Воздушный компрессор с приводом от человека и система хранения энергии

Автор: Энди Лагздиньш, первоначально опубликовано в журнале Low-Tech Magazine.

15 августа 2023 г.

Энди Лагздиньш построил и задокументировал воздушный компрессор с педальным приводом для работы электроинструментов в своей мастерской по производству мотоциклов.

Когда я осматриваю свой магазин мотоциклов, я вижу повсюду пневматические инструменты. От ручных инструментов, таких как ударные пистолеты, шлифовальные машины, ножницы, пилы и шлифовальные машины, до крупного оборудования, включая пескоструйный шкаф и шиномонтажный станок; Воздух является жизненно важной частью выполнения самых разных задач.

Воздушный компрессор, который я использую с 1990-х годов, использует электродвигатель мощностью 220 В и мощностью 7 л.с., который приводит в движение двухступенчатый воздушный насос со скоростью 800 об/мин, который наполняет бак емкостью 80 галлонов до давления 150 фунтов на квадратный дюйм примерно за пять минут. Это была очень надежная машина, до такой степени, что я почти никогда о ней не задумывался. Только когда происходит отключение электроэнергии, я понимаю, насколько я полагаюсь на готовый запас сжатого воздуха.

В быстро меняющемся мире, где недорогая и надежная энергия больше не является чем-то само собой разумеющимся, я решил построить систему для наполнения моих баллонов воздухом без использования электричества или топлива. В моей конструкции не должно быть никакой электроники, а при минимальном обслуживании компоненты должны прослужить всю жизнь. Я хотел использовать как можно больше бывших в употреблении деталей, чтобы снизить затраты и стимулировать переработку и повторное использование.

Первой задачей было найти баллон с воздухом. Я нашел воздушный компрессор Ingersoll Rand емкостью 80 галлонов, выпущенный в 1952 году. Я снял воздушный насос и электродвигатель. Исходный воздушный насос был заменен новым агрегатом Speedaire, рассчитанным на давление 115 фунтов на квадратный дюйм и для работы которого обычно требуется двигатель мощностью ½ л.с. Насос крепится к верхней части воздушного резервуара с помощью стальной пластины, которая крепится болтами к оригинальной пластине двигателя.

На месте электродвигателя я установил прочный стальной вал на самоцентрирующихся опорных подшипниках. На этом валу закреплены три шкива компрессора массой 20 кг, которые используются в качестве маховиков для плавности работы. Эти шкивы имеют отверстие диаметром 1 ⅜ дюйма и диаметр 16 дюймов. Один клиновой ремень серии 4L соединяет вал маховика с воздушным насосом.

Изображение: Компрессор и шкивы компрессора, используемые в качестве маховиков. Фото Энди Лагздиньша.

Изображение: Цельный стальной вал с тремя шкивами компрессора, используемыми в качестве маховиков. Фото Энди Лагздиньша.

Следующим на повестке дня был поиск человеческого источника энергии для вращения маховиков. Я нашел велотренажер Schwinn 1970-х годов, который был очень хорошо сконструирован почти полностью из стальных компонентов. Я убрал его до самого необходимого и установил восьмискоростную велосипедную втулку Sturmey Archer с внутренним редуктором вместо оригинального колеса со спицами. Эта втулка имеет диапазон передаточных чисел от 1:1 до 3,25:1, а переключение передач осуществляется с помощью селекторного переключателя на руле.

Чтобы справиться с усилием при резком педалировании, шатунный узел был заменен трубчатыми шатунами из хромомолибденового сплава, герметичными подшипниками и платформенными педалями от гоночного велосипеда BMX. Руль и вынос руля были заменены компонентами Cr-Mo, чтобы минимизировать изгиб при интенсивном использовании, а для надежности используются велосипедные цепи высочайшей прочности 1/8 дюйма.

На этом этапе велосипед и воздушный бак были выровнены друг по другу и установлены на рамах из обработанной древесины размером 6х6 дюймов в правильном положении. Выходная звездочка велосипеда соединяется другой цепью с аналогичной звездочкой на конце вала маховика, и теперь система привода готова.

Изображение: Велотренажер Schwinn 1970-х годов. Кривошип в сборе был заменен трубчатыми шатунами из хромомолибденового сплава, герметичными подшипниками и платформенными педалями от гоночного велосипеда BMX. Фото Энди Лагздиньша.

Изображение: Восьмискоростная велосипедная втулка Sturmey Archer с внутренним редуктором. Фото Энди Лагздиньша.

Чтобы управлять потоком воздуха, я включил двухступенчатую систему. Бак на 10 галлонов и бак на 80 галлонов имеют отдельные клапаны, поэтому я могу заполнять каждый из них независимо, оба вместе, или перекачивать воздух из одного бака в другой. Манометры на каждом резервуаре используются для контроля давления. Когда большой резервуар изначально заполнен, я поднимаю его до 50 фунтов на квадратный дюйм, подавая его непосредственно из воздушного насоса. В этот момент я начинаю заполнять маленький резервуар до давления 100 фунтов на квадратный дюйм, а затем выливаю его в большой резервуар.