Pašdarināts divu cilindru tvaika dzinējs. Kā no iekšdedzes dzinēja izgatavot tvaika dzinēju “dari pats” tvaika dzinēju

Pat ja sportistam jau ir liela pieredze kuģu modeļu-kopiju veidošanā, tomēr, projektējot jaunu mikrotrauku, viņš neizbēgami saskaras ar problēmu - kādu dzinēju likt topošajai kopijai! Sildīšana vai kompresija – būs problēmas ar degvielu, trokšņu slāpēšanu un vibrācijām. Elektriskā! Bet tas nav bez trūkumiem, jo īpaši ņemot vērā lielo elektrisko akumulatoru masu.

Un kāpēc gan neiziet pa krāsaināko ceļu un izmantot īstu miniatūru tvaika dzinēju, piemēram, tvaikoņu kopijām! Mēģinājums īstenot šo sākotnēji šķietami grūto ideju deva ļoti interesantus rezultātus.

Pirmkārt - tieši par dzinēju (tvaika instalācijā ir iekļautas vēl daudzas lielas sastāvdaļas). To ir vieglāk izgatavot, pamatojoties uz jebkuru no pietiekama darba tilpuma ICE modeļiem. Starp citu, šiem mērķiem ir labi piemērots tāds motors kā “Kometa” MD-5, kas jau sen ir pierādījis sevi regulārā kvēlošanā kā pilnīgi nedarbīgs. Tvaika versijai vislabāk ir izgatavot jaunu cilindra starpliku un tajā izveidot tikai izplūdes logus, lai tvaiks varētu izplūst. Apvedceļa (iztīrīšanas) logi nav nepieciešami - to neesamības gadījumā motora karteris tiks aizvērts, kas ļaus uzturēt pietiekamu daudzumu eļļas karterī iekārtas darbības laikā.

Nākamais darba posms tvaika elektrostacijā ir divu tvertņu izgatavošana: ūdenim un benzīnam vai citai šķidrajai degvielai. Ūdens tvertne ir lodēta no biezas loksnes misiņa vai nerūsējošā tērauda, kura biezums ir vismaz 0,8-1 mm (ārkārtējos gadījumos ir piemērots biezs jumta dzelzs). Materiāla izvēle ir saistīta ar to, ka ūdens tvertne instalācijas darbības laikā būs zem tāda paša spiediena kā visa tvaika sistēma. Degvielas tvertne var nebūt tik spēcīga un mazāka tilpuma. Tās izmēri ir izvēlēti praktiski.

Viena no svarīgākajām instalācijas sastāvdaļām ir tvaika katls. Tās dizains ir skaidrs no rasējumiem, un katrs pats var izvēlēties materiālus un tehnoloģijas katla elementu izgatavošanai pēc savām vēlmēm un iespējām.

1 - degvielas padeves caurule (vara, Ø 3 mm), 2 - siltummainis-iztvaicētājs, 3 - sprauslu padeves caurule (vara, Ø 3 mm), 4 - tvaika nosūkšanas caurule, 5 - ūdens iztvaicētājs (caurules Ø 3-4 mm ), 6 - žalūzijas gaisa padevei liesmai, 7 - sprausla, 8 - sprauslu montāžas bloks, 9 - apakšējā kamera, 10 - ūdens padeves caurule iztvaicētājam, 11 - korpuss-caurule.

Siltummainis - degvielas iztvaicētājs var būt izgatavots no vara kastes no vecā barometra vai plānas vara caurules spoles veidā. Degvielas smidzināšanas sprausla ir pārveidota no tualetes smidzinātāja.

1 - tvaika padeves caurule no katla uz dzinēju, 2 - misiņa vārsta korpuss, 3 - atspere, 4 - lodveida vārsts. Lai vārsts darbotos dzinēja virzuļa apakšā, centrā ir jāuzstāda stūmējs, kuram, virzulim tuvojoties augšējam miršanas punktam, ir jānospiež lodveida vārsts uz augšu, tādējādi ielaižot nākamo daļu. tvaika zem spiediena.

1 - korpuss (jumta dzelzs vai lokšņu misiņš), 2 - uzpildes kakls (hermētiski noslēdzas), 3 - vārsts (nipelis no velosipēda vai motocikla), 4 - patērējamais krāna vārsts.

Sagatavošanās tvaika dzinēja pārbaudei nav grūta. Mašīnu eļļu ielej pārveidotā iekšdedzes dzinēja karterī; standarta karburatora difuzorā ir ievietots spraudnis (eļļa jāmaina pēc apmēram 50 mašīnas darbības stundām). Tvertnes ir piepildītas ar ūdeni (vēlams destilētu, kas novērsīs katlakmens veidošanos tvaika sistēmā) un attiecīgi jebkuras markas benzīnu. Abas tvertnes ir hermētiski noslēgtas. Pēc tam tvaika katla apakšējā daļā ievieto aizdedzinātu sausā spirta tableti, un caur tvertnēs ielodētajiem sprauslām tajās tiek iesūknēts gaiss, radot pārmērīgu spiedienu. Tagad jūs varat atvērt patērējamos krānus-vārstus. Pēc kāda laika, kad degvielas iztvaikošanas siltummainis uzsilst, katla liesmas sistēma pārslēgsies uz automātisko režīmu, nepārtraukti pievadot benzīnu zem spiediena uz sprauslas sprauslu. Lai motors darbotos, pietiek pāris reizes pagriezt tā kloķvārpstu. Motora ātrumu kontrolē ūdens padeve un liesmas augstums.

Kopēšana no foruma:
auto tur ir uzstādīts uz laivas, kas mums nav vajadzīgs

LAIVA AR TVAIKA DZINĒJU

Korpusu izgatavošana
Mūsu laivas korpuss ir zāģēts no sausa, mīksta un viegla koka: liepa, apses, alksnis; ar bērzu ir grūtāk un grūtāk strādāt. Var ņemt arī egli vai priedi, bet tās viegli ieduras, kas apgrūtina darbu.
Izvēloties piemērota biezuma baļķi, apvelciet to ar cirvi un nozāģējiet vajadzīgā izmēra gabalu. Virsbūves izgatavošanas secība ir parādīta attēlos (skat. 33. tabulu, pa kreisi, augšā).
Izgrieziet klāju no sausa dēļa. No augšas klāju padariet nedaudz izliektu, kā uz īstiem kuģiem, lai uz tā uzkritušais ūdens plūst pāri bortam. Ar nazi izgrieziet uz tā seklas rievas, lai klāja virsmai piešķirtu dēļu izskatu.

