Domowe silniki parowe

Silnikiem jest każde urządzenie, które zamienia energię na pracę; pamiętając o tym, masz wiele opcji przy konstruowaniu domowego silnika parowego. Najprostsze konstrukcje wykorzystują wentylator, który jest obracany przez uciekającą parę.

Nieco bardziej wydajny niż zespoły wentylatorów, starożytny projekt kuli parowej Heron kieruje parę z kotła do miedzianej kuli z dwoma rurami ucieczkowymi pod kątem prostym od środka kuli, powodując, że para pod ciśnieniem obraca kulę. Zdecydowanie najpotężniejszym wcieleniem silnika parowego są silniki parowe napędzane tłokami, które napędzają pociągi.

• Silnikiem jest każde urządzenie, które przekształca energię w pracę; pamiętając o tym, masz wiele opcji podczas konstruowania silnika parowego domowej roboty.
  
• Nieco bardziej wydajny niż zespoły wentylatorów, starożytny projekt kuli parowej Heron kieruje parę z kotła do miedzianej kuli z dwiema rurami ucieczkowymi pod kątem prostym od środka kuli, powodując, że para pod ciśnieniem obraca kulą.

Zrób surowy kocioł używając elektrycznego czajnika do herbaty i kawałka miedzianej rury. Wybierz rurę o około 1/4 cala mniejszą niż otwór wylewki czajnika. Przytnij rurę miedzianą na odpowiednią długość, aby dotrzeć do wybranego silnika za pomocą piły. Wytnij kawałek gumy z zewnętrznej opony rowerowej i użyj gumowego cementu, aby przykleić rurę do gumy.

Wbij koniec rury w dzióbek czajnika do herbaty wycięty z zewnętrznej opony rowerowej. Użyj gumowego cementu, aby przykleić rurę do gumy. Jeśli czajnik ma drugi zawór uwalniający ciśnienie, zamknij go za pomocą gumowego cementu, aby ciśnienie miało tylko jedną drogę ucieczki.

Użyj wyrzynarki, aby pociąć sklejkę na sześć kawałków o wysokości mniej więcej dwa razy większej niż wysokość czajnika, z przerwą w pokrywie na wyprowadzenie rury parowej i jedną na wprowadzenie kabla zasilającego. Dodaj kamień tarasowy, na którym gorący czajnik będzie mógł się oprzeć bez przypalania drewna. Zmontuj sześć elementów w kształt sześcianu, za pomocą wkrętów do drewna, najpierw wiercąc otwory pilotażowe, a następnie dodając wkręty. Sklejka będzie służyć jako bariera ochronna w przypadku pęknięcia czajnika. Użyj frezarki do ukosowania krawędzi na pokrywie. Wykonaj uchwyt ze sklejki, przycinając drewno na górną listwę i dwa kliny (aby podnieść uchwyt). Użyj wkrętów do drewna, aby połączyć uchwyt z pokrywką.

• Wbij koniec rury w wylewkę czajnika wyciętą z zewnętrznej opony rowerowej.
  
• Użyj wyrzynarki, aby pociąć sklejkę na sześć kawałków o wysokości mniej więcej dwa razy większej niż wysokość czajnika, z przerwą w pokrywie na wyprowadzenie rury parowej i jedną na wprowadzenie kabla zasilającego.

Odetnij dno puszki sody za pomocą nożyc do blachy i odetnij krawędź, aby uzyskać gruby aluminiowy dysk. Wytnij pięć szczelin w równych odstępach wokół dysku i użyj szczypiec, aby wygiąć je na kształt wachlarza. Aby zrobić koło zębate, wytnij 1/2-calowe nacięcia wokół dna puszki sody, zginając co drugi nacięty obszar w dół i składając pozostały obszar na siebie, aby utworzyć zębatkę.

• Odetnij dno puszki sody za pomocą szczypiec do cyny i odetnij krawędź, aby utworzyć gruby aluminiowy dysk.
  
