Free piston stirling engine

[emilvtc]

Здравейте !

От няколко дена търся инфо и читаво описание на принципа на работа и конструктивни решения на "Free piston stirling engine" , но освен видео-клипчета (и то без обяснения) друго не намирам. В някои от описанията намирам по някой и друг написан ред за този тип двигатели, но нищо повече ...

Някой може ли да ми помогне с линкове и/или инфо ?

[emilvtc]

altium, Благодаря за идеите ... :-)

Исках някой съфорумец ако разполага с линкове или инфо да ми даде читаво инфо или  документ, а не да преравям милион страници с "бозава" информация  ...

Загубих си време и попаднах на "читави" според мен документи, които искам да споделя с останалите, за да им спестя време и ровене из нета.

[emilvtc]

Колкото повече чета, толкова повече се убеждавам, че този тип двигател е може би най ефективен и оптимален вариант за преобразуване на топлинна енергия в електрическа, при това с минимален брой на движещи се (и имащи съпротивление на триене) елементи, а от там и по-голямата му ефективност.  Щом NASA го използват и в космоса - сигурно има защо :-)

От друга страна конструкцията му не е сложна и единствения критичен механичен възел е цилиндъра, буталото и сегментите. Единственно там е триенето. Разбира се има и загуби дължащи се на съпротивление на огъване на пружините, но предполагам то е по-малко в сравнение на съпротивлението на движещи се (търкалящи или триещи) части.
За реакцията на Ленц в котвата на ел.генераторната част за момента не говоря. Може би един ден тази реакция може някак си да се избегне (има цяла отделна тема във форума).


Някой от форума мислил ли е да инвестира в направата на такъв тип двигател?


Идеята ми е той да се използва съвмесно с параболично огледало за преобразуване на слънчевата енергия в електрическа, като в същото време "отпадната" топлина от двигателя (получавана и отнемана от "студения" му край) да се използва за загряване на топла вода за бита и/или за отопление.

Гледах из нета и клипове на подобни системи, при които параболично огледало е направено от фотоволатици. Така с една и също огледало се получава "двойно" използване на слъчевите лъчи. Незнам обаче до колко това е ефективно и с колко би "влощило" отразяването на лъчите, а от там и топлоподаването към стирлинг-а.

[mzk]

Щом NASA го използват и в космоса - сигурно има защо :-)

Може би защото от едната страна го пече слънцето, а от другата стране се охлажда от космическия студ? 

[Krasimir]

От друга страна конструкцията му не е сложна и единствения критичен механичен възел е цилиндъра, буталото и сегментите. Единственно там е триенето. Разбира се има и загуби дължащи се на съпротивление на огъване на пружините, но предполагам то е по-малко в сравнение на съпротивлението на движещи се (търкалящи или триещи) части.

И аз си мислих, че не е сложна конструкция и отделих известно врема за изработка, но не постигнах особен напредък при по голяма мощност.
Не виждам и работещи модели в нета тип гаражно изпълнение.

[emilvtc]

Супер !!!
Най накрая се появи човек във форума, които е работил по темата.

Krasimir, ще споделиш ли какви проблеми си имал при изработката?
Къде са "тънките" места ? 

Как и от какво лесно би могло да се изработи регенератора?

От документите, които изтеглих от сайта на NASA и др. сайтове (прикачил съм по-читавите в предишните си постове) се говори за налягания на работния газ от порядъка на 50-100 атм. и температури 600 - 800 градуса Целзий.

Мислих, че може да се използва бутало и цилиндър от компресор на хладилник. Там наляганията са 25+ атм.  Изработени са достатъчно прецизно и може да се "стъпи" на тях като за начало. 

Това подходящо и работещо решение ли е ?

[emilvtc]

altium, Дай повече инфо каква е точно идеята за която говориш.

До колкото схванах - идеята на Стефан Стоянов е да се оптимизира силата на разширяващия се газ при изгарянето на горивото и "рамото" при коляновия вал така, че да се получи равномерен въртящ момент през целия ход на буталото от ГМТ до ДМТ (долна мъртва точка), като по този начин максимално да се извлече енергията на газа в цилиндъра.  Идеята е много свежа и ми хареса. Изобретателя се е опитал да опрости механиката, но все пак ми се вижда доста сложна и с много триещи се и търкаляюи се части. Във Free piston stirling engine (анимацията в по-предишен пост) механиката ми изглежда доста по-проста и технологична за изработване.
Но това е тема за друг разговор.