Katlu konstrukcija
Izgriežot skārda gabalu ar izmēru 80x155 mm, salieciet malas aptuveni 10 mm platumā pretējos virzienos. Pēc skārda saliekšanas gredzenā saliektās malas savieno šuvē un pielodē (skat. tabulu, vidū, pa labi). Salieciet sagatavi, lai izveidotu ovālu, gar to izgrieziet divus ovālus dibenus un pielodējiet tos.
Izduriet divus caurumus katla augšpusē: vienu ūdens iepildīšanas aizbāznim, otru tvaika novadīšanai tvaikonī. Sukhoparnik - maza apaļa burka no alvas. No tvaikoņa iznāk no skārda pielodēta neliela caurule, uz kuras gala tiek uzvilkta vēl viena gumijas caurule, pa kuru tvaiki nonāk tvaika mašīnas cilindrā.
Uguns kamera ir pielāgota tikai spirta lāpai. Kurtuves apakšā ir skārda dibens ar izliektām malām. Attēlā parādīts kurtuves modelis. Pārtrauktās līnijas parāda locīšanas līnijas. Kurtuve nav iespējams pielodēt; tā sānu sienas ir piestiprinātas ar divām vai trim mazām kniedēm. Sienu apakšējās malas ir izliektas uz āru un nosegtas ar skārda dibena malām.
Deglim ir divi kokvilnas daktis un gara piltuves formas caurule, kas pielodēta no skārda. Pa šo cauruli deglī var ieliet spirtu, neizņemot katlu ar kurtuvi no laivas vai degli no kurtuves. Ja apkures katls ir savienots ar tvaika dzinēja cilindru ar gumijas cauruli, kurtuve ar katlu var viegli izņemt no laivas.
Ja nav alkohola, varat izgatavot kurtuvi, kas darbosies uz smalkām iepriekš aizdedzinātām oglēm. Ogles ielej skārda kastē ar redeļu dibenu. Kurtuvē ir uzstādīta kaste ar oglēm. Lai to izdarītu, katls būs jāpadara noņemams un jānostiprina virs kurtuves ar stiepļu skavām.

Mašīnu izgatavošana
Laivas modelis ir aprīkots ar tvaika dzinēju ar šūpojošo cilindru. Šis ir vienkāršs, taču labi funkcionējošs modelis. Kā tas darbojas, ir parādīts 34. tabulā augšējā labajā stūrī.
Pirmā pozīcija norāda tvaika ieplūdes brīdi, kad atvere cilindrā sakrīt ar tvaika ieplūdi. Šajā stāvoklī tvaiks iekļūst cilindrā, nospiež virzuli un nospiež to uz leju. Tvaika spiediens uz virzuli tiek pārsūtīts caur savienojošo stieni un kloķi uz dzenskrūves vārpstu. Virzulim kustoties, cilindrs griežas.
Kad virzulis nedaudz atpaliek no apakšējā punkta, cilindrs stāvēs taisni un tvaika ieplūde apstāsies: cilindra caurums vairs nesakrīt ar ieplūdes atveri. Bet vārpstas griešanās turpinās, jau spararata inerces dēļ. Cilindrs griežas arvien vairāk, un, virzulis sāk kustēties uz augšu, cilindra urbums sakrīt ar citu izeju. Izplūdes tvaiks cilindrā tiek izspiests caur izplūdes atveri.
Kad virzulis paceļas augstākajā pozīcijā, cilindrs atkal iztaisnosies un izplūdes atvere aizvērsies. Virzuļa apgrieztās kustības sākumā, kad tas jau ir sācis krist, cilindra caurums atkal sakritīs ar tvaika ieplūdi, tvaiks atkal ieplūdīs cilindrā, virzulis saņems jaunu spiedienu un viss atkārtosies.
Izgrieziet cilindru no misiņa, vara vai tērauda caurules ar cauruma diametru 7-8 mm vai no tukšas kasetnes korpusa ar atbilstošu diametru. Caurulei jābūt gludām iekšējām sienām.
Izzāģējiet savienojošo stieni no 1,5-2 mm biezas misiņa vai dzelzs plāksnes, izgrieziet galu bez cauruma.
Ielejiet virzuli no svina tieši cilindrā. Liešanas metode ir tieši tāda pati kā iepriekš aprakstītajai tvaika mašīnai. Kad liešanas vads ir izkusis, vienā rokā paņemiet ar knaiblēm saspiesto savienojošo stieni, bet ar otru roku ielejiet svinu cilindrā. Nekavējoties iegremdējiet savienojošā stieņa skārda galu vadā, kas vēl nav sacietējis iepriekš norādītajā dziļumā. Tas būs stingri pielodēts virzulī. Pārliecinieties, vai savienojošais stienis ir iegremdēts tieši vertikāli un virzuļa centrā. Kad lējums ir atdzisis, virzuli ar savienojošo stieni izspiediet no cilindra un uzmanīgi notīriet.
Izgrieziet cilindra vāku no misiņa vai dzelzs ar biezumu 0,5-1 mm.
Tvaika dzinēja ar šūpojošo cilindru tvaika sadales ierīce sastāv no divām plāksnēm: cilindra tvaika sadales plāksnes A, kas ir pielodēta pie cilindra, un tvaika sadales plāksnes B, kas pielodēta pie statnes (rāmja). Tos vislabāk var izgatavot no misiņa vai vara un tikai kā pēdējo līdzekli no dzelzs (skatīt tabulu pa kreisi, augšā).
Plāksnēm cieši jāpieguļ vienai pret otru. Lai to izdarītu, viņi steidzas. Tas tiek darīts šādi. Izņemiet tā saukto testa flīzi vai paņemiet nelielu spoguli. Nosedziet tās virsmu ar ļoti plānu un vienmērīgu melnas eļļas krāsas vai kvēpu kārtu, kas notīrīta uz augu eļļas. Krāsu ar pirkstiem berzē uz spoguļa virsmas. Novietojiet skrāpējamo šķīvi uz spoguļa virsmas, kas pārklāta ar krāsu, piespiediet to ar pirkstiem un kādu laiku pārvietojiet to no vienas puses uz otru gar spoguli. Pēc tam noņemiet plāksni un ar speciālu instrumentu - skrāpi nokasiet visas izvirzītās ar krāsu klātās vietas. Skrāpi var izgatavot no vecas trīsstūrveida vīles, uzasinot tās malas, kā parādīts attēlā. Ja metāls, no kura izgatavotas tvaika sadales plāksnes, ir mīksts (misiņš, varš), tad skrāpi var aizstāt ar nazi.
Kad visas izvirzītās ar krāsu pārklātās vietas no plāksnes ir noņemtas, noslaukiet atlikušo krāsu un vēlreiz novietojiet plāksni uz testa virsmas. Krāsa tagad aptvers lielu plāksnes laukumu. Ļoti labi. Turpiniet skrāpēt, līdz visa plāksnes virsma ir pārklāta ar maziem, biežiem krāsas plankumiem. Pēc tvaika sadales plākšņu noformēšanas pielodējiet skrūvi, kas ievietota plāksnē izurbtajā caurumā, pie cilindra plāksnes A. Pielodējiet plāksni ar skrūvi pie cilindra. Pēc tam pielodējiet arī cilindra vāku. Pie mašīnas rāmja pielodējiet vēl vienu plāksni.
Izgrieziet rāmi no 2-3 mm biezas misiņa vai dzelzs plāksnes un piestipriniet to ar divām skrūvēm pie laivas dibena.
Izgatavojiet dzenskrūves vārpstu no 3-4 mm biezas tērauda stieples vai no komplekta “dizainera” ass. Vārpsta griežas caurulē, kas pielodēta no skārda.Precīzi gar vārpstu līdz galiem pielodētas misiņa vai vara paplāksnes ar caurumiem.Ielejiet caurulē eļļu, lai ūdens nevarētu iekļūt laivā pat tad, kad caurules augšējais gals atrodas zem ūdens līmenis. Dzenskrūves vārpstas caurule tiek fiksēta laivas korpusā ar pielodētas slīpi apaļas plāksnes palīdzību. Aizpildiet visas plaisas ap cauruli un montāžas plāksni ar izkausētiem sveķiem (var) vai pārklājiet ar špakteli.
Kloķis ir izgatavots no nelielas dzelzs plāksnes un stieples gabala, un tas ir piestiprināts pie vārpstas gala ar lodēšanu.
Izvēlieties spararatu gatavu vai atlietu no cinka vai svina, tāpat kā iepriekš aprakstītajam vārstu tvaika dzinējam. Uz galda aplī parādīta liešanas metode skārda kārbā, bet taisnstūrī - māla veidnē.
Propellers ir izgriezts no plāna misiņa vai dzelzs un pielodēts līdz vārpstas galam. Salieciet lāpstiņas ne vairāk kā 45° leņķī pret dzenskrūves asi. Ar lielāku slīpumu tie neieskrūvēsies ūdenī, bet tikai izkaisīs to apkārt.

