervento ma con tutto il rispetto per gli studiosi e ciò non deve essere motivo di risentimento vorrei sentire il parere di chi ha toccato con mano la costruzione e lo sviluppo di uno stirling, sempre che sul forum ci siano persone disponibili.

Mi dispiace di non esserti stato particolarmente utile, e ti auguro di trovare chi sa darti un consiglio più valido del mio.
Però io non rinuncerei ad interloquire con te, visto che invece tu sei stato molto utile per me, sempre se sei d'accordo.

Quindi porta pazienza e dico ancora una volta la mia, ma prendila per quel che vale e solo se ti è utile.
La deriva del pistone dal punto medio, come la definisci molto bene tu, che compare in caso di pressurizzazione della macchina, ha solo due spiegazioni (teoriche purtroppo per ora):
1 - Insufficiente raffreddamento
2 - Perdita di pressione dal carter (forse attraverso il perno del volano ?)

Per ora non vedo altre spiegazioni...

Ciao.

 

[gibor]

1 - Insufficiente raffreddamento 2 - Perdita di pressione dal carter (forse attraverso il perno del volano ?) Ciao.

Non ci sono problemi da parte mia, e non è mia intenzione crearli, quindi tranquillo se scrivo qua è perchè non ho di meglio da fare.
Per la deriva io la vedo talmente evidente che forse non provando di persona risulta difficile capirla, va detto che esiste sempre in tutti i motori pressurizzati e non, finche rimane entro limiti accettabili si ha solo una diminuzione di potenza, oltre la quale si ferma.
Ti dico subito che la prima opzione non ha nessun significato.
La seconda può essere una causa, ma finchè non comprendi bene di cosa parlo tirerai sempre ad indovinare.
Questo questo benedetto punto di riposo dinamico, che significa in termini di pressione sul pistone l'eguaglianza fra sopra e sotto, esiste in tutti i motori stirling, ed è anche uno dei motivi per cui chi costrusce un prototipo finchè non azzecca quel giusto compromesso fra tenuta e trafilaggio del pistone,non riuscirà a farlo andare.
Il trafilaggio opera se contenuto, a favore del funzionamento, compensando un maniera spontanea questa deriva provocata dall'espansione per riscaldamento dell' intera camera calda, riportando così l'equilibrio.
Mi risulta difficilissimo credere che modifiche come la tua portino ad un beneficio, la pressurizzazione per come la vedo io può esistere solo ed esclusivamente integrale, poi che anche una lieve pressurizzazione come la tua possa funzionare non lo escludo.
Dalle prove fatte il comportamento reattivo del volano può indurre a credere di aver migliorato, ma alla fine la potenza complessiva sul giro diminuisce.
Sono divagato un pò quà e là fra gli argomenti spero di non aver fatto perdere il filo.
Buona giornata