Как сделать своими руками двигатель стирлинга: Мощный двигатель Стирлинга своими руками :: SYL.ru

Содержание

Мощный двигатель Стирлинга своими руками :: SYL.ru

Двигатель Стирлинга, некогда известный, был надолго забыт из-за широкого распространения другого мотора (внутреннего сгорания). Но сегодня о нем слышно все больше. Может быть, у него есть шансы стать более популярным и найти свое место в новой модификации в современном мире?

История

Двигатель Стирлинга — это тепловая машина, которая была изобретена в начале девятнадцатого века. Автором, как понятно, был некий Стирлинг по имени Роберт, священник из Шотландии. Устройство представляет собой двигатель внешнего сгорания, где тело движется в замкнутой емкости, постоянно меняя свою температуру.

Из-за распространения другого вида мотора о нем почти забыли. Тем не менее, благодаря своим преимуществам, сегодня двигатель Стирлинга (своими руками многие любители сооружают его дома) снова возвращается.

Основное отличие от двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что энергия тепла приходит извне, а не вырабатывается в самом двигателе, как в ДВС.

Принцип работы

Можно представить замкнутый воздушный объем, заключенный в корпусе, имеющем мембрану, то есть поршень. При нагревании корпуса воздух расширяется и совершает работу, выгибая таким образом поршень. Затем происходит охлаждение, и он вгибается снова. В этом состоит цикл работы механизма.

Немудрено, что термоакустический двигатель Стирлинга своими руками многие изготавливают в домашних условиях. Инструментов и материалов для этого требуется самый минимум, который найдется в доме у каждого. Рассмотрим два разных способа, как легко его создать.

Материалы для работы

Чтобы сделать двигатель Стирлинга своими руками, понадобятся следующие материалы:

  • жесть;
  • спица из стали;
  • трубка из латуни;
  • ножовка;
  • напильник;
  • подставка из дерева;
  • ножницы по металлу;
  • детали крепежа;
  • паяльник;
  • пайка;
  • припой;
  • станок.

Это все. Остальное — дело нехитрой техники.

Как сделать

Из жести готовят топку и два цилиндра для базы, из которых будет состоять двигатель Стирлинга, своими руками изготовленный. Размеры подбирают самостоятельно, учитывая цели, для которых предназначено это устройство. Предположим, что мотор делается для демонстрации. Тогда развертка главного цилиндра составит от двадцати до двадцати пяти сантиметров, не более. Остальные части должны подстраиваться под него.

На верху цилиндра для передвижения поршня делают два выступа и отверстия диаметром от четырех до пяти миллиметров. Элементы выступят в роли подшипников для расположения кривошипного устройства.

Далее делают рабочее тело мотора (им станет обычная вода). К цилиндру, который сворачивают в трубу, припаивают кружочки из жести. В них проделывают отверстия и вставляют трубки из латуни от двадцати пяти до тридцати пяти сантиметров в длину и диаметром от четырех до пяти миллиметров. В конце проверяют, насколько герметичной стала камера, залив ее водой.

Далее приходит черед вытеснителя. Для изготовления берут заготовку из дерева. На станке добиваются, чтобы она обрела форму правильного цилиндра. Вытеснитель должен быть немногим меньше диаметра цилиндра. Оптимальную высоту подбирают уже после того, как двигатель Стирлинга своими руками будет сделан. Потому на данном этапе длина должна предполагать некоторый запас.

Спицу превращают в шток цилиндра. По центру деревянной емкости делают отверстие, подходящее под шток, вставляют его. В верхней части штока необходимо предусмотреть место для шатунного устройства.

Затем берут трубки из меди длиной четыре с половиной сантиметра и диаметром два с половиной сантиметра. Кружок из жести припаивают к цилиндру. По бокам на стенках делают отверстие для сообщения емкости с цилиндром.

Поршень также подгоняют на токарном станке под диаметр большого цилиндра изнутри. Наверху подсоединяют шток шарнирным способом.

Сборку заканчивают и настраивают механизм. Для этого поршень вставляют в цилиндр большего размера и соединяют последний с другим цилиндром меньшего размера.

На большом цилиндре сооружают кривошипно-шатунный механизм. Фиксируют часть двигателя при помощи паяльника. Основные части закрепляют на деревянном основании.

Цилиндр наполняют водой и под низ подставляют свечку. Двигатель Стирлинга, своими руками сделанный от начала и до конца, проверяют на работоспособность.

Второй способ: материалы

Двигатель можно сделать и другим способом. Для этого понадобятся следующие материалы:

  • консервная банка;
  • поролон;
  • скрепки;
  • диски;
  • два болта.

Как сделать

Поролон очень часто используют, чтобы сделать дома простой не мощный двигатель Стирлинга своими руками. Из него готовят вытеснитель для мотора. Вырезают поролоновый круг. Диаметр должен быть немного меньше, чем у консервной банки, а высота — чуть более половины.

По центру крышки проделывают отверстие для будущего шатуна. Чтобы он ходил ровно, скрепку сворачивают в спиральку и паяют к крышке.

Поролоновый круг посередине пронизывают тонкой проволокой с винтом и фиксируют его сверху шайбой. Затем соединяют кусок скрепки пайкой.

Вытеснитель вталкивают в отверстие на крышке и соединяют банку с крышкой путем пайки для герметизации. На скрепке делают маленькую петлю, а в крышке — еще одно, более крупное отверстие.

Жестяной лист сворачивают в цилиндр и спаивают, а потом прикрепляют к банке настолько, чтобы щелей не осталось совсем.

Скрепку превращают в коленчатый вал. Разнос при этом должен быть ровно девяносто градусов. Колено над цилиндром делают слегка больше другого.

Остальные скрепки превращаются в стойки для вала. Делается мембрана следующим образом: цилиндр оборачивают в пленку из полиэтилена, продавливают и крепят ниткой.

Шатун изготавливается из скрепки, которую вставляют в кусок резины, и готовую деталь прикрепляют к мембране. Длина шатуна делается такой, чтобы в нижней валовой точке мембрана была втянутой в цилиндр, а в высшей — вытянута. Таким же образом делается и вторая деталь шатуна.

Затем один приклеивают к мембране, а другой — к вытеснителю.

Ножки для банки можно также сделать из скрепок и припаять. Для кривошипа используют CD-диск.

