वायवीय मोटर
एक वायवीय मोटर (वायु मोटर), या संपीड़ित वायु यन्त्र , एक प्रकार का इंजन है जो संपीड़ित हवा का विस्तार करके यांत्रिक कार्य करता है। वायवीय मोटर्स आमतौर पर संपीड़ित वायु ऊर्जा को रैखिक या रोटरी गति के माध्यम से यांत्रिक कार्य में परिवर्तित करते हैं। रैखिक गति या तो एक डायाफ्राम या पिस्टन एक्ट्यूएटर से आ सकती है, जबकि रोटरी गति या तो एक वेन टाइप एयर मोटर, पिस्टन एयर मोटर, एयर टर्बाइन या गियर टाइप मोटर द्वारा आपूर्ति की जाती है।
पिछली दो शताब्दियों में वायवीय मोटर्स कई रूपों में मौजूद हैं, जिनमें हाथ से चलने वाली मोटरों से लेकर कई सौ हॉर्स पावर तक के इंजन शामिल हैं। कुछ प्रकार पिस्टन और सिलेंडरों पर निर्भर करते हैं; अन्य वेन्स (वेन मोटर्स) के साथ स्लॉटेड रोटर्स पर और अन्य टर्बाइन का उपयोग करते हैं। कई संपीड़ित वायु इंजन आने वाली हवा या स्वयं इंजन को गर्म करके अपने प्रदर्शन में सुधार करते हैं। वायवीय मोटर्स को हाथ से चलने वाले उपकरण उद्योग में व्यापक सफलता मिली है,[1] लेकिन औद्योगिक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में भी स्थिर उपयोग किया जाता है। परिवहन उद्योग में उनके उपयोग का विस्तार करने के लिए निरंतर प्रयास किए जा रहे हैं। हालांकि, परिवहन उद्योग में व्यवहार्य विकल्प के रूप में देखे जाने से पहले वायवीय मोटर्स को अक्षमताओं को दूर करना होगा।
वर्गीकरण
रैखिक
संपीड़ित हवा से रैखिक गति प्राप्त करने के लिए, पिस्टन की एक प्रणाली का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। संपीड़ित हवा को एक एयर-टाइट चैंबर में खिलाया जाता है जिसमें पिस्टन का शाफ्ट होता है। साथ ही इस कक्ष के अंदर पिस्टन के शाफ्ट के चारों ओर एक स्प्रिंग को कुंडलित किया जाता है ताकि जब कक्ष में हवा को पंप नहीं किया जा रहा हो तो कक्ष को पूरी तरह से खुला रखा जा सके। जैसे ही चेंबर में हवा भरी जाती है, पिस्टन शाफ्ट पर बल स्प्रिंग पर लगाए जा रहे बल पर काबू पाने लगता है।[2] जैसे-जैसे कक्ष में अधिक हवा भरी जाती है, दबाव बढ़ता जाता है और पिस्टन कक्ष में नीचे की ओर जाने लगता है। जब यह अपनी अधिकतम लंबाई तक पहुंच जाता है तो कक्ष से हवा का दबाव छोड़ दिया जाता है और वसंत अपनी मूल स्थिति में लौटने के लिए कक्ष को बंद करके चक्र को पूरा करता है।
घूमकर इंजन # सभी प्रकार में सामान्य विशेषताएं हाइड्रोलिक सिस्टम में सबसे अधिक उपयोग की जाती हैं। अनिवार्य रूप से, पिस्टन मोटर्स हाइड्रोलिक मोटर ्स के समान हैं, सिवाय इसके कि उनका उपयोग हाइड्रोलिक ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है[3] ऊर्जा।[4] पिस्टन मोटर्स का उपयोग अक्सर दो, तीन, चार, पांच या छह सिलेंडरों की श्रृंखला में किया जाता है जो एक आवास में संलग्न होते हैं। यह पिस्टन द्वारा अधिक शक्ति प्रदान करने की अनुमति देता है क्योंकि कई मोटर अपने चक्र के निश्चित समय पर एक दूसरे के साथ समन्वयित होते हैं।
पिस्टन एयर मोटर द्वारा प्राप्त व्यावहारिक यांत्रिक क्षमता 40% -50% के बीच होती है।[5]
रोटरी वेन मोटर्स
