Motor compus - Compound engine

Motor Wright R-3350 Duplex-Cyclone turbo compus
Locomotivă compusă din Bavaria S 3/6 , care prezintă cei doi cilindri de înaltă presiune montați central în cadru și cei doi cilindri de presiune joasă mai mari de ambele părți

Un motor compus este un motor care are mai mult de o etapă pentru recuperarea energiei din același fluid de lucru , cu evacuarea din prima etapă trecând prin a doua etapă și, în unele cazuri, apoi la o altă etapă ulterioară sau chiar etape. Inventat inițial ca mijloc de eficientizare a motoarelor cu abur , combinarea motoarelor prin utilizarea mai multor trepte a fost folosită și la motoarele cu ardere internă și continuă să aibă nișe de piață acolo.

Etapele unui motor compus pot fi de tehnologii diferite sau similare, de exemplu:

  • Într-un motor turbo-compus , gazele de eșapament din cilindri trec printr-o turbină, cele două trepte fiind diferite.
  • Într-o locomotivă cu abur compus , aburul trece de la cilindrul sau cilindrii de înaltă presiune la cilindrul sau cilindrii de joasă presiune, cele două trepte fiind similare.
  • Într-un motor cu aburi cu expansiune triplă , aburul trece prin trei cilindri succesivi cu dimensiuni crescânde și presiune descrescătoare. Astfel de motoare erau cele mai comune motoare marine din epoca de aur a aburului.

Aceste exemple și turbine compuse sunt principalele, dar nu singurele utilizări ale compoziției în motoare, a se vedea mai jos.

Terminologie

Un motor compus folosește mai multe etape pentru a-și produce ieșirea.

Nu toate motoarele care utilizează mai multe trepte sunt numite motoare compuse . În special, dacă un motor folosește o etapă ulterioară pur și simplu pentru a extrage energia din gazul de eșapament în alt scop, și în special pentru turbo-încărcare , nu se numește motor compus . În mod similar, motoarele propuse care utilizează un motor cu piston liber pentru a conduce o turbină nu ar fi numite motoare compuse , deoarece doar a doua etapă produce putere de ieșire.

Cu toate acestea, dacă un motor turbo compus este, de asemenea, supraalimentat alimentând o parte din puterea arborelui înapoi la supraalimentator, la fel ca în unele motoare de aeronave, este totuși un motor compus. Utilizarea termenilor supraalimentate și turbosupercharged a variat în timp, de exemplu , realizatorii motorului compus Wright R-3350 Duplex-Cyclone descris la momentul ca turbosupercharged . Cu toate acestea, este un motor compus, iar un motor similar produs astăzi ar fi descris ca supraalimentat, mai degrabă decât turboalimentat .

Termenul de compunere este puțin mai puțin restrictiv decât motorul compus . Turbinele compuse mari sunt o aplicație de compunere, la fel ca rândurile multiple de lame utilizate în multe turbine cu gaz , dar niciuna dintre acestea nu este denumită în mod normal motor compus. Cele mai multe seturi de lame dintr-o singură turbină sunt, probabil, mai bine considerate ca fiind similare în principiu cu motorul cu abur uniflow decât cu amestecul. Spre deosebire de motorul cu abur uniflow, care a găsit numai utilizări de nișă, turbinele cu mai multe rânduri au găsit o aplicație practică enormă.

Un motor care nu folosește compoziția este denumit ca un motor simplu , în special în cazul unei locomotive cu aburi , sau mai precis ca un simplu motor de expansiune , în special în cazul unui motor cu aburi marine .

Rețineți totuși că, în cazul oricărui motor cu aburi , un motor simplu poate fi folosit și pentru a însemna unul care nu folosește un condensator pentru a genera presiune negativă și astfel îmbunătăți eficiența. Utilizarea condensatoarelor separate în acest scop este una dintre caracteristicile cheie care distinge motorul cu aburi Watt din 1765 de motorul cu aburi Newcomen din 1712.