Вот и готов весь механизм. Осталось лишь под него подставить и зажечь свечку, а затем дать толчок через маховик.

Заключение

Таков низкотемпературный двигатель Стирлинга (своими руками сооруженный). Конечно, в промышленных масштабах такие приборы изготавливаются совсем другим способом. Однако принцип остается неизменным: происходит нагрев, а затем охлаждение воздушного объема. И это постоянно повторяется.

Напоследок посмотрите эти чертежи двигателя Стирлинга (своими руками его можно сделать без особых навыков). Может быть, вы уже загорелись идеей, и вам захочется сделать что-либо подобное?

Как самостоятельно изготовить двигатель Стирлинга.

Как сделать двигатель «Stirling».

 

 


Пояснение работы двигателя «Stirling».


Начинаем с разметки маховика.


Шесть отверстий не прошли. Получается не красивым.Отверстия маленькие и тело между ними тонкое.


За одно точим противовесы для коленвала. Подшипники запрессованы.В последствии подшипники выпрессованы и на их место нарезано резьба на М3.


Я фрезеровал но можно и напильником.


Это часть шатуна. Остальная часть припаивается ПСРом.


Работа развёрткой над уплотнительной шайбой.


Сверловка станины стирлинга. Отверстие которое связывает вытеснитель с рабочим цилиндром. Сверло на 4,8 под резьбу на М6. Потом её надо заглушить.


Сверловка гильзы рабочего цилиндра,под развёртку.


Сверловка под резьбу на М4.


Как это делалось.


Размеры даны с учётом переделанного.Было изготовлено две пары цилиндр-поршень,на10мм. и на15мм. Были опробованы оба.Если ставить цилиндр на 15мм. то ход поршня будет 11-12мм. и работает не акти. А вот10мм. с ходом на 24мм. самый раз.


Размеры шатунов.К ним припаивается латунная проволока Ф3мм.


Крепёжный узел шатуна. Вариант с подшипниками не прошёл. При затяжки шатуна,подшипник деформируется и создаёт дополнительное трение. Вместо подшипника сделал Al. втулку с болтом.



Размеры некоторых деталей.


Некоторые размеры по маховику.


Некоторые размеры как крепить на валу и сочлинения.


Между охладителем и жаровой камеры ставим асбестовую прокладку на 2-3мм. Желательно и под болты которые стягивают обе детали ставить прокладки паронитовые или что нибудь которое меньше проводит тепло.


Вытеснитель сердце стирлинга он должен быть лёгким и мало проводящим тепло. Шток взят с того же старого винчестера.

Это одна из направляющих линейного двигателя.Очень подходит,калённая ,хромированная. Для того чтоб нарезать резьбу обмотал середину промоченной тряпкой,и концы нагрел до красна.


Шатун с рабочим цилиндром. Длина общая 108мм. Из них 32мм это поршень диаметром 10мм.Поршень должен ходить в цилиндр легко,без ощутимых задиров.Для проверки закрываем плотно пальчиком снизу,а сверху вставляем поршень,он должен очень медленно отпускаться вниз.


Планировал так сделать но в процессе работы сделал изменения. Для того чтоб узнать ход рабочего цилиндра,отодвигаем вытеснитель в холодильную камеру,а рабочий цилиндр вытягиваем на 25мм.Нагреваем жаровую камеру .Окуратно под рабочим шатуном ложим линейку,и запоминаем данные. Резко заталкиваем вытеснитель ,и на сколько рабочий цилиндр передвинется это и есть его ход.Этот размер играет очень важную роль.



Вид на рабочий цилиндр. Длина шатуна 83мм. Ход 24мм.Маховичок крепится к валу винтом М4. На фото видна его головка. И таким образом крепится и противовес шатуна вытеснителя.


Вид на шатун вытеснителя.Общая длина с вытеснителем 214мм. Длина шатуна 75мм. Ход 24мм. Обратите внимания на проточку U образной формы на маховик.Сделано для отбора мощности.Задумка была или генератор или через пасик на вентилятор охладителя.Пилон маховика имеет размеры 68х25х15. С верхней части фрезеровано с одной стороны на глубину 7мм.и длина 32мм.Центр подшипника снизу находится на 55мм. Крепится снизу двумя болтами на М4.Расстояние между центрами пилонов 126мм.


Вид на жаровую камеру и охладителя.Корпус двигателя запрессован в пилон.Размеры пилона 47х25х15 углубление под посадку 12мм. К доске снизу крепится двумя болтами на М4.


Лампада 40мм. в диаметре высота 35мм. Углублена в древку на 8мм. На дне по центру запаяна гайка на М4 и закреплена болтом снизу.


Готовый вид. Основание дуб 300х150х15мм.


Шильдик.

Долго искал рабочую схему. Находил но всегда было связанно с тем что или с оборудованием проблемы или с материалами.Решил сделать как арбалет. Посмотрев много вариантов и прикидывал что у меня есть в наличии и что я смогу сделать самому на своём оборудовании.Те размеры что я прикидывал сразу,при собранном аппарате мне не понравилось.Получился слишком широким. Пришлось станину цилиндров укоротить. А маховик ставить на одном подшипнике(на одном пилоне). Материалы маховик,шатуны,противовес,уплотнительная шайба,лампада и рабочий цилиндр бронза.Пилоны,рабочий поршень,станина цилиндров охладитель и шайба с резьбой от жаровой камеры алюминий.Вал маховика и шток вытеснителя сталь.Жаровая камера нержавейка.Вытеснитель графит. А что получилось ставлю на обозрение,вам судить.

 

Статья приведена без изменений с сайта автора:  http://culibinc.narod.ru
Автор статьи Казаку Анатолий Иванович

Об авторе Вячеслав Васильев

Руководитель проекта «Заряд»

Низкотемпературный двигатель Стирлинга

Двигатель Стирлинга. Почти для любого самодельщика эта замечательная штука может стать настоящим наркотиком. Достаточно один раз сделать и увидеть его в работе, как захочется их делать снова и снова. Относительная простота этих двигателей позволяет делать их буквально из мусора. Я не буду останавливаться на общих принципах и устройстве. Про это полно информации в интернете. Например: Википедия. Приступим сразу к постройке простейшего низкотемпературного  гамма-Стирлинга.

