Двигатель стирлинга своими руками: Как сделать двигатель Стирлинга в домашних условиях? – Резной Палисад — Центр народных художественных промыслов и ремесел

Содержание

Как сделать двигатель Стирлинга в домашних условиях?

Можно, конечно купить красивые заводские модели двигателей Стирлинга, как например, в этом китайском интернет-магазине. Однако, иногда хочется творить самому и сделать вещь, пусть даже из подручных средств. На нашем сайте уже есть несколько вариантов изготовления данных моторов, а в этой публикации ознакомьтесь с совсем простым вариантом изготовления двигателя Стирлинга в домашних условиях.

Посмотрите ниже 3 варианта для самостоятельного изготовления.

Как изготовить дома работающий двигатель Стирлинга?

Дмитрий Петраков по многочисленным просьбам отснял пошаговую инструкцию по сборке мощного, относительно своих габаритов и потребляемого количества тепла двигателя Стирлинга. В этой модели задействованы доступные каждому зрителю и распространённые материалы — обзавестись ими способен любой желающий. Все размеры, представленные в этом ролике, автор подбирал на основе многолетнего опыта работы со Стирлингами такой конструкции, и для данного, конкретного экземпляра они являются оптимальными.

В этой модели задействованы доступные каждому зрителю и распространённые материалы, благодаря чему обзавестись ими способен любой желающий. Все размеры, представленные в этом ролике, подбирал на основе многолетнего опыта работы со Стирлингами такой конструкции, и для данного, конкретного экземпляра они являются оптимальными.

C чувством, толком и расстановкой.

Мотор Стирлинга в работе с нагрузкой (водяная помпа).

Водяная помпа, собранная в качестве рабочего прототипа, предназначена для работы в паре с моторами Стирлинга. Особенность насоса заключается в небольших затратах энергии, требуемых для совершения им работы: такая конструкция задействует лишь небольшую часть динамического внутреннего рабочего объёма двигателя, и тем самым по минимуму влияет на его производительность.

Мотор Стирлинга из консервной банки

Для его изготовления вам понадобятся подручные материалы: банка из под консервов, небольшой кусок поролона, CD-диск, два болтика и скрепки.

Поролон — одни из самых распространенных материалов, которые используются при изготовлении моторов Стирлинга. Из него делается вытеснитель двигателя. Из куска нашего поролона вырезаем круг, диаметр его делаем на два миллиметров меньше внутреннего диаметра банки, а высоту немного больше ее половины.

В центре крышки просверливаем отверстие, в которое вставим потом шатун. Для ровного хода шатуна делаем из скрепки спиральку и припаиваем ее к крышке.

Поролоновый круг из поролона пронизываем посередине винтиком и застопориваем его шайбой сверху и снизу шайбой и гайкой. После этого присоединяем путем пайки отрезок скрепки, предварительно распрямив ее.

Теперь втыкаем вытеснитель в сделанное заранее отверстие в крышке и герметично пайкой соединяем крышку и банку. На конце скрепки делаем небольшую петельку, а в крышке просверливаем еще одно отверстие, но чуть-чуть больше, чем первое.

Из жести делаем цилиндр, используя пайку.

Присоединяем с помощью паяльника готовый цилиндр к банке, так, чтобы не осталось щелей в месте пайки.

Из скрепки изготавливаем коленвал. Разнос колен нужно сделать в 90 градусов. Колено, которое будет над цилиндром по высоте на 1-2 мм больше другого.

Из скрепок изготавливаем стойки под вал. Делаем мембрану. Для этого на цилиндр надеваем полиэтиленовую пленку, немного продавливаем ее внутрь и закрепляем на цилиндре ниткой.

Шатун который нужно будет приделать к мембране, изготавливаем из скрепки и вставляем его в обрезок резины. По длине шатун нужно сделать таким, чтобы в нижней мертвой точке вала мембрана была втянута внутрь цилиндра, а в высшей — напротив — вытянута. Второй шатун настраиваем так же.

Шатун с резиной приклеиваем к мембране, а другой присоединяем к вытеснителю.

Присоединяем паяльником ножки из скрепок к банке и на кривошип пристраиваем маховик. Например, можно использовать СД-диск.

Двигатель Стирлинга в домашних условиях сделан. Теперь осталось под банку подвести тепло — зажечь свечку. А через несколько секунд дать толчок маховику.

Как сделать простой двигатель Стирлинга (с фотографиями и видео)

www.newphysicist.com

Давайте сделаем двигатель Стирлинга.

Мотор Стирлинга — это тепловой двигатель, который работает за счет циклического сжатия и расширения воздуха или другого газа (рабочего тела) при различных температурах, так что происходит чистое преобразование тепловой энергии в механическую работу. Более конкретно, двигатель Стирлинга представляет собой двигатель с рекуперативным тепловым двигателем с замкнутым циклом с постоянно газообразным рабочим телом.

Двигатели Стирлинга имеют более высокий КПД по сравнению с паровыми двигателями и могут достигать 50% эффективности. Они также способны бесшумно работать и могут использовать практически любой источник тепла. Источник тепловой энергии генерируется вне двигателя Стирлинга, а не путем внутреннего сгорания, как в случае двигателей с циклом Отто или дизельным циклом.

Двигатели Стирлинга совместимы с альтернативными и возобновляемыми источниками энергии, поскольку они могут становиться все более значительными по мере роста цен на традиционные виды топлива, а также в свете таких проблем, как истощение запасов нефти и изменение климата.

В этом проекте мы дадим вам простые инструкции по созданию очень простого двигателя DIY Стирлинга с использованием пробирки и шприца .

Как сделать простой движок Стирлинга — Видео

Компоненты и шаги, чтобы сделать моторчик Стирлинга

1. Кусок лиственных пород или фанеры

Это основа для вашего двигателя. Таким образом, он должен быть достаточно жестким, чтобы справляться с движениями двигателя. Затем сделайте три маленьких отверстия, как показано на рисунке. Вы также можете использовать фанеру, дерево и т.д.

2. Мраморные или стеклянные шарики

В двигателе Стирлинга эти шарики выполняют важную функцию. В этом проекте мрамор действует как вытеснитель горячего воздуха от теплой стороны пробирки к холодной стороне. Когда мрамор вытесняет горячий воздух, он остывает.

3. Палки и винты

Шпильки и винты используются для удержания пробирки в удобном положении для свободного перемещения в любом направлении без каких-либо перерывов.

4. Резиновые кусочки

Купите ластик и нарежьте его на следующие формы. Он используется для того, чтобы надежно удерживать пробирку и поддерживать ее герметичность. Не должно быть утечек в ротовой части пробирки. Если это так, проект не будет успешным.

5. Шприц

Шприц является одной из самых важных и движущихся частей в простом двигателе Стирлинга. Добавьте немного смазки внутрь шприца, чтобы поршень мог свободно перемещаться внутри цилиндра. Когда воздух расширяется внутри пробирки, он толкает поршень вниз. В результате цилиндр шприца перемещается вверх. В то же время мрамор катится к горячей стороне пробирки и вытесняет горячий воздух и заставляет его остывать (уменьшать объем).

6. Пробирка Пробирка является наиболее важным и рабочим компонентом простого двигателя Стирлинга. Пробирка изготовлена из стекла определенного типа (например, из боросиликатного стекла), обладающего высокой термостойкостью. Так что его можно нагревать до высоких температур.

Как работает двигатель Стирлинга?

Некоторые люди говорят, что двигатели Стирлинга просты. Если это правда, то так же, как и великие уравнения физики (например, E = mc2), они просты: на поверхности они просты, но богаче, сложнее и потенциально очень запутаны, пока вы их не осознаете. Я думаю, что безопаснее думать о двигателях Стирлинга как о сложных: многие очень плохие видео на YouTube показывают, как легко «объяснить» их очень неполным и неудовлетворительным образом.

На мой взгляд, вы не можете понять двигатель Стирлинга, просто создав его или наблюдая за тем, как он работает извне: вам нужно серьезно подумать о цикле шагов, через которые он проходит, что происходит с газом внутри, и как это отличается из того, что происходит в обычном паровом двигателе.

Все, что требуется для работы двигателя, — это наличие разницы температур между горячей и холодной частями газовой камеры. Были построены модели, которые могут работать только с разницей температуры 4 ° C, хотя заводские двигатели, вероятно, будут работать с разницей в несколько сотен градусов. Эти двигатели могут стать наиболее эффективной формой двигателя внутреннего сгорания.

Двигатели Стирлинга и концентрированная солнечная энергия

Двигатели Стирлинга обеспечивают аккуратный метод преобразования тепловой энергии в движение, которое может привести в движение генератор. Наиболее распространенная схема состоит в том, чтобы двигатель был в центре параболического зеркала. Зеркало будет установлено на устройство слежения, чтобы солнечные лучи фокусировались на двигателе.

* Двигатель Стирлинга как приемник

Возможно, вы играли с выпуклыми линзами в школьные годы. Сосредоточение солнечной энергии для сжигания листа бумаги или спички, я прав? Новые технологии развиваются день ото дня. Концентрированная солнечная тепловая энергия приобретает все большее внимание в эти дни.

Выше приведен короткий видеофильм о простом двигателе с пробиркой, использующим стеклянные шарики в качестве вытеснителя и стеклянный шприц в качестве силового поршня.

Этот простой двигатель Стирлинга был построен из материалов, которые доступны в большинстве школьных научных лабораторий и может быть использован для демонстрации простого теплового двигателя.

Диаграмма давление-объем за цикл

Процесс 1 → 2 Расширение рабочего газа на горячем конце пробирки, тепло передается газу, и газ расширяется, увеличивая объем и толкая поршень шприца вверх.

Процесс 2 → 3 По мере движения мрамора к горячему концу пробирки газ вытесняется из горячего конца пробирки на холодный конец, а по мере движения газа он отдает тепло стенке пробирки.

Процесс 3 → 4 Из рабочего газа отводится тепло, и объем уменьшается, поршень шприца движется вниз.

Процесс 4 → 1 Завершает цикл. Рабочий газ движется от холодного конца пробирки к горячему концу, поскольку мраморные шары вытесняют ее, получая тепло от стенки пробирки, когда она движется, тем самым увеличивая давление газа.

Как сделать двигатель стирлинга своими руками. Двигатель стирлинга своими руками, схема и чертеж Как сделать модель двигателя стирлинга

Всем привет! Сегодня я хочу представить вашему вниманию самодельный двигатель, который любую разницу температур преобразовывает в механическую работу:

Двигатель Стирлинга – тепловая машина, в которой жидкое или газообразное рабочее тело движется в замкнутом объёме, разновидность двигателя внешнего сгорания. Основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела с извлечением энергии из возникающего при этом изменения объёма рабочего тела. Может работать не только от сжигания топлива, но и от любого источника тепла.

Представляю вашему вниманию свой двигатель, сделанный по картинках из Интернета:

Увидев это чудо, у меня возникло желание его сделать)) Тем более на просторах Интернета оказалось много чертежей и конструкций двигателя. Скажу сразу: сделать- не трудно, но отрегулировать и добиться нормальной работы- немного проблематично. У меня он нормально заработал только с третьего раза (надеюсь вы так мучиться не будете)))).

Принцип работы двигателя стирлинга:

Все сделано из материалов, доступных каждому мозгочину:

Ну и как же без размеров)))

Каркас двигателя сделан из проволоки от скрепок. Все неподвижные соединения проволоки-паяные()

Вытеснитель (диск который перемещает воздух внутри двигателя) — из чертежной бумаги и склеен суперклеем (внутри он полый):

Чем меньше зазор между крышками и вытеснителем в верхнем и нижнем положении, тем больше кпд двигателя.

Шток вытеснителя- из вытяжной заклепки (изготовление: акуратно вытянуть внутреннюю часть и если надо- зачистить наждачной бумагой нулевкой; внешнюю часть приклеить к верхней «холодной» крышке шляпкой вовнутрь). Но у этого варианта есть недостаток- нет полной герметиности и есть небольшое трение, хотя капля моторного масла поможет от него избавиться.

Цилиндр поршня- горлышко от обыкновенной пластиковой бутылки:

Кожух поршня сделан из медицинской перчатки и закреплен нитью, которую после намотки нужно пропитать суперклеем для надежности. По центру кожуха приклеен диск из нескольких слоев картона, на котором закреплен шатун.

Коленвал- из тех же скрепок, что и весь каркас двигателя. угол между коленами поршня и вытеснителя- 90 градусов. Рабочий ход вытеснителя- 5мм; поршня- 8мм.

Маховик- состоит из двух CD дисков которые приклеены на картонный цилиндр и посажены на ось коленвала.

Итак, хватит нести всякий бред представляю вам видео работы двигателя :

Трудности, которые у меня возникали, в основном были связаны с избыточним трением и отсутствием точных размеров конструкции. в первом случае капля моторного масла и центровка коленвала исправляла ситуацию, то во втором- приходилось полагаться на интуицию))) Но как видите все вышло(правда 3 раза полностью переделывал двигатель))))

Если у вас возникли вопросы- пишите в коментариях, разберемся)))

Спасибо за внимание)))

Вытеснил остальные виды силовых установок, однако, работы, направленные на отказ от использования этих агрегатов, наводят на мысль о скорой смене лидирующих позиций.

С начала технического прогресса, когда использование моторов, сжигающих горючее внутри, только начиналось, не было очевидным их превосходство. Паровая машина, как конкурент, содержит в себе массу преимуществ: наряду с тяговыми параметрами, бесшумная, всеядная, легко управляется и настраивается. Но лёгкость, надёжность и экономичность позволили двигателю внутреннего сгорания взять вверх над паром.

Сегодня во главе угла стоят вопросы экологии, экономичности и безопасности. Это заставляет инженеров бросать силы на серийные агрегаты, работающие за счёт возобновляемых источников топлива. В 16 году девятнадцатого века Роберт Стирлинг зарегистрировал двигатель, работающий от внешних источников тепла. Инженеры считают, что этот агрегат способен сменить современного лидера. Двигатель Стирлинга сочетает экономичность, надёжность, работает тихо, на любом топливе, это делает изделие игроком на автомобильном рынке.

Роберт Стирлинг (1790-1878 года жизни):

История двигателя Стирлинга

Изначально, установку разрабатывали с целью заменить машину, работающую за счёт пара. Котлы паровых механизмов взрывались, при превышении допустимых норм давлением. С этой точки зрения Стирлинг намного безопасней, функционирует, используя температурный перепад.

Принцип работы двигателя Стирлинга в поочередной подаче или отборе тепла у вещества, над которым совершается работа. Само вещество заключено в объём закрытого типа. Роль рабочего вещества выполняют газы, либо жидкости. Встречаются вещества, выполняющие роль двух компонентов, газ преобразовывается в жидкость и наоборот. Жидкопоршневой мотор Стирлинга обладает: небольшими габаритами, мощный, вырабатывает большое давление.

Уменьшение и увеличение объёма газа при охлаждении либо нагреве соответственно, подтверждается законом термодинамики, согласно которого все составляющие: степень нагрева, величина занимаемого пространства веществом, сила, действующая на единицу площади, связаны и описываются формулой:

PV=nR*T

P – сила действия газа в двигателе на единицу площади;
V – количественная величина, занимаемая газом в пространстве двигателя;
n – молярное количество газа в двигателе;
R – постоянная газа;
T – степень нагрева газа в двигателе К,

Модель двигателя Стирлинга:

За счёт неприхотливости установок, двигатели подразделяются: твердотопливные, жидкое горючее, солнечная энергия, химическая реакция и другие виды нагрева.

Цикл

Двигатель внешнего сгорания Стирлинга, использует одноимённую совокупность явлений. Эффект от протекающего действия в механизме высок. Благодаря этому есть возможность сконструировать двигатель с неплохими характеристиками в рамках нормальных габаритов.

Необходимо учитывать, что в конструкции механизма предусмотрен нагреватель, холодильник и регенератор, устройство, отвода тепла от вещества и возвращения тепла, в нужный момент.

Идеальный цикл Стирлинга, (диаграмма «температура-объём»):

Идеальные круговые явления:

1-2 Изменение линейных размеров вещества с постоянной температурой;
2-3 Отвод теплоты от вещества к теплообменнику, пространство, занимаемое веществом постоянно;
3-4 Принудительное сокращение пространства, занимаемого веществом, температура постоянна, тепло отводится охладителю;
4-1 Принудительное увеличение температуры вещества, занимаемое пространство постоянно, тепло подводится от теплообменника.

Идеальный цикл Стирлинга, (диаграмма «давление-объём»):

Из расчёта (моль) вещества:

Подводимое тепло:

Получаемое охладителем тепло:

Теплообменник получает тепло (процесс 2-3), теплообменник отдаёт тепло (процесс 4-1):

R – Универсальная постоянная газа;

СV – способность идеального газа удерживать тепло при неизменной величине занимаемого пространства.

За счёт применения регенератора, часть теплоты остается, в качестве энергии механизма, не меняющейся за проходящие круговые явления. Холодильник получает меньше тепла, таким образом, теплообменник экономит тепло нагревателя. Это увеличивает эффективность установки.

КПД кругового явления:

ɳ =

Примечательно, что без теплообменника совокупность процессов Стирлинга осуществима, но его эффективность будет значительно ниже. Прохождение совокупности процессов задом наперёд ведёт к описанию охлаждающего механизма. В этом случае наличие регенератора, обязательное условие, поскольку при прохождении (3-2) невозможно нагреть вещество от охладителя, температура которого значительно ниже. Так же невозможно отдать тепло нагревателю (1-4), температура которого выше.

Принцип работы двигателя

Что бы понять, как работает двигатель Стирлинга, разберёмся в устройстве и периодичности явлений агрегата. Механизм преобразует тепло, полученное от нагревателя, находящегося за пределами изделия в действие силы на тело. Весь процесс происходит благодаря температурному перепаду, в рабочем веществе, находящемся в закрытом контуре.

Принцип действия механизма базируется на расширении за счёт тепла. Непосредственно до расширения, вещество в замкнутом контуре нагревается. Соответственно, перед тем, как сжаться, вещество охлаждают. Сам цилиндр (1) окутан водяной рубашкой (3), ко дну подается тепло. Поршень, совершающий работу (4) помещен в гильзу и уплотнён кольцами. Между поршнем и дном находится механизм вытеснения (2), имеющий значительные зазоры и свободно перемещающийся. Вещество, находящееся в замкнутом контуре, двигается по объёму камеры за счёт вытеснителя. Перемещение вещества ограничено двумя направлениями: дно поршня, дно цилиндра. Движение вытеснителя обеспечивает шток (5), который проходит через поршень и функционирует за счет эксцентрика с запаздыванием на 90° в сравнении с приводом поршня.

