2013-2-15 heat exchanger

一応完成したのですが、いくつか納得行かないところがありました。
まず一番はフロートチャンバー。どうもオーバーフローを良くします。バルブを持ち上げる部分を移動してストロークを長くしたりといろいろトライしましたが結局うまく行かずに、Oリングタイプは止めにして鋼球を使うものにしました。これで何とかなりました。写真は取り忘れました。

2番目は
上部シリンダー(1番2番9番)がうまく点火しているときは下側(5番6番)が失火してしまいがちです。(かぶっています)
この状態からガスを薄くして行くとあるところを過ぎると下側が点火しはじめます。しかしこの時点では上側が失火しがちになります。
多分、ガソリンが完全に気化しきれずに、霧状に後部チャンバー内に広がり、上部と下部のシリンダーへ行く混合気に差がでてしまっているのではと推測しました。
この観点から実機のエンジンを見ますと、実機エンジンには排気を利用して吸気の温度を調整する機構が付いているようです。(Right J-5 など)。 実機ではサーモスタットを利用してバルブを開けたり閉めたりして吸気温度を一定にしているようですが、とてもそんなものは作れそうもありません。と言うことで手動式の熱交換機(heat exchanger) を作りました。


Almost completed, but I could not get full satisfaction.
First, the float chamber often over flowed. I made some arrangement but it did not work well.
I decided to make another steel ball valve type float chamber and it worked well.

Second.
When the upper part of the cylinder (NO1 and 2,9) worked well, the lower (No,5 and 6)
misfired(soaked)) , and the lower ran well, the upper misfired (lean).

I decided to make heat exchanger.

0.8t真鍮板から側板を切り出しているところです。2枚まとめて穴あけをして、重ねた状態で切り出しています。細かい修正も手作業です。

Cutting the brass side plate.
全部品が完成しました。左の円筒状フィン部分とコントロールホーンのみが機械作業です。これらは失敗無く所定の寸法にささっとできるのですが、手作業は時間がかかりました。


I have made all parts.
パイプを本体に固定するフランジを作っています。こちらも手作業でしてしまいました。

making flanges
まあまあ許容範囲で出来ました。

almost acceptable.
排気を本体に持ってくるパイプの穴開け加工をジグ上でやっています。

初めはジグ無しでもなんとかと思ったのですが、数時間トライしてとんでもない話だと言うことを思い知らされました。ジグ無しでは私の3次元空間認識能力では100年もかかってしまうでしょう。


Boring the connective portion on the jig.
半日ほど頑張ってどうにかぴったり合うようになりました。少しずつ、すこーしずつ削っては合わせ、また削りの繰り返しです。


After a half day meticulous work, I could get fine adjustment.
ロウ付けが終わりました。
つけるものが小さいのでロウ付け自体は簡単でした。(ちょっとロウを使い過ぎました)

Brazed
はずしてみてびっくり。後ろ側がぱっくり口を開けていました。ジグが邪魔して後ろ側が見えなかったのでこんな風になりました。

サイズ的にはぴったり。
後ろ側が見えるジグを作り直しました。

Wahoo!
There is a big mouth on back side.
I could not see the backside on the jig

I made another jig that can see the backside.
手作業でヤスリとリューターで切り口を合わせるのは非常に大変なので、なんとか機械加工でと思い思案しました。

紙の上でいろいろ考えたら、接合する角度の半分の角度だけ傾けて二つのパイプを中心までエンドミルで削ってしまえば切り口は合同になることがわかりました。当たり前と言えば当たり前なのですが、合同になるのかどうか頭の中だけではどうしてもイメージ出来ませんでした。
紙に書いてなおかつ削ってみました。

うまく行きました。

Hand filing to get fine adjustment is very difficult for me.
I thought to get it with milling machine.

I checked it on the paper and try it on steel bar.

I could get it.
角度を測っています。
CAD上で検討して60度で接合して少し加工するとうまく行くようなので半分の30度傾けています。

Set the angle on the vise.
In this case, the connecting angle is 60 degree and set angle is half of it.
把持具ではさんでバイスに固定しています。
曲げ加工の済んだパイプを定盤上でこの把持具にセットしてバイスに載せると自分の決めた方向と角度で切削できます。

低融点合金を充満して切削すると安心ですが、注文してくるまでの間に削ってしまいました。0.1mmずつなら問題ないようです。

The pipe is fixed on the fixture.
If you set the bent pipe on the fixture with designated angle(rotation) , you can mill the pipe in right direction. (you had to set the pipe with right angle and right rotation)
受け側の切削が終わりました。
切削深さは中心まで。
と言っても中心に何かあるわけではないのであらかじめ計算で深さを求めておきます。
この場合は8φで30度なので、4.62mmになります。

another part.
The depth of the milling was calculated on the paper before cutting.
For example, in this case the diameter of the pipe is 8mm and angle is 30 degree then the depth is 4.62mm
合わせてみました。
当然と言えば当然ですがぴったり合います。

I could get fine adjustment.
ジグにセットしてロウ付けしました。
赤矢印で示すようにこのジグは後ろ側からも接合部が目視できるように解放されています。
わずかに湾曲した部位に接合部が来てしまったため、少しだけ手作業で修正を余儀なくされました。接合部は直線で形成されているので、修正もどこを直せばいいかすぐ分かり比較的簡単です。


Brazed.
うまくできたかに見えます。
実際にエンジンで確認したら長さが足りません!

角度あわせをするときはパイプを少し長めにとっていますのでジグを組んだままではジグにセットできません。
いったんばらしてパイプをジグパーツにはめて組んでいます。この時アングルの組付けを逆にしてしまいました。アングル分だけ短くなってしまいました。

相当へこみました。

作り直すしかありません。


I could get good result I thought.
But when I set it on the engine, it was somewhat shorter.

I found that I mistook to set the jig.


I had to make another one.
3個目でやっと何とかなりました。

一番手前がうまく行ったもの。バフ掛けもしてあります。2番目も磨けば光沢は1番目と同じになります。

2番目は寸法がちょっと足りないもの。
3番目は後ろに隙間が出来てしまった真鍮製試作品です。

なんだかんだで2週間くらいかかってしまいました。


At last I could get right one.
It took over two weeks to get this one.
組んでみました。
この状態だと吸気は手前から取り入れますので、熱交換は起きません。

Assembled.
The valve is open and there is no heat exchange.
弁を閉じています。この状態だと排気で暖められた空気をキャブレターに供給で出来ます。


The valve is closed.
Heat exchange.
エンジンに載せました。
緑矢印が熱交換機。
黄色矢印が5番と6番のシリンダーの排気管との接合部です。

この状態でジグ無しでパイプを曲げて接合してぴったりにしようなどと考えたのはあさはかでした。布団の中で考えたときは簡単なはずたっだのですが・・・・

3DCADで出発点と接合点、終点を決めてスプライン曲線を描くのとはわけが違います。

ジグ8割実作業2割だそうですが、真実を言い当てているなと実感します。


On the engine.
実装して回してみました。
大分調子は良くなりましたがまだ完璧というわけには行きません。6番 8番が失火しているようです。原因は今の所分かりません。もう少し回してみましょう。

熱交換機自体は機能を調べるために手前の排気管に触りやけどをしましたが、本体は暖かい程度にしかなっていません。うまく機能しているようです。


This exchanger seemed to work well but some cylinder misfired.
I do not know why.
I will check it.

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