Низькотемпературний двигун стирлінгу

Двигун Стірлінга. Майже для будь-якого самороба ця чудова річ може стати справжнім наркотиком. Достатньо один раз зробити і побачити його в роботі, як захочеться робити їх знову і знову. Відносна простота цих двигунів дозволяє робити їх буквально зі сміття. Я не зупинятимуся на загальних принципах та пристрої. Про це повно інформації в Інтернеті. Наприклад: Вікіпедія. Приступимо відразу до будівництва найпростішого низькотемпературного гамма-стірлінга.

Для будівництва двигуна нам знадобиться дві кришки для скляних банок. Вони виконуватимуть роль холодної та гарячої частини. Від цих кришок ножицями відрізається закраїна.

В одній кришці по центру робиться отвір. Розмір отвору повинен бути трохи меншим за діаметр майбутнього циліндра.

Корпус двигуна Стірлінга вирізається із пластикової пляшки з-під молока. Ці пляшки якраз поділені на кільця. Нам знадобиться одне. Слід зазначити, що з різних сортів молока пляшки можуть трохи відрізнятися.

Корпус приклеюється до кришки пластичним епоксидним складом або герметиком.

Як циліндр чудово підходить корпус маркера. У цієї моделі ковпачок діаметром менше ніж сам маркер і може стати поршнем.

Від маркера відрізається невелика частина. У ковпачка зрізається частина з верху.

Це витискувач. У процесі роботи двигуна Стірлінга він переміщає повітря всередині корпусу від гарячої частини до холодної та назад. Виготовляється із губки для миття посуду. У центрі приклеюється магніт.

Так як верхня кришка виготовлена із жерсті, вона може бути притягнута магнітом. Витіснювач може застрягти. Щоб цього не сталося, магніт необхідно додатково зафіксувати картонним кружком.

Ковпачок заповнюється епоксидним складом. З обох кінців свердляться отвори для кріплення магніту та утримувача шатуна. Різьблення в отворах нарізається безпосередньо гвинтом. Ці гвинти потрібні для тонкого налаштування двигуна. Магніт у поршні приклеюється до гвинта і регулюється таким чином, щоб, перебуваючи в нижній частині циліндра, він притягував витіснювач. На цей магніт знадобиться ще приклеїти обмежувач із гуми. Підійде відрізок велосипедної камери або гумка. Обмежувач потрібен для того, щоб магніти поршня і витіснювача не притягувалися занадто сильно. Інакше тиску може не вистачити, щоб розірвати магнітний зв'язок.

На верхню частину поршня наклеюється гумова прокладка. Вона потрібна для герметичності та захисту кожуха від розриву.

Кожух поршня виготовляється з гумової рукавички. Відрізати потрібно мізинець.

Після того, як кожух наклеєний, зверху клеїться ще одна гумова прокладка. Крізь гумові прокладки та кожух шилом протикається отвір. У цей отвір повертається власник шатуна. Цей тримач робиться з гвинта та припаяної шайби.

Як тримач коленвала чудово підійшла упаковка від епоксидки. Точно таку ж баночку можна взяти з-під шипучих вітамінів або аспірину.

У цієї баночки відрізається дно і робляться отвори. У верхній частині – для утримання коленвала. У нижній – для доступу до кріплення шатуна.

Колінвал та шатун виготовляються із дроту. Білі штуки – це обмежувач. Зроблений із трубочки від чупа-чупса. Від цієї трубочки відрізаються маленькі шматочки і деталі, що вийшли, розрізаються вздовж. Так їх простіше вдягнути. Висота коліна визначається половиною відстані, яку повинен пройти циліндр від нижньої точки до верхньої точки, в якій перестає діяти магнітний зв'язок.

Отже, у нас все готове до перших випробувань. Спочатку необхідно перевірити герметичність. Потрібно поїхати в циліндр. На всі з'єднання можна нанести піну з рідини для миття посуду. Найменший витік повітря і двигун не запрацює. Якщо з герметичністю все гаразд, можна вставити поршень та закріпити кожух канцелярською гумкою.

У нижньому положенні циліндра витискувач повинен притягнутися до верху. Далі вся конструкція ставиться на чашку із гарячою водою. Через деякий час повітря всередині двигуна почне нагріватися та виштовхувати поршень. У певний момент магнітний зв'язок буде розірваний і витискувач упаде на дно. Таким чином повітря в двигуні перестане контактувати з частиною, що нагрівається і почне охолоджуватися. Поршень почне втягуватись. В ідеалі поршень повинен почати рухати вгору-вниз. Але цього може статися. Або тиску буде мало для переміщення поршня, або повітря нагріється занадто сильно і поршень не втягнеться до кінця. Відповідно, у цього двигуна можуть бути мертві зони. Це не надто страшно. Головне, щоб мертві зони не були надто великими. Для компенсації мертвих зон потрібний маховик.

Ще дуже важлива частина цього етапу полягає в тому, що тут можна відчути принцип роботи двигуна Стірлінга. Я пам'ятаю свій перший стерлінг котрий не заробив тільки тому, що ні як не міг включитись як і за рахунок чого ця штука працює. Тут же, допомагаючи руками поршню ходити вгору-вниз, можна відчути, як наростає і спадає тиск.

Цю конструкцію можна трохи вдосконалити, якщо додати шприц до неї на верхню кришку. Цей шприц також потрібно посадити на епоксидку, тримач голки трохи підрізати. Положення поршня у шприці має бути в середньому положенні. Цим шприцом можна регулювати об'єм повітря усередині двигуна. Запуск та регулювання буде набагато простіше.

Отже можна насаджувати утримувач коленвала. Висота кріплення шатуна до циліндра регулюється гвинтом.

Маховик виготовляється з CD диска. Отвір заліплюється пластичною епоксидкою. Потім потрібно просвердлити дірку точно по центру. Знайти центр дуже просто. Використовуємо властивості прямокутного трикутника, вписаного в коло. У нього гіпотенуза проходить крізь центр. Потрібно прикласти аркуш паперу прямим кутом до околиці диска. Орієнтація не має значення. У місцях перетину сторін аркуша з окраїною диска наносимо мітки. Лінія, проведена через ці мітки, проходитиме через центр. Якщо провести другу лінію в іншому місці, на перетині ми отримаємо точний центр.