 

Для постройки двигателя своими руками нам понадобится две крышки для стеклянных банок. Они будут выполнять роль холодной и горячей части. От этих крышек ножницами отрезается закраина

В одной крышке по центру делается отверстие. Размер отверстия должен быть чуть меньше диаметра будущего цилиндра.

Корпус двигателя Стирлинга вырезается из пластиковой бутылки из под молока. Эти бутылки как раз поделены на колечки. Нам понадобится одно. Надо заметить, что у разных сортов молока бутылки могут чуть-чуть отличаться.

Корпус приклеивается к крышке пластичным эпоксидным составом или герметиком. 

В качестве цилиндра прекрасно подходит корпус маркера. У этой модели колпачок по диаметру меньше чем сам маркер и может стать поршнем.

От маркера отрезается небольшая часть. У колпачка срезается часть с верху.

Это вытеснитель. В процессе работы двигателя Стирлинга он перемещает воздух внутри корпуса от горячей части к холодной и обратно. Изготавливается из губки для мытья посуды. В центре приклеивается магнит. 

Так как верхняя крышка изготовлена из жести, она может быть притянута магнитом. Вытеснитель может застрять. Чтобы этого не произошло, магнит нужно дополнительно зафиксировать картонным кружком.

Колпачок заполняется эпоксидным составом. С обоих концов сверлятся отверстия для крепления магнита и держателя шатуна. Резьба в отверстиях нарезается непосредственно винтом. Эти винты нужны для тонкой настройки двигателя. Магнит в поршне приклеивается к винту и регулируется таким образом, чтобы находясь в нижней части цилиндра он притягивал вытеснитель. На этот магнит понадобится еще приклеить ограничитель из резины. Подойдет отрезок велосипедной камеры или ластик. Ограничитель нужен для того чтобы магниты поршня и вытеснителя не притягивались слишком сильно. Иначе давления может не  хватить чтобы разорвать магнитную связь.

На верхнюю часть поршня наклеивается резиновая прокладка. Она нужна для герметичности и для защиты кожуха от разрыва.

Кожух поршня изготавливается из резиновой перчатки. Отрезать нужно мизинец.

После того как кожух наклеен, сверху клеится еще одна резиновая прокладка. Сквозь резиновые прокладки и кожух шилом протыкается отверстие. В это отверстие вворачивается держатель шатуна. Этот держатель делается из винта и припаянной шайбы.

В качестве держателя коленвала прекрасно подошла упаковка от эпоксидки. Точно такую же баночку можно взять из под шипучих витаминов или аспирина.

У этой баночки отрезается дно и делаются отверстия. В верхней части — для удержания коленвала. В нижней — для доступа к креплению шатуна.

Коленвал и шатун изготавливаются из проволоки. Белые штуки — это ограничитель. Сделан из трубочки от чупа-чупса. От этой трубочки отрезаются маленькие кусочки и получившиеся детали разрезаются вдоль. Так их проще надеть. Высота колена определяется половиной расстояния, которое должен пройти цилиндр от самой нижней точки до верхней точки, в которой перестает действовать магнитная связь.

Итак, у нас все готово для первых испытаний. Сперва необходимо проверить герметичность. Нужно подуть в цилиндр. На все стыки можно нанести пену из жидкости для мытья посуды. Малейшая утечка воздуха и двигатель не заработает. Если с герметичностью все в порядке, можно вставить поршень и закрепить кожух канцелярской резинкой.

В нижнем положении цилиндра вытеснитель должен притянуться на верх.  Дальше вся конструкция ставится на чашку с горячей водой. Через некоторое время воздух внутри двигателя начнет нагреваться и выталкивать поршень. В определенный момент магнитная связь будет разорвана и вытеснитель упадет на дно. Таким образом воздух в двигателе перестанет контактировать с нагреваемой частью и начнет охлаждаться. Поршень начнет втягиваться. В идеале поршень должен начать совершать движения вверх-вниз. Но этого может не произойти. Либо давления будет не достаточно для перемещения поршня, либо воздух нагреется слишком  сильно и поршень не втянется до конца. Соответственно у этого двигателя могут быть мертвые зоны. Это не особо страшно. Главное, чтобы мертвые зоны не были слишком большими. Для компенсации мертвых зон нужен маховик.

Ещё очень важная часть этого этапа заключается в том, что тут можно прочувствовать принцип работы двигателя Стирлинга. Я помню свой первый стирлинг который не заработал только потому, что ни как не мог врубиться как и за счет чего эта штука работает. Здесь же, помогая руками поршню ходить вверх-вниз, можно почувствовать как нарастает и спадает давление.

Эту конструкцию можно немного усовершенствовать, если добавить к ней шприц на верхнюю крышку. Этот шприц также необходимо посадить на эпоксидку, держатель иглы немного подрезать.  Положение поршня в шприце должно быть в среднем положении. Этим шприцем можно регулировать объем воздуха внутри двигателя. Запуск и регулировка будет намного проще.

Итак можно насаживать держатель коленвала. Высота крепления шатуна к цилиндру регулируется винтом. 

Маховик делается из CD диска. Отверстие залепляется пластичной эпоксидкой. Затем необходимо просверлить дырку точно по центру. Найти центр очень просто. Используем свойства прямоугольного треугольника вписанного в круг. У него гипотенуза проходит через центр. Нужно приложить лист бумаги прямым углом к окраине диска. Ориентация не важна. В местах пересечения сторон листа с окраиной диска наносим метки. Линия проведенная через эти метки будет проходить через центр. Если провести вторую линию в другом месте, то на пересечении мы получим точный центр.

Все двигатель готов.

Ставим двигатель Стирлинга на чашку с кипятком. Немного ждем и он должен сам заработать. Если этого не произойдет, нужно слегка помочь ему рукой.

Процесс изготовления на видео.

Двигатель Стирлинга в работе

Детали теплового двигателя

Вот краткое описание частей двигателя Стирлинга.Чтобы помочь вам лучше понять, что входит в самодельный двигатель Стирлинга.

Теплообменник горячей стороны

Это горячая сторона двигателя, с которой контактирует внешний источник тепла. Обычно это внешняя стенка камеры расширения и сжатия. Это также точка контакта для охлажденного газа. Иногда, чтобы собрать как можно больше тепла, площадь поверхности увеличивают с помощью внутренних или внешних ребер. Это работает как радиатор.