• Aby zrobić przekładnię, wytnij 1/2-calowe nacięcia wokół dna puszki sody, zginając co drugi nacięty obszar w dół i składając pozostały obszar na siebie, aby utworzyć zębatą przekładnię.

Przylutuj dwa kawałki do gwoździa. Poprowadź drut lutowniczy powoli wokół punktu łączenia, trzymając dwa kawałki w miejscu za pomocą zacisku na stole warsztatowym. Użyj palnika propanowego, aby podgrzać lut, tworząc solidne połączenie. Wentylator musi być umieszczony w środku, tak aby zmieścił się w rurze parowej (jeśli jest za duży, przytnij krawędzie), a przekładnia przesunięta na bok w stosunku do gwoździa z główką młotka, tak aby znajdowała się poza rurą parową.

Odetnij koniec rury za pomocą nożyc do blachy i zegnij ją w uchwyt, aby utworzyć swobodny bieg napędzany przez wentylator. Aby zrobić wspornik, odetnij dwa kawałki w kształcie języka od końca rury, pozostawiając dwa ramiona. Użyj wiertarki, aby zrobić dwa otwory wielkości gwoździa, aby utrzymać gwóźdź, który teraz stał się osią obrotu. Odetnij drogę do otworów za pomocą nożyc do blachy pod kątem 45 stopni. Włóż gwóźdź na miejsce, a następnie wygnij miedź z powrotem do kształtu za pomocą szczypiec, skręcając miedź razem w rulon. Może to wymagać pewnej siły do wykonania. Jeśli nie jesteś wystarczająco silny, aby zgiąć metal w ten sposób, zamknij cięcie używając lutownicy i palnika.

• Odetnij koniec rury za pomocą szczypiec do blachy i zegnij ją w uchwyt, aby utworzyć swobodnie poruszający się bieg napędzany przez wentylator.

Zagnij koniec rury wylotu pary pod kątem prostym do ziemi. Jeżeli potrzebujesz wspomagania dźwigni, użyj giętarki do rur; umieść rurę na podłodze w giętarce i powoli przyłóż do niej ciężar swojego ciała. Skonstruuj podporę z cienkiego metalowego pręta, tak aby kula pary miała dwa punkty, do których można ją przymocować; pręt podporowy dla modeli o rozmiarach demonstracyjnych musi mieć tylko 1/4 cala grubości i może być wygięty ręcznie. Aby skonstruować wspornik, przeprowadź ostatni cal, wygięty pod kątem prostym do kuli parowej na środku i przymocuj do skrzynki kotła za pomocą metalowej taśmy i wkrętów do drewna.

Narysuj kontury jednej połowy kuli parowej i połowy każdej rurki ucieczki ciśnienia pod kątem prostym; użyj permanentnego markera do metalu. Kula parowa nie musi być kulista, możesz wbudować koło zębate lub pasowe w kształt kuli. Uwzględnij oznaczenia wskazujące, gdzie będą zęby koła zębatego.

• Zagnij koniec rury wylotu pary pod kątem prostym do ziemi.
  
• Narysuj kontur jednej połówki kuli parowej i połowy każdej z rur ucieczki ciśnienia pod kątem prostym; użyj markera permanentnego do metalu.

Użyj małego młotka do metalu, aby wybić kształt w trzech wymiarach. Użyj wiertarki, aby wykonać otwory pilotażowe i zanitować oba kawałki razem; uderzaj metalem o miękką podstawę z tkaniny (np. złożony koc na kolanach, o odwróconą przebijarkę do gwoździ). Większa strona wybijaka do gwoździ będzie powoli wgniatać metal w kształt, nie przebijając go. Użyj lutu i palnika propanowego, aby wykonać wodoszczelne uszczelnienie na pozornie. Przymocuj kulę do wspornika i rury parowej, przetnij koniec rury i użyj szczypiec, aby zrobić zagiętą krawędź, na której kula parowa będzie się luźno obracać.

