A kiszorítórúd megvezetésének az elkészítése

Modellek esetében az egyik legelterjedtebb, hogy a kiszorító rúdjának HTD gépeknél küllőt használunk, (mert az elég egyenes és erős.) Gyengébb gépeknél az esernyő merevítő is szóba jöhet, az sokkal könnyebben hajlik. LTD gépeknél akár hústűt, vagy gémkapcsot is alkalmazhatunk.
Infrared kezdetben úgy készítette el a kiszorítórúd megvezetését, hogy két ásványvizes kupakot szemben egymással össze szigetelő szalagozott, majd átszúrta mindkettőt tűvel (forró tűvel könnyebb), akkora lyukat képezve, hogy a küllő szabadon mozogjon rajta, ne szoruljon, de a szivárgása is a legcsekélyebb legyen. Ezt ragasztotta a kilyukasztott sörösdoboz aljára, ami egy másik sörösdobozba  (kiszorító henger) volt belenyomva. 

LTD gépeknél, ahol fontos a kis súrlódás az egyik ősi módszer, hogy a kiszorító megvezető rúdjára, kettő, olyan gyöngyöt keressünk, amely pont lyukméretben ráhúzható, nem szorul, de kicsit sem lötyög! LTD gépnél még fontosabb a pontosság. Keressünk egy olyan csövet amelybe a két gyöngy beleragasztható 1-2 cm távolságra egymástól, a gép méreteitől függően, majd a csövet is ilyen hosszúra vágjuk le. Ezt már ragaszthatjuk is a gép tetejére, és kész is a kiszorító megvezetése. Sajnos a gyakorlatban nem olyan könnyű méretben összepasszoló alkatrészeket találni. HTD gépeknél, van egy gyors módszer. Barna szigetelőszalagból levágunk egy 4-5cm hosszú, és 5mm széles csíkot. A küllőre ferdén elkezdjük feltekerni úgy, hogy a ragasztós fele kifelé nézzen. A tekerés elejének nem kell szépnek és pontosnak lennie (mert azt majd levágjuk), de aztán figyeljünk arra, hogy ne legyen túl szoros, és ne legyen bő sem a feltekert szakasz. Egy papírzsebkendő rétegdarabkát ragasszunk a feltekerés külső részére, majd kenjük be, ill. itassuk át pillanatragasztóval. A ragasztó megszilárdítja a megvezetésünket. A csövünk végét levághatjuk, hiszen elég egy 2-3 cm szakasz, de vigyázzunk ne húzzunk le a küllőről csak annyit, amennyit le akarunk vágni, mert nem biztos, hogy vissza tudjuk rá fűzni. Ha nem sikerült jól a barna ragasztócsík feltekerése, addig próbálkozzunk amíg jó nem lesz! Ne szoruljon és ne is legyen bő! Ha a 2-3 cm csövünk alsó felső végénél szabadon hagyunk egy kicsit a barna ragasztószalagból (4-5mm), tehát a végeiről elhagyjuk a ragasztós zsepit, akkor az a gáz nyomásának hatására ráfeszül a küllőre és olyan tökéletesen fog szigetelni, mint egy szimering, sőt, a későbbiekben kell egy pici lyukat tenni a gépre, hogy be tudjon rajta keresztül állni a középnyomás működés közben.
Itt pedig Attila ötlete, a bronzperselyes megvezetés:
http://www.youtube.com/watch?v=uldUzWbHHA8

Ha van egyéb ötletetek, vagy kérdésetek, akkor Infrared fórumába írjatok!

Építési számítások

Hőlégmotor építése (vizsgamunka)

Érvényes: hőtan tantárgy, nappali tagozat, 2011–2012. tanév, tavaszi félév

1. A motor főbb jellemzői

1.1. Csak gamma típusú motor építhető. A motor munkaközege csak levegő lehet.

1.2. A hevítőt mécses, gyertya, borszeszégő vagy forró víz melegítheti. Egyéb energiaforrás (gázlámpa, villamos hőlégfúvó, merülőforraló, villanyrezsó stb.) nem használható.

1.3. A hűtőt a szabadon áramló környező levegő, víz vagy jégkocka hűtheti.

1.4. Regenerátor alkalmazható.

1.5. A munkadugattyú lökettérfogata 20 cm³ és 100 cm³ között legyen.

2. Hőtani terv

Adja meg a következő névleges jellemzőket.

2.1. A hevítő és a hűtő üzemi hőmérséklete és belső hőátadó felülete.

2.2. A munkaközeg (a hengerbe zárt levegő) legkisebb és legnagyobb számított térfogata, nyomása, tömege.

2.3. A termikus hatásfok regenerátorral és regenerátor nélkül. A hőtan I. főtétele alapján bizonyítsa be, hogy a termikus hatásfokot a kiegészítésben megadott módon lehet kiszámítani. Ha alkalmaz regenerátort, akkor adja meg annak hőátadó felületét, hőkapacitását, tömegét.

2.4. Mérésre vagy számításra alapozva becsülje meg a motor termikus teljesítményét, valamint a tengelyen leadott tényleges teljesítményét. Előfordulhat, hogy a motor csak önmagát lesz képes meghajtani, a teljesítményt teljes egészében a motorban ébredő súrlódás emészti föl (nincs tengelyen leadott, kicsatolható teljesítmény).

2.5. Méréssel határozza meg az egy fordulatra jutó átlagos súrlódási veszteséget. Írja le a mérési eljárást, készítsen rajzot vagy fényképet a mérésről, és adja meg az eredményt.

3. Mechanikai terv

Adja meg a következő tervezési, méretezési adatokat.

3.1. Összeállítási rajz. A szerkezet szakadjon el a világhálón található megoldásoktól, legyen legalább egy saját ötlet (szerkezeti, anyagfölhasználási, gyártási). Ezt a leírásban emelje ki.

