---

---

Eredeti megjelent:

Modellezés

1988. 7. szám 12-14. oldal.

Benedek György

Ismerjük meg a szénsavmotort (II.)

A tömítésre legérzékenyebb két alkatrész a dugattyú és a hengerfej szelepülése. A dugattyú felső rugalmas pereme úgy fekszik a hengerfalra, mint a kerékpárpumpa bőrtömítése, ebben a gáznyomás is segíti. A peremnél a dugattyú szabad átmérője nagyobb, mint a henger belső átmérője, így már eredetileg is feszül. A műanyag azonban idővel deformálódik, 1-2 hónap után felveszi a henger méretét, és nem fekszik a falra. Előfordulhat az is, hogy a dugattyú felső pereméle hosszabb ideig az alsó holtpont közelében, a kipufogó nyílásoknál áll, itt a perem elveszti pontos körkörösségét. Ha pedig a dugattyú nem tömít tökéletesen, a gáz szökik, és a megnövekedett expanzió következtében erős a lehűlés. A műanyag hűlésre történő zsugorodása a fémeknek többszöröse, így a dugattyú tömítetlensége és a munkavégzés nélküli gázkiáramlás tovább nő, emiatt a motor teljesítménye nagyon lecsökken. A dugattyút ezért már a legcsekélyebb szivárgás esetén is cserélni kell, tartalék dugattyút a motorhoz adott alkatrészkészlet is tartalmaz, de külön is kapható. Egyébként a rosszul tömítő dugattyú is javítható, ha a pereme még sértetlen. A motor kezelési-utasítása szerint (2. ábra) a dugattyú pereme többször körbemozgatott golyóstollheggyel tágítható. Ennél hatásosabb egy kis kúpos célszerszámmal tágítani a peremet.

A hengerfej szelepe akkor zár, ha a golyó a szelepülésben, körben felfekszik. A műanyag szelepülés belső kúpja azonban idővel bekopik, benyomódik, és a gázban levő esetleges mikor-szemcsék finom bemarásokat okozhatnak. Ilyenkor a szelep átereszt, „sziszeg". Hosszabb állás után az acélgolyó oxidálódhat, a szelep ilyenkor sem zár. Ez a hiba órás nagyítóval megállapítható, ilyen esetben az alkatrészek cserélendők. Az alkatrészkészlet egy golyót és egy szelepülést is tartalmaz.

2.ábra.

Dugattyúfelújítás peremtágítással

A dugattyú és a szelep tömítése úgy vizsgálható, hogy a szénsavval töltött motor légcsavarjával a dugattyút lassan felfelé mozgatjuk, majd a golyó elérése előtt elengedjük. Ha a dugattyú erősen visszanyomódik vagy felfelé mozgatva már a kipufogónyílás lezárása után érezhető ellenállást mutat, úgy a szelep szivárog. Ha viszont az erősen megfogott légcsavarral a dugattyút áthajtjuk a felső holtponton, és sziszegés hallható mielőtt még a dugattyú pereme a kipufogónyílást elérné, úgy a dugattyú nem tömít.

Az enyhén szivárgó golyós szelep a motor teljesítményét csak kisebb mértékben csökkenti, ilyenkor a modell próbarepülésre indítható, ezzel szemben a rosszul tömítő dugattyú esetén nem érdemes startolni. Kézben le kell járatni a motort, illetve a kúpos tőltőcsővég meglazításával kiengedni a gázt, és a hibás dugattyút kicserélni.

Gyakorlati tapasztalatok szerint gázszivárgás a motor fix tömítéseinél is lehetséges, mint a hengerfej hollandis csőcsatlakozása (12, 13) és a kúpos töltőcsővég (24) tömítése (25). A hollandi alatti tömítés vékony műanyag csődarabka (13), melyet meghúzással a 2 mm-es rézcsőre jól rá lehet szorítani, sőt ennek erős megszorításával és a tartály rögzítésével a hengerelfordulás ellen is biztosítható. Szivárgás leggyakrabban a kúpos töltőcsővégnél (24) fordul elő, ennek tömítése (25) 1 mm vastag Ø6/4-es műanyag csődarab, mely nyomás hatására gyorsan deformálódik. Ezt többször utána kell húzni, esetleg meg is lehet fordítani. Valamivel jobb tömítőgyűrű készíthető barkács-esztergapadon poliamidból (danamid, metamid, bonamid) vagy teflonból Ø6/4 x 1 mm-es méretben.

