Потужний двигун Стірлінга своїми руками

Двигун Стірлінга, колись відомий, був надовго забутий з-за широкого розповсюдження іншого двигуна (внутрішнього згоряння). Але сьогодні про нього чути все більше. Може бути, у нього є шанси стати більш популярним і знайти своє місце в новій модифікації в сучасному світі?

Історія

Двигун Стірлінга — це теплова машина, яка була винайдена на початку дев'ятнадцятого століття. Автором, як зрозуміло, був якийсь Стірлінг по імені Роберт, священик з Шотландії. Пристрій являє собою двигун зовнішнього згоряння, де тіло рухається в замкнутій ємності, постійно змінюючи свою температуру.

Через поширення іншого виду мотора про нього майже забули. Тим не менш, завдяки своїм перевагам, сьогодні двигун Стірлінга (своїми руками багато любителі споруджують його будинку) знову повертається. Основна відмінність від двигуна внутрішнього згоряння полягає в тому, що енергія тепла приходить ззовні, а не виробляється в самому двигуні, як в ДВС.

Принцип роботи

Можна уявити замкнутий повітряний об'єм, укладений в корпусі, що має мембрану, тобто поршень. При нагріванні корпуса повітря розширюється і здійснює роботу, вигинаючи таким чином поршень. Потім відбувається охолодження, і він вгинається знову. У цьому полягає цикл роботи механізму. Не дивно, що термоакустіческой двигун Стірлінга своїми руками багато виготовляють у домашніх умовах. Інструментів і матеріалів для цього потрібно мінімум, який знайдеться в домі у кожного. Розглянемо два різних способи, як легко його створити.

Матеріали для роботи

Щоб зробити двигун Стірлінга своїми руками, знадобляться наступні матеріали:

жерсть;

спиця з сталі;

трубка з латуні;

ножівка;

напилок;

підставка з дерева;

ножиці по металу;

деталі кріплення;

паяльник;

пайка;

припій;

верстат.

Це все. Решта - справа нехитрої техніки.

Як зробити

Із жерсті готують топку і два циліндра для бази, з яких буде складатися двигун Стірлінга, виготовлений своїми руками. Розміри підбирають самостійно, враховуючи цілі, для яких призначене це пристрій. Припустимо, що мотор робиться для демонстрації. Тоді розгортка головного циліндра складе від двадцяти до двадцяти п'яти сантиметрів, не більше. Інші частини повинні підлаштовуватися під нього. На верху циліндра для пересування поршня роблять два виступи і отвори діаметром від чотирьох до п'яти міліметрів. Елементи виступатимуть в ролі підшипників для розташування кривошипного пристрою. Далі роблять робоче тіло двигуна (ним стане звичайна вода). До циліндру, який згортають в трубу, припаюють кружечки з жерсті. У них проробляють отвори і вставляють трубки з латуні від двадцяти п'яти до тридцяти п'яти сантиметрів у довжину і діаметром від чотирьох до п'яти міліметрів. В кінці перевіряють, наскільки герметичній стала камера, заливши її водою. Далі приходить черга витискувача. Для виготовлення беруть заготовку з дерева. На верстаті домагаються, щоб вона знайшла форму правильного циліндра. Насос повинен бути трохи менше діаметра циліндра. Оптимальну висоту добирають вже після того, як двигун Стірлінга своїми руками буде зроблено. Тому на даному етапі довжина повинна припускати деякий запас.
Спицю перетворюють на шток циліндра. По центру дерев'яній ємності роблять отвір, відповідний під шток, вставляють його. У верхній частині штока необхідно передбачити місце для шатунного пристрою. Потім беруть трубки з міді довжиною чотири з половиною сантиметра і діаметром два з половиною сантиметри. Гурток з жерсті припаюють до циліндра. З боків на стінках роблять отвір для повідомлення ємності з циліндром. Поршень також підганяють на токарному верстаті під діаметр великого циліндра зсередини. Нагорі під'єднують шток шарнірним способом. Закінчують складання і налаштовують механізм. Для цього вставляють поршень в циліндр більшого розміру і з'єднують останній з іншим циліндром меншого розміру. На великому циліндрі споруджують кривошипно-шатунний механізм. Фіксують частина двигуна за допомогою паяльника. Основні частини закріплюють на дерев'яній основі. Циліндр наповнюють водою і під низ підставляють свічку. Двигун Стірлінга, своїми руками зроблений від початку і до кінця, перевіряють на працездатність.

Другий спосіб: матеріали

Двигун можна зробити і іншим способом. Для цього знадобляться наступні матеріали:

консервна банка;

поролон;

скріпки;

диски;

два болта.

Як зробити

Поролон дуже часто використовують, щоб зробити вдома не простий потужний двигун Стірлінга своїми руками. З нього готують витискувач для мотора. Вирізують поролоновий коло. Діаметр повинен бути трохи менше, ніж у консервної банки, а висота — трохи більше половини. По центру кришки проробляють отвір для майбутнього шатуна. Щоб він ходив рівно, скріпку згортають в спіральку і паяють до кришки. Поролоновий коло посередині пронизують тонким дротом з гвинтом і фіксують його зверху шайбою. Потім з'єднують шматок скріпки пайкою. Витискувач заштовхують в отвір на кришці і з'єднують банку з кришкою шляхом пайки для герметизації. На скріпці роблять маленьку петлю, а в кришці — ще один, більший отвір. Бляшаний аркуш згортають в циліндр і споюють, а потім прикріплюють до банку настільки, щоб щілин не залишилося зовсім. Скріпку перетворюють на колінчастий вал. Рознос при цьому повинен бути рівно дев'яносто градусів. Коліно над циліндром роблять трохи більше іншого. Інші скріпки перетворюються в стійки для валу. Робиться мембрана наступним чином: циліндр обертають в плівку з поліетилену, продавлюють і кріплять ниткою. Шатун виготовляється з скріпки, яку вставляють у шматок гуми, і готову деталь прикріплюють до мембрани. Довжина шатуна робиться такий, щоб у нижній валовий точці мембрана була втягнутою в циліндр, а у вищій — витягнута. Таким же чином робиться і друга деталь шатуна.
Потім один приклеюють до мембрани, а інший — до витеснителю. Ніжки для банки можна також зробити з скріпок і припаяти. Для кривошипа використовують CD-диск. Ось і готовий весь механізм. Залишилося лише під нього підставити і запалити свічку, а потім дати поштовх через маховик.

Висновок

Такий низькотемпературний двигун Стірлінга (своїми руками споруджений). Звичайно, в промислових масштабах такі прилади виготовляються зовсім іншим способом. Однак принцип залишається незмінним: відбувається нагрівання, а потім охолодження повітряного об'єму. І це постійно повторюється. Наостанок подивіться ці креслення двигуна Стірлінга (своїми руками його можна зробити без особливих навичок). Може бути, ви вже загорілися ідеєю, і вам захочеться зробити що-небудь подібне?