Montāža
Kad esat izgatavojis cilindru ar virzuli un savienojošo stieni, mašīnas rāmi, kloķi un dzenskrūves vārpstu ar spararatu, varat sākt marķēt un pēc tam urbt rāmja tvaika sadales plāksnes ieplūdes un izplūdes atveres,
Marķēšanai vispirms ir jāizurbj caurums cilindra plāksnē ar 1,5 mm urbi. Šim caurumam, kas izurbts plāksnes augšdaļas centrā, jāiekļaujas cilindrā pēc iespējas tuvāk cilindra galvai (sk. 35. tabulu). Izurbtajā caurumā ievietojiet zīmuļa svina gabalu tā, lai tas izvirzītu 0,5 mm no cauruma.
Novietojiet cilindru kopā ar virzuli un savienojošo stieni vietā. Uz cilindra plāksnē pielodētās skrūves gala uzvelciet atsperi un pieskrūvējiet uzgriezni. Cilindrs ar grafītu, kas ievietots caurumā, tiks nospiests pret rāmja plāksni. Ja tagad pagriežat kloķi, kā parādīts tabulā iepriekš, grafīts uz plāksnes uzvilks nelielu loku, kura galos jums jāizurbj caurums. Tie būs ieplūdes (kreisais) un izejas (labais) porti. Padariet ieeju nedaudz mazāku par izeju. Ja ieplūdes atvere tiek urbta ar urbi ar diametru 1,5 mm, tad izplūdes atveri var urbt ar urbi ar diametru 2 mm. Marķējuma beigās noņemiet cilindru un noņemiet irbuli. Uzmanīgi nokasiet nost urbumus, kas palikuši pēc urbšanas gar urbuma malām.
Ja pie rokas nav maza urbja un urbja, tad ar zināmu pacietību caurumus var izurbt ar urbi, kas izgatavota no resnas adatas. Nolauziet adatas actiņu un ieduriet to līdz pusei koka rokturī. Asināt izvirzīto acs galu uz cieta bloka, kā parādīts aplī uz galda. Pagriežot rokturi ar adatu vienā vai otrā virzienā, jūs varat lēnām urbt caurumus. Tas ir īpaši viegli, ja plāksnes ir izgatavotas no misiņa vai vara.
Stūre ir izgatavota no skārda, resnas stieples un 1 mm biezas dzelzs (skat. tabulu pa labi, zemāk). Lai ielej ūdeni katlā un spirtu degli, jums ir nepieciešams pielodēt nelielu piltuvi.
Lai modelis nenokristu uz sāniem uz sauszemes, tas ir uzstādīts uz statīva - statīva.

