Nei post precedenti abbiamo visto che il motore di Manson free piston può essere realizzato in configurazione a doppio effetto.
Interessanti varianti a doppio effetto sono naturalmente possibili anche per il motore di Cayley esotermico.
L'animazione che segue ne illustra una versione.
Al centro si trovano le due camere calde di colore rosso. Le camere fredde si trovano ai lati e sono di colore blu.
Si notino le scanalature presenti nel cilindro rosso che permettono lo scambio di gas fra i due motori quando il pistone si trova ai punti morti.
I rigeneratori di calore sono contenuti nei due steli tubolari che collegano i pistoni freddi al pistone caldo. Il gas entra ed esce dai rigeneratori passando per i fori sullo stelo in vicinanza dei pistoni.
I due elementi di colore grigio hanno due funzioni. La prima è quella di isolare termicamente la zona centrale calda dalle zone laterali fredde. La seconda è quella di dare tenuta pneumatica fra stelo tubolare ed elemento grigio che non è comunque critica in quanto separa due zone alla stessa pressione (poichè sono in comunicazione attraverso lo stelo tubolare).
Quando il pistone è completamente a sinistra, la molla a gas di sinistra è compressa mentre quella di destra è espansa e pertanto è presente una spinta sul pistone che tende a spostarlo verso destra. La pressione nei due motori è uguale perchè le scanalature sul cilindro rosso effettuano il by-pass del pistone. Il pistone perciò inizia a muoversi verso destra.
Dopo l'interruzione del by-pass il motore di sinistra inizia il processo di espansione con pressurizzazione, quello di destra la fase di compressione con depressurizzazione. Compare pertanto una differenza di pressione fra i due motori che dà ulteriore spinta verso destra al pistone.
A metà corsa le due molle a gas sono alla stessa pressione e pertanto non hanno effetto sul pistone, ma la differenza di pressione fra i due motori consente al pistone di proseguire il suo movimento verso destra.
La molla a gas di destra si comprime, quella di sinistra si espande e compare una forza opposta a quella pressoria del gas contenuto nei due motori.
All'apertura del by-pass di destra, il motore di sinistra scarica gas in quello di destra attraverso il by-pass, e il gas passa attraverso il rigeneratore di destra.
L'annullamento della differenza di pressione permette alle molle a gas di frenare prima e invertire poi il moto del pistone.
Dopo l'interruzione del by-pass il motore di destra inizia il processo di espansione con pressurizzazione, quello di sinistra la fase di compressione con depressurizzazione. Compare pertanto una differenza di pressione fra i due motori che dà ulteriore spinta verso sinistra al pistone.
A metà corsa le due molle a gas sono alla stessa pressione e pertanto non hanno effetto sul pistone, ma la differenza di pressione fra i due motori consente al pistone di proseguire il suo movimento verso sinistra.
La molla a gas di sinistra si comprime, quella di destra si espande e compare una forza opposta a quella pressoria del gas contenuto nei due motori.
All'apertura del by-pass di sinistra, il motore di destra scarica gas in quello di sinistra attraverso il by-pass, e il gas passa attraverso il rigeneratore di sinistra.
L'annullamento della differenza di pressione permette alle molle a gas di frenare e invertire nuovamente il moto del pistone e il ciclo si ripete.
E' importante notare che il problema della tenuta sul pistone caldo caratteristica del motore di Cayley monoeffetto si ridimensiona notevolmente nella versione a doppio effetto in quanto eventuali trafilamenti di gas non vengono persi nell'ambiente, ma si riversano nell'altro motore.
Concludiamo osservando che questa versione, come diverse altre già proposte in questo blog, non ha tenute dinamiche in contatto con l'esterno e presenta pertanto il vantaggio di essere pressurizzabile a piacere.
Interessanti varianti a doppio effetto sono naturalmente possibili anche per il motore di Cayley esotermico.
L'animazione che segue ne illustra una versione.
Al centro si trovano le due camere calde di colore rosso. Le camere fredde si trovano ai lati e sono di colore blu.
Si notino le scanalature presenti nel cilindro rosso che permettono lo scambio di gas fra i due motori quando il pistone si trova ai punti morti.
I rigeneratori di calore sono contenuti nei due steli tubolari che collegano i pistoni freddi al pistone caldo. Il gas entra ed esce dai rigeneratori passando per i fori sullo stelo in vicinanza dei pistoni.
I due elementi di colore grigio hanno due funzioni. La prima è quella di isolare termicamente la zona centrale calda dalle zone laterali fredde. La seconda è quella di dare tenuta pneumatica fra stelo tubolare ed elemento grigio che non è comunque critica in quanto separa due zone alla stessa pressione (poichè sono in comunicazione attraverso lo stelo tubolare).
Quando il pistone è completamente a sinistra, la molla a gas di sinistra è compressa mentre quella di destra è espansa e pertanto è presente una spinta sul pistone che tende a spostarlo verso destra. La pressione nei due motori è uguale perchè le scanalature sul cilindro rosso effettuano il by-pass del pistone. Il pistone perciò inizia a muoversi verso destra.
Dopo l'interruzione del by-pass il motore di sinistra inizia il processo di espansione con pressurizzazione, quello di destra la fase di compressione con depressurizzazione. Compare pertanto una differenza di pressione fra i due motori che dà ulteriore spinta verso destra al pistone.
A metà corsa le due molle a gas sono alla stessa pressione e pertanto non hanno effetto sul pistone, ma la differenza di pressione fra i due motori consente al pistone di proseguire il suo movimento verso destra.
La molla a gas di destra si comprime, quella di sinistra si espande e compare una forza opposta a quella pressoria del gas contenuto nei due motori.
All'apertura del by-pass di destra, il motore di sinistra scarica gas in quello di destra attraverso il by-pass, e il gas passa attraverso il rigeneratore di destra.
L'annullamento della differenza di pressione permette alle molle a gas di frenare prima e invertire poi il moto del pistone.
Dopo l'interruzione del by-pass il motore di destra inizia il processo di espansione con pressurizzazione, quello di sinistra la fase di compressione con depressurizzazione. Compare pertanto una differenza di pressione fra i due motori che dà ulteriore spinta verso sinistra al pistone.
A metà corsa le due molle a gas sono alla stessa pressione e pertanto non hanno effetto sul pistone, ma la differenza di pressione fra i due motori consente al pistone di proseguire il suo movimento verso sinistra.
La molla a gas di sinistra si comprime, quella di destra si espande e compare una forza opposta a quella pressoria del gas contenuto nei due motori.
All'apertura del by-pass di sinistra, il motore di destra scarica gas in quello di sinistra attraverso il by-pass, e il gas passa attraverso il rigeneratore di sinistra.
L'annullamento della differenza di pressione permette alle molle a gas di frenare e invertire nuovamente il moto del pistone e il ciclo si ripete.
E' importante notare che il problema della tenuta sul pistone caldo caratteristica del motore di Cayley monoeffetto si ridimensiona notevolmente nella versione a doppio effetto in quanto eventuali trafilamenti di gas non vengono persi nell'ambiente, ma si riversano nell'altro motore.
Concludiamo osservando che questa versione, come diverse altre già proposte in questo blog, non ha tenute dinamiche in contatto con l'esterno e presenta pertanto il vantaggio di essere pressurizzabile a piacere.