A hengerfej fehér O-gyűrűs tömítése (10) jól tart, de beszerelésre nagyon kényes. Összerakásnál a szelepülés rövid nyakára hüvelykujjal rászorítva forgómozgással lehet ráhúzni (forgatás nélkül leugrik), és ilyen állapotban kell óvatosan a henger felső 8 mm-es furatába betolni. Ha a gyűrű leugrik a szelepülésről a hengerfej becsavarása nem fogja helyére szorítani, hanem sokkal inkább elvágja az O-gyűrűt egyébként a szelepülés kinyomása és visszahelyezése célszerűen lapos végű műanyag tüskékkel (Ø 6,9 és Ø 7,9 mm-es méret)

végezhető el.

3.ábra.

A MODELA 0,27 CO₂ motor tartályának töltése.

Fontos a motor kenése, erre legalkalmasabb a varrógépolaj. A dugattyút a kipufogónyílásokon keresztül 5-10 járatonként, a főtengelyt és a hajtókarcsapágyakat a motorház oldalán levő nyíláson és a légcsavartárcsa (16) mögött 10-15 járatonként olajozzuk. A hajtókar gömbvégét összeszereléskor finom gépzsírral célszerű kenni. Üzemben a dugattyú és henger falán fekete paszta képződik, mely eltávolítás nélkül erősebben koptathat. Helyes ezért, ha 3-5 kenési periódus után a hengert-dugattyút teljesen szétszedjük, tisztára töröljük, és újra kenjük. A dugattyú pereménél levő vájatból a fekete piszkot kihegyezett puha balsaléccel lehet eltávolítani. A jól karbantartott motor évekig üzemképes marad. De fontos szabály: repítés illetve járatás után a rendszerből gondosan ki kell engedni a szénsavgázt még akkor is, ha a motort különben teljesen lejárattuk. A motor megállása után ugyanis még nyomokban marad szénsav a rendszerben. Hetek-hónapok alatt ez az alumíniumrészeken korróziót okoz. Az alumínium hengerfej terében fehér oxidkristályok képződnek, melyek a legközelebbi járatásnál a golyósszelep tömítését megszüntetik. Hasonló ok következtében az acélgolyó is korróziót szenvedhet, a jó tömítést már a golyó elszíneződése, elmattulása is megszüntetheti. Erősen korrodálódhat az alumíniumtartály belseje, ebben az oxid pasztaszerű csomókban alakul ki, ahonnan azután a szelephez juthat. Érdekes jelenség, hogy a megszínesedett golyó a visszacsapódó szelepekben még megfelelő, a hengerfejben azonban már nem. Szükség esetén tehát a hengerfej golyója a visszacsapó szelepek fényes golyóival lecserélhető. A tartályfedél egyébként sérülés nélkül csak célszerszámmal csavarható ki az alumíniumköpenyből. Ennek O-gyűrűje az üzemeltetésnél nem sérül, ezt csak mechanikusan lehet tönkretenni.

