何でも実習生の実習日誌

電子工作、模型スチームエンジン工作など、何でも工作が大好きです。
手持ちの工作機械は卓上ボール盤だけ、全て手作りです。

加温板に「ブースター」を取り付けました

2016-04-30 19:46:57 | エンジン工作


2016/04/29 (金曜日) 晴れ 北風強く吹く


世間は大型連休だとかで浮かれているが、工作狂いのオイらは卓上カセットコンロのバーナーを
利用したボイラー工作で悪戦苦闘している。
ボイラーの燃料に使うガスボンベはガスを取出すと冷たく冷えてしまう。(「冷たく冷える」って
「馬から落ちて落馬した」と同じでおかしいよね?)
そして冷えるに従って発生するガス量が減って圧力が下がってしまうのだ。
圧力が低下すると火力は落ちるし、不完全燃焼にもなってしまう。
そこで、卓上カセットコンロなどでは使用中にボンベが冷えないように、コンロの高温部から
金属板で熱を伝えてボンベを暖めるようにしている。
オイらのボイラーでも同じようなことをしているが、戸外で使うために卓上コンロよりは強力な
加温が必要になる。
今度の大型ボイラーでは燃焼室の壁にアルミ板(厚さ1mmの2枚重ね)を取付けてその熱を
伝えてボンベを暖めているのだが、どうも効果は弱いみたいだ。

そこで、もっと強力な加温ができるように「ブースター」を取り付けた。


↓ アルミ板に銅板を貼り付けて熱が良く伝わるようにした。



↓ その銅板の先端はバーナーの炎で炙られて高温状態になる。



↓ その熱でホルダーに挟まれたボンベを暖める。



このブースターは効果があった。
今まではホルダーは、かすかに暖かさを感じる程度であったがブースターを取り付けてからは
相当の暖かさを感じるようになった。


↓ テスト中には40度以上にもなった。



加温板が40度以上になるとボンベの静止圧力(ガスを流していないとき)は2気圧近くまで上昇する。
(放っておけばもっと上昇する感じだ。)
これはちょっと危険かもしれない。
季節や気温などによって効き方を調整する必要がある。

もっとも、今までのボイラーではボンベを取り巻くパイプの中に排出蒸気を通して加温していた。
このパイプは手では触れないくらいに熱くなるんだから相当の温度で暖めていたことになる。
それでも、ボンベの破裂とか損傷はなかったから40度ぐらいの加温は問題ないのかもしれない。


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大型バーナー燃焼テスト

2016-04-30 08:53:18 | エンジン工作

2016/04/29 (金曜日) 晴れ 北風強く吹く


今日から大型連休が始まった。
オイらは相変わらず工作三昧だ。
こちらも負けずに大型バーナーを相手に格闘を始めた。

この大型バーナーはボートに搭載してきた最大のボイラーに使っているものと同じで、
レギュレータの実験のために買ってきた卓上カセットコンロ(3.2KW/2700Kcal・h)に付いていたものだ。
これを使ったボイラーは今までいろいろ作ってきたボイラーの中で一番パワーが出る。
今回もそれを期待してこのバーナーを使おうと思っているのだが・・・・・・




この大型バーナーを使う上での問題点は「背丈が高い」ということだ。
そこで少しでも背丈が低くなるようにちょっと改造してしまった。
これで取り付けたときの高さは約1cm低くできた・・・・・
ところが、これが後で「不完全燃焼」を引き起こす原因となってしまった。




ボイラー燃焼室にこのバーナーを取付けて燃焼テストを始めた。





購入時に付いていた0.7mm孔のノズルは孔を0.8mmに拡大したものと取り替えてある。
燃焼させてみると何と不完全燃焼になってしまった。

おかしいなぁ・・・こんなはずじゃなかったのに・・・ 0.8mmの孔では大きすぎるのかな?
そこで、正規の0.7mm孔のノズルに交換してテストしてみたのだが、やっぱり不完全燃焼だ。
どうしたのだろう?

