Günstige und einfache Dampfmaschine
Die Idee:
Kürzlich habe ich ein Video von einem ferngesteuerten Boot gesehen, das von einer Miniaturdampfmaschine angetrieben wird, und war sofort von der Idee begeistert. Nachdem ich ein bisschen recherchiert hatte, stellte ich fest, dass Miniatur-Dampfmaschinen Hunderte von Dollar kosten oder einige sehr fortgeschrittene Fähigkeiten und Werkzeuge erfordern, um gebaut zu werden. Da ich mir jedoch den tatsächlichen Mechanismus anschaue, mit dem sie ausgeführt werden können, sind sie wirklich recht einfach. Deshalb habe ich mich entschlossen, einen billigen zu entwickeln.
Bei diesem Projekt ging es wirklich darum zu sehen, wie billig und einfach eine Miniaturdampfmaschine gebaut werden kann. Ich habe diesen Motor an einem Tag gebaut und für weniger als 10 US-Dollar an Material. Ich denke, es ist sicher, ihn als Erfolg zu bezeichnen.
Dieser Motor ist 7, 2 cm groß.
Einige Dinge zu beachten:
Zunächst sollte ich feststellen, dass diese Dampfmaschine nur eine Dampfmaschine ist. Diese Anleitung enthält keine Anweisungen zum Bau eines Kessels zur Erzeugung von Dampf. Stattdessen lasse ich die Dampfmaschine mit Druckluft laufen. Wenn Sie keinen Kompressor haben, funktioniert eine Fahrradpumpe auch gut, es ist nur viel mehr Arbeit für Sie. ;; )
Ich sollte auch beachten, dass selbst wenn Sie einen Kessel bauen würden, dieser Motor wahrscheinlich nicht gut funktionieren würde, da viele seiner Hauptkomponenten Holz sind. In Gegenwart von Dampf würde das Holz quellen und sich verziehen, was zu Problemen führen würde. Eine einfache Lösung für dieses Problem wäre, die Holzteile durch Aluminiumteile zu ersetzen.
Ich bin ein sehr visueller Lehrer. Lesen Sie daher unbedingt die 'Bildnotizen' (bewegen Sie die Maus über die gelben Kästchen auf den Bildern), um meine Anweisungen klarer zu machen.
Wie es funktioniert:
Sie können meine ausführliche Beschreibung unten lesen oder sich die großartige Animation der Jungs auf www.animatedengines.com ansehen. Sie finden sie hier! Ich sollte beachten, dass es sich bei dieser Animation um einen "doppeltwirkenden" Motor handelt, der sowohl am unteren als auch am oberen Ende des Zylinders Anschlüsse hat, wobei es sich bei meinem um einen "einfachwirkenden" Motor mit Anschlüssen oben handelt. Dies bedeutet nur, dass der Motor stärker auf den Schwung des Schwungrads angewiesen ist, um ihn am Laufen zu halten, aber viel einfacher zu bauen ist.
Dieser Motortyp wird als oszillierende Dampfmaschine bezeichnet. Wenn Sie sich das Video unten ansehen, werden Sie sehen, dass sich der Zylinder dieses Motors tatsächlich hin und her bewegt, wenn sich das Schwungrad dreht (es schwingt!). Durch diese Aktion werden die Anschlüsse geöffnet und geschlossen, durch die Druckluft in den Motor eindringt und Abluft austritt .
Der Zylinder hat oben einen Anschluss, der gegen den Hauptkörper des Motors gedrückt wird. Der Hauptkörper hingegen hat zwei Anschlüsse, einen für die Druckluft und einen für die Abluft. Wenn sich der Zylinder nach rechts neigt, richtet er sich nach dem Druckluftanschluss aus, sodass Luft in den Zylinder strömen und den Kolben nach unten drücken kann. Dadurch dreht sich die Kurbelwelle, wodurch der Zylinder nach links gekippt wird und die Luft durch die Auslassöffnung aus dem Zylinder austreten kann, wenn der Kolben wieder nach oben kommt. Dann wiederholt sich der Vorgang.
Schritt 1: Materialien, Werkzeuge und Pläne
Die meisten Materialien und Werkzeuge für dieses Projekt haben Sie wahrscheinlich bereits im Haus. Die einzigen Dinge, die ich kaufen musste, waren Messingrohre, Rohrschneider und etwas Draht.