3.2. A motor részeinek (dugattyúk, hengerek, hajtórudak, csapágyazás, tengelyek, lendkerék stb.) műhelyrajza.

3.3. Méretezze a lendítőkereket, és adja meg annak tehetetlenségi nyomatékát.

3.4. A hajtórudakat méretezze kihajlásra.

4. Az értékelés

Az érdemjegy függ a műszaki megoldások ötletességétől, a rendelkezésre álló anyagok találékony felhasználásától, a kivitelezés gondosságától, a motor működését jellemző mennyiségek mérésének ügyes megvalósításától, a motor megbízható működésétől, a mellékelt dokumentáció szakszerűségétől és pontosságától. Az elégséges érdemjegy feltétele:

4.1. A bemutatott motor főbb jellemzői feleljenek meg a kiírásnak (1. pont).

4.2. Legyen hőtani terv (2. pont).

4.3. Legyen mechanikai terv (3. pont).

4.4. A motor legalább 5 percig folyamatosan, üzembiztosan, egyenletesen járjon, átlagos fordulatszáma terheletlenül legalább 300 fordulat/perc legyen.  

Kiegészítések

A Stirling-körfolyamat termikus hatásfoka

A Stirling-körfolyamat munka- és hődiagramja az 1. ábrán látható. A regenerátor a hevítő és a hűtő közé iktatott átmeneti energiatároló. Ha a 2-3 szakaszon fölvett Q₂₃ = Q_reg hőt teljes egészében az előző ciklusban a regenerátornak leadott Q₄₁ = Q_reg hő pótolja, a Stirling-körfolyamat termikus hatásfoka megegyezik a Carnot-körfolyamatéval:

.

Példaként legyen a hűtő hőmérséklete T_K = 0 ºC, a hevítőé T_N = 100 ºC. A megadott adatokkal:

.

Ha a munkaközeg tömege 0,128 g, akkor ennek hőkapacitása 0,13 J/K. Legyen a regenerátor hőkapacitása ennek 10-szerese: C_reg = 1,3 J/K. Legyen a regenerátor finomszálas, laza állagú acélforgács vagy üveggyapot.

1. ábra. A Stirling-körfolyamat munka- és hődiagramja

A regenerátor nélküli Stirling-körfolyamat termikus hatásfoka függ az ε sűrítési aránytól:

.

Legyen a sűrítési arány ,

levegőre .

A példaként megadott adatokkal:

  

A munkaközeg tömege, az elméleti munkadiagram és a motor teljesítménye

Legyen a munkaközeg legnagyobb térfogata V₁ = 100 cm³, induló nyomás ,

.

.

 Ekkor a munkaközeg tömege:

A sarokpontokban a nyomás (ha ε = 2):

A környezeten végzett munka a két izotermán:

Az egy ciklus alatt a környezeten végzett eredő munka:

A névleges fordulatszámnál (300 f/perc) az egy főtengelyfordulat ideje:

.

Az elméleti teljesítmény:

.

Ha a motorban van regenerátor, a fordulatonként szükséges hő megegyezik a 3-4 szakaszon végzett munkával:

.

Az üzemeltetéshez szükséges hőáram:

.

Ha a hevítő hatásfoka 80%, akkor a hőforrás hőárama kb. 60 J/s. Ezt kb. három mécses képes előállítani.

A motor tényleges hatásfokát rontja az ideális körfolyamattól való eltérés és a súrlódás. Ha a tengelyen leadott tényleges teljesítmény például 5 W, akkor a jósági fok és a tényleges hatásfok:

Ezektől a számított értékektől a megépített motor tényleges hőtani jellemzői jelentősen eltérnek.

A 2. ábrán egy 50 cm³ lökettérfogatú, 2-es sűrítési arányú, gamma típusú, regenerátorral ellátott, forgattyús hajtóművel szerelt hőlégmotor számított (a ténylegest megközelítő) munkadiagramja látható. A regenerátor és a hengereket összekötő csövek légtérfogata (káros tér) a lökettérfogat 10%-a. Jól látható, hogy a valóságos körfolyamat jelentősen eltér az elméletitől.

2. ábra. Gamma típusú hőlégmotor tényleges munkadiagramja

A lendítőkerék A motor szögsebessége a névleges fordulatszámon: A hengertérbe zárt levegő izotermikus összenyomásához szükséges munka: Tegyük föl, hogy ezt a névleges fordulatszám kétszeresére fölpörgetett lendkerék forgási energiája szolgáltatja (a sűrítés végén a lendkerék megáll): Ebből a lendkerék tehetetlenségi nyomatéka: Ez a motor folyamatos működését biztosító legkisebb tehetetlenségi nyomaték. (Ekkor a lendkerék éppen csak átfordítja a holtponton a főtengelyt, a motor egy pillanatra leáll a 2-es pontban). Ennek kb. a kétszeresére válasszuk a tehetetlenségi nyomatékot (súrlódási veszteségek is vannak!). Legyen például  , a lendkerék tömege M = 1 kg. Ha a lendkerék d átmérőjű vékonyfalú hengergyűrű, akkor a tehetetlenségi nyomatéka, illetve az átmérője: A lendítőkerék tehetetlenségi nyomatéka legalább akkora legyen, hogy a névleges fordulatszámra kézzel fölpörgetett, majd magára hagyott motor legalább 3-4 fordulatot tegyen a megállásig. Megjegyzés A példaként megadott értékek TK = 0 ºC, TN = 100 ºC, ε = 2, V1 = 100 cm3, M = 1 kg, továbbá a lendkerék alakja (vékonyfalú hengergyűrű) az Ön motorja esetén természetesen más lehet. Az elkészült mű:     A tervezéshez és építéshez ajánlott irodalom Bagány M.: Műszaki hőtan. Jegyzet, H–388, KF GAMFK, Kecskemét, 2009. Bagány M.: Műszaki áramlástan. Jegyzet, H–393, GAMF, Kecskemét, 2009. Grohe, H.: Otto- és Diesel-motorok. Műszaki könyvkiadó, 1980. Pattantyús Á. Géza: A gépek üzemtana. Tankönyvkiadó, Budapest, 1964. Kecskemét, 2012. február Bagány Mihály a tantárgy előadója Köszönet Bacsabacsának és Bagány Mihály Tanár Úrnak !

