为等温等容仪设置标准手工电子DIY教程

此说明将描述一个我建的斯特林循环发动机模型。更重要的是，它会列出设计标准，结构材料和技巧，让你可以建立自己的设计。
这种类型的发动机被称为低温差（LTD）的斯特林发动机，并且有多种方法来构建的，其中一些是在其他结构网站中描述的。

主要材料：

所需工具：

制作步骤：

第1步：

Step1什么是（斯特林）等温等容循环
斯特林循环发动机是在1816年由罗伯特·斯特林发明，所以它已经存在了一段时间。它是一种热机，并且是基于在加热时的一个周期，然后冷却包含在发动机内的气体（通常是空气）的。由于斯特林发动机是气密的，在加热阶段内增加空气压力，并在冷却阶段的压力减小。连接到曲轴甲置换，移动内部空气从热侧到气缸的冷侧的压力变化驱动动力活塞。由于有冷热两个阶段，，它是一个二冲程发动机。
此图显示了一个传统的LTD斯特林循环发动机的概念。与在此说明中所述的发动机的组件排列不同，但概念是相同的。

第2步：

Step 2: 组件
这里是我建立的发动机部件，这类似于在前面的图中所示。我用许多铜作为组件，这是由于其优良的热传导性。我用的铝也;其导热系数是好的，但不如铜。这两种材料都非常容易使用普通店铺的工具来工作。
下面的步骤将描述飞轮和曲轴，置换缸和位移活塞和动力活塞的设计细节。

第3步：

Step3飞轮和机轴
我从铝薄板建立了飞轮; 带锯削减它，然后在带式砂光机上完成它。该“中心”是由两个带黄铜棒料，附机螺钉和螺母进行的。这有助于防止飞轮摆动。我钻的枢纽和飞轮用5/ 32“演习，并在5/32按下”轴，它是不够紧的。
您可以在照片看到如何设计曲轴和曲柄销的。我钻孔和攻丝铜棒线程到线程5/32
“飞轮轴上，曲柄销只是一台机器螺钉螺纹上的一个黄铜棒钻孔和攻丝的孔，这样很容易改变曲柄行程距离;只是钻和挖掘新的孔所需的距离此外，相位角可以很容易地松开曲轴上的5/32 “螺母，转动曲柄行程，并重新拧紧螺母进行改变。

款式细节：

•飞轮：铝， 0 .100 “表， 10”直径
•曲柄抛出：黄铜棒料， 3/32 “× ¼” ;钻孔和攻丝的轴和曲柄销
•曲柄销：机器螺钉和螺母， 2 ＃ 48螺丝TPI
•轴：黄铜棒， 5/32 “直径。
•轴承：球轴承， 5/32 “的ID ， 5/16 ”外径（从博卡轴承）
•集线器：黄铜棒料， 3/32 “× ¼”
•曲柄投射距离，活塞： 5/16 “ （所以活塞行程为5 /8” ）
•曲柄投射距离，置换器： 1.0 “ （这样的置换移动2.0” ）
•动力活塞和置换活塞之间的相位角： 90°
提示：当你做任何一轮的项目（如飞轮） ，请务必先标记出来用圆规和纪念中心，一记重拳。知道确切的中心将在后面很重要。
提示：黄铜和铝很容易钻和挖掘。我并不总是使用适当的水龙头，我只是钻了一个稍微过小的孔，然后用螺丝作为一个水龙头。螺丝均为不锈钢，所以比黄铜或铝更难获得。我没有使用模具进行穿线轴。而是使用8-32螺纹5 /32“直径的轴。

