Паровой двигатель своими руками в домашних условиях: Паровой двигатель своими руками

Двигатель сделать самому своими руками паровой: подробное описание, чертежи

Паровой двигатель начал свою экспансию еще в начале 19-го века. И уже в то время строились не только большие агрегаты для промышленных целей, но также и декоративные. В большинстве своем их покупателями были богатые вельможи, которые хотели позабавить себя и своих детишек. После того как паровые агрегаты плотно вошли в жизнь социума, декоративные двигатели начали применяться в университетах и школах в качестве образовательных образцов.

Паровые двигатели современности

В начале 20-го века актуальность паровых машин начала падать. Одной из немногих компаний, которые продолжили выпуск декоративных мини-двигателей, стала британская фирма Mamod, которая позволяет приобрести образец подобной техники даже сегодня. Но стоимость таких паровых двигателей легко переваливает за две сотни фунтов стерлингов, что не так и мало для безделушки на пару вечеров. Тем более для тех, кто любит собирать всяческие механизмы самостоятельно, гораздо интереснее создать простой паровой двигатель своими руками.

Устройство двигателя очень простое. Огонь нагревает котел с водой. Под действием температуры вода превращается в пар, который толкает поршень. Пока в емкости есть вода, соединенный с поршнем маховик будет вращаться. Это стандартная схема строения парового двигателя. Но можно собрать модель и совершенно другой комплектации.

Что же, перейдем от теоретической части к более увлекательным вещам. Если вам интересно делать что-то своими руками, и вас удивляют столь экзотичные машины, то эта статья именно для вас, в ней мы с радостью расскажем о различных способах того, как собрать двигатель своими руками паровой. При этом сам процесс создания механизма дарит радость не меньшую, чем его запуск.

Метод 1: мини-паровой двигатель своими руками

Итак, начнем. Соберем самый простой паровой двигатель своими руками. Чертежи, сложные инструменты и особые знания при этом не нужны.

Для начала берем алюминиевую банку из-под любого напитка. Отрезаем от нее нижнюю треть. Так как в результате получим острые края, то их необходимо загнуть внутрь плоскогубцами. Делаем это осторожно, чтобы не порезаться. Так как большинство алюминиевых банок имеют вогнутое дно, то необходимо его выровнять. Достаточно плотно прижать его пальцем к какой-нибудь твердой поверхности.

На расстоянии 1,5 см от верхнего края полученного «стакана» необходимо сделать два отверстия друг напротив друга. Желательно для этого использовать дырокол, так как необходимо, чтобы они получились в диаметре не менее 3 мм. На дно банки кладем декоративную свечку. Теперь берем обычную столовую фольгу, мнем ее, после чего оборачиваем со всех сторон нашу мини-горелку.

Мини-сопла

Далее нужно взять кусок медной трубки длиной 15-20 см. Важно, чтобы внутри она была полой, так как это будет наш главный механизм приведения конструкции в движение. Центральную часть трубки оборачивают вокруг карандаша 2 или 3 раза, так, чтобы получилась небольшая спираль.

Теперь необходимо разместить этот элемент так, чтобы изогнутое место размещалось непосредственно над фитилем свечки. Для этого придаем трубке формы буквы «М». При этом выводим участки, которые опускаются вниз, через проделанные отверстия в банке. Таким образом, медная трубка жестко фиксируется над фитилем, а ее края являются своеобразными соплами. Для того чтобы конструкция могла вращаться, необходимо отогнуть противоположные концы «М-элемента» на 90 градусов в разные стороны. Конструкция парового двигателя готова.

Запуск двигателя

Банку размещают в емкости с водой. При этом необходимо, чтобы края трубки находились под ее поверхностью. Если сопла недостаточно длинные, то можно добавить на дно банки небольшой грузик. Но будьте осторожны — не потопите весь двигатель.

Теперь необходимо заполнить трубку водой. Для этого можно опустить один край в воду, а вторым втягивать воздух как через трубочку. Опускаем банку на воду. Поджигаем фитиль свечки. Через некоторое время вода в спирали превратится в пар, который под давлением будет вылетать из противоположных концов сопел. Банка начнет вращаться в емкости достаточно быстро. Вот такой у нас получился двигатель своими руками паровой. Как видите, все просто.

