Suzuki-Kompressori

  • Viestiketjun aloittaja Viestiketjun aloittaja JKAVS
  • Aloituspäivämäärä Aloituspäivämäärä
Tossa 15kW ruuvivehkeessä, jota me käytetään ilman varsinaista säiliötä menee suunnilleen 2-3 sekuntia kun se pakkaa systeemissä olevat ilmatilat täyteen (öljynerottimen iso kotelo, jäähdytin). Se ei oo ollu ongelma ihan sen takia että se ei sammuta moottoria vaan lyö jollain venttiilillä tuoton pois päältä ja pyörii tyhjää kunnes paine laskee.
 
Tossa 15kW ruuvivehkeessä, jota me käytetään ilman varsinaista säiliötä menee suunnilleen 2-3 sekuntia kun se pakkaa systeemissä olevat ilmatilat täyteen (öljynerottimen iso kotelo, jäähdytin). Se ei oo ollu ongelma ihan sen takia että se ei sammuta moottoria vaan lyö jollain venttiilillä tuoton pois päältä ja pyörii tyhjää kunnes paine laskee.
Minulla on muuttunut monta kertaa muuttunut suunnitelmat kapasiteetin säädöstä. Ensin ajattelin kuristussäätöä imukanavaan. Se on kuitenkin lähtökohtaisesti huono ajatus. Ruuvikompressoreissa sitä on joissain tapauksissa käytetty, mutta mäntäkoneessa haittoja on paljon.

Sitten suunnittelin käyttäväni pienehköä säiliötä ja venttiiliä, jonka kautta kompressori käy tyhjää säiliön täytyttyä. Siis samoin kuin kuvailtu ruuvikompressori. Huonot puolet olisivat kompressorin jatkuva käynti ja lisäksi sopivan ja edullisen venttiilin löytäminen olisi ollut vaikeaa. Magneettiventtiilit riittävän suurella virtaamalla käyvät aika kalliiksi. On halvempia ratkaisuja, kuten moottoroituja kuulaventtiilejä, mutta niiden liike on ihan liian hidas. Säiliötilavuutta pitäisi olla paljon paikkaamassa hidasta reagointia.

Kun isohko säiliö on joka tapauksessa oltava ja löysin edullisen 80-litraisen säiliön Autodocista, niin päädyin tavanomaiseen on-off-säätöön. Tuon säiliön täyttymisen pitäisi kestää joitain kymmeniä sekunteja. Tähtikolmiokäynnistimen se tietysti vaatii, koska suorakäynnisteinen 11 kW moottori luultavasti polttaisi sulakkeet kun käynnistyksiä tulee usein. Yksittäisiä kertoja sen kyllä saa suoraankin käyntiin.
 
Kyllä meillä ex firmassa pari mäntäkompuraa kävi koko ajan, eli niissä oli kevennys. Toski huonekalutehtaassa ilmankulutus oli sellaista että harvemmin ne taisi kevennyksellä pyöriä, ennenkuin tuli iso ruuvikompura...
 
Kevennys on oikein hyvä tapa mäntäkompressorin säätöön oikein toteutettuna. Se tarkoittaa yleensä imuventtiilin lukitusta auki-asentoon. Toteutuksen kannalta se vain on vähän hankala.
 
Vaihtoehtojahan on paljon. Itse ehkä laittaisin tamun joka säätelee kompuran nopeutta ja tarvittaessa pysäyttää, vaikka paineen mukaan. Tamuja tuossa kokoluokassa saa käytettynä 100-200 eurolla kun sopiva diili sattuu kohalle...
 
Taajuusmuuttaja olisi vähän turhan hieno ratkaisu tähän. Pääasiallinen käyttötarkoitus tulee olemaan hiekkapuhallus, joten yleensä ilmaa tarvitaan joko kaikki mitä irti lähtee tai ei yhtään.
 
Mielenkiintoinen ketju. "Sattuneista syistä" luin tämän ensimmäistä kertaa. Tuo läppäratkaisu on mielenkintoinen ja pitäisi antaa enemmän puristusta kuin Mika82:n kompressorilohko. Mainitsit että alkuperäinen tavoite 1/60 puristussuhteesta jäi kauksi mutta mihinkä tuo sitten katosi?