その様子を動画でご覧ください。




取付位置を低くするためにつぶした混合管を元の円形に戻した。





元のようにはならない。 歪で傷だらけだ。



でも、これで何とか不完全燃焼は解決できた。
しかし、今度は混合空気が過剰気味になってしまった。
混合管の空気取入口を手で塞いで調節すると具合良くなる。
これはまた後でなんとかしよう。

その完全燃焼の様子を動画でご覧ください。





混合管の形状や空気取入口の大きさはやっぱり密接な関係がある。
ちょっと変形させただけで不完全燃焼や、空気過剰になってしまう。
いい加減な何でも実習生には良い勉強になった。

このバーナーのノズル圧力は0.06~0.07気圧ぐらいだ。
自作の筒型燃焼筒3連装バーナーは0.2気圧近くの圧力をかける必要があった。
それはノズル孔が0.3mmと、細いためだ。
それで、この圧力が出るようにレギュレータを改造してある。
もう、こんな高い圧力は必要ないし、改造してあるのでちょっと不安だ。
新品のレギュレータがあるから(内炎式バーナーのもの)それと交換することにした。


↓ 改造したレギュレータ(左)と新品レギュレータ。 記された記号が同じだから同じ仕様だろう。



↓ コントローラに新しいレギュレータを取り付けた。



レギュレータ交換後の燃焼テストをした。
ところがまたもや不完全燃焼になってしまった。
原因はガス圧の低下だ。
交換に時間がかかってボンベが冷えてしまったのだ。
手のひらで暖めたり、ボンベを揺すったりして圧力を上げると完全燃焼になる。

その様子を動画でご覧ください。





このバーナーを完全燃焼させるのにはノズルには0.05~0.06気圧以上の
ガスを送り込まなくてはならない。
このためにはレギュレータに0.5気圧以上のガスを供給しなくてはならない。
気温の低い日はボンベは冷え切ってほとんど0気圧近い圧力に落ちてしまう。
こんな状態では正常なテストはできないかもしれない。
ボンベの自己冷却対応として加温板を取り付けてあるが、その効果はあまり無いようだ。
もう少し強力な加温装置を取り付けよう。


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ノズルの孔を大きくしてみました  - 内炎式バーナーの火力増強を目指して - 

2016-04-28 14:19:19 | エンジン工作


2016/04/27 (水曜日) 曇


このバーナーなら内炎式だから狭い燃焼室に向いているだろう、と新しく買ってきた卓上カセットコンロの
バーナーは火力が弱くてがっかりだった。
原因はノズル孔にありそうだ。
調べてみるとノズル孔は直径が0.5mmちょっとだった。
以前作った市販バーナーボイラーのそれは0.7mmだからちょっと小さいのかもしれない。
試しに孔が0.7mmのノズルを付けて燃やしてみたが火力はあまり変わらないようだった。
そこで今回はもう一回り大きく、0.8mmの孔を開けてみることにした。


↓ 0.5mmの孔を0.8mmドリルで拡大して孔を大きくした。





孔が0.8mmに拡大されたノズルを取り付けてバーナーを燃焼させてみた。
炎は大きくなって力強さを感じる。
カメラを向ける顔に熱気が伝わる。
確かに火力は強くなったようだ。
ちょっと赤い炎が見えたが、不完全燃焼なのか、付着したゴミが燃えているのかはよくわからない。
煤が発生するような不完全燃焼ではないので大丈夫だろう。


その燃焼の様子を動画でご覧ください。







そのノズルを取り付けてボイラーを組立てて噴き出す蒸気のパワーをチェックしてみた。
今日は曇り空で空気もひんやりしていてボンベのガス圧はあまり上がらない。
取り付けた加温装置?もあまり効かない。
ノズルガス圧は0.05気圧ぐらしか加えられない。
でも、ノズル孔が大きくなった効果はあった。
先日のチェック(ノズル孔0.5mm+)ではチェッカーの「目盛2」がやっとだったが、
今回は「目盛8」をオーバーした。
釜がむき出しの状態でこれならば、外套(ケース)で釜を覆えばもっとパワーがでるだろう。


そのチェックの様子を動画でご覧ください。






ところがこのパワーチェック中に異常状態が発生してしまった。
1回目のテストが終わって再度バーナーを点火しようとして圧電着火を行ったところ、
燃焼室で「ボンっ」という音が出て燃焼が始まった。
しかし、その燃焼は「ボ、ボ、ボっ・・・・・・」という大きな振動音がして何かの異常が起こったようだった。
釜の上に手をかざしてもそれほどの熱気は感じない。
背後からバーナー混合管の空気吸込口を覗くと内部で炎が上がっているのが見えた。




大慌てでガス栓を閉めて消火した。
多分「ボンっ」という爆発のような燃焼の衝撃でバーナー孔から炎が逆流して混合管内部で
燃焼が始まってしまったのだろう。
やっぱりこのバーナーは問題があるのかな?
もう一つのバーナーで実験してみようかな・・・・・・・



