Erőgépek

Az erőgép vagy motor vagy többnyire repülő járművek esetén hajtómű olyan gép, mely valamilyen energiaformát (helyzeti, mozgási, hő-, elektromágneses, kémiai) hasznos mechanikai munkává, mozgási energiává vagy tolóerővé alakítja. Leggyakrabban forgómozgást állítanak elő, de az egyenesvonalú vagy az alternáló mozgás is gyakori. Atomenergiát a jelenlegi technológiák közvetlenül nem képesek mechanikai energiává alakítani, általában hőhatását használják ki. Biológiai élő szervezetek a nem termikus kémiai energiát átalakítják mechanikai energiává. Az erőgépeket általában munkagépek/gépek és járművek meghajtására használjuk.

A hajtómű kifejezés azt a fizikai értelemben munkát végző szerkezetet jelenti, amely eszköz egy mechanikus gép működtetéséért illetve mozgatásáért, meghajtásáért felelős. Átvitt értelemben nagyon sok szakma használja, hiszen például az ingaóra járását az inga-hajtómű biztosítja, vagy a vízimalom hajtóműve a víz mozgási energiáját kihasználó vízikerék stb. A hajtómű elsősorban persze a járművek (légi, vízi, földi) mozgatására szolgáló motorok gyűjtőfogalma.

A repülőgépek hajtóműveiről, azok működési elvéről a repülőgépmotor szócikkben lehet bővebben olvasni.
A belső égésű motor magyarázatát lásd az Otto-motor szócikkben.
Az elektromos árammal működő gépekhez a villanymotor adja a meghajtást.
Bizonyos különleges járműveket is erőgépnek nevezünk, pl. a mezőgazdasági erőgépeket (lassú járműnek minősített önjáró munkagép).

Az erőgépek csoportosítása felhasznált energia szerint

az energiaátalakítás kiinduló energiafajtája sokféle lehet, a legfontosabb esetekben mechanikai energiát (vízienergiát) vagy hőenergiát alakítanak át mechanikai energiává.

Mechanikai energiát hasznosító erőgépek

Helyzeti (potenciális) energiát hasznosító erőgép

Víz közeggel működők:
- Felülcsapott vízikerék,
- Reakciós vízturbinák: Francis, Kaplan.
Szilárd test potenciális energiájával működő:
- Rugókkal meghajtott erőgép
Közeg nyomását hasznosító erőgépek
- Hidraulikus munkahengerek
- Pneumatikus munkahengerek
  - Membrános
  - Dugattyús
- Lapátos turbinák

Mozgási energiát hasznosító erőgép

Szél munkaközegű:
- Vitorla
- Szélkerék, szélturbina
Víz munkaközegű:
- Alulcsapott vízikerék
- Akciós vízturbinák: Pelton-, Bánki-, Curtis-turbina
Szilárd test mozgási energiájával működő:
- Lendkerék meghajtású erőgép

Nyomási energiát hasznosító erőgép

Pneumatikus, hidraulikus energiát hasznosító erőgép

Hőerőgépek

Hőerőgépekben egy közeg belső energiáját (jellemzően hőmérsékletét, nyomását, térfogatát, ill. entalpiáját, energiáját) alakítják mechanikai energiává. Alapösszefüggéseik a termodinamikai főtételek.

A hőenergiát égetéssel előállító erőgépek

Belső égésű hőerőgép

az üzemanyag kémiai exoterm reakcióval az erőgépen belül elég, és mechanikai energiát szolgáltat. Egyik típusa a dugattyús motor: Otto-motor, Diesel-motor. További felosztásuk egyéb jellemzőik szerint szokásos, pl. a periodikus szakaszok szerint: kétütemű, négyütemű motorok. A felhasznált üzemanyag szerint lehetnek: benzin, nyersolaj, petróleum, gázmotorok.

Külső égésű hőerőgép

Amelyik hőerőgépnél az égés a munkavégző közegen kívül történik, azt külső égésűnek nevezzük. Külső égésű erőgép: egy külső térben égési folyamattal termelt hőenergiát tartalmazó közeg szolgáltat a gépben mechanikai energiát:

Gőzgép (kazánban termelt gőzzel,
Stirling-motor (külső hevítéssel és hűtéssel),
Gőzturbina (külső kazán),
Hőlégmotor,
Bimetallal működő erőgép.