Mašīnas pārbaude un palaišana
Kad modelis ir pabeigts, varat sākt tvaika dzinēja testēšanu. Ielejiet vēršus katlā līdz 3/4 augstuma. Ievietojiet daktis degli un ielejiet spirtu. Ieeļļojiet mašīnas gultņus un berzes daļas ar šķidru mašīnu eļļu. Noslaukiet cilindru ar tīru drānu vai papīru un arī ieeļļojiet to. Ja tvaika dzinējs ir uzbūvēts precīzi, plākšņu virsmas ir labi noslīpētas, tvaika ieplūdes un izplūdes atveres ir pareizi marķētas un izurbtas, nav nekādu deformāciju un mašīna viegli griežas aiz skrūves, tai nekavējoties jāiet.
Iedarbinot mašīnu, ievērojiet šādus piesardzības pasākumus:
1. Neatskrūvējiet ūdens uzpildes aizbāzni, ja katlā ir tvaiks.
2. Neveidojiet stingru atsperi un nepievelciet to pārāk daudz ar uzgriezni, jo tas, pirmkārt, palielina berzi starp plāksnēm un, otrkārt, pastāv katla eksplozijas risks. Jāatceras, ka, ja tvaika spiediens katlā ir pārāk augsts, cilindra plāksne ar pareizi izvēlētu atsperi ir kā drošības vārsts: tā attālinās no rāmja plāksnes, izplūst liekais tvaiks, un līdz ar to spiediens iekšā. katls visu laiku tiek uzturēts normāli.
3. Neļaujiet tvaika dzinējam ilgstoši stāvēt, ja ūdens katlā vārās. Iegūtais tvaiks ir jāpatērē visu laiku.
4. Neļaujiet visam ūdenim katlā uzvārīties. Ja tas notiks, katls atlodēsies.
5. Nepiestipriniet ļoti cieši gumijas caurules galus, kas var būt arī labs drošības līdzeklis pret pārāk liela spiediena veidošanos katlā. Bet paturiet prātā, ka tieva gumijas caurule tiks uzpūsta ar tvaika spiedienu. Paņemiet spēcīgu ebonīta cauruli, kurā dažreiz tiek ielikti elektrības vadi, vai aptiniet parastu gumijas cauruli ar izolācijas lenti,
6. Lai pasargātu katlu no rūsas, piepildiet to ar vārītu ūdeni. Lai ūdens katlā uzvārītos ātrāk, visvieglāk ir ieliet karstu ūdeni.

Tas pats, bet pdf formātā:

Es jau sen gribēju uzrakstīt savu rakstu Packflyer un beidzot nolēmu.
Viens no maniem pirmajiem nopietnajiem projektiem bija tvaika dzinēja izgatavošana, to sāku 12 gadu vecumā un turpināju apmēram 7 gadus, jo instrumenti pieauga un līkās rokas tika izlīdzinātas.

Viss sākās ar video un rakstiem par tvaika dzinējiem, pēc kuriem es nolēmu, kas man ir sliktāk. Kā toreiz atceros, gribēju to uzbūvēt, lai ražotu elektrību galda lampai. Kā man toreiz likās, tam bija jābūt skaistam, mazam izmēram, jāstrādā uz zīmuļu skaidām un jāstāv uz palodzes, lai caur logā izurbtu caurumu iznestu uz ielas karstās gāzes (tas gan nesanāca).
Rezultātā daži no pirmajiem modeļiem, kas tika steigā uzzīmēti un uzbūvēti ar vīlēm, koku, epoksīdu, naglām un urbi, bija neglīti un nestrādājoši.

Pēc tam sākās virkne uzlabojumu un darbs pie kļūdām. Tā laikā nācās sevi izmēģināt ne tikai kā ritentiņš, kausējot spararatu (kas vēlāk izrādījās nevajadzīgs), bet arī jāiemācās darboties zīmēšanas programmās KOMPAS 3D, AutoCAD (kas institūtā noderēja ).

Bet, lai kā es centos, vienmēr kaut kas nogāja greizi. Viņš pastāvīgi nevarēja sasniegt nepieciešamo precizitāti virzuļu un cilindru ražošanā, kas izraisīja krampjus vai neradīja kompresiju un lika dzinējiem darboties īsu laiku vai nedarbojās vispār.
Īpaša problēma bija tvaika katla izveide dzinējam. Es nolēmu izgatavot savu pirmo katlu pēc vienkāršas shēmas, ko kaut kur redzēju. Paņēma parastu skārda bundžu ar aizzīmogotu, no atvērtā gala, vāku ar noņemtu caurulīti motoram. Galvenais katla trūkums bija tas, ka ūdenim nedrīkst ļaut uzvārīties. temperatūras paaugstināšanās var izraisīt lodmetāla kušanu. Un, protams, kā tas vienmēr notiek, eksperimenta laikā tika pārmērīgi eksponēta karsēšana, kas izraisīja mini sprādzienu un karsta tvaika un sarūsējuša ūdens izdalīšanos gar sienām un griestiem ....

Pēc tam uz vairākiem mēnešiem tika pārtraukta tvaika dzinēja un katla ražošana.

Tvaika mašīnas izveidē būtiski virzīties uz priekšu palīdzēja mana tēva hobija virpas iegāde. Detaļas gāja kā pulkstenis ražošanas kvalitātes un ātruma ziņā, taču, tā kā jau no paša sākuma nebija skaidra tvaika dzinēja būvniecības plāna, viss mainījās procesā, kas noveda pie daudz dažādu detaļu uzkrāšanās. kas tika noraidīti kāda iemesla dēļ.

Un tā ir tikai daļa no tā, kas šodien ir palicis pāri.

Lai neatkārtotos skumjais stāsts par pirmo katlu, tika nolemts to padarīt supermega uzticamu:

Un vēl lielākai drošībai tika uzstādīts manometrs.

Taču šim katlam ir mīnuss, lai šādu banduru uzsildītu līdz darba temperatūrai, tās uzsildīšana ar gāzes degli aizņem apmēram 20 minūtes.
Rezultātā ar asinīm un sviedriem beigās tapa SAVU tvaika dzinēju, kas gan nestrādā uz zīmuļu skaidām un neatbilst sākotnējām prasībām, bet kā saka: "derēs."

Nu video:

TVAIKA ROTĒJOŠAIS DZINĒJS un TVAIKA AXIĀLAIS VIRZULU DZINĒJS

Rotācijas tvaika dzinējs (rotācijas tipa tvaika dzinējs) ir unikāla spēka mašīna, kuras izstrāde vēl nav pietiekami attīstīta.