Materialien:
• 3/16 "Sperrholz (ca. 12 x 8 cm)
• Einziehbarer Stift (optional)
• Messingschläuche: (einige finden Sie in Ihrem örtlichen RC-Hobby-Shop)
13/32 "für den Kolben und 7/16" x 0, 014 "für den Zylinder
• Kerze "Teelicht"
• Schwere Unterlegscheiben mit einem Durchmesser, der kleiner als der des Teelichts ist
• 5 Minuten Epoxidkleber
• Kunststoffschlauch (zum Anschließen Ihrer Druckluftversorgung)
• HomeDepot-Sprinklermarkierungsflaggen oder Pianodraht (~ 18AWG)
• Blumenstammdraht oder Pianodraht (~ 24AWG)
• Q-Tips mit Kunststoffschlauch (kein Papier)
• Kleine Gummibänder
• Plastikfolie
Werkzeuge:
• Bohren (oder noch besser; eine Bohrmaschine) und Bohrer
• Schlauchschneider (5 US-Dollar) - Sie sollten auch in den meisten Baumärkten einen finden können.
• Zange und Drahtschneider
• Leere Blechdose
• Rasiermesser
• Schleifpapier
• Vize (optional)
Pläne:
Im Anhang befinden sich zwei PDF-Dateien. "Nur Teile mit Messung" enthält eine Anordnung aller Teile, die Sie aus Holz ausschneiden müssen, sowie die Längen für die Draht- und Messingrohrteile. "Nur Teile ohne Maße" ist genau das gleiche, jedoch ohne auf der Seite aufgedruckte Maße. Gut zum Ausschneiden und Kleben auf Ihr Holz als Leitfaden.
Einige Leute haben Probleme beim Öffnen der angehängten PDFs, wenn Sie auch die folgenden Links ausprobieren.
Wenn Sie den Link zum PDF nicht öffnen können ; Hier ist ein direkter Link dazu.
Wenn Sie das PDF immer noch nicht öffnen können ; Hier ist ein Link zu einem hochauflösenden PNG-Bild der Pläne.
Anhänge
Schritt 2: Schneiden Sie den Kolben und den Zylinder
Schneiden Sie den Zylinder und den Kolben von zwei Messingrohren ab. Sie müssen nicht genau die gleichen Durchmesser haben wie ich, aber der kleinere sollte sehr gut in den größeren passen und trotzdem frei gleiten können. Ihr örtlicher Hobby-Laden sollte die richtigen Messingrohre haben.
Der Zylinder sollte 25, 5 mm lang und der Kolben 14, 5 mm lang sein.
Verwenden eines Schlauchschneiders:
Um einen Rohrschneider zu verwenden, richten Sie Ihren Schnitt an der Messerklinge aus und ziehen Sie den Knopf fest, jedoch nicht zu fest, um das Rohr nicht zu quetschen. Drehen Sie das Rohr im Gerät langsam und ziehen Sie den Knopf alle paar Umdrehungen fest, bis die Klinge das Rohr durchschneidet. Es kann ein paar Übungsläufe dauern, ich habe die Röhre mehrmals zu stark gequetscht.
Kratzen Sie die Innenlippe des Zylinders mit einer Rasierklinge heraus, um sicherzustellen, dass keine Bohrer mehr übrig sind, um Ihren Kolben abzukratzen.
Wenn Sie keinen Schlauchschneider haben, können Sie einen bei Harbor Freight für 5 US-Dollar kaufen.
Schritt 3: Der Kolben
Schneiden Sie zuerst den Draht (24 AWG) für die Kolbenstange ab (ich habe ein dünnes Stück Blumendraht verwendet, aber jeder steife Draht reicht aus), und machen Sie dann eine 90 ° -Biegung 3 mm von einem Ende entfernt.
Nehmen Sie nun etwas Sandpapier und scheuern Sie die Innenseite des Kolbens ab.
Nehmen Sie als nächstes ein kleines Stück Plastikfolie, bedecken Sie ein Ende des Kolbenrohrs und sichern Sie es mit einem Gummiband.
Mischen Sie etwas Epoxid und füllen Sie die Innenseite des Kolbenrohrs damit. Achten Sie darauf, dass keine Außenseiten des Kolbens entstehen. Versuchen Sie auch, das Rohr auf den Tisch gedrückt zu halten, damit kein Epoxidharz unter den Kanten der Plastikfolie austritt.