A motorjárat szempontjából fontos a tartály töltése. Minél több folyékony szénsav van a tartályban, annál hosszabb a motorjárat, ez gáztöltés esetén a legrövidebb. A tartály 5 cm³ térfogatú. A vékony csővéggel ellátott kúpos töltőcsatlakozóban (24) visszacsapó golyós szelep van. Ugyanilyen rendszerű a töltőegység (3, ábra), melybe a szénsavpatron behelyezhető. A patron dugóját a töltőegység külső köpenyének becsavarásával tű szakítja át, ezzel a szénsav felszabadul, de kiáramlását az előre záró golyós szelep meggátolja. Ha viszont a motor kúpos töltöcső-végét a töltőegység fejébe nyomjuk, az ebben levő golyó hátranyomódik, a gáznyomás a második golyós szelepet nyitja, és a szénsav a tartályba áramlik. A töltési periódus alatt a műanyag töltöcsővég a töltőegység fejében szorosan illeszkedik, ez biztosítja a tömítést. A töltőcsatlakozás széthúzásakor a nyomás mindkét golyós szelepet lezárja. A kúpos csővégben levő golyó hátranyomódásnál - nyitáskor - nem tudja a menetes csatlakozóban (23) levő furatot lezárni, ennek nyílása ugyanis négyszögletes.A hajtógáz tartályba töltése több módon történhet. A patronban levő folyékony szénsav mindig alul helyezkedik el, ha tehát felfelé tartott fejű patronnal töltünk, úgy a tartályba csak légnemű szénsav áramlik. Ez a „gáztöltés". Ez rövid, de erőteljes és biztos motorjáratot ad, berepítésre kitűnő.

Ha viszont szájával lefelé tartjuk a töltőegységet, a csövön folyadék áramlik át. Így egyszerűnek látszik a folyadéknak a tartályba való töltése. A fizika itt azonban megtréfál. A tartály és a patron összekapcsolása pillanatában a tartályban csak a légköri 1 bar nyomás van, a patronban pedig kb. 57 bar. A szénsav azonban 1 bar-nál csak légnemű lehet, így a tartályba áramló folyadék azonnal elpárolog. Közben nő a nyomás a tartályban és eléri azt az értéket, melynél a folyadékállapot már fennmarad, a töltés végefelé már folyékony szénsav is jut a tartályba. A szénsav áramlása akkor szűnik meg, midőn a nyomások kiegyenlítődnek, tehát pl. 20°-nál mindkét térfogatban kb. 57 bar nyomás lesz. Ez kb. 5 mp után bekövetkezik. Mérések szerint ekkor kb. 1,3 cm³ folyékony és 3,7 cm³ légnemű szénsav van a tartályban. Ezzel a motor közepes fordulatszámon hozzávetőlegesen 40 s-ig fut. Felmerül a kérdés, hogyan lehet több folyékony szénsavat juttatni a tartályba. Most segít a fizika. A folyadék elpárologtatásához hő kell, de ha a gőz lecsapódik, ezt a párolgási hőt leadja. A gőzt hűtéssel lehet lecsapatni, a leadott párolgási hőt a hűtés viszi el. A tartályt tehát töltéskor illetve töltés előtt hűteni kell. Ez esetben a nyomáskiegyenlítődésig több folyékony szénsav lesz a tartályban, közben a tartály melegszik. Hűtésre legegyszerűbb magát a szénsavat felhasználni. Szájával lefelé tartott töltőegységgel „folyadéktöltéssel" a tartály térfogatának kb. 1/4-ed részében lesz folyékony szénsav. Ha ezt kiengedjük, a párolgási hőelvonás jelentősen lehűti a tartályt. A nyomás kiengedése háromféle módon oldhat meg: 1. A motor gyors járatásával, 2. A kúpos töltőcsővég, meglazításával, 3. A visszacsapó szelepen való kiáramoltatással, mikor leköszörült gombostűvel (max. 0,6 mm ~) a kúpos részben lévő golyót hátranyomjuk.

Ha tehát alacsonyabb hőmérsékletű tartályba töltjük a szénsavat, több jut bele. De a töltés időtartama is hosszabb, ilyenkor legalább 10-15 mp-ig kell a töltőegységet rákapcsolva tartani.

A jelenséget átlátszó tartállyal lehetett igazolni, melyet tudományos alapossággal K. J. Hammerschmidt mért ki. (Fényképek.) A gyári tartályba ugyan nem láthatunk bele, de a jelenség kívülről is megfigyelhető. Ha a „folyadéktöltés" után a szénsavat kiengedjük, a tartály lehűlését a külső felületén képződő dér bizonyítja, majd újabb töltéskor e dér gyorsan eltűnik, a szénsav lecsapódásakor a tartály felmelegszik.

4. ábra.

Átlátszó tartályos vizsgálati berendezés MODELA –motorokhoz. A szénsavtartály

Terében lévő villa alakú elektromos hőmérő a kísérlet kezdetén plusz 23 fokot mutat.