Gázturbinák

Külön csoportot képeznek a gázturbinák, mert ugyan a munkaközegben történik az égés, de esetenként teljesen elkülönített égéstérben, vagy más (Diesel)gázgenerátorban.

Gázturbina: az égéstérben az égéstermékek járókereket hajtanak meg, mely a mechanikai energia egy részét egy levegőkompresszornak adja át. Szerkezetét tekintve lehet a két egység egy tengelyen, vagy külön egységben, pl. Diesel szabaddugattyús gázgenerátor által szolgáltatott égéstermékekkel meghajtott, csak a járókereket tartalmazó gázturbina. Szoros értelemben véve csak az égéstermékkel meghajtott járókerék alakítja át a hőenergiát mechanikai energiává. Motorok turbo feltöltői szintén gázturbinák, melyeket a motor még forró kipufogó gázai hajtanak, és a motor számára az égéslevegőt elősűrítik.

Nem égéssel működő hőerőgépek

Nem égéssel működő hőerőgépekben a hőfejlesztés más exoterm reakcióval, egyéb folyamatok hulladékhőjével vagy sugárzással (pl. napsugárzással) felvett hővel történhet. A külső égésű erőgépek nagy része alkalmas nem égetéssel termelt hő hasznosítására is.

Villamos energiát hasznosító erőgépek

Elektromágnesek
Villanymotorok:
- egyenáramú motorok,
- váltakozó áramú motorok:
  - egyfázisú
  - többfázisú
- Lineáris villamos motorok
Villamos áram hőhatását hasznosító eszközök
- Nitinol "izomhuzal"-ok (hőhatásra hosszanti irányban zsugorodó ötvözött huzal, húzóerő létrehozására képes)
- Mozgató bimetallok

Nem termikus kémiai energiát hasznosító erőgép

Biológiai folyamatokban az élő szervezetek molekuláris motorja.

Az erőgépek egyéb tulajdonságai szerint további osztályozás lehetséges:

Az erőgépek csoportosítása szerkezeti felépítése szerint

Térfogatkiszorításos gépek (volumetrikus gépek)

Az energia átalakítás során a közeg térfogata változik, valamint a közeg áramlása periodikusan változik. A térfogatkiszorításos gépek általánosan használt kifejezése a motor (dugattyús motor), de használjuk energiaközvetítő rendszerekben erőátvitelnél a hidraulikus motor kifejezést is (a szivattyú, illetve kompresszor ellentettjeként).

Turbinák (szoros értelemben vett áramlástechnikai gépek)

Működési alapelvük az impulzusnyomatéki tétel, szerkezetük lapátozott, forgó járókerékből áll, a közeg az erőgépen át megszakítás nélkül áramlik. A turbófeltöltőkben, turbinákban az áramló munkaközeg mozgási energiája is jelentős, de lehet turbina megnevezése egy túlnyomóan helyzeti energiát hasznosító erőgépnek is (Francis-turbina).

Irodalom

Pattantyús: Gépész és villamosmérnökök kézikönyve, 4. Energiafejlesztő és szállítógépek (Műszaki könyvkiadó, 1962)
Fűzy Olivér: Vízgépek (Tankönyvkiadó, 1965)
Dr. Barótfi István: Energia felhasználói kézikönyv, (Környezettechnika Szolgáltató Kft. 1993)
Erő- és munkagépek I. Miskolc Egyetemváros 2005, Dr. Szabó Szilárd, Áramlás- és Hőtechnikai Gépek Tanszéke [1]
Beke János: Műszaki hőtan mérnököknek (Szaktudás Kiadó Ház Zrt. 2000)
Dr. Sembery Péter - Dr. Tóth László: Hagyományos és megújuló energiák (Szaktudás Kiadó Ház, 2004)
alternatív energia eljárások, hőerőgépek, egzotikumok, újdonságok, játékok, érdekességek, elképzelések, ötletek gyűjtőhelye

Kapcsolódó szócikkek