Führen Sie nun die Kolbenstange (gebogenes Ende zuerst) gerade in das Epoxidharz ein.
Um sicherzustellen, dass die Kolbenstange bei 90 ° bleibt, sollten Sie sie zuerst durch ein Stück ~ 0, 7 mm Schaum drücken und dieses zusammen mit der Kolbenstange einkleben (siehe Bilder).
Alternativ können Sie versuchen, die Kolbenstange so an etwas zu hängen, dass sie sich nur etwa 1 mm über dem Tisch befindet. Dadurch wird sichergestellt, dass sie perfekt vertikal bleibt, während das Epoxidharz aushärtet.
Schritt 4: Das Schwungrad
Schneiden Sie zunächst den Kurbelwellendraht ab. Es sollte ein 45 mm langes Stück ~ 18 AWG Draht sein. Ich habe den Draht von einer dieser kleinen roten Fahnen verwendet, die auf Rasenflächen hängen, um die Sprinkleranlage zu markieren. Wenn Sie kein Home Depot finden, werden diese verkauft. Diese Drahtgröße ist ausgezeichnet, da sie perfekt in das Kunststoffrohr passt, aus dem Q-Tips bestehen.
Um das Schwungrad herzustellen, tauchte ich das Wachs aus einem Teelicht (Kerze), führte den Kurbelwellendraht durch ein paar Holzstücke, damit es nicht aus dem Wachs herauszog, und klebte sie auf die Kurbelwelle. Dann fügte ich einige Metallscheiben hinzu ( Gewicht hinzufügen). Als nächstes stellte ich das alles wieder ins Teelicht und goss das geschmolzene Wachs wieder hinein, um alles an Ort und Stelle zu halten. Hoffentlich erklären die folgenden Bilder diesen Prozess besser.
Um das Wachs zu schmelzen, legte ich es in den Boden einer Blechdose, in die ich einen kleinen Ausguss gebogen hatte, um das Gießen zu erleichtern. Dann stellen Sie die Dose in einen Topf mit kochendem Wasser auf den Herd, bis das Wachs geschmolzen ist.
Stellen Sie sicher, dass Sie ein paar Schichten Zeitung ablegen, bevor Sie versuchen, geschmolzenes Wachs zu gießen. Ich würde auch nicht empfehlen, dies über Teppich zu tun. Epoxid konnte das Wachs auch leicht ersetzen, ich hatte einfach nicht genug Epoxid, um es zu tun.
Wenn ich es noch einmal tun würde, würde ich ein Loch in den Boden des Teelichts bohren und den Kurbelwellendraht vollständig durchziehen, damit der Motor leicht an ein anderes Gerät angeschlossen werden kann, um ihn mit Strom zu versorgen. Wenn Sie dies tun, sollten Sie den Kurbelwellendraht wahrscheinlich etwa cm länger machen.
Schritt 5: Machen Sie die Holzteile
Die Holzteile sollen aus 3/16 "Sperrholz hergestellt werden. Ich habe meine von der Handwerksabteilung in Wal-Mart gekauft; 3 Dollar für ein Sechserpack mit 7x3" Platten. Sie können auch Aluminium, Messing, Teflon, Kunststoff oder Plexiglas anstelle von Holz verwenden. Stellen Sie einfach sicher, dass alles, was Sie verwenden, eine schöne glatte Oberfläche zwischen den beweglichen Teilen hat. Die Pläne für die Holzteile finden Sie auf der Materialseite.
3/16 "Sperrholz lässt sich auch mit einem Rasiermesser leicht schneiden. Schneiden Sie beide Seiten ab und gehen Sie mehrmals mit der Klinge darüber, bis das Holz schneidet. Schleifen Sie die Kanten glatt. Um das runde Kurbelwellenteil zu schneiden, beginnen Sie mit einem achteckigen Stück und Schleifen Sie die Kanten zu einem Kreis.
Körper:
Beginnen Sie nun mit dem Kleben des Teils Körper 2 auf Körper 1. Bohren Sie die beiden oberen Löcher mit einem 3/32 "-Bohrer. Bohren Sie das zentrale Loch in der Größe des Drahtes, den Sie für den Zylinderdrehdraht verwendet haben. Bohren Sie schließlich das untere Loch gleiche Größe wie das Kunststoffrohr von Ihrem Q-Tip.
