Что такое компаундный двигатель

Компаундный двигатель

Принцип работы: данный двигатель имеет два (или более) рабочих цилиндра разного диаметра. В случае паровой компаунд-машины (синоним парового компаундного двигателя) свежий пар из котла подается в меньший цилиндр высокого давления. Если же речь идет о поршневом двигателе внутреннего сгорания (ДВС), то рабочее тело ¬– продукты сгорания топлива – образуется непосредственно в цилиндре. Отработав там (первое расширение), рабочее тело переходит в больший цилиндр низкого давления, где совершает второе расширение. При такой схеме работы полнее используется энергия рабочего тела и, соответственно, повышается КПД двигателя.

Как правило, под компаундным подразумевают поршневой двигатель, однако существует вариант, где для утилизации остаточной энергии отработавших газов используется турбина. Такой двигатель называют турбокомпаундным.

Компаундный паровой двигатель

[td]Упрощённая схема паровой компаунд-машины тройного расширения:

Пар высокого давления (красный цвет) от котла проходит через двигатель, выходя в конденсатор при низком давлении (голубой цвет).

Большим минусом компаунд-машины, который выявило применение на паровозах, является невозможность трогания, если поршень в цилиндре высокого давления остановился в мертвой точке. Чтобы преодолеть этот недостаток паровозы с компаундной паровой машиной получили сложные приборы трогания, подающие кратковременно свежий пар сразу в два цилиндра.

На паровозах использовалось несколько вариантов компаундов:

цилиндры высокого и низкого давления располагаются параллельно один под другим снаружи рамы и работают на общий ползун. Данную схему имели паровозы американской постройки серий «B» и «X»;
цилиндры располагаются последовательно на общем длинном штоке (тандем-машина). По такой схеме строились российские паровозы серий «Р» и «П»;
Система де Глена — дополнительные цилиндры располагаются внутри рамы и работают на коленчатую ось. По данной схеме выпускались паровозы серии «У», а также опытный чехословацкий паровоз «18-01». В поздних сериях паровозов компаунд-машины не применялись из-за присущих им недостатков, добиваясь экономичности за счет перегрева пара.

Существенный вклад в изучение и применение паровой компаунд-машины на паровозах внёс российский инженер Александр Парфеньевич Бородин.

Компаундный паровой двигатель

Упрощённая схема паровой компаунд-машины тройного расширения:

Пар высокого давления (красный цвет) от котла проходит через двигатель, выходя в конденсатор при низком давлении (голубой цвет).

На паровозах использовалось несколько вариантов компаундов:

цилиндры высокого и низкого давления располагаются параллельно один под другим снаружи рамы и работают на общий ползун. Данную схему имели паровозы американской постройки серий «B» и «X»;
цилиндры располагаются последовательно на общем длинном штоке (тандем-машина). По такой схеме строились российские паровозы серий «Р» и «П»;
Система де Глена — дополнительные цилиндры располагаются внутри рамы и работают на коленчатую ось. По данной схеме выпускались паровозы серии «У», а также опытный чехословацкий паровоз «18-01». В поздних сериях паровозов компаунд-машины не применялись из-за присущих им недостатков, добиваясь экономичности за счет перегрева пара.

Читать еще: Шкода октавия какие двигатели с цепью

ТОП-4 заливочных компаундов

Формовочные компаунды, отвечающие жестким критериям современной промышленности, широко представлены в линейках брендов Molykote, Dow Corning, у других производителей.

Dow Corning 4

Этот компаунд применяется как герметизирующая смазка и электрическая изоляция. В его основе – силиконовое масло. Состав включает кремнеземный наполнитель и специальные жидкости, придающие ему повышенную химическую стойкость.

У DC 4 есть пищевой допуск. Он также может использоваться в системах зажигания судов, самолетов, машин, клеммах батарей, переключателях. Совместим с резиной и пластиком, подходит для герметизации уплотнителей из этих материалов.

Компаунд обладает высокой диэлектрической прочностью, отталкивает воду, не имеет запаха. Густая консистенция и первоначальные свойства сохраняются при температурах от -55 до +200 градусов.

Dow Corning 340

Теплопроводящий материал на основе силикона и оксида цинка. Используется как высокоэффективная промежуточная среда для поверхностей из металла, керамики, пластика, которым необходима стабильная теплопередача.