एक प्रकार की वायवीय मोटर, जिसे रोटरी वेन मोटर के रूप में जाना जाता है, एक शाफ्ट को घूर्णी गति उत्पन्न करने के लिए हवा का उपयोग करती है। घूर्णन तत्व एक स्लॉटेड रोटर है जो एक ड्राइव शाफ्ट पर लगाया जाता है। रोटर के प्रत्येक स्लॉट में एक स्वतंत्र रूप से फिसलने वाला आयताकार फलक लगा होता है।[4]मोटर डिजाइन के आधार पर वैन को स्प्रिंग्स, कैम एक्शन या वायु दबाव का उपयोग करके आवास की दीवारों तक बढ़ाया जाता है। हवा को मोटर इनपुट के माध्यम से पंप किया जाता है जो केंद्रीय शाफ्ट की घूर्णी गति बनाने वाले वैन पर धकेलता है। कई कारकों के आधार पर रोटेशन की गति 100 और 25,000 आरपीएम के बीच भिन्न हो सकती है जिसमें मोटर इनलेट पर वायु दाब की मात्रा और आवास का व्यास शामिल है।[2]
वेन-टाइप एयर मोटर्स के लिए एक आवेदन बड़े औद्योगिक डीजल या प्राकृतिक गैस इंजनों को शुरू करना है। संपीड़ित हवा, नाइट्रोजन या प्राकृतिक गैस के रूप में संग्रहीत ऊर्जा सीलबंद मोटर कक्ष में प्रवेश करती है और रोटर के वैन के खिलाफ दबाव डालती है। इससे रोटर तेज गति से मुड़ता है। चूंकि इंजन फ्लाईव्हील को इंजन को चालू करने के लिए बहुत अधिक टॉर्क की आवश्यकता होती है, इसलिए रिडक्शन गियर्स का उपयोग किया जाता है। न्यूनीकरण गियर ऊर्जा इनपुट की कम मात्रा के साथ उच्च टॉर्क स्तर बनाते हैं। ये कमी गियर इंजन फ्लाईव्हील द्वारा पर्याप्त टोक़ उत्पन्न करने की अनुमति देते हैं, जबकि यह एयर मोटर या एयर स्टार्टर के पिनियन गियर से जुड़ा होता है।
टर्बाइन मोटर्स
एयर टर्बाइन हाई-स्पीड डेंटल डेंटल ड्रिल # हाई-स्पीड हैंडपीस में गड़गड़ाहट (कटर) स्पिन करती है, 180,000 आरपीएम से अधिक गति पर, लेकिन सीमित टॉर्कः के साथ। एक टर्बाइन इतना छोटा होता है कि बिना वजन बढ़ाए चापाकल की नोक में फिट हो जाता है।
आवेदन
वायवीय मोटर्स का एक व्यापक अनुप्रयोग हाथ से पकड़े जाने वाले उपकरण, प्रभाव रिंच, पल्स टूल, स्क्रूड्राइवर्स, नट रनर, ड्रिल, ग्राइंडर, सैंडर्स और इतने पर है। औद्योगिक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में वायवीय मोटर्स का उपयोग स्थिर भी किया जाता है। हालांकि न्यूमैटिक्स उपकरणों की समग्र ऊर्जा दक्षता कम है और उन्हें संपीड़ित-वायु स्रोत तक पहुंच की आवश्यकता होती है, बिजली के उपकरणों पर कई फायदे हैं। वे अधिक शक्ति घनत्व प्रदान करते हैं (एक छोटी वायवीय मोटर एक बड़ी विद्युत मोटर के समान शक्ति प्रदान कर सकती है), एक सहायक गति नियंत्रक (इसकी कॉम्पैक्टनेस को जोड़कर) की आवश्यकता नहीं होती है, कम गर्मी उत्पन्न होती है, और अधिक वाष्पशील वातावरण में उपयोग की जा सकती है क्योंकि उन्हें विद्युत शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है [6] और चिंगारी पैदा मत करो। उन्हें बिना नुकसान के पूरे टॉर्क के साथ रोकने के लिए लोड किया जा सकता है।[7] रोटरी पिस्टन इंजन की दक्षता यांत्रिक ऊर्जा हानियों पर अत्यधिक निर्भर है। यांत्रिक नुकसान का मूल्य, विभिन्न अनुमानों के अनुसार, इंजन को आपूर्ति की गई ऊर्जा का 20% हो सकता है।[8] ऐतिहासिक रूप से, कई व्यक्तियों ने परिवहन उद्योग में वायवीय मोटरों को लागू करने का प्रयास किया है। ज़ीरो पॉल्यूशन मोटर्स के सीईओ और संस्थापक गाय नेग्रे ने 1980 के दशक के अंत से इस क्षेत्र का नेतृत्व किया है।[9] हाल ही में इंजनेयर ने ऑटोमोबाइल में उपयोग के लिए एक रोटरी मोटर भी विकसित की है। इंजनएयर मोटर को तुरंत वाहन के पहिए के बगल में रखता है और गति को संचारित करने के लिए कोई मध्यवर्ती भागों का उपयोग नहीं करता है, जिसका अर्थ है कि मोटर की लगभग सभी ऊर्जा पहिया को घुमाने के लिए उपयोग की जाती है।[10]