Schritt 6: Zylinderblock
Zylinder zurück:
Um den Zylinderblock zu bauen, nehmen Sie zunächst das Holzteil "Zylinder zurück" und schleifen den mittleren grauen Bereich um ca. 1 mm ab. Dadurch wird eine kleinere Kontaktfläche zwischen ihm und dem Körper hergestellt, wodurch die Reibung verringert wird.
Bohren Sie nun das mittlere Loch in diesem Teil in der gleichen Größe wie der Draht, den Sie für den Draht "Cylinder Pivot" verwenden. Bohren Sie nun das obere Loch mit einem 3/32 "Bit.
Schneiden Sie den Draht für das Teil "Cylinder Pivot" ab und machen Sie eine 90 ° -Biegung 5 mm von einem Ende entfernt. Jetzt müssen Sie auf der gegenüberliegenden Seite, von der aus Sie 1 mm am "Zylinderrücken" -Teil abgeschliffen haben, einen 5 mm langen Hain vom mittleren Loch zum oberen Loch schneiden, der gerade tief genug ist, damit die 5 mm Draht darin ruhen können, wenn er war durch das Holz eingeführt. Dies ist die Seite, auf die Sie den Zylinder kleben werden.
Zylinderkopf:
Bohren Sie zunächst das 12-mm-Loch im Zylinderkopf heraus, bevor Sie das Quadrat um ihn herum ausschneiden, es sei denn, Sie haben eine Bohrmaschine. Ein so großes Loch lässt sich nur schwer mit einem kleinen Stück Holz ausrichten. Dies hilft auch dabei, sich nicht von Ihnen zu trennen. Schneiden Sie nun die 2, 5 mm tiefe Rille im anderen Zylinderkopfteil aus.
Zylinderblock :
Der nächste Schritt besteht darin, die beiden Zylinderkopfteile, das Messingzylinderrohr und die Zylinderrückenteile zusammenzukleben. Möglicherweise möchten Sie etwas Schaum in das Ende des Zylinderrohrs drücken, um zu verhindern, dass Epoxidharz vor dem Kleben in das Zylinderrohr tropft.
Epoxidieren Sie den Zylinderkopf zum Zylinder und dann beide zum "Zylinderrücken", so dass sie horizontal zentriert sind und der Boden des Zylinders mit dem Boden des Zylinderrückens ausgerichtet ist. Die 2 mm tiefe Rille, die Sie in das zweite Zylinderkopfstück geschnitten haben, muss auch mit dem oberen Loch im „Zylinderrücken“ übereinstimmen.
Schritt 7: Kurbelwelle
Ich fügte einen kleinen Holzkreis um das äußere Loch im hölzernen Kurbelwellenteil hinzu. Dies gibt der Kolbenstange etwas mehr Spiel und verhindert, dass sie mehr Reibung auf der Kurbelwelle verursacht. Siehe das Bild unten.
Bohren Sie anschließend das äußere Loch in das hölzerne Kurbelwellenteil, das dieselbe Größe wie Ihr Kolbenstangendraht hat, und bohren Sie dann das zentrale Loch in diesem Teil in der gleichen Größe wie das für Ihre Kurbelwelle verwendete Kabel.
Jetzt das Teil "Brace" auf die Schwungradseite der Karosserie direkt unter dem Loch für die Kurbelwelle kleben, habe ich auch eine kleine Klammer an der Kolbenseite der Karosserie angebracht.
Epoxidieren Sie nun ein Q-Tip-Rohr in das Loch durch den Körper und an die Oberseite der Zahnspange. Sie können nun die Kurbelwelle durch das Gehäuse einführen und zwischen dem Schwungrad und dem Gehäuse einige Unterlegscheiben aus frei drehendem Q-Tip-Rohr anbringen. Fügen Sie auf der Kolbenseite weitere Q-Tip-Unterlegscheiben hinzu, um einen angemessenen Abstand zu gewährleisten, sodass sich die Fläche des hölzernen Kurbelwellenteils unter der Mitte dieses Kolbens befindet. Dies verhindert auch, dass das hölzerne Kurbelwellenteil versehentlich an der Karosserie festklebt.
