LTD Stirlingov motor

Stirlingov motor využíva vonkajšie spaľovanie, teda spaľovaná látka a spaliny neprichádzjú do kontaktu s pohyblivými časťami takže je možné zužitkovať akékoľvek materiály, aj chemicky agresívne.

Rozhodol som sa vyrobiť Stirlingov motor.

Prvá verzia bola z krabice od cukríkov, konštrukcia z polystyrénu, hriadeľ z nerezového drôtu ohýbaného kombinačkami, ložisko z tuhy z pera, tiahla z medeného drôtu, membrána z gumenej rukavice, zotrvačník asi z vrchnáku zo zmrzliny, pomocný piest z polystyrénu, nádoba bola utesnená izolačnou páskou. Po cca 20 minutách prevádzky sa pomocný piest celkom spiekol, čo môžete vidieť na fotke. Bol som rád že mi to fungovalo, a tak som sa pustil do stavby druhého motora.

prvá verzia bez zotrvačníka (ten sa nachádza na druhej v.).

upečený pomocný piest

Druhá verzia bola vyrobená z pet fľaše, spodná aj vrchná platňa je zo zaváraninového víčka, všetko ostatné bolo podobné ako vo v1. do valca som skúsil pridať vodu, motor potom fungoval aj pri nižšej teplote, ale bol trochu problém s prilínaním piestu k vode. Po tomto prototype som sa rozhodol vyrobiť oveľa lepší, väčší a krajší Stirlingov motor.

Druhá verzia

Tretia verzia
Tento projekt sponzorovala súťaž 4E-ON, ktorá nám dala rozpočet 250€, avšak sa doňho ešte hravo zmestil elektromagnetický levitátor s ktorým mi pomohli traja spolužiaci a triedny pán profesor a ešte jedna kópia motoru; oba projekty sme prezentovali spolu a vyhrali sme 1. miesto.
Tu je náčrt, zhotovený v programe ActivInspire, podľa ktorého som sa približne riadil:

Pomocný valec je konštruovaný z dvoch hliníkovych kruhov hrúbky 3mm priemeru 250mm vypálených plazmou, stena je z plexiskla hrúbky myslím 3mm ohnutého a zvareného pomocou liehového kahana (nikdy neodmastňujte aj keď len trochu napružené plexisklo, rozláme sa na kúsky). Valec je utesnený silikónom, pomocný piest je vytvorený z dvoch dosiek balzového dreva zlepených bokmi, vyrezaný do kruhu priemeru 200mm. V jednom motore boli v pomocnom pieste vyrezané diery a v nich vlepené molitany, čo slúžilo na odľahčenie a na zníženie odporu vzduchu prestupujúceho zhora nadol a zdola nahor, ale toto riešenie sa ukázalo ako nevhodné, pretože bol piest hrubý 10mm, vznikal v dierach pomerne veľky jalový priestor a motor bol pomalý, potreboval rozdiel teplôt cca 10- 15 °C. Druhý motor mal pomocný piest vybavený drážkami ktoré riešili problém odtoku vzduchu zo stredu na kraj a z kraju do stredu keď bol piest v úvratiach, čo sa dá predstaviť ako dve platne skla položené na seba, keď vrchnú platňu zdvihneme, spodná je k nej akoby prilepená, lebo vzduch má veľmi malú medzeru aby sa dostal medzi ne a na oddelenie je treba trocha času alebo väčšia sila, drážky znížili odpor vzduchu. Takto dosiahol druhý motor vyššiu účinnosť a bežal od rozdielu teplôt 4,7°C. Konštrukcia bola vyrobená z 2mm hrubých medených plechov zohnutých do tvaru L. Ako hriadele boli použité závitové tyče M3, všetky  ložiská sú guličkové  s vnútorným pr. 3mm, vonkajším pr. 6mm a šírkou 2,5mm, na hriadeliach držali pritlačené maticami zo strán, v medených plechoch boli uložené v presnej diere, do ktorej bolo pred tým nanesené lepidlo proti povolovaniu skrutiek a v silonových blokoch boli natlačené do dier 5,9mm. Tiahla sú z nerezového drôtu 1,6mm, v silonových blokoch sú upevnené pomocou stavacich imbusových skrutiek. Priechodka je vysústružená zo silonu, s presnou dierou pre tiahlo. Tiahlo je v pomocnom pieste vlepené lepidlom na drevo, rovnakým akým je prilepená priechodka k plechu a dosky balzy k sebe. Nájsť vhodný materiál pre hlavný valec bolo trochu problematické, keďže je vhodné aby bol priesvitný; je naň použitá časť trubky na zdobenie zákuskov :) . Membrána bola zvolená z toch dvôvodov: 1. jednoduchosť, 2. straty trením klasického piestu, 3. netesnosti klasického piestu; je zhotovená z tenkej gumenej rukavice prilepenej k valcu a na ňu prilepená podložka pod stôl- stoličku, do podložky vlepené tiahlo. Zotrvačník je z plexiskla hr. 3mm, priemeru 250mm, bol na hriadeľ pritlačený dvoma maticami zo strán cez podložky, vyrovnanie "osmičky" bolo náročné. Zotrvačník bol tak ťažký, že hmotnosť pomocného piestu nemala veľký význam, preto nebolo pridané protizávažie. Bol nastavený odstup 90° otáčania hriadele medzi úvraťami hlavného a pomocného piestu. Pri celej výrobe bol kladený hlavný dôraz na ľahkú pohyblivosť všetkých častí, čo je kľúčové pre funkciu Stirlingovho motora pracujúceho z malého rozdielu teplôt tzv. LTD.

silonové a novodurové súčiastky

lepenie balzy

vyrezávanie kruhových dier do pom. piestu

ohýbanie a zváranie kruhov z plexiskla

pomocný piest pred výrobou drážok

výroba drážok

skladanie

Tento motor bol určený ako exponát na vystavu, musel fungovať non-stop bez obsluhy a tiež bezpečne, preto sme zvolili spôsob zahrievania halogénovou žiarovkou, aj keď by bola sviečka efektnejšia.

hotový výrobok

Nakoniec tu je dokumentácia stirlingovho motora, ktorá obsahoje aj teóriu ohladne bioplynu, vlastné pokusy, merania. Táto dokumentácia bola určená na SOČ- ku. Dalej prezentácia podbného charakteru.
Stirlingov motor dokumentacia.docx (700117)
Bioplyn prez..pptx (5360888)