Egyebek:
Stirling-gép szimulátor:
http://www.solarheatengines.com/stirling-engine-simulator/
Levegő-nyomás kalkulátor:
http://www.sengpielaudio.com/calculator-airpressure.htm
Kalkulátor:
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/wavrel.html#c2
Pneumatikai alapfogalmak:
http://www.pneuplus.hu/pneumatika_oktatas_files/Pneumatika_alapfogalmak.pdf
Kg/cm2 to bar
http://www.convertunits.com/from/kg/cm2/to/bar
mm2 to cm2:
http://www.endmemo.com/sconvert/cm2mm2.php
N to kg:
http://www.convertunits.com/from/kg/to/N

Főoldal

Stirling-motor jellemzői:

A Stirling motor külső melegítésű hőerőgép, hasonlóan a gőzgéphez, azonban víz munkaközeg helyett levegő, vagy más, alkalmasabb gázok dolgoznak benne.  A motor a gázok azon tulajdonságát használja ki, hogy azok melegítésre kitágulnak, hűtésre pedig összehúzódnak. Ez a két folyamat zárt térben váltja egymást a motor működése közben.

Működtetéséhez bármilyen külső hőforrást használhatunk, például napenergiát (lásd. a videót), geotermikus-, vagy a hasadóanyag energiáját, illetve egyéb fosszilis tüzelőanyagok elégetésekor felszabaduló hőenergiát.

                                      Napenergia hasznosítsa stirling technológiával.

Amennyiben hagyományos üzemanyagokat használunk, akkor azokat egy arra alkalmas kazánban égetjük el, és ennek égésterébe építjük/toljuk bele a motor meleg oldali részét. Ennek előnye, hogy így jobb hatásfokkal égethetőek el a tüzelőanyagok, és ezért jóval kevesebb korom, illetve egyéb szennyezőanyag keletkezik. Míg a belsőégésű motoroknál a hirtelen, robbanásszerű nyomáshullámok a kipufogórendszeren keresztül erős zajhatást keltenek, addig a Stirling-motoroknál teljesen zárt a rendszer. Hang leginkább csak a forgattyús mechanizmusból származik. Amennyiben ez pontosan van elkészítve, nem csattog, kotyog, akkor nagyon halk motor is építhető. Ezért is használják tengeralattjáróknál is a Stirling technológiát.

A Stirling motor felépítése egyszerű, nincsenek szelepek. A súrlódó alkatrészek, mint például a munkadugattyú,  a motor hideg oldalán helyezkednek el, így kisebb a hőterhelésük, ezért megbízhatóbbak és hosszabb élettartalmúak a belsőégésű társaikkal szemben.
 Egyszerűsége, látványos működése miatt mind nagyobb népszerűségnek örvend a modellezők körében is, hiszen akár néhány konzervdobozból, bicikli küllőből, cd lemezből, nagyon attraktív modelleket lehet építeni, akár komolyabb műszaki tudás, vagy műhely nélkül. Vannak olyan típusok is, amelyekben még surlódó alkatrész sincs. Ilyenek például a TMG (thermo mechanical generator), valamint a Stirling motorok újabb generációja, a termoakusztikus gépek. Ez utóbbinál, az egyetlen mozgó alkatrész, egy lineáris generátorhoz csatlakozó membrán. Súrlódó alkatrészek híjján ezek a gépek nagyon hosszú élettartamúak és kevés karbantartást igényelnek..

Hol találkozhatunk vele?
 Napjainkban főleg a napenergia farmok parabolatükreiben, tengeralattjárókban, műholdakban, űrszondákban, kisebb házi erőművekben, CHP rendszerekben, új típusú hűtőgépekben használják előszeretettel, de az élet egyre több területén kezdik felfedezni számtalan előnyének köszönhetően .

Számítógép processzor hűtése stirling-motorral

Stirling motor Hatásfoka:
A Stirling körfolyamat hőhatásfoka megegyezik a Carnot körfolyamat hatásfokával, amely elméletileg a legjobb. A Carnot körfolyamat hatásfoka:
h = 1 - (Tc/Th)
ahol:
Th - A körfolyamat legmagasabb hőmérséklete
Tc - A körfolyamat legalacsonyabb hőmérséklete
Az elméleti hőhatásfok így annál jobb, minél nagyobb a hőmérséklet különbség.
A gyakorlati hatásfok függ a kialakítástól, típustól és a precizitástól is.
A gyári Stirling motoroknál a 40 %-os hatásfok is elérhető.
Amatőr gépeknél általában az 5-10% már szép eredmény. Reméljük, hogy a házi készítésű gépek hatásfoka a jövőben javulni fog, ahogy a megfelelő szerkezeti anyagok, elérhető áron hozzáférhetővé válnak, valamint a megfelelő tapasztalat, háttértudás is rendelkezésre fog állni.
Ezért is hoztuk létre ezt az oldalt!:)

 Használható autóban?

Mivel esetünkben egy külső melegítésű gépről van szó, nem szabályozható a teljesítménye hirtelen és rugalmasan, mint egy belsőégésű motornak. Pontosabban megoldható, de csak úgy, ha a gép hatásfokának lerontásával szabályozzuk, például a hideg-meleg oldal közé szelepet teszünk és a gáz áramlási sebességét szabályozzuk. Azonban ez nem gazdaságos. Ez a egyik hátránya. Ezért leginkább olyan területeken használják, ahol egyenletesen lehet járatni, például generátort hajtanak meg vele. Ettől függetlenül voltak próbálkozások. Készítettek Stirling motorral hajtott autót (PhiIips az 1970-es években), de akkoriban nem volt versenyképes. Elektromos energiát termeltetve vele és elektromotort meghajtva, manapság már az lenne. 2008-ban el is készült az első ilyen stirling elektromos  hibrid autó. Amennyiben ez elterjedne, abban az esetben az autó „rőzsével“ is elmenne, ami az államoknak adókiesést és egyéb problémákat jelenthetne...de mi azért drukkolunk! :P

Reneszánszát, az alternatív energia szektor fellendülésének köszönheti, valamint az egyre korszerűbb szigetelési anyagoknak és technológiáknak, amelyek lehetővé teszik a nagyobb nyomású munkaközegek használatát. Ezek a gépek ugyanis nyomás alatt „bokrosodnak" meg.  Ez a másik nagy hátránya.