第4步：

Step4置换气缸和活塞
置换汽缸和活塞可认为是一个热交换器，因为从火焰（在这种情况下）的热量被传递到空气气缸的底部内侧。当排出活塞移动到气缸的底部，空气移动（位移）到圆筒的顶中冷却。该引擎使一个加热/冷却循环飞轮每旋转一圈。由于该系统是气密的，它也有一个空气压力，增加/减少循环每转一圈。
置换缸是由木隔板隔开的2 “直径的铜管，在中间两部分进行。木材作为热段和下段冷却器以上之间的隔热。该板块在底部也是铜，焊接用95/5无铅焊接管道的管段。这种焊料为450°F（232 ℃）的熔点，所以热源被控制。使用两支蜡烛的工作温度为250°F（121°C）。另一个限制是环氧胶用于铜的管段连接到木材垫片的温度;普通环氧树脂粘合剂是行至约350 °F（177 ℃）。气缸盖是铝，和用螺栓固定在配合凸缘，这是胶粘上针筒。气缸盖是金属对金属与上铜滚筒接触，所以不可能有筒和头之间的热传递，因此，这两个气缸和头能辐射热量带走和冷却空气的内部。我用一块聚四氟乙烯的轴承在气缸盖上。

置换器活塞从沉重的纸张缠绕在1 1/2“管（实际直径1.9” ），并粘合在一起制成，端部是泡沫板。轴是0.0625 “钢丝。浮子长度为2.0 “。

款式细节：
•置换缸： 2 “ M型铜管，ID = 2.0”，OD = 2.125 “。热端和冷端= 3/8“之间的差距。

•绝缘垫片：硬木， ID = 2.125 “，钻2 1/8”孔锯，然后用环氧树脂胶铜管段木垫片。

•置换活塞： 1.9 “ （直径）x 2.0 ”长。作为一般规则，置换活塞容积应占总半置换气缸容积。轴承在气缸盖是聚四氟乙烯，具有钻0.070“孔为0.0625 ”置换活塞轴。

提示：本缸盖为4 “×4”铝，0.10 “板块。为更好的传热，也可以由较大的和由铜制成。

提示：由于置换器活塞的体积应为置换器圆柱体的体积的1/2，我提出的活塞长度为2 “时，气缸被刚刚超过4的总长度” 。活塞应该是“松散”的适合在气缸内的;活塞缸壁上的摩擦是重要的。

第5步：

Step5动力活塞
动力活塞和气缸驱动发动机，都使用压力循环从置换筒。他们是这个引擎的唯一需要购买的组件。活塞由石墨制成，气缸是玻璃部件被制造，并且几乎无摩擦和保证气密性。我粘在玻璃圆筒成3/4“钻入木头块直径的孔;气缸相反的1/4长度短”铜管。

款式细节：
•电源活塞和气缸：活塞直径5/8“;活塞行程5/16”。从减震瓶公司购买（不一样的公司）
•连杆：焊接黄铜片3/32“黄铜线

第6步：

Step6功率计算和执行
我用了一个测力计来计算输出功率的发动机。
任何旋转发动机的功率输出基于两个因素：扭矩和转速。我用照片来测量扭矩所示的装置，并且可以指望恢复来确定转速。测量扭矩，我做了一个普龙尼制动器出轻木，然后调节周围的飞轮轴上的夹紧力拧紧螺丝，直到转速下降，并记录在力上的数字刻度。
P =功率（W）
T =扭矩牛米
N =发动机转速，转速
下面是这些等式中，数据和计算：
P = T * π * N/30000或约T * N * 0.1047
转速= 140
扭力臂= 200公厘= 0.2米
净刻度读数，最大： = 1.7 G = 0.0017千克
力= M * G = 0.0017 * 9.8 = 0.017 Ñ
扭矩= F * D = 0.017 * 0.2 = 0.0034 Nm的
功率= T * N * 0.1047 = 0.0034 * 100 * 0.1047 = 0.05 W
不是一个巨大的功率输出，这是为什么最小摩擦是非常重要的。
其他经营数据：
最大转速= 175
最低温度差= 110 ºF （ 43 ºC ）

第7步：

Step7工具
我建立了一个这个引擎的木工车间，没有专用工具。可以用硬质合金锯片切割铝和铜，但请务必小心。用带锯切割薄金属，它是安全先的，用双面胶将其附加到胶合板载片。
下面是具体的工具：
•设置小尺寸扳手（这只是我的炫耀而已）
•钻床
•制表或带锯
•丁烷焊枪焊接铜
•孔锯