При нанесении компаунд заполняет все микротрещины и углубления на обрабатываемых поверхностях, препятствуя образованию воздуха между двумя соединяемыми элементами.

Диэлектрическая паста характеризуется отличными адгезивными свойствами, механической стабильностью, низкой испаряемостью. Работает при температурах от -45 до +200 градусов.

Наносится на предварительно обезжиренные, очищенные, высушенные поверхности.

Molykote 111

Термо- и морозостойкий состав для смазывания, надежной герметизации, изоляции жарочных устройств, автономных духовых шкафов, газовых плит, котлов, запорной арматуры, электрических контактов, уплотнений, других комплектующих промышленного оборудования.

Обеспечивает защиту от влаги, коррозии, термического воздействия, не смывается водой. Совместим с большинством пластмасс и эластомеров.

В качестве загустителя используется метилсиликоновое масло. Вязкая консистенция сохраняется при -40 и +204 градусах.

Weicon Urethan

Безусадочный компаунд от немецкого производителя, используемый в производстве новых форм, гибких форм, резиновых деталей. Состав подходит для ремонта элементов, поврежденных износу вследствие вибраций, динамических нагрузок.

Компаунд создает прочное защитное покрытие, быстро отверждается, имеет высокую прочность на разрыв. В основе состава – полиуретан. Время, необходимое до полного затвердевания – 48 часов. Температурный диапазон – от -60 до +90 градусов.

Портативные электроагрегаты

В отличие от генераторов, работающих на электростанциях, портативные генераторы, которые можно брать с собой куда угодно, не сидят сиднем на источниках своих энергий,

как тепловые, к которым раньше подвозили уголь по железной дороге, а теперь протянули трубы с газом;
как гидроэлектростанции, сидящие на реках и плотинами своими перекособочившие в них все режимы вод и паводков;
как атомные станции, которые… тоже не потащишь с собой в деревню.

Есть сейчас еще ветровые станции и станции на солнечных батареях. Это хорошо и перспективно, но гораздо менее мобильно и просто, чем обыкновенный дизель-генератор.

Он работает по принципу«omnia mea mecum porto» («все свое ношу с собой»).

Электроагрегаты используются давно, с самого начала электрификации. Это обычный резервный источник энергии. На случай аварии питания важных объектов — больниц, цехов, систем связи, управления. Или для питания мобильных систем: кораблей, поездов¸ полевых экспедиций и бригад разного профиля, для жизни в условиях кочевого быта.

Читать еще: Влияет ли спидометр на работу двигателя

Выпускаются поэтому мобильные электроагрегаты очень широкого диапазона мощностей и размеров, а также цен.

Автомобили, на которые устанавливались двигатели серии К

Перечень автомобилей, которые оснащались данной линейкой моторов, сведён в следующую таблицу:

К8	Mazda MX-3, Eunos 500
KF	Mazda Mx-6, Xedos 6, Xedos 9, Mazda 323f, Mazda 626, Eunos 800
KJ-ZEM	Mazda Millenia S, Eunos 800, Mazda Xedos 9
KL	Mazda MX-6 LS, Ford Probe GT, Ford Telstar, Mazda 626, Mazda Millenia, Mazda Capella, Mazda MS-8, Mazda Eunos 600/800

История паровых машин, часть третья

«Regina Margherita»

Статья является продолжением написаного вот тут и тут.

Промышленная революция, произошедшая в начале 19 века, нуждалась в мощных и компактных двигателях. Такие характеристики, могли обеспечить двигатели работающие на повышенном давлений пара, о них и пойдёт речь.

Горизонтальная одноцилиндровая стационарная машина.

Благодаря первым паровым машинам появилась возможность приводить в действие различное металлообрабатывающие оборудование, токарные, фрезерные, сверлильные станки и т.д., которые обеспечили необходимое качество изготовления комплектующих для паровых двигателей высокого давления.

Ранние механизмы приводились в действие посредством водяных колёс, которые работали с весьма сомнительной точностью.

Первый «двигатель высокого давления» был построен в 1801 году английским инженером и конструктором Ричардом Тревитиком.

В 1801 году построил первый в истории паровоз «Puffing Devil», затем в 1802 году паровоз «Coalbrookdale» для одноимённой угольной компании.

