Jak vyrobit koks může Stirling Engine

Jak můžete změnit jeden z nich na malý motor? Chcete se dozvědět více? Podívejte se na tyto obrázky motoru auta! Sean Ellis / Fotograf's Choice / Getty Images

Pokud máte několik plechovek od sodovky a několik dalších snadno dostupných doplňků, můžete znovu vytvořit jeden z prvních komerčně životaschopných motorů, které byly kdy vyrobeny. Přestože motor Coke can Stirling je malý, stále hovoří k naší kolektivní mechanické duši, protože se rozplývá a rozbíjí na polici, otáčí setrvačník, točí několik lopatek ventilátoru nebo dokonce generuje několik wattů.

Její velmi jednoduchost vyvolává jiný čas. A ať už se na to díváte jako na důkaz konceptu, zajímavého modelu, kusu konverzace nebo kusu kinetické sochy, výroba sodovky může Stirlingův motor je skvělý způsob, jak vstoupit do minulosti.

Stirlingův motor byl mozkovým dítětem Roberta Stirlinga, který tento koncept vynalezl v roce 1816. Jeho myšlenkou bylo používat vzduch k pohonu motoru, a nikoli v té době přicházející technologii - pára.

To, co odlišilo Stirlingův motor od ostatních, bylo použití „ekonomizéru“, které zlepšilo spotřebu paliva. Toto je nyní známé jako regenerátor. V letech 1816 až 1843 Stirling a jeho bratr James vylepšili konstrukci a účinnost motoru. V polovině 19. století poháněly jeho motory hlavní průmysly včetně sléváren. Avšak jeho motor, stejně jako většina horkovzdušných motorů, byl vhodnější pro aplikace s nízkým výkonem. Jeho touha vytvořit bezpečnější alternativu k často explodujícím parním strojům byla poražena potřebou většího výkonu pro řízení rostoucích odvětví.

První věc, kterou byste měli vědět o Stirlingově motoru, je to, jak jednotlivé díly spolu souvisejí a jak fungují.

Obsah

1. Spotřební materiál pro stavbu koksového plechu Stirling Engine
2. Přípravy na stavbu koksového plechu Stirling Engine
3. Sestavení motoru koksovacího plechu

Sejměte regenerátor Stirling a máte horkovzdušný motor. Fungování horkovzdušného motoru je jednoduché. Vzduch se stává tzv. „Pracovní tekutinou“. Zdroj tepla, v případě většiny motorů na sodovku Stirling, je to čajová svíčka, zahřívá vzduch a způsobuje jeho expanzi. Vzduch se potom ochladí a způsobí jeho smrštění. Expanze a smršťování vzduchu nebo pracovní tekutiny je termodynamický cyklus. Nyní použijte tento termodynamický cyklus k pohybu pístu a efektivně jste umožnili termodynamickému cyklu produkovat užitečnou mechanickou práci. Když připevníte klikový hřídel k pístu a přidáte na setrvačník, máte základy motoru.

Projděte se stavbou jednoho motoru Stirling a dozvíte se více než několik lekcí o domácím vaření. Nejvíc ze všeho je budování jedné zábavy spoustu legrace a dává vám šanci být kreativní s tím, co většina lidí považuje za nevyžádanou. A když to vidíme, práce to přivede na zcela novou úroveň.

Zní to jednoduše? Je, ale ještě zbývá ještě nějaký čas, než bude motor postaven. Než se váš motor rozbije, budete potřebovat více součástí, několik materiálů a pochopení toho, jak se všechny vzájemně hodí.

To, co budete potřebovat:

• Tři (3) plechovky na sodovky
• Jeden (1) balón
• Dva (2) paprskové bradavky
• Čtyři (4) 5A elektrické svorkovnice
• Ocelová drátěná vlna
• Víčko z plastové láhve
• Ocelový drát
• Měděný drát
• Hmoždinka
• Elektrické dráty
• Rybářský drát
• Tři (3) kompaktní disky
• Otvírák
• Nástroj nůž
• Super lepidlo [zdroj: ScrapToPower.com]

Pojďme se podívat na komponenty, které budete stavět, uvidíme, jak fungují, co dělají a jak to všechno zapadá do sebe.

Stirling History

Robert Stirling nebyl první, kdo se pokusil o letecký motor, ale byl prvním, kdo vytvořil životaschopný komerční produkt, a jeho konstrukce motoru byla uvedena do provozu v roce 1818, aby poháněl vodní čerpadlo v lomu.

Jednoduchá čajová svíčka může poskytnout teplo pro sodovku s motorem Stirling. Lisa Romerein / Obrazová banka / Getty Images

„Musíte myslet jako hodinář,“ říká Jim Larsen, dlouholetý tvůrce, autor a pedagog Stirlingova motoru. "Musíte věnovat pozornost detailům. Pokud věnujete pozornost detailům, máte větší šanci na úspěch."

Hlavní komponenty Stirlingova motoru jsou relativně jednoduché a přímočaré. Zatímco jsme se zaměřili na soda plechový motor, motory byly postaveny pomocí materiálů od plechovek od barvy na olejové bubny. Larsen řekl během výzvy díkůvzdání při návštěvě ze zákona, postavil motor Stirling z nejrůznějších materiálů v železářství, včetně hrnců a pánví.

