Jak zrobić potężny silnik Stirlinga. Silnik Stirlinga wykonany z puszek. Modyfikacja Stirlinga „Gamma”

Słynny niegdyś silnik Stirlinga został na długi czas zapomniany ze względu na powszechne stosowanie innego silnika ( wewnętrzne spalanie). Jednak dziś słyszymy o nim coraz więcej. Może ma szansę zyskać większą popularność i odnaleźć swoje miejsce w nowej modyfikacji we współczesnym świecie?

Fabuła

Silnik Stirlinga to silnik cieplny wynaleziony na początku XIX wieku. Autorem, jak wiadomo, był niejaki Stirling imieniem Robert, ksiądz ze Szkocji. Urządzenie jest silnikiem spalinowym, którego korpus porusza się w zamkniętym pojemniku, stale zmieniając swoją temperaturę.

W związku z upowszechnieniem się innego typu silnika, został on niemal zapomniany. Niemniej jednak, dzięki swoim zaletom, dziś silnik Stirlinga (wielu amatorów buduje go w domu własnymi rękami) powraca ponownie.

Główną różnicą w stosunku do silnika spalinowego jest to, że energia cieplna pochodzi z zewnątrz i nie jest generowana w samym silniku, jak w silniku spalinowym.

Zasada działania

Można sobie wyobrazić zamkniętą objętość powietrza zamkniętą w obudowie wyposażonej w membranę, czyli tłok. Kiedy korpus jest podgrzewany, powietrze rozszerza się i działa, wyginając tłok. Następnie następuje ochłodzenie i ponownie się wygina. To jest cykl mechanizmu.

Nic dziwnego, że wiele termoakustycznych silników Stirlinga typu „zrób to sam” wykonuje się w domu. Narzędzia i materiały do ​​tego wymagają minimum, które każdy ma w domu. Rozważ dwa różne sposoby jak łatwo jest stworzyć.

Materiały do ​​pracy

Aby zrobić silnik Stirlinga własnymi rękami, będziesz potrzebować następujących materiałów:

• cyna;
• stalowe szprychy;
• rurka mosiężna;
• brzeszczot;
• plik;
• drewniany stojak;
• nożyczki metalowe;
• szczegóły zapięcia;
• lutownica;
• lutowanie;
• lutować;
• maszyna.

To wszystko. Reszta to kwestia prostej techniki.

Jak zrobić

Palenisko i dwa cylindry podstawy są przygotowane z cyny, z której będzie się składał wykonany ręcznie silnik Stirlinga. Wymiary dobierane są niezależnie, biorąc pod uwagę cele, do jakich przeznaczone jest to urządzenie. Załóżmy, że silnik jest tworzony w celach demonstracyjnych. Wtedy skok głównego cylindra będzie wynosić od dwudziestu do dwudziestu pięciu centymetrów, nie więcej. Reszta elementów powinna do niego pasować.

W górnej części cylindra do przesuwania tłoka wykonane są dwa występy i otwory o średnicy od czterech do pięciu milimetrów. Elementy będą pełnić rolę łożysk dla lokalizacji urządzenia korbowego.

Następnie powstaje korpus roboczy silnika (stanie się zwykłą wodą). Krążki cyny są przylutowane do cylindra, który jest zwinięty w rurę. Wykonuje się w nich otwory i wkłada mosiężne rurki o długości od dwudziestu pięciu do trzydziestu pięciu centymetrów i średnicy od czterech do pięciu milimetrów. Na koniec sprawdzają szczelność komory, napełniając ją wodą.

Następnie przychodzi kolej na wypieracz. Do produkcji półfabrykat jest pobierany z drewna. Na maszynie osiągają, że ma ona postać zwykłego cylindra. Tłok powinien być nieco mniejszy niż średnica cylindra. Optymalna wysokość jest dobierana po ręcznym wykonaniu silnika Stirlinga. Dlatego na tym etapie długość powinna przyjąć pewien margines.

Szprycha zamienia się w pręt cylindryczny. Na środku drewnianego pojemnika wykonaj otwór odpowiedni na łodygę, włóż ją. W górnej części drążka należy zapewnić miejsce na urządzenie korbowodu.

Następnie biorą rurki miedziane o długości czterech i pół centymetra i średnicy dwóch i pół centymetra. Krąg cyny jest przylutowany do cylindra. Po bokach ścianek wykonano otwór umożliwiający połączenie pojemnika z cylindrem.

Tłok jest również dostosowany do tokarka pod średnicą dużego cylindra od wewnątrz. U góry pręt jest połączony przegubowo.

Montaż jest zakończony, a mechanizm wyregulowany. W tym celu tłok wkłada się do większego cylindra, a ten łączy się z innym, mniejszym cylindrem.

Mechanizm korbowy jest zbudowany na dużym cylindrze. Napraw część silnika za pomocą lutownicy. Główne części są zamocowane na drewnianej podstawie.

