ЧЕМ ГОРЯЧЕЕ - ТЕМ... ПРОХЛАДНЕЕ!

ЮТ 2006 №8

Всем известно: для работы настольного вентилятора нужна электрическая сеть или хотя бы батарейка. Но не всегда.

Вентилятор, сделанный студентами технической школы японского инженера Койши Хирата, о работах которого мы рассказывали в «ЮТ» № 4 за этот год, даёт прохладу, получая энергию от свечи.

Двигатель Стирлинга

Этот стирлинг работает от тепла руки.

Вентилятор, работающий от свечи

Вентилятор, работающий от свечи.

Двигатель Стирлинга

...а этому для работы достаточно чашки кофе.

Устройство очень изящно с технической точки зрения и при этом отнюдь не бесполезно. Его можно взять в поход и поставить в палатке, использовать в доме на садовом участке, где нет электричества. Если еще учесть, что треть человечества сегодня живет при керосиновых лампах, то вентилятор, работающий от свечи, должен иметь громадный рынок сбыта.

Двигатель вентилятора состоит из двух цилиндров. Один из них, назовём его главным, представляет собою плоскую цилиндрическую коробку. Её дно подогревается свечой, а верхняя крышка отдает тепло окружающему воздуху. Крышка, и дно сделаны из металлов, хорошо проводящих тепло, например, из меди или латуни.

Соединяющая их цилиндрическая стенка сделана, например, из материалов, плохо проводящих тепло, -стекла или пластика.

На крышке смонтирован силовой цилиндр, поршень которого при помощи шатуна соединен с одним из кривошипов коленчатого вала.

Внутри коробки ходит вытеснитель из пенопласта. Его шток соединён со вторым кривошипом коленчатого вала. Оба эти кривошипа расположены под углом 90° друг к другу.

Устройство вентилятора

Устройство вентилятора:
1 - пропеллер; 2 - коленчатый вал; 3 - шатун вытеснителя; 4 - муфта; 5 - шатун; 6 - силовой цилиндр; 7 - втулка; 8 - вытеснитель.

Вот как двигатель работает. Представим, что в первый момент поршень силового цилиндра находится в нижней мёртвой точке (1). При этом вытеснитель, соединённый при помощи шатуна с другим кривошипом, окажется в среднем положении.

Воздух под ним будет нагреваться и расширяться. Это заставит поршень силового цилиндра подниматься вверх, совершая работу (2). Вытеснитель при этом начнёт двигаться к крайнему верхнему положению, и процесс нагревания пойдет ещё быстрее.

Вскоре силовой поршень достигнет своей верхней мёртвой точки (3). Вытеснитель при этом опять окажется в среднем положении. (Отметим, что на его движение почти не затрачивается работа, ведь воздух, благодаря зазору, свободно обтекает его кромки.)

Когда вытеснитель окажется внизу (4), начнётся охлаждение воздуха через верхнюю крышку цилиндра. Давление уменьшится, и поршень начнет движение к нижней мертвой точке. И так без конца. Самая сложная часть двигателя - главный цилиндр из двух пластин, стянутых болтами с гайками, между которыми зажато пластиковое кольцо диаметром 120 мм. Его можно отрезать от бутылки из-под минеральной воды. Края кольца должны быть идеально ровными и параллельными друг другу, иначе вы не добьетесь герметичности цилиндра. (Для того чтобы аккуратно отрезать кольцо, лучше сделать простейшее приспособление для резки, показанное на рисунке.)

Принцип работы двигателя Стирлинга

Нижняя и верхняя пластины - крышки главного цилиндра - лучше сделать из латуни или алюминия толшиною 1 - 2 мм. Применять сталь, особенно нержавеющую, из-за её низкой теплопроводности не стоит.

Каждая крышка имеет шесть отверстий диаметром 3 мм для болтов, а верхняя - ещё два дополнительных. Одно - для втулки, через которую должен проходить шток вытеснителя, другое - для установки силового цилиндра.

В качестве втулки штока цилиндра можно применить отрезок карандаша, из которого удален графитовый стержень. В качестве штока вытеснителя возьмите короткую вязальную спицу.

Если её диаметр окажется больше диаметра отверстия, сделайте из нее так называемое «пушечное сверло». Поставьте его в дрель и на малых оборотах рассверлите отверстие втулки. При аккуратном выполнении этой работы вы получите отверстие, в котором шток будет двигаться легко, но почти без зазора. В качестве смазки можно применить графит от карандаша.

Отрезание кольца от пластиковой бутылки

Отрезание кольца от пластиковой бутылки.

Пушечное сверло и его работа

«Пушечное» сверло и его работа.

Изготовление поршня без помощи токарного станка

Изготовление поршня без помощи токарного станка:
1 - силовой цилиндр; 2 - жестяная вставка.

Станок для резки пенопласта

Схема простейшего станка для резки пенопласта:
1 - трансформатор 12/220В с изолированной вторичной обмоткой; 2 - нихромовая проволока.

Силовой цилиндр сделайте из куска латунной гильзы от патрона для охотничьего ружья. Коли крышка латунная, то гильзу можно к ней припаять. Если алюминиевая - припаяйте к гильзе жестяной фланец и прикрутите к крышке винтами-саморезами.

Поршень лучше выточить на токарном станке, но, если станка нет, можно спаять его из жести. Для этого отрежьте полоску жести и несколько раз протяните её вокруг гладкого стержня. В результате она приобретет упругость и способность сворачиваться в спираль. Вставьте два куска такой спирали в гильзу и, постепенно выдвигая, пропаяйте в ней шов. К получившемуся цилиндрику припаяйте крышку, опилите, просверлите отверстие, и у вас получится поршень.

Вытеснитель вырежьте из пенопласта при помощи раскаленной нихромовой проволоки. (Нихром можно взять от старого паяльника.) Схема приспособления для изготовления вытеснителя показана на рисунке.

Поршень и шток вытеснителя, как уже сказано, соединяются с кривошипом при помощи шатунов.

Коленчатый вал выгибается из стальной проволоки. Он установлен на жестяных стойках. На одном его конце закрепите подходящий пропеллер. Чтобы избежать продольного сдвига вала, наденьте на него муфты с винтами от детского конструктора.

Л. Ильин
Рисунки автора

BACKHOME