Модель парового двигателя для взрослых

Теперь усложним задачу. Соберем более серьезный двигатель своими руками паровой. Для начала необходимо взять банку из-под краски. При этом следует убедиться, что она абсолютно чистая. На стенке на 2-3 см от дна вырезаем прямоугольник с размерами 15 х 5 см. Длинная сторона размещается параллельно дну банки. Из металлической сетки вырезаем кусок площадью 12 х 24 см. С обоих концов длинной стороны отмеряем 6 см. Отгибаем эти участки под углом 90 градусов. У нас получается маленький «столик-платформа» площадью 12 х 12 см с ногами по 6 см. Устанавливаем полученную конструкцию на дно банки.

По периметру крышки необходимо сделать несколько отверстий и разместить их в форме полукруга вдоль одной половины крышки. Желательно, чтобы отверстия имели диаметр около 1 см. Это необходимо для того, чтобы обеспечить надлежащую вентиляцию внутреннего пространства. Паровой двигатель не сможет хорошо работать, если к источнику огня не будет попадать достаточное количество воздуха.

Основной элемент

Из медной трубки делаем спираль. Необходимо взять около 6 метров мягкой медной трубки диаметром 1/4-дюйма (0,64 см). От одного конца отмеряем 30 см. Начиная с этой точки, необходимо сделать пять витков спирали диаметром 12 см каждая. Остальную часть трубы изгибают в 15 колец диаметром по 8 см. Таким образом, на другом конце должно остаться 20 см свободной трубки.

Оба вывода пропускают через вентиляционные отверстия в крышке банки. Если окажется, что длины прямого участка недостаточно для этого, то можно разогнуть один виток спирали. На установленную заранее платформу кладут уголь. При этом спираль должна размещаться как раз над этой площадкой. Уголь аккуратно раскладывают между ее витками. Теперь банку можно закрыть. В итоге мы получили топку, которая приведет в действие двигатель. Своими руками паровой двигатель почти сделан. Осталось немного.

Емкость для воды

Теперь необходимо взять еще одну банку из-под краски, но уже меньшего размера. В центре ее крышки сверлят отверстие диаметром в 1 см. Сбоку банки проделывают еще два отверстия — одно почти у дна, второе — выше, у самой крышки.

Берут два корка, в центре которых проделывают отверстие с диаметров медной трубки. В один корок вставляют 25 см пластиковой трубы, в другой — 10 см, так, чтобы их край едва выглядывал из пробок. В нижнее отверстие малой банки вставляют корок с длинной трубкой, в верхнее — более короткую трубку. Меньшую банку размещаем на большой банке краски так, чтобы отверстие на дне было на противоположной стороне от вентиляционных проходов большой банки.

Результат

В итоге должна получиться следующая конструкция. В малую банку заливается вода, которая через отверстие в дне вытекает в медную трубку. Под спиралью разжигается огонь, который нагревает медную емкость. Горячий пар поднимается по трубке вверх.

Для того чтобы механизм получился завершенным, необходимо присоединить к верхнему концу медной трубки поршень и маховик. В итоге тепловая энергия горения будет преобразовываться в механические силы вращения колеса. Существует огромное количество различных схем для создания такого двигателя внешнего сгорания, но во всех них всегда задействованы два элемента — огонь и вода.

Кроме такой конструкции, можно собрать паровой двигатель Стирлинга своими руками, но это материал для совершенно отдельной статьи.

Паровой двигатель

Первое современные паровые машины были изобретены в Англии в начале 18 века и ознаменовали начало Промышленной Революции.

Сегодня мы вновь возвращаемся к энергии пара. Из-за особенностей конструкции в процессе сгорания топлива паровой двигатель дает меньше загрязнений, чем двигатель внутреннего сгорания. В данной публикации на видео посмотрите, как он работает.

Конструкция и механизм действия паровой машины

Паровой двигатель сжигает топливо во внешней камере сгорания. В результате тепло превращает воду в сжатый пар, который поступает в цилиндры и поршнем вращает коленчатый вал. Последний приводит в действие зубчатую передачу двигателя. Поскольку мотор не сжигает топливо внутри цилиндра, как это делает обычный двигатель, он может работать на любом топливе с меньшим количеством выхлопов.

Цилиндрический корпус современного парового двигателя сделан из алюминия. Рабочие устанавливают стержни для крепления 6 цилиндров из нержавеющей стали. Так как происходит постоянный контакт с паром, все детали сделаны из нержавеющих материалов.

Рабочий вставляет в каждый цилиндр поршень. Он алюминиевый, а головка и уплотнение, не дающие ему соприкасаться со стенками цилиндра, сделаны из жаростойкого углеродного волокна.  Стойки поршней соединены с коленвалом в центре кожуха с помощью особой детали — крестовины. Она нужна, чтобы скорректировать ход поршня, создавая более ровное вращение вала и сообщая двигателю больше энергии.