Мисля, че при въпросната конструкция на Free piston stirling engine оптимизацията на "въртящия" момент (по-скоро оптимално използване на "силата на газа при изтласкването на буталото) може да се постигне със специално  разположение на намотките и магнитопровода на електрогенератора и профила на котвата му. Т.е. примерно навивките на бобината да се навият на секции, така че когато буталото е в ГМТ (в положение към източника на топлина) - да работят секции с по-голям брой навивки, които да генерират по-високо напрежение (от там тока протичащ през тях ще създават по-голям съпротивителен момент при движението ) . Т.е. съпротивителния момент (в следствие на ЛЕНЦ ) при движението на котвата на ел-генератора да е нелиеен, като тази нелинейност да е
"синхронизирана" с кривата на изтласкването на буталото от газа във функция от положението му.
Нещо повече - същия ефект може да се постигне и със спецялна регулираща електроника, която да ограничава тока консумиран от ел. генератора в зависимост от положението на котвата му (т.е. положението на буталото).

Дано съм изложил идеята си разбираемо ...

Та по този начин може да се постигне същия ефект, който Стефан Стоянов постига с механиката.  И все пак си мисля, че с електронни способи (с електроника) този ефект може да се постигне по-лесно и ефективно.

Моля коментирайте слабостите на идеята и това дали въобще е работеща и осъществима.

[iyi]

Колкото повече чета, толкова повече се убеждавам, че този тип двигател е може би най ефективен и оптимален вариант за преобразуване на топлинна енергия в електрическа, при това с минимален брой на движещи се (и имащи съпротивление на триене) елементи, а от там и по-голямата му ефективност.  Щом NASA го използват и в космоса - сигурно има защо :-)

От друга страна конструкцията му не е сложна и единствения критичен механичен възел е цилиндъра, буталото и сегментите. Единственно там е триенето. Разбира се има и загуби дължащи се на съпротивление на огъване на пружините, но предполагам то е по-малко в сравнение на съпротивлението на движещи се (търкалящи или триещи) части.
За реакцията на Ленц в котвата на ел.генераторната част за момента не говоря. Може би един ден тази реакция може някак си да се избегне (има цяла отделна тема във форума).


Някой от форума мислил ли е да инвестира в направата на такъв тип двигател?


Идеята ми е той да се използва съвмесно с параболично огледало за преобразуване на слънчевата енергия в електрическа, като в същото време "отпадната" топлина от двигателя (получавана и отнемана от "студения" му край) да се използва за загряване на топла вода за бита и/или за отопление.

Гледах из нета и клипове на подобни системи, при които параболично огледало е направено от фотоволатици. Така с една и също огледало се получава "двойно" използване на слъчевите лъчи. Незнам обаче до колко това е ефективно и с колко би "влощило" отразяването на лъчите, а от там и топлоподаването към стирлинг-а.

Ето, едно много добро решение за бита. http://www.microgen-engine.com/
Има и още хиляди други варианти. Този двигател тепърва ще се развива.

[emilvtc]

iyi, и аз мисля, че това ще е бъдещето и сигурно ще сме живи да го видим и у нас :-)

Не желаеш ли да вложиш тези усилия в нещо по-стойностно, а именно механизма на С. Стоянов?

Имаш ли в предвид нещо конкретно или предложението е принципно?
Разбира се не ми се занимава с "бити каузи" и ако има къде по-полезно да вложа усилията си - бих го направил. (както и всеки предполагам)

Относно P-V диаграмата - няколко пъти четох началният ти пост по темата за двигателя на С. Стоянов. Написал си я много добре и детаилно и точно от нея останах с впечатлението, че целта на механиката е да направи зависимостта м/у въртящия момент и местоположението на буталото по време на хода му такава, че когато налягането в цилиндъра е голямо (при горна мъртва точка) - рамото да е малко и обратно - когато налягането в цилиндъра е малко (близо до долна мътрва точка (ДМТ) ) рамото да е голямо. И всичко това за да се запази въртящия момент. От друга страна при голямото рамо около ДМТ - може да се използва по-добре енергията на газа (макар и ниското му налягане) за да се "извлече" въртящ момент.  ( Разсъжденията ми са от гледна точка на стърлинг двигател, а не на такъв с вътрешно горене) . 

  Аз това успях да схвана от идеята. Гледах P-V диаграмата, но не се сещам какво друго трябва да разбера от нея ... Ще съм благодарен ако обясниш или ми подскажеш малко.

Из другите файлове които чета разбирам, че колкото площта затворена в кривата на цикъла в P-V диаграмата е по-голяма - толкова ефективността е по-голяма.

[Seeker]

Проектът върви бавно, защото никой от така наречените "инвеститори", не пожела да се захване сериозно със задачата и да помогне за развитието на прототипа. Затова човекът си го прави със собствени средства.

 Към днешна дата в БГ няма инвеститори за преспективни разработки. Има мутри, които искат да си изперат краденото и хитреци, които да завлекат европейски средства. Това са инвеститорите, които съм срещал за последните 15 години.

[emilvtc]

Да. от обясненията ти правилно съм разбрал каква е идеята на С. Стоянов.

Много "грубо" казано тя е "оплозотворяване" на енергията на разширяващият се газ в цилиндъра в областта преди достигането на ДМТ на буталото, където налягането е вече силно намаляло.
Като се замисля май идеята не е толкова да се направи въртящия момент "константен", колкото да се извлече такъв малко преди достигане на ДМТ.

Може ли да се даде такова обяснение ?

Относно идеята която лансирах в предишните ми постове за електрогенератора (преобразуващ постъпателно-възвратното линейно движение на котвата в електричество) задвижван от Free piston stirling engine - ако управляваме възбуждането му (тока през възбудителната намотка) - можем да управляваме "силата на съпротивление" което генератора би оказвал на движението на буталото на двигателя. Тази сила на съпротивление (пропорционална на извличаната от генератора ел. енергия) може да се управлява в зависимост от местоположението на буталото чрез възбудителния ток. Така при приближаване до ДМТ на буталото възбудителния ток можем да го намаляваме. Така ще намаляваме съпротивлението на движението на буталото, което оказва ел.генератора и ще успеем да извлечем енергия от двигателя, каквато е и идеята на С. Стоянов.

Нещо повече - системата може и да се направи и без електронно управление, а ефекта да се постигне със специална форма, сечение и въздушна междина на магнитопроводите на статора и котвата...

Идеята ми не е ли подобна на тази на С. Стоянов, но във вариант на Free piston stirling engine?

Относно "регенератора" необходим за повишаване на ефективността на stirling двигателите си мислех, че ако се направи двуцилиндров двигател със синхронизирани бутала така, че когато едното е в ГМТ, другото да е в ДМТ, регенератора може да се направи като топлообменник между двата цилиндъра.
Идеята е когато едното бутало в следствие на повишеното налягане (висока температура) тръгне да се движи към ДМТ, при придвижването на газа към изтионика на студ той да отдаде топлинната си енергия (чрез бърз топлообмен) на газа на другия цилиндър, които в този момент "изтласква" газа си в обема където е източника на топлина (топлия край на работния обем). Това би могло да се получи с прост въздушен рекуператор (топлообменник).

Някой може ли да даде повече инфо относно направата на сферично огледало с помощта на светлоотражателно фолио? Това като че ли е доста евтин вариант и е приложим даже и в "домашни" условия ...

[emilvtc]

Как е превода на английски на "линеен мембранен Стърлинг" ?
"Free piston stirling engine" ли е или греша?

Да, съпротивителния момент на ел-генератора мога да го нанаправя да е точно огледален на P-V диаграмата и то чисто електронно. ТОва за мен не би било проблем.

[CPU]

Стърлинг двигател със свободно движещо се бутало може да се види тук:
http://physicstoys.narod.ru/page/Freepiston/Freepiston1.html

Автора на сайта ме впечатли с многото събрана информация. Има и книги за сваляне, на който му се чете

[scotland]

Здравейте, не зная защо ви е интересен толкова този със свободното бутало . Аз следя развитието на един обикновен
алфа с 2 бутала от около 3-4 години. В началото се появяваше под името SOLO на немската фирма Соло клайнемоторен
но вече стана ясно че е шведска технология. Произвежда се масово вече в Швеция от Cleanergy . От видеото,
което ще видите http://www.cleanergyindustries.com/ става ясно че имат поръчки от Испания Португалия и Турция
фирми за по 200 броики а те не могат да им ги доставят толкова бързо. Шефа на фирмата се изказа че трябва да
чакат - просто нямали друга алтернатива...... .
   Мотора е 9kW куплиран с генератор трифазен за директно свързване към мрежата.
   Приложение : работи в 2 режима или от слънчевата радиация с параболично огледало 8,5м или с природен газ
Успях преди доста време да сваля някои данни и чертежи , които вече изчезнаха от нета  ще ви ги предоставя по-късно.
 Едно уточнение - видеото е на шведски със англииски субтитри но мисля че за повечето това не е проблем.

Ето за начало приемната част облъчвана от огледалото , отдавна не я намирам в нета :

[emilvtc]

Без да съм правил детаилни и задълбочени проучвания ми се струва, че механичното триене при фри-пистон Стирлинга е най-малко в сравнение с останалите разновидности - по-специално алфа варианта. (включително и триенето в генератора) При алфа двигателя съществува и проблема с КММ, за който altium спомена и е детаилно описан в постовете и линковете които е предоставил.
  Иманно поради тези може би повърхностни мои разсъждения си мисля, че фри-пистон варианта би следвало да е най-переспективния.  Вие какво мислите?

scotland, ще се радвам, ако споделиш инфо, наблюдения и личното ти мнение по въпросите от темата.

Можеш ли да коментираш снимката която си публикувал?
До колкото схващам идеята на оребрението е да се увеличи площа, но не става ясно това само метална конструкция ли е или е система от тръби пълни с някакъв работен флуид осъществяващ топлообмена?