Теплообменник холодной стороны

Это часть двигателя, с которой контактирует нагретый газ.Он передает тепло газа наружному воздуху или охлаждающей жидкости. У него также могут быть плавники для повышения эффективности. В зависимости от конфигурации двигателя теплообменник холодной стороны может находиться на противоположном конце того же цилиндра, что и теплообменник горячей стороны, или на другой части двигателя.

Регенератор

Расположение регенератора зависит от конфигурации двигателя. Обычно регенератор представляет собой внутренний теплообменник, который временно хранит тепло, которое в противном случае было бы потеряно между горячим и холодным теплообменниками.Иногда вытеснитель изготавливается из материалов, которые позволяют ему также действовать как регенератор. Регенераторы внедрены в попытке повысить эффективность.

Вытеснитель

Это часть двигателя, которая перемещает или вытесняет газ (рабочую жидкость) из горячего теплообменника в холодный теплообменник.

Радиатор

Обычно используется на холодной стороне, это может быть простая внешняя стенка двигателя, контактирующая с температурой окружающего воздуха.Хотя добавление ласт более эффективно. Также можно добавить радиатор, чтобы задействовать воду или охлаждающую жидкость.

Маховик

По отношению к двигателю маховик представляет собой большое тяжелое колесо. Он механически связан с поршнем (поршнями) двигателя. Его задача — придать машине импульс и помочь выполнить цикл Стирлинга на всем его протяжении. В большинстве тепловых двигателей используется маховик.

Поршень

Поршень обычно такой же, как и любой другой поршень, который скользит внутри цилиндра.Хотя есть некоторые конструкции двигателей Стирлинга, в которых в качестве силового поршня используется гибкая мембрана. Поршень выталкивается, когда рабочая жидкость (газ) расширяется настолько, что превышает внешнее атмосферное давление. Этому действию часто помогает использование маховика.

Видео самодельного двигателя Стирлинга своими руками

Конфигурации

Альфа Стирлинга

Alpha Stirling имеет два силовых поршня, отдельные теплообменники для горячего и холодного, регенератор и маховик.Теплообменник с горячей стороны содержит поршень, а теплообменник с холодной стороны содержит поршень. Обычно буйковый уровнемер не используется. Между двумя поршнями обычно существует большая разница температур. Это означает более высокую эффективность и преобразование большего количества энергии в работу. Alpha Stirling обычно предлагает более высокое соотношение мощности и веса и более быстрое вращение в минуту.

Бета-Стирлинг

Бета-модель Стирлинга имеет один силовой поршень и вытеснитель, которые используют один и тот же цилиндр.Теплообменники горячей и холодной воды также имеют один и тот же цилиндр. Один конец нагревается, а другой — остывает. Силовой поршень и вытеснитель часто соединяются маховиком.

Гамма Стирлинг

Gamma Stirling — это вариация Beta Stirling. Он имеет два цилиндра: один для силового поршня и один для буйка. Цилиндр силового поршня расположен вдоль той стороны цилиндра, в которой находится поршень буйка.Газ проходит через небольшой порт между двумя цилиндрами. Силовой поршень и вытеснитель часто соединяются маховиком. Некоторые используют регенератор, а некоторые нет.

Двигатель с кольцевой балкой

Двигатель Стирлинга Ringbom является разновидностью Бета-двигателя Стирлинга. Он также имеет два цилиндра и один силовой поршень. Силовой поршень расположен в собственном цилиндре, который расположен вдоль той стороны цилиндра, в которой находится поршень буйка. Силовой поршень — единственный поршень, соединенный с маховиком.Вытеснитель не подключен к силовому поршню или маховику. Вместо этого он может двигаться бесплатно. Поршень буйка плавно поднимается при расширении и опускается при сжатии.

Свободный поршень Стирлинга

Двигатель Стирлинга со свободным поршнем — относительно новая разработка. Обычно он соответствует поршневой системе Стирлинга типа Beta. Но маховика или механической связи такого типа нет. Скорее всего, они будут использоваться для выработки электроэнергии или для охлаждения.Это потому, что они только отвечают взаимностью. Это означает, что они идеально подходят для линейных генераторов переменного тока. Обычно это двигатели высокого давления.

Давление

Норберт Шницлер (собственная работа) [GFDL или CC-BY-SA-3.0], через Wikimedia Commons

Повышение рабочего давления помогает увеличить мощность и эффективность. Это означает, что двигатель запускается с большей массой газа. Чем больше молекул газа, тем больше тепла и больше работы можно делать.Philips MP1002 CA имеет рабочее давление выше атмосферного. Устройство на этом видео имеет начальное давление около 200 фунтов на квадратный дюйм. и рабочее давление около 160 фунтов на кв. дюйм .. Но это также означает, что двигатель должен быть сделан из более прочного материала и иметь более толстые стенки. Более толстые стенки затрудняют передачу тепла газу внутри двигателя. В большинстве имеющихся в продаже двигателей Стирлинга используется газ под давлением.

Тепловой двигатель, заставляющий замерзнуть

Термодинамический цикл Стирлинга можно запустить в обратном направлении с помощью внешнего источника энергии.Это приведет к нагреву одной стороны и охлаждению другой стороны. Проще говоря, двигатель Стирлинга может быть тепловым насосом. При вращении двигателя через его механические циклы газ внутри него сжимается и расширяется, нагревается и охлаждается соответственно. Охлаждение с помощью цикла Стирлинга в настоящее время коммерчески используется для криогеники и охлаждения.

© Sparks Information 2017

Как легко сделать двигатель Стирлинга Соберите двигатель Стирлинга своими руками

Есть много способов научиться делать двигатель Стирлинга.Если вы хотите просто приступить к работе и сделать свой первый двигатель Стирлинга своими руками, и вам не важен внешний вид или точность (я имею в виду точность механического цеха), я бы порекомендовал некоторые книги Джима Р. Ларсена.

Я также читал и рекомендую книги Джеймса Р. Сенфта. Его книги отлично подходят для изучения и понимания того, как работают двигатели Стирлинга. Если вы прочитаете его книги (обычно менее 100 страниц) и примените свое новое понимание к своему первому проекту Стирлинга, вы, скорее всего, добьетесь успеха.

