DIY heißer Stirlingmotor. Welcher Stirlingmotor hat das beste Design mit maximaler Effizienz? Stirling-Modifikation "Gamma"

Natürlich können Sie schöne Fabrikmodelle von Stirlingmotoren kaufen, wie zum Beispiel in diesem chinesischen Online-Shop. Aber manchmal möchte man sich selbst erschaffen und etwas machen, auch mit improvisierten Mitteln. Auf unserer Website gibt es bereits mehrere Möglichkeiten, diese Motoren herzustellen, und in dieser Veröffentlichung sehen Sie sich eine sehr einfache Möglichkeit an, diese Motoren zu Hause herzustellen.

Schauen Sie sich die 3 DIY-Optionen unten an.

Dmitry Petrakov filmte auf vielfachen Wunsch eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für den Zusammenbau eines leistungsstarken Stirling-Motors in Bezug auf seine Abmessungen und die verbrauchte Wärmemenge. Bei diesem Modell sind für jeden Betrachter verfügbare und gängige Materialien beteiligt - jeder kann sie bekommen. Alle in diesem Video vorgestellten Abmessungen wurden vom Autor aufgrund langjähriger Erfahrung mit Stirlings dieser Bauart ausgewählt und sind für diesen speziellen Fall optimal.

Bei diesem Modell handelt es sich um für jeden Betrachter verfügbare und gängige Materialien, dank derer jeder sie erhalten kann. Alle in diesem Video vorgestellten Größen wurden aufgrund langjähriger Erfahrung mit Stirlings dieser Bauart ausgewählt und sind für diesen speziellen Fall optimal.

Mit Gefühl, Sinn und Konsequenz.

Stirlingmotor in Betrieb mit Last (Wasserpumpe).

Die als funktionsfähiger Prototyp zusammengebaute Wasserpumpe ist so konzipiert, dass sie mit Stirling-Motoren zusammenarbeitet. Die Besonderheit der Pumpe liegt im geringen Energieverbrauch zur Verrichtung ihrer Arbeit: Eine solche Konstruktion nutzt nur einen kleinen Teil des dynamischen inneren Arbeitsvolumens des Motors und beeinträchtigt somit seine Leistung auf ein Minimum.

Stirlingmotor aus einer Blechdose

Um es zu machen, benötigen Sie Materialien: eine Dose Konserven, ein kleines Stück Schaumgummi, eine CD, zwei Schrauben und Büroklammern.

Schaumgummi ist eines der am häufigsten verwendeten Materialien bei der Herstellung von Stirlingmotoren. Daraus wird ein Motorverdränger hergestellt. Wir schneiden einen Kreis aus einem Stück unseres Moosgummis, machen seinen Durchmesser zwei Millimeter kleiner als den Innendurchmesser der Dose und die Höhe beträgt etwas mehr als die Hälfte davon.

Bohren Sie ein Loch in die Mitte der Abdeckung, in das wir dann die Pleuelstange einführen. Für einen leichtgängigen Lauf des Pleuels fertigen wir aus einer Büroklammer eine Spirale und löten diese an den Deckel.

Wir durchstechen den Moosgummikreis in der Mitte mit einer Schraube und stoppen ihn mit einer Unterlegscheibe von oben und von unten mit einer Unterlegscheibe und einer Mutter. Danach befestigen wir ein Stück Büroklammer durch Löten, nachdem wir es zuvor begradigt haben.

Nun stecken wir den Verdränger in das zuvor gebohrte Loch im Deckel und verbinden Deckel und Tiegel durch Löten fest miteinander. Am Ende der Büroklammer machen wir eine kleine Schlaufe und bohren im Deckel ein weiteres Loch, aber etwas größer als das erste.

Wir machen einen Zylinder aus Zinn durch Löten.

Den fertigen Zylinder befestigen wir mit einem Lötkolben an der Dose, damit keine Lücken in der Lötstelle bleiben.

Wir machen eine Kurbelwelle aus einer Büroklammer. Der Knieabstand sollte bei 90 Grad erfolgen. Das Knie, das in der Höhe über dem Zylinder 1-2 mm höher ist als das andere.

Aus Büroklammern fertigen wir Gestelle für die Welle. Eine Membran herstellen. Dazu legen wir eine Plastikfolie auf den Zylinder, schieben ihn etwas nach innen und befestigen ihn mit einem Faden am Zylinder.

Das Pleuel, das an der Membran befestigt werden muss, besteht aus einer Büroklammer und wird in ein Stück Gummi gesteckt. Die Länge des Pleuels muss so bemessen sein, dass die Membran im unteren Totpunkt der Welle in den Zylinder eingezogen und im höchsten Fall ausgefahren wird. Die zweite Pleuelstange stellen wir auf die gleiche Weise ein.

Wir kleben die Pleuelstange mit Gummi auf die Membran und befestigen die andere am Verdränger.

Wir befestigen die Büroklammerbeine mit einem Lötkolben am Glas und befestigen das Schwungrad an der Kurbel. Sie können beispielsweise eine CD-ROM verwenden.

Der Stirling-Motor wird zu Hause hergestellt. Jetzt muss noch Wärme unter das Glas gebracht werden - um eine Kerze anzuzünden. Und nach ein paar Sekunden auf das Schwungrad drücken.

So bauen Sie einen einfachen Stirling-Motor (mit Fotos und Videos)

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Lass uns einen Stirling-Motor bauen.

Ein Stirlingmotor ist eine Wärmekraftmaschine, die arbeitet, indem sie Luft oder ein anderes Gas (Arbeitsflüssigkeit) bei unterschiedlichen Temperaturen zyklisch komprimiert und expandiert, sodass Wärmeenergie sauber in mechanische Arbeit umgewandelt wird. Genauer gesagt ist der Stirlingmotor ein Wärmerückgewinnungsmotor mit geschlossenem Kreislauf mit einem permanent gasförmigen Arbeitsfluid.

Stirlingmotoren sind effizienter als Dampfmaschinen und können einen Wirkungsgrad von 50 % erreichen. Sie sind außerdem in der Lage, leise zu arbeiten und können fast jede Wärmequelle nutzen. Die Wärmequelle wird außerhalb des Stirlingmotors erzeugt, nicht durch Verbrennung wie bei Otto- oder Dieselmotoren.

Stirling-Motoren sind kompatibel mit alternative und erneuerbare Energiequellen, da sie könnten mit steigenden Preisen für konventionelle Kraftstoffe sowie angesichts von Problemen wie der Erschöpfung der Ölreserven und Veränderung des Klimas.

In diesem Projekt geben wir Ihnen einfache Anweisungen, wie Sie ein sehr einfaches Motor Heimwerken Stirling mit Reagenzglas und Spritze .

Wie man einen einfachen Stirlingmotor baut - Video

Komponenten und Schritte zur Herstellung eines Stirlingmotors

1. Ein Stück Hartholz oder Sperrholz

Dies ist die Grundlage für Ihren Motor. Daher muss es steif genug sein, um die Bewegungen des Motors zu bewältigen. Dann machen Sie drei kleine Löcher, wie im Bild gezeigt. Sie können auch Sperrholz, Holz usw.

2. Marmor- oder Glasperlen

In einem Stirlingmotor haben diese Kugeln eine wichtige Funktion. In diesem Projekt wirkt der Marmor als Heißluftverdränger von der warmen Seite des Reagenzglases zur kalten Seite. Wenn Marmor heiße Luft verdrängt, kühlt sie ab.

3. Stöcke und Schrauben

Bolzen und Schrauben werden verwendet, um das Rohr in einer bequemen Position zu halten, um sich ohne Unterbrechung in jede Richtung frei bewegen zu können.

4. Gummistücke

Kaufen Sie einen Radiergummi und schneiden Sie ihn in die folgenden Formen. Es wird verwendet, um das Röhrchen sicher zu halten und verschlossen zu halten. Es dürfen keine Undichtigkeiten an der Mündung des Röhrchens vorhanden sein. Wenn dies der Fall ist, wird das Projekt nicht erfolgreich sein.

5. Spritze

Die Spritze ist eines der wichtigsten und bewegendsten Teile in einem einfachen Stirlingmotor. Geben Sie etwas Fett in die Spritzeninnenseite, damit sich der Kolben im Zylinder frei bewegen kann. Wenn sich die Luft im Rohr ausdehnt, drückt sie den Kolben nach unten. Dadurch bewegt sich der Spritzenzylinder nach oben. Gleichzeitig rollt die Murmel zur heißen Seite des Rohres und verdrängt die heiße Luft und kühlt sie ab (Volumen reduzieren).

6. Reagenzglas Das Reagenzglas ist die wichtigste und funktionierende Komponente eines einfachen Stirlingmotors. Das Rohr besteht aus einer bestimmten Glasart (zB Borosilikatglas), die sehr hitzebeständig ist. So kann es auf hohe Temperaturen erhitzt werden.

Wie funktioniert ein Stirlingmotor?

Manche Leute sagen, dass Stirling-Motoren einfach sind. Wenn dies wahr ist, dann sind sie genau wie die großen Gleichungen der Physik (wie E = mc2) einfach: An der Oberfläche sind sie einfach, aber reichhaltiger, komplexer und möglicherweise sehr verwirrend, bis Sie sie verstehen. Ich denke, es ist sicherer, sich Stirling-Motoren als komplex vorzustellen: Viele sehr schlechte YouTube-Videos zeigen, wie einfach es ist, sie sehr unvollständig und unbefriedigend zu „erklären“.

Meiner Meinung nach kann man einen Stirling-Motor nicht verstehen, indem man ihn einfach baut oder seine Funktionsweise von außen betrachtet: Man muss ernsthaft darüber nachdenken, welchen Zyklus er durchläuft, was mit dem Gas im Inneren passiert und wie es sich von dem unterscheidet passiert in einer konventionellen Dampfmaschine.

Für den Betrieb des Motors ist lediglich ein Temperaturunterschied zwischen dem heißen und dem kalten Teil des Gasraums erforderlich. Es wurden Modelle gebaut, die nur mit einer Temperaturdifferenz von 4 ° C arbeiten können, obwohl Werksmotoren wahrscheinlich mit einer Differenz von mehreren hundert Grad arbeiten. Diese Motoren können die effizienteste Form von Verbrennungsmotoren sein.

Stirlingmotoren und geballte Sonnenenergie

Stirlingmotoren bieten eine saubere Methode zur Umwandlung von Wärmeenergie in Bewegung, die einen Generator antreiben kann. Die gebräuchlichste Anordnung ist mit dem Motor in der Mitte des Parabolspiegels. Der Spiegel wird am Tracker montiert, um die Sonnenstrahlen auf den Motor zu fokussieren.

* Stirlingmotor als Empfänger

Vielleicht haben Sie während Ihrer Schulzeit mit konvexen Linsen gespielt. Konzentrieren Sie Sonnenenergie, um ein Blatt Papier oder ein Streichholz zu verbrennen, habe ich recht? Tag für Tag entwickeln sich neue Technologien. Konzentrierte Solarthermie gewinnt heutzutage immer mehr an Aufmerksamkeit.

Oben ist ein kurzes Video eines einfachen Reagenzglasmotors mit Glasperlen als Verdränger und einer Glasspritze als Kraftkolben.

Dieser einfache Stirlingmotor wurde aus Materialien gebaut, die in den meisten naturwissenschaftlichen Schullabors erhältlich sind, und kann verwendet werden, um eine einfache Wärmekraftmaschine zu demonstrieren.

Druck-Volumen-Diagramm pro Zyklus

Prozess 1 → 2 Expansion des Arbeitsgases am heißen Ende des Rohres, Wärme wird auf das Gas übertragen und das Gas dehnt sich aus, vergrößert das Volumen und drückt den Spritzenkolben nach oben.

Prozess 2 → 3 Wenn sich die Murmel zum heißen Ende des Reagenzglases bewegt, wird das Gas aus dem heißen Ende des Reagenzglases zum kalten Ende gedrückt und gibt während der Bewegung des Gases Wärme an die Wand des Reagenzglas.

Prozess 3 → 4 Dem Arbeitsgas wird Wärme entzogen und das Volumen nimmt ab, der Spritzenkolben bewegt sich nach unten.

Prozess 4 → 1 Beendet den Zyklus. Das Arbeitsgas bewegt sich vom kalten Ende des Rohres zum heißen Ende, während die Marmorkugeln es verdrängen und dabei Wärme von der Wand des Rohres entziehen, wodurch der Gasdruck erhöht wird.

Abgelöst von anderen Kraftwerkstypen deuten die Arbeiten zum Verzicht auf diese Aggregate jedoch auf einen bevorstehenden Wechsel in der Führungsposition hin.

Seit den Anfängen des technischen Fortschritts, als der Einsatz von Motoren, die im Inneren Kraftstoff verbrennen, gerade erst begann, war ihre Überlegenheit nicht offensichtlich. Die Dampfmaschine als Konkurrent hat viele Vorteile: Neben den Traktionsparametern ist sie leise, Allesfresser, einfach zu bedienen und zu konfigurieren. Doch Leichtigkeit, Zuverlässigkeit und Sparsamkeit ließen den Verbrennungsmotor die Oberhand gewinnen.

Heute stehen die Themen Ökologie, Ökonomie und Sicherheit im Vordergrund. Dies zwingt Ingenieure, ihre Energie auf Seriengeräte zu werfen, die mit erneuerbaren Kraftstoffen betrieben werden. Im 16. Jahr des 19. Jahrhunderts registrierte Robert Stirling eine externe Wärmekraftmaschine. Ingenieure glauben, dass diese Einheit in der Lage ist, den modernen Führer zu ersetzen. Der Stirling-Motor kombiniert Effizienz, Zuverlässigkeit, läuft leise, mit jedem Kraftstoff, dies macht das Produkt zu einem Player auf dem Automobilmarkt.

Robert Stirling (1790-1878):

Geschichte des Stirlingmotors

Die Anlage sollte ursprünglich eine dampfbetriebene Maschine ersetzen. Die Kessel der Dampfmaschinen explodierten, als der Druck die zulässigen Normen überschritt. Aus dieser Sicht ist Stirling viel sicherer, es funktioniert mit Temperaturunterschieden.

Das Funktionsprinzip des Stirlingmotors besteht in der abwechselnden Zufuhr oder Abfuhr von Wärme aus dem Stoff, an dem die Arbeit verrichtet wird. Der Stoff selbst ist in einem geschlossenen Volumen eingeschlossen. Die Rolle des Arbeitsstoffes übernehmen Gase oder Flüssigkeiten. Es gibt Stoffe, die die Rolle von zwei Komponenten spielen, das Gas wird in Flüssigkeit umgewandelt und umgekehrt. Der Flüssigkeitskolben-Stirlingmotor hat: kleine Abmessungen, leistungsstark, erzeugt großen Druck.

Die Abnahme und Zunahme des Gasvolumens beim Abkühlen bzw. Erhitzen wird durch das Gesetz der Thermodynamik bestätigt, nach dem alle Komponenten: der Erwärmungsgrad, der vom Stoff eingenommene Raum, die pro Flächeneinheit wirkende Kraft , sind verwandt und werden durch die Formel beschrieben:

P * V = n * R * T

• P ist die Wirkungskraft des Gases im Motor pro Flächeneinheit;
• V ist der quantitative Wert, den das Gas im Motorraum einnimmt;
• n die molare Gasmenge im Motor ist;
• R die Gaskonstante ist;
• T ist der Grad der Gaserwärmung im Motor K,

Stirlingmotor-Modell:

Aufgrund der Schlichtheit der Installationen werden die Motoren unterteilt in: Festbrennstoff, Flüssigbrennstoff, Sonnenenergie, chemische Reaktion und andere Heizarten.

Zyklus

Der externe Verbrennungsmotor von Stirling nutzt eine Kombination von gleichnamigen Phänomenen. Die Wirkung der fortlaufenden Wirkung im Mechanismus ist hoch. Dadurch ist es möglich, einen Motor mit guter Leistung innerhalb normaler Abmessungen zu konstruieren.

Es ist zu beachten, dass die Konstruktion des Mechanismus eine Heizung, einen Kühlschrank und einen Regenerator vorsieht, eine Vorrichtung zum Abführen von Wärme aus der Substanz und zum Rückführen von Wärme zum richtigen Zeitpunkt.

Idealer Stirling-Zyklus, (Temperatur-Volumen-Diagramm):

Ideale Kreisphänomene:

• 1-2 Änderung der linearen Abmessungen eines Stoffes bei konstanter Temperatur;
• 2-3 Wärmeabfuhr von der Substanz zum Wärmetauscher, der von der Substanz ständig eingenommene Raum;
• 3-4 Erzwungene Reduzierung des von der Substanz eingenommenen Raums, die Temperatur ist konstant, die Wärme wird an den Kühler abgeführt;
• 4-1 Erzwungene Temperaturerhöhung des Stoffes, der belegte Raum ist konstant, Wärme wird vom Wärmetauscher zugeführt.

Idealer Stirling-Zyklus, (Druck-Volumen-Diagramm):

Aus der Berechnung (mol) des Stoffes:

Wärmeeintrag:

Vom Kühler aufgenommene Wärme:

Der Wärmetauscher nimmt Wärme auf (Prozess 2-3), der Wärmetauscher gibt Wärme ab (Prozess 4-1):

R - Universelle Gaskonstante;

СV - die Fähigkeit eines idealen Gases, Wärme bei konstantem Raumbedarf zu speichern.

Durch den Einsatz eines Regenerators bleibt ein Teil der Wärme als Energie des Mechanismus zurück, die sich bei durchlaufenden Kreiserscheinungen nicht ändert. Der Kühlschrank erhält weniger Wärme, daher spart der Wärmetauscher Wärme von der Heizung. Dies erhöht die Effizienz der Installation.

Effizienz eines zirkulären Phänomens:

ɳ =

Es ist bemerkenswert, dass die Stirling-Prozesse ohne Wärmetauscher durchführbar sind, ihre Effizienz jedoch viel geringer ist. Die Rückführung der Prozesskette führt zur Beschreibung des Kühlmechanismus. In diesem Fall ist das Vorhandensein eines Regenerators eine Voraussetzung, da es während des Durchlaufs von (3-2) unmöglich ist, die Substanz aus dem Kühler zu erhitzen, dessen Temperatur viel niedriger ist. Es ist auch nicht möglich, Wärme an die Heizung (1-4) abzugeben, deren Temperatur höher ist.

So funktioniert der Motor

Um zu verstehen, wie der Stirlingmotor funktioniert, werden wir die Struktur und Häufigkeit der Phänomene der Einheit verstehen. Der Mechanismus wandelt die von der Heizung empfangene Wärme außerhalb des Produkts in eine Kraft auf den Körper um. Der gesamte Prozess findet aufgrund der Temperaturdifferenz im Arbeitsstoff statt, der sich in einem geschlossenen Kreislauf befindet.

Das Funktionsprinzip des Mechanismus basiert auf einer Wärmeausdehnung. Unmittelbar vor der Expansion erwärmt sich der Stoff in einem geschlossenen Kreislauf. Dementsprechend wird die Substanz vor dem Komprimieren abgekühlt. Der Zylinder (1) selbst ist in einen Wassermantel (3) gehüllt, dem Boden Wärme zugeführt wird. Der Arbeitskolben (4) wird in eine Hülse eingesetzt und mit Ringen abgedichtet. Zwischen Kolben und Boden befindet sich ein Verschiebemechanismus (2), der ein erhebliches Spiel hat und sich frei bewegen kann. Die Substanz in einem geschlossenen Kreislauf bewegt sich aufgrund des Verdrängers durch das Volumen der Kammer. Die Bewegung der Substanz ist in zwei Richtungen begrenzt: der Boden des Kolbens, der Boden des Zylinders. Die Bewegung des Verdrängers erfolgt durch die Stange (5), die den Kolben durchsetzt und von einem Exzenter um 90° gegenüber dem Kolbenantrieb verzögert arbeitet.

• Stellung "A":

Der Kolben befindet sich in der untersten Position, die Substanz wird durch die Wände gekühlt.

• Stellung "B":

Der Verdränger nimmt die obere Position ein, bewegt sich, leitet die Substanz durch die Endschlitze nach unten und kühlt sich selbst ab. Der Kolben steht still.

• Stellung "C":

Der Stoff nimmt Wärme auf, nimmt unter Wärmeeinwirkung an Volumen zu und hebt den Expander mit dem Kolben nach oben. Die Arbeit ist getan, danach sinkt der Verdränger zu Boden, drückt die Substanz heraus und kühlt ab.

• Stellung "D":

Der Kolben geht nach unten, verdichtet die abgekühlte Substanz, nützliche Arbeit wird verrichtet. Das Schwungrad dient als Energiespeicher in der Struktur.

Das betrachtete Modell ist ohne Regenerator, daher ist die Effizienz des Mechanismus nicht hoch. Die Wärme des Stoffes wird nach getaner Arbeit über die Wände an das Kühlmittel abgegeben. Die Temperatur hat keine Zeit, um das erforderliche Maß zu sinken, daher wird die Kühlzeit verlängert, die Motordrehzahl ist niedrig.

Motortypen

Strukturell gibt es mehrere Möglichkeiten nach dem Stirling-Prinzip, die Haupttypen sind:

Das Design verwendet zwei verschiedene Kolben, die in verschiedenen Kreisläufen platziert sind. Der erste Kreislauf dient zum Heizen, der zweite Kreislauf zum Kühlen. Dementsprechend hat jeder Kolben seinen eigenen Regenerator (heiß und kalt). Das Gerät hat ein gutes Leistungs-Volumen-Verhältnis. Der Nachteil besteht darin, dass die Temperatur des heißen Regenerators Konstruktionsschwierigkeiten verursacht.

• Β-Stirlingmotor:

Das Design verwendet eine geschlossene Schleife mit unterschiedlichen Temperaturen an den Enden (kalt, heiß). In der Kavität befindet sich ein Kolben mit Verdränger. Der Verdränger teilt den Raum in eine heiße und eine kalte Zone. Der Austausch von Kälte und Wärme erfolgt durch Pumpen der Substanz durch einen Wärmetauscher. Konstruktiv wird der Wärmetauscher in zwei Versionen hergestellt: extern, kombiniert mit einem Verdränger.

• Der γ-Stirlingmotor:

Der Kolbenmechanismus ermöglicht die Verwendung von zwei geschlossenen Kreisläufen: kalt und mit Verdränger. Die Leistung wird vom kalten Kolben entfernt. Ein Kolben mit Verdränger ist auf der einen Seite heiß und auf der anderen kalt. Der Wärmetauscher befindet sich sowohl innerhalb als auch außerhalb der Struktur.

Einige Kraftwerke sind den Haupttypen von Motoren nicht ähnlich:

• Rotierender Stirling-Motor.

Konstruktiv eine Erfindung mit zwei Rotoren auf der Welle. Das Teil macht Drehbewegungen in einem geschlossenen zylindrischen Raum. Ein synergistischer Ansatz zur Umsetzung des Zyklus wurde festgelegt. Der Körper enthält radiale Schlitze. In die Nuten werden Klingen mit einem bestimmten Profil eingesetzt. Die Platten werden auf den Rotor aufgesetzt und können sich beim Drehen des Mechanismus entlang der Achse bewegen. Alle Details erzeugen wechselnde Volumina mit in ihnen auftretenden Phänomenen. Die Volumina der verschiedenen Rotoren sind durch Kanäle verbunden. Die Anordnung der Kanäle ist um 90° zueinander versetzt. Die Verschiebung der Rotoren relativ zueinander beträgt 180°.

• Thermoakustischer Stirlingmotor.

Der Motor nutzt akustische Resonanz, um Prozesse anzutreiben. Das Prinzip basiert auf der Bewegung eines Stoffes zwischen einem heißen und einem kalten Hohlraum. Die Schaltung verringert die Anzahl der beweglichen Teile, die Schwierigkeit, die empfangene Leistung zu entfernen und die Resonanz aufrechtzuerhalten. Die Bauform bezieht sich auf die Freikolbenbauart des Motors.

DIY-Stirlingmotor

Heute finden Sie im Online-Shop häufig Souvenirs in Form des betreffenden Motors. Konstruktiv und technisch sind die Mechanismen recht einfach, auf Wunsch lässt sich der Stirlingmotor aus improvisierten Mitteln leicht mit eigenen Händen bauen. Im Internet findet sich eine Vielzahl von Materialien: Videos, Zeichnungen, Berechnungen und weitere Informationen zu diesem Thema.

Niedertemperatur-Stirlingmotor:

• Betrachten Sie den einfachsten Wellenmotor, der eine Blechdose, einen weichen Polyurethanschaum, eine Scheibe, Schrauben und Büroklammern erfordert. Alle diese Materialien sind zu Hause leicht zu finden, es bleiben die folgenden Schritte:
• Nehmen Sie einen weichen Polyurethanschaum und schneiden Sie einen Kreis, der zwei Millimeter kleiner ist als der Innendurchmesser der Dose. Der Schaum ist zwei Millimeter mehr als halb so hoch wie die Dose. Moosgummi spielt im Motor die Rolle eines Verdrängers;
• Nehmen Sie den Deckel des Glases, machen Sie ein Loch in der Mitte von zwei Millimetern Durchmesser. Löten Sie eine hohle Stange an das Loch, die als Führung für die Motorpleuelstange dient;
• Nehmen Sie einen aus Schaumstoff ausgeschnittenen Kreis, stecken Sie eine Schraube in die Mitte des Kreises und verriegeln Sie ihn auf beiden Seiten. Löten Sie eine vorgerichtete Büroklammer an die Unterlegscheibe;
• Bohren Sie ein Loch zwei Zentimeter von der Mitte entfernt, einen Durchmesser von drei Millimetern, führen Sie den Verdränger durch das zentrale Loch des Deckels, löten Sie den Deckel an das Gefäß;
• Aus Blech einen kleinen Zylinder von anderthalb Zentimeter Durchmesser formen und so an den Deckel der Dose löten, dass das seitliche Loch des Deckels deutlich mittig im Inneren des Motorzylinders liegt;
• Machen Sie die Motorkurbelwelle aus einer Büroklammer. Die Berechnung erfolgt so, dass der Knieabstand 90° beträgt;
• Machen Sie einen Ständer für die Motorkurbelwelle. Machen Sie eine elastische Membran aus Kunststofffolie, legen Sie die Folie auf den Zylinder, drücken Sie sie, befestigen Sie sie;

• Machen Sie selbst eine Pleuelstange für den Motor, biegen Sie ein Ende des gerade gerichteten Produkts in Form eines Kreises, stecken Sie das andere Ende in ein Radiergummi. Die Länge wird so eingestellt, dass am tiefsten Punkt des Schaftes die Membran eingefahren, am höchsten Punkt die Membran so weit wie möglich ausgefahren wird. Stellen Sie die andere Pleuelstange auf die gleiche Weise ein;
• Die Motorpleuelstange mit Gummispitze auf die Membran kleben. Befestigen Sie die Pleuelstange ohne Gummispitze am Verdränger;
• Schieben Sie das Schwungrad von der Scheibe auf den Kurbeltrieb des Motors. Befestigen Sie die Beine am Glas, um das Produkt nicht in Ihren Händen zu halten. Die Höhe der Beine ermöglicht es Ihnen, eine Kerze unter das Glas zu stellen.

Nachdem es möglich war, einen Stirling-Motor zu Hause herzustellen, wird der Motor gestartet. Stellen Sie dazu eine brennende Kerze unter das Glas und drücken Sie nach dem Aufwärmen des Glases auf das Schwungrad.

Als optische Hilfestellung lässt sich die überlegte Einbauvariante schnell zu Hause zusammenbauen. Wenn Sie sich das Ziel und den Wunsch setzen, den Stirling-Motor so nah wie möglich an die Werksgegenstücke heranzuführen, stehen Zeichnungen aller Teile frei zur Verfügung. Durch die schrittweise Ausführung jedes Knotens wird ein Arbeitslayout erstellt, das nicht schlechter ist als die kommerziellen Versionen.

Vorteile

Der Stirlingmotor hat folgende Vorteile:

• Damit der Motor funktioniert, ist eine Temperaturdifferenz erforderlich, wobei es nicht darauf ankommt, welcher Kraftstoff eine Erwärmung verursacht;
• Es sind keine Anbaugeräte und Zusatzgeräte erforderlich, die Motorkonstruktion ist einfach und zuverlässig;
• Die Motorressource beträgt konstruktionsbedingt 100.000 Betriebsstunden;
• Der Betrieb des Motors erzeugt keine Fremdgeräusche, da keine Detonation stattfindet;
• Der Motorbetrieb geht nicht mit der Freisetzung von Abfallstoffen einher;
• Der Motorbetrieb wird von minimalen Vibrationen begleitet;
• Die Prozesse in den Zylindern der Anlage sind umweltfreundlich. Die Verwendung der richtigen Wärmequelle hält den Motor "sauber".

Mängel

Zu den Nachteilen des Stirlingmotors gehören:

• Eine Serienfertigung ist schwierig zu etablieren, da der Motor strukturell einen hohen Materialeinsatz erfordert;
• Hohes Gewicht und große Abmessungen des Motors, da zur effektiven Kühlung ein großer Kühler verwendet werden muss;
• Um den Wirkungsgrad zu erhöhen, wird der Motor mit komplexen Substanzen (Wasserstoff, Helium) als Arbeitsflüssigkeit verstärkt, was den Betrieb des Aggregats gefährlich macht;
• Die hohe Temperaturbeständigkeit von Stahllegierungen und ihre Wärmeleitfähigkeit erschweren den Motorenherstellungsprozess. Erhebliche Wärmeverluste im Wärmetauscher verringern den Wirkungsgrad des Aggregats, und die Verwendung spezieller Materialien verteuert die Herstellung des Motors;
• Um den Motor von Modus zu Modus einzustellen und umzuschalten, müssen spezielle Steuergeräte verwendet werden.

Verwendung

Der Stirlingmotor hat seine Nische gefunden und wird dort aktiv eingesetzt, wo Abmessungen und Allesfresserkeit ein wichtiges Kriterium sind:

• Stirling-Motor-elektrischer Generator.

Der Mechanismus zur Umwandlung von Wärme in elektrische Energie. Oft gibt es Produkte, die als tragbare Tourismusgeneratoren oder Solarenergieanlagen verwendet werden.

• Der Motor ist wie eine Pumpe (elektrisch).

Der Motor wird zum Einbau in einen Heizungskreislauf verwendet, wodurch elektrische Energie eingespart wird.

• Der Motor ist wie eine Pumpe (Heizung).

In Ländern mit warmem Klima wird der Motor als Raumheizung verwendet.

U-Boot-Stirling-Motor:

• Der Motor ist wie eine Pumpe (Kühler).

Fast alle Kühlschränke ihrer Bauart verwenden Wärmepumpen, der Einbau eines Stirlingmotors spart Ressourcen.

• Der Motor ist wie eine Pumpe, die extrem niedrige Wärmezahlen erzeugt.

Das Gerät wird als Kühlschrank verwendet. Dazu wird der Prozess in umgekehrter Richtung gestartet. Die Geräte verflüssigen das Gas, kühlen die Messelemente in Präzisionsmechaniken.

• Unterwassermotor.

U-Boote in Schweden und Japan werden von einem Motor angetrieben.

Stirlingmotor als Solarkraftwerk:

• Der Motor ist wie ein Energiespeicher.

Als Energiequelle dienen Kraftstoff in solchen Aggregaten, Salzschmelze und der Motor. Bei der Energiespeicherung ist der Motor den chemischen Elementen voraus.

• Solarmotor.

Umwandlung der Sonnenenergie in Strom. Die Substanz ist in diesem Fall Wasserstoff oder Helium. Der Motor ist im Fokus der maximalen Konzentration der Sonnenenergie platziert, die von der Parabolantenne erzeugt wird.

Erläuterung der Funktionsweise des "Stirling"-Motors.

Wir beginnen mit der Markierung des Schwungrads.

Sechs Löcher sind gescheitert. Es stellt sich nicht schön heraus, die Löcher sind klein und der Körper dazwischen ist dünn.

Zum einen schärfen wir die Gegengewichte für die Kurbelwelle. Die Lager werden eingepresst. Anschließend werden die Lager herausgepresst und an ihrer Stelle ein Gewinde auf M3 geschnitten.

Ich habe gefräst, aber Sie können auch eine Feile verwenden.

Dies ist ein Teil der Pleuelstange. Der Rest wird mit PSR gelötet.

Arbeiten Sie mit einem Schwung über die Dichtscheibe.

Stirlingbett bohren. Das Loch, das den Verdränger mit dem Nehmerzylinder verbindet. Bohrer für 4,8 Gewinde für M6. Dann muss es gedämpft werden.

Bohren der Arbeitszylinderlaufbuchse, zum Reiben.

Bohren für Gewinde auf M4.

Wie es gemacht wurde.

Die Maße sind unter Berücksichtigung der umgerechneten Maße angegeben.Zwei Zylinder-Kolbenpaare wurden mit 10mm gefertigt. und 15mm. Beide wurden getestet, wenn der Zylinder auf 15 mm eingestellt ist. dann beträgt der Kolbenhub 11-12 mm. und funktioniert nicht. Aber 10mm. mit einem Hub von 24mm. genau richtig.

Die Abmessungen der Pleuel, an die Messingdraht Ф3mm angelötet ist.

Pleuelstangenbefestigung Lageroption fehlgeschlagen. Beim Anziehen der Pleuelstange verformt sich das Lager und erzeugt zusätzliche Reibung. Anstelle eines Lagers habe ich Al gemacht. Buchse mit Bolzen.

Größen einiger Teile.

Einige Maße stehen auf dem Schwungrad.

Einige Größen sind sowohl am Schaft als auch am Gelenk befestigt.

Platzieren Sie eine Asbestdichtung 2-3 mm zwischen dem Kühler und der Feuerkammer. Es ist ratsam, Paronite-Dichtungen oder etwas, das weniger Wärme leitet, unter die Schrauben zu legen, die beide Teile festziehen.

Es verdrängt das Herz von Styrling und sollte leicht und nicht wärmeleitend sein. Der Bestand stammt von der gleichen alten Festplatte. Dies ist eine der Führungsschienen eines Linearmotors, sehr geeignet, gehärtet, verchromt. Um den Faden abzuschneiden, die Mitte mit einem getränkten Lappen umwickeln und die Enden rot erhitzen.

Pleuel mit Nehmerzylinder. Gesamtlänge 108mm. Davon ist 32mm ein Kolben mit einem Durchmesser von 10mm. Der Kolben sollte leicht und ohne merkliche Riefen in den Zylinder gehen. Zur Kontrolle mit einem Finger von unten fest verschließen und den Kolben von oben einsetzen, er sollte losgelassen werden ganz langsam nach unten.

Ich hatte dies vorgehabt, aber Änderungen im Prozess vorgenommen. Um den Hub des Arbeitszylinders herauszufinden, bewegen wir den Verdränger in die Kühlkammer und der Arbeitszylinder wird um 25 mm gezogen. Wir heizen die Feuerkammer auf. Legen Sie vorsichtig ein Lineal unter die Arbeitspleuelstange und merken Sie sich die Daten . Wir drücken stark auf den Verdränger, und wie viel bewegt sich der Nehmerzylinder, ist sein Hub. Diese Größe spielt eine sehr wichtige Rolle.

Blick auf den Arbeitszylinder. Kurbellänge 83mm. Hub 24mm Das Handrad wird mit einer M4 Schraube an der Welle befestigt. Das Foto zeigt seinen Kopf. Und so wird auch das Verdrängerpleuel-Gegengewicht befestigt.

Ansicht des Verdrängerpleuels Gesamtlänge mit Verdränger 214mm. Kurbellänge 75mm. Hub 24mm. Achten Sie auf die U-förmige Nut am Schwungrad.Es wurde für den Nebenantrieb gemacht.Es gab entweder einen Generator oder durch eine Tasche zum Kühlerlüfter.Der Schwungrad-Pylon hat die Abmessungen von 68x25x15. Das Oberteil ist einseitig 7mm tief gefräst und 32mm lang, die Lagermitte unten ist 55mm. Die Befestigung erfolgt von unten mit zwei Schrauben M4, der Abstand zwischen den Pylonenmitten beträgt 126mm.

Blick auf die Brennkammer und den Kühler. Das Motorgehäuse ist in den Pylon eingepresst. Die Abmessungen des Pylons betragen 47x25x15, es gibt eine Aussparung für 12mm Podest. Es wird an der Unterseite der Platine mit zwei Schrauben M4 befestigt.

Lampe 40mm. im Durchmesser, Höhe 35mm. 8mm in den Schaft vertieft. Unten in der Mitte wird eine Mutter auf M4 angelötet und mit einer Schraube von unten gesichert.

Bereite Ansicht. Die Basis ist Eiche 300x150x15mm.

Typenschild.

Ich habe lange nach einem Arbeitsplan gesucht. Ich fand es, aber es hing immer damit zusammen, dass es entweder ein Problem mit der Ausrüstung oder dem Material gab und ich beschloss, es wie eine Armbrust zu machen. Nachdem ich mir viele Optionen angeschaut und mich gefragt habe, was ich auf Lager habe und was ich selbst an meiner Ausrüstung machen kann. Die Abmessungen, die ich beim Zusammenbau des Geräts sofort herausgefunden habe, haben mir nicht gefallen. Es stellte sich als zu breit heraus . Ich musste das Zylinderbett kürzen. Und setzen Sie das Schwungrad auf ein Lager (an einem Pylon). Materialien Schwungrad, Pleuel, Gegengewicht, Dichtscheibe, Lampe und Arbeitszylinder Bronze Pylonen, Arbeitskolben, Zylinderbett, Kühler und Unterlegscheibe mit Gewinde aus der Wärmekammer Aluminium. Schwungrad Welle und Verdrängerstange Stahl Brennkammer Edelstahl Verdränger Graphit. Und ich stelle es zur Schau, es liegt an Ihnen zu beurteilen.

Es war am Abend, es gab nichts zu tun 🙂 und die Kinder hatten schon lange nachgefragt, wie der Motor funktioniert, ich beschloss, es am Modell zu erklären.

Zwei Dosen, zwei Abende für zwei Stunden, und jetzt ist das Modell des Stirlingmotors fertig

Kurz gesagt erklärt das folgende Bild, wie der Motor funktioniert:

Das Funktionsprinzip eines Niedertemperatur-Stirlingmotors

1 Leerzeichen

Es ist besser, eine Dose Sprotte zu verwenden, die sich durch Ziehen an der Zunge öffnet, denn Dann müssen wir den Deckel wieder verschließen, und wir brauchen einen gleichmäßigen Schnitt.

2) Der Verdränger bestand aus einem Stück Schaumgummi mit einem Durchmesser von etwas weniger als dem Innendurchmesser einer Dose und einer Dicke von etwa der halben Innenhöhe einer Dose

3) Wir machen 2 Löcher am Deckel: eines in der Mitte für die Verdrängerstange, das zweite seitlich für die Arbeitskolbenhülse. Ich habe den Sockel einer Autoglühbirne unter dem Ärmel verwendet

Ich habe einen Schaber unter dem Stiel verwendet

Wir montieren die Struktur, versiegeln den Deckel und prüfen auf Dichtheit

Kurbelwelle einbauen

Und wir schauen uns das Ergebnis an

Während der Versuche verfiel die erste Probe, nach dem Öffnen stellte sich heraus, dass der Verdränger durchgebrannt war

Aber wie sie sagen, sie lernen aus Fehlern, ich werde versuchen, den Motor unter Berücksichtigung der gemachten Fehler zu reparieren. Das Wichtigste wurde erreicht, der Motor begann trotz einer sehr groben Montage zu arbeiten.

Zuerst habe ich ein hitzebeständigeres Material für den Verdränger gewählt, auf dem Balkon ein Touristenkochfeld ausgegraben und einen neuen Verdränger ausgeschnitten.

Zweitens habe ich mich entschieden, die Schubstange aus einem dickeren Material zu machen, das defekte CD-Laufwerk zu zerlegen und die Führungsstange daraus zu entfernen.

Der Montageprozess wird wahrscheinlich aufgrund der fehlenden Freizeit während der Arbeitswoche lang sein, aber im Allgemeinen habe ich keinen Ort, an dem ich mich beeilen kann, während ich meine Gedanken teile.

3) Ich habe mich auch entschieden, die Kurbelwelle aus den gleichen Führungen zu machen (es sei denn, sie sind natürlich gelötet ???)

es wird ungefähr so ​​aussehen:

Nun, als Schwungrad, den Elektromotor vom Antrieb des Diskettenlaufwerks adaptieren, versuchen, ihn als Generator zu verwenden, das sind die Ideen, mal sehen, was passiert ...

17.02.2013 Modell #2 ist fertig, bisher ohne Generator, bisher experimentell versuchen wir die optimale Kolbenkniesteigung zu erreichen