Rotary Wankel [PDF]

Citation preview

MAKALAH OPERASI TEKNIK KIMIA “POMPA ROTARY”



KELOMPOK 7 JENI DIAN DWI TANTIA



(15521156)



SALMA AVIA P



(15521238)



SRI WAHYUNI



(15521136)



RINI ARTIKA



(15521186)



SYAR RISKY HUDA



(15521



TEKNIK KIMIA



)



FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 2016



PENDAHULUAN A. Latar Belakang Mesin rotary atau Rotary Engine adalah tipe awal dari mesin dengan pembakaran internal, yang dirancang dengan rotor dalam konfigurasi radial dimana poros engkol tetap diam dan seluruh rotor diputar di sekitarnya. Ruang bakar Rotary Engine terbentuk antara rongga (cavity) yang dibuat di permukaan rotor dengan permukaan housing. Karena rotor tersebut memiliki 3 sisi permukaan rongga, maka ruang bakar pada mesin rotary berputar searah dengan putaran rotor. Salah satu pabrikan mobil yang menggunakan Rotary Engine adalah Mazda, diantaranya Mazda RX-7 dan RX-8. Kedua mobil tersebut menggunakan mesin 2 rotor berkapasitas 1.300 cc. Mobil Mazda lainnya yang menggunakan Rotary Engine yaitu Mazda Eunos Cosmo dengan 3 rotor B. Rumusan Masalah 1. Apa itu mesin Rotary? 2. Bagaimana cara kerja mesin rotary? 3. Apa saja kelebihan dan kekurangan mesin rotary?



PEMBAHASAN



Mesin wankel atau disebut juga mesin rotary adalah mesin pembakaran dalam yang digerakkan oleh tekanan yang dihasilkan oleh pembakaran diubah menjadi gerakan berputar pada rotor yang menggerakkan sumbu. A. Sejarah mesin rotary Mesin rotary dibuat oleh seorang ahli mesin Jerman bernama Dr.Felix Wankel pada tahun 1957(mazda). Reseacrh untuk mesin ini pertama kali dilakukan oleh Dr.Felix Wankel pada tahun 1924, dimana pada saat itu Dr.Felix Wankel



berharap



mesin



ciptaannya



akan



berguna



untuk



negaranya,



Jerman(mazda). Pertama kali penelitian dilakukan di sebuah laboratorium kecil yang dia dirikan di Jerman. Penelitian itu dia lakukan selama perang dunia ke-2. Setelah perang dunia ke-2 berakhir Dr. Felix Wankel mendirikan Technical Institut of Engineering study dan melanjutkan penelitiannya tentang mesin rotary. Melihat reseacrh yang dilakukan oleh Dr.Felix Wankel perusahaan motor NSU tertarik untuk mengadopsikan mesin rotary tersebut dan telah memenangkan berbagai kejuaran grandprix di dunia. Mesin ini terbukti kemampuannya dengan diperlihatnkannya bukti bahwa mesin motor dengan kapasitas 50cc dapat melesat hingga kecepatan 192.5 km/jam(mazda), bandingkan dengan motor sekarang, motor masa kini yg dapat melaju hingga medekati 200 km/jam merupakan motor dengan kelas cc yang tergolong jauh lebih besar yaitu dari 150cc-250cc . Dan pada akhirnya mesin rotary yang sesungguhnya lahir pada tahun 1958(mazda1). B. SINGLE ROTOR a. Vane Vane pump berfungsi untuk membangkitkan tekanan hidraulis. Dimana pada bagian atas pompa terdapat reservoir yang selalu terisi air dengan fluida khusus, dan permukaan fluida harus selalu diperiksa secara teratur, yaitu temperatur fluida, adanya gelembung atau fluida menjadi keruh.