No vienas puses, 19. gadsimta pēdējā trešdaļā pastāvēja un pat labi darbojās dažādu dizainu rotācijas dzinēji, tostarp dinamo darbināšanai, lai ražotu elektroenerģiju un piegādātu visu veidu objektus. Bet šādu tvaika dzinēju (tvaika dzinēju) ražošanas kvalitāte un precizitāte bija ļoti primitīva, tāpēc tiem bija zema efektivitāte un zema jauda. Kopš tā laika mazie tvaika dzinēji ir kļuvuši par pagātni, taču līdzās patiešām neefektīvajiem un neperspektīvajiem virzuļmotora tvaika dzinējiem pagātnē ir aizgājuši arī tvaika rotējošie dzinēji ar labām perspektīvām.

Galvenais iemesls ir tas, ka 19. gadsimta beigu tehnoloģiju līmenī nebija iespējams izgatavot patiešām kvalitatīvu, jaudīgu un izturīgu rotācijas dzinēju.
Tāpēc no visa veida tvaika dzinējiem un tvaika dzinējiem līdz mūsdienām veiksmīgi un aktīvi ir saglabājušās tikai milzīgas jaudas tvaika turbīnas (no 20 MW un vairāk), kas mūsdienās veido aptuveni 75% no mūsu valsts elektroenerģijas ražošanas apjoma. Lieljaudas tvaika turbīnas nodrošina enerģiju arī no kodolreaktoriem kaujas raķešu pārvadāšanas zemūdenēs un lielos Arktikas ledlaužos. Bet tās visas ir lieliskas automašīnas. Tvaika turbīnas dramatiski zaudē visu savu efektivitāti, kad tās tiek samazinātas.

…. Tāpēc jaudas tvaika dzinēji un tvaika dzinēji ar jaudu zem 2000 - 1500 kW (2 - 1,5 MW), kas efektīvi darbotos ar tvaiku, kas iegūts, sadedzinot lētu cieto kurināmo un dažādus brīvi degošus atkritumus, šobrīd pasaulē nav.
Tieši šajā tehnoloģiju jomā šodien ir tukša (un absolūti tukša, bet ļoti nepieciešama komerciāla niša), šajā mazjaudas mašīnu tirgus nišā tvaika rotācijas dzinēji var un vajadzētu ieņemt savu ļoti cienīgo vietu. Un vajadzība pēc tām tikai mūsu valstī ir desmitiem un desmitiem tūkstošu... Īpaši mazās un vidējās jaudas mašīnas autonomai elektroenerģijas ražošanai un neatkarīgai elektroapgādei ir vajadzīgas maziem un vidējiem uzņēmumiem apgabalos, kas atrodas tālu no lielajām pilsētām un lielās spēkstacijās: - mazās kokzāģētavās, attālās raktuvēs, lauku nometnēs un meža gabalos utt., utt.
…..

..
Apskatīsim faktorus, kas padara rotācijas tvaika dzinējus labākus par to tuvākajiem radiniekiem, tvaika dzinējus tvaika dzinēju un tvaika turbīnu veidā.
… — 1) Rotācijas dzinēji ir tilpuma izplešanās spēka mašīnas, piemēram, virzuļdzinēji. Tie. tiem ir mazs tvaika patēriņš uz jaudas vienību, jo tvaiks tiek piegādāts to darba dobumos ik pa laikam, turklāt stingri nomērītās porcijās, nevis pastāvīgā bagātīgā plūsmā, kā tvaika turbīnās. Tāpēc tvaika rotācijas dzinēji ir daudz ekonomiskāki nekā tvaika turbīnas uz izejas jaudas vienību.
— 2) Rotējošajiem tvaika dzinējiem ir plecs, lai pieliktu iedarbīgos gāzes spēkus (griezes momenta plecu) ievērojami (daudzkārt) vairāk nekā tvaika dzinējiem ar virzuļu kustību. Tāpēc to izstrādātā jauda ir daudz lielāka nekā tvaika virzuļdzinējiem.
— 3) Tvaika rotācijas dzinējiem ir daudz lielāks jaudas gājiens nekā tvaika dzinējiem ar virzuļu kustību, t.i. spēj pārvērst lielāko daļu tvaika iekšējās enerģijas lietderīgā darbā.
— 4) Tvaika rotācijas dzinēji var efektīvi darboties ar piesātinātu (slapju) tvaiku, bez grūtībām ļaujot kondensēties ievērojamai tvaika daļai, pārejot uz ūdeni tieši tvaika rotācijas dzinēja darba daļās. Tas arī palielina tvaika spēkstacijas efektivitāti, izmantojot tvaika rotējošo dzinēju.
— 5 ) Tvaika rotācijas dzinēji strādā ar ātrumu 2-3 tūkstoši apgriezienu minūtē, kas ir optimālais ātrums elektroenerģijas ražošanai, atšķirībā no tradicionālā lokomotīves tipa tvaika pārāk zema ātruma virzuļdzinējiem (200-600 apgriezieni minūtē). dzinēji, vai no pārāk liela ātruma turbīnām (10-20 tūkstoši apgriezienu minūtē).

Tajā pašā laikā tvaika rotācijas dzinēji ir tehnoloģiski salīdzinoši viegli izgatavojami, kas padara to ražošanas izmaksas salīdzinoši zemas. Atšķirībā no ārkārtīgi dārgajām tvaika turbīnām.

TĀTAD ŠĪ RAKSTA KOPSAVILKUMS - Tvaika rotācijas dzinējs ir ļoti efektīva tvaika jaudas iekārta, kas pārvērš tvaika spiedienu no cietā kurināmā un degošu atkritumu sadegšanas siltuma mehāniskā enerģijā un elektroenerģijā.

Šīs vietnes autors jau ir saņēmis vairāk nekā 5 patentus par izgudrojumiem par dažādiem tvaika rotējošo dzinēju konstrukcijas aspektiem. Tika ražoti arī vairāki mazi rotācijas dzinēji ar jaudu no 3 līdz 7 kW. Tagad mēs projektējam tvaika rotācijas dzinējus ar jaudu no 100 līdz 200 kW.
Bet rotācijas dzinējiem ir "vispārējs trūkums" - sarežģīta blīvējumu sistēma, kas maziem dzinējiem izrādās pārāk sarežģīta, miniatūra un dārga ražošanai.