В отличие от обычного автомобильного мотора, где цилиндры расположены в ряд, эти цилиндры имеют идеальную конфигурацию и потому равноудалены от центра. Это предотвращает деформацию мотора под действием высокой температуры.

Над крестовиной для еще более ровного хода коленчатого вала помещен противовес. Теперь над каждым поршнем устанавливаются толкатели, которые воздействуют на клапан, позволяющий входить в цилиндр и двигать поршень. Основание каждого толкателя вставляют в направляющее кольцо. Затем закрепляют головки цилиндров. В каждой из них находится паровой клапан. Толкатель вставляют в клапан и в завершение сборки устанавливают эксцентрик, который двигает толкатели при вращении вала.

Собранные на заводе двигатели подвергаются нескольким эксплуатационным испытаниям. Первый пробный пуск с применением сжатого воздуха для поиска утечек и проверки, все ли детали работают как нужно. Если все в порядке, то уже процесс повторяют уже с паром.

Такой паровой двигатель может давать энергию разным механизмам. От автомобилей и кораблей до электрогенераторов. В автомобиле ему не нужна трансмиссия. Он производит большое количество энергии вращения.

Теперь теплообменник — компонент, превращающий воду в пар, который и создает энергию. При помощи колеса стальную трубку превращают в спираль. Спираль скрепляют стальной проволокой, оставляя зазоры. Когда топливо сгорает, жар распространяется с внешней стороны витков и между ними, нагревая воду внутри трубки быстрее и эффективнее, чем при контакте только с верхней и нижней поверхностями. Результат — перегретый пар всего за 5 секунд.

Нужны 6 таких спиралей, каждая для питания одного цилиндра. Стопка спиралей образует первичный теплообменник двигателя. Для проверки используют любые виды топлива. Даже отходы, такие как отработанное моторное масло и использованное растительное масло из фритюрниц в ресторанах. Подойдет практически все, что горит. Топливо сгорает при низком давлении, а не высоком, как в бензиновом или дизельном двигателе. Это означает, что горение идет на производство пара, создавая гораздо меньше парниковых газов. Большинство углеводородов полностью и не нужно доливать воду, потому что конденсатор снова превращает пар в воду, реализуя повторное использование.

Вода также действует в качестве смазки для двигателя. Паровой машине не нужно моторное масло. Помимо сгорания топлива она способна работать на других источниках тепла, таких как солнечный жар и выбросы тепла из топок и двигателей. Круто или нет? Решайте сами.

Можно сделать из простой банки двигатель, об этом в отдельной статье. Готовые китайские генераторы и другие изобретения в этом китайском магазине.

Сборка паровой машины из газонокосилки

Несколько лет назад я решил сделать паровую машину, которую можно сделать с помощью простых инструментов. Я подумал, что пришлю его, чтобы, если кому-то еще нужен паровой двигатель по низкой цене, они могли попробовать мои предложения.

Все, что вам нужно, это 4-тактный двигатель газонокосилки. Он не должен запускаться — просто быть свободным — , болгаркой и кем-то со сварочным аппаратом (желательно с подачей проволоки). Я взял свой на городской свалке в одно воскресенье, когда никого не было рядом.

У двигателя была низкая компрессия из-за плохих колец, но нищие не могут выбирать, поэтому я все равно использовал его. Если вы решили сделать такой, постарайтесь найти двигатель с хорошей компрессией. Позже я узнал, что с плохими кольцами двигатель работал нормально, но пар проскальзывал мимо колец, конденсировался в картере и выталкивал масло.

Карбюратор и зажигание можно снять, и я взял зубило и срезал ребра с цилиндра, чтобы уменьшить образование конденсата. Свеча зажигания остается, чтобы закрыть отверстие, и было бы неплохо оставить пуск от отдачи или установить тросовый пусковой шкив, потому что, когда впускной клапан открывается, он работает, и ему все равно, что мешает, когда он запускается.

Когда я делал свой, я оставил лезвие включенным, что я не рекомендую, но я хотел сравнить его с работой с газом. Поэтому однажды, когда мамы не было дома, чтобы сказать «нет», я одолжил садовый шланг для паропровода и попробовал его. Казалось, что это работает так же хорошо, как газовая работа, достаточно мощности, пока шланг не лопнул. Удивительно, как быстро могут уйти соседские дети, если они думают, что будут проблемы!

