Un motore a vapore

[elettrauto]

@Ferrobattuto
Anche a me capita di dimenticare le cose che scrivo e dove, che ci vuoi fare, ormai non sono più un ragazzino
Dolomitico lo ha scritto qui
http://offgrid2.altervista.org/viewtopi ... =300#p4769

Dolomitico vuole fare un cilindro con diametro 20mm, tu che ne pensi, che dimensioni adotteresti per il diametro e la corsa?
E che temperatura massima vorresti raggiungere?
Magari c'è qualcosa che potrebbe non quadrare...

[Dolomitico]

Non ho potuto seguire il forum per 2 giorni e mi sono trovato un monologo, (woot) .
Allora,la storia della pompa secondo me la fate troppo difficile,tutte cose già fatte (da qualcun'altro),si usa una normale pompa a pistoncino,collegata sull'albero motore,con 2 sfere di acciaio,e 2 molle che aprono e chiudono in maniera alterna i 2 fori,in modo di aspirare il liquido e ripressarlo dall'altra parte.
Un'esempio di pompa:
http://www.lineymachine.com/boilerfeedp ... v1r8gods54
questo è il modello da costruire.
Il funzionamento si capisce.
Qui si vede bene l'esmpio di sistema a ciclo chiuso andate al monuto 6:46 e vedete la pompa che lavora.
http://www.youtube.com/watch?v=8FXeYKvQQ6o
Per la temperatura ancora non lo so,aspettate che finisco prima il motore,poi guardo se il pistone in plastica tenga botta,anche se stavo pensando di fare solo l'anello che fa da fasce elastiche in plastica,e il resto in alluminio,ma prima voglio arrivare al montaggio totale.
Ho risoto il problema dell'eccessiva oscillazione che mi lasciava scoperti i fori di alimentazione con un profilo in plastica,purtroppo non ho ancora una fonderia con modelli da fondere che mi permette di fare dei pezzi ad hok,e mi tocca ricorrere alla plastica per velocizzare alcuni passaggi,poi se dura bene,altrimenti bastera vedere quelli che cedono e modificarli.
Farsi tutto da soli è impegnativo,in base a quello che ho visto io con le turbine ti ritrovi a costruire molte altre cose prima di fare solo un pezzo,bobinatrici,compressori,stampi,adesso l'idea è di fare un mini forno di fusione,e ancora prima di aver battuto chiodo,è un lavoro che ti da molte soddisfazioni,impari moltissime cose,ma anche impegnativo.

[elettrauto]

Dolomitico, tu fai con calma quello che stai facendo, la domanda sulla temperatura l'avevo rivolta ad Ferrobattuto, perché non ricordava che volevi lavorare a 300 gradi, e così gli ho chiesto se secondo lui c'era qualche problema e come avrebbe fatto lui in alternativa, un consiglio in più toglie il medico di torno (anche se non fa rima...)

Domani guarderò con calma ituoi link

[elettrauto]

Ciao Dolomitico, ho fatto un po' di ricerca dal punto di vista della termodinamica e del vapore, e devo dirti che ci potrebbe essere un problema a lavorare con 300°C come temperatura di caldaia, cioè che la pressione non sarebbe di 8 bar come verresti e quindi per dimensionare i giunti e le lamiere della caldaia per 8bar, da quì il rischio di esplosione, perché se i documenti che ho visto sono giusti, a quella temperatura dovresti ottenere una pressione di 50 bar o superiore dentro la caldaia (per il vapore saturo dovrebbe essere 80 bar, ma voglio verificare con una tabella di un libro per maggiore sicurezza)...con risultati che non voglio nemmeno immaginare, per cui vorrei che verificassimo insieme questa faccenda, chiedendo anche ad Ferrobattuto, perché lui aveva fatto cenno alla pericolosità del vapore surriscaldato, forse si rifeririva a questa differenza di pressione che otterresti.

