Układ wydechowy stacjonarnego silnika chłodzonego powietrzem

0
696

Ze wszystkich znanych mi hobby – żeglarstwo armatorskie daje największe pole do popisu tym, którzy mają dwie prawe ręce. Ilość najrózniejszych usprawnień, zwanych powszechnie „patentami” w naszym hobby zmierza do nieskończoności (tu powinienem wstawić leżącą cyferke „8”).  W jednym z najbliższych newsów przedstawimy naprawdę przedziwny  „patent” opublikowany w PBO – kingston na retroussowej rufie katamarana. Na razie – przeczytajcie kolejną korespondencje techniczną znanego już Wam doskonale Tadeusza Lisa. Ten artykulik stanowi ciąg dalszy drugiego serialu silnikowego http://www.kulinski.navsim.pl/art.php?id=2076&page=15   oraz http://www.kulinski.navsim.pl/art.php?id=2098&page=0                

Czytelnicy SSI co rusz wyciągają Tadeusza do tablicy.

W Waszym imieniu serdecznie mu dziękuję.

Żyjcie wiecznie !

Don Jorge

———————-

PS. Ostrzeżenie: jezeli jeszcze raz ktoś mi przyśle obrazki zapisane razem z tekstem w Wordzie, to nogi z odwłoka powyrywam. Naprawdę. Nawet Tadeuszowi.

_____________________

Don Jorge,

Pojawiły się pytania Kolegów o wykonanie maksymalnie prostego układu wydechowego do silnika chłodzonego powietrzem, który jednak pozwoliłby uzyskać ciepłą wodę użytkową na małym jachcie.

Koledzy wskazywali słusznie na wiele kłopotów z tym związanych. Jest ciasno, rura idąc blisko ścianek kokpitu może spowodować pożar, przekreślamy zaletę prostoty silnika na którym nie musimy wieszać pompy napędzanej paskiem klinowym, wtrysk wody do wnętrza typowego układu jest związany z koniecznością instalacji pułapki wodnej (water lock), która nie jest tania, a w dodatku nie ma na nią miejsca.

No i powracające pytanie: jak zaprojektować przebieg rury, skoro w tej ciasnocie nie ma jak pomierzyć punktów odniesienia – a jeśli już pomierzymy, to i tak nie ma najmniejszych szans, aby w optymalny sposób powyginać rurę.

Te zastrzeżenia bardzo mnie zachęciły, gdyż sytuacja w ustach moich dyskutantów wyglądała beznadziejnie. Tymczasem wykonanie takiej rury jest bardzo proste – wystarczy jedynie te niewątpliwie twórcze zadanie konstruktorskie zdekomponować na kilka prostszych – a całość rozwiązań cząstkowych poskładać w zgrabną całość.

Zacznijmy od tego, co budziło największe obawy – jak pomierzyć optymalny przebieg wydechu? Proponuje rozwiązać zadanie trudniejsze – jak nie inwestując w silnik, sprawdzić, że zmieści się on w ciasnej przestrzeni podkokpitowej naszego małego jachtu? Odpowiedź jest prosta. Zaczniemy od wycieczki do Castoramy lub Praktikera, skąd wracamy z kilkoma kartonami, kilkoma listwami drewnianymi, rolką (dużą) srebrnej taśmy klejącej oraz łamliwym nożykiem do tapet. Wracając do domu wstępujemy na złom i do bagażnika samochodu wrzucamy kilka metrów miękkiego, stalowego pręta o średnicy 3-4 mm (a

Teraz ściągamy wymiary silnika z odpowiedniej strony (dla opisywanego silnika KM 186 znajdziemy je tutaj w podręczniku użytkownika (http://www.kipor.com/product/xiangxi.aspx?classid=144401065394044928&id=507#). Teraz wykreślamy na kartonie boki pudła w który zapakowalibyśmy nasz silnik i sklejamy przestrzenny model naszego przyszłego napędu. Wyklejamy dodatkowo, tak jak sugerowałem to wcześniej, kartonową ramę na której osadzimy silnik oraz doklejamy ryjki imitujący wał zdawczy oraz – uwaga – wylot z kolektora wydechowego (prosty kawałek rurki). Jeśli używamy srebrnej taśmy prac idzie bardzo szybko – zwłaszcza jeśli zatrudnimy do pomocy dzieci. Ich rękami na ściankach wymalujemy przeniesione z rysunku krytyczne położenia przyłączy: paliwa, rozrusznika, linki rozruchu ręcznego, cięgła gazu, itp.