Первое, что нужно сделать, это вынуть распределительный вал и попросить кого-нибудь приварить два выступа на 180 градусов напротив оригиналов (рисунки A и B в галерее изображений, рисунок A – оригинальные кулачки). Теперь снимите головку и решите, какой порт будет впускным. Выхлоп обычно имеет резьбу, поэтому лучше использовать ее. Я постучал по воздухозаборнику, но это не имеет значения.

После того, как вы решили, какой порт использовать, решите, хотите ли вы, чтобы он работал по часовой стрелке или против часовой стрелки, и поворачивайте двигатель в этом направлении, пока поршень не поднимется примерно на 1/8 дюйма перед верхней точкой хода. Теперь замените распределительный вал оригинальным кулачком для вашего впускного клапана, чтобы он только начал открывать клапан. Если он не падает, возможно, вам придется немного подточить кулачок. Потребление должно закрыться на одну треть или наполовину.

Лучший способ шлифовать кулачки – это удерживать концы вала и вращать его в шлифовальном круге. Старайтесь шлифовать только выступ кулачка.

Это ваша отправная точка, так что сделайте новую отметку времени. Возможно, его придется перенести позже.

Вращайте двигатель, пока поршень не окажется на 1/16 и 1/8 дюйма перед нижней мертвой точкой, и притрите кулачок выпускного клапана, чтобы клапан только начал открываться. Если это оригинальный кулачок, поверните его немного дальше и посмотрите, где он закрывается. Если он находится между четвертью хода и местом первого открытия впуска, все в порядке. Если это новый кулачок, отшлифуйте его до той же высоты, чтобы он закрывался между одной четвертью хода и местом первого открытия впуска.

Причина, по которой выхлоп открывается так рано, заключается в сбросе давления до того, как поршень начнет резервное копирование.

Теперь продолжайте до тех пор, пока поршень не окажется в том же месте, где он был при первом открытии впуска, и снова притрите кулачок, чтобы клапан только начал открываться, как и в первый раз.

Чтобы кулачки очистились по всему периметру, вам, возможно, придется подточить их уже или вам, возможно, придется переместить установочную метку, как я сказал ранее, поэтому не шлифуйте слишком сильно, пока не будете уверены, что она очистится.

Время не обязательно должно быть точно таким, как я сказал для запуска. На самом деле, когда я впервые собрал свой, он должен был работать в любом направлении, просто переключая паровые и выхлопные трубы. Однако он не работал слишком хорошо, поэтому я изменил его на указанный выше.

Также можно использовать только оригинальные 2 кулачка, но вам нужен очень тяжелый маховик, и он не имеет большой мощности или очень устойчивой скорости.

Еще одно место, где могут возникнуть проблемы с попаданием пара в картер, это за направляющими клапанов. Если они герметичны, утечка не будет слишком большой, но если она сильная, вам, возможно, придется прорезать канавку вокруг нее, чтобы пар выходил перед картером.

Если проблема в том, что использовать для котла, не волнуйтесь, он отлично работает на сжатом воздухе. На самом деле, если правильно рассчитать время, он почти побежит, дунув в него.

Но теперь, когда мы перешли к котлам, я хотел бы кое-что сказать. Котел — это бомба в руках того, кто не знает, что делает. Котел постоянно движется, даже если он стоит на месте. Каждый раз, когда давление повышается, температура повышается, и металл расширяется, а когда давление падает, температура падает, и металл сжимается, как если бы металл котла изгибался взад и вперед до очень небольшой степени.

Котельная плита представляет собой очень мягкую высококачественную сталь. Хорошая плита котла толщиной до 3/4 дюйма может быть забита молотком сама по себе без каких-либо признаков растрескивания или напряжения. Примером растрескивания под напряжением является установка стержня или подшипниковых тисков и изгибание их вперед и назад до тех пор, пока они не сломаются. Чем тверже сталь, тем быстрее это произойдет. Поэтому котлы должны изготавливаться только из котельной плиты. Также все A.S.M.E. после сварки котлы снимают напряжение, помещая их в печь на несколько часов, чтобы снять напряжение со сварных швов.

А.С.М.Е. котлы проходят гидростатические испытания при 150 процентах рабочего давления и не более. Один из инспекторов сказал, что на заводе они должны были бы отказаться от него, если бы тест был слишком высоким, из-за возможного перенапряжения котла. Я слышал, как несколько парней говорят, что они разгоняют свои 100-фунтовые котлы до 300 фунтов, чтобы проверить их.

Трещины от напряжения могут быть слишком маленькими, чтобы их можно было увидеть, или быть скрытыми под смазкой, окалиной или какой-либо частью двигателя.

Вода, используемая для гидросистемы, должна иметь температуру от 70 до 120 градусов. Если слишком холодно, вы можете напрячь котел; если слишком жарко, вы побеждаете цель.

Я писал не для того, чтобы говорить о котлах, поэтому я уйду отсюда. Но безопасность котлов — моя любимая тема. Я видел, как парень запускал двигатель с 26 заплатами, а 13 все еще текли. Когда я это увидел, я ушел. Видимо, парень не осознавал ответственности перед обществом. Некоторые люди не имеют права запускать двигатель, и им все равно. Рано или поздно кто-то лопнет, и мы все заплатим.

Вот как сделать парогенератор своими руками в домашних условиях

Если видеопроигрыватель не работает, вы можете нажать на эту альтернативную ссылку на видео.

Хотите сделать свою собственную низкотехнологичную поршневую паровую турбину? Затем следуйте этому простому руководству, чтобы сделать его более или менее полностью из металлолома.

Источник: Great Inventions/YouTube

Как вы понимаете, прежде чем приступить к работе, вам потребуются некоторые инструменты и материалы.

Необходимые материалы и оборудование

  • Банка газировки
  • Старая консервная банка
  • Старые магниты
  • Старый двигатель постоянного тока
  • Старый шприц
  • Старая электроника с индукционной катушкой
  • Резиновая трубка
  • Дерево
  • Некоторые виды топлива
  • Основные инструменты (гаечный ключ, отвертки и т. д.)
  • DEKOPRO Сварочное оборудование и защитное оборудование
  • Различные гайки и болты

Со всем снаряжением в руках пришло время приступить к этой великолепной маленькой постройке.

Шаг 1: Подготовка генератора

Первый шаг — взять старый двигатель и полностью его разобрать. Сделав это, возьмите угловую шлифовальную машину и отрежьте ротор, как показано на видео.

Затем возьмите старый болт и приварите его к открытому концу ротора. После завершения отрежьте головку болта. Затем добавьте гайку к болту, а затем отрежьте небольшой отрезок стального стержня квадратного профиля от болта и гайки, как показано на рисунке.

Источник: Great Inventions/YouTube

Затем смешайте двухкомпонентный клей и приклейте несколько маленьких магнитов к квадратному металлическому отрезку, как показано на рисунке. Проверьте вращение штока двигателя, он должен свободно вращаться. Если нет, отрегулируйте соответственно.

Сделав это, просверлите два отверстия в торцевой пластине двигателя и прикрепите возвратно-поступательный рычаг к основному двигателю, как показано на рисунке.

Шаг 2: Изготовление поршня

Затем возьмите старый шприц и просверлите в поршне ряд отверстий. Подсоедините возвратно-поступательный рычаг к поршню, как показано в видео-инструкции. Приклейте на место по мере необходимости.

Сделав это, возьмите банку пива или газировки и осторожно просверлите отверстие в верхней части. Слейте жидкость и убедитесь, что кольцо не повреждено. Вклейте короткий отрезок узкой металлической трубы в отверстие в банке.

Источник: Великие изобретения/YouTube

Затем возьмите доску и разрежьте ее на две небольшие деревянные пластины, чтобы установить генератор. Вырежьте два куба из дерева, чтобы установить главный двигатель. Сделайте это, используя два отверстия, которые вы просверлили ранее.

Сделайте еще одну точку крепления, чтобы закрепить шприц, и при необходимости прикрепите его к креплению. Проверьте действие возвратно-поступательного рычага, выдвигая и нажимая на поршень в шприце.

Это должно включить двигатель.

Шаг 3: Соберите динамо-машину

Затем возьмите наше старое электрическое устройство, содержащее индукционную катушку, и освободите катушку от устройства. Установите его вокруг открытого ротора старого двигателя.

Источник: Great Inventions/YouTube

Затем возьмите хирургическую трубку и подсоедините ее к носику шприца. Приклейте другой конец трубки к металлическому носику, который вы ранее прикрепили к банке с газировкой.

Затем просверлите небольшое отверстие в верхней части шприца, чтобы пар выходил из системы.

Источник: Great Inventions/YouTube

После этого подключите проводку индукционной катушки, как показано на видео. Удлините проводку там, где это необходимо, чтобы позже собирать электроэнергию.

Шаг 4: Добавьте источник тепла

Затем возьмите старую жестяную банку, вырежьте монтажный паз в верхней части, чтобы установить банку с газировкой, и решетку с одной стороны, чтобы управлять источником тепла.

Установите жестяную банку на основное основание генератора, а затем закрепите банку с газировкой по мере необходимости.