Muoks: Jaa, tuossa olikin kerrottu tuo sama juttu että venttiilirakenteen muutos vei puristukset noiden samojen kolojen takia. Lämpöongelma on läsnä tässäkin projektissa ja joku taisi ketjussa mainitakin että kompressoreiden huono hyötysuhde on yleisesti todettu.
 
Viimeksi muokattu:
Nyt on tehty koeajo 11 kW moottorilla. Isomman moottorin vuoksi tuli vähän muutoksia runkoonkin ja akselikytkin vahvemmaksi. Kone lähtee hienosti käymään 25 A hitailla sulakkeilla.
Testi tapahtui samoin kuin ennenkin. Kuristetaan virtausta ja tarkkaillaan paine- ja virtamittareita. Testin tulos kuitenkin oli, että kun paineputki suljetaan täysin, nousee paine vain yhdeksään baariin ja moottori vie 18 A virtaa. Vielä syksyllä saatiin virta nousemaan 22 ampeeriin ja painemittarikin kävi 10 barissa asti. :Häh:

Syy löytyi kannen irrotuksen jälkeen. Pakoventtiileitä täytyy vielä kehittää.
Näytä liitetiedosto 40183

Tässä siis syy, miksi suuren puristusuhteen venttiilimekanismia on vaikea tehdä.
 
Mielenkiintoinen ketju. Sattuneista syistä luin tämän ensimmäistä kertaa. Tuo läppäratkaisu on mielenkintoinen ja pitäisi antaa enemmän puristusta kuin Mika82:n kompressorilohko. Mainitsit että alkuperäinen tavoite 1/60 puristussuhteesta jäi kauksi mutta mihinkä tuo sitten katosi?

Muoks: Jaa, tuossa olikin kerrottu tuo sama juttu että venttiilirakenteen muutos vei puristukset noiden samojen kolojen takia. Lämpöongelma on läsnä tässäkin projektissa ja joku taisi ketjussa mainitakin että kompressoreiden huono hyötysuhde on yleisesti todettu.
Puristussuhde laski pääasiassa siksi, että jouduin käyttämään alkuperäistä kannentiivistettä. Alkuperäinen 1/60 on laskettu pelkästään venttiilien syvennysten tilavuudesta. Lisäksi alkuperäinen lasku ei ottanut huomioon pientä syvennystä männän laessa.

Tästä tulee yksivaiheinen, koska haluan mahdollisimman paljon tuottoa energiankulutuksesta välittämättä. Eikä kolme saman kokoista sylinteriä olisi kovin optimaalista kaksivaiheiselle kompressorille muutenkaan.

Periaatteessa lohkon eteen voisi laittaa jotain ikään kuin ahtimeksi, mutta täytyy miettiä sitä sitten kun kompura on valmis edes yksivaiheisena.
 
Noist "keventimistä" taimitä onkin kompuran käynnin "lepoaikana" , niin Broomwaden 2-vaihelamellikompurassa ilmeisemmin tukitaan / rajoitetaan kompuran imuilmaa ja täten paineet päällä ollen myös dieselmoottorin kierroksia tiputetaan.
 
Jätesäkin täyttymiseen kuluvaa aikaa mittaamalla näyttää tuotto ilman vastapainetta ja vanhoilla imuventtiileillä olevan hyvin lähellä teoreettista maksimia. Sylinterin täytös on siis ilmeisen hyvä. Imuventtiilien vaikutus täytökseen jäi vähän hämärän peittoon, kun en huomannut tehdä samaa testiä ennen ventiilien vaihtoa takaisin vanhoihin :facepalm:

Kuuden baarin vastapaineella tuotto taas jää johonkin 600 ja 700 litran väliin. Odotetusti vastapainetuotto on alempi, mutta laskelmien mukaan sitä piti kuitenkin yli kuutio tulla. Huomasin jo aiemmin tehneeni virheen puristussuhdetta laskiessani. Se onkin vain n. 25 aiemmin laskemani 60 sijaan. En ole vielä tehnyt laskelmia, mutta mielestäni sen ei kuitenkaan pitäisi vaikuttaa tuottoon noin paljoa. Toinen mahdollinen tuottoon vaikuttava syy on se, ettei koneessa ole vielä jäähdytystä. Myös imuventtiilien tai jonkin muun paikan vuoto on epäilyksenalaisena. Todennäköisimmin syypää on näiden yhdistelmä.

