ソーダ缶やその他の見つけやすいアクセサリーがいくつかある場合は、これまでに製造された最初の商業的に実行可能なエンジンの1つを再現できます。サイズは小さいですが、Coke can Stirlingエンジンは、棚の上でかき回したり、フライホイールを回転させたり、いくつかのファンブレードを回転させたり、さらには数ワットを生成したりするときに、私たちの集合的な機械的魂に語りかけます。
その非常にシンプルさは別の時間を呼び起こします。そして、概念実証、興味深いモデル、会話のピース、または動的な彫刻のピースとして見られるかどうかにかかわらず、ソーダ缶スターリングエンジンを作ることは過去に足を踏み入れるための素晴らしい方法です。
スターリングエンジンは、1816年にコンセプトを発明したロバートスターリングの頭脳でした。彼のエンジンの背後にあるアイデアは、当時の新進気鋭の技術である蒸気ではなく、空気を使用してエンジンに動力を供給することでした。
スターリングのエンジンを他と一線を画すのは、燃費を向上させる「エコノマイザー」の使用でした。これは現在、再生器として知られています。 1816年から1843年の間に、スターリングと彼の兄弟であるジェームズは、エンジンの設計と効率を改良しました。 19世紀半ばまでに、彼のエンジンは鋳造所を含む主要産業に動力を供給していました。ただし、彼のエンジンは、ほとんどの熱空気エンジンと同様に、低電力アプリケーションに適していました。頻繁に爆発する蒸気エンジンのより安全な代替品を作成したいという彼の願望は、成長する産業を運営するためのより多くの電力の必要性によって打ち負かされました。
スターリングエンジンについて最初に知っておくべきことは、部品がどのように組み合わされ、どのように機能するかです。
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スターリングの再生器を取り去ると、熱空気エンジンがあります。熱空気エンジンの仕組みは簡単です。空気は「作動油」と呼ばれるものになります。熱源、ほとんどのソーダ缶スターリングエンジンの場合、これはティーライトキャンドルであり、空気を加熱して膨張させます。その後、空気が冷却されて収縮します。空気または作動油の膨張と収縮は、熱力学的サイクルです。ここで、この熱力学的サイクルを使用してピストンを動かし、熱力学的サイクルが有用な機械的仕事を生み出すことを効果的に可能にしました。クランクシャフトをピストンに取り付け、フライホイールを追加すると、エンジンの基本がわかります。
スターリングエンジンを1つ構築することで、自家醸造工学に関するいくつかのレッスンを学ぶことができます。何よりも、1つを構築することは非常に楽しいことであり、ほとんどの人がジャンクと見なしているもので創造的になる機会を与えてくれます。そして、それが機能するのを見ると、まったく新しいレベルになります。
簡単に聞こえますか？そうですが、エンジンが構築されるまでにはまだしばらく時間がかかります。エンジンが動かなくなる前に、より多くのコンポーネント、いくつかの材料、およびそれらがすべてどのように組み合わされるかを理解する必要があります。
必要なものは次のとおりです：
構築するコンポーネントのツアーに参加して、それらがどのように機能するか、何をするか、そしてすべてがどのように組み合わされるかを見てみましょう。
スターリングの歴史ロバートスターリングは最初にエアエンジンを試みたわけではありませんが、実行可能な商用製品を最初に作成し、1818年に彼のエンジン設計が採石場の送水ポンプに動力を供給するために使用されました。
「時計職人のように考える必要があります」と、長年のスターリングエンジンビルダー、作家、教育者であるジムラーセンは言います。 「細部に注意を払う必要があります。細部に注意を払うと、成功する可能性が高くなります。」
スターリングエンジンの主要なコンポーネントは、比較的単純で簡単です。私たちはソーダ缶エンジンに焦点を当てていますが、エンジンはペンキ缶からドラム缶に至るまでの材料を使用して構築されています。ラーセン氏は、義理の訪問中の感謝祭の挑戦中に、鍋やフライパンなどのさまざまな金物店の材料からスターリングエンジンを構築したと述べました。