Ferrobattuto, quando avrai un po' di tempo puoi spiegare meglio quello che dicevi tempo fa? Credo sia della massima importanza, perché come la vedo io a Dolomitico potrebbe non resistere la caldaia.

[Ferrobattuto]

Hemmm...... Rammentami per favore cosa dicevo tempo fa.....

[elettrauto]

Dicevi che "era pericoloso avere a che fare con il vapore surriscaldato", e questo mi ha fatto suonare il campanello d'allarme.

[Dolomitico]

Ciao Dolomitico, ho fatto un po' di ricerca dal punto di vista della termodinamica e del vapore, e devo dirti che ci potrebbe essere un problema a lavorare con 300°C come temperatura di caldaia.....

Ma perchè 300°?
Ammettiamo anche di usare solo 5 bar di pressione e non 8,non mi sembra cosi mostruoso.
Poi per la caldaia,se ti sei letto il post che riportavo un po indietro citando la lettura di Mike Brown,diceva che le caldaie composte da un tamburo chiuso con dei fasci tubieri che l'attraversano hanno il vantaggio di permettere un grande volano di accumulo e quindi meno soggette a oscillazioni di temperatura,ma molto più pericolose,non a caso le caldaie fai da te che ti vendono conterranno un paio di litri di acqua,cosi se dovessero cedere il danno è minimo.
Sa fai una caldaia a tubi,dove i tubi sono pieni d'acqua il discorso sicurezza aumenta,e di molto,immagina un tubo di rame fatto a spirale sopra un fuoco,la caldaia più facile del mondo ,i punti deboli sono i tappi alle estremità,però li usi da una parte per immettere acqua condensata o nuova,e dall'altra esce il vapore,quindi se la spirale è fatta in leggera pendenza in modo che il vapore trovi sempre un percorso di sfogo in salita credo sarebbe meglio.
Semmai il problema non credo ci sia finchè il motore gira,ma nel momento in cui lo fermi per qualche motivo,la temperatura potrebbe salire facilmente essendoci meno acqua che assorbe.
Credo che si possa fare con temperature sui 200°,ma non posso dire nulla di certo ancora.

[Ferrobattuto]

Non sono capace di fare questo genere di calcoli, per cui non saprei dire che pressione si forma alle varie temperature. So però perfettamente per averlo letto in giro in molti posti che il vapore surriscaldato porta a temperature e pressioni molto pericolose.
Fare una caldaia capace di tenere bene una pressione di una decina di bar non è assolutamente difficile, purché di ferro saldato bene sulle giunture.
Al limite si mette una normale valvola di sfiato per aria compressa come questa:



Quì si vede orizzontale, ma va motata verticalmente, tramite la ghiera superiore si regola la pressione massima, in genere tra 5 e 15 bar, si stringe il controdado cromato e la pressione massima è stabilita a priori. costano 5 o 6€ e ce ne sono per tutti i gusti e in tutti i compressori.
Non capisco perché vengano giudicate così pericolose le caldaie a tubi.... Venivano usate anche nei treni a vapore, e sono ste usate per tantissimi anni. Certo, vanno fatte bene e saldate altrettanto bene, ma questo è normale. Poi una "esplosione" a 10bar non è possibile...... Tutt'al più uno "sfiato" di vapore da qualche parte, ma non credo che si stia seduti sulla caldaia durante il funzionamento, e durante un eventuale collaudo si farà attenzione di stare lontani quanto basta. Insomma, a 10 bar non si fa una "bomba", mentre con un centinaio ci si avvicina certamente.....

Piuttosto: dato un certo volume del cilindro del motore, data una certa pressione di vapore, dato un certo numero di giri del motore, come si fa a trovare la quantità d'acqua consumata, e perciò riscaldata ad una "tot" temperatura per evaporare, e quanto calore (in calorie.....) ci serve?
E ancora: volendo (un esempio qualsiasi.....) avere 500W di potenza resa all'albero, con un certo numero di giri, quanto deve essere grande il motore? Che parametri "corsa x diametro x giri"?
Perché questi sono i dati necessari, tutto il resto viene dopo......