Tajā pašā laikā vietnes autors izstrādā tvaika aksiālos virzuļdzinējus ar pretēju virzuļa kustību. Šis izkārtojums ir energoefektīvākā jaudas variācija no visām iespējamām virzuļu sistēmas izmantošanas shēmām.
Šie mazo izmēru motori ir nedaudz lētāki un vienkāršāki nekā rotējošie motori, un tajos esošās blīves tiek izmantotas tradicionālākās un vienkāršākās.

Zemāk ir redzams video, kurā redzams izmantots neliels pretēji kustīgs aksiālais virzuļdzinējs.

Šobrīd tiek ražots šāds 30 kW aksiālais virzuļbokserdzinējs. Dzinēja resurss paredzēts vairākus simtus tūkstošu dzinējstundu, jo tvaika dzinēja apgriezieni ir 3-4 reizes mazāki par iekšdedzes dzinēja apgriezieniem, virzuļa-cilindru berzes pāris tiek pakļauts jonu-plazmas nitridēšanai a. vakuuma vidē un berzes virsmu cietība ir 62-64 vienības.HRC. Sīkāku informāciju par virsmas sacietēšanas procesu ar nitridēšanu sk.

Šeit ir šāda aksiālā virzuļa bokserdzinēja darbības principa animācija, līdzīga izkārtojumam ar pretimnākošu virzuļa kustību

Malkas elektrostacija ir viens no alternatīvajiem veidiem, kā nodrošināt patērētājus ar elektroenerģiju.

Šāda ierīce spēj saražot elektroenerģiju ar minimālām enerģijas izmaksām pat vietās, kur vispār nav strāvas padeves.

Malkas izmantotā spēkstacija var būt lielisks variants vasarnīcu un lauku māju īpašniekiem.

Ir arī miniatūras versijas, kas piemērotas garu pārgājienu un laika pavadīšanas pie dabas cienītājiem. Bet vispirms vispirms.

Īpatnības

Malkas elektrostacija nebūt nav jauns izgudrojums, taču mūsdienu tehnoloģijas ir ļāvušas nedaudz uzlabot agrāk izstrādātās ierīces. Turklāt elektroenerģijas ražošanai tiek izmantotas vairākas dažādas tehnoloģijas.

Turklāt jēdziens “malkas dedzināšana” ir nedaudz neprecīzs, jo šādas stacijas darbībai ir piemērots jebkurš cietais kurināmais (koksne, šķelda, paletes, ogles, kokss), kopumā viss, kas var degt.

Mēs uzreiz atzīmējam, ka malka vai drīzāk to sadegšanas process darbojas tikai kā enerģijas avots, kas nodrošina ierīces darbību, kurā tiek ražota elektrība.

Galvenās šādu spēkstaciju priekšrocības ir:

Iespēja izmantot visdažādākos cietos kurināmos un to pieejamību;
Elektrības iegūšana jebkur;
Dažādu tehnoloģiju izmantošana ļauj saņemt elektroenerģiju ar dažādiem parametriem (pietiek tikai parastajai tālruņa uzlādēšanai un pirms rūpniecisko iekārtu barošanas);
Tas var darboties arī kā alternatīva, ja ir bieži sastopami strāvas padeves pārtraukumi, kā arī galvenais elektroenerģijas avots.

Klasisks variants

Kā jau minēts, koksnes elektrostacijās elektroenerģijas ražošanai tiek izmantotas vairākas tehnoloģijas. Klasika starp tiem ir tvaika jauda vai vienkārši tvaika dzinējs.

Šeit viss ir vienkārši - malka vai jebkura cita degviela, sadedzinot, uzsilda ūdeni, kā rezultātā tas pāriet gāzveida stāvoklī - tvaikā.

Iegūtais tvaiks tiek padots uz ģeneratora komplekta turbīnu, un rotācijas dēļ ģenerators ģenerē elektroenerģiju.

Tā kā tvaika dzinējs un ģeneratora komplekts ir savienoti vienā slēgtā ķēdē, pēc izlaišanas cauri turbīnai tvaiks tiek atdzesēts, padots atpakaļ katlā un viss process tiek atkārtots.

Šāda elektrostacijas shēma ir viena no vienkāršākajām, taču tai ir vairāki būtiski trūkumi, no kuriem viens ir sprādzienbīstamība.

Pēc ūdens pārejas gāzveida stāvoklī spiediens ķēdē ievērojami palielinās, un, ja tas netiek regulēts, tad ir liela cauruļvadu plīsuma iespējamība.

Un, lai gan mūsdienu sistēmās tiek izmantots viss vārstu komplekts, kas regulē spiedienu, tvaika dzinēja darbībai joprojām ir nepieciešama pastāvīga uzraudzība.

Turklāt parastais ūdens, ko izmanto šajā dzinējā, var izraisīt katlakmens veidošanos uz cauruļu sienām, kas samazina stacijas efektivitāti (katlas samazina siltuma pārnesi un samazina cauruļu caurlaidību).

Bet tagad šī problēma tiek atrisināta, izmantojot destilētu ūdeni, šķidrumus, attīrītus piemaisījumus, kas izgulsnējas, vai īpašas gāzes.

Bet, no otras puses, šī elektrostacija var veikt citu funkciju - sildīt telpu.

Šeit viss ir vienkārši - pēc savas funkcijas veikšanas (turbīnas griešanās) tvaiks ir jāatdzesē, lai tas atkal pārvērstos šķidrā stāvoklī, kam nepieciešama dzesēšanas sistēma vai, vienkārši, radiators.

Un, ja jūs novietosiet šo radiatoru telpās, tad rezultātā no šādas stacijas mēs saņemsim ne tikai elektrību, bet arī siltumu.

Citas iespējas

Bet tvaika dzinējs ir tikai viena no tehnoloģijām, ko izmanto cietā kurināmā spēkstacijās, un nav vispiemērotākā lietošanai mājās.