Поршень расположен в крайнем нижнем положении, вещество охлаждается за счет стенок.

Вытеснитель занимает верхнее положение, перемещаясь, пропускает вещество через торцевые щели ко дну, сам охлаждается. Поршень стоит неподвижно.

Вещество получает тепло, под действием тепла увеличивается в объёме и поднимает расширитель с поршнем вверх. Совершается работа, после чего вытеснитель опускается на дно, выталкивая вещество и охлаждаясь.

Поршень опускается вниз, сжимает охлаждённое вещество, выполняется полезная работа. Маховик служит в конструкции аккумулятором энергии.

Рассмотренная модель без регенератора, поэтому КПД механизма не велико. Тепло вещества после совершения работы отводится в охлаждающую жидкость, используя стенки. Температура не успевает снижаться на нужную величину, поэтому время охлаждения продлевается, скорость мотора маленькая.

Виды двигателей

Конструктивно, есть несколько вариантов, использующих принцип Стирлинга, основными видами считаются:

Конструкция применяет два разных поршня, помещенных в различные контуры. Первый контур используется для нагрева, второй контур применяется для охлаждения. Соответственно, каждому поршню принадлежит свой регенератор (горячий и холодный). Устройство обладает хорошим соотношением мощности к объёму. Недостаток в том, что температура горячего регенератора создает конструктивные сложности.

Двигатель «β – Стирлинг»:

Конструкция использует один замкнутый контур, с разными температурами на концах (холодный, горячий). В полости расположен поршень с вытеснителем. Вытеснитель делит пространство на холодную и горячую зону. Обмен холодом и теплом происходит путём перекачивания вещества через теплообменник. Конструктивно, теплообменник выполняется в двух вариантах: внешний, совмещённый с вытеснителем.

Двигатель «γ – Стирлинг»:

Поршневой механизм предусматривает применение двух замкнутых контуров: холодного и с вытеснителем. Мощность снимается с холодного поршня. Поршень с вытеснителем с одной стороны горячий, с другой стороны холодный. Теплообменник располагается как внутри, так и снаружи конструкции.

Некоторые силовые установки не похожи на основные виды двигателей:

Роторный двигатель Стирлинга.

Конструктивно изобретение с двумя роторами на валу. Деталь совершает вращательные движения в замкнутом пространстве цилиндрической формы. Заложен синергетический подход реализации цикла. Корпус содержит радиальные прорези. В углубления вставлены лопасти с определённым профилем. Пластины надеты на ротор и могут двигаться вдоль оси при вращении механизма. Все детали создают меняющиеся объёмы с выполняющимися в них явлениями. Объёмы различных роторов связаны при помощи каналов. Расположение каналов имеют сдвиг в 90° друг к другу. Сдвиг роторов относительно друг друга составляет 180°.

Термоакустический двигатель Стирлинга.

Двигатель использует акустический резонанс для проведения процессов. Принцип основан на перемещении вещества между горячей и холодной полостью. Схема уменьшает количество движущихся деталей, сложность в снятии полученной мощности и поддержании резонанса. Конструкция относится к свободнопоршневому виду мотора.

Двигатель Стирлинга своими руками

Сегодня довольно часто в интернет магазине можно встретить сувенирную продукцию, выполненную в виде рассматриваемого двигателя. Конструктивно и технологично механизмы довольно просты, при желании двигатель Стирлинга легко сконструировать своими руками из подручных средств. В интернете можно найти большое количество материалов: видео, чертежи, расчёты и прочая информация на эту тему.

Низкотемпературный двигатель Стирлинга:

Рассмотрим самый простой вариант волнового двигателя, для выполнения которого понадобится консервная банка, мягкая полиуретановая пена, диск, болты и канцелярские скрепки. Все эти материалы легко найти дома, осталось выполнение следующих действий:
Возьмите мягкую полиуретановую пену, вырежьте на два миллиметра меньшим диаметром от внутреннего диаметра консервной банки круг. Высота пены на два миллиметра больше половины высоты банки. Поролон играет роль вытеснителя в двигателе;
Возьмите крышку банки, в средине проделайте дырку, диаметр два миллиметра. Припаяйте к отверстию полый шток, который будет выполнять, роль направляющей для шатуна двигателя;
Возьмите круг, вырезанный из пены, вставьте в средину круга винтик и застопорите с двух сторон. К шайбе припаяйте предварительно выпрямленную скрепку;
В двух сантиметрах от центра просверлите дырочку, диаметром три миллиметра, проденьте вытеснитель через центральное отверстие крышки, припаяйте крышку к банке;
Сделайте из жести небольшой цилиндр, диаметром полтора сантиметра, припаяйте его к крышке банки таким образом, что бы боковое отверстие крышки оказалось чётко по центру внутри цилиндра двигателя;
Сделайте коленчатый вал двигателя из скрепки. Расчёт выполняется таким образом, что бы разнос колен был 90°;
Изготовьте стойку под коленчатый вал двигателя. Из полиэтиленовой плёнки сделайте упругую перепонку, наденьте плёнку на цилиндр, продавите её, зафиксируйте;

Самостоятельно изготовьте шатун двигателя, один конец выпрямленного изделия выгнете в форме кружка, второй конец вставьте в кусочек ластика. Длина подгоняется таким образом, что бы в крайней нижней точке вала перепонка была втянута, в крайней верхней точке, перепонка максимально вытянута. Настройте другой шатун по такому же принципу;
Шатун двигателя с резиновым наконечником приклейте к перепонке. Шатун без резинового наконечника закрепите на вытеснителе;
Наденьте на кривошипный механизм двигателя маховик из диска. К банке приделайте ножки, чтобы не держать изделие в руках. Высота ножек позволяет разместить под банкой свечку.

После того, как удалось сделать двигатель Стирлинга дома, мотор запускают. Для этого под банку помещают зажженную свечку, а после того, как банка прогрелась, дают толчок маховику.

Рассмотренный вариант установки можно быстро собрать у себя дома, как наглядное пособие. Если задаться целью и желанием сделать двигатель Стирлинга максимально приближённый к заводским аналогам, в свободном доступе есть чертежи всех деталей. Пошаговое выполнение каждого узла позволит создать работающий макет ни чем не хуже коммерческих версий.

Преимущества

Для двигателя Стирлинга характерны такие плюсы:

Для работы двигателя необходим температурный перепад, какое топливо вызывает нагрев не важно;
Нет необходимости использовать навесное и вспомогательное оборудование, конструкция двигателя простая и надёжная;
Ресурс двигателя, благодаря особенностям конструкции, составляет 100000 часов работы;
Работа двигателя не создаёт постороннего шума, поскольку отсутствует детонация;
Процесс работы двигателя не сопровождается выбросом отработанных веществ;
Работа двигателя сопровождается минимальной вибрацией;
Процессы в цилиндрах установки экологически безвредны. Использование правильного источника тепла позволяет сделать двигатель «чистым».

Недостатки

К недостаткам двигателя Стирлинга относятся:

Трудно наладить серийное производство, поскольку конструктивно двигатель требует использования большого количества материалов;
Высокий вес и большие габариты двигателя, поскольку для эффективного охлаждения надо применять большой радиатор;
Для повышения эффективности двигатель форсируют, применяя в качестве рабочего тела сложные вещества (водород, гелий), что делает эксплуатацию агрегата опасным;
Высокотемпературная стойкость стальных сплавов и их теплопроводность усложняет процесс изготовления двигателя. Значительные потери тепла в теплообменнике снижают эффективность агрегата, а применение специфических материалов делают изготовление двигателя дорогим;
Для регулировки и перехода двигателя с режима на режим надо применять специальные устройства управления.

Использование

Двигатель Стирлинга нашел свою нишу и активно применяется там, где габариты и всеядность важный критерий:

Двигатель Стирлинг-электрогенератор.

Механизм преобразования тепла в электрическую энергию. Часто встречаются изделия, используемые в качестве портативных туристических генераторов, установки по использованию солнечной энергии.

Двигатель, как насос (электрика).

Двигатель применяют для установки в контур отопительных систем, экономя на электрической энергии.

Двигатель, как насос (обогреватель).

В странах с тёплым климатом двигатель используют как обогреватель для помещений.

Двигатель Стирлинга на подводной лодке:

Двигатель, как насос (охладитель).

Практически все холодильники в своей конструкции применяют тепловые насосы, устанавливая двигатель Стирлинга, экономятся ресурсы.

Двигатель, как насос, создающий сверхнизкие степени нагрева.

Устройство применяют в качестве холодильника. Для этого процесс запускают в обратную сторону. Агрегаты сжижают газ, охлаждают измерительные элементы в точных механизмах.

Двигатель для подводной техники.

Подводные корабли Швеции и Японии работают благодаря двигателю.

Двигатель Стирлинга в качестве солнечной установки:

Двигатель, как аккумулятор энергии.

Топливо в таких агрегатах, расплавы соли, двигатель применяют, как источник энергии. Мотор по запасу энергии опережает химические элементы.

Солнечный двигатель.

Преобразуют энергию солнца в электричество. Вещество в данном случае, водород или гелий. Двигатель ставится в фокусе максимальной концентрации энергии солнца, созданного при помощи параболической антенны.

Современное автомобилестроение вышло на такой уровень развития, при котором без фундаментальных научных исследований практически невозможно достигнуть кардинальных улучшений в конструкции традиционных моторов внутреннего сгорания. Такая ситуация вынуждает конструкторов обратить внимание на альтернативные проекты силовых установок . Одни инженерные центры сосредоточили свои силы на создании и адаптации к серийному выпуску гибридных и электрических моделей, другие автоконцерны вкладывают средства в разработку двигателей на топливе из возобновляемых источников (например, биодизель на рапсовом масле). Существуют и другие проекты силовых агрегатов, которые в перспективе могут стать новым стандартным движителем для транспортных средств.

Среди возможных источников механической энергии для автомобилей будущего следует назвать двигатель внешнего сгорания, который был изобретен в середине XIX века шотландцем Робертом Стирлингом в качестве тепловой расширительной машины.

Схема работы

Двигатель Стирлинга преобразует тепловую энергию, подводимую извне, в полезную механическую работу за счет изменения температуры рабочего тела (газа или жидкости), циркулирующего в замкнутом объеме.

В общем виде схема работы устройства выглядит следующим образом: в нижней части двигателя рабочее вещество (например, воздух) нагревается и, увеличиваясь в объеме, выталкивает поршень вверх. Горячий воздух проникает в верхнюю часть мотора, где охлаждается радиатором. Давление рабочего тела снижается, поршень опускается для следующего цикла. При этом система герметична и рабочее вещество не расходуется, а только перемещается внутри цилиндра.

Существует несколько вариантов конструкции силовых агрегатов, использующих принцип Стирлинга.

Стирлинг модификации «Альфа»

Двигатель состоит из двух раздельных силовых поршней (горячего и холодного), каждый из которых находится в своем цилиндре. К цилиндру с горячим поршнем подводится тепло, а холодный цилиндр расположен в охлаждающем теплообменнике.

Стирлинг модификации «Бета»

Цилиндр, в котором находится поршень, нагревается с одной стороны и охлаждается с противоположного конца. В цилиндре двигается силовой поршень и вытеснитель, предназначенный для изменения объема рабочего газа. Обратное перемещение остывшего рабочего вещества в горячую полость двигателя выполняет регенератор.

Стирлинг модификации «Гамма»

Конструкция состоит из двух цилиндров. Первый – полностью холодный, в котором движется силовой поршень, а второй, горячий с одной стороны и холодный с другой, служит для перемещения вытеснителя. Регенератор для циркуляции холодного газа может быть общим для обоих цилиндров или входить в конструкцию вытеснителя.

Преимущества двигателя Стирлинга

Как и большинство моторов внешнего сгорания, Стирлингу присуща многотопливность : двигатель работает от перепада температуры, независимо от причин его вызвавших.

Интересный факт! Однажды была продемонстрирована установка, которая функционировала на двадцати вариантах топлива. Без остановки двигателя во внешнюю камеру сгорания подавались бензин, дизельное топливо, метан, сырая нефть и растительное масло – силовой агрегат продолжал устойчиво работать.

Двигатель обладает простотой конструкции и не требует дополнительных систем и навесного оборудования (ГРМ, стартер, коробка передач).

Особенности устройства гарантируют длительный эксплуатационный ресурс: более ста тысяч часов непрерывной работы.

Двигатель Стирлинга бесшумен , так как в цилиндрах не происходит детонация и отсутствует необходимость вывода отработанных газов. Модификация «Бета», оснащенная ромбическим кривошипно-шатунным механизмом, является идеально сбалансированной системой, которая в процессе работы не имеет вибраций.

В цилиндрах двигателя не происходят процессы, которые могут оказать негативное воздействие на окружающую среду. При выборе подходящего источника тепла (например, солнечная энергия) Стирлинг может быть абсолютно экологически чистым силовым агрегатом.

Недостатки конструкции Стирлинга

При всем наборе положительных свойств немедленное массовое применение двигателей Стирлинга невозможно по следующим причинам:

Основная проблема заключается в материалоемкости конструкции. Охлаждение рабочего тела требует наличия радиаторов большого объема, что существенно увеличивает размеры и металлоемкость изготовления установки.

Нынешний технологический уровень позволит двигателю Стирлинга сравниться по характеристикам с современными бензиновыми моторами только за счет применения сложных видов рабочего тела (гелий или водород), находящихся под давлением более ста атмосфер. Этот факт вызывает серьезные вопросы как в области материаловедения, так и обеспечения безопасности пользователей.

Немаловажная эксплуатационная проблема связана с вопросами теплопроводности и температурной стойкости металлов. Тепло подводится к рабочему объему через теплообменники, что приводит к неизбежным потерям. Кроме того, теплообменник должен быть изготовлен из термостойких металлов, устойчивых к высокому давлению. Подходящие материалы очень дороги и сложны в обработке.

Принципы изменения режимов двигателя Стирлинга также кардинально отличаются от традиционных, что требует разработки специальных управляющих устройств. Так, для изменения мощности необходимо изменить давление в цилиндрах, угол фаз между вытеснителем и силовым поршнем или повлиять на емкость полости с рабочим телом.

Один из способов управления скоростью вращения вала на модели двигателя Стирлинга можно увидеть на следующем видео:

Коэффициент полезного действия

В теоретических расчетах эффективность двигателя Стирлинга зависит от разницы температур рабочего тела и может достигать 70% и более в соответствии с циклом Карно.

Однако первые реализованные в металле образцы обладали крайне невысоким КПД по следующим причинам:

неэффективные варианты теплоносителя (рабочего тела), ограничивающие максимальную температуру нагрева;
потери энергии на трение деталей и теплопроводность корпуса двигателя;
отсутствие конструкционных материалов, устойчивых к высокому давлению.

Инженерные решения постоянно совершенствовали устройство силового агрегата. Так, во второй половине XX века четырехцилиндровый автомобильный двигатель Стирлинга с ромбическим приводом показал на испытаниях КПД равный 35% на водном теплоносителе с температурой 55 °C.Тщательная проработка конструкции, применение новых материалов и доводка рабочих узлов обеспечили КПД экспериментальных образцов в 39%.

Примечание! Современные бензиновые двигатели аналогичной мощности обладают коэффициентом полезного действия на уровне 28-30%, а турбированные дизели в пределах 32-35%.

Современные образцы двигателя Стирлинга, такие как созданный американской компанией Mechanical Technology Inc, демонстрируют эффективность до 43,5%. А с освоением выпуска жаропрочной керамики и аналогичных инновационных материалов появится возможность значительного повышения температуры рабочей среды и достижения КПД в 60%.

Примеры успешной реализации автомобильных Стирлингов

Несмотря на все сложности, известно немало работоспособных моделей двигателя Стирлинга, применимых для автомобилестроения.

Заинтересованность в Стирлинге, подходящем для установки в автомобиль, появилась в 50-е годы XX века. Работу в данном направлении вели такие концерны, как Ford Motor Company, Volkswagen Group и другие.

Компания UNITED STIRLING (Швеция) разработала Стирлинг, в котором максимально использовались серийные узлы и агрегаты, выпускаемые автопроизводителями (коленчатый вал, шатуны). Получившийся в результате четырехцилиндровый V-образный мотор обладал удельной массой 2,4 кг/кВт, что сравнимо с характеристиками компактного дизеля. Данный агрегат был успешно опробован в качестве силовой установки семитонного грузового фургона.

Одним из успешных образцов является четырехцилиндровый двигатель Стирлинга нидерландского производства модели «Philips 4-125DA», предназначавшийся для установки на легковой автомобиль. Мотор имел рабочую мощность 173 л. с. в размерах, аналогичных классическому бензиновому агрегату.

Значительных результатов добились инженеры компании General Motors, построив в 70-х годах восьмицилиндровый (4 рабочих и 4 компрессионных цилиндра) V-образный двигатель Стирлинга со стандартным кривошипно-шатунным механизмом.

Аналогичной силовой установкой в1972 году оснащалась ограниченная серия автомобилей Ford Torino , расход топлива у которой снизился на 25% по сравнению с классической бензиновой V-образной восьмеркой.

В настоящее время более полусотни зарубежных компаний ведут работы по совершенствованию конструкции двигателя Стирлинга в целях его адаптации к массовому выпуску для нужд автомобилестроения. И если удастся устранить недостатки данного типа двигателей, в то же время сохранив его преимущества, то именно Стирлинг, а не турбины и электромоторы, придет на смену бензиновым ДВС.

Двигатель Стирлинга — это некий двигатель, который начинает работать от тепловой энергии. При этом источник энергии совсем неважен. Главное, чтобы была разница температурного режима, в этом случае, такой двигатель будет работать. Сейчас мы разберем, как можно создать модель такого низкотемпературного двигателя из баночки от «Кока-колы».

