特斯拉渦輪,廢舊硬盤的重生手工電子DIY教程
編譯來源
這個製作項目能夠充分利用那些躺屍以久的廢硬盤。
學術上它叫做特斯拉渦輪機,空氣,蒸汽,油,或者其他任何一種流體噴射進一系列疊置平滑圓盤的邊緣,流體在圓盤的間隙間旋轉向內流動,耗盡動能後從盤片中心的排水孔流出
普通的渦輪裏運動流體的動能直接在接觸時轉移到渦輪葉片上,但是在特斯拉渦輪機裏直接轉移到盤片邊緣的動能比例很小。相反它運用了附面層效應,也就是流體和盤片表面的附着力轉移能量,這和飛機機翼產生升力的原理是相同的。
1 需要準備的材料、工具以及背景資料製作這樣一台特斯拉渦輪機,你需要一些壞掉的硬盤驅動器,一些庫存材料(鋁材和壓克力材料),一個帶有銑牀的工作台,以及一台四爪卡盤車牀。
維基百科是很好的參考資料:
_turbine
還有下面這些文章可供參考:
尼古拉特斯拉
附面層效應
雷諾數
我的渦輪機用40psi(約275.8kPa)壓力的壓縮空氣驅動,很容易就能達到一萬到一萬五千轉的轉速。它雖然轉速高但是扭矩低,一根手指就可以安全地讓它停下來。
更多地製作細節可以參看我的網頁:
2 在盤片上打排氣孔首先是拆解硬盤。但是我想如果你決心做這個,很容易就能找到方法,不是麼?
在硬盤盤片上鑽出出水孔最簡單的方式是銑牀和迴轉工作台。在工作台中心夾緊一疊盤片,然後就可以加工出任何旋轉對稱的圖案。當然在加工之前要檢查一下拆出的盤片是鋁材質的,要是脆硬玻璃材質的話可是會在鑽孔時壞掉的。
我在盤片上打了兩種形貌的孔,一種是旋轉對稱的大小不等的圓,另一種是旋轉對稱的圓弧。加工出圓弧的那些盤片處於最頂端,所以圓弧孔上有些撕裂,下方的盤片就好很多。
譯註:盤片可以用任何想得到的材料,比如説這裏的光盤盤片製作的特斯拉渦輪機: 3 製作或回收墊片盤片之間的理想間距取決於以下幾個變量,包括流體的粘度,速度和温度。可以通過下面的網頁計算出合適的墊片尺寸,或者將硬盤裏原先的墊片拿回來用。
計算墊片尺寸
我有點懶,所以就直接回收利用了原來盤片間的墊片。這樣做的好處是它們和盤片有着相同的內徑。這些墊片大約0.05英寸(0.127釐米)厚,計算得出的理想墊片大約是0.012英寸(0.03釐米)厚,但是這裏尺寸差異影響並不大。
4 渦輪軸這是用根鋁材在車牀上簡要加工出來的。中間部分的直徑大約是0.98英寸(2.49釐米,按照盤片中心開孔的尺寸車的),長約1.77英寸(4.5釐米,這是為了搭配2英寸(5.08釐米)厚的壓克力材料)。
兩端的直徑較小,這樣能夠安裝進我找來的滾珠軸承。
5 製作套環套環是用鋁塊加工出來的,內徑0.98英寸(2.49釐米),大約0.3英寸(0.762釐米)厚,能夠用一個#10-32螺釘固定。
6 轉子總成在渦輪軸中心裝進盤片,墊片,以及套環,最後擰緊套環上的螺絲將所有的部件固定在一起。我用了11張盤片和10個墊片。試圖將所有的排氣孔對齊。注意,如果兩個套環之間的壓力不夠或者螺絲沒上緊,此時的盤片就會自身繞着軸旋轉而不會帶着軸旋轉。
7 製作渦輪室這是一塊4.75英寸x4.75英寸x2英寸(12.06釐米x12.06釐米x5.08釐米)的壓克力塊,用四爪卡盤固定後車出進水孔和渦輪室。進水孔是0.25英寸(0.635釐米)直徑,其他的螺絲孔為1/4-20尺寸(1/4英寸(0.635釐米)外徑螺紋,20牙)。
我用壓克力材料是因為手頭的示範講座剛要用到它,也可以用金屬甚至木材做同樣的渦輪室。要注意的是如果用蒸汽驅動的話,木材可能吸濕膨脹的過於嚴重。
8 製作側面板側面板是4.75英寸x4.75英寸x0.47英寸(12.065釐米x12.065釐米x1.19釐米)的壓克力板,1/4英寸(0.635釐米)的螺絲孔和渦輪室上的尺寸位置一樣。中心孔直徑0.6英寸(1.524釐米),凹槽深度為0.28英寸(0.71釐米)。
邊上的兩個0.6英寸(1.524釐米)的中心孔是唯一的排氣口。氣流的螺旋沿着盤片表面指向中心,通過排氣孔和滾珠軸承的氣隙,最終從這兩個中心孔排出。
雖然我沒這麼做,但是原理上來説側面板上更多的排氣孔能夠提高效率。
9 總裝按照圖片,依次安裝各部件:
10 完工後的渦輪機和視頻完成。
看它的轉速,能達到每分鐘15000轉! 聽它的聲音,絕對讓你血脈賁張!
附上圖紙下載鏈接:
Turbine_
Turbine_
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