Puristussuhteen dramaattinen lasku johtuu siitä, etten aiemmin ottanut huomioon männän laessa olevia venttiileitä varten tehtyjä upotuksia. Lisäksi jouduin aiemmista suunnitelmista poiketen käyttämään vakiota kannentiivistettä, sillä männät nousevatkin yläkuolokohdassa hiukan kansitason yläpuolelle.

Uskoisin, että tulos vielä paranee, kunhan konetta vähän hienosäädetään.

Tässä projektissa hyvä kooste, minkälaisten käytännön ja teorian ongelmien kanssa kompressorivalmistaja joutuu elämään. Tuo venttiilirakenne näyttää hyvältä "silmään" verrattuna Mika82:n kaupallisen tuotteen "reikärivisydeemaan". Mielenkiintoista nähdä, minkälaiseen vastapainetuottoon ja hyötysuhteeseen tuolla pääsee sitten kun on viritelty lopulliseen muotoon. Mäntien höyläyksen jälkeen tavoitteena ei enää voi olla muu kuin parempi verrattuna kaupallisiin tuotteisiin, koska enää ei pitäisi olla mitään tunnettua rajoitetta tavallista moottorilohkoa käytettäessä.

:peuk:

Muoks: Viimeisimmästä imuläppäranteesta ei taida olla kuvaa, mutta jos se on yhtä paksu kuin pakoläppä, niin silloin voi tulla ongelmia imupaineen kanssa. Tuossa Evinruden 3hp perämoottorissa tutustuin noihin läppäventtiileihin ja niissä läppämateriaali on todella ohutta. Niissäkin on tuo kaareva vaste liian taipumisen estämiseksi. 2t koneessa imu tulee kampikammion kautta, ja vaikea sanoa mikä paine kampikammion puolella enimmillään on mutta todennäköisesti ei kovin suuri (aukko sylinterin palotilaan on auki kampikammion puristusvaiheen aikana). Kompressorissa imuläpän pitää kestää väh. 10barin paine, joten se tulee todennäköisesti rajoittamaan vastapainetuottoa. Hieman makuasia, laskeeko tämän häviöihin, hukkalämpöä se ei kuitenkaan suuresti tuota. Puhallinkompressori alkaa vaikuttamaan hyvältä idealta, koska se ehkäisee todennnäköisesti tämän imuläppähäviön.
 
Viimeksi muokattu:
Viimeisimmästä imuläppäranteesta ei taida olla kuvaa, mutta jos se on yhtä paksu kuin pakoläppä, niin silloin voi tulla ongelmia imupaineen kanssa
Imuventtiilit on Muistaakseni 0,25 mm paksua ja testien perusteella sylinterin täytös on ihan hyvä. Suurin tuottoa rajoittava tekijä oli vuoto. Ensimmäisen kannen kanssa tuntui että puolet ilmasta meni ihan väärään paikkaan. Uudempi alumiinista jyristty kansi vaikuttaa pitävän.
 
Tosa ku seuraillu näitä kompurakeskusteluja, heräsi kysymys että auttasko hyrrä yhtän täytösten saamisessa lähemmäs yhtä, eli ahdin paineputkeen....
Toinen aatos on että laittais ihan vaan puhaltimen tuuppaamaan imuun ilmaa, vaikka ei se kovaa painetta pysty kehittämäänkään...
 
Kierrosluvun kasvaessa täytös vähenee, siihen voisi matalapainen ahdin vähän auttaa.
Kanavat ja venttiilit kanssa normaalisti aika kauheita esityksiä, vrt vaikka auton kansi.
 
Ei pelkkä puhallin mitään auttaisi. Imuventtiilien painehäviötä pitäisi kompensoida ja se on varmasti enemmän kuin mikään puhallin tuottaa. Mekaaninen keskipakoahdin voisi olla hyvä.