Ресурсы двигателя Стирлинга

Если вы хотите узнать, как сделать двигатель Стирлинга, вы можете найти вдохновение и инструкции в Интернете. Есть много веб-сайтов, на которых есть забавные обучающие материалы, такие как Scrap to Power. Вы также можете найти множество видеороликов на Youtube, которые станут отличным началом. Скоро у меня будет самодельная видеогалерея двигателя Стирлинга.

Больше информации о двигателе Стирлинга в сети

Вот несколько ресурсов, которые я нашел, которые, я думаю, помогут вам узнать, как сделать двигатель Стирлинга.У некоторых из этих сайтов есть планы. Solarheatbuilder.com предлагает отличный двигатель, который можно построить без помощи токарного или фрезерного станка.

Сайты двигателей Стирлинга

Насколько сложно сделать двигатель Стирлинга?

Если вы решите построить двигатель Стирлинга Quick and Easy Джима Р. Ларсена, это будет совсем несложно. Я прочитал его книгу за один вечер, а на следующий вечер начал работать над своим первым двигателем. Это тоже было дешево. Я думаю, что общая сумма наличных была около 5 долларов.00 после похода в местный долларовый магазин. Это отличное место для начала. Сложность сборки только увеличивается. Следующие несколько моих проектов, скорее всего, будут из других его книг. У Джима есть несколько двигателей Стирлинга с низким перепадом температур, которые я хотел бы попробовать построить. Хотя двигатели LTD Stirling требуют немного большей точности и их сложнее построить.

6-цилиндровый двигатель Стирлинга. Производитель:

.

Жестяная банка, Коксовая банка Чертежи двигателя Стирлинга — Практическое руководство


Двигатель Стирлинга — это тепловой двигатель, изобретенный Робертом Стирлингом в 1816, он отличается от двигателя вашего автомобиля, потому что сгорает топливо вне двигателя, что значительно упрощает сборку.Есть Двигатели Стирлинга, которые работают от тепла вашей руки, хотя они немного сложнее построить.



Как это работает?

В этом двигателе используется воздух, который многократно нагревается и охлаждается. Чтобы позволить воздух для нагрева и охлаждения коксовая банка содержит вытеснитель, который как свободный поршень, который может двигаться вверх и вниз, заставляя воздух вокруг двигатель. Когда воздух нагревается, он расширяется, толкая диафрагму. (воздушный шар) наружу, который поворачивает шатуны.Когда кривошипы поворачиваются, они двигаются буйком вниз так, чтобы воздух был ближе к верху, где он охлаждается заставляя его сжиматься и тянуть шатуны назад, что, конечно, перемещает поплавок вверх, позволяя воздуху нагреваться внизу, это повторяется снова и снова!



Что вам понадобится:
  • 3 х Бидоны из-под кокса
  • 1 х Воздушный шар
  • 2 х Соски со спицами
  • 4 х 5A Клеммные колодки электрические
  • Тонкая стальная вата
  • Стальная проволока 1 мм (около 30 см)
  • Толстый (1.6 мм) Медная проволока или стальная проволока 1,6 мм — 2 мм
  • Пластиковая крышка бутылки напитков.
  • 1 см длиной 20 мм дюбель (вы можете вырезать его, так как вам понадобится только мизерная сумма!)
  • Супер клей
  • 30 см электрического провода (нам нужна внешняя изоляция, поэтому 3-жильная сеть будет хорошо!)
  • Леска длиной около 30см
  • Небольшой кусок резины внутренней трубки около 2см кв.
  • Грузики для балансировки (5п 2п никель и др.)
  • 3 компакт-диска
  • Банка для сиропа Lyles или другая банка для топки
  • Штифт для рисования
  • Супер клей
  • [необязательно]
  • Красный термостойкий силикон
  • Бидон тунца для воды Куртка


В этих видео показано, как сделать немного более простой дизайн этого движка. Они должны быть полезны для любого движка, который вы создаете.


Обучающее видео , часть первая:


Часть вторая:





Шаг 1: Подготовьте две канистры из-под кокса

С тех пор я купил блестящий новый консервный нож, который отлично открывает банки, не обращайте внимания на эту чушь о ножницах для жести и шлифовальных кругах.

Во-первых, вам понадобятся две канистры из-под кокса с отрезанной внутренней стороной.Использовать ножницами порезать их, это оставит смертельную зазубренную кромку который вы должны очистить либо с помощью металлического напильника, либо с помощью небольшой шлифовальной машины (также можно использовать Dremel)

Затем отрежьте дно банок ножом Стэнли. Попробуй не загните металл, так как это снизит вероятность его герметичности. Некоторые люди говорят, что вы можете использовать открывашку, чтобы удалить верхнюю часть банок, но я обнаружил, что она разрушает стенки банки, возможно, вам повезет больше!


Шаг 2: Сделайте диафрагму

Диафрагма этого двигателя сделана из баллона (обычный один, ничего особенного!).Он усилен куском внутренней трубки в центр Прежде всего отрежьте шею от воздушного шара и растяните конец воздушного шара поверх банки. Затем отрежьте кусок камеры. резину примерно 1см квадрат и приклеиваем в центр шарика.

Когда клей высохнет, вы можете использовать канцелярскую булавку, чтобы проткнуть отверстие в центр диафрагмы для провода буйка. Оставьте булавку в отверстие до тех пор, пока вы не будете готовы установить поплавок позже.

Шаг 3: Вырежьте и просверлите крышку бутылки

Просверлите 2 мм отверстие с каждой стороны крышки бутылки для шарнира кривошипа, и отверстие в центре для провода буйка.

Затем отрежьте обе стороны крышки бутылки изогнутой формы, это потому что иногда держатель провода буйка немного смещается в сторону и это может ударить по крышке — Это скорее досада, чем реальная проблема, но вы можете предотвратить ее, если сможете! Плюс я думаю это лучше смотрится с кривыми. Я тут использовал ножницы — они работают хорошо для резки этого толстого пластика.

Теперь снимите диафрагму с коксовой банки и переверните ее так, чтобы внутренняя трубка находится внутри банки.Приклейте крышку от бутылки сбоку диафрагмы, что не имеют внутреннее усиление. Я немного отшлифовал крышку от бутылки, Я обнаружил, что клей не любит липнуть к этому пластику.

