Comment faire une canette de coke Stirling Engine

Si vous avez quelques canettes de soda et quelques autres accessoires faciles à trouver, vous pouvez recréer l'un des premiers moteurs commercialement viables jamais fabriqués. Bien que de petite taille, un moteur Stirling Coke Can parle toujours à notre âme mécanique collective car il souffle et se désagrège sur une étagère, faisant tourner un volant, faisant tourner quelques pales de ventilateur ou même générant quelques watts..

Sa simplicité même évoque une époque différente. Et que ce soit considéré comme une preuve de concept, un modèle intéressant, un morceau de conversation ou un morceau de sculpture cinétique, fabriquer un moteur Stirling de canette de soda est un excellent moyen de remonter dans le passé.

Le moteur Stirling était le cerveau de Robert Stirling, qui a inventé le concept en 1816. L'idée derrière son moteur était d'utiliser l'air pour propulser un moteur, plutôt que la technologie émergente à l'époque - vapeur.

Ce qui distingue le moteur de Stirling des autres, c'est l'utilisation d'un «économiseur», qui améliore l'économie de carburant. Ceci est maintenant connu sous le nom de régénérateur. Entre 1816 et 1843, Stirling et son frère James affinèrent la conception et l'efficacité du moteur. Au milieu du XIXe siècle, ses moteurs alimentaient les principales industries, y compris les fonderies. Cependant, son moteur, ainsi que la plupart des moteurs à air chaud, était plus adapté aux applications à faible puissance. Son désir de créer une alternative plus sûre aux moteurs à vapeur souvent explosifs a été vaincu par le besoin de plus de puissance pour faire fonctionner des industries en croissance..

La première chose que vous devez savoir sur un moteur Stirling est comment les pièces vont ensemble et comment elles fonctionnent.

1. Fournitures pour la construction d'un moteur Stirling pour canettes de coke
2. Préparatifs pour la construction d'un moteur Stirling pour canettes de coke
3. Assemblage d'un moteur Stirling de canette de coke

Retirez le régénérateur de Stirling et vous avez un moteur à air chaud. Le fonctionnement d'un moteur à air chaud est simple. L'air devient ce qu'on appelle le «fluide de travail». Une source de chaleur, dans le cas de la plupart des moteurs Stirling canette de soda, il s'agit d'une bougie chauffe-plat, chauffe l'air en le faisant se dilater. L'air est ensuite refroidi, provoquant sa contraction. L'expansion et la contraction de l'air, ou fluide de travail, est un cycle thermodynamique. Maintenant, utilisez ce cycle thermodynamique pour déplacer un piston et vous avez effectivement permis au cycle thermodynamique de produire un travail mécanique utile. Lorsque vous attachez un vilebrequin au piston et ajoutez un volant, vous avez les bases d'un moteur.

Terminez la construction d'un moteur Stirling et vous apprendrez plus que quelques leçons sur l'ingénierie des brasseries maison. Surtout, en construire un est très amusant et vous donne une chance de faire preuve de créativité avec ce que la plupart des gens considèrent comme de la malbouffe. Et le voir fonctionner l'amène à un tout autre niveau.

Cela semble simple? C'est vrai, mais il reste encore du temps avant que le moteur ne soit construit. Vous aurez besoin de plus de composants, de quelques matériaux et d'une compréhension de la façon dont ils s'assemblent tous avant que votre moteur ne s'éteigne..

Voici ce dont vous aurez besoin:

• Trois (3) canettes de soda
• Un (1) ballon
• Deux (2) écrous de rayon
• Quatre (4) borniers électriques 5A
• Laine de fil d'acier
• Un bouchon de bouteille d'une bouteille en plastique
• Fil d'acier
• Fil de cuivre
• Tige de cheville
• Fil électrique
• Fil de pêche
• Trois (3) disques compacts
• Ouvre-boîte
• Couteau tout usage
• Super glue [source: ScrapToPower.com]

Jetons un coup d'œil aux composants que vous allez construire, voyons comment ils fonctionnent, ce qu'ils font et comment tout s'emboîte..

Robert Stirling n'a pas été le premier à essayer un moteur pneumatique, mais il a été le premier à créer un produit commercial viable, et sa conception de moteur a été mise en service en 1818 pour alimenter une pompe à eau dans une carrière..

«Il faut penser comme un horloger», déclare Jim Larsen, constructeur, auteur et enseignant de longue date de moteurs Stirling. "Vous devez faire attention aux détails. Si vous faites attention aux détails, vous avez de meilleures chances de succès."

Les principaux composants d'un moteur Stirling sont relativement simples et directs. Alors que nous nous concentrons sur un moteur de canette de soda, les moteurs ont été construits avec des matériaux allant des pots de peinture aux barils d'huile. Larsen a déclaré lors d'un défi de Thanksgiving alors qu'il rendait visite à sa belle-famille, il avait construit un moteur Stirling à partir de divers matériaux de quincaillerie, y compris des casseroles et des poêles..

Les canettes de soda en aluminium offrent des formes prêtes à l'emploi et préformées parfaites pour les moteurs. Ils sont également faciles à utiliser et, bien sûr, très bon marché. Et bien qu'ils ne soient pas assez robustes pour un usage sérieux, ils résisteront à la micro-puissance produite par la plupart des plans de moteur.

le chambre de pression est un récipient qui retient l'air captif, ou fluide de travail, dans le système fermé. C'est ici que l'air est chauffé et refroidi pendant le cycle thermodynamique. Alors que les fuites d'air et de pression peuvent être le fléau de nombreux moteurs, la chambre de pression a en fait besoin d'une petite fuite contrôlée. Sans cette fuite, la chambre deviendrait simplement un baromètre et ne réagirait qu'aux changements de pression barométrique de l'air qui l'entoure.

Larsen a déclaré que de nombreux constructeurs de Stirling choisissent de changer le fluide de travail dans la chambre de pression de l'air à l'hélium, qui réagit mieux pendant le cycle thermodynamique..

le mécanisme d'entraînement utilise l'expansion et la contraction de l'air à l'intérieur de la chambre de pression pour entraîner un vilebrequin. Le mécanisme d'entraînement peut être fixé sur le côté du moteur ou être intégré dans la structure du moteur.

Pour Larsen, le vilebrequin est la partie la plus critique du moteur, et influence chaque partie de l'ensemble, de la synchronisation, à la course de déplacement, à la vitesse du volant, et l'équilibre de l'ensemble. "C'est une partie sur laquelle vous voulez passer du temps pour bien faire les choses", a déclaré Larsen.

le volant sert de plus qu'une indication que le moteur fonctionne. Il agit en quelque sorte comme un dispositif de stockage d'énergie. Un volant bien équilibré prend l'énergie créée pendant la course de puissance du moteur et la stocke. Lorsque de l'énergie est nécessaire pour pousser le plongeur vers le bas, le volant fournit son énergie stockée pour surmonter le frottement et d'autres forces. Sans un bon volant d'inertie, le plongeur s'élèverait simplement vers le haut de la chambre et y resterait.

Larsen a déclaré qu'un volant bien équilibré était la clé de l'efficacité. Si la roue n'est pas équilibrée, le moteur doit travailler plus fort pour la déplacer. "Vous ne voulez pas que le moteur fasse plus de travail que nécessaire", dit-il.

le déplaceur dans un moteur à air chaud sert à déplacer l'air à l'intérieur de la chambre de pression. N'oubliez pas que le moteur ne peut pas fonctionner sans le cycle thermodynamique où l'air est chauffé et refroidi, ce qui provoque une expansion et une contraction. Si la chambre de pression était simplement chauffée, sans rien à l'intérieur pour déplacer l'air, l'air à l'intérieur se réchaufferait et se dilaterait, mais ne se contracterait jamais..

Avec la source de chaleur en bas, le moteur à air chaud utilise également un refroidissement en haut, généralement de la glace ou de l'eau froide, pour refroidir l'air. Au fur et à mesure que l'air est chauffé, il se dilate en déplaçant le déplaceur vers le haut de la chambre de pression. Au sommet de la chambre, l'air est refroidi, se contracte et déplace le plongeur vers le bas. Tout cela se produit à l'aide du mécanisme d'entraînement, du vilebrequin et du volant.

Le déplaceur est le plus souvent un morceau de laine d'acier roulé avec un fil léger passant par le centre. Vous vous souvenez quand Larsen a parlé de la nécessité de penser comme un horloger? C'est l'une de ces fois. Le plongeur doit pouvoir coulisser librement à l'intérieur de la chambre de pression, tout en en remplissant la plus grande partie. Il doit permettre la libre circulation de l'air, tout en restreignant une partie du débit. L'idée est de minimiser les frottements et de maximiser l'efficacité. Ce thème est une constante tout au long de la construction du moteur.

le boîte à chaleur est simplement un support sur lequel repose le moteur. La source de chaleur est placée sous le moteur.

Cela semble être beaucoup de travail pour peu de retour. Mais il y a une sensation tangible lorsque vous terminez le moteur, dépannez les travaux pour le faire démarrer et le voyez gonfler tout seul. Pour Larsen, sa fascination a commencé il y a plus d'une demi-décennie, tandis que la vôtre pourrait commencer dans à peine quelques jours..

Pour regarder un moteur Stirling de canettes de soda en action, regardez cette vidéo et plusieurs autres en ligne.

• Comment fonctionnent les moteurs Stirling
• Comment fonctionnent les moteurs de voiture
• Comment fonctionnent les moteurs diesel
• Comment fonctionnent les moteurs à deux temps
• Comment fonctionne un moteur à ampoule chaude

Sources

• Brown, Buster. «Comment fonctionnent les moteurs à air chaud». Moteurs à air chaud. (29 février 2012) http://www.hotairengines.com/WorkingDescription/Work.htm
• Rédacteurs de Make Magazine; «Le meilleur de faire». O'Reilly Media, Inc. 2007. Pgs. 306-317.
• Larsen, Jim. StirlingBuilder.com. (29 février 2012) http://www.stirlingbuilder.com/
• Larsen, Jim. Entretien personnel. 2 mars 2012
• Larsen, Jim. "Onze produits de moteur Stirling que vous pouvez construire." Auto-publié, janvier 2012. (29 février 2012)
• Larsen, Jim. "Moteur Stirling rapide et facile." Auto-publié. Septembre 2011. (29 février 2012)
• Bien, Karim. "Comment fonctionnent les moteurs Stirling." .com. 4 mai 2001 (29 février 2012) https: //www..com/stirling-engine.htm
• Purvis, Ben. "Dean Kamen développe un éco-hybride qui fonctionnera sur tout ce qui brûle." Gizmag.com, 28 juin 2009. (1er mars 2012) http://www.gizmag.com/dean-kamen-segway-hybrid-scooter/12096/