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ボンベの加温装置?を取り付けました

2016-04-28 10:52:20 | エンジン工作

2016/04/26 (火曜日) 晴れ



バーナーの燃焼状況はボンベのガス圧に大きく影響されます。
ガス圧が低下するとバーナーに送り込まれるガス量が減って火力はぐっと下がってしまいます。
ボンベはガスを送り出すと気化熱を奪われて温度はどんどん低下(自己冷却)していき、ガス圧も
下がってしまいます。
今回使用するバーナーは市販のカセットコンロのものでレギュレータが付いていて高圧を低圧に
する機能が働くのである値までの低下に対しては一定圧力の低圧ガスを送り込むことができますが
ボンベがそれ規定以下の圧力に低下すると、レギュレータの出力も低下してしまい、火力は落ちて
しまいます。
そこで何らかの手段によってボンベを暖める(加温)手段が必要です。
今回はボイラー燃焼室の壁面の熱をアルミ板(加温板)で伝えてボンベを暖めることにしました。


↓ 厚さ1mmのアルミ板で作った加温装置?。 



↓ 加温装置?はボンベの保持も兼ねます。






↓ ボートに搭載してみました。



アルミの熱伝導率は銅にはかないませんが真鍮や鉄よりは上位にあります。
この加温装置?が有効に働いてくれれば、強力な火力が維持できるようになると思います。
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自作バーナーと市販カセットコンロ・バーナーの差

2016-04-27 21:16:35 | エンジン工作


2016/04/24 (日曜日) 朝のうち雨 昼前から曇


オイらがスチームエンジンで動く模型のボートを工作し始めたのは2012年の9月頃のことだから
もうかれこれ4年の歳月が過ぎている。
初めて水上を走ったボートは全長約95cm、全幅22cm、全高24cm、エンジンは縦型2気筒
復動式、ボイラーは固形燃料焚き(料理用の固形燃料を4個同時に燃やす)で家の近くの公園の池で
のことだった。
固形燃料を燃やしたボイラーではパワー不足。 ボートは静かな水面をのろのろと走るばかりだった。
白波を蹴立てて勢いよく走るボートを実現するには強力なパワーを生み出すボイラーとエンジンが必要だ。
以後、その実現に向かって工作を続けてきた。
エンジンは縦型直列2気筒復動式からV型4気筒単動式に。
ボイラーも固形燃料焚きからカセットボンベのガス焚きに、と変化した。
それなりにボートの走りっぷりは向上してきてはいる。
現在の走航速度は時速2.4Km程度になっているが、それでも何だか物足りない。
しかし、工作機械?としては卓上ボール盤しかないのでエンジンの高性能化は限界だと思う。
残るはボイラーのパワーアップだが、これも難しい。
ボイラーは火力と使い勝手からガスボンベの使用になったが当初は市販カセットコンロのバーナーを利用
していたのでサイズが大きなものになってしまい、特に背の高さが問題だった。
ボートへの搭載では重心位置が高くなって、安定化のためにバラストが多く必要で重量がかさんでしまう。
そこで小型のバーナーを自作したが、火力不足や、燃焼異常などでうまくいかない。
ついには筒型燃焼筒を3連装にしたバーナーを装備して燃やすような状況になってしまった。
このバーナーは凄い熱を発生してパワーは凄い。
ただ燃焼状態が安定しない。
燃焼室内でゴーゴーと音を発したり、一部だけ燃焼して後は真っ暗になったり、突然燃え出したりする。
ひどいときはボイラー外套(ケース)に開けた空気取入窓(丸窓)から炎を吹き出したりする。
これでは使い物ならない・・・・・ 

最近、ホームセンターで「内炎式バーナー」を取り付けたカセットコンロを見つけた。
バーナーも背丈が低そうでこれを使えば小型(背丈が低い)ボイラーができそうに思えた。
そこで自作バーナーを諦めてこれを使うことにした。

ところで自作バーナーと市販バーナーの差はどこにあるかをまとめてみた。
素人工作での実験結果だからあてにはならないが、退屈紛らしに作図してみた。




内炎式バーナーはとても静かに燃焼する。
「静かに燃焼する」というのは「火力が弱い」ということかもしれないが・・・
実際にボイラーに取り付けて動作させてみたら貧弱なパワーしか発生できなかった。
原因は多分ノズルのガス噴射孔の大きさだろう。
確認してみると直系は0.5mm強でちょっと細い感じだ。
これを太くすればどうなるか・・・・ 後日実験してみるつもりだ。



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