Izmanto arī elektroenerģijas ražošanai:

Termoelektriskie ģeneratori (izmantojot Peltjē principu);
Gāzes ģeneratori.

Termoelektriskie ģeneratori

Elektrostacijas ar ģeneratoriem, kas būvēti pēc Peltjē principa, ir diezgan interesants variants.

Fiziķis Peltjē atklāja efektu, kas izpaužas kā fakts, ka, elektrību laižot caur vadītājiem, kas sastāv no diviem atšķirīgiem materiāliem, siltums tiek absorbēts vienā no kontaktiem, bet siltums tiek atbrīvots pie otrā.

Turklāt šis efekts ir pretējs - ja vadītājs tiek sildīts no vienas puses, bet atdzesēts no otras puses, tad tajā tiks ģenerēta elektrība.

Tas ir pretējs efekts, ko izmanto koksnes spēkstacijās. Dedzinot tie uzsilda pusi no plāksnes (tas ir termoelektrisks ģenerators), kas sastāv no dažādiem metāliem izgatavotiem kubiem, un tās otrā daļa tiek atdzesēta (kam tiek izmantoti siltummaiņi), kā rezultātā uz virsmas parādās elektrība. plākšņu izvadi.

Bet šādam ģeneratoram ir vairākas nianses. Viens no tiem ir tas, ka izdalītās enerģijas parametri ir tieši atkarīgi no temperatūras starpības plāksnes galos, tāpēc to izlīdzināšanai un stabilizēšanai nepieciešams izmantot sprieguma regulatoru.

Otra nianse ir tāda, ka izdalītā enerģija ir tikai blakusparādība, lielākā daļa enerģijas malkas sadegšanas laikā vienkārši pārvēršas siltumā. Šī iemesla dēļ šāda veida stacijas efektivitāte nav ļoti augsta.

Elektrostaciju ar termoelektriskajiem ģeneratoriem priekšrocības ietver:

Ilgs kalpošanas laiks (nav kustīgu daļu);
Tajā pašā laikā tiek ražota ne tikai enerģija, bet arī siltums, ko var izmantot apkurei vai ēdiena gatavošanai;
Klusa darbība.

Ar malku kurināmās elektrostacijas, kas izmanto Peltjē principu, ir diezgan izplatīta iespēja, un tās ražo kā pārnēsājamas ierīces, kas var nodrošināt elektrību tikai mazjaudas patērētāju uzlādēšanai (telefons, lukturītis), kā arī rūpnieciskās, kas var darbināt jaudīgus blokus.

gāzes ģeneratori

Otrais veids ir gāzes ģeneratori. Šādu ierīci var izmantot vairākos virzienos, tostarp elektroenerģijas ražošanā.

Šeit ir vērts atzīmēt, ka šādam ģeneratoram pašam par sevi nav nekāda sakara ar elektrību, jo tā galvenais uzdevums ir ražot degošu gāzi.

Šādas ierīces darbības būtība ir tāda, ka cietā kurināmā oksidēšanas (tā sadegšanas) procesā izdalās gāzes, tostarp degošas - ūdeņradis, metāns, CO, ko var izmantot dažādiem mērķiem.

Piemēram, šādi ģeneratori iepriekš tika izmantoti automašīnās, kur parastie iekšdedzes dzinēji lieliski strādāja ar izdalīto gāzi.

Pastāvīgās degvielas svārstības dēļ daži autobraucēji un motociklisti jau mūsdienās ir sākuši uzstādīt šīs ierīces savās automašīnās.

Tas ir, lai iegūtu spēkstaciju, pietiek ar gāzes ģeneratoru, iekšdedzes dzinēju un parasto ģeneratoru.

Pirmajā elementā tiks atbrīvota gāze, kas kļūs par degvielu dzinējam, kas savukārt griezīs ģeneratora rotoru, lai iegūtu elektrību pie izejas.

Gāzes ģeneratoru spēkstaciju priekšrocības ietver:

paša gāzes ģeneratora konstrukcijas uzticamība;
Iegūto gāzi var izmantot iekšdedzes dzinēja (kas kļūs par piedziņu elektroģeneratoram), gāzes katla, krāsns darbināšanai;
Atkarībā no iesaistītā iekšdedzes dzinēja un elektroģeneratora ir iespējams iegūt elektroenerģiju pat rūpnieciskiem mērķiem.

Gāzes ģeneratora galvenais trūkums ir apgrūtinošā konstrukcija, jo tajā jāiekļauj katls, kurā notiek visi gāzes iegūšanas procesi, tā dzesēšanas un attīrīšanas sistēma.

Un, ja šo ierīci izmanto elektrības ražošanai, tad stacijā jāiekļauj arī iekšdedzes dzinējs un elektroģenerators.

Rūpnīcā ražotu spēkstaciju pārstāvji

Jāpiebilst, ka šīs iespējas - termoelektriskais ģenerators un gāzes ģenerators šobrīd ir prioritāte, tāpēc tiek ražotas gatavas stacijas lietošanai gan sadzīves, gan rūpnieciski.

Zemāk ir daži no tiem:

Krāsns "Indigirka";
Tūrisma krāsns "BioLite CampStove";
elektrostacija "BioKIBOR";
Elektrostacija "Eco" ar gāzes ģeneratoru "Kubs".

Krāsns "Indigirka".

Parasta sadzīves cietā kurināmā plīts (izgatavota pēc Burzhayka plīts tipa), aprīkota ar Peltier termoelektrisko ģeneratoru.

Lieliski piemērots vasarnīcām un mazām mājām, jo ir diezgan kompakts un pārvadājams automašīnā.

Galvenā enerģija malkas sadedzināšanas laikā aiziet apkurei, bet tajā pašā laikā esošais ģenerators ļauj iegūt arī elektrību ar 12 V spriegumu un 60 vatu jaudu.

Krāsns "BioLite CampStove".

Tas arī izmanto Peltjē principu, taču tas ir vēl kompaktāks (svars tikai 1 kg), kas ļauj to ņemt līdzi pārgājienos, bet ģeneratora radītās enerģijas daudzums ir vēl mazāks, taču ar to pietiks, lai uzlādējiet lukturīti vai tālruni.

