Mój silnik prózniowy

Hinol

Witam wszystkich miłośników silników Stirlinga! Chciałbym pochwalić się swoim najnowszym projektem. Model, który buduję to silnik próżniowy. Jest to mój pierwszy silnik tego typu. Wzorowałem się na modelu "Der Grose Nick" firmy Bengs Modellbau. Jedyne materiały jakimi dysponowałem były zdjęcia i filmiki przedstawiające gotowe modele. Wszystkie części zaprojektowałem samemu i w miarę możliwości wykonałem samemu. Silnik działa on na prostej zasadzie. Gorący płomień jest zasysany do cylindra przez zawór. Następnie zawór się zamyka. Cylinder jest chłodzony, więc powietrze w środku się ochładza. Wraz ze spadkiem temperatury, gaz zmniejsza swoją objętość i w środku cylindra powstaje podciśnienie (stąd nazwa). W wyniku tego ciśnienie atmosferyczne naciskając na tłok popycha go i wprawia silnik w ruch. Gdy ciśnienie w cylindrze i na zewnątrz wyrówna się, otwiera się drugi zaworek pozwalający na wypuszczenie ochłodzonego powietrza na zewnątrz. Silnik buduję z przerwami już około rok. Tak długi czas budowy spowodowany jest tym że niemal wszystkie części wykonuję ręcznie, a silnik żeby działał musi być wykonany bardzo dokładnie. Poza tym jak już wcześniej pisałem to moja pierwsza konstrukcja tego typu i musiałem rozwiązać wiele problemów. Nie zakładałem wcześniej tematu, żeby niczego nie zapeszać, ale w sobotę udało się wstępnie odpalić silnik, więc teraz bez obaw mogę się wszystkim z Wami podzielić.

Nie robiłem specjalnie dużo zdjęć podczas budowy, dlatego zamieszczam jedynie najważniejsze etapy.

Zaczynamy od zdjęć zlutowanego korpusu, do którego będą przymocowane wszystkie kluczowe elementy (nie zeszlifowana cyna to pozostałość po poprawce, którą musiałem zrobić)
[link widoczny dla zalogowanych]

[link widoczny dla zalogowanych]

[link widoczny dla zalogowanych]

Części podstawy były wycinane wodą, a krawędzie, które miały być lutowane były frezowane aby zapewnić prostopadłość. Otwory pod łożyska wału korbowego były rozwiercone dopiero po zlutowaniu w celu zapewnienia osiowości.

Na kolejnych zdjęciach znajduje się płaszcz wodny (silnik chłodzony będzie cieczą a nie powietrzem) wraz z wyprowadzonymi rurkami do podłączenia przewodów.

[link widoczny dla zalogowanych]

[link widoczny dla zalogowanych]

Po nałożeniu podkładowego lakieru matowego:

[link widoczny dla zalogowanych]

Tutaj tuleja cylindra po rozwierceniu, honowaniu i polerowaniu. Do cylindra zostanie dopasowany tłok z grafitu. Tłok dopasowany będzie do cylindra z dokładnością jednej setnej milimetra. Chodzi o to, żeby po zatkaniu jednego końca cylindra tłok był szczelny, a po odetkaniu sam z niego wyleciał bez żadnego oporu.

[link widoczny dla zalogowanych]

Korbowód wraz z grafitowym tłokiem. Materiał wybrany nieprzypadkowo. Grafit ma właściwości samosmarujące, więc nie trzeba używać żadnego oleju. Z resztą jakikolwiek olej nie jest specjalnie wskazany, gdyż podczas kontaktu z płomieniem spala się i pozostawia osad, który zwiększa opory silnika i może spowodować jego unieruchomienie.

[link widoczny dla zalogowanych]

A tutaj cały cylinder z założonym polakierowanym płaszczem wodnym, głowicą i kominkiem. W kominku znajduje się zaworek "wydechowy" Przy odrywaniu taśmy maskującej trochę uszkodził się złoty paseczek, ale zostanie to później naprawione.

[link widoczny dla zalogowanych]

[link widoczny dla zalogowanych]

[link widoczny dla zalogowanych]

Koło zamachowe:
[link widoczny dla zalogowanych]

[link widoczny dla zalogowanych]

Polakierowany korpus, wraz z dźwignią otwierającą zawór "ssący" w głowicy. Całość umieszczona na prowizorycznej podstawce z polakierowanej sklejki (docelowo będzie jakieś ładne drewno):

[link widoczny dla zalogowanych]

[link widoczny dla zalogowanych]

[link widoczny dla zalogowanych]

Korpus wraz z zamontowanym wałem korbowym i cylindrem bez płaszcza. Na trzecim zdjęciu widać także krzywkę, która będzie sterować otwieraniem i zamykaniem zaworu "ssącego" w odpowiednim momencie:
[link widoczny dla zalogowanych]

[link widoczny dla zalogowanych]

[link widoczny dla zalogowanych]

Palnik spirytusowy z możliwością regulacji (góra-dół i przód-tył). Zmieniając położenie płomienia względem głowicy można zwiększać lub zmniejszać obroty silnika
[link widoczny dla zalogowanych]

[link widoczny dla zalogowanych]

Na koniec jeszcze zdjęcie właśnie powstającego zbiornika na płyn chłodzący:
[link widoczny dla zalogowanych]

Filmik prezentujący pierwsze odpalenie jeszcze nie skończonego silnika. W cylindrze nie było płynu chłodzącego, więc w wersji finalnej powinien działać trochę lepiej.

http://www.youtube.com/watch?v=b9gPsXjyERg

Oglądajcie i oceniajcie, czekam na Wasze opinie. Chętnie odpowiem na wszelkie pytania.

raiders

Naprawdę widać włożoną pracę w to, jestem po wrażeniem.
Efekt końcowy bardzo estetyczny i dokładny, po prostu zegarmistrzowska precyzja... Smile

Mam 2 pytanie , jak zdobyłeś grafit?? bo też się kiedyś zastanawiałem na tłokiem grafitowym ale nigdzie nie mogłem go dostać..
koło zamachowe robiłes samczy zleciłeś komuś? Bo pięknie ci wyszło jest ono całe ze stali??

Hinol

Tłoki zrobiła dla mnie pewna firma z Mikołowa, zajmująca się obróbką grafitu. Mogę powiedzieć tylko tyle, że znają się na rzeczy, dobiorą odpowiedni typ materiału, a wykonanie pierwsza klasa. Koło zamachowe zrobiłem z jednego kawałka blachy stalowej o grubości 20mm. W odróżnieniu od silników Stirlinga, które osiągają dużo większe obroty, koło musi być masywne, żeby zapewnić płynną pracę silnika. Na początku chciałem je frezować, ale zdecydowałem się na wycięcie szprych wodą (koszty - nie mam frezarki), a później już zwykła obróbka na tokarce i na koniec wygładzenie wszystkiego papierem ściernym.

raiders

A tak z ciekawości pytam drogo wychodzi takie wycięcie koła?? i dorobienie tłoka?

Hinol

Za wycięcie koła zapłaciłem 120zł, więc powiedzmy, że nie jest jeszcze tak źle. Gorzej z elementami z grafitu. Części z tego materiału nie są tanie, szczególnie przy zamawianiu małych ilości. Przy zamawianiu jednej sztuki trzeba się liczyć z ceną w okolicach 70 zł Oczywiście tłok pasowany jest do konkretnego cylindra i ma frezowane gniazda pod sworzeń (jedno z gwintem). Ja zamówiłem od razu 8 sztuk na zapas i do następnych modeli + 4 frezowane płytki które miały otwierać zawór ssący (jednak zmieniłem trochę koncepcję silnika względem pierwotnych planów i ich nie wykorzystałem). Za wszystko zapłaciłem 350 zł po naprawdę sporym rabacie, więc cena za sztukę wyniosła około 30 zł. Myślę że to bardzo dobra cena, podobnie kosztowałoby pewnie zrobienie takiego tłoka z mosiądzu lub brązu u tokarza. Następnym razem postaram się odkupić trochę materiału i spróbować zrobić tłoki samemu - zobaczymy co z tego wyjdzie.

raiders

A powiedz mi jeszcze jaką średnice ma twój tłok?? Honowanie robiłes sobie sam czy zleciłeś komuś??

Wybacz za tyle pytań ale własnie jestem na etapie przygotowywania materiałów do wysokotemperaturowego silnika Strilinga i dlatego pytam..

Hinol

26,40 mm. W oryginalnej konstrukcji średnica tłoka to 26 mm. Ja zrobiłem trochę większą bo po prostu miałem takie narzędzia. Cylinder najpierw został przewiercony na tokarce, potem rozwierciłem go lekko ręcznym rozwiertakiem, żeby wygładzić powierzchnię. Na koniec honowanie honownicą do cylinderków hamulcowych zakupioną na allegro. Jest problem z oddaniem do honowania cylindra o takiej małej średnicy, przeważnie w tego typu warsztatach obrabiają dużo większe cylindry. Najpierw honowałem kamieniami dostarczonymi w zestawie, potem coraz drobniejszym papierem ściernym naklejonym na kamienie. Honowałem na najniższych obrotach na wiertarce kolumnowej z ręcznym posuwem (nieźle namachałem się tą dźwignią Wink

). Oczywiście cały czas kontrolowałem średnicę czujnikiem zegarowym w różnych miejscach cylindra. Różnica pomiędzy największą a najmniejszą średnicą wynosi około 1,5 setnej milimetra, więc jak na domową obróbkę myślę, że wyszło całkiem nieźle. Smile

Tłok jest szczelny i po zatkaniu jednego końca cylindra wyraźnie czuć sprężanie i nic nie ucieka. Po odetkaniu cylindra tłok swobodnie przez niego przelatuje. Na stronie jednego z miłośników tego typu konstrukcji wyczytałem, że silnik powinien działać nawet z luzem między tłokiem a cylindrem wynoszącym 0,03 mm.

Prace powoli posuwają się naprzód. Zbiornik na płyn chłodzący jest już prawie skończony. Niestety skończyły mi się miedziane rurki na przewody i muszę czekać na dostawę do sklepu. Wprowadziłem jeszcze parę drobnych zmian i taśma klejąca widoczna na filmiku już nie jest potrzebna. Wink

Przyciąłem wał korbowy do odpowiedniej długości i teraz już tak nie wystaje. Dopasowałem też ustawienie krzywki. W miarę możliwości postaram się w najbliższym czasie wrzucić fotki.

No to z niecierpliwością będę czekał na relację z budowy twojego silnika.

raiders

Wielkie dzieki za cenne wskazówki na pewno sie do nich zastosuje co ułatwi i przyspieszy powstanie silnika.. Wink

Jeszcze raz dzięki
Pozdrawiam

Hinol

Ostatnio nie narzekałem na nadmiar wolnego czasu i prace nad silnikiem posuwały się bardzo powoli. Dzisiaj mogę oficjalnie ogłosić, że budowa silnika została ukończona. Poniżej wstawiam parę fotek:

Elementy zbiornika:
[link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych]

Wszystkie podzespoły przygotowane do montażu. Ponadto płyn chłodzący i paliwo do palnika. Smile

Na zdjęciu widać też nową podstawkę.
[link widoczny dla zalogowanych]

Wał korbowy z krzywką i kołem zamachowym:
[link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych]

Układ chłodzenia zalany płynem:
[link widoczny dla zalogowanych]

Gotowy silnik:
[link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych] [link widoczny dla zalogowanych]

I na koniec filmik prezentujący pomiar mocy silnika, który wykonałem. Smile

http://www.youtube.com/watch?v=cvHWjYjcG5c

Filmik nagrałem jeszcze zanim skończyłem silnik, bo do nawijania nitki potrzebny był trochę wystający wał korbowy. Silni był w stanie pociągnąć wózek z klocków LEGO i kilka odważników (razem około 470 gramów). Wysokość rampy to 90 cm. Mistrzem fizyki nie jestem ale wyliczyłem że silnik ma moc użyteczną 0,32 W Very Happy

Powinno wystarczyć do zasilenia na przykład typowej małej latarki diodowej.