[elettrauto]

Credo di aver trovato il motivo della pericolosità di cui sentivi parlare tu Ferrobattuto, e conoscere con chiarezza numerica il problema scongiura ogni paventamento di pericolo che a volte tende ad inibire il pensare di poter fare una cosa con serenità.

Dolomitico, la caldaia con i tubi mi sembra un'ottima idea e soprattutto conferisce una sicurezza molto maggiore della caldaia del video che hai postato tempo fa, perché io qualche anno fa ho testato la robustezza delle saldature che facevo con la saldatrice ad arco, e devo dirti che nonostante la periziosità con cui le facevo, risultavano molto, ma molto più fragili della lamiera che saldavo, infatti al test di flessione che facevo, si spaccavano come glissini i cordoli di saldatura, e proprio questa esperienza mi faceva temere il peggio, ma con la caldaia a tubi non ho alcun dubbio sulla robustezza e sicurezza.

Senza considerare che con la valvola che propone Ferrobattuto, diventa assolutamente insignificante il rischio di incidenti. Però ti consiglierei di metterne 2, per il costo basso che hanno, tempo fa ho fatto una brutta esperienza, la valvola della mia pentola a pressione si è bloccata, e la valvola di sicurezza altrettanto, e appena mi sono avvicinato alla cucina è saltata in aria la valvola di sicurezza da 2 bar ed è uscita una colonna di vapore rovente; ero a 30cm di distanza e per fortuna la colonna di vapore è andata verso l'alto oO ; per un pelo mi fregava. Ecco perché ho un po' di paura, ma non mi lascio paralizzare, cerco solo di essere più prudente.

Allego la tabella dei dati numerici
http://www.tuttowebitalia.com/tabelle/t ... aturo.html

[elettrauto]

Questo significa che se porti a 300 °C la caldaia (come avevi ipotizzato all'inizio) che hai progettato per resistere a 10 bar, ti sarebbe esplosa sicuramente perché all'interno ci sono 90 bar, come si vede nella tabella.

Adesso invece per lavorare a 8 bar la temperatura massima che puoi avere in caldaia è di 170°C

Mentre per i 5 bar 150°C

Dopo aver chiarito questa cosa, credo che non ci sia nulla da temere.

[Ferrobattuto]

Ti dirò, non mi sento daccordo con te sulle saldature. In passato ho fatto il fabbro per mestiere (tra i tanti.....) ed ho sempre constatato che la saldatura è sempre più robusta della lamiera di ferro che unisce. La saldatura ad arco cede soltanto se fatta in modo improprio, con corrente troppo bassa o troppo alta, o se viene freddata violentemente con l'acqua. Due pezzi di ferro saldati se sottoposti a torsione si rompono sempre fuori dalla saldatura, a volte vicino se non si è stati attenti alle trazioni del calore, ma mai sulla saldatura stessa.
Mi capita di saldare ancora molto spesso, a volte quasi tutti i giorni, ma saldature che siano ben fatte e che si rompono non me ne sono capitate ancora.
Poi stiamo parlando di al massimo 10 bar..... Se guardi come sono saldate le bombole del gas, fatte per 30 bar, ti rendi conto che se sai saldare, qualcosa di molto simile riesci a farlo sicuramente......