Материалы и приспособления

Сейчас мы разберем, что нам нужно взять для создания двигателя в домашних условиях. Что нам потребуется взять для стирлинга:

Воздушный шар.
Три баночки от колы.
Специальные клеммы, пять штучек (на 5А).
Ниппели для закрепления велосипедных спиц (две штучки).
Вата из металла.
Кусок проволоки из стали длиной в тридцать см и сечением 1 мм.
Кусок большой стальной или медной проволоки с диаметром от 1.6 до 2 мм.
Деревянный штырь с диаметром двадцать мм (длина один см).
Крышка от бутылочки (из пластика).
Электропроводка (тридцать см).
Специальный клей.
Вулканизированная резина (где-то 2 сантиметра).
Рыболовная леска (длина тридцать см).
Несколько грузил для балансировки (например, никелевые).
CD-диски (три штуки).
Специальные кнопки.
Жестяная баночка для создания топки.
Теплоустойчивый силикон и консервная банка для изготовления водного охлаждения.

Описание процесса создания

Этап 1. Подготовка баночек .

Вначале стоит взять 2 банки и отрезать у них верхнюю часть. Если верхушки будут отрезаться ножницами, полученные зазубрины придется сточить при помощи напильника.

Этап 2. Изготовление диафрагмы.

В качестве диафрагмы можно взять воздушный шарик, который стоит усилить вулканизированной резиной. Шар надо разрезать и натянуть на баночку. Потом на центральную часть диафрагмы приклеим кусок специальной резины. После застывания клея , в центре диафрагмы пробьем дырочку для установки проволоки. Легче всего это выполнить при помощи специальной кнопки, которую можно оставить в дырке до момента сборки.

Этап 3. Разрезание и создание дырок в крышке.

В стенках крышки надо сделать два отверстия по два мм, они необходимы для установки поворотной оси рычагов. Еще одну дырочку надо сделать в донышке крышки, через него будет идти проволока, которая будет соединена с вытеснителем.

На последнем этапе крышку надо обрезать. Это делается для того, чтобы проволока вытеснителя не зацепилась за края крышки. Для таких работ можно взять хозяйственные ножницы.

Этап 4. Сверлим.

В баночке надо просверлить две дырки для подшипников. В нашем случае это было выполнено сверлом 3.5 мм.

Этап 5. Изготовление смотрового окна.

В корпусе двигателя надо вырезать специальное окно. Теперь можно будет понаблюдать, как работают все узлы прибора.

Этап 6. Доработка клемм .

Необходимы взять клеммы и убрать с них пластиковую изоляцию. Потом возьмем дрель, и сделаем сквозные отверстия на краях клемм. Всего надо высверлить три клеммы. Оставим две клеммы, не просверленными.

Этап 7. Создание рычагов.

В качестве материала для изготовления рычагов берется медная проволока, диаметр которой всего 1.88 мм. Как именно подогнуть спицы, стоит посмотреть в интернете. Можно взять и стальную проволоку, просто с медной проволокой, удобнее работать.

Этап 8. Изготовление подшипников.

Чтобы сделать подшипники потребуется два велосипедных ниппеля. Диаметр дырок надо проверить. Автор просверлил их насквозь с помощью сверла на два мм.

Этап 9. Установка рычагов и подшипников .

Рычаги можно ставить прямо через смотровое окошко. Один кончик проволоки должен быть длинным, на нем будет лежать маховое колесо. Подшипники должны крепко сесть на нужные места. Если будет присутствовать люфт, их можно приклеить.

Этап 10. Делаем вытеснитель.

Вытеснитель делается из стальной ваты ля полировки. Для изготовления вытеснителя берется проволока из стали, на ней создается крючок, а потом на проволоку наматывается определенное количество ваты. Вытеснитель должен быть таким же по размерам, чтобы он спокойно перемещался в банке. Вся высота вытеснителя не должна быть больше пяти сантиметров.

В конце на одной стороне ваты надо сделать спираль из проволоки, чтобы она не выходила из ваты, а на второй стороне из проволоки делаем петлю. Потом к этой петле привяжем леску, которая впоследствии притянется через центральную часть диафрагмы. Вулканизированная резина должна быть в серединке емкости.

Этап 11. Изготовление резервуара под давлением

Надо вырезать дно банки определенным образом, чтобы осталось где-то 2.5 см от ее основы. Вытеснитель вместе с диафрагмой надо переместить в резервуар. После этого весь этот механизм переносится в конец банки. Диафрагму надо немножко натянут ь, чтобы она не провисла.

Потом необходимо взять клемму, которая не была просверлена, и провести через нее леску. Узел надо приклеить так, чтобы он не передвигался. Проволоку надо качественно смазать маслом и при этом убедиться, что вытеснитель без труда протянет за собой леску.

Этап 12. Изготовление толкательных тяг.

Эти специальные тяги соединяют диафрагму и рычаги. Это производится с куска медной проволоки длиной пятнадцать см.

Этап 13. Создание и установка маховика

Для изготовления маховика берем три старых СД-диска. В качестве центра возьмем деревянный стержень. После установки маховика, стержень коленчатого вала загнем, так маховик уже не будет спадать.

На последнем этапе весь механизм собирается полностью.

Последний шаг, создание топки

Вот мы и дошли до последнего шага в создании двигателя.

В которой рабочее тело (газообразное или жидкое) двигается в замкнутом объёме, по сути это разновидность двигателя внешнего сгорания. Этот механизм основан на принципе периодического нагрева и охлаждения рабочего тела. Извлечение энергии происходит из возникающего объема рабочего тела. Двигатель Стирлинга работает не только от энергии сгорающего топлива, но и от практически любого источника Запатентован этот механизм шотландцем Робертом Стирлингом в 1816 году.

Описанный механизм, несмотря на невысокий КПД, имеет ряд преимуществ, в первую очередь это простота и неприхотливость. Благодаря этому многие конструкторы-любители совершают попытки собрать двигатель Стирлинга своими руками. Некоторым это удается, а некоторым нет.

В этой статье мы рассмотрим, Стирлинга своими руками из подручных материалов. Нам понадобятся следующие заготовки и инструменты: консервная банка (можно из-под шпрот), листовая жесть, канцелярские скрепки, поролон, резинка, пакет, кусачки, плоскогубцы, ножницы, паяльник,

Теперь приступим к сборке. Вот подробная инструкция к тому, как сделать двигатель Стирлинга своими руками. Сначала необходимо вымыть банку, зачистить наждачной бумагой края. Вырезаем из листовой жести круг таким образом, чтобы он лег на внутренние края банки. Определяем центр (для этого воспользуемся штангенциркулем или линейкой), делаем ножницами отверстие. Далее берем медную проволоку и канцелярскую скрепку, выпрямляем скрепку, на конце делаем кольцо. Наматываем на скрепку проволоку – четыре плотных витка. Далее паяльником пролудим полученную спираль небольшим количеством припоя. Потом необходимо аккуратно спираль припаять к отверстию в крышке таким образом, чтобы шток получился перпендикулярным крышке. Скрепка должна двигаться свободно.

После этого необходимо сделать в крышке сообщающееся отверстие. Из поролона делаем вытеснитель. Его диаметр должен быть немного меньше диаметра банки, но при этом не должно быть большого зазора. Высота вытеснителя – немногим больше половины банки. Вырезаем в поролоне по центру отверстие для втулки, последнюю можно изготовить из резины или пробки. Вставляем в полученную втулку шток и все заклеиваем. Вытеснитель необходимо размещать параллельно крышке, это важное условие. Далее остается закрыть банку и запаять края. Шов должен быть герметичным. Теперь приступаем к изготовлению рабочего цилиндра. Для этого вырезаем из жести полосу длиной 60 мм и шириной 25 мм, загибаем плоскогубцами край на 2 мм. Формируем гильзу, после этого спаиваем край, далее необходимо припаять гильзу к крышке (над отверстием).

Теперь можно приступить к изготовлению мембраны. Для этого отрезаем от пакета кусок пленки, немного продавливаем его пальцем внутрь, резинкой прижимаем края. Далее необходимо проверить правильность сборки. Нагреваем на огне дно банки, тянем за шток. В результате мембрана должна выгибаться наружу, а если шток отпустить, вытеснитель под собственным весом должен опуститься, соответственно, мембрана возвращается на место. В том случае, если вытеснитель сделан неправильно или пайка банки не герметична, шток не вернется на место. После этого делаем коленвал и стойки (разнос кривошипов должен составить 90 градусов). Высота кривошипов должна составлять 7 мм, а вытеснителей 5 мм. Длина шатунов определена положением коленвала. Конец кривошипа вставляется в пробку. Вот мы и рассмотрели, как собрать двигатель Стирлинга своими руками.

Такой механизм будет работать от обычной свечки. Если прикрепить к маховику магниты и взять катушку аквариумного компрессора, то такое устройство способно заменить простой электродвигатель. Своими руками, как вы видите, сделать такой прибор совсем не сложно. Было бы желание.

Двигатель стирлинга своими руками

Всем известный двигатель Стирлинга можно создать самостоятельно из подручных материалов. Любой источник тепла в этой конструкции способен дать вам на выходе из устройства энергию.

Материалы

Для изготовления двигателя Стирлинга своими руками понадобятся:

CD –диск;
пластиковый холдер из-под CD-дисков;
лист алюминия размером 25 х 13 см;
эпоксидная смола;
проволока;
7-дюймовая ПВХ-труба;
пенопласт;
медная труба ¾ дюйма;
клейкая лента;
термопистолет и горячий клей;
ножевка по металлу;
нож;
сверла;
кусачки;
лобзик;
циркуль.

Шаг 1. От CD-холдера необходимо отрезать часть конструкции. В итоге должна получиться окружность без дна и верха с ровными краями. Высота – около 4 см.

Шаг 2. Циркулем замеряйте диаметр получившейся окружности. Перенесите его на пенопласт. Сделайте два круга. Обязательно отметьте центр. Круги отшлифуйте лобзиком. Склейте их. Для четкого попадания в окружность проклейте внешний край клейкой лентой.

Шаг 3. Круги, диаметром с окружность CD-холдера вырежьте из алюминиевых листов. Их должно быть два.

Шаг 4. Ровно посредине верхнего алюминиевого листа просверлите отверстие, в которое будет входить проволока. Чтобы проволока двигалась прямо, как это необходимо нам, приварите кусочек угловой трубы, так как это показано на фото. В его верхней шляпке сделайте еще одно отверстие для проволоки. Возьмите саму проволоку, которая будет держать поршень, проверьте, чтобы она могла двигаться через эти отверстия, но при этом герметичность также имела место быть.

Ближе к краю верхней крышки просверлите еще одно отверстие диаметром равное кусочку имеющейся металлической трубы.

Шаг 5. Теперь необходимо сделать поршень. Для этого, возьмите кусок металлической трубы, который потом и войдет в данную конструкцию. Промойте ее и поставьте на крышку, застеленную кусочком полиэтиленового пакета. Изнутри смажьте трубку и сам пакет маслом. После этого залейте в получившуюся форму, подогретую эпоксидную смолу. Она должна быть теплой, не горячей. По мере ее застывания с силой поучившийся поршень вам придется вытолкнуть. Из проволоки сформируйте крючок. Просверлите в куске эпоксидной смолы отверстие и вставьте в него эту проволоку. Поршень готов.

Шаг 6. Часть конструкции нужно собрать. Дно конструкции приклейте при помощи горячего клея. Также сделайте еще несколько крючков из проволоки. Крючок, который будет располагаться посередине всей конструкции, обрежьте. Концы крючков заделайте эпоксидной смолой.

Шаг 7. Закрепите на алюминиевом верхнем листе трубу. Смажьте ее, вставьте поршень. Сделайте макет двигающей части конструкции. Для этого просто приложите бумагу и сделайте основные разметки. По нарисованному макету загните проволоку.

Шаг 8. В крючках просверлите отверстие, размером немного больше основной проволоки.

Шаг 9. ПВХ трубу разрежьте пополам прикрепите к алюминиевому основанию горячим клеем. В трубе сделайте отверстия, в которые вы и ставите проволочный коленчатый вал. На другой конец вала прикрепите крышку от пластиковой банки или компакт-диск. Они должны вращаться.

Шаг 10. Проверьте работоспособность механизма. Подгоните все детали. При необходимости смажьте движущиеся части механизма. Правильно собранный двигатель должен приходить в движение от нагревания воздуха. Последний, расширяясь от горячих температур, выталкивает поршень, который и приводит в движение сам двигатель.

3.9 / 5 ( 84 голоса )

Двигатель стирлинга своими руками – МозгоЧины

Двигатель Стирлинга — тепловая машина, в которой жидкое или газообразное рабочее тело движется в замкнутом объёме, разновидность двигателя внешнего сгорания. Основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела с извлечением энергии из возникающего при этом изменения объёма рабочего тела. Может работать не только от сжигания топлива, но и от любого источника тепла.

Материал из Википедии (Тыц)

Представляю вашему вниманию свой двигатель, сделанный по картинках из Интернета:

Увидев это чудо, у меня возникло желание его сделать)) Тем более на просторах Интернета оказалось много чертежей и конструкций двигателя. Скажу сразу: сделать— не трудно, но отрегулировать и добиться нормальной работы— немного проблематично. У меня он нормально заработал только с третьего раза (надеюсь вы так мучиться не будете)))).

Принцип работы двигателя стирлинга:

Все сделано из материалов, доступных каждому мозгочину:

Ну и как же без размеров)))

Каркас двигателя сделан из проволоки от скрепок. Все неподвижные соединения проволоки-паяные(хорошая статья о пайке)

Чем меньше зазор между крышками и вытеснителем в верхнем и нижнем положении, тем больше кпд двигателя.

Цилиндр поршня- горлышко от обыкновенной пластиковой бутылки:

Маховик- состоит из двух CD дисков которые приклеены на картонный цилиндр и посажены на ось коленвала.

Итак, ~~хватит нести всякий бред~~ представляю вам видео работы двигателя:

Если у вас возникли вопросы- пишите в коментариях, разберемся)))

Спасибо за внимание)))

Простой двигатель стирлинга своими руками

На чтение 17 мин Просмотров 131 Опубликовано 21.07.2019

Двигатель внутреннего сгорания вытеснил остальные виды силовых установок, однако, работы, направленные на отказ от использования этих агрегатов, наводят на мысль о скорой смене лидирующих позиций.

Роберт Стирлинг (1790-1878 года жизни):

История двигателя Стирлинга

PV=nR*T

P – сила действия газа в двигателе на единицу площади;
V – количественная величина, занимаемая газом в пространстве двигателя;
n – молярное количество газа в двигателе;
R – постоянная газа;
T – степень нагрева газа в двигателе К,

Модель двигателя Стирлинга:

Идеальный цикл Стирлинга, (диаграмма «температура-объём»):

Идеальные круговые явления:

1-2 Изменение линейных размеров вещества с постоянной температурой;
2-3 Отвод теплоты от вещества к теплообменнику, пространство, занимаемое веществом постоянно;
3-4 Принудительное сокращение пространства, занимаемого веществом, температура постоянна, тепло отводится охладителю;
4-1 Принудительное увеличение температуры вещества, занимаемое пространство постоянно, тепло подводится от теплообменника.

Идеальный цикл Стирлинга, (диаграмма «давление-объём»):

Из расчёта (моль) вещества:

Получаемое охладителем тепло:

Теплообменник получает тепло (процесс 2-3), теплообменник отдаёт тепло (процесс 4-1):

R – Универсальная постоянная газа;

СV – способность идеального газа удерживать тепло при неизменной величине занимаемого пространства.

КПД кругового явления:

ɳ =

Принцип работы двигателя

Поршень расположен в крайнем нижнем положении, вещество охлаждается за счет стенок.

Виды двигателей

Конструктивно, есть несколько вариантов, использующих принцип Стирлинга, основными видами считаются:

Двигатель «α – Стирлинг»:

Некоторые силовые установки не похожи на основные виды двигателей:

Роторный двигатель Стирлинга.

Термоакустический двигатель Стирлинга.

Двигатель Стирлинга своими руками

Низкотемпературный двигатель Стирлинга:

Рассмотрим самый простой вариант волнового двигателя, для выполнения которого понадобится консервная банка, мягкая полиуретановая пена, диск, болты и канцелярские скрепки. Все эти материалы легко найти дома, осталось выполнение следующих действий:
Возьмите мягкую полиуретановую пену, вырежьте на два миллиметра меньшим диаметром от внутреннего диаметра консервной банки круг. Высота пены на два миллиметра больше половины высоты банки. Поролон играет роль вытеснителя в двигателе;
Возьмите крышку банки, в средине проделайте дырку, диаметр два миллиметра. Припаяйте к отверстию полый шток, который будет выполнять, роль направляющей для шатуна двигателя;
Возьмите круг, вырезанный из пены, вставьте в средину круга винтик и застопорите с двух сторон. К шайбе припаяйте предварительно выпрямленную скрепку;
В двух сантиметрах от центра просверлите дырочку, диаметром три миллиметра, проденьте вытеснитель через центральное отверстие крышки, припаяйте крышку к банке;
Сделайте из жести небольшой цилиндр, диаметром полтора сантиметра, припаяйте его к крышке банки таким образом, что бы боковое отверстие крышки оказалось чётко по центру внутри цилиндра двигателя;
Сделайте коленчатый вал двигателя из скрепки. Расчёт выполняется таким образом, что бы разнос колен был 90°;
Изготовьте стойку под коленчатый вал двигателя. Из полиэтиленовой плёнки сделайте упругую перепонку, наденьте плёнку на цилиндр, продавите её, зафиксируйте;

Самостоятельно изготовьте шатун двигателя, один конец выпрямленного изделия выгнете в форме кружка, второй конец вставьте в кусочек ластика. Длина подгоняется таким образом, что бы в крайней нижней точке вала перепонка была втянута, в крайней верхней точке, перепонка максимально вытянута. Настройте другой шатун по такому же принципу;
Шатун двигателя с резиновым наконечником приклейте к перепонке. Шатун без резинового наконечника закрепите на вытеснителе;
Наденьте на кривошипный механизм двигателя маховик из диска. К банке приделайте ножки, чтобы не держать изделие в руках. Высота ножек позволяет разместить под банкой свечку.

Преимущества

Для двигателя Стирлинга характерны такие плюсы:

Для работы двигателя необходим температурный перепад, какое топливо вызывает нагрев не важно;
Нет необходимости использовать навесное и вспомогательное оборудование, конструкция двигателя простая и надёжная;
Ресурс двигателя, благодаря особенностям конструкции, составляет 100000 часов работы;
Работа двигателя не создаёт постороннего шума, поскольку отсутствует детонация;
Процесс работы двигателя не сопровождается выбросом отработанных веществ;
Работа двигателя сопровождается минимальной вибрацией;
Процессы в цилиндрах установки экологически безвредны. Использование правильного источника тепла позволяет сделать двигатель «чистым».

Недостатки

К недостаткам двигателя Стирлинга относятся:

Трудно наладить серийное производство, поскольку конструктивно двигатель требует использования большого количества материалов;
Высокий вес и большие габариты двигателя, поскольку для эффективного охлаждения надо применять большой радиатор;
Для повышения эффективности двигатель форсируют, применяя в качестве рабочего тела сложные вещества (водород, гелий), что делает эксплуатацию агрегата опасным;
Высокотемпературная стойкость стальных сплавов и их теплопроводность усложняет процесс изготовления двигателя. Значительные потери тепла в теплообменнике снижают эффективность агрегата, а применение специфических материалов делают изготовление двигателя дорогим;
Для регулировки и перехода двигателя с режима на режим надо применять специальные устройства управления.

Использование

Двигатель Стирлинга нашел свою нишу и активно применяется там, где габариты и всеядность важный критерий:

Двигатель, как насос (электрика).

Двигатель применяют для установки в контур отопительных систем, экономя на электрической энергии.

Двигатель, как насос (обогреватель).

В странах с тёплым климатом двигатель используют как обогреватель для помещений.

Двигатель Стирлинга на подводной лодке:

Двигатель, как насос (охладитель).

Двигатель, как насос, создающий сверхнизкие степени нагрева.

Двигатель для подводной техники.

Подводные корабли Швеции и Японии работают благодаря двигателю.

Двигатель Стирлинга в качестве солнечной установки:

Двигатель, как аккумулятор энергии.

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:

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?

Двигатель Стирлинга — тепловая машина, в которой жидкое или газообразное рабочее тело движется в замкнутом объёме, разновидность двигателя внешнего сгорания. Основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела с извлечением энергии из возникающего при этом изменения объёма рабочего тела. Может работать не только от сжигания топлива, но и от любого источника тепла.

Смотрим под катом подробное объяснение, как сделать его своими руками

История

Двигатель Стирлинга был впервые запатентован шотландским священником Робертом Стирлингом 27 сентября 1816 года (английский патент № 4081). Однако первые элементарные «двигатели горячего воздуха» были известны ещё в конце XVII века, задолго до Стирлинга. Достижением Стирлинга является добавление очистителя, который он назвал «эконом».

В современной научной литературе этот очиститель называется «регенератор». Он увеличивает производительность двигателя, удерживая тепло в тёплой части двигателя, в то время как рабочее тело охлаждается. Этот процесс намного повышает эффективность системы. Чаще всего рекуператор представляет собой камеру, заполненную проволокой, гранулами, гофрированной фольгой (гофры идут вдоль направления потока газа). Газ, проходя через наполнитель рекуператора в одну сторону, отдаёт (или приобретает) тепло, а при движении в другую сторону отбирает (отдаёт) его. Рекуператор может быть внешним по отношению к цилиндрам, а может быть размещён на поршне-вытеснителе в бета- и гамма-конфигурациях. В последнем случае габариты и вес машины оказываются меньше. Частично роль рекуператора выполняет зазор между вытеснителем и стенками цилиндра (при длинном цилиндре надобность в таком устройстве вообще исчезает, но появляются значительные потери из-за вязкости газа). В альфа-стирлинге рекуператор может быть только внешним. Он монтируется последовательно с теплообменником, в котором происходит нагрев рабочего тела, со стороны холодного поршня.

В 1843 году Джеймс Стирлинг использовал этот двигатель на заводе, где он в то время работал инженером. В 1938 году фирма «Филипс» инвестировала в мотор Стирлинга мощностью более двухсот лошадиных сил и отдачей более 30 %. Двигатель Стирлинга имеет много преимуществ и был широко распространён в эпоху паровых машин.

Низкотемпературный двигатель Стирлинга своими руками – Своими руками – отчеты

На конкурс я представляю низкотемпературный двигатель Стирлинга своими руками, конструкцию которого сам и придумал. Я его еще не сделал полностью. Но поскольку принципиальная часть уже сделана и все основные узлы или сделаны или понятно как сделать, думаю до конца конкурса уложусь. В конце концов получится некая живая онлайн презентация постройки двигателя. Надеюсь это будет интересно, а также надеюсь на подсказки неравнодушных умельцев.

Немного предыстории. В свое время я сделал на крыше гаража солнечные коллектора на 12 квм и подземный коллектор из заборного колодца и сливной скважины для теплового насоса, ну и сам тепловой насос. Таким образом у меня уже есть источники тепла и холода, которые необходимы для работы двигателя Стирлинга. Осталось за малым, его сделать. Для тех кто не знает, что это за двигатель – это двигатель внешнего сгорания. Для его работы необходимо подводить тепло и “холод”, то есть поддерживать разницу температур. У них на ряду с недостатками есть одно существенное преимущество, они не капризны к топливу. Все что может дать тепло, может послужить для него топливом. Существует много конструкций использующих энергию солнца. Ну вот я такую придумал….

В целом философия совместной работы солнечных коллекторов, теплового насоса и низкотемпературного двигателя Стирлинга состоит в том, что они могут взаимодополнять друг друга, приводя к синергии. Работа таких устройств в разные сезоны может позволить компенсировать зимние потери или даже частично аккумулировать энергию солнца в летний период для обогрева зимой, а также вырабатывать некоторое количество электроэнергии летом. Другими словами летом солнышком прогревается подземный коллектор, охлажденный за зиму тепловым насосом. При этом летом мы еще вырабатываем электричество генератором на двигателе Стирлинга. Вот вкратце все обстоятельства, которые подвигли на конструирование двигателя.

Принцип работы предлагаемой конструкции следующий: в замкнутом резервуаре находятся два радиатора на которые подается горячая и холодная вода от соответствующих источников. Сейчас зима и я вынужден просто использовать котел на газу для тепла и проточную воду из крана для холода. Каждый радиатор обдувается по очереди вентилятором который приводится в движение двигателем постоянного тока на 12В, 20Вт. Таким образом в резервуаре циклично меняется температура газа и соответственно давление. К резервуару будет подсоединен рабочий цилиндр с поршнем, который будет приводить в движение линейный генератор (альтернатор) на неодимовых магнитах. Вот вкратце и все.

Вот как это сейчас работает. Необходимо многое переделать, чтоб заработало побыстрее. Сейчас переделываю конструкцию так, чтоб она работала с регенератором.
http://video.yandex.ua/users/panxatka/view/2/

Искренне Ваш Игорь У.

Высокотемпературный стирлинг своими руками. Двигатель стирлинга своими руками. Материалы и приспособления

Материалы и приспособления

Воздушный шар.
Три баночки от колы.
Специальные клеммы, пять штучек (на 5А).
Ниппели для закрепления велосипедных спиц (две штучки).
Вата из металла.
Кусок проволоки из стали длиной в тридцать см и сечением 1 мм.
Кусок большой стальной или медной проволоки с диаметром от 1.6 до 2 мм.
Деревянный штырь с диаметром двадцать мм (длина один см).
Крышка от бутылочки (из пластика).
Электропроводка (тридцать см).
Специальный клей.
Вулканизированная резина (где-то 2 сантиметра).
Рыболовная леска (длина тридцать см).
Несколько грузил для балансировки (например, никелевые).
CD-диски (три штуки).
Специальные кнопки.
Жестяная баночка для создания топки.
Теплоустойчивый силикон и консервная банка для изготовления водного охлаждения.

Описание процесса создания

Этап 1. Подготовка баночек .

Этап 2. Изготовление диафрагмы.

Этап 3. Разрезание и создание дырок в крышке.

Этап 4. Сверлим.

В баночке надо просверлить две дырки для подшипников. В нашем случае это было выполнено сверлом 3.5 мм.

Этап 5. Изготовление смотрового окна.

Этап 6. Доработка клемм .

Этап 7. Создание рычагов.

Этап 8. Изготовление подшипников.

Этап 9. Установка рычагов и подшипников .

Этап 10. Делаем вытеснитель.

Этап 11. Изготовление резервуара под давлением

Этап 12. Изготовление толкательных тяг.

Этап 13. Создание и установка маховика

На последнем этапе весь механизм собирается полностью.

Последний шаг, создание топки

Вот мы и дошли до последнего шага в создании двигателя.

Экология потребления.Наука и техника:Мотор Стирлинга чаще всего применяется в ситуациях, когда требуется аппарат для преобразования тепловой энергий, отличающийся простотой и эффективностью.

Менее ста лет назад двигатели внутреннего сгорания пытались завоевать свое законное место в конкурентной борьбе среди прочих имеющихся машин и движущихся механизмов. При этом в те времена превосходство бензинового двигателя не являлось столь очевидным. Существующие машины на паровых двигателях отличались бесшумностью, великолепными для того времени характеристиками мощности, простотой обслуживания, возможностью использования различного вида топлива. В дальнейшей борьбе за рынок двигатели внутреннего сгорания благодаря своей экономичности, надежности и простоте взяли верх.

Дальнейшая гонка за совершенствования агрегатов и движущих механизмов, в которую в середине 20 века вступили газовые турбины и роторные разновидности двигателей, привела к тому, что несмотря на верховенство бензинового двигателя были предприняты попытки ввести на «игровое поле» совершенно новый вид двигателей – тепловой, впервые изобретенный в далеком 1861 году шотландским священником по имени Роберт Стирлинг. Двигатель получил название своего создателя.

ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА: ФИЗИЧЕСКАЯ СТОРОНА ВОПРОСА

Для понимания, как работает настольная электростанция на Стирлинге, следует понимать общие сведения о принципах работы тепловых двигателей. Физически принцип действия заключается в использовании механической энергии, которая получается при расширении газа при нагревании и его последующем сжатии при охлаждении. Для демонстрации принципа работы можно привести пример на основе обычной пластиковой бутыли и двух кастрюль, в одной из которых находится холодная вода, в другой горячая.

При опускании бутылки в холодную воду, температура которой близка к температуре образования льда при достаточном охлаждении воздуха внутри пластиковой емкости ее следует закрыть пробкой. Далее, при помещении бутыли в кипяток, спустя некоторое время пробка с силой «выстреливает», поскольку в данном случае нагретым воздухом была совершена работа во много раз большая, чем совершается при охлаждении. При многократном повторении опыта результат не меняется.

Первые машины, которые были построены с использованием двигателя Стирлинга, с точностью воспроизводили процесс, демонстрирующийся в опыте. Естественно механизм требовал усовершенствования, заключающееся в применении части тепла, которое терял газ в процессе охлаждения для дальнейшего подогрева, позволяя возвращать тепло газу для ускорения нагревания.

Но даже применение этого новшества не могло спасти положение дел, поскольку первые «Стирлинги» отличались большими размерами при малой вырабатываемой мощности. В дальнейшем не раз предпринимались попытки модернизировать конструкцию для достижения мощности в 250 л.с. приводили к тому, что при наличии цилиндра диаметром 4,2 метра, реальная выходная мощность, которую выдавала электростанция на Стирлинге (Stirling) в 183 кВт на деле составляла всего 73 кВт.

Все двигатели Стирлинга работают по принципу цикла Стирлинга, включающего в себя четыре основные фазы и две промежуточные. Основными являются нагрев, расширение, охлаждение и сжатие. В качестве стадии перехода рассматриваются переход к генератору холода и переход к нагревательному элементу. Полезная работа, совершаемая двигателем, строится исключительно на разнице температур нагревающей и охлаждающей частей.

СОВРЕМЕННЫЕ КОНФИГУРАЦИИ СТИРЛИНГА

Современная инженерия различает три основных вида подобных двигателей:

альфа-стирлинг, отличие которого в двух активных поршнях, расположенных в самостоятельных цилиндрах. Из всех трех вариантов данная модель отличается самой высокой мощностью, обладая самой высокой температурой нагревающегося поршня;
бета-стирлинг, базирующийся на одном цилиндре, одна часть которого горячая, а вторая холодная;
гамма-стирлинг, имеющий кроме поршня еще и вытеснитель.

Производство электростанции на Стирлинге будет зависеть от выбора модели двигателя, что позволит учесть всю положительные и отрицательные стороны подобного проекта.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Благодаря своим конструктивным особенностям данные двигатели обладают рядом преимуществ, но при этом не лишены недостатков.

Настольная электростанция Стирлинга, купить которую невозможно в магазине, а только у любителей, самостоятельно осуществляющих сбор подобных устройств, относятся:

большие размеры, которые вызваны потребностью к постоянному охлаждению работающего поршня;
использование высокого давления, что требуется для улучшения характеристик и мощности двигателя;
потеря тепла, которая происходит за счет того, что выделяемое тепло передается не на само рабочее тело, а через систему теплообменников, чей нагрев приводит к потере КПД;
резкое снижение мощности требует применения особых принципов, отличающихся от традиционных для бензиновых двигателей.

Наряду с недостатками, у электростанций, функционирующих на агрегатах Стирлинга, имеются неоспоримые плюсы:

любой вид топлива, поскольку как любые двигатели, использующие энергию тепла, данный двигатель способен функционировать при разнице температур любой среды;
экономичность. Данные аппараты могут стать прекрасной заменой паровым агрегатам в случаях необходимости переработки энергии солнца, выдавая КПДна 30% выше;
экологическая безопасность. Поскольку настольная электростанция кВт не создает выхлопного момента, то она не производит шума и не выбрасывает в атмосферу вредных веществ. В виде источника получения мощности выступает обычное тепло, а топливо выгорает практически полностью;
конструктивная простота. Для своей работы Стирлинг не потребует дополнительных деталей или приспособлений. Он способен самостоятельно запускаться без использования стартера;
повышенный ресурс работоспособности. Благодаря своей простоте, двигатель может обеспечить не одну сотню часов беспрерывной эксплуатации.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ СТИРЛИНГА

Мотор Стирлинга чаще всего применяется в ситуациях, когда требуется аппарат для преобразования тепловой энергий, отличающийся простотой, при этом эффективность прочих видов тепловых агрегатов существенно ниже при аналогичных условиях. Очень часто подобные агрегаты применяются в питании насосного оборудования, холодильных камер, подводных лодок, батарей, аккумулирующих энергию.

Одним из перспективных направлений области использования двигателей Стирлинга являются солнечные электростанции, поскольку данный агрегат может удачно применяться для того, чтобы преобразовывать энергию солнечных лучей в электрическую. Для осуществления этого процесса двигатель помещается в фокус зеркала, аккумулирующего солнечные лучи, что обеспечивает перманентное освещение области, требующей нагрева. Это позволяет сфокусировать солнечную энергию на малой площади. Топливом для двигателя в данном случае служит гелии или водород. опубликовано

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

История

Принцип работы

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

Второй способ: материалы

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

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

Как сделать

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

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

Заключение

Как сделать свои собственные двигатели Стирлинга, чертежи и комплекты • Двигатель Стирлинга

своими руками ☰ Меню

Основы двигателя Стирлинга

Как сделать чертежи двигателя Стирлинга своими руками, основы цикла теплового двигателя и множество самодельных примеров.

Эта информация предназначена для того, чтобы помочь вам принять более взвешенное решение при выборе двигателя Стирлинга своими руками. Кроме того, чтобы помочь вам понять различные типы двигателей Стирлинга и как они работают.

Изображение Arsdell (Собственная работа) [GFDL или CC-BY-SA-3.0-2.5-2.0-1.0], через Wikimedia Commons

Что такое двигатель Стирлинга?

Двигатель Стирлинга представляет собой тепловую машину замкнутого цикла. Обычно он полностью изолирован от внешней среды и работает за счет расширения и сжатия газа (обычно воздуха), заключенного в герметичном двигателе. Топливо не движется через двигатель, как в обычном двигателе внутреннего сгорания. Это означает, что нет ни впуска, ни выхлопа.

Одна сторона двигателя нагревается, а другая охлаждается.Это заставляет газ проходить циклы расширения и сжатия. Это означает, что он может производить движение, преобразовывая тепловую энергию непосредственно в кинетическую энергию или механическую работу.

Внешний вид двигателя показывает только его движущиеся части, источник тепла и источник охлаждения. Помните, что топливо не проходит через двигатель, потому что он полностью герметизирован снаружи.

Существует много типов двигателей Стирлинга. Существуют двигатели высокого давления, которые используются в коммерческих целях.Есть отреставрированные двигатели низкого давления, которые используются для демонстрации. Есть двигатели настольных моделей, построенные любителями и студентами.

Вы можете найти модели или комплекты практически для всех конфигураций двигателей Стирлинга, включая двигатели LTD (низкотемпературный перепад). LTD может работать от тепла вашей ладони.

Топливо, которое используется

Stirling традиционно классифицируется как двигатель внешнего сгорания. Хотя при правильном применении любой источник тепла будет работать для питания двигателя Стирлинга.Это означает, что источник тепла не ограничивается только сжиганием.

Вот список некоторых возможных источников тепла:

Солнечная энергия
Геотермальная энергия
Атомная энергия
Уголь
Бензин
Алкоголь
Природный газ
Пропан
Дерево
Все, что может гореть

Различные типы тепловых двигателей

Пользователь англоязычной Википедии Эндрю.Эйнсворт [GFDL или CC-BY-SA-3.0], через Wikimedia Commons

Тепловые двигатели обычно принимают за двигатели Стирлинга. Они названы в честь Роберта Стирлинга, который был изобретателем, создавшим первую практичную и полезную тепловую машину в 1816 году. Однако существует много типов тепловых двигателей или двигателей внешнего сгорания, разработанных многими другими изобретателями. Некоторые из них используют пар в качестве газообразного рабочего тела. В других используется вода под высоким давлением, ограниченная таким образом, чтобы она не превращалась в пар.

Имена для поиска

Воздушный двигатель Robinson
Тепловой двигатель Хейнрици
Двигатель Ericsson
Двигатель Мэлоуна
Двигатель с циклом Ренкина

Понимание основных операций

YK Times в en.wikipedia [GFDL, CC-BY-SA-3.0 или CC-BY-2.5], из Wikimedia Commons

Во многих двигателях Стирлинга давление газа внутри почти равно внешнему атмосферному давлению.Существует фиксированная масса газа, обычно воздуха, гелия или водорода. Когда вы нагреваете двигатель снаружи, газ расширяется и выталкивает поршень наружу. Когда вы охлаждаете его, газ сжимается, и поршень выталкивается обратно под действием внешнего атмосферного давления. Это преобразует тепловую энергию в механическую энергию или работу.

Но нагрев всего двигателя с последующим его охлаждением неэффективен. Потому что для этого потребуется, чтобы источник нагрева и охлаждения снова и снова перемещался в нужное положение.Поэтому должен быть способ одновременно нагревать и охлаждать двигатель. Это делается путем перемещения или циклического перемещения газа внутри двигателя с горячей стороны на холодную.

Буйковый вытеснитель механически перемещает газ между нагретым местом и охлажденным местом. Вытеснитель представляет собой легкий поршень, который не соприкасается с внутренней частью двигателя Стирлинга. Газ может двигаться вдоль вытеснителя. Он движется вперед и назад, занимая место внутри двигателя, перемещая газ из стороны в сторону.

Когда буек находится на холодной стороне, газ выталкивается на горячую сторону и расширяется. Когда вытеснитель находится на горячей стороне, газ выталкивается на холодную сторону и сжимается. Это упрощенное объяснение цикла Стирлинга, который является типом термодинамического цикла. Это циклическое действие должно быть правильно рассчитано по времени. Это может быть механически синхронизировано многими различными способами. Вот почему существует так много типов и конфигураций тепловых двигателей.

Типы двигателей Стирлинга

Двигатель Альфа Стирлинга
Бета-двигатель Стирлинга
Гамма Двигатель Стирлинга
Свободнопоршневой двигатель Стирлинга
Роторно-поршневой двигатель Стирлинга
Двигатель с низким перепадом температур

Отличное видео, объясняющее некоторые принципы работы гамма-двигателя Стирлинга

Части тепловой машины

Вот краткое описание деталей двигателя Стирлинга.Чтобы помочь вам лучше понять, что входит в двигатель Стирлинга, сделанный своими руками.

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 для сбора как можно большего количества тепла площадь поверхности увеличивают с помощью внутренних и/или внешних ребер. Это работает как теплоотвод.

Теплообменник холодной стороны

Это часть двигателя, с которой соприкасается нагретый газ.Он обменивает тепло в газе с наружным воздухом или охлаждающей жидкостью. 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 в другой части двигателя.

Регенератор

Расположение регенератора зависит от конфигурации двигателя. Обычно регенератор представляет собой внутренний теплообменник, в котором временно накапливается 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 реализованы в попытке повысить эффективность.

Вытеснитель

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

Радиатор

Обычно используется на холодной стороне, это может быть просто внешняя стенка двигателя, контактирующая с температурой окружающего воздуха.Хотя добавление плавников более эффективно. Также может быть добавлен радиатор для включения воды или охлаждающей жидкости.

Маховик

По отношению к двигателю маховик представляет собой большое тяжелое колесо. Он механически связан с поршнем (поршнями) двигателя. Его работа состоит в том, чтобы увеличить скорость машины и помочь выполнить цикл Стирлинга на всем протяжении. В большинстве тепловых двигателей используется маховик.

Поршень

Поршень обычно такой же, как и любой другой поршень, который скользит внутри цилиндра.Хотя в некоторых конструкциях двигателей Стирлинга гибкая мембрана используется в качестве силового поршня. Поршень выталкивается, когда рабочая жидкость (газ) расширяется настолько, что превышает внешнее атмосферное давление. Это действие часто помогает вместе с использованием маховика.

Видео самодельного двигателя Стирлинга

своими руками

Конфигурации

Альфа Стирлинг

Альфа Стирлинг имеет два силовых поршня, отдельные теплообменники горячего и холодного воздуха, регенератор и маховик.Теплообменник горячей стороны содержит поршень, а теплообменник холодной стороны содержит поршень. Обычно вытеснитель не используется. Между двумя поршнями обычно существует большая разница температур. Это означает более высокую эффективность и больше энергии, преобразуемой в работу. Alpha Stirling обычно предлагает более высокое соотношение мощности к весу и более быстрые обороты в минуту.

Бета Стирлинг

Бета Стирлинг имеет один силовой поршень и вытеснитель, которые используют один и тот же цилиндр.Горячий и холодный теплообменники также используют один и тот же цилиндр. На одном конце нагревается, а на другом охлаждается. Силовой поршень и вытеснитель часто соединены маховиком.

Гамма Стирлинг

Гамма Стирлинг — это разновидность Бета Стирлинга. Он имеет два цилиндра, один для силового поршня, а другой для вытеснителя. Цилиндр силового поршня расположен рядом с цилиндром, в котором находится поршень вытеснителя.Газ проходит через небольшой порт между двумя цилиндрами. Силовой поршень и вытеснитель часто соединены маховиком. Кто-то использует регенератор, а кто-то нет.

Двигатель кольцевой бомбы

Двигатель Стирлинга Рингбом является разновидностью Бета Стирлинга. Он также имеет два цилиндра и один силовой поршень. Силовой поршень расположен в собственном цилиндре, расположенном рядом с цилиндром, в котором находится поршень вытеснителя. Силовой поршень – единственный поршень, соединенный с маховиком.Вытеснитель не соединен с силовым поршнем или маховиком. Вместо этого он свободен в движении. Поршень вытеснителя плавно поднимается при расширении и опускается при сжатии.

Свободный поршень Стирлинг

Свободнопоршневой двигатель Стирлинга является относительно новой разработкой. Обычно он соответствует поршню 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 отвечают только взаимностью. Это означает, что они идеально подходят для линейных генераторов переменного тока. Обычно это двигатели высокого давления.

Наддув

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

Увеличение рабочего давления помогает повысить мощность и эффективность. Это означает, что двигатель запускается с большей массой газа. Больше молекул газа означает больше теплопередачи и больше работы.Philips MP1002 CA имеет рабочее давление выше атмосферного. Устройство в этом видео имеет начальное давление около 200 фунтов на квадратный дюйм. и рабочее давление около 160 фунтов на квадратный дюйм. Но это также означает, что двигатель должен быть изготовлен из более прочного материала и иметь более толстые стенки. Более толстые стенки затрудняют передачу тепла газу внутри двигателя. Большинство коммерчески доступных двигателей Стирлинга используют газ под давлением.

Тепловая машина, от которой становится холодно

Термодинамический цикл Стирлинга можно запустить в обратном направлении с помощью внешнего источника энергии.При этом одна сторона нагревается, а другая охлаждается. 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 по циклу Стирлинга в настоящее время коммерчески используется в криогенной технике и холодильной технике.

Сборка двигателя Стирлинга – Сарай

Изготовление двигателя низкого давления на горячем воздухе
Росс Парди

Посмотреть в полном размере

Несколько лет назад я купил комплект для модели двигателя Стирлинга от Mini-tech в Брисбене.Мне нравится видеть, как работают части двигателя, а прозрачный цилиндр здесь добавляет дополнительное измерение. Комплект состоял из набора 2D-планов и коробки необработанного металлического прутка. Когда я впервые купил комплект, я подумал, что собрать его будет непросто, и отодвинул его в конец шкафа. Недавно решил попробовать. В комплекте был только набор чертежей и несколько элементарных инструкций по сборке.

Посмотреть в полном размере

Двигатель Стирлинга – принцип его работы
Двигатель Стирлинга – это удивительный двигатель, который волшебным образом преобразует внешний источник тепла во вращательное движение.
Он был изобретен шотландцем по имени Роберт Стирлинг еще в 1816 году как альтернатива паровой машине. Двигатель Стирлинга безопасен, в отличие от паровых двигателей, работает при низких давлениях и может быть сделан с довольно высоким КПД (до 40%). Его заставит работать любой источник тепла — я даже видел один, работающий на сухом льду.
Все, что вам нужно, это разница температур между концами буйка.
Двигатель, который я построил, имеет два цилиндра. Тепло подается с одного конца на цилиндр буйка (А). Газ внутри быстро расширяется, поднимается по пластиковой трубе к верхней части акрилового цилиндра (В) и толкает приводной поршень (С) вниз.В то же время коленчатый вал перемещает поршень вытеснителя (D) внутри цилиндра вытеснителя (A) к горячему концу, чтобы «вытеснить» горячий газ к холодному концу трубки (E). Там газ охлаждается и сжимается, засасывая приводной поршень обратно вверх.
Это толкает газ вниз по трубке, в то время как кривошип тянет поршень буйка обратно к холодному концу цилиндра буйка (E), перемещая газ оттуда к горячему концу (A). Цикл повторяется до тех пор, пока холодный конец буйка остается холоднее горячего конца.

Посмотреть в полном размере

Росс Парди с моделями двигателей и лодкой в сарае

Самоучка
В основном я инженер-модельер-самоучка, страстно увлеченный созданием двигателей. Мои навыки появились благодаря чтению книг, задаванию вопросов тем, кто более осведомлен, и большому количеству практики (и да, совершению странных ошибок).
Я начал строительство этого двигателя с двух изготовленных латунных кронштейнов для приводного цилиндра и цилиндра вытеснителя, что было непросто, поскольку оба они были изготовлены из нескольких латунных профилей, спаянных вместе серебром.

Пайка серебром
Пайка серебром — не самая любимая работа в мастерской.
У меня нет проблем с пайкой мягким припоем, так как она гораздо более контролируема. При пайке твердым припоем мне не нравится видеть, как красивые блестящие детали, которые я только что сделал, сильно окисляются, поскольку они нагреваются до высоких температур. Следующим шагом, как правило, является много усилий, чтобы очистить и отполировать заготовку, чтобы вернуть ей былую славу.
У меня нет кислородно-ацетиленового газа, поэтому попытка получить достаточное количество тепла для работы может быть сложной задачей, особенно если она имеет большую площадь поверхности.
Для небольших работ отлично подходит газовая горелка, а для более крупных я использую газ MAPP (желтые баллоны).
Чтобы кронштейны были припаяны красиво и ровно, в конце концов я просто положился на огнеупорные кирпичи, чтобы поддерживать работу прямо во время пайки. Палочки для припоя с высоким содержанием серебра, которые я купил для этой работы, стоят дороже, но облегчают работу, так как температура плавления ниже. Хитрость пайки серебром заключается в том, что вам нужно совсем немного. Когда он достигнет точки плавления, он будет течь повсюду (даже там, где вы этого не хотите).
Флюс easyflo ﬂ представляет собой жидкую пасту, которую вы наносите кистью на шов. Я нагреваю деталь до тех пор, пока флюс не расплавится, а затем, когда я думаю, что он достаточно нагрелся, я прикасаюсь палочкой припоя к соединению. Если оно достаточно горячее, оно будет красиво течь; это одна из тех вещей, которые вам просто нужно практиковать. Для очистки после жесткой пайки я обычно замачиваю заготовку в растворе лимонной кислоты. Его легко купить в кристаллической форме в супермаркете, и он хорошо очищает медь, латунь и сталь.

Пайка мягким припоем
К кронштейнам привода и буйка припаяны дополнительные детали. Это была простая токарная работа на токарном станке.
Мой секрет профессиональной пайки мягким припоем — электронная паяльная паста. В наши дни компоненты электронных печатных плат припаиваются бессвинцовой паяльной пастой, состоящей из крошечных шариков припоя во флюсе. Вы можете купить это в шприце, обычно используемом для переделки и ремонта печатных плат.
Я наношу небольшое количество на детали, которые нужно спаять, и удаляю излишки.Второй секрет заключается в том, чтобы нагреть его с помощью пистолета для снятия краски горячим воздухом на огнеупорном кирпиче до тех пор, пока припой не расплавится и не потечет вокруг соединения. Вы можете очень хорошо контролировать температуру и не обесцвечивать заготовку.
Затем я покрасил готовые кронштейны спреем серого травильного грунта, чтобы он проник в металл (в противном случае краска легко откалывается), а затем сбрызнул автомобильным грунтом/наполнителем, который прекрасно заполняет небольшие дефекты. Я слегка отшлифовал влажной и сухой наждачной бумагой с зернистостью 1000 перед нанесением верхнего слоя.Я наношу два-три верхних слоя с легким песком между слоями.

Основа
Древесина коренных жителей Новой Зеландии дополняет внешний вид готовой модели, и я сделал основу, к которой прикреплена 3-миллиметровая алюминиевая пластина, из хорошего куска 20-миллиметрового матаи.
Для отверстия для метамфетамина в алюминиевой пластине и деревянном основании я использовал 38-миллиметровую кольцевую пилу для сверления, затем долото и ручной фрезер, чтобы просверлить отверстие до нужной глубины. Чтобы придать краям основания профессиональную отделку, я обработал их своим любимым резаком.Я просверлил отверстия для головок винтов в алюминиевой пластине немного большего размера, затем для очень хорошей отделки я покрыл основание четырьмя тонкими слоями акрилового не желтеющего спрея, шлифуя каждый слой.
Я завершил эту сборку, просверлив отверстия для винтов и отполировав алюминиевую пластину, прикрутив готовые кронштейны к пластине и пластину к основанию.

Коленчатый вал, маховик
Для изготовления коленчатого вала вал и диск коленчатого вала были спаяны вместе серебром, а затем обработаны до окончательного размера.Противовес был легко изготовлен путем фрезерования каждой стороны, в то время как кривошипный диск удерживался в механических тисках. Маховик легко поддается механической обработке.
Сначала я обрабатываю одну сторону (обычно самую сложную из двух сторон) и просверливаю ее по центру. Затем его надевают на вал, вращающийся на токарном станке, и поворачивают с обратной стороны и по всему диаметру. Этот метод позволяет получить маховик, который хорошо работает на готовом двигателе. На следующем этапе я прикрепляю коленчатый вал и маховик к собранному основанию и любуюсь ими.

Как это делается

Прозрачный цилиндр
Следующей логичной частью был прозрачный цилиндр, который необходимо изготовить перед поршнем, чтобы поршень можно было отшлифовать, чтобы он идеально подходил для отверстия.
Я столкнул и просверлил, а затем расточил акриловый пластик с помощью расточной оправки до нужного размера. Пока цилиндр был еще в патроне, я просверлил четыре отверстия под болты с помощью фрезы и делительной головки. Цилиндр нужно провести из внутреннего отверстия, а снаружи выточить до необходимых размеров.
Самый простой способ сделать это — изготовить приспособление с разъемным стержнем. Я использую самодельный конический винт, чтобы надежно зажать заготовку. Акрил (или плексиглас) очень быстро и легко полируется небольшим количеством Brasso на тряпке.
Сначала я шлифую наждачной бумагой с зернистостью 800, затем перехожу к зернистости 1000 или 1200, а затем заканчиваю абразивом Brasso, чтобы снова получить кристальную чистоту. Внутреннее отверстие было отполировано с помощью Dremel с войлочным полировальным кругом диаметром 12 мм, а отверстия под болты были обработаны средством для очистки труб, смоченным в Brasso.
После всех этих работ по полировке стали очевидны два изъяна в куске акрила, входящего в комплект. Он выглядел так, как будто его склеили из трех листов, из-за чего у него было два внутренних кольца. Внешний вид меня не устроил, поэтому я сделал совершенно новую деталь из обрезков пластика. На этот раз у него была идеальная ясность.

Посмотреть в полном размере

Полировка акрилового цилиндра

Посмотреть в полном размере

Трубка для выхода из акрилового цилиндра

Посмотреть в полном размере

Поршень буйка с резьбовым валом

Шатун
Как и во всех поршневых двигателях, шатун несложно изготовить.
Вам просто нужно просверлить оба отверстия одновременно, чтобы они оказались параллельными друг другу. Внешняя форма может быть немного неудобной, но, как правило, небольшая фрезеровка и обработка напильником позволяют получить хорошо выглядящий шатун.
Поршневой палец поршня удерживается внутри с помощью хомута, который ввинчивается в верхнюю часть поршня и позволяет регулировать высоту поршня в верхней мертвой точке (ВМТ). Единственная сложность здесь заключается в том, чтобы внешний диаметр поршня (НД) соответствовал диаметру цилиндра. Двигатель Стирлинга должен иметь низкое трение и в то же время быть газонепроницаемым, поэтому соответствие этих двух компонентов имеет решающее значение для успеха двигателя.

Поршень
Я подогнал поршень почти до нужного размера, измеряя микрометром по ходу дела.
Когда поршень плотно вошел в отверстие, я начал полировать его снаружи с помощью влажной и сухой бумаги с зернистостью 1000, обернутой вокруг плоского стержня. Это вопрос полировки и частого тестирования, пока вы не получите требуемую посадку; терпение является обязательным для этого процесса. Поршень был немного зажат в одной точке канала ствола, так как пластик — не самый стабильный материал для обработки.Я еще немного отполировал канал ствола с помощью круга Дремеля, и Брассо решил эту проблему.
Затем узел поршень/шатун был закреплен на коленчатом валу и испытан на основном кронштейне с акриловым цилиндром. С небольшим количеством масла для швейных машин в отверстии поршень перемещался вверх и вниз очень плавно. Я вздохнул с облегчением, когда все сложные части были успешно устранены. Осталась кое-какая хитрая пайка, но ничего, что требовало точной подгонки.

Посмотреть в полном размере

Приспособление для позиционирования буйка, используемое для точного сверления отверстий

Головка цилиндра, воздушный канал
Головка цилиндра привода и воздушный канал были простыми деталями для механической обработки и были спаяны вместе с помощью моего метода термофена.
После этого приводной цилиндр был завершен. Для небольшого облегчения на этом этапе я сделал горелку и два направляющих стержня, а также их опорный угловой кронштейн, прежде чем заняться цилиндром буйка.

Поршень буйка
Поршень буйка изготовлен из корпуса фломастера из тонкостенного алюминия.
Я отвинтил наконечник ручки, снял фетр, смыл чернила с мет. Я снял наружную печать растворителем для краски, потому что не хотел, чтобы она сгорела в горячем цилиндре буйка.Я предполагаю, что идея использования тонкостенной трубы заключалась в том, чтобы сохранить низкую тепловую массу. Поскольку он был таким хрупким, я решил, что лучше всего будет прокрутить его на токарном станке и медленно надрезать остроконечным инструментом. Это оказалось очень удачным и прорезало стену, не повредив трубу.
В трубку была вставлена алюминиевая вставка с резьбой для завершения поршня буйка. Помните, что поршень имеет зазор около 1,5 мм вокруг отверстия, так что никакой специальной подгонки не требуется. Поршень навинчен на длинный шток, который приводится в движение главным коленчатым валом.Стержень с комплектом был нестандартного размера (около 3,1 мм) и был нарезан спиралью по всей длине. Я заменил его на стальной стержень серебристого цвета диаметром 3 мм. Поэтому втулка поршня буйка была расширена на 3 мм, а на одном конце стержня была нарезана резьба, чтобы можно было навинтить поршень буйка. Что требовалось, так это хорошая газонепроницаемая посадка между стержнем и втулкой с низким коэффициентом трения.

Посмотреть в полном размере

Посмотреть в полном размере

Трубка буйка, обработанная на разъемной оправке для…

Посмотреть в полном размере

Головоломка
Цилиндр буйка был чем-то вроде головоломки, так как рисунки немного сбивали с толку.
Требовалось перевернуть трубку с внутренним диаметром 18 мм, чтобы толщина стенки составляла всего 0,5 мм, за исключением места, где располагался радиатор.
Опять же, лучшим методом было запустить трубу на разъемной оправке, чтобы внутренний диаметр трубы был правильным. В конце концов, я хотел толщину 0,5 мм по отношению к внутренней, а не внешней части трубы. Затем цилиндр нужно было припаять прямо к фланцу на одном конце и колпачку на другом. Я думал, что крышка будет легкой, но у меня было больше проблем с ее пайкой, чем с любой другой деталью на двигателе.
Я не хотел, чтобы припой вытекал наружу изделия, поэтому я вырезал пару кусочков серебряного припоя и поместил их внутрь с небольшим количеством флюса. Я нагрел трубку и крышку, надеясь, что припой расплавится внутри и проникнет в соединение.
С первой попытки мне явно не хватило тепла и колпачок отвалился, когда я его чистил. Моя вторая попытка с небольшим количеством тепла, наконец, увенчалась успехом. Я сделал так, чтобы трубка плотно прилегала к фланцу, чтобы она держалась прямо, пока я ее припаиваю.
Теперь необходимо установить буек в сборе на кронштейн с отверстием в центре втулки поршня. Для этого мне пришлось изготовить макет поршня подходящего размера по отверстию, который навинчивался на шток поршня 3 мм. Это определило местонахождение буйка в сборе, пока я находил отверстия для болтов. Отверстия были просверлены и нарезаны резьба M5, завершая цилиндр буйка.

Посмотреть в полном размере

Серебряная пайка кронштейна с использованием газа MAPP

Хомут, радиатор
Для сборки двигателя потребовалось изготовить еще два компонента: хомут и радиатор.
Я боялся делать бугель, так как он был сделан из трех маленьких кусочков стержня диаметром 3 мм, которые были спаяны вместе, а затем жестко припаяны к штоку поршня-вытеснителя.
Все это должно было быть квадратным и параллельным. Поскольку стержень был всего 3 мм, я мог использовать свою бутановую горелку, у которой пламя гораздо меньше и лучше поддается контролю. Это оказалось очень легко сделать. Я обнаружил, что очень часто те части, которые кажутся трудными, таковыми не являются, а легкие доставляют вам все горе.
Последней деталью был большой круглый алюминиевый радиатор.Мне нравится делать компоненты с плавниками на них, потому что они выглядят так круто, когда они закончены. Чтобы погрузить режущий инструмент токарного станка глубоко в заготовку, требуется довольно много отрезки, поэтому требуется много смазочно-охлаждающей жидкости.
Некоторое время назад я научился всегда резать ребра в одном направлении (т. е. резать, двигаться, резать и т. д.) и никогда не возвращаться назад и не пытаться привести в порядок то, что вы уже сделали, потому что кажется, что вы не можете вернуть инструмент обратно. точно такое же место. Эту деталь было довольно сложно сделать, потому что в комплекте было достаточно материала для полной длины.В патроне нечего было держать; так что немного дополнительного материала сделало бы задачу намного проще.
Как бы то ни было, мне пришлось сделать еще один разрезной стержень, чтобы попытаться удержать его, но было очень трудно придать ему какой-либо привод, обрезая эти ребра.
Как только вы начали нарезать ребра, инструмент заставлял деталь вращаться на оправке. Если бы мне пришлось делать это снова, я бы точно взял кусок металла подлиннее.

Посмотреть в полном размере

Гильза поршня и воздушный порт

Посмотреть в полном размере

Шатун размечен, приспособления для закругления концов

Посмотреть в полном размере

Запуск
Теперь все части были вместе, и все выглядело правильно, так что пришло время для большого теста: будет ли он работать как двигатель?
Я наполовину наполнил горелку метамфетамином и зажег ее.Через некоторое время я попытался щелкнуть маховиком. Двигатель выглядел так, будто хотел запуститься, но делал менее одного оборота и останавливался. Как только он остыл, я начал осматривать двигатель, пытаясь выяснить, почему он не работает.
Я заметил, что в какой-то момент вращения он казался более тугим, чем обычно, и я предположил, что этого дополнительного трения было достаточно, чтобы остановить его движение. Чтобы выяснить, почему я отсоединил поршень буйка и обнаружил, что проблема исчезла, значит, она была где-то в устройстве буйка.Я думал, что дело должно быть в стержне и втулке, хотя это тоже казалось нормальным.
Сняв цилиндр буйка, я увидел, что и там все в порядке. Так что проблема должна была быть в скользящем кольце.
Я снял болт шатуна 5BA и попробовал его в прорези вилки, думая, что, может быть, когда я спаял вилку вместе, две стороны не были параллельны. Болт прекрасно скользил вверх и вниз, но потом я обнаружил, что болт не вращается без заедания. Подождите, подумал я, болт не круглый.Я закрепил болт на токарном станке с помощью цангового патрона и немного повернул, превратив его из эллипса в круг.
Двигатель был снова собран и идеально прокручен вручную на этот раз через полный оборот. Я снова зажег горелку и зажег фитиль. Примерно через 30 секунд я щелкнул маховик, и вуаля, он поехал.
Я всегда испытываю волнение, когда впервые вижу, как один из моих двигателей работает. Это было особенно верно для этого, потому что у меня не было опыта создания такого двигателя.Двигатель работает со скоростью около 600 об/мин с хорошей разницей между горячим и холодным концами трубки вытеснителя. Со временем радиатор нагревается, и двигатель замедляется, но к этому времени в горелке все равно закончился метамфетамин. Урок, извлеченный при создании двигателей Стирлинга, заключается в том, что когда они говорят «низкое трение», они на самом деле имеют в виду LOW FRICTION .
Я надеюсь, что это побудит других попробовать построить один из этих замечательных двигателей.

Посмотреть в полном размере

Обработка радиатора на разъемной оправке

Посмотреть в полном размере

Фрезерный паз в задней части радиатора

Посмотреть в полном размере

Соберите двигатель Стирлинга за 10 простых шагов

Двигатели Стирлинга меня очаровали, и ни разу не было желания пустить их в дело, но некогда.

Вот как можно построить двигатель Стирлинга из консервных банок из материалов, которые можно найти дома.

#1 – Подготовить материалы

Для сборки самого простого двигателя Стирлинга из банки вам понадобится:

Деревянная плита толщиной 10 мм
Пробковое дерево толщиной 10 мм
Проволока диаметром 1,5 мм
рыболовная нить
баллон (очень важно)
квадратный брус (5 мм)
две кнопки
картон
свеча
шурупы для дерева
резинки

Для этого вам также понадобятся некоторые инструменты:

кусачки
ножницы
пила
столярный клей
супер клей
(капля) машинное масло

В Банковском двигателе Стирлинга используется деревянная рама, его коленчатый вал сделан из проволоки, цилиндр из банки, а диафрагма представляет собой важный резиновый баллон.Вы будете использовать рыболовную нить, чтобы соединить деревянный поршень с коленчатым валом.

Основной вид двигателя Стирлинга Can

№2 – Правильная резка древесной плиты

Необходимо сделать две боковые доски, две доски для крепления банки и одну нижнюю. Все они будут толщиной 10 мм. Отверстия кривошипа должны быть немного больше, чтобы уменьшить трение о дерево.

№3 – Изготовление деревянного поршня двигателя Can Stirling

После того, как вы склеите вырезанные кусочки бальзы, вы можете приклеить леску к центру поршня с помощью суперклея.Вы должны принять во внимание, что диаметр банки должен соответствовать диаметру поршня, чтобы они подходили друг к другу. Вы также должны обеспечить зазор в 2 или 3 мм.

№4 – Разрезание диафрагмы

Вам нужно будет разрезать (очень важный) воздушный шар пополам (как на рисунке) и укрепить его, приклеив к нему картонки. Затем проделайте небольшое отверстие в середине вырезанного куска и проденьте через него леску.Внимание, отверстие должно соответствовать размеру резьбы, а не слишком большому.

Диафрагма двигателя Стирлинга

№5 – Сборка коленчатого вала и шатунов

Используя квадратный брусок 5 мм, сделайте отверстия в коленчатом валу немного больше (для меньшего трения), наденьте шатуны и затем согните проволоку 1,5 мм.

№6 – Сборка кривошипно-шатунного механизма и диафрагмы

С помощью двух кнопок прикрепите шатуны и диафрагму, как показано на рисунке ниже:

#7 – Сборка каркаса

Коленчатый вал должен вращаться внутри деревянной рамы с минимальным трением, поэтому при сборке учитывайте это.

№ 8 – Изготовление деревянного поршневого и кривошипного механизма

Помните ту рыболовную нить, которую вы пропускали через отверстие в диафрагме? Теперь вам нужно связать его с коленчатым валом, чтобы поршень двигался вместе с ним.

#9 – Установка банки

Банка является фактическим цилиндром двигателя Стирлинга , поэтому отрежьте верхнюю часть банки и прикрепите банку к деревянной раме как можно лучше. Затем наденьте на него диафрагму с помощью резинок.Длина ловильной нити должна быть отрегулирована таким образом, чтобы поршень при движении не касался банки. Капните каплю машинного масла в отверстие диафрагмы.

И все!

№ 10 – Эксплуатация двигателя Can Stirling

Как и любой двигатель Стирлинга, этот работает на тепле. Поставьте под банкой свечу и, когда посчитаете, что она нагрелась как следует, прокрутите коленвал рукой.

Опять же, как и в любом другом тепловом двигателе, воздух должен быть полностью герметичным внутри, а детали должны двигаться как можно более свободно (с минимальным трением).В противном случае двигатель не будет двигаться, потому что его очень хрупкая конструкция и источник питания годятся только для экспериментов (в отличие от автомобиля, который потребляет больше бензина, чем обычно, когда используются подшипники).

Удачи!

Примечание: изображения выше и вся идея не мои, я должен указать этот сайт для них.

(Посетили 12 584 раза, сегодня посетили 1 раз)

двигатель стирлинга

Самый первый двигатель Стирлинга, который я сделал, почти не работал: он крутился в одну сторону чуть легче, чем в другую, но это был единственный признак жизни.Так было, пока я не нашел Сабуро Страница Цукчиды, что я, наконец, добился некоторого прогресса. Причина была в том, что теперь я понял, как это должно работать, тогда как раньше я делал его, не понимая, что делаю.
Я разработал эксперимент, который стал ключом к моему конечному успеху: я сделал закрытую цилиндрическую бумажную коробку, которая свободно помещалась в банке для супа и была примерно в половину ее высоты. Затем я натянул воздушный шар на открытую верхнюю часть банки и держал нижнюю часть над пламенем свечи, осторожно касаясь указательным пальцем середины воздушного шара.Когда дно банки нагрелось, я перевернул ее вверх дном, затем прямо вверх, затем снова вверх дном, чтобы бумажная коробка упала вверх и вниз внутри банки.
Я чувствовал, как шарик расширяется и сжимается пальцем из-за перемещения воздуха от холодного к горячему концу банки и обратно. Поскольку я действительно мог чувствовать силу, которая должна была вращать кривошип, я понял, что мне нужно сделать, чтобы заставить двигатель работать.

Это двигатель, который был прямым результатом моего эксперимента.

Будет работать на 50-90 об/мин в зависимости от состояния ночника, быстрее с большим количеством ночников, в качестве альтернативы он будет работать с прожектором мощностью 60 Вт, расположенным у основания. это охлаждают смоченной водой бумажной салфеткой, обернутой вокруг формы. Большой картон маховик позволяет ему работать на очень низких оборотах, подвергая картон подшипники к очень малому напряжению. Хотя картон на первый взгляд может показаться неправдоподобный материал для маховика на самом деле это очень хорошо, потому что он имеет очень высокая инерция при малом весе.
Двигатель поддерживается изогнутой проволочной скобой, хотя ее можно удерживать бумажным полотенцем, если вы не хотите делать поддержку. Аналогичная проволочная скоба удерживает подшипники коленчатого вала, которые представляют собой просто отверстия. в карточках, приклеенных к зажиму. Зажимы захватывают рифленую сторону банка.

Возможно, первая часть, которую нужно сделать, это буек; вы можете сделать его из бумаги, однако на схеме я показал, что он сделан из оберточной фольги. Оберточная фольга гораздо нежнее бумаги.Это не как поршень в цилиндре, все это Это перемещение воздуха из одного конца банки в другой и обратно. Так его посадка в жестянке никоим образом не критична, он просто должен иметь возможность двигаться вверх и вниз без заеданий. Если верхняя часть сделана с небольшим отступом, вы можете использовать палец и большой палец, чтобы сжать склеиваемые поверхности вместе. Более подробная инструкция находится внизу страницы.
Шатун сделан из кусочка питьевой соломы с отверстием для подшипника шатуна; маленький концевой подшипник изготавливается путем сдавливания язычка скотча над концом соломинки.Недавно я нашел способ сделать это без концевого подшипника, т.е. с шатуном, жестко прикрепленным к шайбе.
Буек перемещается с помощью кусочка невидимой ремонтной нити, привязанной к веревке. вешалка; вешалка для струн сделана из другого куска соломинки для питья.

Диафрагма изготовлена из (не очень) большой партийный шар с приклеенной к нему шайбой; в шайбе есть дырочка который служит двум целям: позволить резьбе перемещать вытеснитель и уравнять давление внутри и снаружи банки.Он делает это слишком медленно препятствовать циклическому изменению давления в олове.
Воздушный шар должен быть предварительно надут, чтобы растянуть его, а затем помещен поверх банки так, чтобы центр плоский, но не растянутый. Шайба вырезается из тонкого картона или пластика. пачка маргарина. Сделав отверстие для булавки, оно приклеивается к воздушному шару; я использовал супер-клей, но могут подойти и другие клеи. Периферия баллона должна приподнимите сторону жести так, чтобы шайба удерживалась полностью свободный воротник из резины.Перед этим необходимо снять диафрагму с олово, чтобы вырезать середину воздушного шара и обнажить точечное отверстие. Нить может теперь пропустить от вытеснителя к струнному подвесу и диафрагме заменены.
Привязывать нить к вешалке очень хлопотно, вам придется выберите правильную длину, чтобы буйковый уровнемер перемещался вверх и вниз без заклинивание в верхней части или наличие чрезмерной слабости в нижней части.
Диафрагма является наиболее важным компонентом и заслуживает большого внимания, остальные части двигатель, вероятно, будет в порядке, если диафрагма работает.Воздушный шар, конечно, очень достойная игрушка сама по себе и жертвование одной, чтобы сделать стирлинг двигатель не обязательно может быть самым мудрым выбором. Если у вас нет воздушного шара, можно сделать диафрагму из тонкого полиэтилена, в этом случае туго натяните как бы сделали верхушку для домашнего варенья. Приклейте к ней шайбу тонким бусинка изоленты. Полиэтилен обладает достаточной гибкостью, чтобы шайба для перемещения вверх и вниз. Это не так эффективно, как баллонная диафрагма, для его работы требуется два ночных светильника.Однако он удаляет самые дорогостоящие компонент (воздушный шар) и его легче изготовить.

Настоятельно рекомендую чтение Коичи Инструкции Хираты для этого, поскольку они гораздо более исчерпывающие, чем мой, я только что модифицировал их, чтобы их можно было сделать с помощью очень небольшого количества инструментов или навыки; Я изменил его метод изготовления диафрагмы, который заключался в уменьшении ход рукоятки с его 8 мм на мои 3 мм, а также его метод изготовления вытеснитель. Я обнаружил, что двигатель работает только с одним шатуном в середине. шайба, потому что нить может быть натянута подвеской для шнура при небольшом угол; в остальном дизайн одинаковый.
Двигатель будет работать только в одном направление: кривошип струнной подвески опережает кривошип шатуна на 90 градусов.

почему мой двигатель стирлинга не работает?

Поскольку ход кривошипа шатуна слишком большой, это заставляет маховик пытаться управлять диафрагма. Я обнаружил, что он работает довольно хорошо с ходом кривошипа всего 2 мм, однако, поскольку его очень сложно сделать таким маленьким, вы можете добиться того же просто сделав подшипник коленчатого вала со стороны маховика открытой V-образной формы, коленчатый вал просто упирается в него и ненадолго поднимается из него при каждом обороте, но Я не думаю, что это отнимает энергию у системы.В любом случае это останавливает кривошип заедание диафрагмы.
Поскольку это сводит к нулю силы подшипника, это означает, что вы можете сделать весь верхний конец из куска сложенного картона; гораздо проще установить коленчатый вал, потому что он просто упирается в два V-образных выреза, вы можете ограничить один конец скрепкой, приклеенной к карточке. А Полиэтиленовая диафрагма теперь так же эффективна, как и сделанная из воздушного шара, потому что плавающий подшипник коленчатого вала делает то, что эластичность баллона была делает.Так что вам не нужно использовать суперклей.

Если шайба изготовлена около одного квадратный дюйм очень легко приклеить скотчем к полиэтилену. Это работает лучше чем большая шайба, а также потому, что по краям у вас много места. Вы можете наблюдать, как буек поднимается и опускается, если вы используете прозрачный полиэтилен. Полиэтилен должен немного провисать.
Когда двигатель Стирлинга нагревает величина, на которую воздух расширяется и сжимается, меняется. Так что в идеале кривошип должен иметь переменный ход, и кажется, что свободный подшипник достигает этого.Между прочим, по этой же причине паровые машины Ньюкомена были очень редко используется для привода вращающихся машин

Запускается намного быстрее, если вы используйте банку из-под кока-колы вместо банки для супа, потому что металл составляет примерно четверть толщина.
Если вы используете кока-колу, у вас может возникнуть проблема срезать верхнюю часть с банки, если останется зазубренный край, это приведет к проколу диафрагмы. Это также ослабляет верхнюю часть банки, что немного затрудняет установку диафрагмы трудный.
Хорошая идея сделать шатунный подшипник из пластмассы. бусины, к ней можно прикрепить шатун скотчем. Сила на большой конец довольно большой, поэтому это значительный источник трения.
У меня было много проблем с утечкой полиэтилена, даже небольшая утечка уменьшит мощность двигателя или вообще остановить его работу. Есть две причины утечек: первый – это верхняя часть банки из-под кокса, где вы разрезали металл, он остается зазубренным. и если вы не заклеите его скотчем, вы получите дыры.Второй течет мимо резинки. Когда вы сняли полиэтилен примерно в двадцать раз скотч начинает скапливаться на нем и делает его слишком жестким для резинки для создания печати. Иногда это можно заметить, потому что дым от свечи засасываются под полиэтиленом в жестяную банку и образуют внутри конденсат.
Вы можете увеличить число оборотов в минуту, уменьшив ход вытеснителя, хотя это также уменьшает крутящий момент, поэтому я не знаю, получите ли вы какое-либо общее увеличение мощности. дело в том, что вы можете быстро проводить содержательные эксперименты такого рода.
Я думаю, что это поможет изолировать основание буйка примерно двумя распушенными ватными палочками. почки. Просто поместите их внутрь, прежде чем приклеивать верхнюю часть.

Локомотив на 500 мл. алюминиевая банка, вытеснитель имеет высоту 90 мм с зазором около 2 мм. шайба диаметром 35 мм. Это не очень быстро
Это шасси, оно сделано из кусочка изогнутой алюминиевой проволоки

имеет держатель для двигателя из банки из-под кока-колы, приводного шкива и бутылочной горелки.Это показывает метамфетаминовая горелка

Это вид сбоку собранной горелки с двигателем в держателе

Это показывает ось и колеса приклеен скотчем к изогнутой проволоке и приводной ленте из отрезка ленты

Это деталь верхний конец приводного ремня сращен с короткой резиновой лентой для держите его в натянутом состоянии

Точка опоры находится между шкивом и маховиком, так что вес маховика и натяжение приводной ленты уравновешивают друг друга.
Этот сделан из мини-баночки из-под кока-колы

Это намного аккуратнее. У вытеснителя всего 10 мм хода, он всего на 15 мм короче олова. Недавно я обнаружил, что лучше использовать узкую банку из-под безалкогольных напитков на 250 мл (т.е. такого диаметра, но выше). См. далее вниз по странице.

Это мой последний дизайн, сделать его гораздо проще

здесь с более эффективным мембрана, работающая на теплоте кипящей воды

Вот сделал из пластиковой бутылки – на самом деле это контейнер для теннисного мяча с усиленным ободком

В коробке апельсинового сока содержится горячая вода.Я обнаружил, что он будет работать при 50 градусах, если я охладил бумажное полотенце. с электрическим вентилятором. 55 градусов без вентилятора. Пластик начинает деформироваться. около 80 градусов по Цельсию.
Деталь эффективной диафрагмы. Вы можете видеть вершину буйка внутри бутыли

Более эффективный вариант с использованием двух 2-литровых пластиковых бутылок немного разного диаметра для создания воздухонепроницаемого уплотнения, механизм банки из-под кока-колы вклеен в верхнюю часть

Нужна разница температур не менее 30 градусов по Цельсию между дном и верхом, вы можете сделать это, заливая горячую или холодную воду вокруг дна.Если вы используете холодную воду, вы должны добавить соль в лед, чтобы получить минус 10 градусов. Я нашел простой способ сделать это: соскребите лед с внутренней части морозильной камеры с помощью края металлического термоса, затем добавьте много соли и немного воды. Не заполняйте колбу полностью. Теперь накройте крышкой и энергично встряхните; полученная смесь соли и слякоти должна быть достаточно холодной для работы двигателя. Двигатель работает назад, если вы используете холодную, а не горячую.

более свежая версия на ютубе, нужен гораздо меньший перепад температур, не нужна соль со льдом

изготовление вытеснителя из бумаги

Первая часть двигателя является вытеснителем.Сделайте форму из мини-баночки из-под кока-колы с помощью картона и бумаги. обернуты вокруг, чтобы дать правильный диаметр.
Это показывает проверку диаметра прежнего

Используйте формирователь, чтобы сделать бумажный цилиндр: обрежьте бахрому с одного конца и загните внутрь.

клей на бумаге диск

снять прежний и наполните цилиндр тремя распушенными ватными палочками

сделайте верхний конец из бумажного диска с отогнутой кромкой, приклейте ПВА

вид готового буйка внутри банка.Примечание Картонная вешалка для струн

Это гораздо более простой буек, сделанный из рулона туалетной бумаги, концы которого закрыты двумя картонными колесами

По стечению обстоятельств диаметр свободно подходит для узкой банки из-под безалкогольных напитков объемом 250 мл, он как минимум вдвое больше веса бумажного вытеснителя, но, похоже, это не влияет на эффективность двигателя. Это лучшая комбинация, которую я когда-либо нашел для создания локомотива, я использовал ход 20 мм.

Изготовление эффективной диафрагмы из баллона

Приклейте картонный диск к стержню надутого воздушного шара с помощью суперклея,

. дать баллону медленно сдуться, отрезать горловину баллона

вывернуть наизнанку

Вырезанный центр

приклейте картонный квадрат с другой стороны, сделайте отверстие

резьба через отверстие, опорная конструкция для шатуна

Натяжение латекса в диафрагме сильно влияет на КПД двигателя.Вы можете отрегулировать его, изменив длину шатуна или изменив степень, до которой он опускается по бокам банки. Несколько миллиметров регулировки могут привести к тому, что двигатель будет работать быстро или вообще не будет работать. Из него нужно просто убрать любую слабину, чтобы он получил идеальную вогнутую кольцевую форму без чрезмерного натяжения.
этот метод кажется мне гораздо лучшим вариантом, хотя я еще не пробовал его
все это и девушки тоже
ссылка на дизайн, который я пытался сделать максимально простым

действительно хороший двигатель стирлинга на ютубе
фильм последнего локомотива: ход 20 мм (вытеснитель) ход 5 мм (диафрагма)
тот же локомотив на YouTube
двигатель Стирлинга на 1000 об/мин из жестяных банок
сварка TIG двух банок из-под кокса вместе
двигатель из стеклянного мрамора
балка стирлинга двигатели
тепловая машина с резиновой лентой
двигатель Пушкаша
движущийся цилиндр двигатель стирлинга
Дэн Рохас о том, как сделать параболическое зеркало
Дэн Рохас о том, как сделать фокусирующую солнце линзу из воды
гораздо более простой способ сделать параболическое зеркало
другое параболическое зеркало
термоакустический генератор
простой термоакустический двигатель
двигатель стирлинга на солнечной энергии игрушечный автомобиль
линза френеля двигатель стирлинга на солнечной энергии
упрощенный двигатель стирлинга с движущимся цилиндром
простой двигатель стирлинга с движущимся цилиндром игрушечный автомобиль
еще один простой двигатель с подвижным цилиндром игрушечный автомобиль для упрощенного перемещения цилиндра двигатель стирлинга и многие другие
воздушный двигатель, который работает за счет вдува в него воздуха, также будет работать на паре
котлы центрального отопления шептала
древесная щепа
википедия о двигателях стирлинга
вентилятор двигателя стирлинга, который вы ставите на дровяную печь, чтобы передать тепло ваше направление
бытовой вентилятор с двигателем стирлинга ne
двигатель стирлинга локомотив, всего 280, хорошая музыкальная шкатулка
микроскопический двигатель стирлинга
микроскопический вакуумный двигатель
красивый пламенный двигатель
солнечный двигатель u-tube
двигатель u-tube с питанием от свечей
вихревая охлаждающая трубка

мой адрес электронной почты is [email protected]
вернуться на главный сайт

Кофейная чашка Двигатели Стирлинга — простые, великолепные и самодельные

Что такое двигатель Стирлинга для кофейных чашек?

Как это работает и как сделать

Это был первый двигатель Стирлинга для кофейных чашек, получивший широкое распространение.

Двигатели, работающие на топливе, которое можно пить, звучат интересно, не так ли? Они, безусловно, для меня.

Так что же такое двигатели Стирлинга для кофейных чашек?

Кофейная чашка Двигатель Стирлинга — это низкотемпературный разностный двигатель Стирлинга с круглым горизонтальным вытеснителем, который немного больше кофейной кружки, на которой он будет стоять.

Эти двигатели имеют вертикальный маховик, установленный на подставке над буйком.

В показанном выше двигателе Стирлинга MM-1 Coffee Cup маховик представляет собой пропеллер модели самолета.

Сила от горячего кофе

Кофейная чашка Двигатели Стирлинга получают энергию от пара, образующегося из кофе (или горячего чая, если хотите), который поднимается и попадает на дно двигателя.

Они отбрасывают свое отработанное тепло в комнату с верхней стороны двигателя после превращения части тепла в механическую работу.

Резюме статьи ниже

В этой статье объясняется, как работают двигатели Стирлинга из кофейных чашек, и, если вы хорошо разбираетесь в конструировании, показано, как создать собственную версию двигателя из дешевых вещей, которые вы можете легко найти.

Перейти к любому из разделов, нажав на ссылку ниже:

1. Как я построил первый двигатель Стирлинга для кофейных чашек
2. Различия между двигателями First LTD и двигателями Coffee Cup
3. Инструкции «Сделай сам»

Как я построил первый двигатель Стирлинга для кофейных чашек

Моя первая попытка

Свой первый двигатель Стирлинга я увидел на выставке в Висконсине.

Это был низкотемпературный двигатель Стирлинга, принадлежавший человеку по имени Дэррил Филипс. Он купил его по объявлению в журнале за 165 долларов.

Я подумал про себя: «Боже, это дорого. Я определенно могу построить его за меньшие деньги!»

Я ошибся.

К тому времени, когда я закончил свой первый двигатель и он выглядел так же хорошо, как тот, который я мог бы купить за 165 долларов, я потратил тысячи долларов.

Я делал дешевые двигатели Стирлинга

Вообще-то, я делал дешевые и уродливые прототипы, и вы тоже можете, если будете на руку.

Это может быть некрасиво. Но он бежит!

Делал красивые двигатели, которые оказались дорогими.

Но, потратив около 6000 долларов, я наконец получил свою первую партию красивых двигателей.

Насколько мне известно, я был первым, кто продал двигатель Стирлинга из кофейной чашки. Вы все еще можете купить мой оригинальный двигатель MM-1 Coffee Cup Stirling здесь.

Я попросил совета

Сегодня люди могут использовать поисковую систему для быстрого и легкого поиска информации, но до Google вам нужно было найти кого-то, кто что-то знал о предмете, и спросить.

Итак, я спросил Дэррила, как мне построить двигатель Стирлинга, который был бы проще, чем тот, который он мне показал.

Концепт первой кофейной чашки с двигателем Стирлинга. Щелкните правой кнопкой мыши на этом и сохраните его на свой компьютер, а затем распечатайте его, если вы собираетесь его построить.

Он сказал: «У меня есть для вас несколько идей. Я нарисую эскиз и отправлю его вам».

Несколько дней спустя я получил эскиз по факсу от Дэррила. Он был очень похож на тот, что был выше, за исключением того, что на его наброске не было цифр или пояснений.

В его записях просто говорилось: «Что-то вроде этого должно сработать».

Сохранить этот чертеж

Если вы хотите построить такой двигатель, щелкните правой кнопкой мыши рисунок выше, сохраните его на свой компьютер и распечатайте, прежде чем выполнять приведенные ниже инструкции. Это поможет вам, когда вы будете готовы строить.

О том, что означают эти числа, я расскажу позже.

Мой первый двигатель не работал

Наконец-то мне удалось запустить такой двигатель, хотя он был очень медленным.

Сделав несколько изменений, я смог запустить двигатель, хотя он работал очень медленно.

Концепция, которую прислал мне Дэррил, была хороша, но мне пришлось самостоятельно понять, что в таких двигателях не должно быть утечек или слишком сильного трения.

К сожалению, мой первый двигатель протекал и имел слишком большое трение.

Различия между двигателями First LTD и двигателями Стирлинга Coffee Cup

Доктор Джеймс Сенфт разработал первые сверхнизкотемпературные разностные двигатели, аналогичные этому двигателю.

Доктор Джеймс Р. Сенфт, профессор физики Университета Висконсин Ривер-Фолс, разработал первый двигатель Стирлинга (LTD) со сверхнизкой разницей температур.

Он использовал вытеснитель диаметром около 6 или 7 дюймов и вертикальный вал с прецизионными шарикоподшипниками, соединенными с маховиком в верхней части двигателя.

В его двигателе также использовался дорогой графитовый поршень в стеклянном цилиндре.

Это был и остается элегантный дизайн. Это очень похоже на этот промышленный двигатель Стирлинга.

Улучшение уровня техники

Новшество

Дэррила в этой конструкции, и то, что я продолжил, выполнив все детали проектирования и инженерные работы, заключалось в том, чтобы сделать двигатель меньше и проще.

Таким образом, он мог поместиться на кофейной чашке и работать без дорогих шарикоподшипников или графитовых поршней.

Анимация первого в мире двигателя Стирлинга LTD, построенного Иво Колином.

Это была инновация по стоимости и размерам, а не по производительности.

Другие конфигурации с низким перепадом температур

Если вы когда-либо просматривали видеоролики о двигателе Стирлинга, двигателе из кофейной чашки или о тепле вашего ручного двигателя на YouTube, вам может быть не сразу очевидно, что существует множество других возможных конфигураций двигателей Стирлинга с низким перепадом температур.

Кофейная чашка Двигатель Стирлинга — лишь один из примеров двигателя удобного размера. У него простой в сборке механизм в верхней части двигателя, и это очень хорошая конфигурация.

Это простой и понятный дизайн, и, к счастью, многие люди смогли его скопировать. Надеюсь, вы тоже!

Двигатели Eye Candy

В любом обществе люди опираются на работу тех, кто делал подобные вещи в прошлом. Затем они расширяют их своими новыми идеями и изобретениями.

Мой особый талант – делать простые двигатели, которые хорошо работают.

Но есть промышленные дизайнеры, которые настоящие художники.

Они посмотрели на проекты двигателей Стирлинга, представленные на рынке, и решили: «Вау, это здорово, но я могу сделать его еще и красивым!»

И действительно.

Взгляните на этот красивый двигатель Стирлинга, который по-прежнему удобно помещается на кофейной чашке.

Инструкции «Сделай сам»

Обзор

Хотите сделать его самостоятельно?

Я собираюсь дать вам подробные инструкции, которые проведут вас через рисунок, который я показывал вам ранее в статье.

Но сначала приведем самые важные рекомендации по проектированию, которые следует учитывать при создании любого двигателя Стирлинга:

Нет утечек
Хороший обмен тепла и холода
Низкое трение
Правильный коэффициент сжатия и расширения
В основном звуковой дизайн.

Собери такой двигатель

Приведенные ниже инструкции по сборке своими руками покажут вам, как собрать двигатель, очень похожий на наш хорошо зарекомендовавший себя двигатель MM-5 Coffee Cup Stirling.

Держите свой дизайн очень близко к этому, и он, вероятно, будет хорошо работать.

К счастью, у нас есть очень хорошие онлайн-инструкции по сборке этого набора. Я предлагаю вам ознакомиться с этими инструкциями, прежде чем собирать движок ниже.

Имейте в виду, что вы определенно можете построить двигатель, который работает гораздо дешевле, чем цена нашего набора.

К тому же, собирать их из вещей, которые можно найти на собственной кухне или в местных магазинах, очень весело!

Объяснение принципов проектирования

Нет утечек:

В вашем двигателе может быть только небольшая утечка воздуха вокруг вала, который перемещает поршень вверх и вниз. Смещение № 10 на рисунке выше.

Если здесь или где-либо еще будет просачиваться слишком много воздуха, двигатель не запустится.

Хороший обмен тепла и холода:

Ваш двигатель также должен иметь хороший прием тепла на горячей стороне и отвод тепла на холодной стороне.

Если построить этот двигатель, как описано, он будет иметь хорошую теплопередачу.

Низкое трение:

Трение в двигателе Стирлинга происходит из двух мест: рабочего газа (в данном случае воздуха), протекающего внутри двигателя, и внешнего трения механизма, используемого для запуска двигателя.

Этот двигатель можно легко построить с достаточно низким трением, чтобы он хорошо работал. Тем не менее, также легко получить слишком много трения.

Правильный коэффициент сжатия и расширения:

Газ должен расширяться и толкать поршень вверх, а затем сжиматься и тянуть поршень вниз.Довольно легко увидеть, как вы можете ошибиться, настроив ход коленчатого вала со слишком большим или недостаточным ходом.

Эта конструкция должна приблизить вас к хорошему соотношению, если вы используете двигатель на льду или в горячей воде.

Звуковой дизайн:

Тысячи двигателей Стирлинга, подобных этому, были построены, чтобы учить, удивлять и развлекать людей. Итак, мы знаем, что дизайн в основном хорош.

Сначала прочтите наши инструкции по сборке двигателя для кофейных чашек

Прежде чем приступить к сборке двигателя, подобного этому, прочтите наши инструкции к нашему набору двигателей Стирлинга.

Инструкции к нашему набору превосходны и помогут вам собрать двигатель. Плюс это поможет вам понять, как можно делать с дешевыми запчастями, что мы сделали с дорогими запчастями.

Что означают цифры

Я собираюсь подробно рассмотреть, что означают цифры на приведенном выше рисунке, и рассказать вам, как найти более дешевые и доступные детали, которые будут работать так же хорошо, как и дорогие, красивые детали, которые мы показываем в инструкциях к нашим наборам.

Помните, что ваша задача — делать то же самое, что и набор.Разница в том, что вы будете использовать только то, что можно купить в супермаркете или местном хозяйственном магазине.

Маховик. Для этой конструкции требуется маховик. Это должно быть что-то вроде тонкого круглого алюминиевого диска, пропеллера модели самолета или крышки консервной банки.
Кронштейн. Это U-образный алюминиевый или стальной кронштейн, удерживающий коленчатый вал в этом двигателе. Я бы посоветовал сделать его из алюминия 0,050″ из любого легкодоступного сплава. Почти все жесткое здесь будет работать.
Коленчатый вал. Сделайте это из стального стержня диаметром 1/16″. Я тоже сделала их из проволоки для вешалок. Обратите внимание, что коленчатый вал должен иметь два разных смещения, сдвинутых по фазе на 90 градусов. Посмотрите, как мы делаем их для нашего комплекта, прежде чем вы сделаете свой.
Сальник в центре двигателя. Это все, что вы используете в качестве линейного подшипника с низким коэффициентом трения в центре двигателя. Здесь должно проходить небольшое количество воздуха, но не слишком много.
Вам нужно будет просверлить его на пару тысяч дюймов больше, чем проволока, которую вы используете для подъема и опускания буйка.Если вы можете его достать, хорошо подойдет латунная трубка от K&S Engineering. Они также продают стальную проволоку нужного размера. Его очень легко купить в магазинах товаров для хобби в Соединенных Штатах.
Соединительный стержень для буйка. Это может быть что угодно, от ниток до силиконовых топливных трубок для моделей самолетов. Это НЕ должно быть жестким.
Шатун для поршня. Это ОБЯЗАТЕЛЬНО должно быть жестким. Я предлагаю 1/16-дюймовую проволоку от K&S Engineering (купите ее в магазинах для хобби) или проволоку для плечиков. Вам понадобится какая-то регулировочная связь в середине этого.Рассмотрите такие вещи, как наложение двух проводов внахлест, а затем их соединение резинкой. Или посмотрите, как мы это делаем в нашем наборе.
Силовой поршень. Сделайте это из латекса (резиновой перчатки), если сможете. Латекс – самый простой материал поршня для правильной регулировки. Винил (также из виниловой перчатки) или силиконовый каучук (специальная промышленная деталь) также подойдут. Латекс — это самый простой материал для поршней, который можно использовать для запуска двигателя, но он портится через пару недель пребывания на свету. Винил из виниловой перчатки сложнее подгонять (не растягивается) и тоже недолговечен.Силикон также должен быть идеально подогнан, но его преимущество заключается в том, что он прослужит долго. Мы продаем запасной узел диафрагмы, который некоторые люди использовали для создания собственных двигателей.
Шайбы для вашего поршня. Вам понадобится какой-то метод изготовления плунжерной части (центральной части) вашего поршня. Я вырезал все для своих прототипов, используя набор стальных пуансонов и вырезая их из тонкого пластика. Вырежьте внутренний диаметр 1/16″.
Материал поршня буйка. Он должен быть легким, но подойдет множество различных материалов.Мне нравится черный материал вентилятора оконного кондиционера. Пенопластовый наполнитель хорошо работает, как и новые прокладки Scotch Brite, пробковое дерево и пенополистирол, обрезанные по форме. Сделайте их толщиной около 1/4″. Сделать зазор между стеной и цилиндром 1/16″
Шток поршня буйка. Это должен быть какой-то жесткий стержень, к которому можно прикрепить буек. Мне нравится стальная проволока 1/16″ от K&S Engineering (магазины для хобби).
Материал цилиндра буйка. Я использовал пластиковые банки из-под солений, бутылки с водой, трубы из ПВХ и множество других материалов.Не используйте металл, используйте пластик. Я рекомендую использовать что-то ясное, так как его легче настроить и двигатель, когда вы можете видеть, что происходит внутри него. Обрежьте цилиндр так, чтобы он был высотой 6/10″. *** Примечание*** Это короче, чем на этом рисунке.
Подшипники. В нашем комплекте и готовые к запуску двигатели, мы делаем эти подшипники из тефлоновых трубок, которые мы обрабатываем. Мы покупаем материал для труб у McMaster Carr Supply. Полиэтилен высокой плотности (пластик, из которого сделаны молочные кувшины) почти такой же гладкий, как тефлон, и его намного легче найти, поэтому вы можете выяснить, как вырезать подшипники, похожие по функциям на наши, из некоторых молочных бутылок, которые у вас есть. валяется.
Верхняя и нижняя пластины. Мне нравится делать их из 0,050-дюймового алюминия любого сплава. Они могут быть сделаны из стали (которая должна быть тоньше) и работать также. Если вы попытаетесь использовать пластик, это может сработать, а может и не сработать, но с алюминием проще всего добиться хорошей теплопередачи, а медь тоже подойдет, если она у вас есть. Серебро было бы прекрасным материалом для верхней и нижней пластин.
Подшипники в алюминиевом кронштейне. В наших комплектах мы используем необычный запрессованный пластиковый подшипник с тефлоновым покрытием.Для самодельного двигателя я бы использовал шайбы, выбитые из молочных кувшинов из полиэтилена высокой плотности, а затем приклеил их к алюминиевому кронштейну клейкой лентой.
Дополнительный подшипник. Это подшипник для поршня центрального вытеснителя. Если вы хотите сделать это проще, используйте нить и закрепите ее на коленчатом валу. Вам придется использовать подшипник и какую-то гибкую трубку, например, топливную трубку модели самолета, если вы хотите, чтобы ваш двигатель работал в перевернутом виде, как это будет у MM-1 и MM-5. Но нужно ли вам это на самом деле? (улыбается)
Прижимное кольцо.На этом чертеже видны только края поперечного сечения прижимного кольца слева и справа от поршня. Сделайте отверстия для поршня примерно 8/10″ в диаметре, и, очевидно, ваш резиновый поршень должен быть больше этого размера. Вы можете прикрепить поршень к верхней части двигателя горячим клеем, когда он правильно отрегулирован.

Проверьте двигатель на наличие утечек

В инструкциях к нашему комплекту есть два коротких видеоклипа, которые показывают, как должны выглядеть непройденный и пройденный тест на утечку.

Обязательно смотрите их, когда будете читать набор.

Взгляните на наш комплект

Сборка двигателя с нуля — это ОЧЕНЬ весело, но требует больше усилий, чем сборка из набора, и вряд ли получится с первой попытки.

Если вы считаете, что вам лучше сначала приобрести набор для сборки, взгляните на наш набор «Двигатель Стирлинга» из кофейной чашки, чтобы понять, понравится ли он вам.

Ты сможешь!

Между приведенными выше инструкциями и инструкциями для нашего комплекта вы сможете запустить самодельную версию этого двигателя.

Когда заведешь двигатель, снимай видео и отправляй нам!

Пожалуйста, прокомментируйте ниже

У вас есть другие советы или вопросы? Оставьте их в комментариях ниже!

Также, пожалуйста, если вы собираете двигатель, используя эти инструкции, вернитесь и оставьте комментарий ниже.

Новый упрощенный тепловой двигатель | eMachineShop.com

На этом сайте описывается новая конструкция двигателя, обладающая следующими ключевыми преимуществами:

Демонстрирует принцип работы тепловых двигателей
Это невероятно просто (даже для тепловых двигателей)
Вы можете построить его с нуля

Новая конструкция существенно проще обычного двигателя Стирлинга.До сих пор сверхпростые конструкции тепловых двигателей, как правило, представляли собой устройства, которые качались или вибрировали, но не вращались. Этот новый дизайн чрезвычайно прост и вращается. (Этот сайт предполагает знакомство с обычными двигателями Стирлинга. Чтобы узнать о двигателях Стирлинга, найдите их в Google.)

Новая конструкция объединяет буек и маховик. Унификация достигается за счет размещения маховика внутри камеры вытеснителя, размещения горячей и холодной пластин рядом друг с другом, а не параллельно друг другу, и использования D-образного вытеснителя, прикрепленного к маховику.Хотя описана модель
с низким перепадом температур (LTD), концепция распространяется на конфигурации HTD.

Когда камеру держат горизонтально (как пирог), горячие и холодные стороны находятся спереди и сзади соответственно, а не сверху и снизу. Вращающийся маховик/вытеснитель вращает воздух в камере между горячей и холодной областями. Внешний поршень является единственной важной движущейся частью и ориентирован параллельно камере, а не перпендикулярно.

Эта конфигурация имеет несколько преимуществ по сравнению с обычной конфигурацией, в том числе:

Меньше точек трения – 5 опорных шарниров вместо 8 или более
Меньше деталей — упрощается время и стоимость строительства и повышается надежность
Более компактный – позволяет использовать в ограниченном пространстве

Пять опорных точек по сравнению с восемью в обычном Senft LTD:

Верхний подшипник коленчатого вала
Нижний подшипник коленчатого вала
Подшипник шатуна
Вилочный подшипник
Поршень

Компактность достигается за счет устранения 90-градусного положения маховика и буйковой камеры.

Хотя в этой конструкции меньше точек трения, чем в обычном двигателе Стирлинга, она немного менее эффективна, поскольку в ней отсутствует время выдержки и регенератор, а турбулентность воздуха в камере ниже. Это не первая псевдороторная тепловая машина, но самая простая. На этом сайте показаны простые детали, необходимые для сборки двигателя. Показанная модель имеет диаметр камеры 6 дюймов.

Примечание 1: Мы НЕ предлагаем комплекты любого типа, однако вы можете использовать emachineshop.com для проектирования и изготовления многих деталей.

Примечание 2: Я занимался этим проектом много лет назад и сейчас не занимаюсь этим, работаю над другими проектами.

Я познакомился с двигателями Стирлинга на 5-й ежегодной выставке Cabin Fever Expo 27 января 2001 года в Ливане, штат Пенсильвания. Меня интересует оптимизация конструкции, и передо мной стояла задача дальнейшего упрощения обычного Стирлинга. Сначала я пришел к выводу, что уже проделана существенная работа по созданию максимально простой конструкции и что большое упрощение маловероятно.Через несколько недель возникла идея разместить маховик внутри камеры, хотя сначала я не понимал, как это может работать. Затем сложилась полная картина, были проанализированы преимущества и, наконец, началось проектирование и строительство в САПР. Первый запуск прототипа состоялся 08.04.2001. К 06.05.01 двигатель работал с дифференциалом около 17С. 12.05.01 дифференциал был снижен до 8С. (Я полагаю, что дальнейшее уменьшение должно быть относительно легко достигнуто с помощью более точной обработки и некоторых небольших изменений.) Это мой первый двигатель.

Я хотел бы поблагодарить Ларри Симмса из Таиланда за его технику использования латунных трубок для цилиндра и Джеймса Сенфта за написание его прекрасных книг о двигателях Стирлинга.

Ниже приведены некоторые возможные варианты и идеи для будущего развития:

Сборка версии HTD
Математически оптимизировать конструкцию (текущий прототип примерно соответствует измерениям Senft LTD). Например, более тонкая камера может быть более эффективной, а поршень меньшего диаметра должен работать лучше.
Уменьшить зазор между буйком и пластинами за счет более точного изготовления буйка.
Улучшите механизм уплотнения, чтобы уменьшить его трение.
Добавить метод увеличения турбулентности воздуха в камере.
Если возможно, добавьте метод получения преимущества, аналогичного регенерации.

Схемы генератора Стирлинга на 12 В своими руками

Несмотря на кажущуюся простоту, есть несколько сложных моментов сделать, например, коленчатый вал, пока вы не торопитесь и платите внимание к деталям, любой может построить этот двигатель.Нет станков обязательный. Строительство, вероятно, займет несколько дней, в зависимости от того, как много пива у вас есть.

Если вы никогда раньше не собирали двигатель Стирлинга, я настоятельно рекомендую построить меньший двигатель, который легче построить, прежде чем приступать к этому проект. Полезно получить представление о том, как работают эти двигатели и как небольшое трение должно быть. В этом руководстве предполагается, что вы уже знаете основы двигателя Стирлинга. Небольшие двигатели Стирлинга могут быть трудны для беги как следует.

Цилиндр буйка:

Цилиндр буйка изготовлен из контейнера для пасты из нержавеющей стали.Его диаметр составляет около 95 мм, а высота составляет около 235 мм. Нержавеющая сталь может выдерживать сильное нагревание и не подвержена коррозии, поэтому это хороший выбор. Не рекомендуется заменять алюминиевый контейнер, производительность ужасна по сравнению с бутылкой из нержавеющей стали. Сохраните крышку от контейнера для макарон, она вам понадобится для диафрагмы.

Я согнул несколько фланцев вокруг верхней части, чтобы надежно прикрепить ее к деревянным частям. Я сделал это, сделав небольшие надрезы на расстоянии около 1 см ножницами по металлу и согнув их.

Рубашка охлаждения:

Водяная рубашка изготовлена из нескольких больших жестяных банок диаметром 150 мм. Я покрасил их перед сборкой, чтобы защитить от воды. Для соединения входа-выхода воды использовал две латунные муфты 15мм на 8мм (обычные сантехнические детали). 8-миллиметровая нейлоновая трубка может быть надежно закреплена в них с помощью компрессионной оливки, это намного прочнее, чем мой предыдущий метод, когда я пытался залить их на место эпоксидной смолой. Латунные муфты, возможно, слишком велики для этой работы, муфты 8 мм – 8 мм могли бы быть лучше, но я не мог их достать в то время.

Буйковый уровнемер:

Буйковый уровнемер изготовлен из проволочной проволоки из нержавеющей стали, обернутой вокруг сетки из нержавеющей стали. Шерсть, которую я использовал, описывается как тонкая шерсть из нержавеющей стали, но на самом деле она довольно грубая. Я не нашел нигде в Великобритании, где можно купить действительно тонкую вату из нержавеющей стали.

Деревянные верхняя и нижняя части:

Этот вытеснитель зажат между сосновыми досками. Фланцы на буйковом цилиндре фиксируют его.

Мембрана крепится с помощью крышки от цилиндра для пасты:

Коленчатый вал:

Беги! Это самая сложная и разочаровывающая часть сборки двигателя. Он должен быть идеально прямым и иметь несколько довольно крутых изгибов, вероятно, потребуется много времени, чтобы сделать это правильно. Он изготовлен из стального стержня диаметром 4 мм. Вам нужно добавить подшипники и латунные соединители, когда вы будете делать коленчатый вал. Я сделал приспособление, чтобы помочь с формированием кривошипов.

Опоры коленчатого вала.

Маховик и магнитный ротор

Я заказал этот стальной диск в компании, занимающейся производством стали. Толщина 4 мм, диаметр 170 мм. Магнитный ротор/маховик навинчен на коленчатый вал. Нарезал плашкой резьбу на конце коленчатого вала. Магниты удерживаются на месте, используя только собственный магнетизм.

Диафрагма

Диафрагма изготовлена из внутренней трубы мотоцикла.Резину нагревают до тех пор, пока она не начнет дымиться, затем ей придают форму и оставляют на ночь. Утром он примет форму формы (в данном случае крышки от макарон).

Статор:

Статор состоит из 10 витков из эмалированного медного провода 24 S.W.G. Я не считал витки, просто заполнил формирователь катушки до предела. Все они оказались примерно одинакового веса и сопротивления. Катушки приклеиваются к фанерному диску, который будет прикручиваться сбоку к двигателю.

Генератор основан на дне жестяной банки диаметром 150 мм, поэтому внешний диаметр статора составляет 195 мм. Это оставляет достаточно места для 10 катушек диаметром 40 мм. Катушки имеют внутренний диаметр, соответствующий магнитам диаметром 20 мм

.
Опорная пластина статора. Вырезание отверстия в центре опорной детали. Это нужно для того, чтобы можно было установить коленчатый вал и наклеить крышки на маховик.

Как сделать двигатель Стирлинга в домашних условиях?

Как изготовить дома работающий двигатель Стирлинга?

Мотор Стирлинга из консервной банки

Как сделать простой двигатель Стирлинга (с фотографиями и видео)

Как сделать двигатель стирлинга своими руками. Двигатель стирлинга своими руками, схема и чертеж Как сделать модель двигателя стирлинга

История двигателя Стирлинга

P*V=n*R*T

Цикл

Принцип работы двигателя

Виды двигателей

Двигатель Стирлинга своими руками

Преимущества

Недостатки

Использование

Схема работы

Стирлинг модификации «Альфа»

Стирлинг модификации «Бета»

Стирлинг модификации «Гамма»

Преимущества двигателя Стирлинга

Недостатки конструкции Стирлинга

Коэффициент полезного действия

Примеры успешной реализации автомобильных Стирлингов

Материалы и приспособления

Описание процесса создания

Последний шаг, создание топки

Двигатель стирлинга своими руками

Двигатель стирлинга своими руками – МозгоЧины

Простой двигатель стирлинга своими руками

История двигателя Стирлинга

P*V=n*R*T

Принцип работы двигателя

Виды двигателей

Двигатель Стирлинга своими руками

Преимущества

Недостатки

Использование

История

Принцип работы

Материалы для работы

Как сделать

Второй способ: материалы

Как сделать

Заключение

Низкотемпературный двигатель Стирлинга своими руками – Своими руками – отчеты

Высокотемпературный стирлинг своими руками. Двигатель стирлинга своими руками. Материалы и приспособления

Материалы и приспособления

Описание процесса создания

Последний шаг, создание топки

История

Принцип работы

Материалы для работы

Как сделать

Второй способ: материалы

Как сделать

Заключение

Как сделать свои собственные двигатели Стирлинга, чертежи и комплекты • Двигатель Стирлинга

Основы двигателя Стирлинга

Что такое двигатель Стирлинга?

Топливо, которое используется

Вот список некоторых возможных источников тепла:

Различные типы тепловых двигателей

Имена для поиска

Понимание основных операций

Типы двигателей Стирлинга

Отличное видео, объясняющее некоторые принципы работы гамма-двигателя Стирлинга

Части тепловой машины

Теплообменник горячей стороны

Теплообменник холодной стороны

Регенератор

Вытеснитель

Радиатор

Маховик

Поршень

Видео самодельного двигателя Стирлинга

Конфигурации

Альфа Стирлинг

Бета Стирлинг

Гамма Стирлинг

Двигатель кольцевой бомбы

Свободный поршень Стирлинг

PV=nR*T

PV=nR*T