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 belsőégésű robbanómotor magyarázatát lásd az Otto-motor szócikkben.
• Az elektromos árammal működő gépekhez a villanymotor adja a meghajtást.

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, ill. kompresszor ellentettjeként).

Turbo-gépek (szoros értelemben vett áramlástechnikai gépek)

működési alapelvük az impulzusnyomatéki tétel, szerkezetük lapátozott, forgó járókerékből áll, a közeg az erőgépen át megszakítás nélkül áramlik. A turbo-gépekben, 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