Fotó: HAMMERSCHMIDT

A fentieknek megfelelően az angol szakirodalomban háromféle szénsavtöltést említenek: 1. „Gáztöltés", 2. „Folyadéktöltés", 3. „Szupertöltés".

Felmerülhet az az ötlet, hogy a szénsav-kiengedéses lehűtés és lecsapásos töltés, az ún. _>,szupertöltés" ismétlésével a tartály egyre jobban lehűthető, így újabb töltésekkel egyre több folyadékot juttathatunk bele, sőt elérhető, hogy a tartályban csak folyékony szénsav legyen. Ez valóban így is van, kellő türelemmel a tartály folyékony szénsavval teletölthető. Tapasztalat szerint azonban a túl sok folyadékot tartalmazó tartály esetén a motor az indítás után 5-10 mp-el megáll. A motor járásakor ugyanis a tartályban levő folyadék elpárolgása pótolja az elhasznált szénsavgőzt, ez pedig pontosan úgy történik, ahogyan a víz forr. A folyadék tele lesz gázbuborékokkal, térfogata megnő, nívója emelkedik, és eléri a tartályfedélben a kivezető csövet. Ezen át a szénsav eljut a hengerfej golyós szelepéhez, majd ezen keresztül a kisnyomású hengertérbe jutva azonnal elpárolog. A párolgási hőelvonás és erős lehűlés ilyenkor a szelepnél történik. Ez a lehűlés jóval nagyobb, mint az expanziós, így a szelepnél igen gyorsan mínusz 30, mínusz 50 fokos hőmérséklet keletkezik, majd beáll a szénsavjég-képződés. A szelepgolyó max. 0,05 mm-es emelkedése a kúpfészekben körkörösen kb. egy-két század mm-es résnek felel meg, melyet a szárazjég eltöm, ezért áll le a motor. Előfordulhat, hogy túltöltött tartály esetén nem áll le teljesen, csak néhány mp-ig „köhög", majd tovább forog a motor, de ez nagyon bizonytalan eset, és a leadott munka ekkor sem több, mintha kevesebb folyadéktöltéssel indultunk volna. Túltöltésnél a motor nagy valószínűséggel „lefagy", ennek elkerülésére gyakorlati tapasztalatok szerint a tartályt 2/3-ad részénél több folyadékkal tölteni nem szabad. A töltési fok megállapítására később még visszatérünk.

A fizikai ismeretek a három említett töltési módon túlmenően lehetőséget adnak gazdaságosabb szénsavtöltésre is. Ha az első „folyadéktöltéskor" a tartályba jutó kb. 25% folyékony szénsav teljes mennyiségének elpárologtatásával hűtünk, végül is csak az alumínium tartály marad alacsony hőmérsékleten, ami a következő töltésig melegszik, és a levegőből is hőt vesz fel. Az újabb töltéskor az alumínium tartály hőfelvevő képessége szab határt a folyadékképződésnek. Ha viszont az első folyadéktöltést nem teljes egészében engedjük ki, csak kb. harmadáig-feléig; pl. a forgó légcsavart közben lefékezzük, akkor nemcsak a tartály tömege lesz hidegebb, hanem a benne maradt folyékony szénsav is. Nem pontos kifejezéssel: a rendszerben tárolt „hidegmennyiség" nagyobb lesz, és a legközelebbi töltéskor több folyadékot nyerünk a tartályban. Az első folyadéktöltés után a legjobb hatásfokú töltés tehát úgy érhető el, ha a tartályban levő folyékony szénsavnak csak egy részét engedjük elpárologni.

Ez a módszer a CO₂ modellezésben ez idő szerint teljesen újszerű, és a külföldi szakirodalom a magyar eredetre való utalással jelenleg már a 4-ik módszerként említi.

5.ábra.

A tartályban lévő folyékony szénsav hőmérséklete félperces motorjárat után a kezdeti +23 fokról

Már -11,5 fokra csökkent.