Hliníkové sodové plechovky nabízejí hotové, předem tvarované tvary ideální pro motory. S nimi se také snadno pracuje a samozřejmě jsou velmi levné. A i když nejsou dostatečně robustní pro seriózní použití, vydrží i mikro-výkon produkovaný většinou plánů motorů.

tlaková komora je nádoba, která drží zajatý vzduch nebo pracovní tekutinu v uzavřeném systému. Právě zde je vzduch zahříván a ochlazován během termodynamického cyklu. Zatímco úniky vzduchu a tlaku mohou být pro mnoho motorů klikou, tlaková komora skutečně potřebuje malý regulovaný únik. Bez tohoto úniku by se komora jednoduše stala barometrem a reagovala by pouze na změny barometrického tlaku vzduchu kolem něj.

Larsen řekl, že mnoho Stirlingových stavitelů se rozhodlo změnit pracovní tekutinu v tlakové komoře ze vzduchu na helium, což během termodynamického cyklu lépe reaguje.

pohonný mechanismus používá expanzi a kontrakci vzduchu uvnitř tlakové komory k pohonu klikového hřídele. Hnací mechanismus může být buď připevněn k boku motoru, nebo může být integrován do konstrukce motoru.

Pro Larsena klikový hřídel je nejkritičtější součástí motoru a ovlivňuje každou část celku, od časování, přes pojezdovou dráhu, rychlost setrvačníku a rovnováhu celku. „Tohle je část, kterou chceš trávit čas, aby si ji napravil,“ řekl Larsen.

setrvačník slouží k více než indikaci, že motor pracuje. Funguje jako něco jako zařízení pro ukládání energie. Vyvážený setrvačník absorbuje energii vytvořenou během silového zdvihu motoru a ukládá ji. Když je potřeba energie k zatlačení posuvníku dolů, setrvačník poskytuje svou uloženou energii k překonání tření a dalších sil. Bez dobrého setrvačníku by se zdvihák jednoduše zvedl na vrchol komory a zůstal by tam.

Larsen řekl, že dobře vyvážený setrvačník je klíčem k efektivitě. Pokud kolo není vyvážené, musí motor tvrdě pracovat, aby se pohnul. „Nechceš, aby motor dělal více práce, než musí,“ řekl.

vytlačovač v horkovzdušném motoru slouží k přemístění vzduchu v tlakové komoře. Pamatujte, že motor nemůže běžet bez termodynamického cyklu, kde je vzduch zahříván a ochlazován, což způsobuje expanzi a kontrakci. Pokud by tlaková komora byla jednoduše zahřátá, aniž by uvnitř byla cokoli pro vytlačení vzduchu, vzduch uvnitř by se zahřál a rozšířil, ale nikdy by se nesnížil.

Se zdrojem tepla dole, horký vzduchový motor také používá chlazení na vrcholu, obvykle ledu nebo studené vodě, pro chlazení vzduchu. Když se vzduch zahřívá, rozšiřuje se tím, že posunuje spoušť do blízkosti horní části tlakové komory. V horní části komory je vzduch ochlazován, smršťován a posouván posuvem dolů. To vše se děje pomocí hnacího mechanismu, klikového hřídele a setrvačníku.

Vytlačovač je nejčastěji válcovaný kus ocelové vlny s lehkým drátem procházejícím středem. Pamatuješ si, když Larsen mluvil o tom, že musí myslet jako hodinář? To je jeden z těch časů. Vyrovnávač musí být schopen volně klouzat v tlakové komoře a zároveň plnit většinu z ní. Musí umožnit volný tok vzduchu a zároveň omezit část toku. Cílem je minimalizovat tření a maximalizovat účinnost. Toto téma je konstantní po celou dobu konstrukce motoru.

topný box je prostě stojan, na kterém motor sedí. Zdroj tepla je umístěn pod motorem.

Vypadá to, že spousta práce není moc návratu. Po dokončení motoru však existuje hmatatelný pocit, vyřešte problémy s prací a nechte je běžet sám. Pro Larsena jeho fascinace začala před více než půl dekádou, zatímco tvoje mohla začít už za pár dní.

Video

Chcete-li se podívat na sodovku s motorem Stirling v akci, podívejte se na toto video a několik dalších online.

• Jak fungují motory Stirling
• Jak fungují automobilové motory
• Jak dieselové motory fungují
• Jak fungují dvoudobé motory
• Jak funguje horká žárovka

Prameny

• Hnědá, Bustere. "Jak fungují horké vzduchové motory." Horkovzdušné motory. (29. února 2012) http://www.hotairengines.com/WorkingDescription/Work.htm
• Redaktoři časopisu Make; "To nejlepší z značky." O'Reilly Media, Inc. 2007. str. 306-317.
• Larsen, Jim. StirlingBuilder.com. (29. února 2012) http://www.stirlingbuilder.com/
• Larsen, Jim. Osobní rozhovor. 2. března 2012
• Larsen, Jim. "Jedenáct produktů Stirling Engine, které můžete postavit." Vlastní publikování, leden 2012. (29. února 2012)
• Larsen, Jim. "Rychlý a snadný Stirlingův motor." Self-publishing. Září 2011. (29. února 2012)
• Nice, Karime. "Jak fungují motory Stirling." .com. 4. května 2001. (29. února 2012) https: //www..com/stirling-engine.htm
• Purvis, Ben. "Dean Kamen vyvíjí ekologický hybrid, který poběží na všem, co hoří." Gizmag.com, 28. června 2009. (1. března 2012) http://www.gizmag.com/dean-kamen-segway-hybrid-scooter/12096/