인간 동력 공기 압축기 및 에너지 저장 시스템

Andy Lagzdins 저, 원래 Low-Tech Magazine에서 발행됨

2023년 8월 15일

Andy Lagzdins는 오토바이 작업장에서 전동 공구를 작동하기 위해 페달로 구동되는 공기 압축기를 제작하고 문서화했습니다.

오토바이 매장을 둘러보면 공압 공구가 곳곳에 있습니다. 임팩트 건, 샌더, 가위, 톱 및 그라인더와 같은 휴대용 도구부터 샌드블래스트 캐비닛 및 타이어 기계를 포함한 대형 장비까지; 공기는 다양한 작업을 수행하는 데 중요한 부분입니다.

1990년대부터 제가 사용해 온 공기 압축기는 220V, 7hp 전기 모터를 사용하여 2단계 공기 펌프를 800rpm으로 회전시켜 약 5분 만에 80갤런 탱크를 150psi까지 채웁니다. 제가 그것에 대해 거의 생각하지 않을 정도로 매우 신뢰할 수 있는 기계였습니다. 정전이 발생한 후에야 나는 준비된 압축 공기 공급에 얼마나 의존하고 있는지 깨닫게 됩니다.

앞으로 저렴하고 안정적인 에너지가 더 이상 주어지지 않는 급변하는 세상에서 저는 전기나 연료를 사용하지 않고 공기 탱크를 채울 수 있는 시스템을 구축하기 시작했습니다. 내 디자인에는 어떤 유형의 전자 장치도 사용되지 않으며 최소한의 유지 관리만으로 구성 요소가 평생 동안 지속되어야 합니다. 저는 비용을 절감하고 재활용과 용도 변경을 장려하기 위한 노력의 일환으로 중고 부품을 최대한 많이 사용하고 싶었습니다.

첫 번째 사업 순서는 공기 탱크를 찾는 것이 었습니다. 저는 1952년에 제조된 80갤런 Ingersoll Rand 공기 압축기를 발견했습니다. 공기 펌프와 전기 모터를 제거했습니다. 원래 공기 펌프는 115psi 등급의 새로운 Speedaire 장치로 교체되었으며 일반적으로 작동하려면 ½hp 모터가 필요합니다. 펌프는 원래 모터 플레이트에 볼트로 고정되는 강철 플레이트를 사용하여 공기 탱크 상단에 장착됩니다.

전기 모터 위치에는 셀프 센터링 필로우 블록 베어링에 견고한 강철 샤프트를 설치했습니다. 이 샤프트에는 원활한 작동을 위해 플라이휠로 사용되는 20kg 압축기 풀리 3개가 있습니다. 이 풀리의 보어는 1 ⅜”이고 직경은 16”입니다. 단일 4L 시리즈 V-벨트는 플라이휠 샤프트를 공기 펌프에 연결합니다.

이미지: 플라이휠로 사용되는 압축기 및 압축기 풀리. 사진: 앤디 라그즈딘스(Andy Lagzdins)

이미지: 플라이휠로 사용되는 3개의 압축기 풀리가 있는 견고한 강철 샤프트. 사진: 앤디 라그즈딘스(Andy Lagzdins)

다음 의제는 플라이휠을 회전시킬 수 있는 인력을 찾는 것이었습니다. 나는 거의 모든 강철 부품으로 매우 잘 만들어진 1970년대 Schwinn 운동용 자전거를 발견했습니다. 나는 그것을 기본적인 것만 제거하고 원래 스포크 휠 대신 Sturmey Archer 8단 내부 기어 자전거 허브를 설치했습니다. 이 허브의 비율 범위는 1:1에서 3.25:1이며, 기어 변경은 핸들바의 선택 스위치를 사용하여 수행됩니다.

강한 페달링의 힘을 처리하기 위해 크랭크 어셈블리를 BMX 경주용 자전거의 관형 Cr-Mo 합금 크랭크 암, 밀봉 베어링 및 플랫폼 페달로 교체했습니다. 핸들바와 스템을 Cr-Mo 부품으로 교체하여 험난한 사용 시 휘어짐을 최소화했으며, 최고 강도의 1/8인치 자전거 체인을 사용하여 신뢰성을 높였습니다.

이 시점에서 자전거와 공기 탱크가 서로 정렬되었고 6"x6" 처리된 목재 프레임에 올바른 위치에 장착되었습니다. 자전거 출력 스프로킷은 다른 체인으로 플라이휠 샤프트 끝에 있는 유사한 스프로킷에 연결되며 이제 구동 시스템이 완성됩니다.

이미지: 1970년대 Schwinn 운동용 자전거. 크랭크 어셈블리는 BMX 경주용 자전거의 관형 Cr-Mo 합금 크랭크 암, 밀봉 베어링 및 플랫폼 페달로 교체되었습니다. 사진: 앤디 라그즈딘스(Andy Lagzdins)

이미지: Sturmey Archer 8단 내부 기어 자전거 허브. 사진: 앤디 라그즈딘스(Andy Lagzdins)

공기 흐름을 관리하기 위해 2단계 시스템을 통합했습니다. 10갤런 탱크와 80갤런 탱크는 별도로 밸브가 달려 있어 각각을 독립적으로 채우거나 함께 채우거나 한 탱크에서 다른 탱크로 공기를 전달할 수 있습니다. 압력을 모니터링하는 데 사용되는 각 탱크의 게이지. 대형 탱크가 처음 채워지면 공기 펌프에서 직접 공급하여 최대 50psi까지 가져옵니다. 그 시점에서 나는 작은 탱크에 최대 100psi까지 채우기 시작하고 이를 큰 탱크에 버립니다.