Pakujemy do kieszeni aparat cyfrowy, model do środka samochodu – i jedziemy na pogrążoną w jesiennej mgle przystań. A następnie po prostu pasujemy nasz model pod kokpitem. Zazwyczaj będziecie zaskoczeni, jak wiele miejsca jeszcze tam pozostanie. To było proste. Ale co z rurą wydechową. Tu zaskoczę Kolegów. Weźmiemy są za nią dopiero po zainstalowaniu silnika. Wtedy jest to proste. Silnik spoczywa w docelowym miejscu na poduszkach i jest już sprzęgnięty z wałem. Ale jak zdjąć wymiary geometrii wydechu? Co przyjąć jako punkty bazowe? Odpowiedź brzmi – nie zdejmować, bo to za trudne. Zamiast tego demontujemy tłumik i na końcu miękkiego drutu płaskoszcypcami wyginamy oczko pod śrubę, która mocowała tłumik do wylotu cylindra. Przykręcamy drut. Teraz rękami doginamy go tak, aby poprowadzić go w optymalnej odległości od ścianek kokpitu, przyjmując założenie, że końcowy odcinek (gęsią szyję) wykonamy ze specjalnej rury z tworzywa sztucznego (o tym za chwilę).

No dobrze rodzi się pytanie, drut było łatwo poprzeginać – ale co rurą stalową fi=40 mm. Kto to powygina? Odpowiedź – nikt. Prostota pomysłu polega na tym, że prawdopodobnie skomplikowany układ geometryczny wykonamy z bardzo prostych elementów – krótkich odcinków rurek oraz kolan hamburskich – takich jak na fotografii (kosztują dla tych średnic bardzo niewiele – nawet ze stali 316L od biedy 304 – od 7 do 20 zł). Jedziemy teraz z naszym drutem do składu stali, gdzie dobieramy odpowiednie kształtki układają je dokładnie wzdłuż drutu, od razu przycinając proste kawałki rur łączących. Całość łączymy prowizorycznie taśmą srebrną, która została nam po klejeniu modelu przestrzennego silnika. Musimy jeszcze wyciąć ze skrawka blachy o grubości 3 mm płaskie mocowanie tłumika do głowicy silnika z otworami na dwie szpilki mocujące (wykorzystamy oryginalną uszczelkę lub drobimy ręcznie grubszą).

Teraz wycieczka do spawacza i rura jest gotowaAle co z jej chłodzeniem. Można to zrobić na trzy sposoby.

1.      Owijamy rurę pociętym na wąskie pasy kocem azbestowym (!) przeciwpożarowym, który następnie owijamy cienką taśmą miedzianą (żeby nie pylił). Perfekcjoniści mogą krawędzie taśmy zalać cyną tworząc idealnie szczelne połączenie – ja bym tak zrobił (azbest jest rakotwórczy).

2.      Kupujemy kilka lub kilkanaście metrów rurki miedzianej (takiej jak do wykonywania instalacji grzewczych) – w razie potrzeby będzie można je zlutować (ale lepiej tego unikać). Dodatkowo kupujemy specjalną pastę przewodzącą ciepło, która normalnie jest wykorzystywana do mocowania radiatorów procesorów w bardzo obciążonych komputerach graficznych. Ja bym wybrał tę, gdyż ma znakomite własności przewodzące dzięki temu, że zawartość pyłu złota jest większa 45%, a indeks indeks tiksotropowy ma bardzo przyzwoitą wartość – więc pasta będzie nam doskonale przylegać do rury. Cena – ok. 90. zł za 100g, które całkowicie nam wystarczy do posmarowania rury. Teraz bierzemy pospawaną rurę na warsztat i owijamy zgniecioną na płasko rurką miedzianą (dobrze jest ją zgniatać między dwoma łożyskami przykręconymi do deski – jeśli nie mamy giętarki). Rurka powinna maksymalnie ściśle przylegać nam do rury wydechowej. Dobrze jest co kilkanaście centymetrów założyć szeroką opaskę śrubową, która dociśnie rurkę – ale nie jest to bezwzględnie konieczne. Mamy zatem gotową, elegancką rurę z radiatorem, który dostarczy nam ciepłej wody użytkowej do zmywania oraz prysznica. Co z pompą? Możliwe są dwa rozwiązania: albo pompa mechaniczna samozasysająca albo elektryczna. Ponieważ mamy silnik na ramie, to instalacja pompy mechanicznej nie jest dramatem. Ale nie jest tak prosta, jak instalacja pompy elektrycznej dobrej jakości. Musi być samozasysająca o wydajności rzędu 3 l na minutę i ciśnieniu rzędu 3 bar. Koszt takiej pompy od 150 do 450 zł. Kupiłbym od razu dwie bliźniacze – jedną do instalacji wody zimnej – drugą do gorącej, traktując je jako wzajemną rezerwę techniczną. Takie pompy są bardzo trwałe, proste w naprawie i kosztują nas w jachtowej instalacji elektrycznej nie więcej niż 2-3 A, co przy pracującym alternatorze nie ma żadnego znaczenia. Teraz jeszcze jeden sprytny pomysł. Włącznik pompy chłodzenia podłączamy pod stacyjkę. Wystarczy teraz, że po zgaszeniu mechanicznym silnika opóźnimy jej wyłączenie o kilkanaście sekund, dzięki czemu odstawiamy maszynę z całkowicie wychłodzonym wydechem – ma to znaczenie w przypadku drewnianych jachtów – a i w laminatowych nie zaszkodzi.