Imukanavan pituutta ja halkaisijaa optimoimalla pystyy parantamaan täytöstä, kuten polttomoottoreissakin tehdään. Kompressorissa se on helppoa, koska pyörimisnopeus on vakio. Lukemani mukaan sillä tavalla sylinteriin on mahdollista saada jopa ylipaine. Valitettavasti omassa tekeleessäni imusarja on integroitu sylinterikanteen, joten tuo ei ole mahdollista.
 
Imuventtiilit on Muistaakseni 0,25 mm paksua ja testien perusteella sylinterin täytös on ihan hyvä. Suurin tuottoa rajoittava tekijä oli vuoto. Ensimmäisen kannen kanssa tuntui että puolet ilmasta meni ihan väärään paikkaan. Uudempi alumiinista jyristty kansi vaikuttaa pitävän.

Tuossa Evinruden kaasuttimessa liuskan paksuus oli jotain 0.05-0.1mm. Paineesta vaikea sanoa, puristus max. 7-8bar, joten veikkaan 1-3bar. Miten saat mitattua täytöksen?
 
Laskin mitä tuoton pitäisi puristussuhteesta mitattuna olla ja oletin lopun eron todellisuuteen tulevan sylinterin täytöksestä.

Hmm, äkkiä ajatellen tuo ei ole riittävä malli. Nämä ovat kyllä varsin vaikeita asioita, Carnot -kierron reunaehdot ilmeisesti pätevät ainakin jollain lailla kompressoreissa:

Carnot’n kierto – Wikipedia

..tuo oletus siis tästä vekottimesta päätellen:

Carnot Compression

Intuitiivisesti voisi kuvitella, että häviöitä on ainakin kahdenlaisia, niitä jotka muuttuvat lämmöksi ja niitä jotka eivät muutu. Imualipaineen ja rajallisen puristussuhteen vaikutus arvaukseni mukaan ei ainakaan kokonaan muutu lämpöhäviöiksi. Mutta olipa miten hyvänsä, niin ainakin se on selvä että vain vastapainetuotosta on hyötyä...
 
Intuitiivisesti voisi kuvitella, että häviöitä on ainakin kahdenlaisia, niitä jotka muuttuvat lämmöksi ja niitä jotka eivät muutu. Imualipaineen ja rajallisen puristussuhteen vaikutus arvaukseni mukaan ei ainakaan kokonaan muutu lämpöhäviöiksi. Mutta olipa miten hyvänsä, niin ainakin se on selvä että vain vastapainetuotosta on hyötyä...
Niin onkin. Volumetrinen hyötysuhde on ero teoreettisen ja todellisen tuoton välillä. Alhainen volumetrinen hyötysuhde pienentää tuottoa, mutta myös tehontarvetta. Isoterminen hyötysuhde taas kertoo paljonko työtä puristukseen tarvitaan verrattuna ideaaliin isotermiseen prosessiin.

Projektissani on tarkoitus saada mahdollisimman paljon paineilmaa. Sähköä on saatavilla tarpeeksi ja iso moottori, joten ylimääräinen tehontarve ei sinänsä haittaa, kun kone tulee satunnaiseen käyttöön.
Siksi olen kiinnitänyt huomioni täysin volumetriseen hyötysuhteeseen. Sitä laskevat puristussuhde, sylinterin täytös ja vuodot. Puristussuhteen vaikutuksen voi laskea, ja vuodoille löysin jostain kirjasta tavanomaisen arvon. Siksi uskallan melko varmasti jyvittää lopun "puuttuvan" tuoton johtuvan sylinterin täytöksestä.
 

Luo tili tai kirjaudu sisään kommentoidaksesi

Sinun täytyy olla jäsen voidaksesi jättää kommentin.

Luo käyttäjätili

Liity Konekansalaiseksi. Se on helppoa ja ilmaista! Rekisteröityneenä et näe mainoksia, voit käyttää hakua, näet alueita, joita nyt ovat piilossa...jne.

Kirjaudu sisään

Oletko jo Konekansan jäsen? Kirjaudu sisään tästä.

Takaisin
Ylös