परिवहन में इतिहास
19वीं शताब्दी के मध्य में परिवहन के क्षेत्र में पहली बार वायवीय मोटर का प्रयोग किया गया था। हालांकि पहले रिकॉर्ड किए गए कंप्रेस्ड-एयर वाहन के बारे में बहुत कम जानकारी है, ऐसा कहा जाता है कि मोते के फ्रांसीसी एंड्राड और टेसी ने 9 जुलाई, 1840 को फ्रांस के चैलोट में एक परीक्षण ट्रैक पर एक वायवीय मोटर द्वारा संचालित कार चलाई थी। हालांकि कार परीक्षण के सफल होने की सूचना मिली थी, इस जोड़ी ने डिजाइन के और विस्तार का पता नहीं लगाया।[11] परिवहन में वायवीय मोटर का पहला सफल अनुप्रयोग लोकोमोटिव में इस्तेमाल किया जाने वाला मेकार्स्की प्रणाली एयर इंजन था। मेकार्स्की का अभिनव इंजन उपयोग से पहले एक छोटे बॉयलर में हवा को गर्म करके हवा के विस्तार के साथ होने वाली कूलिंग पर काबू पा लेता है। नैनटेस, फ़्रांस में स्थित नैनटेस ट्रामवे , लोकोमोटिव के अपने बेड़े को शक्ति देने के लिए मेकार्स्की इंजन का उपयोग करने वाले पहले व्यक्ति होने के लिए विख्यात थे। ट्रामवे ने 13 दिसंबर, 1879 को संचालन शुरू किया, और आज भी काम करना जारी रखता है, हालांकि वायवीय ट्राम को 1917 में अधिक कुशल और आधुनिक विद्युत ट्राम द्वारा बदल दिया गया था।
अमेरिकन चार्ल्स हॉजेस को भी लोकोमोटिव उद्योग में वायवीय मोटर्स के साथ सफलता मिली। 1911 में उन्होंने एक वायवीय लोकोमोटिव डिजाइन किया और पेटेंट एच.के. को बेच दिया। पोर्टर, इंक.|एच.के. कोयला खदानों में उपयोग के लिए पिट्सबर्ग में पोर्टर कंपनी।[12] क्योंकि वायवीय मोटर दहन का उपयोग नहीं करते हैं, वे कोयला उद्योग में अधिक सुरक्षित विकल्प थे।[11]
कई कंपनियां[who?] संपीड़ित हवा कार विकसित करने का दावा करते हैं, लेकिन वास्तव में कोई भी खरीद या स्वतंत्र परीक्षण के लिए उपलब्ध नहीं है।
उपकरण
कारगर रिंच , पल्स टूल्स, टौर्क रिंच , स्क्रू ड्रायर्स, छेद करना , ग्राइंडिंग (अपघर्षक कटिंग), मरा ग्रिंडर , सैंडर ्स, दंत ड्रिल , टायर चेंजर्स और अन्य वायवीय उपकरण विभिन्न प्रकार की मोटर चालित पानी ्स का उपयोग करते हैं। इनमें वेन टाइप मोटर्स, टर्बाइन और पिस्टन मोटर्स शामिल हैं।
टॉरपीडो
स्व-चालित टारपीडो के सबसे सफल शुरुआती रूपों में टारपीडो#संपीड़ित हवा का उपयोग किया गया था, हालांकि यह आंतरिक या बाहरी दहन इंजन, भाप इंजन (हाइड्रोजन पेरोक्साइड के उत्प्रेरक अपघटन द्वारा संचालित), या इलेक्ट्रिक मोटर्स द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था।
रेलवे
ट्राम और शंटर्स में संपीड़ित वायु इंजनों का उपयोग किया गया था, और अंततः खनन लोकोमोटिव में एक सफल जगह मिली, हालांकि अंत में उन्हें इलेक्ट्रिक ट्रेनों द्वारा भूमिगत कर दिया गया।[13] वर्षों से डिजाइन जटिलता में वृद्धि हुई, जिसके परिणामस्वरूप प्रत्येक चरण के बीच एयर-टू-एयर रीहीटर्स के साथ ट्रिपल विस्तार इंजन हुआ।[14] अधिक जानकारी के लिए आग रहित लोकोमोटिव और मेकार्स्की सिस्टम देखें।