3.      W tym artykule pominę kwestię, jak zaprojektować instalację prysznicową wykorzystując bardzo tanie zbiorniki przeponowe. Zainteresowani jak zwykle zwracają się do Mistrza Don Jorge.  Kończąc artykuł o układzie wydechowym jeszcze dwa słowa o jego końcowym odcinku. Ponieważ spaliny są tam już wychłodzone, możemy zastosować wąż z tworzywa sztucznego, który wygniemy w tzw. gęsią szyję. Używałem zarówno węży VETUSA, jak i dużo tańszych wysokotemperaturowych węży aramidowych (przemysłowych), mocowanych podwójnymi opaskami na wylocie stalowej rury wydechowej. Przejście burtowe klasyczne, z klapką. Robiłem na moim drewnianym „Donaldzie” eksperymenty z pomiarami temperatur w tak zaprojektowanym układzie wydechowym. Pomiary wykonywałem punktowo używając termometrów elektronicznych (bez rejestratora). Celem eksperymentów prowadzonych przy maksymalnej mocy silnika (po jego ustabilizowaniu termicznym) było sprawdzenie, czy:

a.       jest możliwe (choć w dłuższym okresie czasu oczywiście niecelowe) wychłodzenie w takim tłumiku spalin do temperatury otoczenia?

b.      jak długo można eksploatować silnik po awarii elektrycznej pompy wody?

4.      Odpowiedzi jakie uzyskałem eksperymentalnie są następujące:

a.       Tak, sterując szybkością przepływu wody w rurkach (lub płaszczu) chłodzącym poprzez zadławienie wylotu

b.      Nieograniczenie. Wynik był nieco zaskakujący, ale interpretuje do następująco: dobrze przylegające rurki mają znaczną powierzchnię rozwiniętą oddawania ciepła, a pasta, która gwarantuje przewodność rzędu 2,5 do 3.7 W/mK gwarantuje ich dobry kontakt (podobne efekt można by uzyskać spawają prawdopodobnie radiator spiralny). Poza tym, pod komorą jest niezwykle silny przepływ powietrza z głównego wentylatora o temperaturze na wyjściu z żebrowanej głowicy zaledwie 70-80 stopni.

5.      Dla estetów technicznych. Nie potrafię oszacować trwałości rurek miedzianych przepłukiwanych gorącą wodą morską. W silnikach Farymanna były bardzo trwałe – ale kto wie? Nie przejmowałbym się tym zbytnio, bo ich wymiana po 5-10 latach eksploatacji jest bardzo prosta. Ale. Jeżeli chcemy zrobić coś bardzo trwałego możemy wyspawać tłumik z podwójnym płaszczem. Upiorne? Nie. Oto niezwykle prosta technologia, którą opracowaliśmy z moją córeczką Irenką w ramach rozwiązywania zagadek technicznych. Tłumik wykonujemy z kolan hamburskich oraz odcinków rur różniących się średnicą wewnętrzną co najmniej o 10 mm (lepiej o 15 lub 20 – jeśli mamy miejsce). Spawamy pierwszy odcinek wewnętrzny – wyjście z głowicy. Załóżmy że jest to kolano fi=40 mm. Teraz nasuwamy kolano fi=60 i znów spawamy pachwinowo (zewnętrznie). Teraz dospawujemy wewnętrzny odcinek rurki (załóżmy że prosty) fi=40. A teraz znów odcinek prosty fi=60. Cały czas proste spawy zewnętrzne. Urocze, nieprawdaż? Tak możemy zrobić dowolnie skomplikowany płaszcz wodny, bo przy tych kombinacjach kolan hamburskich, które kupujemy z półki możemy otrzymać dowolnie skomplikowaną geometrię. Teraz tylko wspawamy króciec wlotowy i wylotowy i mamy elegancki, idealnie dopasowany do naszego jachtu wydech.

6.      Zwróćmy uwagę, że w tym wypadku poprowadzenie wydechu jest praktycznie dowolne – ostatecznie jest to suchy wydech z zewnętrznym płaszczem wodnym. To bardzo upraszcza nam życie na ciasnych łódkach. Ponieważ w gorącej wodzie mamy zakumulowane stosunkowo dużo energii, to dla pasjonatów jesiennych pływać rozważyłbym pociągnięcie długich gumowych wężownic na przykład pod materacami na kojach – to prosty i bardzo skuteczny grzejnik.

Życze powodzenia,

Tadeusz

 

Źródło: http://www.kulinski.navsim.pl/

Komentarze