アルミソーダ缶は、エンジンに最適な既製の成形済み形状を提供します。また、操作も簡単で、もちろん非常に安価です。また、本格的な使用には十分な堅牢性はありませんが、ほとんどのエンジンプランで生成されるマイクロ馬力に耐えることができます。
圧力室 は、閉鎖系内に閉じ込められた空気または作動油を保持する容器です。ここで、熱力学的サイクル中に空気が加熱および冷却されます。空気と圧力の漏れは多くのエンジンの悩みの種になる可能性がありますが、圧力室には実際には小さな制御された漏れが必要です。この漏れがなければ、チャンバーは単に気圧計になり、周囲の空気の気圧の変化にのみ反応します。
ラーセン氏によると、多くのスターリングビルダーは、圧力チャンバー内の作動油を空気からヘリウムに変更することを選択しています。ヘリウムは、熱力学的サイクル中によりよく反応します。
駆動メカニズム 圧力室内の空気の膨張と収縮を利用してクランクシャフトを駆動します。駆動機構は、エンジンの側面に取り付けることも、エンジンの構造に組み込むこともできます。
ラルセンの場合、クランクシャフト はエンジンの最も重要な部分であり、タイミングからディスプレーサの移動、フライホイールの速度、全体のバランスに至るまで、全体のあらゆる部分に影響を与えます。 「これはあなたがそれを正しくするために時間を費やしたい部分です」とLarsenは言いました。
フライホイール エンジンが作動していることを示す以上の役割を果たします。それはエネルギー貯蔵装置のようなものとして機能します。バランスの取れたフライホイールは、モーターのパワーストローク中に生成されたエネルギーを受け取り、それを保存します。ディスプレーサを押し下げるためにエネルギーが必要な場合、フライホイールは摩擦やその他の力に打ち勝つために蓄積されたエネルギーを提供します。優れたフライホイールがないと、ディスプレーサは単にチャンバーの上部に上がり、そこにとどまります。
ラーセン氏は、バランスの取れたフライホイールを使用することが効率の鍵であると述べました。ホイールのバランスが取れていない場合、エンジンはそれを動かすためにもっと一生懸命働かなければなりません。 「エンジンに必要以上の仕事をさせたくない」と彼は言った。
ディスプレーサ 熱空気エンジンでは、圧力チャンバー内の空気を置換するのに役立ちます。エンジンは、空気が加熱および冷却される熱力学的サイクルなしでは動作できないことを忘れないでください。これにより、膨張と収縮が発生します。圧力室を単に加熱し、その中に空気を移動させるものがない場合、内部の空気は加熱されて膨張しますが、収縮することはありません。
熱源が下部にあるため、熱空気エンジンは上部の冷却（通常は氷または冷水）を使用して空気を冷却します。空気が加熱されると膨張し、ディスプレーサが圧力室の上部近くに移動します。チャンバーの上部では、空気が冷却されて収縮し、ディスプレーサが下に移動します。これはすべて、駆動機構、クランクシャフト、フライホイールの助けを借りて行われます。
ディスプレーサは、最も一般的には、中心を通る細いワイヤーを備えたスチールウールの圧延片です。ラーセンが時計職人のように考える必要があると言ったときのことを覚えていますか？これはその時の1つです。ディスプレーサは、圧力チャンバー内で自由にスライドできると同時に、圧力チャンバーの大部分を充填できる必要があります。流れの一部を制限しながら、空気の自由な流れを可能にする必要があります。アイデアは、摩擦を最小限に抑え、効果を最大化することです。このテーマは、エンジンの構築全体を通して一定です。
ヒートボックス エンジンが置かれているスタンドです。熱源はエンジンの下に配置されています。
これは多くの利益のために多くの仕事のように思えます。しかし、エンジンを完成させ、作業をトラブルシューティングしてそれを実行し、それが自然に膨らむのを見ると、具体的な感覚があります。ラーセンにとって、彼の魅力は5年以上前に始まりましたが、あなたの魅力は今からわずか数日で始まる可能性があります。
ビデオソーダ缶スターリングエンジンの動作を見るには、このビデオと他のいくつかのビデオをオンラインでチェックしてください。
出典