Este motor funciona com a dilatação do ar (quando aquecido) e com sua contração(quando resfriado).
Quando o pistão deslocador (lata interna) é movimentado para cima, o ar que estava na parte fria do cilindro (no topo), é deslocado para baixo, indo para a parte mais quente. Em contato com as paredes aquecidas, o ar é aquecido e a pressão dentro do cilindro aumenta repentinamente, com o aumento do volume do ar. Consequentemente, o pistão de trabalho ( feito com balão) é empurrado para cima, fazendo o virabrequim girar.
Quando o pistão deslocador é movimentado para baixo, ocorre o inverso, pois o ar que estava na parte quente é deslocado para cima, se esfria e se contrai, produzindo um vácuo e fazendo com que o pistão de trabalho seja sugado para baixo e, assim, continuando o giro do virabrequim.
Simplicidade: um detalhe importante que faz com que este modelo de motor seja simples é o fato de que ele não possui válvulas, porém o ar deve estar confiando no interior do motor.
Água: O emprego da água consiste no resfriamento da parte superior do cilindro (lado frio), evitando o super aquecimento, o que mantém a maior diferença de temperatura possível entre as regiões quente e fria do motor, melhorando seu rendimento.
Explicação em vídeo: Este vídeo explica o funcionamento básico do motor Stirling Gama:
Reparem no vídeo (no instante 1:20) onde o eixo do motor deve ficar neste vai e vem "sem atrito" antes de parar por completamente. Isso quando nãoestiver ligado ao pistão de trabalho (balão), como no vídeo.
Em outro teste no vídeo em (no instante 3:05), nota-se que o balão infla e encolhe com ar conforme o eixo é girado. Isso acontece com a chama acessa em baixo do motor.
Alguns dos motivos que podem o impedir funcionamento do motor!
Em geral os motores não funcionam em duas situações: quando existe fuga de ar ou quando existe excesso de atrito nas peças móveis.
Para descobrir se o motor possui fuga de ar, pode ser feito o seguinte teste: desengate a haste do pistão de trabalho (balão) do virabrequim e puxe o balão! Se o mesmo inflar com ar, significa que existe algum furo em algum ponto (pois houve entrada de ar no cilindro). O balão deve sempre retornar para o mesmo ponto onde estava antes de iniciar o teste. É importante lembrar que este teste deve ser feito sem o fogo.
Para descobrir onde está o vazamento, mergulhe aquele possível ponto em água e ao surgir bolhas de ar, quando o pistão de trabalho é empurrado a força para dentro, é este o possível ponto com fuga de ar.
Caso necessite de mais ajuda, clique em ler mais: Ler mais>>>...
Para fazer a colagem dos materiais, é usado uma cola vermelhade silicone para alta temperatura(fig.1). Essa
cola pode ser comprada em lojas que vendem peças automotivas. É usada, por exemplo, para garantir a vedação do motor no momento da montagem do cabeçotes de motores automotivos.
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Haste: um raio de bicicleta de sustentação usado como haste para o pistão deslocador, deve ser de 2mm fabricado em aço aço inox, pois assim ele não empena com facilidade devido sua rigidez, evitando que o pistão vibre dentro do cilindro e, conseqüentemente, evitará fricção do raio sobre a bucha.
Cuidado: este pistão deve ser totalmente lacrado para que não tenha vazamento de ar, evitando que a pressão produzido pelo motor entre para o interior do pistão (fig. 5). ->Ver mais fotos e informações >>>
Outras sugestões: nesta foto (fig. 6) encontrarão outras marcas de lata com 53mm de diâmetro, diversificando à opção de materiais para construir um pistão deslocador. -> Veja outro exemplo de pistão >>>
Cilindro: a lata externa (cilindro) é de spray desengripante, de bom ar ou de inseticida ***(fig. 7), outra opção é a lata de Coca Cola Burn. Medidas: 57 mm de diâmetro e 120 mm de comprimento (medida externa já cortada). ***Cuidados importantes ao abrir a lata >>
Curso: o curso total (movimento de vai e vem) do pistão deslocador é de 28 mm e deve haver, no máximo, 3 mm de folga em cada extremidade do
cilindro. Ex: 2 mm de folga do cabeçote + 70 mm comprimento do pistão + 28 mm de curso
total do pistão + 2 mm de folga antes do pistão chegar ao fundo do cilindro, num de total =
102 mm. Essa medida é o espaço interno do cilindro. Recomenda-se + 18 mm de borda para o encaixe do cabeçote na parte superior do cilindro (fig. 8). Assim, a medida externa do cilindro resulta 120 mm de comprimento total.