Berikut



Perpindahan aliran dalam Bumbungan dan flow ratenya :



1. Untuk prosedur pengaliran, rotor digerakan sesuai dengan panah (Row) dengan aliran penghisap pada dua sisi (atas dan bawah) dimana sudusudu (4) masih terlalu kecil. 2. Dengan putaran selanjutnya



sudu-sudu akan menjadi



terisi penuh



dengan oli, ketika sudu-sudu sudah mencapai ukuran maksimum (jarak maksimum dari



ruang gerak



dipisahkan dari sisi tekan



dalam dari titik pusat rotor)



maka



dengan menggunakan cakram-cakram



pengontrol kemudian dihubungkan dengan sisi yang bertekanan. Sudusudu tersebut didorong ke dalam alurnya mengikuti bentuk kurva cam ring (bumbungan) .Volume sudu sekali lagi menjadi dipersempit sehingga fluida oli terdorong ke sisi yang bertekanan. Karena kurva bumbungan (cam ring mempunyai bentuk ekxentrik Ganda), maka setiap sudu akan mengalami duakali proses pengaliran pada setiap putaran. Pada waktu yang bersamaan ruang hisap dan dua ruang tekan terletak bersamaan, karena poros penggerak bebas beban secara hidraulik. Tekanan diterapkan dibelakang sudu (5) dengan demikian penyekatan yang lebih baik dapat dicapai. Walau demikian, karena geseran tidak dapat meningkat banyak, kedua sudu pada alur rotor mempunyai ruang yang terletak berlawanan seperti gambar berikut :



Ruang-ruang pada sudu menyebabkan tekanan imbang antara sisi jalan (running) dan sisi balik (return) .Permukaan dari sudu menetap sebagai permukaan kontak Untuk tekanan. Tekanan kontak yang lebih tinggi tidak diperlukan pada sisi hisap. Dengan demikian akhir dari sudu (6) bebas ke tangki. a) Aplikasi Pompa Vane 1. Pada power steering mobil Vane pump berfungsi untuk membangkitkan tekanan hidraulis dan di gerakkan oleh mesin atau motor listrik. b) Keuntungan dan Kerugian 1) Keuntungan:  Menangani kecilnya kapsitas pada tekanan yang relatif lebih tinggi.  Mengkompensasi keausan melalui perpanjangan baling - baling.  Kadang - kadang pilihan untuk pelarut LPG. 2) Kerugian:  Tidak cocok untuk tekanan tinggi. b. Piston Sebagai elemen yang menghandel gas/udara pada proses pemasukan (suction), kompresi (compression) dan pengeluaran (discharge)



Piston adalah komponen mesin yang membentuk ruang bakar bersama – sama dengan silinder blok dan silinder head. Piston jugalah yang melakukan



gerakan naik turun untuk melakukan siklus kerja mesin, serta piston harus mampu meneruskan tenaga hasil pembakaran ke crankshaft. Jadi dapat kita lihat bahwa piston memiliki fungsi yang sangat penting dalam melakukan siklus kerja mesin dan dalam menghasilkan tenaga pembakaran. Cara Kerja Piston Dengan fungsi tersebut, maka piston harus terpasang dengan rapat dalam silinder. Satu atau beberapa ring (cincin) dipasang pada piston agar sangat rapat dengan silinder. Pada silinder dengan temperatur kerja menengah ke atas, bahan ring terbuat dari logam, disebut dengan ring piston (piston ring). Sedangkan pada silinder dengan temperatur kerja rendah, umumnya bahan ring terbuat dari karet, disebut dengan ring sil (seal ring). Agar menghasilkan tenaga gerak, pada mesin bensin diiakukan tahapan proses berikut : 1. Pengisapan gas (campuran bensin dan udara) ke dalam silinder ketika piston bergerak turun. 2. Kompresi di dalam ruang bakar ketika piston bergerak naik. Di akhir kompresi ini dilakukan penyalaan oleh busi, agar gas terbakar. 3. Kerja yaitu bergeraknya pinton ke bawah karena terdesak oleh gas hasil pembakaran yang bersuhu dan bertekanan tinggi. 4. Pembuangan, yaitu membuang gas sisa pembakaran ke luar silinder.



c. Screw Cara kerja oleh gerak putar poros ulir zat cair mengalir dalam arah aksial. Pompa jenis ini hanya dapat digunakan untuk tekanan pada saluran kempa lebih rendah dari tekanan pada saluran isap dan bila zat cair yang dipompa mempunyai kekentalan tinggi. Pada keadaan kering pompa ini tidak dapat mengisap sendiri, sehingga sebelum digunakan pompa ini harus terisi cairan yang akan dipompa (dipancing).