Nu apare nicio ambiguitate în cazul unei locomotive cu abur, întrucât într-o locomotivă cu abur cu condensare condensatorul nu este acolo pentru a crește eficiența și poate chiar să reducă eficiența pentru a conserva apa și a reduce emisiile. De exemplu, Metropolitan Railway A Class este în orice sens o locomotivă simplă în ciuda condensatoarelor sale, iar termenul de motor simplu aplicat locomotivelor cu abur întotdeauna în practică înseamnă unul care nu folosește compoziția, din nou, indiferent de utilizarea condensatorilor. Termenii locomotivă de expansiune simplă și motor de expansiune simplă sunt uneori aplicați locomotivelor pentru a elimina orice confuzie posibilă.

Istorie

Aburi

Motor cu lanț compus din Woolf , 1858, cu cilindrii de înaltă și joasă presiune de culoare deschisă clar vizibili

Cele mai vechi exemple de motoare compuse sunt motoarele compuse cu abur . În 1805 Arthur Woolf a brevetat motorul compus de înaltă presiune Woolf care a folosit acest principiu.

Compusul a fost folosit în special pe motoarele cu abur staționare , motoarele cu aburi marine și pe unele, dar în niciun caz toate locomotivele cu aburi începând din anii 1850, în special, dar nu numai în Europa continentală.

Motoarele cu abur cu trei trepte sau cu expansiune triplă , cu trei cilindri cu alezaj crescător în linie, erau deosebit de populare pentru propulsia navei cu aburi . „Doctorul” Alexander Carnegie Kirk și-a montat experimental primul motor triplu de expansiune pe o navă numită Propontis în 1874. În 1881, Kirk a instalat o versiune rafinată a motorului său în SS Aberdeen pe Clydeside , Scoția . Această navă a dovedit avantajele puterii și economiei noului motor, în serviciul comercial între Regatul Unit și Orientul Îndepărtat . Prima navă de război care a fost atât de echipată a fost nava de război spaniolă Destructor , care a fost construită și pe Clydeside, iar primul motor de acest tip folosit în navele Royal Navy a fost proiectat de J. W. Reed, care a creat și cazanul cu tuburi de apă Reed . Au urmat în curând și alți militari și armatori comerciali. Au fost utilizate și motoare de expansiune în patru trepte sau cvadruplă.

Mai multe clase de abur locomotivei au existat atât de simplu și compus formă, cel mai frecvent atunci când locomotivele construite inițial sub formă de compus au fost convertite simplu pentru a puterii câștig în detrimentul eficienței, de exemplu , majoritatea clasei NZR X . Alte conversii au presupus reproiectarea detaliilor amestecului, de exemplu multe locomotive compuse proiectate de Alfred de Glehn și stadiul tehnicii în zilele lor au fost modificate de André Chapelon pentru a utiliza schema sa ulterioară.

Combustie interna

S-au făcut încercări de a construi motoare compuse cu ardere internă cu cilindri de înaltă presiune și joasă presiune, dar acestea nu au avut prea mult succes. Exemplele includ: Deutz 1879, Forest-Gallice 1888, Connelly 1888, Diesel 1897, Bales 1897, Babled 1903, Butler 1904, Eisenhuth 1904-7, Abbot 1910.

Mai recent, turbo-compunerea a fost aplicată motoarelor cu ardere internă . Motoarele compuse turbo au fost utilizate pe scară largă ca motoare pentru avioane imediat după cel de- al doilea război mondial .

Motoarele diesel turbo-compuse rămân utilizate în camioane și utilaje agricole.

Exemple

Motorul de avion Napier Nomad turbo-compus , care arată turbina de mai jos. Motoarele compuse moderne pentru camioane și mașini folosesc o configurație similară.
Motoare cu aburi compuse

  • Diagrama tăiată a unui motor cu aburi cu expansiune cvadruplă, care arată patru cilindri cu acțiune dublă de dimensiuni crescânde

  • Diagramă care arată funcționarea unui motor marin cu triplă expansiune

  • Diagrama tăiată a unei instalații de motoare cu aburi marine cu triplă expansiune, circa 1918

  • Motor de tracțiune compus cu un singur cilindru de înaltă presiune și un cilindru mai mare de joasă presiune, unul lângă altul, în partea superioară a cazanului. Aceasta a fost o configurație obișnuită.

Vezi si

Teorie

Inventatori și designeri

Tehnologie similară

Referințe