Fotó: HAMMERSCHMIDT

A tartály töltési fokát tehát erősen befolyásolja a szénsavpatron és a tartály hőmérséklet-különbsége. Ezt fordított irányban is ki lehet használni, ha ugyanis 20 foknál mindkettőben azonosan 57 bar van, további utántöltés lehetséges a szénsavpatron melegítésével is. Ekkor a patronban nő a nyomás. Ha pl. ez 30 fok lesz, a patron nyomása kb. 72 bar-ra nő. Ez pedig az 57 bar nyomású tartályba további folyadékmennyiséget nyom át. E melegítéses módszer azonban természetesen csak 31 fokig végezhető, e fölött a szénsav már nem marad folyékony. Ilyen kismértékű patronmelegítés textilanyagokhoz való dörzsöléssel is előidézhető.

A töltés fizikai jelenségeivel az egy patronból töltött motor viselkedése is megmagyarázható. A MODELAŘ 1979. decemberi számában a téma egyik legkiválóbb szakértője, Antonin ALFERY mérnök írja cikkében, hogy a MODELA motor az első töltésre 43 mp-ig, a másodikra 50 mp-ig, a harmadikra 35 mp-ig és a negyedikre 9 mp-ig járt. Sejthető, hogy a motor járási ideje kb. azonos fordulatszám esetén nagyjából arányos a tartályba jutó szénsav mennyiségével. Az első folyadéktöltés utáni motorjáratásnál a párolgás lehűtötte a tartályt, mely a második töltésnél a patronnál hidegebb volt, így több szénsav ment bele. Ezután a tartály a második járatásnál még jobban lehűlt ugyan, de ekkor a patronban már nem volt elegendő folyadék, ezért lett a harmadik járat rövidebb. Ha ekkor új patronnal töltöttek volna, a motor még hosszabb ideig jár. Azonos patronból a negyedik töltésnél már csak gáz nyerhető, ezért rövid az utolsó töltés motorjárata

Töltésnél a tartályba kerülő szénsav mennyiségét több körülmény befolyásolja. A leírtak ezen összefüggésekre adnak ugyan tájékoztatást, de a pontos mennyiség a töltés előtt nem határozható meg. Ennek pedig optimális mennyisége különösen teljesítményrepítéseknél, a versenyeken fontos, mert a túltöltött motor leállhat, kevés szénsavtöltésnél pedig a repült idő lesz kisebb. A tartályba töltött szénsav mennyiségének pontos megállapítása átlátszó tartály hiányában csak mérlegeléssel határozható meg. . Ennek felismerésekor, 1987 nyarán különleges mérleget szerkesztettem, mellyel a MODELA motor tartályába töltött szénsav súlyát pontosan meg tudom állapítani Ez lehetővé tette a motor maximális energiájának felhasználását. A mérleg első nyilvános szereplésére az 1987. évi 8-ik J. SMOLA emlékversenyen került sor. E verseny történetében ekkor történt először, hogy az ólomkristály vándordíjat nem belföldi versenyző nyerte, hanem ez egy évre hazánkba került.

A MODELA 0,27 CO₂ motor adatai:

Furat	7 mm
Löket	7 mm
Súlya légcsavarral	29-31 gramm
Légcsavarátmérő	180 mm
Légcsavar-emelkedés	200 mm
Motorteljesítmény 1800/p fordulatnál	0,94 Watt
Motorteljesítmény 2000/p fordulatnál	1,3 Watt
Motorteljesítmény 2500/p fordulatnál	2,5 Watt

Optimális töltéssel leadott mechanikai munka 60-120 Joule. Leadott fajlagos mechanikai munka kb. 20-35 Joule/g CO₂. Szakkérdésekben szívesen adunk felvilágosítást: CAVALLONI Modellklub, 1165 Budapest, Veress Péter u. 157.*

(* az archiváló megjegyzése: A CAVALLONI Modellklub a mai napig ápolja a CO₂ modellezés hagyományit, és aktívan részt vesz a modellezés ezen ágában. Elérhetőségük a www.cavalloni.hu címen)

_{♣ Archiválta SRY 2005. január 17. ♣ CANON LiDE system ♣ Microsoft Word ♣ SRY MODELL 2005}