[Dolomitico]

Beh,grazie per la tabella Elettrauto,interessante,in effetti 150/180° sono molto più gestibili che non 300.
Beh,saldare è questione di pratica,anch'io non ho molta "mano" nel saldare,ma basta fare un po di pratica,ho provato sia saldatrici vecchio stile che le nuove inverter,e le nuove ti aiutano molto nella saldatura,regolano praticamente loro la dose di energia che danno,però se non si è pratici viene male lo stesso.
Per le vecchie caldaie tipo cornovaglia (quelle a tamburo) sono d'accordo che hanno mosso il mondo a loro tempo,ma noi siamo matricole del vapore,quindi non mi metterei mai a farne una senza sapere come si fa per bene,altro discorso è se si prende un contenitore tipo bombola del gas e lo si riconverte a vapore,magari rivestendolo di minio all'interno per la ruggine,li hai acciaio di un buon spessore e puoi mettere tutti gli ammenicoli del caso,manometri sensori tubi.
Per il consumo,beh,dipende,se si vuole un motore da 3 cavalli,allora il consumo di legna è sui 12 kg ora,l'acqua non so,ma serve avere un motore cosi potente?
Ok che è a piena potenza,ma forse per noi basterebbe avere un motore meno esoso,secondo me un pistone da 25mm per 4 di corsa su un bicilindrico farebbe al caso di molti di noi,tanto la stufa o caldaia rimarrebbe accesa per molte ore quindi anche se il motore gira a reggime di crociera a 5/600 watt sarebbe sufficente.
Ps,per il mio modello di oscillante sto cercando qualcosa per fare le bronzine dell'albero,secondo voi l'ottone va bene su un perno in alluminio?Lubrificato ovviamente,non ho un cuscinetto adatto per tutte le dimensioni.
I problemi più grossi che incontro non sono nel fare i pezzi,ma nel trovare i pezzi adatti,in un kit hai tutto li,nel fai da te,sempre che non si volgia spendere sempre,trovare i pezzi,i metalli giusti è sempre una sfida,e a casa non ho una ferramenta di metalli vari....
Senno resta sempre la plastica........ oO

[Ferrobattuto]

Rispondiamo da sotto.....
Il perno di alluminio non durerebbe molto, specie su una bronzina di ottone o bronzo, che sono più duri. Piuttosto, un perno di ferro girerebbe molto bene in una bronzina di alluminio, anche per molto tempo, purché ben lubrificato. Pensa che gli alberi a cammes delle auto girano su sedi ricavate direttamente nell'alluminio delle testate, senza boccole di sorta, e girano per tantissimi chilometri. Dovresti poter trovare il modo di fare i perni in ferro e lasciare il resto di alluminio com'è.

Non credo che servirebbero 3HP per i nostri scopi, infatti come scrivevo sopra pensavo più che altro a 5 o 600W resi all'albero. 400 o 500W possibili di corrente resa dal generatore, quale che sia. Erogati per 12-13 ore sono un bel po' di corrente.

Come ho scritto sopra, non saprei dimensionare un motore di quel tipo, non sono in grado di fare i calcoli, ma prima di pensare alle dimensioni effettive converrebbe trovare le formule adatte. Personalmente penso ad un motore a corsa lunga, ma non troppo lunga, possibilmernte a doppio effetto, così con un pistone solo hai la resa di un due cilindri sfasati di 180°. L'equivalente di un motore due cilindri due tempi..... Ma chiaramente con molti meno giri, io resterei senz'altro molto al di sotto dei mille giri al minuto.

Minore temperatura nella caldaia, oltre che minori pericoli di pressione ecc, significano anche minore stress termico per il materiale e le saldature. E a proposito di saldature, non consiglio nessuno di mettersi con le mani in pasta a fare una caldaia per vapore bollente se prima non impara molto bene a saldare.
Ho sempre detto che tutto sommato 10 bar non sono molto pericolosi, ma parlavo di buone saldature e una discreta pratica.....

In effetti una bombola per fare la caldaia è quella che mi è venuta in mente per prima, ma si dovrebbe lavorare con un minimo di precisione, sia sui fori in cui far passare i tubi, sia su quelli in cui applicare i vari raccordi per manometri e valvole varie.