Elektrostacija "BioKIBOR".

Tiek izmantots arī termoelektriskais ģenerators, taču šī jau ir industriālā versija.

Ražotājs pēc pieprasījuma var izgatavot ierīci, kas nodrošina izejas jaudu no 5 kW līdz 1 MW. Bet tas ietekmē stacijas izmērus, kā arī patērētās degvielas daudzumu.

Piemēram, iekārta, kas saražo 100 kW, stundā patērē 200 kg malkas.

Bet Eko spēkstacija ir gāzes ģenerators. Tā konstrukcijā izmantots gāzes ģenerators Cube, benzīna iekšdedzes dzinējs un 15 kW elektriskais ģenerators.

Papildus rūpnieciskiem gataviem risinājumiem jūs varat atsevišķi iegādāties tos pašus Peltier termoelektriskos ģeneratorus, bet bez plīts un izmantot to ar jebkuru siltuma avotu.

Pašdarinātas stacijas

Tāpat daudzi amatnieki veido paštaisītas stacijas (parasti uz gāzes ģeneratora bāzes), kuras pēc tam pārdod.

Tas viss norāda, ka ir iespējams patstāvīgi izgatavot spēkstaciju no improvizētiem līdzekļiem un izmantot to saviem mērķiem.

Balstīts uz termoelektrisko ģeneratoru.

Pirmā iespēja ir spēkstacija, kuras pamatā ir Peltjē plāksne. Uzreiz atzīmējam, ka paštaisīta ierīce ir piemērota tikai tālruņa, zibspuldzes uzlādēšanai vai apgaismošanai, izmantojot LED lampas.

Ražošanai jums būs nepieciešams:

Metāla korpuss, kas pildīs krāsns lomu;
Peltjē plāksne (nopērkama atsevišķi);
Sprieguma regulators ar uzstādītu USB izeju;
Siltummainis vai vienkārši ventilators dzesēšanas nodrošināšanai (var paņemt datora dzesētāju).

Elektrostacijas izgatavošana ir ļoti vienkārša:

Izgatavojam cepeškrāsni. Ņemam metāla kastīti (piemēram, datora korpusu), atlokam, lai cepeškrāsnij nebūtu dibena. Zemāk sienās izgatavojam caurumus gaisa padevei. Augšpusē var uzstādīt restīti, uz kuras var novietot tējkannu utt.
Mēs uzmontējam plāksni uz aizmugurējās sienas;
Mēs uzstādām dzesētāju plāksnes augšpusē;
Mēs pievienojam sprieguma regulatoru pie izejām no plāksnes, no kurām mēs barojam dzesētāju, kā arī izdarām secinājumus par patērētāju pieslēgšanu.

Viss darbojas vienkārši: kurinām malku, plāksnei uzkarstot, tās spailēs tiks ģenerēta elektrība, kas tiks piegādāta sprieguma regulatoram. No tā arī sāks darboties dzesētājs, nodrošinot plāksnes dzesēšanu.

Atliek tikai savienot patērētājus un uzraudzīt degšanas procesu krāsnī (savlaicīgi izmest malku).

Pamatojoties uz gāzes ģeneratoru.

Otrs spēkstacijas izgatavošanas veids ir gāzes ģeneratora izgatavošana. Šādu ierīci ir daudz grūtāk izgatavot, taču jauda ir daudz lielāka.

Lai to pagatavotu, jums būs nepieciešams:

Cilindrisks konteiners (piemēram, izjaukts gāzes balons). Tā pildīs plīts lomu, tāpēc jāparedz lūkas degvielas iekraušanai un cieto sadegšanas produktu tīrīšanai, kā arī gaisa padeve (labākai sadegšanas procesa nodrošināšanai būs nepieciešams piespiedu padeves ventilators) un gāzes izvads;
Dzesēšanas radiators (var izgatavot spoles veidā), kurā tiks atdzesēta gāze;
Jauda "Ciklona" tipa filtra izveidošanai;
Jauda smalka gāzes filtra izveidošanai;
Benzīna ģeneratora komplekts (bet jūs varat vienkārši ņemt jebkuru benzīna dzinēju, kā arī parasto 220 V asinhrono elektromotoru).

Pēc tam viss ir jāsavieno vienā struktūrā. No katla gāzei jāplūst uz dzesēšanas radiatoru un pēc tam uz ciklonu un smalko filtru. Un tikai pēc tam iegūtā gāze tiek piegādāta dzinējam.

Šī ir gāzes ģeneratora ražošanas shematiska diagramma. Izpilde var būt ļoti dažāda.

Piemēram, var uzstādīt mehānismu cietā kurināmā piespiedu padevei no bunkura, kas, starp citu, arī tiks darbināts ar ģeneratoru, kā arī dažādas vadības ierīces.

Izveidojot spēkstaciju, pamatojoties uz Peltjē efektu, īpašu problēmu nebūs, jo ķēde ir vienkārša. Vienīgais, ir jāveic daži drošības pasākumi, jo uguns šādā krāsnī ir praktiski atvērta.

Bet, veidojot gāzes ģeneratoru, jāņem vērā daudzas nianses, tostarp hermētiskuma nodrošināšana visos sistēmas savienojumos, caur kuriem gāze iet.

Lai iekšdedzes dzinējs darbotos normāli, jums vajadzētu rūpēties par kvalitatīvu gāzes attīrīšanu (piemaisījumu klātbūtne tajā ir nepieņemama).

Gāzes ģenerators ir apjomīga konstrukcija, tāpēc ir nepieciešams izvēlēties pareizo vietu tam, kā arī nodrošināt normālu ventilāciju, ja tas tiek uzstādīts telpās.

Tā kā šādas elektrostacijas nav jaunas, un tās jau salīdzinoši ilgu laiku ražo amatieri, par tām ir sakrājies daudz atsauksmju.

Būtībā tie visi ir pozitīvi. Pat ar mājās gatavotu plīti ar Peltier elementu tiek atzīmēts, ka tā pilnībā tiek galā ar uzdevumu. Runājot par gāzes ģeneratoriem, šādu ierīču uzstādīšana pat mūsdienu automašīnām var būt labs piemērs, kas norāda uz to efektivitāti.