음료수 캔 몇 개와 기타 찾기 쉬운 액세서리 몇 개만 있다면 최초의 상업적으로 실행 가능한 엔진 중 하나를 다시 만들 수 있습니다. 크기는 작지만 콜라 캔 스털링 엔진은 선반 위에서 부글부글 부글부글 끓고, 플라이휠을 회전하고, 몇 개의 팬 블레이드를 돌리거나, 심지어 몇 와트를 생성할 때 여전히 우리 집단의 기계적 영혼에 이야기합니다.
그 단순함이 다른 시간을 불러일으킵니다. 그리고 개념 증명으로 보든, 흥미로운 모델로 보든, 대화 조각으로 보든, 운동 조각으로 보든 소다 캔 스털링 엔진을 만드는 것은 과거로 한 발 더 나아가는 좋은 방법입니다.
스털링 엔진은 1816년 개념을 발명한 로버트 스털링의 두뇌 자식이었습니다. 그의 엔진 뒤에 있는 아이디어는 당시 최신 기술인 증기가 아니라 공기를 사용하여 엔진에 동력을 공급하는 것이었습니다.
스털링의 엔진을 다른 엔진과 차별화한 것은 연비를 향상시킨 "이코노마이저"의 사용이었습니다. 이것은 이제 재생기로 알려져 있습니다. 1816년과 1843년 사이에 스털링과 그의 형제 제임스는 엔진의 디자인과 효율성을 개선했습니다. 19세기 중반까지 그의 엔진은 주조 공장을 포함한 주요 산업에 동력을 공급했습니다. 그러나 그의 엔진은 대부분의 열풍 엔진과 마찬가지로 저전력 응용 분야에 더 적합했습니다. 자주 폭발하는 증기 기관에 대한 더 안전한 대안을 만들고자 하는 그의 열망은 성장하는 산업을 운영하기 위해 더 많은 전력이 필요하다는 이유로 무산되었습니다.
스털링 엔진에 대해 가장 먼저 알아야 할 것은 부품이 함께 작동하는 방식과 작동 방식입니다.
콘텐츠
스털링의 재생기를 제거하면 뜨거운 공기 엔진이 생깁니다. 열풍 엔진의 작동 원리는 간단합니다. 공기는 "작동 유체"라고 하는 것이 됩니다. 대부분의 소다 캔 스털링 엔진의 경우 열원은 티 라이트 양초로 공기를 가열하여 팽창시킵니다. 그런 다음 공기가 냉각되어 수축합니다. 공기 또는 작동 유체의 팽창과 수축은 열역학적 순환입니다. 이제 이 열역학적 주기를 사용하여 피스톤을 움직이면 열역학적 주기가 유용한 기계적 작업을 생성하도록 효과적으로 허용했습니다. 피스톤에 크랭크샤프트를 붙이고 플라이휠을 추가하면 엔진의 기본이 됩니다.
하나의 스털링 엔진을 구축하고 자가제조 엔지니어링에 대한 몇 가지 교훈 이상을 배우게 될 것입니다. 무엇보다도 건물을 짓는 것은 매우 재미있고 대부분의 사람들이 쓰레기라고 생각하는 것들로 창의력을 발휘할 수 있는 기회를 제공합니다. 작동하는 모습을 보면 완전히 새로운 차원으로 올라갑니다.
간단하게 들리나요? 그렇긴 한데, 엔진이 만들어지기까지는 아직 시간이 남아 있습니다. 엔진이 질식하기 전에 더 많은 구성 요소, 몇 가지 재료 및 이 모든 것이 어떻게 결합되는지 이해해야 합니다.
필요한 것은 다음과 같습니다.
구성할 구성 요소를 둘러보고 구성 요소가 어떻게 작동하는지, 어떤 역할을 하는지, 모두 어떻게 결합되는지 살펴보겠습니다.
스털링 역사로버트 스털링은 공기 엔진을 처음 시도한 사람은 아니었지만 실용적인 상용 제품을 만든 사람은 처음이었고 그의 엔진 설계는 1818년 채석장의 물 펌프에 동력을 공급하는 데 사용되었습니다.
"시계 제작자처럼 생각해야 합니다."라고 오랜 스털링 엔진 제작자이자 작가이자 교육자인 Jim Larsen은 말합니다. "세세한 부분에 신경을 써야 합니다. 세세한 부분에 신경을 쓰면 성공할 확률이 높아집니다."
스털링 엔진의 주요 구성 요소는 비교적 간단하고 간단합니다. 우리가 소다 캔 엔진에 초점을 맞추는 동안 엔진은 페인트 캔에서 오일 드럼에 이르는 다양한 재료를 사용하여 제작되었습니다. Larsen은 추수감사절 챌린지에서 시댁을 방문하면서 냄비와 프라이팬을 비롯한 다양한 철물점 자재로 스털링 엔진을 만들었다고 말했습니다.