A posição do furo: o centro do furo no cilindro, onde a luva é colada, é localizado a uma
distância de 30 mm de cima para baixo ou 90 mm de baixo para cima.
Isso não é crítico, mas tenha cuidado para que o cabeçote não tampe esse furo (fig. 9).
Cuidados ao montar: o pistão deslocador deve ficar suspenso dentro do cilindro, sem tocar em parte alguma, sendo que recomenda-se que exista uma folga de 2 mm entre a periferia do pistão e as paredes internas do cilindro (fig. 10). ->Ler e ver medidas do cilindro >>>
Cada cabeçote do cilindro do motor (no vídeo, ver no instante 8:26), pode variar entre 5 a 6 cm de comprimento. Deste modo, a distância entre as buchas é de aproximadamente 5 cm após o encaixe (fig. 11). -> Veja mais informações >>>
Medida: o comprimento total da lata onde está fixo suporte do virabrequim, desde o inicio da lata até a altura do centro do eixo (virabrequim) é 13,5 cm, como pode ser visto em "12:17". Bielas: são cortadas após a conclusão da fabricação do motor, pois o comprimento varia conforme a construção de cada motor. ->Veja uma foto detalhada >>>
Onde encontra? Essa bucha de bronzina, pode ser encontrada em toca-fitas auto-reverse (de carro). Na fig. 13, pode ser vista a posição onde tal bucha se localiza no mecanismo.
Vídeo: no vídeo abaixo, é ilustrado a retirada da bucha do mecanismo de toca-fitas:
ATENÇÃO! Caso tenha dificuldades para a aquisição desta bucha, ela pode ser substituída por uma moeda de 5 centavos revestida em cobre, na cor dourada (fig, 14).
(fig. 14) ampliar foto
Procedimento: inicialmente faça um furo de 1,5 mm no centro da moeda e, em seguida com uma broca de 2 mm. Depois, teste se o raio (haste do pistão deslocador) desliza livremente pela moeda, mas sem folgas, para evitar fugas de ar e garantir o bom funcionamento do motor.
Vídeo: o vídeo abaixo explica a fabricação da bucha com uma moeda:
Outra dica: a região onde é feita a solda, deve ser lixada e limpa, como pode ser visto no instante 0:50 do vídeo acima. Evitem colocar os dedos sobre a região lixada, pois a gordura natural dos dedos, pode atrapalhar a fixação da solda. Ao soldar, siga os seguintes passos: aqueça um pouco a bucha, retire o soldador da peça, coloque o estanho no soldador, ponha o soldador sobre a parte lixada, espalhando o estanho e, se necessário, adicione mais estanho até concluir a solda. Por fim, espere até esfriar.
Teste da solda: para certificar-se que a solda ficou boa, tente remover o estanho com algum outro objeto. Se descolar, é necessário lixar novamente e refazer a solda. Quando a solda é bem feita, não é possível remover, sem aquecer novamente.
(fig. 15) ampliar foto
Lixar: antes de colocar a bucha na posição, é necessário lixar a lata com algum objeto afiado (instante 1:40 do vídeo). Pode ser usado, por exemplo, uma lamina de cortar metal (fig 15).
Observação: não lixe por baixo da bucha, somente a sua volta e um circulo ao redor do furo no cabeçote, com o diâmetro da bucha. Não lixe perto do furo do cabeçote.
Poderão conferir no vídeo Tutorial8:45 à 8:55, como foi feita a solda da bucha no cabeçote. Note que é necessário faze-la por todo o contorno da bucha, garantindo uma boa vedação.
(fig. 16) ampliar foto
Dicas sobre a solda: se o metal for aquecido excessivamente, também há possibilidades da não fixação da solda de estanho na peça (fig 16). O metal deve estar em uma temperatura entre 60 à 80 C°, no ponto de queimar os dedos. Se a peça estiver fria, também haverá dificuldades para concluir uma solda.
(fig. 17) ampliar foto
A necessidade de duas buchas: no vídeo Tutorial em 9:55, fiz uma demonstração com uma única bucha. Pode-se ver que a haste do pistão emperra dentro da bucha. Por essa razão é usado duas buchas, uma faz a vedação e a outra funciona como guia, evitando esse travamento da haste, como pode ser visto em 11:00onde há movimento livre.
Fugas e atrito!!! Certifique-se de que não há fugas de ar entre a haste do pistão deslocador e a bucha. Revise os excessos de atrito nas partes móveis. Caso tenha fuga de ar, o motor irá girar precariamente ou talvez nem mesmo funcionar!