Штифт остается на месте, чтобы совместить отверстия для провода.


Шаг 4: Просверлите отверстия для подшипников

Я использовал длинное сверло 3,5 мм, чтобы просверлить отверстия для подшипников. Я только что пробурил их на глазок ничего измерять не нужно.Они должны быть в верхней части банку там, где она скошена. Убедитесь, что они примерно по уровню.


Шаг 5: Вырежьте смотровое отверстие

Затем наметьте круг примерно в центре банки, чтобы вы могли увидеть кривошипы / провод буйка и т. д. Это не обязательно должен быть круг, но это упрощает установку обрезки.


Шаг 6: Отделите некоторые электрические разъемы и просверлите их

Теперь вам нужно достать несколько электрических клеммных колодок и удалить пластиковая защита.Лучший способ достать их из пластиковых блоков нужно выкрутить винты как можно сильнее, а затем открутить пластик вокруг винтовой резьбы плоскогубцами.

Теперь просверлите отверстие диаметром 2 мм прямо в конце каждого отверстия, как показано. Вам нужно просверлить три таких отверстия. Чтобы просверлить их, я держал их плоскогубцами.

Вам также понадобятся два таких отверстия без каких-либо просверленных отверстий.





Шаг 7: Сделайте шатуны

Для шатунов я использовал 1.8 мм (приблизительно — точный размер не знаю) медная проволока — вы можете использовать старые спицы или стальную проволоку, если у вас нет медь. Я использовал медь, потому что ее легче гнуть, и мне нравится медь. Если вам нужно выпрямить медный провод, вы можете зажать его дрелью и другой конец держите плоскогубцами — вращая дрель, выпрямить проволоку. Убедитесь, что вы носите приличное защитное снаряжение, на случай проскальзывания провода!

Я включил фотографии каждого шага сгибания шатунов ниже. В Часть буйка должна выступать примерно на 20 мм, а остальные части выступать около 5 мм, хотя нет необходимости быть точным.Деталь буйка на 90 градусов к толкателям — это лучший угол для этого двигателя.

Электрические блоки устанавливаются, когда вы изгибаете шатуны, будьте осторожны, чтобы убедитесь, что все они указывают в одну сторону, так как вы не сможете доступ к винтам через смотровое окно.




Шаг 8: Просверлите подшипники

Я использовал два ниппеля со спицами для подшипников. Вы можете получить их на велосипеде магазины или удалите их со старых изношенных / сломанных колес.

Проверьте шатуны, прежде чем сверлить их, они могут просверлен.

Как и клеммные колодки, я просверлил их сверлом на 2 мм, чтобы снимаем нить.


Шаг 9: Установите шатуны и подшипники

Теперь вы можете навинтить шатуны. Вы можете пропустить их через смотровое окно под углом. Если вы не можете пройти через них, вы можете разрезать один конец немного вниз, пока они не сделают это.Вам нужно оставить один конец шатуны длинные для крепления маховика. Подшипники должны быть плотно прилегают к отверстиям, но если они болтаются, их можно приклеить место.

Убедитесь, что винты направлены в сторону смотрового окна, чтобы что вы можете их затянуть.


Шаг 10: Изготовление буйка

Буйковый уровнемер изготовлен из стальной проволочной ваты, намотанной вокруг куска из стальной проволоки. Согните на конце проволоки небольшой крючок и начинайте обматывая это стальной ватой.Как только вы приблизитесь к размеру кокса можно, шерсть отрезать. Вытяните провод на большую часть и перережьте шерсть так, чтобы вытеснитель был высотой около 2 дюймов. На другом конце проволока (не конец крючка — согните спиралью, это только для того, чтобы провод с большей площадью поверхности, чтобы его нельзя было вытащить. Наконец обрежьте небольшой скос по краю, чтобы он соответствовал скосу на коксовой банке.

Теперь вы можете проверить вытеснитель в коксовой банке — он должен свободно падать под собственным весом. Вы можете вращать буек внутри банки, чтобы сгладить это.Попробуйте сделать спираль примерно в форме кокса. может купол. Как только вы будете довольны движением буйка, вы можете на крючок буйка положите ногу рыболовной проволоки. Применить некоторые суперклей к узлу, чтобы он не откручивался при работающем двигателе. Бег.

Теперь вы можете вынуть штифт из диафрагмы, чтобы можно было свободный конец рыболовной проволоки через диафрагму так, чтобы резина внутренней трубки будет находиться внутри сосуда высокого давления.

Шаг 11: Изготовьте сосуд высокого давления.

Отрежьте дно коксовой банки на расстоянии около дюйма от основания. Положить поплавок и баллон в сосуд высокого давления, затем вставьте это основание в конец банки. Убедитесь, что буйковый уровнемер по-прежнему движется свободно.

Теперь наденьте баллон сверху, он не должен быть туго натянутым или болтающимся — просто достаточно плотно, чтобы не провисать.

Возьмите электрический разъем, который не просверлен, и привяжите рыболовную проведите через отверстие для винта примерно на дюйм выше дна бутылки колпачок — убедитесь, что буйковый уровнемер находится ниже давления сосуд, постучав им по столу.Приклейте узел, чтобы он не вышел проиграть. Нанесите каплю масла на проволоку и проверьте, может ли буйк легко тянуть и что он легко падает, тянув за собой провод.


Шаг 12: Изготовление толкателей

Теперь вы можете сделать толкатели, которые соединяют диафрагму с кривошипами. Для начала возьмите кусок медной проволоки (длиной около 15 см) и проденьте в него через два отверстия в крышке бутылки. Тогда толчок стержни согнуты внутрь, чтобы соответствовать расстоянию между кривошипами.Вы нужно будет отрезать стержни до нужной длины, они должны просто войти в клеммные колодки, когда их соответствующие шатуны направлены вниз. Убедитесь, что стержни могут свободно вращаться в крышке бутылки.

Шаг 14: Изготовление маховика

Для изготовления маховика я использовал кусок 20-миллиметрового деревянного дюбеля толщиной 1 см в качестве центр для некоторых старых компакт-дисков.Дюбель был от 0,5 мм до компакт-диска. центров, поэтому мне пришлось немного отшлифовать его. Просверлите отверстие диаметром 2 мм полностью через центр дюбеля и еще примерно на 3 мм снаружи, глубиной около 5 мм. Это сделано для того, чтобы коленчатый вал можно было согнуть сам по себе, зацепиться за маховик. Компакт-диски просто приклеены к этому

Шаг 14: Присоедините маховик

Маховик удерживается сгибанием крючка на конце коленчатого вала, он входит в дополнительное отверстие, которое вы просверлили в дюбеле.