Pneumatic Locomotive with attached pressure container used during the construction of the Gotthard Rail Tunnel 1872-1880.[15]
A compressed air locomotive by H.K. Porter, Inc., in use at the Homestake Mine, South Dakota, between 1928 and 1961
उड़ान
जल रॉकेट अपने जल जेट को शक्ति देने के लिए संपीड़ित हवा का उपयोग करते हैं और जोर उत्पन्न करते हैं, वे खिलौनों के रूप में उपयोग किए जाते हैं।
एयर हॉग ्स, एक खिलौना ब्रांड, खिलौना हवाई जहाज (और कुछ अन्य खिलौना वाहनों) में पावर पिस्टन इंजन के लिए संपीड़ित हवा का भी उपयोग करता है।
ऑटोमोटिव
वर्तमान में हवाई कार ों के विकास में कुछ रुचि है। इनके लिए कई इंजन प्रस्तावित किए गए हैं, हालांकि किसी ने भी व्यक्तिगत परिवहन के लिए आवश्यक प्रदर्शन और लंबे जीवन का प्रदर्शन नहीं किया है।
ऊर्जा
एनर्जिन कॉर्पोरेशन एक दक्षिण कोरियाई कंपनी थी जिसने हाइब्रिड कंप्रेस्ड एयर और इलेक्ट्रिक इंजन पर चलने वाली पूरी तरह से असेंबल की गई कारों को डिलीवर करने का दावा किया था। संपीड़ित-वायु इंजन का उपयोग आवर्तित्र को सक्रिय करने के लिए किया जाता है, जो कार की स्वायत्त संचालन क्षमता को बढ़ाता है। झूठे दावों के साथ एयर मोटर्स को धोखे से बढ़ावा देने के आरोप में सीईओ को गिरफ्तार किया गया था।[16]
इंजनएयर
इंजनएयर, एक ऑस्ट्रेलियाई कंपनी, संपीड़ित हवा द्वारा संचालित एक पिस्टन रहित रोटरी इंजन बना रही है, जिसे द एंजेलो डि पिएत्रो का रोटरी पॉजिटिव डिसप्लेसमेंट एयर इंजन कहा जाता है। डि पिएत्रो मोटर अवधारणा एक रोटरी पिस्टन पर आधारित है। मौजूदा रोटरी इंजनों से अलग, डि पिएत्रो मोटर एक साधारण बेलनाकार रोटरी पिस्टन (शाफ्ट ड्राइवर) का उपयोग करती है, जो बेलनाकार स्टेटर के अंदर थोड़ा घर्षण के साथ लुढ़कता है।[17] इसका उपयोग नाव, कारों, बोझ वाहकों और अन्य वाहनों में किया जा सकता है। घर्षण पर काबू पाने के लिए केवल 1 पाउंड प्रति वर्ग इंच (≈ 6,8 kPa ) दबाव की आवश्यकता होती है।[18][19] इंजन को 24 मार्च 2004 को ऑस्ट्रेलिया में एबीसी के न्यू इन्वेंटर्स प्रोग्राम में भी प्रदर्शित किया गया था।[20]
के'एयरमोबाइल्स
K'Airmobiles वाहनों का उद्देश्य शोधकर्ताओं के एक छोटे समूह द्वारा 2006-2007 में फ्रांस में विकसित एक परियोजना से व्यावसायीकरण करना था। हालांकि, परियोजना आवश्यक धन एकत्र करने में सक्षम नहीं है।
लोगों को ध्यान देना चाहिए कि, इस बीच, टीम ने अपनी खराब ऊर्जा क्षमता और गैस के विस्तार से होने वाले थर्मल नुकसान के कारण ऑन-बोर्ड संग्रहीत संपीड़ित हवा का उपयोग करने की भौतिक असंभवता को पहचान लिया है।
इन दिनों, पेटेंट लंबित 'के'एयर जेनरेटर' का उपयोग करते हुए, एक संपीड़ित-गैस मोटर के रूप में काम करने के लिए परिवर्तित, परियोजना को 2010 में शुरू किया जाना चाहिए, निवेशकों के उत्तरी अमेरिकी समूह के लिए धन्यवाद, लेकिन पहले एक हरे रंग के विकास के उद्देश्य के लिए ऊर्जा शक्ति प्रणाली।[21]
एमडीआई