Função: neste caso, a lata de pêssego (fig. 18) foi para uma maior concentração de calor sob o cilindro. Recomendo a instalação de uma descarga no formato de chaminé, para possibilitar a saída de fumaça e um bom funcionamento da lamparina. Confira o ponto de maior produção de calor pelo fogo >>>
O tamanho da dobra do virabrequim para ambos os pistões, são de 14 mm (1,4 cm), sendo que os pistões percorrem uma distância total (curso) de 28 mm (2,8 cm).
Alterações: quando o tamanho do curso for maior, o motor terá mais torque e menor rotação. Se optar por cursos menores que citado no projeto, terá a situação inversa (maior rotação e de menor torque).
Com estes cursos, encontrei um ponto de equilíbrio no projeto (fig. 19).
Pistão de capacitor: o pistão de trabalho (fig. 20) pode ser feito capacitor eletrolítico e um tubo seringa de vidro, como aqueles utilizados em pistolas para vacinar animais, o qual pode ser comprado em agropecuária. Neste caso utilizei um tubo da marca "WALMUR 50 ML", que ficou satisfatoriamente adaptado ao capacitor.
Diferença entre marcas: cada marca possui milésimos de
milímetros de diferença no diâmetro. O diâmetro interno da seringa que usei é de 25 mm. O capacitor que melhor se adaptou ao tubo de vidro foi encontrado fonte de TV Philips 17" preto e branca antiga ou de algumas fontes e
monitores de computador.
No meu caso ficou muito bom. Confira no meu vídeo abaixo a vedação e a compressão do ar:
Pistão com Balão: este outro vídeo é a explicação de como fazer o pistão com balão. Em 0:50
os dois botões de volume de rádio, podem ser
substituídas por duas tampas de produto de limpeza (confira clicando na fig. 21), com diâmetro de 35mm. O
pistão feito com balão deve ser totalmente vedado (sem fugas de ar), sendo ele o
responsável na produção da força mecânica do motor.
[Pistão feito com durepox no próprio cilindro a ser utilizado, que é forrado com +- 2 voltas de plástico (pacotes de bolacha), besuntados com vaselina ou óleo para não grudarem a massa. Forra-se o interior do cilindro com o plástico, coloca-se a massa já no formato mais próximo possível, mas com uma boa folga para não forçar e enrugar o plástico. Usando o lado liso de uma broca, ou outra ferramenta qualquer, ir pressionando a massa até que tome a forma do cilindro. Após isso, pressionar no centro para que forme o furo central do pistão e, após a secagem, furar transversalmente para inserir o eixo da biela. Para as manivelas, usamos clipes nº 8, que são fáceis de se dobrar, e pedaços de tubo de cotonetes como buchas.]
Volante: este volante (fig. 22) é
montado com 5 CDs, colados uns sobre os outros, com auxilio de um tubo de CDs, para facilitar a centralização. O conector de fio de luz foi soldado em uma chapa de metal que, por sua vez, é parafusado nos CDs. Após o encaixe no virabrequim, o parafuso do conector é apertado sobre este eixo. -> Veja o tubo de CDs >>>
Vídeo com a fabricação do volante, a partir dos 7:25 minutos:
Lubrificação:
(fig. 23) ampliar foto com medidas
Lubrificante: ao testar o motor, use graxa (fig. 23) para lubrificar a haste do pistão deslocador, o virabrequim e a biela, não use óleo. Pois este perde rapidamente sua viscosidade e trava a haste do pistão deslocador na bucha.
Dica: gire a haste do pistão deslocador sobre si mesma até encontrar a melhor posição, ou seja, quando o pistão deslizar com facilidade sem travar e mantenha regulado nesta posição.
Dica para o amaciamento: desconecte o pistão de trabalho e adapte um pequeno motor elétrico ao eixo do virabrequim. Deixe-o rodando por um longo tempo, para o amaciamento do motor (desgaste das peças móveis), reduzindo os possíveis excessos de atrito.
Gerador: recomendo como gerador um motor que, originalmente, é responsável pela ejeção da fita num aparelho de vídeo cassete (fig. 25). Este motor produz maior tensão (Volts) e pouca corrente (Amperes). É uma ótima opção para alimentar LEDs. Vantagem: ele exige pouco energia mecânica do motor Stirling e gira facilmente (pouquíssimo atrito). É preciso lembrar que o motor Stirling, normalmente, gera pouca potência mecânica.
Cuidados no manuseio: devido o aquecimento do combustível na tocha (lamparina), deve haver um pequeno furo de alívio ao lado do pavio, evitando que a pressão interna expulse o álcool.
Como fazer a lamparina? Para quem tiver dúvidas quanto a construção da lamparina, deixo o vídeo abaixo com tutorial a disposição:
