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.
Все подробности об этом двигателе ЗДЕСЬ
Для постройки двигателя понядобится:
Банка из под шпрот
Жесть
Скрепки
Поролон
Пакет
Резинка
Инструменты:
Кусачки
Плоскогубцы
Паяльник
Ножницы
Наждачная бумага
Начинаем сборку:
Нужно вымыть банку и зачисть края наждачной бумагой
Дальше вырежем круг из жести, так что бы он лежал на внутренних краях банки
С помощью линейки или штангель циркуля найдём центр
Сделаем отверстие ножницами по центру
Дальше возьмём кусок медной проволоки и скрепку
выпрямим скрепку
сделаем на конце кольцо
Дальше намотаем на неё проволоку 4 витка виток к витку
Скрепка должна ходить свободно.
Дальше облудим верхний слой спирали из проволоки без большого количества флюса и припоя прямо на скрепке.
Потом аккуратно припаиваеи к отвертию в крышке так чтобы шток был перпендикулярен крышке.
Скрепка должна ходить свободно, если нет, то нужно всё сделать заново.
Дальше сделаем сообщающее отверстие в крышке.
потом нужно сделать вытеснитель, он будет из поролона.
Диаметр его должен быть таким, чтобы он ходил свободно, но не было большого зазора, высотой чуть больше половины внутренней высоты банки.
Дальше прорезаем в центре вытеснители отверстие под втулку из пробки или резины, дальше вставляем во втулку шток, всё заклеиваем.
Вытеснитель должен быть паралелен крышке!! ЭТО КРИТИЧНО ДЛЯ РАБОТЫ!!!
Закрываем банку и запаеваем края. ВСЁ ДОЛЖНО БЫТЬ ГЕРМЕТИЧНО!!!!!!!!!!
Далее делаем рабочий цилиндр
Вырезаем полоску длиной 60 мм (6 см) и шириной 25 мм (2,5 см)
Загибаем край на 2 мм (0,2 см) плоскогубцами
Формируем гильзу и спаиваем край
Припаиваем гильзу над отверстием в крышке
Дальше делаем мембрану
Берём пакет и отрезаем от него кусок
Продавливая немного плёнку пальцем внутрь прижмите края резинкой
Нужно нагреть свечкой дно банки и потянуть за шток, мембрана должна выгнуться наружу, а если отпустить вытеснитель со штоком должен опустится под собственным весом и мембрана вернётся на место, если этого не произошло, то вытеснитель сделан не правильно и/или не герметична пайка.
Если всё в порядке, то нужно сделать колен вал и стойки. Рзнос по кривошипам должен быть 90 град!
Кривошип мембраны должен быть высотой 7 мм, а вытеснителя 5 мм ( в пределах+0,1мм - 1мм)!
Делаем стойки, тут можно сделать что угодно, можно взять трубки с проволочными подшипниками, можно сделать из скрепок как тут.
Теперь о шатунах.
Длина их определяется положением коленвала, нужно отмерить расстояние от штока/мембраны и нижней мёртвой точкой кривошипа.
Кривошип мембраны крепится к ней через пробку или резиновую втулку диаметром около половины гильзы.
Конец кривошипа вставляетс в пробку.
СБОРКА ОКОНЧЕНА!!!!! Двигатель должен заработать сразу от двух "чайных" свечек.
Температурный гардиент составляет ~80-85 град целсия. Хорошо собраный двигатель может работать от температуры кипятка с кусочкам льда на верхней крышке.
Можно прикрепить к маховику несколько магнитов и взять катушку от аквариумного компрессора, подключить через простую схему светодиод или несколько
Здесь можно убедиться, что он работает от любого источника тепла:
Рекомендуется к просмотру:
www.stena.ee
делаем Стирлинг сами
Следующий пример двигателя Стирлинга являет собой весьма оригинальную схему конструкции. Дело в том что вытеснитель здесь вращается на оси а не движется поступательно как в прошлых примерах. Да и качество сборки радует, тут уже без токарного станка и прочих точных инструментов не обойтись, но это того стоит, поверте.
А вот и мультик что бы понять принцип работы (красный-поршень вытеснитель, черный-рабочий)
Вытеснитель он же маховик во всей красе зацените.
Прокладки между гарячими и холодными половинками корпуса из теплонепроводного материала
трубка соединяющая рабочий поршень с корпусом здесь всё понятно
пара гильза-поршень
Предлагаю Вам несколько файлов с чертежами других движков в pdf формате для общего развития (а может кто-нибудь попробует сделать).
Даже учитывая видимую "как бы" простоту этого двигателя, не у каждого получится собрать его по картинкам, поэтому я специально записал видеоуроки по изготовлению моделей стирлинга своими руками, с подробными объяснениями, их можно найти здесь.
Рассмотрим несколько низкотемпературных моделек . Для начала простенький движок по такой схеме.
Используются всё теже подручные материалы, кстати указаны все размеры, кто хочет может повторить
А вот и более детальный чертёжик, дерзайте.
Если навесить дополнительно маленькие катушки индуктивности, а на диск приклеить несколько магнитов, получим простой линейный генератор, мощности которого вполне хватит что бы питать пару другую светодиодов, прикольно.
И щё одна простенькая моделька все детали перед вами.
Обратите внимание что здесь стоит эластичная мембрана в качестве робочего поршня, это идеальный вариант для тех у кого нет возможности сделать идеальную пару гильза-поршень.
Даже учитывая видимую "как бы" простоту этого двигателя, не у каждого получится собрать его по картинкам, поэтому я специально записал видеоуроки по изготовлению моделей стирлинга своими руками, с подробными объяснениями, их можно найти здесь.
www.physicstoys.narod.ru
делаем Стирлинг сами
Здесь я буду выкладывать фотки , чертежи и руководства по сборке моделей двигателей Стирлинга своими руками. Возможно это вдохновит и поможет тем кто решится на постройку собственного двигателя. Все эти материалы были собраны мной в интернете даже не за один год, и я уже не помню адреса источников, поэтому пусть истинные хозяева на меня не обижаются (хотя они почти все не русские). В разделе полезные ссылки я постараюсь привести источники какие вспомню.
Для начала рассмотрим сборки фирменных моделек из готовых деталек, такая себе отвёрточная сборка, купил( у нас почти не найдёш, может только через интернет), принёс домой, быстренько собрал и получил удовольствие( для тех кто любит по - быстренькому). Японская штучка(моделька).
Вот такая вот коробочка с детальками, всё очень культурно, инструкция, все дела.
Такая вот рабочая мембранка(вместо поршня) всё на шурупиках.
Вытеснитель из поролона простой и лёгкий - гениально.
Работает на чашке с гарячим чаем, лёд сверху даёт больший контраст температур, а значит и производительность
Правда эту игрушку уже давно подделывают китайцы, короче как всегда - качество падает, ну и цена тоже.
www.physicstoys.narod.ru
Двигатель стирлинга своими руками
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.
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)
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)))