Zum Schluss überschüssige Länge des Kurbelwellendrahtes abschneiden, da dieser mit der Kolbenstange kollidiert, wenn er überhaupt aus der Vorderseite des hölzernen Kurbelwellenteils herausragt. Kleben Sie nun das hölzerne Kurbelwellenteil auf den Metallkurbelwellendraht (dessen anderes Ende im Schwungrad befestigt ist) und befestigen Sie es.
Schritt 8: Fertig stellen
Kolben:
Machen Sie zuerst eine 90 ° Biegung in der Kolbenstange 20, 5 mm von der Stelle, an der sie in das Ende des Kolbens eintritt. Setzen Sie nun den Kolben in den Zylinder ein und drücken Sie gleichzeitig die Zylinderschwenkstange und die Zylinderstange durch den Körper bzw. die Kurbelwelle. Sie müssen wahrscheinlich die Kurbelwelle drehen, damit das Loch für den Zylinder mit der Biegung in der Zylinderstange übereinstimmt.
Jetzt brauchen Sie nur noch eine Möglichkeit, den Zylinder fest gegen den Körper zu halten. Ich benutzte eine Feder aus einem einziehbaren Stift, der mit einer Schraube am "Prop-Saver" eines Modellflugzeugs an Ort und Stelle gehalten wurde. Ich fand auch, dass es ziemlich gut funktionierte, nur ein Gummiband um den Kolben und den Körper zu legen ... wenn nicht besser als die Feder, ist diese Option auch viel einfacher zu entfernen, als wenn Sie eine Kappe auf die Zylinderschwenkstange geklebt haben. Ein oder zwei Gummibänder sollten hier wirklich alles sein, was Sie brauchen.
Luftversorgung:
Zuletzt müssen Sie eines der beiden oberen Löcher auf der Schwungradseite des Körpers mit einem Druckluftbehälter oder einer Druckluftpumpe verbinden. Dazu habe ich einfach einen Plastikschlauch auf den Körper geklebt; Tun Sie einfach, was für Sie am besten funktioniert. Dieser Motor funktioniert bei mir mit ~ 15psi ganz gut. Schalten Sie die Luft ein und drehen Sie das Schwungrad schnell. Der Motor sollte starten, wenn nicht, versuchen Sie es in die andere Richtung. Wenn Sie es genau richtig ausrichten, startet der Motor sogar, ohne dass Sie ihn schnippen. Durch Umschalten in das Loch, in das die Luft gelangt, wird die Drehrichtung des Motors umgekehrt.
Fehlerbehebung:
Wenn Ihr Motor nicht zuerst läuft, stellen Sie sicher, dass sich beim Drehen von Hand alles ziemlich leicht dreht. Wenn es nicht versucht herauszufinden, was es stoppt. Stellen Sie als nächstes sicher, dass Sie nicht versehentlich Klebstoff in eines der Löcher bekommen haben, die dem Motor Luft zuführen. Zuletzt versuchen Sie, den Motor mit einem höheren PSI laufen zu lassen. Davon abgesehen kann ich nicht viel mehr vorschlagen. Sie können versuchen, Fragen in den Kommentaren zu veröffentlichen. Ich werde sehen, was ich tun kann, aber ich bin kein Experte auf diesem Gebiet.
Abschließende Gedanken:
Insgesamt bin ich sehr zufrieden mit dem Ergebnis dieses kleinen Motors. Es läuft sehr reibungslos, sieht gut aus und war sehr einfach und billig zu bauen. Einige mögliche Verbesserungen umfassen; die Verwendung von Lagern zur Verringerung der Reibung, zum Wachsen des Holzes an der Stelle, an der es aneinander reibt, oder zum Ersetzen / Beschichten des Holzes durch eine Teflonschicht, die die Reibung erheblich verringern und die Luftdichtung unterstützen würde. Sie können auch versuchen, die Luftein- / -ausgangslöcher etwas größer zu machen und den PSI für mehr Geschwindigkeit zu erhöhen.
Wenn Sie Kommentare, Fragen oder Vorschläge haben, zögern Sie bitte nicht, diese in die Kommentare aufzunehmen. Ich werde mein Bestes geben, um ihnen zu antworten.
Ich hoffe, Sie haben meine Anleitung genossen und wünsche Ihnen einen erfolgreichen Build.