알루미늄 소다 캔은 엔진에 딱 맞는 기성품의 미리 성형된 모양을 제공합니다. 그들은 또한 작업하기 쉽고 물론 매우 저렴합니다. 그리고 진지하게 사용하기에 충분히 견고하지는 않지만 대부분의 엔진 계획에서 생성되는 초소형 마력을 견딜 것입니다.
압력 챔버 폐쇄 시스템 내에서 포로 공기 또는 작동 유체를 보유하는 용기입니다. 열역학 사이클 동안 공기가 가열되고 냉각되는 곳입니다. 공기 및 압력 누출이 많은 엔진의 골칫거리가 될 수 있지만 압력 챔버는 실제로 작은 제어 누출이 필요합니다. 이 누출이 없으면 챔버는 단순히 기압계가 되어 주변 공기의 기압 변화에만 반응합니다.
Larsen은 많은 스털링 건축업자가 압력 챔버의 작동 유체를 공기에서 헬륨으로 변경하는 것을 선택한다고 말했습니다. 이는 열역학적 주기 동안 더 잘 반응합니다.
드라이브 메커니즘 크랭크 샤프트를 구동하기 위해 압력 챔버 내부의 공기의 팽창과 수축을 사용합니다. 구동 메커니즘은 엔진 측면에 부착되거나 엔진 구조에 통합될 수 있습니다.
Larsen의 경우 크랭크축 엔진의 가장 중요한 부분으로 타이밍, 디스플레이서의 이동, 플라이휠의 속도, 전체의 균형에 이르기까지 전체의 모든 부분에 영향을 미칩니다. Larsen은 "이 부분은 바로잡기 위해 시간을 투자하고 싶은 부분입니다."라고 말했습니다.
플라이휠 엔진이 작동하고 있다는 표시 이상의 역할을 합니다. 일종의 에너지 저장 장치 역할을 합니다. 균형이 잘 잡힌 플라이휠은 모터의 파워 스트로크 동안 생성된 에너지를 가져와 저장합니다. 플라이휠 아래로 디스플레이서를 밀어내는 데 에너지가 필요할 때 마찰 및 기타 힘을 극복하기 위해 저장된 에너지를 제공합니다. 좋은 플라이휠이 없으면 디스플레이서는 단순히 챔버의 상단으로 올라가서 거기에 머물 것입니다.
Larsen은 균형 잡힌 플라이휠을 갖는 것이 효율성의 핵심이라고 말했습니다. 휠의 균형이 맞지 않으면 엔진이 휠을 움직이기 위해 더 열심히 일해야 합니다. "당신은 엔진이 해야 하는 것보다 더 많은 일을 하는 것을 원하지 않을 것입니다."라고 그는 말했습니다.
디스플레이서 뜨거운 공기 엔진에서 압력 챔버 내의 공기를 대체하는 역할을 합니다. 공기가 가열되고 냉각되어 팽창과 수축을 일으키는 열역학적 사이클 없이는 엔진이 작동할 수 없음을 기억하십시오. 압력 챔버가 공기를 대체할 어떤 것도 없이 단순히 가열된다면 내부의 공기는 가열되고 팽창하지만 절대 수축하지 않습니다.
바닥에 열원이 있는 뜨거운 공기 엔진은 공기를 냉각시키기 위해 일반적으로 얼음이나 찬 물과 같은 상단의 냉각도 사용합니다. 공기가 가열되면 팽창하여 디스플레이서를 압력 챔버의 상단 부근으로 이동시킵니다. 챔버 상단에서 공기가 냉각되고 수축하며 디스플레이서를 아래로 이동합니다. 이 모든 것이 구동 메커니즘, 크랭크샤프트 및 플라이휠의 도움으로 이루어집니다.
디스플레이서(displacer)는 가장 일반적으로 중앙을 관통하는 가벼운 와이어가 있는 압연 강모 조각입니다. Larsen이 시계 제작자처럼 생각해야 한다고 말한 것을 기억하십니까? 이것은 그 중 하나입니다. 디스플레이서는 압력 챔버 내에서 자유롭게 미끄러질 수 있어야 하며 동시에 대부분을 채울 수 있어야 합니다. 일부 흐름을 제한하면서 공기의 자유로운 흐름을 허용해야 합니다. 아이디어는 마찰을 최소화하고 효율성을 극대화하는 것입니다. 이 테마는 엔진을 구성하는 내내 변함이 없습니다.
히트 박스 단순히 엔진이 앉는 스탠드입니다. 열원은 엔진 아래에 있습니다.
이것은 많은 수익이 아닌 많은 작업처럼 보입니다. 그러나 엔진을 완성하고, 문제를 해결하여 작동하도록 하고, 저절로 부풀어오르는 것을 볼 때 확실한 느낌이 있습니다. Larsen의 경우 그의 매력은 반년 이상 전에 시작되었지만 당신의 관심은 지금부터 며칠 안에 시작될 수 있습니다.
동영상소다 캔 스털링 엔진이 작동하는 모습을 보려면 이 동영상과 온라인에서 여러 동영상을 확인하세요.
출처