  Az utóbbi években rohamosan fejlődő, merőben új irányvonalú fejlesztések is megjelentek. Ilyen például a termoakusztika, ahol a gépek már nem annyira látványos működésűek, mivel nem tartalmaznak a működésükhöz szükséges mozgó alkatrészt, azonban hatásfokuk meghaladja a mozgó alkatrészekkel működő társaikét. Amiért mégis ebbe a kategóriába sorolják őket az az elv, amit használnak.

Talán a jövőben a "sufni tuningos amatőröknek" is sikerül áttörni a bűvös 10%-os határt és megnyílik a lehetőség ezen gépek háztartásban való felhasználására, hogy olcsón és környezetbarát módon világíthassunk, fűthessünk/hűthessünk...élhessünk!

Stirling gyerekeknek, kezdőknek, iskolai projekt feladatnak

                                

Gyerekeknek, iskolai projektfeladatnak, vagy akár kezdőknek a Hubert Stierhof által kitalált Rocky stirling gép megépítését ajánljuk, mivel nincs nyílt láng használata, a melegítés napenergiával történik, az elkészítéséhez pedig nincs szükség felszerszámozott műhelyre, vagy speciális alkatrészekre. Kiemelkedő kézügyességet sem követel meg. A legfontosabb feltétel talán az, hogy ne télen, napsütésben szegény időszakban építsük meg! Átlag 20-40 fok hőmérséklet különbséggel fog működni a gép, az érzékenységét pedig nagy mértékben növelhetjük, ha nedves papír zsebkendőt, vagy szövetet teszünk a hátsó (hideg) oldalára.
 Szerintem akár Ultra LTD -is lehet készíteni, ami 10 fok alatti hőmérséklet különbséget jelent a két oldal között. Ekkor szélesebb, de laposabb gépet kell építenünk, és csupán egy nedves ronggyal a hátlapján is működhet anélkül, hogy napfény érné, csupán a szoba hőmérséklete és a párolgó víz hűtötte oldal közti hőmérséklet-különbség hajtaná. Amennyiben felfüggesztjük a terelődugattyút, (én az alsó rajzon lévőt próbáltam ki) akkor a kiszorítónak még kisebb lesz a súrlódása, kisebb lesz az ellen ütemben mozgó súly, amitől szintén nagy mértékben nő az érzékenysége!

Egy mini gép:

https://www.youtube.com/watch?v=wtJwbu67yog&feature=youtu.be

Evvel a design-nal valószínűleg nagyméretű LTD gépet is könnyen lehet készíteni! A gép működési elmélete:

http://stirlingtechnology.blogspot.com/2012/01/rocky-egzotikus-mc-k.html 

Tanácsként annyi elmondható, hogy próbáljunk minél könnyebb anyagokból építeni, és az érzékenységet növelhetjük, ha nem csak jobb-bal irányban súlyozzuk ki a gépet, hanem az alja és a teteje között is. Nem baj, ha kicsit szivárog a gép, sőt kell is, hogy a folyamatos melegedés miatt ne nyomódjon ki a víz és állítódjon el egy idő után az egyensúly. Ezt úgy érdemes megoldani, hogy teljesen szivárgásmentesre építjük, majd egy apró, tűszúrásnyi lyukat szúrunk rá. A vízcsövet úgy hajlítsuk, hogy a legmélyebb pontja a hengerünkkel egy vonalba essen, mert különben a víz szép lassan hol az egyik, hol a másik oldalra tolódik, így mindig elállítja az egyensúlyt. A gép néhány másodperc, vagy perc működés után vagy az orrára, vagy a hátára fog dőlni, és nem lehet beállítani az egyensúlyát. Ha csúcsosra íveljük, akkor megbízhatóan fog működni. Az érzékenységét úgy növelhetjük, hogy csökkentjük a gép teteje és alja közötti súlyelosztást, vagyis pici súlyt teszünk a gép tetejére!, így könnyebben, nagyobbakat tud billegni, de lassabb lesz a működési frekvencia. Ráadásul elállíthatja a cső csúcsosságának a mértékét, így túl nagy súly használatával szintén állandóan elállítódhat az egyensúly. Ha a cső aljára (csúcsára) tesszük a súlyt, a gép súlypontja alacsonyabbra kerül, stabilabb lesz, gyorsabb is, de kevésbé érzékeny. Nem árt, ha a gépet könnyen bonthatóra építjük, különösen, ha víz folyik bele, szükség lehet rá! Dolgozzunk a lehetőségeinkhez mérten a legpontosabban és ne végezzünk férc munkát... például, ha csak szigetelő szalaggal rögzítjük a fedőket, az nem elég, ugyanis a szigetelőszalag, bár jó légszigetelő, de jól nyúlik, így tágulásával mozogni engedi a fedőt a gép oldalához képest. Mivel a fedők felülete nagy, a nyomásingadozások erősen hatnak rá, és ez az erő itt fog elnyelődni, nem a folyadékdugattyút fogja mozgatni. Mivel a jelenség alig látható, csak nézünk majd, mint borjú az új kapura, miért ilyen gyenge a produkció! Ha a szigetelőszalag körbetekerése előtt  kevés pillanatragasztóval körbepontozzuk a fedőt úgy, hogy az később könnyedén kitörhető legyen a gép alkatrészeinek sérülése nélkül, akkor elkerülhetjük a fedő nagymértékű, káros mozgását, "légzését"! A fentiekből adódóan, ha választani lehet, olyan konzerv doboz fedőket használjunk, amelyek merevebbek. Minél merevebb a gép oldala, annál kevesebb veszteség lesz a szuszogásából adódóan! Hogy ez milyen fontos, próbáljátok ki! A hüvelyk és a mutatóujjatokkal fogjátok át az első és hátsó fedőt, és nyomogassátok össze a gépet. Láthatjátok, hogy szemmel nem látható deformációra, a folyadék mennyit mozdul kifelé. A nap felőli fedőt be kell festeni feketére, ha lehet matt festéket használjatok, vagy a fényes fekete, már megszáradt festéket finom csiszolópapírral tegyétek mattá. Lehet használni üveglapokat, vagy petri csészét is oldalra, ekkor a belső terelődugattyú nap felőli oldalát kell feketére készíteni. Persze az egyéb kreatív ötletek, megoldások száma végtelen! A Stirling gépekre jellemző, hogy ilyen apróságokon múlik a működésük!
A gép egyensúlyát úgy állítom be, hogy a gép alján a műanyag csövet tartó drótban a műanyag cső mozgatható előre-hátra. Ajánlom még, ha tovább akarjátok tökéletesíteni, hogy olvassátok el a Stirling gép működése menűpontban a holttérre utaló részt is.
A gép méretei: 10 cm átmérőjű (konzerv tető), 4 cm magas karika (2l-es üdítős flakon) a henger, 7mm belső átmérőjű PVC cső a vízdugattyúnak használt cső.