Cylinder napełnia się wodą, a pod dnem umieszcza się świecę. Silnik Stirlinga, wykonany od początku do końca ręcznie, jest sprawdzany pod kątem wydajności.

Sposób drugi: materiały

Silnik można wykonać w inny sposób. Do tego potrzebne będą następujące materiały:

• cyna;
• guma piankowa;
• spinacze;
• dyski;
• dwie śruby.

Jak zrobić

Guma piankowa jest bardzo często używana do samodzielnego wykonania prostego, niezbyt mocnego silnika Stirlinga w domu. Z niego przygotowany jest wypornik silnika. Wytnij piankowe kółko. Średnica powinna być nieco mniejsza niż średnica puszki, a wysokość powinna być nieco większa niż połowa.

W środku pokrywy wykonano otwór na przyszły korbowód. Aby wszystko poszło gładko, spinacz zwija się w spiralę i przylutowuje do wieczka.

Piankowe kółko pośrodku przebite jest cienkim drutem za pomocą śruby i przymocowane od góry za pomocą podkładki. Następnie podłącz kawałek spinacza poprzez lutowanie.

Wypornik wciska się w otwór w pokrywce, a słoik łączy się z pokrywką poprzez lutowanie w celu uszczelnienia. Na spinaczu wykonuje się małą pętlę, a w wieczku wykonuje się kolejny, większy otwór.

Blachę zwija się w cylinder i lutuje, a następnie mocuje do puszki tak, aby nie było żadnych szczelin.

Spinacz biurowy zamienia się w wał korbowy. Odstęp powinien wynosić dokładnie dziewięćdziesiąt stopni. Kolano nad cylindrem jest nieco większe niż drugie.

Pozostałe spinacze zamieniają się w stojaki na wał. Membrana jest wykonana w następujący sposób: cylinder owinięty jest folią polietylenową, przeciśnięty i przymocowany nitką.

Korbowód wykonany jest ze spinacza biurowego, który wkłada się w kawałek gumy, a gotową część mocuje się do membrany. Długość korbowodu jest tak dobrana, że ​​w dolnym miejscu wału membrana jest wciągnięta w cylinder, a w najwyższym miejscu jest przedłużona. Druga część korbowodu jest wykonana w ten sam sposób.

Następnie jeden przykleja się do membrany, drugi do wypornika.

Nogi puszki mogą być również wykonane z spinaczy biurowych i lutowane. Do korby używana jest płyta CD.

Oto cały mechanizm. Pozostaje tylko zastąpić i zapalić pod nim świecę, a następnie przepchnąć koło zamachowe.

Wniosek

Taki jest niskotemperaturowy silnik Stirlinga (zbudowany własnymi rękami). Oczywiście na skalę przemysłową takie urządzenia są produkowane w zupełnie inny sposób. Zasada pozostaje jednak ta sama: objętość powietrza jest podgrzewana, a następnie chłodzona. I to się ciągle powtarza.

Na koniec spójrz na te rysunki silnika Stirlinga (możesz to zrobić sam, bez specjalnych umiejętności). A może już zapalił Cię pomysł i chcesz zrobić coś podobnego?

Współczesny przemysł motoryzacyjny osiągnął poziom rozwoju, w którym nie ma podstaw badania naukowe osiągnięcie radykalnych ulepszeń w konstrukcji tradycyjnych silników spalinowych jest prawie niemożliwe. Sytuacja ta zmusza projektantów do zwrócenia uwagi alternatywne projekty elektrowni. Niektóre ośrodki inżynieryjne skupiły swoje wysiłki na stworzeniu i przystosowaniu do produkcji seryjnej pojazdów hybrydowych i modele elektryczne inni producenci samochodów inwestują w rozwój silników zasilanych źródłami odnawialnymi (np. biodieslem z olejem rzepakowym). Istnieją inne projekty jednostek napędowych, które w przyszłości mogą stać się nowym standardowym napędem Pojazd.

Do możliwych źródeł energii mechanicznej dla samochodów przyszłości należy silnik spalinowy, który został wynaleziony w połowie XIX wieku przez Szkota Roberta Stirlinga jako maszyna rozszerzalności cieplnej.

Schemat pracy

Silnik Stirlinga zamienia energię cieplną dostarczoną z zewnątrz na użyteczną pracę mechaniczną zmiany temperatury płynu roboczego(gaz lub ciecz) krążący w zamkniętej objętości.

Ogólnie schemat działania urządzenia jest następujący: w dolnej części silnika substancja robocza (na przykład powietrze) nagrzewa się i, zwiększając swoją objętość, popycha tłok do góry. Gorące powietrze dostaje się do górnej części silnika, gdzie jest chłodzone przez chłodnicę. Zmniejsza się ciśnienie płynu roboczego, tłok opuszcza się do następnego cyklu. W takim przypadku system jest szczelny, a substancja robocza nie jest zużywana, a jedynie przemieszcza się wewnątrz cylindra.

Istnieje kilka opcji projektowania jednostek napędowych wykorzystujących zasadę Stirlinga.

Modyfikacja Stirlinga „Alfa”

Silnik składa się z dwóch oddzielnych tłoków mocy (gorącego i zimnego), z których każdy znajduje się we własnym cylindrze. Ciepło dostarczane jest do cylindra za pomocą gorącego tłoka, a zimny cylinder znajduje się w chłodzącym wymienniku ciepła.

Modyfikacja Stirlinga „Beta”

Cylinder zawierający tłok jest podgrzewany z jednej strony i chłodzony z drugiej strony. W cylindrze poruszają się tłok napędowy i wypornik, których zadaniem jest zmiana objętości gazu roboczego. Ruch powrotny schłodzonej substancji roboczej do gorącej komory silnika odbywa się za pomocą regeneratora.

Modyfikacja Stirlinga „Gamma”

Konstrukcja składa się z dwóch cylindrów. Pierwsza jest całkowicie zimna, w której porusza się tłok napędowy, a druga, gorąca z jednej strony i zimna z drugiej, służy do poruszania pływakiem. Regenerator cyrkulującego zimnego gazu może być wspólny dla obu cylindrów lub być uwzględniony w konstrukcji wypornika.

Zalety silnika Stirlinga

Podobnie jak większość silników spalinowych, Stirling jest nieodłącznym elementem wielopaliwowe: silnik pracuje przy różnicy temperatur, niezależnie od przyczyn, które ją spowodowały.

Interesujący fakt! Kiedyś zademonstrowano instalację działającą na dwudziestu opcjach paliw. Bez zatrzymywania silnika benzyna, olej napędowy, metan, ropa naftowa i olej roślinny- jednostka napędowa nadal pracowała stabilnie.

Silnik ma prostota projektu i nie wymaga dodatkowych systemów i załączniki(rozrząd, rozrusznik, skrzynia biegów).

Cechy urządzenia gwarantują długą żywotność: ponad sto tysięcy godzin ciągłej pracy.

Silnik Stirlinga jest cichy, ponieważ w cylindrach nie następuje detonacja i nie ma potrzeby usuwania gazów spalinowych. Modyfikacja „Beta”, wyposażona w rombowy mechanizm korbowy, to doskonale wyważony układ, który nie powoduje wibracji podczas pracy.

W cylindrach silnika nie zachodzą żadne procesy, które mogłyby mieć negatywny wpływ na środowisko. Wybierając odpowiednie źródło ciepła (np. energię słoneczną), Stirling może być absolutnie przyjazny dla środowiska jednostka mocy.

Wady projektu Stirlinga

Wszystko ustawione pozytywne właściwości Natychmiastowe masowe użycie silników Stirlinga jest niemożliwe z następujących powodów:

Główny problem polega na zużyciu materiału konstrukcji. Chłodzenie płynu roboczego wymaga obecności grzejników o dużej objętości, co znacznie zwiększa rozmiar i zużycie metalu instalacji.

Obecny poziom technologiczny pozwoli silnikowi Stirlinga porównać osiągi z nowoczesnymi silnikami benzynowymi jedynie poprzez zastosowanie typy złożone płyn roboczy (hel lub wodór) pod ciśnieniem ponad stu atmosfer. Fakt ten rodzi poważne pytania zarówno z zakresu inżynierii materiałowej, jak i bezpieczeństwa użytkowników.

Ważnym problemem eksploatacyjnym są zagadnienia przewodności cieplnej i odporności temperaturowej metali. Ciepło dostarczane jest do objętości roboczej poprzez wymienniki ciepła, co prowadzi do nieuniknionych strat. Ponadto wymiennik ciepła musi być wykonany z metali żaroodpornych, które są odporne na wysokie ciśnienie. Odpowiednie materiały są bardzo drogie i trudne w obróbce.

Zasady zmiany trybów silnika Stirlinga również zasadniczo różnią się od tradycyjnych, co wymaga opracowania specjalnych urządzeń sterujących. Zatem, aby zmienić moc, konieczna jest zmiana ciśnienia w cylindrach, kąt fazowy między tłokiem napędowym a tłokiem napędowym lub wpływ na pojemność wnęki z płynem roboczym.

Jeden ze sposobów kontrolowania prędkości wału w modelu silnika Stirlinga można zobaczyć na poniższym filmie:

Efektywność

W obliczeniach teoretycznych sprawność silnika Stirlinga zależy od różnicy temperatur płynu roboczego i może osiągnąć 70% lub więcej zgodnie z cyklem Carnota.

Jednak pierwsze próbki wykonane w metalu miały wyjątkowo niską wydajność z następujących powodów:

• nieefektywne warianty chłodziwa (płynu roboczego), ograniczające maksymalną temperaturę ogrzewania;
• straty energii spowodowane tarciem części i przewodnością cieplną obudowy silnika;
• brak materiałów konstrukcyjnych odpornych na wysokie ciśnienie.

Rozwiązania inżynieryjne stale udoskonalają konstrukcję jednostki napędowej. Tak więc w drugiej połowie XX wieku pojawił się samochód czterocylindrowy Silnik Stirlinga z napędem rombowym wykazał w testach sprawność równą 35%. na chłodziwie wodnym o temperaturze 55 ° C. Dokładne przestudiowanie projektu, zastosowanie nowych materiałów i dostrojenie jednostek roboczych zapewniło wydajność próbek doświadczalnych na poziomie 39%.

Notatka! Nowoczesne silniki benzynowe o podobnej mocy mają współczynnik przydatna akcja na poziomie 28-30%, a diesle z turbodoładowaniem w granicach 32-35%.

Współczesne egzemplarze silnika Stirlinga, np. ten zbudowany przez amerykańską firmę Mechanical Technology Inc, wykazują sprawność sięgającą 43,5%. A wraz z rozwojem produkcji ceramiki żaroodpornej i podobnych innowacyjnych materiałów możliwe będzie znaczne podniesienie temperatury środowiska pracy i osiągnięcie wydajności na poziomie 60%.

Przykłady udanych realizacji samochodowych Stirlingów

Pomimo wszystkich trudności istnieje wiele wykonalnych modeli silnika Stirlinga mających zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym.

Zainteresowanie Stirlingiem, nadającym się do montażu w samochodzie, pojawiło się w latach 50. XX wieku. Prace w tym kierunku prowadziły takie koncerny jak Ford Motor Company, Volkswagen Group i inne.

UNITED STIRLING (Szwecja) opracowała firmę Stirling, która w maksymalnym stopniu wykorzystała seryjne komponenty i zespoły produkowane przez producentów samochodów (wał korbowy, korbowody). Powstały czterocylindrowy silnik w kształcie litery V miał ciężar właściwy 2,4 kg / kW, co jest porównywalne z charakterystyką kompaktowego silnika wysokoprężnego. Jednostka ta przeszła pomyślnie testy jako elektrownia dla siedmiotonowej furgonetki towarowej.

Jednym z udanych przykładów jest czterocylindrowy silnik Stirlinga holenderskiego modelu produkcyjnego „Philips 4-125DA”, przeznaczony do montażu na samochód. Silnik miał moc roboczą 173 litrów. Z. w wymiarach zbliżonych do klasycznej jednostki benzynowej.

Inżynierowie General Motors osiągnęli znaczące wyniki, budując w latach 70. ośmiocylindrowy (4 cylindry robocze i 4 cylindry sprężające) silnik Stirlinga w kształcie litery V ze standardowym mechanizmem korbowym.

Podobna elektrownia w 1972 roku wyposażony w limitowaną serię samochodów Ford Torino, którego zużycie paliwa spadło o 25% w porównaniu do klasycznej benzynowej ósemki w kształcie litery V.

Obecnie ponad pięćdziesiąt zagranicznych firm pracuje nad udoskonaleniem konstrukcji silnika Stirlinga w celu przystosowania go do masowej produkcji na potrzeby przemysłu motoryzacyjnego. A jeśli uda się wyeliminować wady tego typu silnika, zachowując jednocześnie jego zalety, to Stirling, a nie turbiny i silniki elektryczne, zastąpi benzynowe silniki spalinowe.

Silnik Stirlinga – silnik cieplny, w którym płyn roboczy w postaci gazu lub cieczy porusza się w zamkniętej objętości, rodzaj silnika spalinowego. Polega na okresowym nagrzewaniu i chłodzeniu płynu roboczego z pozyskiwaniem energii z powstałej w ten sposób zmiany objętości płynu roboczego. Może pracować nie tylko ze spalania paliwa, ale także z dowolnego źródła ciepła.

Silnik cieplny, w którym płyn roboczy ma postać gaz lub ciecz, porusza się w zamkniętej objętości, rodzaj silnika spalinowego.

polega na okresowym nagrzewaniu i schładzaniu płynu roboczego z pozyskaniem energii z powstałej w ten sposób zmiany objętości płynu roboczego. Może pracować nie tylko ze spalania paliwa, ale także z dowolnego źródła ciepła.

Ryż. 1. Silnik Stirlinga

@ https://dvigyn.com/?p=1032

W XIX wieku inżynierowie chcieli stworzyć bezpieczny zamiennik dla ówczesnych maszyn parowych, których kotły często eksplodowały na skutek wysokiego ciśnienia pary i nieodpowiednich materiałów do ich budowy. Dobra opcja pojawił się wraz ze stworzeniem silnik Stirlinga, który może zamienić każdą różnicę temperatur na pracę.

Po raz pierwszy został opatentowany przez szkockiego księdza Roberta Stirlinga 27 września 1816 roku (patent angielski nr 4081). Jednak pierwsza podstawówka silniki gorące powietrze” były już znane koniec XVII wieku, na długo przed Stirlingiem. Osiągnięciem Stirlinga jest dodanie węzła, który nazwał „ekonomią”. We współczesnej literaturze naukowej węzeł ten nazywany jest „regeneratorem”. Zwiększa wydajność silnika, utrzymując ciepło w ciepłej części silnika, podczas gdy płyn roboczy jest chłodzony. Proces ten znacznie poprawia wydajność systemu. Najczęściej regenerator to komora wypełniona drutem, granulatem, folią falistą (fałdy przebiegają zgodnie z kierunkiem przepływu gazu).

Zasada działania silnika Stirlinga:

Podstawowa zasada działania silnik Stirlinga polega na ciągłym naprzemiennym ogrzewaniu i chłodzeniu płynu roboczego, na przykład gazu, w zamkniętym cylindrze.

Wiadomo, że gdy gaz jest podgrzewany, jego objętość wzrasta, a gdy jest chłodzony, maleje. Ta właściwość gazów leży u podstaw pracy silnik Stirlinga.

Wykorzystuje cykl Stirlinga, który nie ustępuje cyklowi Carnota pod względem wydajności termodynamicznej, a nawet ma przewagę. Faktem jest, że cykl Carnota składa się z izoterm i adiabatów, które niewiele się od siebie różnią. Praktyczna realizacja tego cyklu nie jest obiecująca. Cykl Stirlinga pozwolił uzyskać silnik pracujący w praktyce w akceptowalnych rozmiarach.

Ryż. 2. Wykres „ciśnienie-objętość” wyidealizowanego cyklu Stirlinga

Cykl Stirlinga składa się z czterech faz i jest oddzielony dwiema fazami przejściowymi:

– ciepło,

– rozszerzenie,

– przejście do źródło zimna,

– chłodzenie,

– kompresja

– i przejście na źródło ciepła.

Zatem przy przechodzeniu z ciepłego źródła do zimnego gaz w butli rozszerza się i kurczy. W takim przypadku zmienia się ciśnienie, dzięki czemu można uzyskać użyteczną pracę.

Ogrzewanie i chłodzenie płynu roboczego (sekcje 4 i 2) odbywa się za pomocą wypornika. W idealnym przypadku ilość ciepła oddawanego i odbieranego przez wypornik jest taka sama. pożyteczna praca powstaje wyłącznie na skutek izoterm, to znaczy zależy od różnicy temperatur pomiędzy grzejnikiem a chłodnicą, jak w cyklu Carnota.

Cykl pracy silnik Stirlinga typ beta (najczęściej) wygląda następująco:

Ryż. 2. Cykl pracy silnika Stirlinga

@ https://ru.wikipedia.org/wiki/Stirling_Engine

gdzie: a - tłok wyporowy; b - tłok roboczy; c - koło zamachowe; d - ogień (obszar grzewczy); e - żeberka chłodzące (obszar chłodzenia).

1. Zewnętrzne źródło ciepła podgrzewa gaz na dnie cylindra wymiennika ciepła. Wytworzone ciśnienie wypycha tłok roboczy do góry (należy pamiętać, że tłok wypychający nie przylega ściśle do ścianek).

2. Koło zamachowe popycha tłok wyporowy w dół, przemieszczając w ten sposób ogrzane powietrze z dołu do komory chłodzącej.

3. Powietrze ochładza się i kurczy, tłok roboczy opada.

4. Tłok wyporowy podnosi się, przesuwając w ten sposób schłodzone powietrze na dół. I cykl się powtarza.

W Maszyna Stirlinga ruch tłoka roboczego jest przesunięty o 90° w stosunku do ruchu tłoka przemieszczającego. W zależności od znaku tego przesunięcia maszyną może być silnik lub pompa ciepła. Przy przesunięciu o 0° maszyna nie wykonuje żadnej pracy (poza stratami tarcia) i nie wykonuje jej.

Zalety silnika Stirlinga:

- „wszystkożerny” silnik. Silnik Stirlinga może pracować przy niemal każdej różnicy temperatur: na przykład pomiędzy różnymi warstwami wody w oceanie, ze słońca, z grzejnika jądrowego lub izotopowego, węgla lub piecyk opalany drewnem itp.,

– prostota projektu - design silnik bardzo prosty, nie wymaga dodatkowych układów typu mechanizm dystrybucji gazu. Odpala sam i nie potrzebuje rozrusznika,

- zwiększone zasoby - prostota konstrukcji, brak wielu „delikatnych” węzłów pozwala silnikowi Stirlinga zapewnić niespotykany w przypadku innych silników margines wydajności dziesiątek i setek tysięcy godzin ciągłej pracy,

– opłacalność – w przypadku wykorzystania niektórych rodzajów energii cieplnej, szczególnie przy małej różnicy temperatur, silniki Stirlinga jest często najwięcej skuteczne typy silniki. Przykładowo w przypadku zamiany energii słonecznej na energię elektryczną „stirlingi” dają czasami większą sprawność (nawet do 31,25%) niż silniki parowe,

- przyjazność dla środowiska - „stirling” nie posiada wydechu, co oznacza, że ​​jego poziom hałasu jest znacznie mniejszy niż tłoka silniki wewnętrzne spalanie. Beta Stirling z mechanizmem diamentowym to urządzenie doskonale wyważone i wystarczające wysoka jakość produkcja, ma limit niski poziom drgania (amplituda drgań mniejsza niż 0,0038 mm). Samo Stirling nie ma żadnych części ani procesów, które mogłyby przyczynić się do zanieczyszczenia. środowisko. Nie zużywa płynu roboczego. Przyjazność silnika dla środowiska wynika przede wszystkim z przyjazności dla środowiska źródła ciepła,

- efektywność silnik Stirlinga dochodzi do 45%.

Konfiguracja i konstrukcja silnika Stirlinga:

Istnieje kilka konfiguracji silnik Stirlinga:

– alfa Stirlinga- zawiera dwa oddzielne tłoki mocy w oddzielnych cylindrach, jeden jest gorący, drugi zimny. Cylinder z gorącym tłokiem znajduje się w wymienniku ciepła o wyższej temperaturze, z zimnym tłokiem - w zimniejszym.

Ryż. 3. α-Stirling

@ https://ru.wikipedia.org/wiki/Stirling_Engine

U tego gatunku silnik stosunek mocy do objętości jest dość duży, ale niestety ciepło„gorący” tłok stwarza pewne trudności techniczne. Regenerator znajduje się pomiędzy gorącą częścią rury łączącej a zimno

– beta-styling- jest tylko jeden cylinder, z jednej strony gorący, z drugiej zimny. Tłok (z którego pobierana jest moc) i tłok poruszają się wewnątrz cylindra, oddzielając gorące i zimne wnęki.

Ryż. 4. β-Stirling

@ https://ru.wikipedia.org/wiki/Stirling_Engine

Gaz jest pompowany z zimnej części cylindra do gorącej części poprzez regenerator. Regenerator może być zewnętrzny, jako część wymiennika ciepła lub może być połączony z tłokiem wyporowym,

– Gamma Stirlinga- jest też tłok i tłok, ale jednocześnie są dwa cylindry - jeden zimny (porusza się tam tłok, z którego pobierana jest moc), a drugi z jednego końca gorący, a z drugiego zimny (tłok przemieszczający się tam przemieszcza).

Ryż. 5. γ-Stirling

@ https://ru.wikipedia.org/wiki/Stirling_Engine

Regenerator może być zewnętrzny i wówczas łączy gorącą część drugiego cylindra z zimną i jednocześnie z pierwszym (zimnym) cylindrem. Wewnętrzny regenerator jest częścią wypornika.

Zastosowanie silnika Stirlinga:

Ma zastosowanie w przypadkach, gdy potrzebny jest mały konwerter energia cieplna, proste w konstrukcji lub gdy efektywność innych termicznych silniki okazuje się niższa, np. jeśli różnica temperatur nie jest wystarczająca do pracy turbiny parowej lub gazowej:

– uniwersalne źródła energii elektrycznej,

– lakierki,

– pompy ciepła,

– technologia chłodnicza.

Znany silnik Stirlinga można zbudować niezależnie od improwizowanych materiałów. Każde źródło ciepła w tej konstrukcji jest w stanie oddać energię na wyjściu urządzenia.

materiały

Aby zrobić silnik Stirlinga własnymi rękami, będziesz potrzebować:

• CD - dysk;
• plastikowy uchwyt spod płyt CD;
• blacha aluminiowa o wymiarach 25 x 13 cm;
• żywica epoksydowa;
• drut;
• Rura PCV 7";
• styropian;
• rura miedziana ¾ cala;
• taśma klejąca;
• pistolet termiczny i gorący klej;
• piła do metalu;
• wiertarka;
• nożyce do drutu;
• puzzle;
• kompas.

Krok 1. Konieczne jest odcięcie części konstrukcji od uchwytu na płytę CD. Rezultatem powinien być okrąg bez dna i góry z gładkimi krawędziami. Wysokość - około 4 cm.

Krok 2. Za pomocą kompasu zmierz średnicę powstałego okręgu. Przełożyć na piankę. Zrób dwa koła. Pamiętaj, aby zaznaczyć środek. Przeszlifuj koła wyrzynarką. Przyklej je. Aby uzyskać wyraźne dopasowanie w okręgu, przyklej zewnętrzną krawędź taśmą klejącą.

Krok 3. Z blach aluminiowych wytnij koła o średnicy obwodu uchwytu na płytę CD. Powinny być dwa.

Krok 4. Dokładnie na środku górnej blachy aluminiowej wywierć otwór, w który wejdzie drut. Aby drut poruszał się prosto, tak jak tego potrzebujemy, przyspawaj kawałek ukośnej rury, jak pokazano na zdjęciu. W jego cylindrze zrób kolejny otwór na drut. Weź sam drut, który będzie trzymał tłok, sprawdź, czy może przejść przez te otwory, ale jednocześnie jest też szczelność.

Bliżej krawędzi górnej pokrywy wywierć kolejny otwór o średnicy równej kawałkowi istniejącej metalowa rura.

Krok 5. Teraz musisz zrobić tłok. Aby to zrobić, weź kawałek metalowej rury, która następnie przejdzie do tego projektu. Opłucz i umieść na pokrywce wyłożonej kawałkiem plastikowej torby. Nasmaruj wnętrze tuby i samą torebkę olejem. Następnie wlać do powstałej formy podgrzaną żywicę epoksydową. Powinno być ciepło, a nie gorąco. Gdy stwardnieje pod wpływem siły, będziesz musiał wypchnąć wyuczony tłok. Z drutu uformuj haczyk. Wywierć kawałek żywica epoksydowa otwór i włóż do niego ten przewód. Tłok jest gotowy.

Krok 6. Część konstrukcji wymaga montażu. Przyklej spód konstrukcji gorącym klejem. Zrób jeszcze kilka haczyków z drutu. Wytnij hak, który będzie znajdował się pośrodku całej konstrukcji. Uszczelnij końce haczyków żywicą epoksydową.

Krok 7. Przymocuj rurę do aluminiowej blachy górnej. Nasmaruj go, włóż tłok. Zrób układ ruchomej części konstrukcji. Aby to zrobić, wystarczy przymocować papier i wykonać podstawowe oznaczenia. Zegnij drut zgodnie z narysowanym układem.

Krok 8. Wywierć otwór w hakach, nieco większy niż główny drut.

Krok 9. rury PCV przeciąć na pół i przymocować do aluminiowej podstawy za pomocą gorącego kleju. Wykonaj otwory w rurze, w którą włożysz drutowy wał korbowy. Zamocuj nasadkę na drugim końcu wału. plastikowy słoik lub płyta CD. Muszą się obracać.

Niegdyś sławny silnik Stirlinga został na długi czas zapomniany ze względu na powszechne stosowanie innego silnika (spalinowego). Jednak dziś słyszymy o nim coraz więcej. Może ma szansę zyskać większą popularność i odnaleźć swoje miejsce w nowej modyfikacji we współczesnym świecie?

Fabuła

Silnik Stirlinga to silnik cieplny wynaleziony na początku XIX wieku. Autorem, jak wiadomo, był niejaki Stirling imieniem Robert, ksiądz ze Szkocji. Urządzenie jest silnikiem spalinowym, którego korpus porusza się w zamkniętym pojemniku, stale zmieniając swoją temperaturę.

W związku z upowszechnieniem się innego typu silnika, został on niemal zapomniany. Niemniej jednak, dzięki swoim zaletom, dziś silnik Stirlinga (wielu amatorów buduje go w domu własnymi rękami) powraca ponownie.

Główną różnicą w stosunku do silnika spalinowego jest to, że energia cieplna pochodzi z zewnątrz i nie jest generowana w samym silniku, jak w silniku spalinowym.

Zasada działania

Można sobie wyobrazić zamkniętą objętość powietrza zamkniętą w obudowie wyposażonej w membranę, czyli tłok. Kiedy korpus jest podgrzewany, powietrze rozszerza się i działa, wyginając tłok. Następnie następuje ochłodzenie i ponownie się wygina. To jest cykl mechanizmu.

Nic dziwnego, że wiele termoakustycznych silników Stirlinga typu „zrób to sam” wykonuje się w domu. Narzędzia i materiały do ​​tego wymagają minimum, które każdy ma w domu. Przyjrzyjmy się dwóm różnym sposobom łatwości tworzenia.

Materiały do ​​pracy

Aby zrobić silnik Stirlinga własnymi rękami, będziesz potrzebować następujących materiałów:

• cyna;
• stalowe szprychy;
• rurka mosiężna;
• brzeszczot;
• plik;
• drewniany stojak;
• nożyczki metalowe;
• szczegóły zapięcia;
• lutownica;
• lutowanie;
• lutować;
• maszyna.

To wszystko. Reszta to kwestia prostej techniki.

Jak zrobić

Palenisko i dwa cylindry podstawy są przygotowane z cyny, z której będzie się składał wykonany ręcznie silnik Stirlinga. Wymiary dobierane są niezależnie, biorąc pod uwagę cele, do jakich przeznaczone jest to urządzenie. Załóżmy, że silnik jest tworzony w celach demonstracyjnych. Wtedy skok głównego cylindra będzie wynosić od dwudziestu do dwudziestu pięciu centymetrów, nie więcej. Reszta elementów powinna do niego pasować.

W górnej części cylindra do przesuwania tłoka wykonane są dwa występy i otwory o średnicy od czterech do pięciu milimetrów. Elementy będą pełnić rolę łożysk dla lokalizacji urządzenia korbowego.

Następnie powstaje korpus roboczy silnika (stanie się zwykłą wodą). Krążki cyny są przylutowane do cylindra, który jest zwinięty w rurę. Wykonuje się w nich otwory i wkłada mosiężne rurki o długości od dwudziestu pięciu do trzydziestu pięciu centymetrów i średnicy od czterech do pięciu milimetrów. Na koniec sprawdzają szczelność komory, napełniając ją wodą.

Następnie przychodzi kolej na wypieracz. Do produkcji półfabrykat jest pobierany z drewna. Na maszynie osiągają, że ma ona postać zwykłego cylindra. Tłok powinien być nieco mniejszy niż średnica cylindra. Optymalna wysokość jest dobierana po ręcznym wykonaniu silnika Stirlinga. Dlatego na tym etapie długość powinna przyjąć pewien margines.

Szprycha zamienia się w pręt cylindryczny. Na środku drewnianego pojemnika wykonaj otwór odpowiedni na łodygę, włóż ją. W górnej części drążka należy zapewnić miejsce na urządzenie korbowodu.

Następnie biorą rurki miedziane o długości czterech i pół centymetra i średnicy dwóch i pół centymetra. Krąg cyny jest przylutowany do cylindra. Po bokach ścianek wykonano otwór umożliwiający połączenie pojemnika z cylindrem.

Tłok jest również dopasowywany na tokarce do średnicy dużego cylindra od wewnątrz. U góry pręt jest połączony przegubowo.

Montaż jest zakończony, a mechanizm wyregulowany. W tym celu tłok wkłada się do większego cylindra, a ten łączy się z innym, mniejszym cylindrem.

Mechanizm korbowy jest zbudowany na dużym cylindrze. Napraw część silnika za pomocą lutownicy. Główne części są zamocowane na drewnianej podstawie.

Cylinder napełnia się wodą, a pod dnem umieszcza się świecę. Silnik Stirlinga, wykonany od początku do końca ręcznie, jest sprawdzany pod kątem wydajności.

Sposób drugi: materiały

Silnik można wykonać w inny sposób. Do tego potrzebne będą następujące materiały:

• cyna;
• guma piankowa;
• spinacze;
• dyski;
• dwie śruby.

Jak zrobić

Guma piankowa jest bardzo często używana do samodzielnego wykonania prostego, niezbyt mocnego silnika Stirlinga w domu. Z niego przygotowany jest wypornik silnika. Wytnij piankowe kółko. Średnica powinna być nieco mniejsza niż średnica puszki, a wysokość powinna być nieco większa niż połowa.

W środku pokrywy wykonano otwór na przyszły korbowód. Aby wszystko poszło gładko, spinacz zwija się w spiralę i przylutowuje do wieczka.

Piankowe kółko pośrodku przebite jest cienkim drutem za pomocą śruby i przymocowane od góry za pomocą podkładki. Następnie podłącz kawałek spinacza poprzez lutowanie.

Wypornik wciska się w otwór w pokrywce, a słoik łączy się z pokrywką poprzez lutowanie w celu uszczelnienia. Na spinaczu wykonuje się małą pętlę, a w wieczku wykonuje się kolejny, większy otwór.

Blachę zwija się w cylinder i lutuje, a następnie mocuje do puszki tak, aby nie było żadnych szczelin.

Spinacz biurowy zamienia się w wał korbowy. Odstęp powinien wynosić dokładnie dziewięćdziesiąt stopni. Kolano nad cylindrem jest nieco większe niż drugie.

Pozostałe spinacze zamieniają się w stojaki na wał. Membrana jest wykonana w następujący sposób: cylinder owinięty jest folią polietylenową, przeciśnięty i przymocowany nitką.

Korbowód wykonany jest ze spinacza biurowego, który wkłada się w kawałek gumy, a gotową część mocuje się do membrany. Długość korbowodu jest tak dobrana, że ​​w dolnym miejscu wału membrana jest wciągnięta w cylinder, a w najwyższym miejscu jest przedłużona. Druga część korbowodu jest wykonana w ten sam sposób.

Następnie jeden przykleja się do membrany, drugi do wypornika.

Nogi puszki mogą być również wykonane z spinaczy biurowych i lutowane. Do korby używana jest płyta CD.

Oto cały mechanizm. Pozostaje tylko zastąpić i zapalić pod nim świecę, a następnie przepchnąć koło zamachowe.

Wniosek

Taki jest niskotemperaturowy silnik Stirlinga (zbudowany własnymi rękami). Oczywiście na skalę przemysłową takie urządzenia są produkowane w zupełnie inny sposób. Zasada pozostaje jednak ta sama: objętość powietrza jest podgrzewana, a następnie chłodzona. I to się ciągle powtarza.

Na koniec spójrz na te rysunki silnika Stirlinga (możesz to zrobić sam, bez specjalnych umiejętności). A może już zapalił Cię pomysł i chcesz zrobić coś podobnego?