Kegunaan Pompa ulir ini digunakan untuk zat padatan semen contohnya. Secara umum pompa rotari mempunyai kecepatan aliran volum yang konstan asal kecepatan putarannya dapat dipertahankan tetap. Selain itu alirannya lebih teratur (tidak terlalu pulsatif). Hal ini sangat berbeda dengan pompa reprocating. C. Multiple Rotor a. Pompa Roda Gigi (Gear Pump) Pompa ini mempunyai komponen pemompaan berbentuk roda gigi . Carakerjanya



yaitu



apabila



gigi



dari



roda



gigi



mulai



menutup



(discharge),zat cair terhisap kecelah antar gigi, kemudian ketika roda gigi membuka (suction) zat cairditekan keluar kesisi buang. Zat cair yang dipompa juga sekaligus melumasi roda gigi.Pompa roda gigi dibagi mejadi dua yaitu internal gears pump [gambar A] dan external gear pump [gambar B]. Pompa roda gigi banyak dipakai untuk pompa pelumas pada mesin.



Kegunaan



Saran umum untuk penggunaan gear pumps yaitu: Untuk mencegah terjadinya kemacetan dan aus saat pompa digunakan maka zat cair yang dipompa tidak boleh mengandung padatan dan tidak bersifat korosif. Pompa dengan penggigian luar banyak digunakan untuk memompa minyak pelumas ataucairan lain yang mempunyai sifat pelumasan yang baik. Pompa dengan penggigian dalam dapat digunakan untuk memompa zat cair yang mempunyai kekentalan (viskositas) tinggi, seperti tetes, sirop, dan cat. b. Lobe Pump Rotary Lobe Pump (Rotary Piston Pump). Pompa rotary lobe mirip dengan pompa roda gigi, hanya saja menggunakan semacam rotor berbentuk cuping (lobe). Terdapat dua rotor cuping di dalam casing pompa, yang keduanya digerakkan oleh sumber penggerak dan diatur sedemikian rupa oleh roda gigi yang berada di luar bodi pompa sehingga kedua rotor berputar seirama. Putaran dari rotor ini menimbulkan ruang kosong sehingga fluida dapat masuk ke dalamnya dan ikut berpindah ke sisi outlet. Pada sisi outlet kedua cuping rotor bertemu sehingga menutup rongga yang ada dan mendorong fluida kerja keluar melalui outlet pompa.



Kegunaan Pompa lobe dapat digunakan untuk memompa cairan yang kental (viskositasnya tinggi) dan mengandung padatan. Pemilihan dua rotor lobe atau tiga rotor lobe didasarkan atas ukuran padatan yang terkandung dalam cairan, kekentalan cairan, dan kontinyuitas aliran. Dua rotor lobe



cocok digunakan untuk cairan kental, ukuranpadatan yang relatif kasar dengan kontinyuitas kecepatan aliran yang tidak halus. c. Screw Pump Cara kerja oleh gerak putar poros ulir zat cair mengalir dalam arah aksial. Pompa jenis ini hanya dapat digunakan untuk tekanan pada saluran kempa lebih rendah dari tekanan pada saluran isap dan bila zat cair yang dipompa mempunyai kekentalan tinggi. Pada keadaan kering pompa ini tidak dapat mengisap sendiri, sehingga sebelum digunakan pompa ini harus terisi cairan yang akan dipompa (dipancing).