http://www.youtube.com/watch?v=WnHH6BKk7yA&feature=youtu.be

 A felhasználható anyagok: Elég széles a skála, de az alábbi anyagok bárki számára elérhetőek. Konzerves doboz (pl. halkonzerv), szigetelőszalag, drót, lehetőleg átlátszó műanyag cső, kiszorítónak hungarocell darab, vagy hullámkarton darab, pillanatragasztó, szilikon ragasztó (pl. F.BS, Mester)
A hengert 2l-es PET palackból vághatjuk ( a visszaválthatós jobb). Hőcsapdát is szerelhetünk a gépre, amit én átlátszó CD tokból készítettem, erre szeles, hűvösebb időben lehet szükség.

Szükséges szerszámok, egyebek: olló, kés( sniccer), fűrészlap, védőszemüveg, kesztyű.

A kiszorító elkészítése: Egy lapos Hungarocell darabot ék alakúra kell vágni, hogy tudjon billegni, ill. átbillenve illeszkedjen a konzerves doboz felső oldalához, aljához. Gyerekeknél, de felnőtteknél is nehézséget okozhat ennek pontos kivitelezése, így általában könnyebb, ha alufólia galacsint gyűrűnk megfelelő alakra. Még egyszerűbb, ha (hullámkartonból, vagy más könnyű anyagból) két karikát vágunk ki (könnyen mozogjanak a hengerben), és közéjük távtartót teszünk úgy, hogy szabadon tudjanak billegni a karikák, vagy fellógatjuk őket a két oldalhoz. Esetleg a két körlapot össze is lehet ragasztani az egyik szélénél, a távtartót a másikba, és annál fogva cérnával felfüggeszteni. Így mindig magától indul, és a vékonyabb (1-2mm) hullámkartonból készített karika terelőkkel működik a legjobban a gépem, hiába van közöttük holttér!

 Veszélyforrások: Az egyik legveszélyesebb a pillanatragasztó, főleg akkor, amikor még az új flakonnak kinyomjuk a zárt tetejét, vagy a beszáradt elejét akarjuk kiszúrni tűvel. Azt javasolom, hogy a ragasztást inkább felnőttek végezzék, mégpedig védőszemüveggel, mert a ragasztó ilyenkor kispriccel és ha magunk felé tartjuk (amit soha ne csináljunk), akár a szemünkbe.  A másik dolog, amire nagyon oda kell figyelni, az ujjak összeragadása. A fűrész, olló, kés használatával pedig vágási sérülések történhetnek. Az erős napsütésen őrizetlenül hagyott gép, akár 150 fok Celsiusra is felmelegedhet, olyannyira, hogy megolvadhatnak a műanyag részek. A fentiek miatt a gépek elkészítését és használatát mindenki saját felelősségére végzi!

 A Stirling-gépek szerepe az oktatásban:  A gyermekek ma már tisztában vannak az alternatív energia fontosságával, ezért természetes érdeklődést mutatnak ezen szerkezetek irányában! Elnyeri a tanulók tetszését, és a gépek megismerése, főleg építése közben felébred az érdeklődősük a kapcsolódó , mélyebb tudás elsajátítása, majd később a fizika, a mérnöki tudás iránt. Segíti a fizikaórák érdekesebbé tételét és rámutat a fizika gyakorlati hasznára! Ráébreszti a tanulókat az energia fontosságára, az energetikai problémákra, hogy mennyi energiát használunk, illetve spórolhatunk és energiatakarékosságra nevel!

 Példa: Japán

Japánban már a kisiskolásokkal építettnek különböző Stirling gépeket, nem hiába érzékenyek a tudományra és technikára, és nem hiába járnak előttünk ezen területeken.
http://members.jcom.home.ne.jp/rikaken/stirling.html

 Amennyiben elkészítettétek ezt az egyszerű gépet jelezzétek nekünk, illetve küldjetek nekünk e-mailt a blog alján megtalálható, kapcsolatfelvételi űrlap segítségével, hogy mi is együtt örülhessünk veletek!

 Jó szórakozást!

A metronóm gép

Kezdőknek ajánlok elsőre egy gyertyával is működő, sörös doboz gépet. Ez egy folyadékdugattyús free, Ringbom típusú masina, melyet akár egy óra alatt meg lehet építeni (plusz szilikon száradási idő). Szerintem sokkal nagyobb az esély, hogy elsőre működjön, így sikerélményben lesz részed, látod hogy megy, és ez energiát, kedvet és lendületed ad a komolyabb, akár nem modell szintű gépekhez is! Ezen kívül más fajta szemléletet ad, ami kiegészítheti majd a későbbi tudásod.

Először körben levágom egy sörös doboznak a felső részét kisollóval, hogy a henger és az alja maradjon csak (de azért nagyon ne rövidítsük le, mert úgy még nem próbáltam :-) )
Lehet kapni barkácsboltokban fa csiszoláshoz használható fémszivacsot. 1-5-ig a finomságnak megfelelő jelzésűt. Ebből 2-est és 4-est használunk. 

A kezemmel nagyjából hengeresre nyomkodok a 4-es gyapotból egy jó maréknyit, majd a finomabbal körbetekerem, hogy épp akkora legyen az átmérője, hogy csak finoman súrlódjon, de már ne lötyögjön a sörös dobozban!
Csak úgy nagyjából, nem kell sokat görcsölni vele! Én abba hiszek, ha hosszabb valamivel, mint a sörös doboz, vagyis a hengerünk fele! Azért rakok kívülre a finom szivacsból, mert az jobban csúszik, és nehezebben megy át rajta a levegő, ezért nem lesz rés a kiszorító, és a hengerfal között. Akkor jó, ha finoman súrlódik! Aztán egy vékony dróttal átszúrom alulról hosszában két helyen (kb. 3 cm-re a egymástól) a kiszorító fémszivacsot, a drót végeit fent összetekerem, ahogy kijönnek felül, és ez fogja tartani a rúdján a kiszorítót! Elég gagyi dolog, de nem kell rajta sokat gondolkozni, és modellhez megteszi. Én  úgy rögzítem az esernyő merevítőhőz, hogy annak a végén van egy lyuk, és azon átfűzöm azt a vékony drótot amivel átszúrtam a szivacsot hosszában, és azután sodrom össze őket, így a kiszorító már a rúd végén csüng. Ennyi a kiszorító, 10 perc.

A következő lépés a harmonika dugattyú. (vagy szilárd dugattyú)  Ez azért jó, mert ettől az amúgy is steampunk-os jellegű gép, méginkább az lesz. Barna széles cellux, (mert jó vékony) papírzsebkendő, meg egy olyan papírhenger kell hozzá. (25-27mm átmérő kb.), ami 5 mm vastag, mert ettől lesz szép a dugattyú (szépen élezi) Az elkészítéséről a dugattyúk készítése oldalon  olvashattok bővebben, de itt egy segéd-videó, bár ezen nem papírhengert használok...

http://www.youtube.com/watch?v=b_SdiDrFIwk

Igazából 2 vagy három ragasztócsík van egymás mellett, mert különben a harmonika nem lesz elég hosszú, tehát a ragasztócsíkra egy , vagy kettő másikat is ragasztunk, kb. 5mm átfedéssel.

Annyival egészíteném még ki, hogy a harmonika két végeit szigetelőszalaggal rögzítem a papírhengerekhez, amikről aztán levágom a rögzített végű harmonikát! Ez után én még ráragasztok a szigetelőszalagra egy papírmatrica karikát is, mert a szilikon nem ragad a szigetelőszalagra! Ennek az elkészítése, egy kis gyakorlat után, szintén tíz perc, na jó, max. tizenöt!

Egy másik sörös doboz alját levágom (kb. 2,5-3 cm magasan, középre lyukat rá, és arra fogom a harmonikát ráragasztani szilikonnal. Azt fogom belenyomni a sörös dobozba! De innen szerintem már egyértelmű:

Még csak annyi, hogy sörös doboznál persze oldalról könnyebb csövet hozzáilleszteni a csövet, ami kb. 10mm belső átmérőjű legyen, hogy a víz jól tudjon mozogni benne, de a 20mm ideálisabb. Mivel a harmonika dugattyú a szélesebb, ezért a gép ott fogja leadni az erőt, a folyadék dugattyú inkább csak vezérel. Két kis teamécsessel (vagy egy nagyobb gyertyával, a gép felmelegedési ideje után megy, le-fel mint a veszedelem, de ha valaki megcsinálja, kötelező bemutatni a fórumba!

Ami még fontos, hogy a kiszorítónak nyugalmi helyzetben középen kell állnia a hengerben. Ezért egy laprugóval, amit én ásványvizes flakonbol vágtam ki, középen kell tartani. Ez a videón látható. Mivel a kiszorító középen áll, ezért a gép önstartolós! Ha eléggé melegítjük akkor megy a laprugó nélkül is, de szerintem avval jobb.
Jó építést!

Gyakorlati építési tervek

LTD stirling készítése Hudák Gábortól     A stirling motor építésének alapjai sajátítható el belőle!
LTD stirling building from Hudak Gabor (English)    The Stirling engine building foundations may be recognized from it!
Puskás Stirling-gép
MC vagy TMG stirling készítése 
Free piston stirling modell (néhány perces elkészítési idő)
Attilától: Free Piston Stirling Engine (FPSE) tutorial
A metronóm-gép
Gyerekeknek, projekt feladat iskoláknak, kezdőknek Szolár Rocky LTD 


Külföldi oldalak:
A legjobb ULTRA LTD tervrajzok, csak nehezen találhatók meg a honlapon:
http://www.photologie.fr/

Tervrajzok, amiket mailban lehet kérni!
Ultra LTD gépek építési útmutatók
LTD méretezés
Rengeteg terv
Tervek kezdőknek
Can stirling építési utmutatóképekkel, videóval
Logic System
Modell striling autó tervei
Letölthető tervrajzzal, videóval, egy modell építési útmutatója
Stirling motorral hajtott modelhajók, tervrajzokkal
HTD gamma modell CAD ábrával, instrukciókkal
Francia gamma méretezve
Gamma solar méretezve
Kicsi, de éredek vezérlésű régi gamma leírása  ugyanez élőben: http://www.emcacombine.page.tl/Stirling-Engines.htm
http://www.manfreds-hobbypage.de/seiten/start_str.htm
Linkelve a fórum:
További építési útmutatók

Elméleti dokumentumok

Frissítés pirossal !

Elsődleges fontosságú oldalak

http://hu.wikipedia.org/wiki/Stirling-motor

http://en.wikipedia.org/wiki/Stirling_engine

http://www.robertstirlingengine.com/index.php

http://fenykapu.free-energy.hu/pajert/index.htm?FoAblak=../pajert20/HazF...

http://www.eleg.hu/tiki/tiki-index.php?page=StirlingMotor

Magyar nyelven:

Érdekes részletek Andy Ross alább linkelt könyvéből magyarul  

Stirling engine kalkulátor:

http://www.bekkoame.ne.jp/~khirata/academic/simple/simplee.htm

Román nyelvű:

http://www.mec.tuiasi.ro/diverse/Ebook%20Introducere%20in%20masini%20Sti...(in%20Romanian

Német nyelvű méret kalkuláló lap, de ha kis a rajz fölé viszed az egeret, akkor nem kell tudnod németül...(Köszönet Petinek a beküldésért)

http://www.henrykoch.de/alternative-energie/stirling-heissluftmotoren/berechnung-gamma-typ.html 

Angol nyelvűek:

https://solikhinugm.files.wordpress.com/2010/10/design-of-stirling-engine.pdf

Egy Andy Ross könyv a gépeiről:

http://stirling.atw.hu/MSE.pdf

G. Walker Stirling -gépek. összefüggések a munkadugattyú, a kiszorító arányokról, regenerátorról, stb. 
http://www.findthatfile.com/search-173346-ePDF/download-documents-stirling-engines-g-walker-pdf.htm

Finkelstein-féle Air engines című könyv
http://www.media.rmutt.ac.th/media/e-book/Engineer/Automotive/Air%20Engines%20-%20The%20History,%20Science,%20and%20Reality%20of%20the%20Perfect%20Engine.pdf

Két mágneses gép:

http://www.artformfunction.com/projects/ingenious/engines/stirling/delay...

http://www.artformfunction.com/projects/ingenious/engines/stirling/gym/g...

http://sleekfreak.ath.cx:81/3wdev/VITAHTML/SUBLEV/EN1/STIRLING.HTM

Egy különleges dupla acting stirling-gépről, általában a gépekről, a regenerátorról, számítások,  számítógépes program, összefoglaló jellegű honlap németül is:

http://home.germany.net/101-276996/index.html#eng

Performance optimization of Stirling engines.pdf 343K:

http://penge.novatron.hu/zene/STIRLING%20E-Books/Performance%20optimizat...

An experimental study on the development of a b-type Stirling engine.pdf 540K:

http://penge.novatron.hu/zene/STIRLING%20E-Books/An%20experimental%20stu...

Gibson, William & Bruce Stirling - The Difference Engine.pdf 1.5M :

http://penge.novatron.hu/zene/STIRLING%20E-Books/Gibson,%20William%20&%2...

Simulation, construction and testing of a two-cylinder solar Stirling.pdf 738K:

http://penge.novatron.hu/zene/STIRLING%20E-Books/Simulation,%20construct...

Stirling_and_hot_air_engines-LQRS.pdf 86M:

http://penge.novatron.hu/zene/STIRLING%20E-Books/Stirling_and_hot_air_en...

Technological development in the Stirling.pdf 514K :

http://penge.novatron.hu/zene/STIRLING%20E-Books/Technological%20develop...

Thermodynamic analysis of a b type Stirling engine with a displacer.pdf 1.1M :

http://penge.novatron.hu/zene/STIRLING%20EBooks/Thermodynamic%20analysis...

Számítások:
http://solikhinugm.files.wordpress.com/2010/10/design-of-stirling-engine.pdf

Köszönet a gyűjteményért, leginkább BladeAttilának!

Amennyiben jó, elmélettel foglalkozó weboldalt vagy dokumentumot láttok, akkor linkeljétek itt:

http://users.atw.hu/stirlingmotor/forum/viewtopic.php?f=40&t=401&sid=10900ec65fc9ed582b604f149b5ed527

Az egyes géptípusok bemutatásánál is találtok linkeket, főleg a termoakusztikus gépeknél!

Folyt.köv.

Milyen arányai legyenek a gépemnek?

Kiindulhatunk abból, hogy mivel szeretnéd fűteni, illetve mire szeretnéd használni.

A kiszorító dugattyúkról itt olvashatsz:
http://stirlingtechnology.blogspot.hu/2012/09/a-kiszorito-dugattyu.html

Minél több gáz van a gépben, annál nagyobb lesz a teljesítménye, de annál nagyobb lesz a kiszorító súlya és a forgattyús szerkezet súrlódása.

Ha kis hőmérséklet különbséggel akarod működtetni a gépedet, akkor lapos gépet csinálj, mert a kiszorító így könnyű marad, a rövid mozgatás miatt is, kisebb forgattyús szerkezetet kell ráépítened, amitől kicsi marad a súrlódása, így a kis teljesítménytől is fog tudni működni. Ha azt akarod, hogy még kisebb hőmérsékletre működjön, inkább szélesítsd. A másik, ha nem lenne lapos a géped, hanem hosszúkás, a kis hőbevitelt a sok levegővel tovább hígítod, ami rontja a hatásfokot! Lapos gépnél viszont a levegő mennyiségéhez képest nagy a felület, amitől jobban megmarad az a  kis energiasűrűség.

Ha nagy hőmérséklet különbséggel akarod meghajtani a gépedet, akkor a lapos gép nem lesz jó, mivel hőálló anyagokat kell használnod. Általában fémet hengernek, esetleg kiszorítónak is, és mivel közel van a hideg és a meleg oldal, ezért az átvezeti a hőt, anélkül, hogy munkába fogtuk volna. Ezért a HTD gépek hosszabb alakúak. A nagy hőmérséklet különbség miatt nagyobb az ereje, ezért a nagyobb forgattyús szerkezet nagyobb súrlódása aranyaiban kisebb jelentőségű. Ha nagy hőmérsékletre lapos, széles gépet csinálnánk, akkor különlegesebb hőszigetelő anyagokat kellene használni, speciálisabb építési módokat, melyek az amatőrök számára nehezebben elérhetőek. A nagy lapos felületek a nagy nyomásváltozásokra domborodhat, homoríthat (lélegezhet), és ez elvehet a hatásfokból. Ha vastagabb lemezt használsz, akkor kisebb lesz valamivel a hővezetése, ha meg merevítéseket raknál rá, bonyolódik az építés. Másrészt, a nagy felület viszont pozitív hatású lenne, de egyenletesen kell fűtened. Tehát, nem érdemes lapos széles gépet építeni, ha vihargyújtóval akarod fűteni, mert a hőmérséklet hiába lesz magas, ha a hőmennyiség eloszlik.  

Minél magasabb a hőmérséklet különbség, azaz minél koncentráltabban visszük be a hőmennyiséget, hőenergiát, annál magasabb hatásfokkal lehet mozgási energiává alakítani. Törekedj, rá, hogy minél kevesebb holt tér legyen a gépedben (a regenerátor belső tere is holt térnek számít)!

LTD készítése Hudák Gábortól!

LTD Stirling modell építése!

