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Blechdose Stirling Motor

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Blechdose Stirling Motor

Wie ich einen Heißluftmotor fast ganz aus Müll gebaut. Ich wollte schon seit der Entdeckung von Stirlingmotoren eine davon bauen. Das Wochenende in Steveastrouks Werkstatt zu verbringen, gab mir die Gelegenheit, die Präzisionsteile zu bauen, die ich brauche, und ich wusste, dass der Großteil des Motors dabei war Aus improvisierten Materialien, so entschieden, um zu sehen, wenn ich die ganze Sache aus Schrott oder unerwünschte Materialien machen könnte gemacht werden.

Wenn Sie nicht vertraut sind mit , wie die Arbeit Stirling - Motoren, es gibt viele Ressourcen online- die Wikipedia - Seite ein guter Anfang ist.

Schritt 1: Design

Blechdose Stirling Motor

Der "Kern" eines Gamma-Stirlingmotors dieser Konstruktion ist ein großer Zylinder, der den Verdränger hält, der mit einem kleineren Kraftzylinder verbunden ist, der die Leistungshübe bereitstellt. Ich entschied mich für Darryl Boyds "Walking" -Design, bei dem der Kraftzylinder aus der Seite des Dispergierzylinders herausragt, weil er zu den Materialien passt, die ich hatte und es sieht cool aus :)

Ich fand, dass eine Aluminium-Getränkedose säuberlich innerhalb einer Stahlsuppen-Dose passen könnte, also entschied, das für den Verdränger auf dem Grund des Seins billig zu verwenden, leicht und einfach, mit zu arbeiten. Die Stahlsuppe bietet einen stabilen Körper für den Motor und auch bedeutete, ich könnte ake die Unterseite entfernbar, um Wartung zu ermöglichen.

Ich fand einige Deckung als Basis, einige 1 "x 1/2" Kiefer als Stützen für die beweglichen Teile zu verwenden, und ein Stück 3/4 "Aluminium-Streifen als Strahl zu verwenden. Der Motor ist eine unordentliche Kombination Von metrischen und imperialen Einheiten - das ist, was passiert, wenn Sie Schrott Materialien!

Schritt 2: Stückliste

Verdrängerzylinder

Zwei leere Stahldosen, mindestens eine mit einem sich verjüngenden Boden

Verdränger

Eine Aluminiumgetränkdose, die eng in die Suppenschale passt, ohne die Seiten zu berühren
Zwei dünne Metallscheiben (zB Deckel aus Lebensmitteldosen)

Arbeitszylinder

Kupfer oder Messingrohr, so rund wie möglich, ca. 40 - 50mm lang

Arbeitskolben *

Schwungrad

Ein reibungsarmes Kugellager
Eine CD oder eine andere Disc als Rad verwenden
Pennies für Gewichte

Strahl

Etwa 12 "aus Metall oder Holz dick genug, um nicht zu viel beugen

Rahmen des Motors

Thin Holz (1 "x 1/2" oder größer) für Stützen, mindestens 24 "(600mm) lang
Ein Stück Planke mindestens 12 "lang und 4" breit (300 x 100mm) für die Unterseite

Andere

Dünnes Messingrohr 1/8 "Innendurchmesser und Stahlstange 1/8" Durchmesser - ungefähr 12 "von jedem (die genaue Messung von diesen ist nicht so wichtig, da die Stange ein bequemer gleitender Sitz innerhalb des Schlauches ist)
Draht Kleiderbügel
Zwei Reihenklemmen
JB Weld oder anderen Hochtemperatur-Epoxy
Schnell abbindendes Epoxid (zB Araldit)

Notwendige Werkzeuge

Säge
Bohrmaschine
Holzsäge

Wünschenswerte Werkzeuge

Drehwerkzeug mit Schleif- und Trennbits

Schritt 3: Arbeitskolben

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Es gibt mehrere Möglichkeiten, um einen Power-Zylinder und Kolben für Ihr Stirling. An einem Ende des Spektrums können Sie Graphitkolben und Glaszylinder online kaufen. Dies garantiert Ihnen gute Qualität Teile, sondern fühlt sich ein bisschen wie Betrug :) Am anderen Ende des Spektrums können Sie eine Gummimembran aus einem Stück Ballon über dem Ende des Zylinders, wie Scraptopower-Motoren befestigt. Dies ist wahrscheinlich die am leichtesten zu machen, aber Grenzen reisen und führt Reibung.

Andere haben Kolben gemacht, indem sie JB Weld in ihren gewählten Kraftzylinder gießen. Sie können mehr über das hier lesen - ich tat dies nicht, weil ich die bearbeitete Kolben / Zylinder-Combo hatte, aber es scheint eine sehr beliebte Methode zu sein.

Der Kolben ist ein 20mm x 20mm massiver Zylinder mit einem 1/8 "Loch, das an einem Ende gebohrt ist, und ein kurzer Abschnitt der Stahlstange wurde in das Loch geklebt und ein Abschnitt aus Messingrohr geklebt, dass das Ende des Rohres abgeflacht wurde Und gebohrt, um 2,5 mm auf eine Pleuel aus Kleiderbügel Draht zu akzeptieren.Motorisch gesehen, ist dies das kleine Ende Lager.

Schritt 4: Schwungrad

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Das Schwungrad ist ein Rad, das ich glaube, kam von einem Videorecorder. Ich verwendete es, weil die Lagerung lief reibungslos und das Rad sieht ganz nett wie ein Schwungrad :) Das Achsenloch für das Lager war praktisch fast genau die Größe des Messingrohres hatte ich, so dass für eine Achse funktionieren würde.

Zuerst versuchte ich, ein kurzes Stück Messingschlauch an die Oberfläche des Rades zu kleben, um als Kurbel zu wirken, aber die Klebeverbindung zwischen den Metalloberflächen war schwach und blieb brechen. Bohren Sie ein kleines Loch in das Rad und Kleben ein Stück Kleiderbügel Draht, dass eine viel stärkere Kurbel gemacht. Ein Holzstück mit einem kurzen Abschnitt aus Messingrohr, das in einem Loch befestigt war, das durch ihn gebohrt wurde, stellte eine Unterstützung für das Schwungrad bereit.

Schritt 5: Verdränger

Blechdose Stirling Motor

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Der Verdränger ist ein Schnitt, der aus einer Aluminium-Bierdose geschnitten ist, wobei die Deckel aus anderen Dosen gezogen werden, die über die Enden geklebt sind, um einen flachen Zylinder zu bilden. Dies machte den Verdränger luftdicht, so dass das Risiko, dass es unter Druck setzte und explodierte im Motor ich ein kleines "Entlüftung" Loch mit einer Nadel zu vermeiden. Die obere Endplatte wurde in der Mitte gebohrt und ein Abschnitt der Stahlstange darin eingeklebt. Der Stahlstab, den ich hatte, ist ein gleitender Sitz im Messingschlauch, der niedrige Reibung aber eine fast luftdichte Abdichtung anbietet, also war ideal für die Verdrängerstabdichtung.

Die Länge des Verdrängers ist wichtig - er sollte etwa zwei Drittel des Raumes innerhalb des Zylinders aufnehmen. Ich erarbeitete, wie weit die Kurbel auf meinem Motor sich bewegen würde (das "werfen", ungefähr 20mm) und subtrahierte das von der Länge des Verdrängerzylinders (90mm), um die größte Größe zu finden, die der Verdränger (70mm) sein könnte.

Ich habe tatsächlich die Stange in den Verdränger mit ihm innerhalb des Motors geklebt, sobald ich den Verdrängerzylinder zusammengebaut hatte, um sicherzustellen, dass die beiden aufgereiht - wenn alles mit ausreichender Genauigkeit gemessen wurde, wäre dies unnötig. Ich habe JB Weld für diese Verbindung als schnell-Einstellung Epoxien neigen dazu, bei hohen Temperaturen zu erweichen.

Schritt 6: Verdrängerzylinder

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Um den Verdrängerzylinder zu machen, schneide ich den Boden von einer Dose mit einem Dosenöffner, der das gesamte Ende der Dose entfernt. Ich schneide dann die unteren zwei Zoll von einer anderen Dose der gleichen Größe mit einem verjüngten Ende, das ich in die erste Dose zwingen könnte, um eine luftdichte Dichtung zu bilden, die aber entfernt werden könnte, wenn ich Zugang zur Innenseite des Zylinders später benötigte.

Die Oberseite des Verdrängerzylinders wurde in der Mitte gebohrt und ein Abschnitt aus Messingrohr, das mit JB Weld eingeklebt wurde, um die Verdrängerstabdichtung zu bilden. Ein Loch, das groß genug war, um den Kraftzylinder aufzunehmen, wurde unter Verwendung eines Drehwerkzeugs in die Seite geschnitten und der Kraftzylinder eingeklebt.

Im zusammengebauten Zustand wurde ein kurzes Stück Messingrohr auf das Ende der Verdrängerstange geklebt, abgeflacht und wie der Arbeitskolben gebohrt, um eine Verbindung für die Balkenstange zu schaffen.
Ich schneide auch die Unterseite einer Thunfischdose und klebte das um die Oberseite des Verdrängerzylinders, um als Wassermantel für die Abkühlung zu verwenden, aber dieses war tatsächlich weniger wirkungsvoll als reine Luftabkühlung und entwickelte ein Leck, das Wasser in die Zylinder, so dass ich es entfernt.

Schritt 7: Verbindungsstangen

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Die Pleuel sind aus Kleiderbügel. Wenn eine Verbindung nur erforderlich ist, um eine kleine Menge zu drehen, sind diese einfach 90 Grad Biegungen im Draht passen in 2,5 mm Löcher, mit einem dab Heißkleber auf dem Ende, um den Draht an Ort und Stelle zu halten. Wenn die Pleuelstangen eine kontinuierlich drehende Verbindung bilden (wobei die Kolben und die Pendelstangen an der Kurbel an dem Schwungrad befestigt sind), wurden diese aus gebohrten Messingstücken aus einem Abschnitt des elektrischen Anschlußstücks hergestellt.

Diese sind eine sehr bequeme Größe und Form, um das Ende eines Drahtstückes senkrecht zu einem anderen Stück zu verbinden. Eine der Schrauben wurde entfernt und ein Loch, das seitwärts durch das Messing gebohrt wurde, und die andere Schraube, die verwendet wurde, um das Ende der Pleuelstange in dem Verbinder zu klemmen. Ich habe diese Idee von Reukpower's Coke Can Stirling Instructable.

Die Pleuelstangen haben alle eine Z-förmige Biegung in der Mitte, die eine Längenverstellung ermöglicht, indem die Biegungen optimiert werden.

Schritt 8: Rahmen des Motors

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Vor dem Bau etwas zeichnete ich ein Diagramm und arbeitete die notwendigen Abmessungen des Motors, so dass nichts kollidieren würde, dann trocknen Sie alle Stücke vor dem Schneiden und Kleben. Die Basis ist aus einem Stück Schrott Decking. Der Strahl ist ein 250-mm-Abschnitt aus Aluminium-Streifen mit einem Loch gebohrt für einen Zapfen in der Mitte und zwei kleinere Löcher in der Nähe der Enden, um die Pleuel zu akzeptieren. Die Balkenstütze und der Motorträger wurden aus mehr Kiefer gefertigt, in die Basis geschraubt.

Trotz der Ausarbeitung aller Dimensionen im Voraus, meine offensichtliche Unfähigkeit, ein Loch gerade durch ein Stück Holz gebohrt, gekoppelt mit meinem billigen Wackel-Bohrmaschine führte zu einer gewissen Menge an Versuch und Irrtum auf die Platzierung der Motorteile angewendet.

Schritt 9: Erster Lauf!

Im Falle , dass das Video einbetten nicht funktioniert, ist der erste Lauf Video hier auf YouTube .

Schritt 10: Design zwickt

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Nachdem der Motor erfolgreich gelaufen war, richtete ich einige der Fragen auf, die offensichtlich wurden. Der Schwungradträger war nicht an der richtigen Stelle, so dass der Kolben conron in einem Winkel lief, der eine übermäßige Reibung an der Kurbel verursachte. Das Schwungrad selbst war nicht wirklich schwer genug, um die Rotation des Motors zu erhalten, also fügte ich die CD und den Pennies hinzu, um ihm mehr Impuls zu geben. Der Strahl und das Schwungrad tendierten dazu, auf ihren Halterungen etwas zu wackeln, so dass ich einige Distanzstücke auf ihren Achsen hinzufügte, um sie an Ort und Stelle besser zu halten.

Nach all diesen Mods läuft der Motor zuverlässiger als jede Brennstoffquelle, die ich habe, um es zu testen :) Es läuft bei ca. 150-200rpm auf eine anständige Kerzenflamme und hat bei fast 500 U / min laufen, wenn ich versehentlich überhitzt es leicht mit einem Große meths Brenner. Der Motor ist mechanisch bei dieser Geschwindigkeit - mein Anliegen ist die Verdränger Überhitzung und das Epoxid, dass es an der Stange fehlt befestigt hält.

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