Kegunaan Pompa ulir ini digunakan untuk zat padatan semen contohnya. Secara umum pompa rotari mempunyai kecepatan aliran volum yang konstan asal kecepatan putarannya dapat dipertahankan tetap. Selain itu alirannya lebih teratur (tidak terlalu pulsatif). Hal ini sangat berbeda dengan pompa reprocating. D. Cara Kerja



1. Posisi rotor sisi a merupakan proses langkah hisap, pada langkah hisap campuran udara dan bahan bakar dihisap masuk ke ruang vakum. 2. Posisi rotor sisi b awal merupakan proses langkah kompresi, pada langkah ini campuran udara dan bahan bakar dikompresikan, posisi rotor sisi b akhir merupakan proses langkah usaha, pada langkah ini busi membakar campuran udara dan bahan bakar, tekanan tinggi hasil dari pembakaran menghasilkan ledakan dan menimbulkan tenaga untuk menggerakkan rotor. 3. Posisi rotor sisi c merupakan proses langkah pembuangan, pada langkah ini tekanan tinggi hasil pembakaran keluar melalui exhaust port menuju knlapot.



Mesin wankel akan menghasilkan 3 langkah tenaga dalam satu kali putaran penuh pada mesin, maka 6 kali lebih cepat menghasilkan tenaga dibandingkan motor bakar 4 langkah pada satu kali putaran penuh mesin dan 3 kali lebih cepat menghasilkan tenaga dibandingkan motor bakar 2 langkah pada satu kali putaran penuh mesin. Ukuran dan bentuk dari rotor serta ruang bakar dapat mempengaruhi tenaga yang dihasilkan. Untuk pemanfaatan tenaga yang besar sekaligus mesin halus (minim getaran), maka dikembangkan mesin wankel dengan dua rotor, yang dipasang berbanding tegak lurus dengan rotor kedua. Biasanya sisi-sisi dari rotor diberi cekungan kedalam yang berfungsi sebagai ruang bakar tambahan. Ujung-ujung dari rotor terdapat seal yang berfungsi sebagai perapat antara rotor dengan rumah rotor pada saat kompresi, agar tidak



terjadi kebocoran kompresi. Pendinginan pada mesin wankel menggunakan air pendingin sedangkan untuk rotornya menggunakan pendinginan oli.



E. Kelebihan dan Kekurangan Mesin Rotary Salah satu keunggulan mesin rotary adalah mesinnya kompak & keluaran tenaga yang dihasilkan cukup besar meski kapasitas mesinnya terbilang kecil. Pada awalnya banyak pabrikan yang menggunakan mesin ini seperti GM, Mercedes Benz, Mazda, Rolls Royce dsb. Namun diantara semua pabrikan saat ini hanya tinggal pabrikan Mazda saja yang serius mengembangkan mesin rotary. Kelemahannya adalah Mesin rotary ini cukup boros bahan bakar dan mahal. Kelebihan  



  



Ukuran keseluruhan lebih kecil sehingga lebih ringan. Aliran zat cair yang dihasilkan uniform/seragam.  Dapat bekerja dengan putaran tinggi sehingga dapat dihubungkan dengan tenaga penggeraknya. Tekanan yang dihasilkan cukup tinggi Dapat bekerja pada pengisapan kering. Dapat bekerja dengan berbagai posisi. Kekurangan Bekerja tidak maksimal apabila digunakan untuk cairan yang bercampur zat padat.



Kesimpulan Mesin wankel atau disebut juga mesin rotary adalah mesin pembakaran dalam yang digerakkan oleh tekanan yang dihasilkan oleh pembakaran diubah menjadi gerakan berputar pada rotor yang menggerakkan sumbu. Cara kerja mesin wangkel atau rotary ini adalah tanda "A" merupakan salah satu ujung dari rotor. Tanda "B" menunjukkan sumbu eccentric yang menggerakkan poros mesin. Sumbu poros mesin berputar tiga kali untuk setiap putaran rotor mengelilingi poros eccentric. Mesin rotary ini memiliki kelebihan speed yang begitu cepat namun memiliki kekurangan yang mahal dan boros bahan bakar.