Ezt a leírást azért készítettem, hogy aki első LTD motorját szeretné megépíteni magyar nyelvű leírást találjon képekkel és méretekkel.
A felhasznált anyagok a lehető legegyszerűbbek, hogy minél olcsóbb legyen a beszerzésük. (Kb.: 1500-2000Ft)



Anyagszükséglet:
-2 db. Befőttesüveg fedő (10 cm-es)
-1 db. Orvosi gumikesztyű vagy lufi (kipróbáltam a folpakot is)
-1 cs. Hústű v. gémkapocs (tengelyeknek)
-2 db.Hurkapálcika
-2 db. Szívószál (vastagabb fajta)
-2 db. Sörös doboz (a sört meg kell inni)
-1 db. Műanyag golyóstől külseje
-kb. 10 db. Gyöngy
- Egy kis darab depron vagy hungarocell
-Különböző vastagságú konzervdoboz (kell az alsó-felső fedele és a hengertest)

Ragasztók:
- Szilikon tömítő (ecetsavas)
- Több tubus pillanatragasztó
-Epoxi ragasztó (gyors kötésű)




Építés:
1 lépés:
Az egyik fedőre fúrunk egy kb. 12mm-es lyukat, a széle kb. 12mm-re legyen a fedő szélétől. Majd a fedő belső peremén a menetek bütykeit kihajtjuk.
-Ez lesz a felső fedő.

2. lépés:
Egy vastagabb kartonból kivágunk egy 93mm átmérőjű korongot sablonnak, majd kartonból kivágunk egy 24x297 mm-es csíkot és egy 24x20mm-es darabot. A hosszú csík felénél (12mm) egy vonalat húzunk, majd a vonallal befelé a sablon köré hajlítjuk és a kis papírdarabbal összeragasztjuk.






3.lépés:
Ha megszáradt a papírhenger beletesszük a sablont úgy, hogy mindenhol a  vonalon legyen, majd megkenjük az élét ragasztóval és a felső fedőbe ragasztjuk.

4.lépés:
Ha már biztosan tart a ragasztó a henger és a felső pereme közti rést feltöltjük szilikon pasztával. Ha már megkötött a belső sablont letoljuk a henger aljára és a közepét átjelöljük a fedőre, majd a fedőt átszúrjuk. A lyuk épp akkora legyen, hogy a tengelynek való rúd könnyen mozogjon benne.

5.lépés
A kiszorító egy 87mm átmérőjű és 12mm magas henger, én depronból készítettem (2x6mm vastag) de jó a  hungarocel is. A közepét kifúrom, majd a lyukat kitöltöm epoxival és beállítom a tengelyt.
-Mikor már öntartó a ragasztó, de még lehet mozgatni, akkor pontosan merőlegesre állítom a tengelyt a kiszorító síkjára.











6. lépés:
-A műanyag tollból levágunk egy 15mm-es darabot
-a konzervdoboz fedeléből kivágunk 1db. tollcső átmérőjű korongot, majd átszúrjuk úgy, hogy a kiszorító tengelye könnyen mozogjon.
-A korongot felragasztjuk a tollszárra epoxival.







7.lépés:
-A kiszorítót beletesszük a hengerbe, majd a tengelyre ráhúzzuk a megvezetőt és körbekenjük epoxival.
-Mikor már öntartó a ragasztó, de még állítható, akkor megfordítjuk a gépet és megnézzük, hogy szabadon mozog-e a kiszorító (pont középen van-e és nem ér a falhoz), majd a henger tetejéig toljuk és megnézzük, hogy síkban van vele és nem ferde. Ha igen, állítunk a megvezetőn.







8.lépés:

-A kiszorítót a helyére tesszük, majd az egészet rárakjuk a másik fedőre (a fedő belseje lefelé nézzen) majd néhány csepp pillanatragasztóval ideiglenesen rögzítjük a helyén.
- A széleit körbekenjük epoxival, majd miután megkötött, ez fogja légmentesen szigetelni a hengert.

9.lépés:

-A ragasztó kikeményedése után a képen látható formára hajlítjuk a kiszorító tengelyét.

10.lépés:
-Kartonból kivágunk 33mm külső és 24mm belső átmérőjű karikákat (5-8db.). Majd pillanatragasztóval egymásra ragasztjuk őket úgy, hogy egy 4mm magas csövet kapjunk.





11. lépés:
-Az orvosi kesztyűből kivágunk egy darabot, majd kartonból csinálunk 2db. 17mm átmérőjű korongot, majd a membrán két oldalára egymás fölé ragasztjuk pillanatragasztóval (vigyázzunk, hogy ne jöjjön ki oldalt a ragasztó, mert ferdén mozoghat a membrán).
Én itt orvosi kesztyűt használok, de ki lehet próbálni a lufit is, ha esetleg a használat közben elszakad a membrán, érdemes a 9-13 lépést újra megcsinálni, vagy a szakadásra egy kis szilikon tömítőt kenni.





12. lépés:
-Keressünk valamit ami 3mm magas és ideiglenesen ráragasztjuk az egyik 17mm-es korongra. Majd az alátéttel lefelé egy sima felületre tesszük. Ezután a 9. lépésben elkészült gyűrű egyik felét megkenjük pillanatragasztóval, majd rányomjuk a membránra (igyekezzünk úgy csinálni, hogy pont középre kerüljön a fekete papírgyűrű, mert különben ferdén fog mozogni a membrán)

13.lépés:
-Levágjuk a felesleges anyagot, majd a 9. lépésben lévő mérettel kivágunk egy karikát és a  membránra ragasztjuk.













14.lépés:
-A membrántartó alját vastagon megkenjük epoxi ragasztóval, és a gépre rakjuk, majd a lyuk fölé ragasztjuk.
-Ha elég alaposan megkentük, akkor a ragasztás nem ereszti a levegőt, ha megnyomjuk a fedőt, mozog a membrán.
-Miután megkötött a ragasztó, vizet forralunk és egy pohárba önjük, majd rátesszük a gépet. Egy kicsit várunk, majd megmozgatjuk a kiszorítót, és a membrán szépen elkezd mozogni (Ha nem  mozog, akkor valahol ereszt minden ragasztást kenjünk be újra).

LTD készítése 2. oldal

LTD készítése 3. oldal