• Użyj małego młotka do obróbki metalu, aby wybić kształt w trzech wymiarach.
  
• Przymocuj kulę do wspornika i rury parowej, przetnij koniec rury i użyj szczypiec, aby zrobić zagiętą krawędź, na której kula parowa będzie się luźno obracać.

Zbuduj komorę ciśnieniową (okrągły pojemnik, tak gładki jak to tylko możliwe) z blachy. Zagnij, zanituj i zlutuj metal, aby go uszczelnić. Zrób dwustronny tłok z puszek po sodzie, przymocowany w taki sposób, aby oba końce były zwrócone w stronę swoich końców komory. Przymocuj tłok do krzywki za pomocą stalowego pręta; wygnij, zanituj i przyspawaj koniec pręta do zewnętrznej strony końca tłoka najbardziej oddalonego od krzywki.

Po obu stronach cylindra ciśnieniowego umieść zawór i sprężynowy regulator dopływu pary. Kiedy ciśnienie osiągnie poziom, który pokona sprężynę, zawór otworzy się, a ciśnienie przesunie tłok na jedną stronę, otwierając odpowietrznik zwalniający ciśnienie w dolnej środkowej części komory tłoka, przesuwając cały tłok poza drogę. Biorąc pod uwagę złożoność systemu zaworów sprężynowych, narysuj schemat, zanim zaczniesz budować ten etap.

Zaprojektuj drugi zawór, aby popchnąć tłok do tyłu tak, aby przy odpowiednim wyczuciu czasu energia została przekazana na wał napędowy. Rozrząd można osiągnąć kontrolując, kiedy otwierają się zawory. Najprostszym sposobem, aby to zrobić jest po prostu dwa kotły, jeden podłączony do każdego zaworu sprężynowego, zaczynając jeden wrzenia przed drugim. Im mocniejszej sprężyny użyjesz, tym większa będzie siła przyłożona do tłoka, pod warunkiem, że ciśnienie pary będzie w stanie ją pokonać. Silniki o większej mocy będą wymagały bardziej wytrzymałych części; części wymienione tutaj są dla silników tłokowych klasy demonstracyjnej.

• Zamieść zawór i wejście pary regulowane sprężyną po obu stronach cylindra ciśnieniowego.
  
• Zaprojektuj drugi zawór, aby popchnąć tłok do tyłu, tak aby, gdy czas jest odpowiedni, energia była przekazywana na wał napędowy.

TIP

Wybierz wersję silnika, która jest najlepiej dostosowana do twojego poziomu umiejętności. Wentylator i kula parowa są łatwe do wykonania dla większości majsterkowiczów, ale bardziej skomplikowany napęd tłokowy jest tylko dla zaawansowanych konstruktorów z pełnym warsztatem i znajomością podstaw mechaniki i obróbki metalu. Mały kocioł będzie napędzał tylko małe silniki. Jeśli planujesz zbudować urządzenie do celów innych niż demonstracyjne, zbuduj kocioł o dużej mocy, lub po prostu połącz szeregowo większą liczbę mniejszych kotłów. Jeżeli nie jesteś pewien jak będzie wyglądał produkt końcowy, narysuj wcześniej schemat, abyś mógł zacząć mając na uwadze efekt końcowy.

Ostrzeżenie

Noś okulary ochronne przez cały czas podczas cięcia metalu i używania narzędzi elektrycznych. Podczas lutowania używaj rękawic spawalniczych. Bądź świadomy maksymalnych obciążeń ciśnieniowych swoich urządzeń, nie uruchamiaj niebezpiecznych poziomów pary w silnikach, zamiast tego zbuduj kilka silników w serii. Podejmuj standardowe środki ostrożności w przypadku pożaru, takie jak posiadanie gaśnicy pod ręką.