मूल गाय नेग्रे | नेग्रे एयर इंजन में, एक पिस्टन वातावरण से हवा को संकुचित संपीड़ित हवा के साथ मिश्रण करने के लिए संपीड़ित करता है (जो तेजी से ठंडा हो जाएगा क्योंकि यह फैलता है)। यह मिश्रण वास्तविक इंजन शक्ति प्रदान करते हुए, दूसरे पिस्टन को चलाता है। एमडीआई का इंजन निरंतर टोक़ के साथ काम करता है, और टोक़ को पहियों में बदलने का एकमात्र तरीका निरंतर भिन्नता के चरखी संचरण का उपयोग करना है, जिससे कुछ दक्षता खो जाती है। जब वाहन को रोका जाता है, तो एमडीआई के इंजन को चालू रखना पड़ता है और काम करना पड़ता है, जिससे ऊर्जा कम हो जाती है। 2001-2004 में MDI ने रेगुस्की के पेटेंट (नीचे देखें) में वर्णित डिज़ाइन के समान एक डिज़ाइन पर स्विच किया, जो 1990 से पहले का है।
2008 में यह बताया गया था कि भारतीय कार निर्माता टाटा अपने कम कीमत वाले नैनो ऑटोमोबाइल पर एक एमडीआई संपीड़ित वायु इंजन को एक विकल्प के रूप में देख रहा था।[22] टाटा ने 2009 में घोषणा की कि कंप्रेस्ड एयर कार अपनी कम रेंज और कम इंजन तापमान की समस्याओं के कारण विकसित करना मुश्किल साबित हो रही थी।
क्वासिटर्बाइन
न्यूमेटिक क्वासिटुरबाइन इंजन एक कंप्रेस्ड एयर पिस्टनलेस रोटरी इंजन है जो एक रॉमबॉइडल-शेप्ड रोटर (इंजन) का उपयोग करता है, जिसके किनारे कोने पर टिका होता है।
क्वासिटुरबाइन ने संग्रहीत संपीड़ित हवा का उपयोग करके एक वायवीय इंजन के रूप में प्रदर्शित किया है [23] यह सौर ऊर्जा जैसे उपलब्ध बाहरी ताप का उपयोग करके संभावित ऊर्जा प्रवर्धन का भी लाभ उठा सकता है।[24] क्वासिटुरबाइन 0.1 एटीएम (1.47psi) जितना कम दबाव से घूमता है।
चूंकि क्वासिटुरबाइन एक शुद्ध विस्तार इंजन है, जबकि सनकी इंजन और अधिकांश अन्य रोटरी इंजन नहीं हैं, यह एक संपीड़ित द्रव इंजन, वायु इंजन या वायु मोटर के रूप में अच्छी तरह से अनुकूल है।[24]
रेगुस्की
एयर इंजन के अरमांडो रेगुसी के संस्करण में ट्रांसमिशन सिस्टम सीधे पहिये से जुड़ता है, और दक्षता बढ़ाने के लिए शून्य से अधिकतम तक चर टोक़ है। रेगुस्की के पेटेंट की तारीख 1990 से है।[25]
टीम साइको-एक्टिव
साइको-एक्टिव एक बहु-ईंधन/एयर-हाइब्रिड चेसिस विकसित कर रहा है जिसका उद्देश्य ऑटोमोबाइल की एक पंक्ति के लिए नींव के रूप में काम करना है। दावा किया गया प्रदर्शन 50 एचपी/लीटर है। वे जिस कंप्रेस्ड एयर मोटर का उपयोग करते हैं उसे डीबीआरई या डक्टेड ब्लेड रोटरी इंजन कहा जाता है।[26][27]
मृत वायु इंजन डिजाइन
कांगर मोटर
1881 में मिल्टन एम. कांगर ने पेटेंट कराया और माना जाता है कि एक ऐसी मोटर का निर्माण किया जो संपीड़ित हवा या भाप से चलती है जो एक लचीली टयूबिंग का उपयोग करती है जो एक पच्चर के आकार की या झुकी हुई दीवार बनाती है या पहिया के स्पर्शरेखा असर के पीछे की तरफ होती है, और इसे आगे बढ़ाती है प्रणोदक माध्यम के दबाव के अनुसार अधिक या कम गति के साथ।[28]
यह भी देखें
- एंजेलो डि पिएत्रो (आविष्कारक)
- संपीड़ित वायु ऊर्जा भंडारण
- गैस कंप्रेसर
- प्रो की एरिक्सन चक्र ;[29] एक संपीड़ित वायु मोटर की भिन्नता जो हवा को संपीड़ित करने के लिए ईंधन का उपयोग करती है जिसे तुरंत मोटर में इंजेक्ट किया जाता है
- शिकागो वायवीय
- साइमन इंगरसोल
- एटलस कोप्को
संदर्भ
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