В 1803—1804 Тревитик при помощи Дж. Стила построил паровоз «Pen-y-Darren», который оказался слишком тяжёлым для чугунных рельсов и не мог использоваться.

В 1803 году, в Гринвиче, взорвался один из насосов Тревитика и убил четыре человека. Этот инцидент был использован Болтоном и Уаттом заявившим что котлы высокого давления очень опасны, а их машины (использующие низкое давление) не представляют угрозы для людей.

В 1808 году построил паровоз более совершенной конструкции, развивавший скорость до 30 км./ч. Паровоз получил название «Catch Me Who Can» («Поймай меня, кто сможет»). Для рекламы паровоза Тревитик построил за свой счет кольцевую дорогу в парке, где соревновался в скорости с лошадьми и перевозил людей ради развлечения.
Не получив поддержки от крупных финансистов, Тревитик разорился уехал в Южную Америку — в Перу, после неудачного участия в испано-перуанской войне вернулся в Англию в 1827 году.

Ричард Тревитик умер 22 апреля 1833 года в Дартфорде (графство Кент) в полной нищете.

Характерной особенностью этой машины было то, что топка и дымовая труба располагалась внутри котла, это значительно ускоряло время закипания воды. Благодаря такой конструкции удалось уменьшить размеры машины и увеличить КПД.

В 1803 году английский инженер Артур Вульф получил патент на улучшение котла для производства пара высокого давления, а в 1804 году запатентовал свое самое известное изобретение — компаунд-машину.

Стоит сказать, что до Вульфа, в 1781 году компаунд-машину запатентовал английский инженер Джонатан Хорнблауэр, но не смог построить её из-за судебных тяжб с Джеимсом Уаттом.

Компаунд-машина имеет два (или больше) рабочих цилиндра разного диаметра. Свежий пар из котла поступает в меньший цилиндр высокого давления (HP), отработав там (первое расширение), пар перепускается в больший цилиндр (второе расширение) низкого давления (LP).
Такая схема работы позволяет более полно использовать энергию пара и повысить коэффициент полезного действия двигателя.

Читать еще: Что такое узел двигателя

Компаунды конструктивно имели два варианта:

Цилиндры располагались последовательно на общем длинном штоке (тандем-машина). (рис. а)
Цилиндры располагались параллельно один рядом с другим (перекрёстная схема). (рис. b)

Схема вертикальной компаунд-машины с тройным расширением пара:

Двухцилиндровая компаунд-машина Вульфа, построенная в 1858 году.

Цилиндры расположены вертикально, левый (поменьше) высокого давления, правый (побольше) низкого. В целях снижения потерь тепла, они заключены в деревянные рубашки.

Работала при давлении 36 psi (2,4 bar).

Одна из машин использующая схему Вульфа, находится в Англии, на водонапорной станции «Claymills Pumping Station». В рабочем состоянии.

Слева колесо (маховик), по центру цилиндры:

Построена в 1885 году компанией «Gimson and Company».

В 1822 году американский изобретатель Джейкоб Перкинс, построил экспериментальную паровую машину работающую на давлении до 30 бар.

Для технологий того времени, примениение столь высокого давления было слишком опасно, поэтому подобные решения нашли применение только спустя много лет.
Однако другая его идея — котёл с расположенными внутри водогрейными трубами, стала примером для всех последующих котлов.

Раскалённые газы, проходя по трубам внутри котла, очень эффективно разогревали воду.

Одно из важнейших событий в области паростроения произошло в 1824 году.

Французкий учёный Сади Карно в сочинении «О движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» установил максимальный коэффициент полезного действия тепловых машин. Цикл Карно.

Это событие принято считать рождением — Термодинамики.

В 1839 году, немецкий изобретатель Эрнст Альбан, сконструировал одноцилиндровый паровой двигатель высокого давления с качающимся цилиндром.

Идея заключалась в том, чтобы шток поршня крепился непосредственно к кривошипному механизму.

Широкого распространения такие двигатели не получили, однако иногда применялись в судостроении.

Качающийся паровой двигатель, построен в 1853 году компанией «J.&A. Blyth of London» для австрийского парохода «Orsova» Science Museum (London)

Дальше описывать отдельных изобретателей не имеет смысла, так как паровые машины начали строиться повсеместно.
Поэтому предлагаю просто полюбоваться этими великолепными механизмами.