Шаг 15: Соединение всего вместе и балансировка

Теперь вы можете соединить все части вместе. Банка с кривошипы вставляются в верхнюю часть сосуда высокого давления, не нажимает банка с самого верха спереди, так как это сокрушит просмотр окно, вместо этого нажмите на нижний край смотрового окна. Вам нужно опустите его примерно на 4 мм.

Первое, что нужно сделать, это подключить буйковый уровнемер и уравновесить его.Я вырезал небольшой кусок медной проволоки (около 30 мм) для подключения провода буйка терминал, к тому, что на кривошипах, причина этого в том, что нижнюю клеммную колодку можно сдвигать вверх и вниз для регулировки буйка не допускайте ударов по верхней или нижней части сосуда высокого давления. С поплавок подключен, вы можете добавить уравновешивающий груз сбоку маховика, противоположного направлению движения кривошипа буйка. указывая. Противовес должен тянуть кривошипную часть буйка. примерно горизонтально, отрегулируйте вес, чтобы получилось правильно.Я использовал ленту во время тестирования, но приклеил его на место, когда нашел правильный вес. Я обнаружил, что монета 5 пенсов подходит для моего двигателя.

Толкатели ввинчиваются во внешние клеммные колодки, вставьте рукоятки в крайнем нижнем положении и вставьте стержни в клемму блоки. Затяните их все вверх.



Шаг 16: Сделайте топку

Для топки я использовал золотую банку для сиропа Lyles, у которой есть выступ вокруг верх, который идеально подходит для основания сосуда высокого давления.

Вырежьте арку спереди и просверлите около восьми 8-миллиметровых отверстий вокруг верх для форточки.

В качестве альтернативы банке Lyles вы можете вырезать отверстие в верхней части обычная жестяная банка, которая плотно прилегает к коксовой банке.


Шаг 17: Установка планок

Чтобы никого не порезать об острые края банок, я сделал обрезать внешнюю оболочку электрического провода. Я разрезал ножны по центру так, чтобы его можно было надеть по краям металла.Отрежьте его до нужного размера и приклеиваем на место. Установите это также вокруг отверстия топки.


Шаг 18: Теперь все готово! Тестирование и устранение неисправностей

Теперь вы можете протестировать двигатель (наконец-то!). Зажгите свечи и проверьте! Надеюсь, это сработает в первый раз, но если нет, вот несколько советов, которые может помочь. Не забудьте смазать все движущиеся части, чтобы он работал плавно особенно леска.

Утечки воздуха: Если вы подозреваете утечку воздуха, вы можете погрузить все это в ГОРЯЧИЙ вода и любые утечки должны быть очевидны.Горячая вода важна, поскольку заставляет воздух внутри расширяться, вытесняя его наружу, делая очевидными любые утечки. Высушите место утечки как можно скорее, так как воздух остынет, всасывая вода внутри двигателя, которая создаст пар при попытке запустить двигатель, это потенциально разнесет коксовые бидоны на части.

Слишком большое трение: Двигатель вращается достаточно свободно? Всегда будут некоторые сопротивление от воздушного шара немного растягивается, но он должен один раз закрутиться или два раза самостоятельно, если быстро щелкнуть маховиком.

Двигатель «слишком» герметичен: Если двигатель полностью герметичен, воздух в мертвом пространстве будет расширяться, вызывая давление в двигателе, которое невозможно при нормальном движении преодолеть. Симптомом этого является то, что воздушный шар просто выпячивается. независимо от того, где находится вытеснитель. Решение этой проблемы — поместите небольшой кусок лески под край диафрагмы, чтобы создает крошечную утечку, которая позволяет выйти излишнему давлению. Со временем уплотнение провода буйка изнашивается немного, и вы сможете удалить искусственную течь.Вы не можете заполнить пространство между верхом банки с водой, если вы это сделали, так как вода будет просачиваться внутрь.

Это показывает, что происходит, если двигатель слишком герметичен или, возможно, имеется слишком много мертвого воздушного пространства.

Шаг 19 [Необязательно] Добавьте охлаждающую рубашку и, возможно, генератор.

Чтобы двигатель работал лучше, установите рубашку охлаждения. увеличить разницу температур. Для этого вам понадобится консервная банка немного больше, чем банка кокса.

Сделайте отметку вокруг банки на дне банки, чтобы можно было разрезать придать форму ножницами. Возможно, вам потребуется немного подпилить / отшлифовать края чтобы банка хорошо подошла. Вставьте банку в верхнюю часть сосуд высокого давления и уплотнение по дну из термостойкого материала RTV силикон.

Вы также можете попробовать добавить генератор, в зависимости от того, насколько хорошо ваш двигатель оказывается, вы могли бы получить от него немного энергии: есть еще фото генератора Стирлинга на моем сайте здесь

Двигатель должен быть почти идеальным, чтобы приводить в действие генератор.

Видео с этим дизайном, созданным другими:

Здесь было слишком много видео, поэтому мне пришлось удалить встроенные видео, так как это сделало страницу слишком медленной для загрузки.
Вот некоторые ссылки на движки, созданные другими пользователями после этого руководства:

http://www.youtube.com/watch?v=MNxuLOH8LGE
http://youtube.com/watch?v=AxXMGdGvB4s
http: // youtube .com / watch? v = bKpab57lBCM
http://youtube.com/watch?v=kxyvNq2TEpU
http: // youtube.com / watch? v = TioW-K4HpSE
http://youtube.com/watch?v=a0L9JxmpaiI
http://youtube.com/watch?v=F0149oC9TFU

Как сделать двигатель Стирлинга для коксовой банки

«Вы должны мыслить как часовщик», — говорит Джим Ларсен, давний конструктор двигателей Стирлинга, писатель и преподаватель. «Вы должны обращать внимание на детали. Если вы обращаете внимание на детали, у вас больше шансов на успех».

