Двигун Стірлінга - своїми руками
Двигун Стірлінга - теплова машина, в якій рідке або газоподібне робоче тіло рухається в замкнутому об'ємі, різновид двигуна зовнішнього згоряння. Заснований на періодичному нагріванні і охолодженні робочого тіла з витяганням енергії з виникає при цьому зміни обсягу робочого тіла. Може працювати не тільки від спалювання палива, але і від будь-якого джерела тепла.
Інженери підрозділяють двигуни Стірлінга на три різних типи:
Альфа-Стірлінг - містить два роздільних силових поршня в роздільних циліндрах. Один поршень - гарячий, інший - холодний. Циліндр з гарячим поршнем знаходиться в теплообміннику з більш високою температурою, в той час як циліндр з холодним поршнем знаходиться в більш холодному теплообміннику. У даного типу двигуна відношення потужності до обсягу досить велике, але, на жаль, висока температура «гарячого» поршня створює певні технічні проблеми.
Регенератор знаходиться між гарячою частиною сполучної трубки і холодної.
Бета-Стірлінг - циліндр всього один, гарячий з одного кінця і холодний з іншого. Усередині циліндра рухаються поршень (з якого знімається потужність) і «витіснювач», що змінює обсяг гарячої порожнини. Газ перекачується з холодної частини циліндра в гарячу через регенератор. Регенератор може бути зовнішнім, як частина теплообмінника, або може бути поєднаний з поршнем-витіснювачем.
Гамма-Стірлінг - теж є поршень і «витіснювач», але при цьому два циліндра - один холодний (там рухається поршень, з якого знімається потужність), а другий гарячий з одного кінця і холодний з іншого (там рухається «витіснювач»). Регенератор може бути зовнішнім, в цьому випадку він з'єднує гарячу частину другого циліндра з холодною і одночасно з першим (холодним) циліндром. Внутрішній регенератор є частиною витіснювача.
Також існують різновиди двигуна Стірлінга, що не підпадають під вищевказані три класичних типу:
Роторний двигун Стірлінга - вирішені проблеми герметичності (патент Мухіна на герметичний введення обертання (ГВВ), срібна медаль на міжнародній виставці в Брюсселі «Еврика-96») і громіздкість (немає кривошипно-шатунного механізму, тому що двигун роторний).
Ми будемо робити двигун альфа-Стірлінга.
Для побудови двигуна знадобляться матеріали:
- Банку з під шпрот
- жесть
- скріпки
- поролон
- пакет
- езінка
- Кусачки
- плоскогубці
- паяльник
- Ножиці
- Наждачний папір
Потрібно вимити банку і зачистити краю наждачним папером.
Далі виріжемо коло з жерсті, так що б він лежав на внутрішніх краях банки.
За допомогою лінійки або штангенциркуля знайдемо центр.
Зробимо отвір ножицями по центру.
Далі візьмемо шматок мідного дроту і скріпку.
Зробимо на кінці кільце.
Далі намотаємо на неї дріт 4 витка виток до витка.
Скріпка повинна ходити вільно.
Далі лудимо верхній шар спіралі з дроту без великої кількості флюсу і припою прямо на скріпці. Потім акуратно припаюємо до отвору в кришці, так щоб шток був перпендикулярний кришці.
Скріпка повинна ходити вільно, якщо немає, то потрібно все зробити заново. Далі зробимо сообщающее отвір в кришці.
Потім потрібно зробити витіснювач, він буде з поролону.
Діаметр його повинен бути таким, щоб він ходив вільно, але не було великого зазору, заввишки трохи більше половини внутрішньої висоти банки.
Далі прорізаємо в центрі витискувачі отвір під втулку з пробки або гуми, далі вставляємо у втулку шток, все заклеює.
Витіснювач повинен бути паралельний кришці! Це критично для РОБОТИ!
Закриваємо банку і запаює краю. ВСЕ повинні бути герметичними!
Далі робимо робочий циліндр.
Вирізаємо смужку довжиною 60 мм (6 см) і шириною? 25 мм (2,5 см).
Загинаємо край на 2 мм (0,2 см) плоскогубцями.
Формуємо гільзу і споює край.
Припаюємо гільзу над отвором в кришці.
Далі робимо мембрану.
Беремо пакет і відрізаємо від нього квадратний шматок.
Продавлюючи трохи плівку пальцем всередину притисніть краю гумкою.
Має вийти так:
МОМЕНТ ВИЗНАЧАЛЬНИЙ ПРАЦЕЗДАТНІСТЬ ДВИГУНА.
Потрібно нагріти свічкою дно банки і потягнути за шток, мембрана повинна вигнутися назовні, а якщо відпустити витіснювач зі штоком повинен опуститься під власною вагою і мембрана повернеться на місце, якщо цього не відбулося, то витіснювач зроблений не правильно і / або не герметична пайка.
Якщо все в порядку, то потрібно зробити колін вал? і стійки. Рознос по кривошипа повинен бути 90 град!
Кривошип мембрани повинен бути заввишки 7 мм, а витіснювача 5 мм (в межах + 0,1 -1мм)!
Робимо стійки, тут можна зробити що завгодно, можна взяти трубки з дротяними підшипниками, можна зробити з скріпок як тут.
Тепер про шатунах.
Довжина їх визначається положенням коленвала, потрібно відміряти відстань від штока / мембрани і нижньої мертвої точкою кривошипа. Кривошип мембрани кріпиться до неї через пробку або гумову втулку діаметром близько половини гільзи. Кінець кривошипа вставляється в пробку.
Двигун має запрацювати відразу від двох "чайних" свічок. Температурний градієнт становить
80-85 град Цельсія. Добре зібраний двигун може працювати від температури окропу з шматочками льоду на верхній кришці.