[Dolomitico]

Rovistando in soffitta ho ritrovato un po di questi aggeggi,sono degli attuatori pneumatici,visto che non sapevo com'erano fatto dentro ho preso quello più rovinato e ho provato a forzarlo,ho scoperto che è semplicemente avvitato:

Svitandolo ho scoperto questo:


Un pistone simile a quelli dei motori a vapore,solo le fascie sono in gomma e non in metallo,ora non so se la gomma resiste fino a 200°,ovviamente ci vorrebbe del librificante,altrimenti basta sostituirla con fasce in plastica dura.teflon o altro.
Quindi se vi interessa farvi un motore a vpore e non avete torni & co potete recuperare un attuatore pnmeumatico,un albero motore di un motorino e rimane da fare la distribuzione,volendo anche elettronica con elettrovalvole cosi che si eviterebbe anche l'ultimo ostacolo.
Ne ho trovato uno che non mi ricordavo più,ha 8 cm di corsa e 6 cm di diametro,forse il motore potente lo farò con quello.

[Ferrobattuto]

Lascia perdere l'elettronica e le elettrovalvole, che sono una grossa caxxata inventata da chi sai, e che non hanno MAI funzionato bene..... O meglio, forse funzionerebbero anche, ma usando materiali da "sistemi aerospaziali", altrimenti durano tra Natale e S.Stefano..... Un buon distributore meccanico assicura quel tipo di motori "all'eternità".....

Le guarnizioni sono fatte probabilmente già con gomma siliconica, ma puoi informarti. Comunque prima di toglierle e sostituirle con altre assicurati che proprio NON vadano bene. Con plastica più rigida e resistente forse il lubrificante potrebbe essere anche l'acqua stessa di condensa.
L'albero motore di un motorino avrebbe poca corsa, di solito intorno ai 40mm, te ne servirebbe uno di cilindrata maggiore. Se non sfrutti a pieno la corsa del pistone hai una "cilindrata" minore e minore potenza. La potenza dipende dalla superficie del pistone, dalla pressione che ci eserciti sopra, dal "braccio di leva" sulla manovella (tutto questo fin'ora ti da i "kilogrammetri" di torsione all'albero....) moltiplicati per il numero di giri. I giri saranno senz'altro pochi, per cui conviene che tutto il resto venga sfruttato bene e al massimo.

[Dolomitico]

Tempo fa ho recuperato un albero motore piaggio 125,che mi sembra sia a corsa lunga,l'ho misurato ieri e sono 6 cm sicuri,il pistone pneumatico più grosso che ho ha 8 cm di corsa,quindi anche se perdi un cm su ogni lato non è grave,anche sul modellino che ho fatto (che è una riproduzione di uno grosso) non sfruttava la corsa ma lasciava un po di spazio ai lati.Quindi nulla di grave,è che è grande,6 cm di corsa utile per 6 di diametro fa un bell'affare.
Va detto che si può ricorrere ad un albero a un solo disco o manovella,cosi la corsa la ricavi lunga come ti pare.
Tranquillo che io rimango sulla distribuzione classica,era solo un'idea per chi non ha un tornio.in effetti mi sono sempre chiesto perchè se volevano aumentare la resa non hanno fatto semplicemente un motore a 2 clindri,a duplice espansione,molto più facile,l'ho riletta proprio un'ora fa la sua discussione e con tutti quei gingilli elettronici mi sembrava un tantino eccessiva tutta quell'elettronica.
Ricordo che a te tutta quell'elettronica al posto della meccanica non piace tanto,e devo dire che in certi casi hai ragione.Perfino un regolatore di tensione meccanico è finemente regolabile,e non avrebbe problemi di invecchiamento se ben oliato.

[Ferrobattuto]

Beninteso: non è che a me l'elettronica non piaccia, anzi, è stata una delle mie prime passioni giovanili, e lo è tutt'ora, in special modo applicata alla radiotecnica (che ne è la "mamma" ). Trovo però inutile doverla infilare per forza dappertutto. In alcuni casi è indispensabile, ad esempio se si vogliono "tirare per i capelli" i rendimenti energetici di regolatori di qualsiasi tipo, ci serve l'elettronica. PWM, MPPT, conversioni DC-DC, alimentatori switching, ecc ecc. Ma applicarla ad un motore a vapore.... Che deve fare 600-800-1000g/min al massimo, lo trovo "stupido", oltre che "inutile". Sono regimi di giri per cui le normali distribuzioni meccaniche sono già di per se "l'optimum". I "tempi morti" a quelle basse velocità impiegano una percentuale del tempo di movimento talmente bassa che gli "sprechi" dovuti all'inerzia sono praticamente "0". Allora, perché complicarsi la vita con l'elettronica? Probabilmente "valvole veloci" comandate elettronicamente consumerebbero più energia elettrica di quanta ne impiegherebbero di meccanica quelle tradizionali...... Anche perché ci sono di mezzo le conversioni, che l'energia elettrica per far funzionare il tutto la deve produrre sempre e comunque lo stesso motore. Ma vabhè, non finiano OT.....
Solo un'ultima cosa: un regolatore di tensione meccanico di sicuro avrebbe una vita più breve e consumerebbe più corrente di uno elettronico. Ma rimane comunque elettricamente e meccanicamente MOLTO più robusto, e molto più insensibile alle sollecitazioni elettrostatiche dell'altro. Inoltre può essere compreso e revisionato praticamente da TUTTI, a differenza di uno elettronico.... :: )

[elettrauto]

Perfino un regolatore di tensione meccanico è finemente regolabile

Credo che intendete il Variac, che per la regolazione va bene, ma oggi costano molto di più rispetto ad un regolatore pwm, purtroppo...
In ogni caso, tempo fa avevo pensato di farne uno utilizzando dei lamierini di trasformatore, opportunamente modificati.

Invece per quanto riguarda la turbina ad aria compressa non pensavo fosse a pistone, che uso ne facevi di questo strumento che hai smontato? Forse non era la spazzola rotante che si usa per sverniciare.

Chissà se reggerebbe a 200°C, in effetti sono costruite per l'aria compressa a temperatura ambiente, ma d'altronde il silicone, se sono di questo materiale, può anche resistere.
Per la sostituzione delle fasce è un po' difficile trovare fasce della stessa grandezza.
In ogni caso è molto utile che hai postato questo, dove c'è una strada senza l'onerosa spesa del tornio

[Ferrobattuto]

Credo che intendete il Variac.......

Guarda che stavamo parlando di "regolatori", non di "variatori", e comunque era riferito alla Corrente Continua...... Regolatori elettromeccanici per corrente continua a bassa tensione.
Non ho capito a quale turbina ti riferisci..... Quello che vedi smontato nella foto che ha messo Dolomitico è un pistone.

[Dolomitico]

In gergo tecnico è un attuatore pneumatico,l'ho trovato anni fa in discarica,quelle cose che non sai cosa farci,ma sono belle e le prendi perchè non si sa mai..... :sweet:
Sul fatto che resistano o no,questo non lo so,quello che so è che è l'oggetto più vicino a un cilindro e pistone di un motore a vapore che ho trovato,ci sono anche i fori sopra e sotto,manca solo un'albero delle dimensioni corrette e la valvola di distribuzione.
Probabilmente le fascie potrebbero anche resistere,se non resistono vanno sostituite con.....(non lo so proprio),ma d'altronde se si vuole risparmiare bisogna scervellarsi.
Di che turbina parli di preciso?

ps,il motore oscillante è sulle direttive di arrivo,più o meno,mi manca un volano e i tappi del cilindro.
E siccome l'ho fatto completamente senza misure di riferimento,convinto che ormai sapevo tutto,ho fatto anche una serie di gaffe,che cmq non credo pregiudichino il funzionamento,come dico sempre uno è come nessuno,il primo tentativo è sempre un'azzardo.
In teoria fatti e montati i tappi e il volano dovrebbe essere pronto a girare......mah