Основные компоненты двигателя Стирлинга относительно просты и понятны.В то время как мы фокусируемся на двигателе из-под газировки, двигатели были построены с использованием различных материалов, от банок с краской до бочек с маслом. Ларсен сказал, что во время празднования Дня Благодарения во время посещения родственников, он построил двигатель Стирлинга из различных материалов хозяйственного магазина, включая кастрюли и сковороды.

Объявление

Алюминиевые канистры из-под газировки имеют готовую форму, идеально подходящую для двигателей. С ними также легко работать и, конечно же, очень дешево. И хотя они недостаточно прочные для серьезного использования, они выдерживают микромощность, создаваемую большинством двигателей.

Камера давления представляет собой сосуд, в котором удерживается воздух или рабочая жидкость внутри замкнутой системы. Именно здесь воздух нагревается и охлаждается во время термодинамического цикла. В то время как утечки воздуха и давления могут быть бичом для многих двигателей, в камере давления на самом деле требуется небольшая контролируемая утечка. Без этой утечки камера стала бы просто барометром и реагировала бы только на изменения барометрического давления воздуха вокруг нее.

Ларсен сказал, что многие строители Стирлинга предпочитают заменять рабочую жидкость в камере давления с воздуха на гелий, который лучше реагирует во время термодинамического цикла.

механизма привода использует расширение и сжатие воздуха внутри камеры высокого давления для привода коленчатого вала. Приводной механизм может быть прикреплен к двигателю сбоку или интегрирован в конструкцию двигателя.

Для Ларсена коленчатый вал является наиболее важной частью двигателя и влияет на каждую часть в целом, от синхронизации до хода буйка, скорости маховика и баланса всего.«Это та часть, на которую нужно потратить время, чтобы сделать ее правильно», — сказал Ларсен.

Двигатель Стирлинга: руководство для начинающих

STIRLING ENGINES: РУКОВОДСТВО ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ

VINEETH C S

STRILING ENGINES: РУКОВОДСТВО ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ

VINEETH C S

Копирование и перепечатка: Копирование и перепечатка этой работы разрешены с целью сделать информацию доступной для всех. Любые дальнейшие запросы могут быть адресованы [электронная почта защищена].

Посвящается моим родителям С.Чандран и доктор Суджа

— Ступай туда, где нет пути ………… и оставляй след.

ПРЕДИСЛОВИЕ Я с большим удовольствием пишу предисловие к очень фундаментальной книге по двигателям Стирлинга — Руководство для начинающих, автором которой является Винит К.С., завершивший свой последний годовой проект под моим руководством в рамках своего курса бакалавриата в области машиностроения в Инженерный колледж Тируванантапурам. На начальном этапе нашего обсуждения работы над проектом я попросил его узнать больше о двигателях Стирлинга, которые могут быть источником механической работы, получаемой от солнечной энергии.Усилиями Vineeth C S стала книга «Двигатели Стирлинга — Руководство для начинающих». Я лично горжусь его начинанием, потому что, насколько мне известно, г-н Винит К.С. — первый студент инженерного колледжа в штате Керала, который написал книгу по техническому предмету, и автор заслуживает высокой степени признательности за результат этой работы. усилие. Я уверен, что эта книга предоставит огромное количество информации студентам, желающим углубить свое понимание двигателей Стирлинга.Я надеюсь, что г-н Винит С.С., который собирается поступить в Индийский институт науки в Банглаоре для получения высшего образования, продолжит свои усилия, и техническое сообщество получит пользу от аналогичного результата. Я желаю ему всяческих успехов. Приятного чтения всем

Доктор Г. Венугопал, доцент кафедры машиностроения, инженерный колледж Тируванантапурам

ПРЕДИСЛОВИЕ В последний год, когда я работал над своим проектом B.Tech, который включал разработку эффективной системы, которая могла бы использовать солнечную энергии для производства работы, я наткнулся на Striling Engines.Несмотря на то, что этой концепции было почти два столетия, в этой области было очень мало разработок, и было доступно еще меньше литературы. Системы возобновляемых источников энергии станут нормой будущего, и знание любых систем, которые могут помочь развитию в этой области, приобретет первостепенное значение. Помня об этом и учитывая тот факт, что в библиотеках нашего колледжа не было эксклюзивной книги по данной теме, я решил написать книгу, чтобы повысить осведомленность об этой теме. Книга в первую очередь предназначена для новичков в этой области, у которых мало инженерных знаний.Там много картинок и ссылок на различные анимированные версии движка, чтобы сделать концепцию более понятной. Некоторым читателям некоторые объяснения могут показаться ненужными, но имейте в виду, что эта книга предназначена для начинающих. Для опытных читателей в конце книги перечислены несколько технических статей и несколько зарубежных книг выдающихся ученых. Я чрезвычайно благодарен доктору Г. Венугопалу, ассистент. Профессору машиностроения, моему руководителю проекта, за его доброту, что он уделил немного своего драгоценного времени и приложил все усилия, чтобы просмотреть мою книгу и написать к ней подходящее предисловие.Я благодарен моему другу Ракешу Р. Маллану за корректуру, прочитанную в книге, и за предложение полезных реформ. Я в долгу перед своими родителями за их постоянную поддержку и поддержку, пока я работал над книгой. Я также благодарен всем своим друзьям за любовь и поддержку, которые они оказали. Я также благодарен всем веб-сайтам и авторам, чьи книги я упоминал во время подготовки книги (все они упомянуты в разделе «Рекомендуемые дополнительные ссылки»). В конце я хотел бы добавить, что, несмотря на все меры предосторожности, чтобы избежать опечаток и фактических ошибок, вполне вероятно, что некоторые из них могли закрасться, и я буду очень благодарен тем, кто укажет на то же самое.Не стесняйтесь обращаться ко мне по адресу [электронная почта защищена] с предложениями или комментариями по улучшению книги. VINEETH C S

СОДЕРЖАНИЕ 1.

ВВЕДЕНИЕ

1

2.

ИСТОРИЯ

3

2.1. РОБЕРТ СТИРЛИНГ ………………………………………………………………… 3 2.2. ПРОФЕССОР ИВО КОЛИН ……………………………………………………… .. 5 2.3. ПРОФЕССОР ДЖЕЙМС СЕНФТ …………………………………………………… 6 3.

ДВИГАТЕЛЬ

7

4.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *