Двигатель Стирлинга

Двигатель Стирлинга. Почти для любого самодельщика эта замечательная штука может стать настоящим наркотиком. Достаточно один раз сделать и увидеть его в работе, как захочется их делать снова и снова. Относительная простота этих двигателей позволяет делать их буквально из мусора. Я не буду останавливаться на общих принципах и устройстве. Про это полно информации в интернете. Например: Википедия. Приступим сразу к постройке простейшего низкотемпературного  гамма-Стирлинга.

 

Для постройки двигателя своими руками нам понадобится две крышки для стеклянных банок. Они будут выполнять роль холодной и горячей части. От этих крышек ножницами отрезается закраина
Крышки для корпуса двигателя Стирлинга

В одной крышке по центру делается отверстие. Размер отверстия должен быть чуть меньше диаметра будущего цилиндра.
Крышка с дыркой для поршня двигателя Стирлинга

Корпус двигателя Стирлинга вырезается из пластиковой бутылки из под молока. Эти бутылки как раз поделены на колечки. Нам понадобится одно. Надо заметить, что у разных сортов молока бутылки могут чуть-чуть отличаться.
Корпус двигателя Стирлинга из пластиковой бутылки

Корпус приклеивается к крышке пластичным эпоксидным составом или герметиком. 
Нижняя часть двигателя Стирлинга

В качестве цилиндра прекрасно подходит корпус маркера. У этой модели колпачок по диаметру меньше чем сам маркер и может стать поршнем.
Маркер для изготовления цилиндра двигателя Стирлинга

От маркера отрезается небольшая часть. У колпачка срезается часть с верху.
Готовый цилиндр и поршени двигателя Стирлинга

Это вытеснитель. В процессе работы двигателя Стирлинга он перемещает воздух внутри корпуса от горячей части к холодной и обратно. Изготавливается из губки для мытья посуды. В центре приклеивается магнит. 
Вытеснитель двигателя стирлинга из губки с магнитом

Так как верхняя крышка изготовлена из жести, она может быть притянута магнитом. Вытеснитель может застрять. Чтобы этого не произошло, магнит нужно дополнительно зафиксировать картонным кружком.
Магнит на вытеснителе заклеивается бумагой

Колпачок заполняется эпоксидным составом. С обоих концов сверлятся отверстия для крепления магнита и держателя шатуна. Резьба в отверстиях нарезается непосредственно винтом. Эти винты нужны для тонкой настройки двигателя. Магнит в поршне приклеивается к винту и регулируется таким образом, чтобы находясь в нижней части цилиндра он притягивал вытеснитель. На этот магнит понадобится еще приклеить ограничитель из резины. Подойдет отрезок велосипедной камеры или ластик. Ограничитель нужен для того чтобы магниты поршня и вытеснителя не притягивались слишком сильно. Иначе давления может не  хватить чтобы разорвать магнитную связь.
Поршень двигателя Стирлинга с магнитом

На верхнюю часть поршня наклеивается резиновая прокладка. Она нужна для герметичности и для защиты кожуха от разрыва.
Резинка от камеры для герметичности

Кожух поршня изготавливается из резиновой перчатки. Отрезать нужно мизинец.
Уплотнитель из резиновой перчатки

После того как кожух наклеен, сверху клеится еще одна резиновая прокладка. Сквозь резиновые прокладки и кожух шилом протыкается отверстие. В это отверстие вворачивается держатель шатуна. Этот держатель делается из винта и припаянной шайбы.
Поршень двигателя Стирлинга в сборе

В качестве держателя коленвала прекрасно подошла упаковка от эпоксидки. Точно такую же баночку можно взять из под шипучих витаминов или аспирина.
Упаковка от эпоксидки для держателя маховика

У этой баночки отрезается дно и делаются отверстия. В верхней части - для удержания коленвала. В нижней - для доступа к креплению шатуна.
Держатель маховика и коленвала двигателя Стирлинга

Коленвал и шатун изготавливаются из проволоки. Белые штуки - это ограничитель. Сделан из трубочки от чупа-чупса. От этой трубочки отрезаются маленькие кусочки и получившиеся детали разрезаются вдоль. Так их проще надеть. Высота колена определяется половиной расстояния, которое должен пройти цилиндр от самой нижней точки до верхней точки, в которой перестает действовать магнитная связь.
Коленвал и шатун двигателя Стирлинга

Итак, у нас все готово для первых испытаний. Сперва необходимо проверить герметичность. Нужно подуть в цилиндр. На все стыки можно нанести пену из жидкости для мытья посуды. Малейшая утечка воздуха и двигатель не заработает. Если с герметичностью все в порядке, можно вставить поршень и закрепить кожух канцелярской резинкой.

В нижнем положении цилиндра вытеснитель должен притянуться на верх.  Дальше вся конструкция ставится на чашку с горячей водой. Через некоторое время воздух внутри двигателя начнет нагреваться и выталкивать поршень. В определенный момент магнитная связь будет разорвана и вытеснитель упадет на дно. Таким образом воздух в двигателе перестанет контактировать с нагреваемой частью и начнет охлаждаться. Поршень начнет втягиваться. В идеале поршень должен начать совершать движения вверх-вниз. Но этого может не произойти. Либо давления будет не достаточно для перемещения поршня, либо воздух нагреется слишком  сильно и поршень не втянется до конца. Соответственно у этого двигателя могут быть мертвые зоны. Это не особо страшно. Главное, чтобы мертвые зоны не были слишком большими. Для компенсации мертвых зон нужен маховик.

Ещё очень важная часть этого этапа заключается в том, что тут можно прочувствовать принцип работы двигателя Стирлинга. Я помню свой первый стирлинг который не заработал только потому, что ни как не мог врубиться как и за счет чего эта штука работает. Здесь же, помогая руками поршню ходить вверх-вниз, можно почувствовать как нарастает и спадает давление.

Эту конструкцию можно немного усовершенствовать, если добавить к ней шприц на верхнюю крышку. Этот шприц также необходимо посадить на эпоксидку, держатель иглы немного подрезать.  Положение поршня в шприце должно быть в среднем положении. Этим шприцем можно регулировать объем воздуха внутри двигателя. Запуск и регулировка будет намного проще.
Двигатель Стирлинга готов к испытаниям и настройке

Итак можно насаживать держатель коленвала. Высота крепления шатуна к цилиндру регулируется винтом. 
Двигатель стирлинга почти готов

Маховик делается из CD диска. Отверстие залепляется пластичной эпоксидкой. Затем необходимо просверлить дырку точно по центру. Найти центр очень просто. Используем свойства прямоугольного треугольника вписанного в круг. У него гипотенуза проходит через центр. Нужно приложить лист бумаги прямым углом к окраине диска. Ориентация не важна. В местах пересечения сторон листа с окраиной диска наносим метки. Линия проведенная через эти метки будет проходить через центр. Если провести вторую линию в другом месте, то на пересечении мы получим точный центр.
Маховик из CD двигателя Стирлинга

Все двигатель готов.
Двигатель Стирлинга в сборе

Ставим двигатель Стирлинга на чашку с кипятком. Немного ждем и он должен сам заработать. Если этого не произойдет, нужно слегка помочь ему рукой.
Двигатель Стирлинга готов к работе

Процесс изготовления на видео.

Двигатель Стирлинга в работе

Комментарии   

# py2801 19.10.2012 01:57
супер
# PabloAbrossi 05.11.2012 02:16
Музон в тему.
# Dismir 25.11.2012 19:04
Четкий сайт. Админ молодец.
# andreiwaleew 06.12.2012 12:07
поршень чтоль такой
# zabatsay 06.12.2012 13:57
Роль поршня выполняет резиновый палец от перчатки.
# andreiwaleew 11.12.2012 12:39
ясно,а из какой пролоки шатун сделан
# ToIIIko01 12.02.2013 23:15
очень интересная система, предлагаю доработать на двухтактный. За источник тепла есть идея использовать солнечный рефлектор. Еще хотел задать вопрос по поводу наполнения газом: Так как в основном в Стирлингах используется гелий, есть предположение что можно использовать и водород, в низко температурной установке мне кажется мало шансов на самовозгорание?
# zabatsay 13.02.2013 03:43
Такие модели, как правило, работают на атмосферном воздухе и при нормальном давлении. В современных стирлингах, работающих на солнечных электростанциях, используют водород при давлении порядка 200 атм.
Например:
# vasyaivce 29.07.2014 20:02
Очень полезная статья, сначала собрал такой двигатель сам с помощью подручных материалов, но всё выглядело не очень, а потом нашел магаз stirling-store.ru где можно купить что-то подобное, причем очень хорошего качества. в общем доволен покупкой да и сам принцип работы двигателя стерлинга гениален
# chumakov 09.11.2014 01:35
Я сделал похожий двигатель стирлинга но он не запускаеться, почему? Проконсультируйте меня как правильно сделать...с принципом работы таких двигателей я знаком.

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.