domingo, 6 de abril de 2014

Esencial tener una baja fricción y sellado eficaz para la velocidad del motor Stirling.


Mucha gente me pregunta, "¿Por qué es mi motor no tiene los mismos ingresos que el motor del Manual Stirling Engine?". La respuesta está en este video!

En general, cuando una persona comienza a construir su primer motor, tiene de inmediato una preocupación con los pasos de ideas para la fabricación de un buen motor, pero no dan la importancia debida a la fricción o incluso el sello, que a veces limita el rendimiento el motor o no funciona.

Si el cigüeñal, con el pistón desplazador, son prácticamente sin fricción y una buena estanqueidad, ya se garantiza un buen funcionamiento del motor, independientemente del curso de medida que tiene el motor.

Ahora sigue algunas pautas que se deben seguir a la letra:

- Montaje del motor, una prueba debe ser de pistón desplazador fricción en el interior del cilindro caliente, el pistón desplazador para mover o girar en una segunda lata de aluminio, el peso de la lata debe ser suficiente para que el puede permanecer de pie en su lugar sin la necesidad de manténgalo en esa.

- Al girar el eje (cigüeñal) sin rueda, como se ve en el momento "02:02" video de arriba, el eje mostrará el movimiento de ida y vuelta antes de parar por completo. Si no lo ocurrir, el cigüeñal se puede doblar (torcida) o cojinetes (monedas) con el agujero es muy justo;

- Una vez más debe repetir el ensayo anterior, pero esta vez con el pistón desplazador CONECTADO con el cigüeñal y el pistón de trabajo cigüeñal DESCONECTADO para la verificación de la fricción, como en el presente "1:29", donde incluso con desplazador pistón al cigüeñal CONECTADO, el eje debe presentar la moción viene y se va antes de parar por completo.

- Este modelo de motor, el sello no es el punto más crítico para que el motor tiene un funcionamiento simple, sin embargo, si el objetivo es tener un motor con un rendimiento relativamente bueno, sellando el motor es prácticamente perfecto, como se ve en el momento "2:20 ".
El punto principal de la fuga de aire, la deformación que ocurre en la del agujero en primer cabeza, en este caso, hay que tener mucho cuidado para perforar la cabeza, por lo que no tienen juego excesivo del vástago del pistón desplazador. También extremo cuidado en el montaje de la cabeza con el pistón en el cilindro caliente, por lo que el agujero de la cabeza no será dañado, evitando posibles fugas de aire.
Otro lugar es posible con las fugas de aire en el conjunto del globo con las cubiertas y en el cilindro frío.

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Agradezco la atención de todos.
Leandro Wagner.

Continuação do texto no You tube, com fotos do motor em lata de 1860 RPM.


Vídeo, com sua descrição em texto abaixo:



A principal alteração feita neste motor, foi a redução de curso do pistão deslocador, de 28 mm para 20 mm! Como consequência, ocorreu um aumento da área morta e para solucionar este contratempo, aumentei em 5 mm o comprimento do pistão deslocador (total 25 mm).

Também foi possível reduzir de 340 gramas para 290 gramas peso do motor, visto na fig. 1!

Peso do motor stirling Gama em latas, Manual do motor Stirling
Fig. 1


No primeiro teste, o motor me surpreendeu em sua velocidade, atingiu picos de 1900 RPM e constantes de 1570 RPM, estes teste foram realizados dentro de um ambiente fechado sem circulação de ar (sem vento).

Depois de 10 dias em total repouso, voltei testá-lo novamente, mantendo-se praticamente com os mesmos resultados. Como eu visualizei um futuro problema na durabilidade do balão, removi o balão e fiz um desgaste com a Dremel do canto da borracha (câmara de moto) que está colada ao cilindro frio, visto na fig. 2. Assim evitando um possível atrito e um desgaste prematuro do balão. Porém ao remontar o este pistão de trabalho (balão), o motor surpreendentemente perdeu 200 RPM, tanto em pico como em rotações constantes (Picos de 1700 RPM e constantes de 1460 RPM).

Cilindro do pistão de trabalho (motor Gama), Manual do motor Stirling
Fig. 2


Após 7 dias, instalei o suporte do gerador, e novamente fui surpreendido com uma redução de 100 RPM em rotação de pico (Máx. 1600 RPM), já em rotação constante permanecia nas mesmas condições "1440 RPM".

Outro dado interessante, quando testei o motor com uma única chama de vela, antes do ocorrido o motor funcionava em picos 940 RPM e constantes de 840 RPM. Depois do problema com a mesma vela, o motor atinge picos de 1000 RPM e constates de 860 RPM ou mais!

Então fiquei com uma dúvida imensa. Qual poderia ser o possível problema???

Minha primeira suspeita, é um aumento da folga do virabrequim nos mancais (moedas) destacado na fig 3, devido um desgaste prematuro dos mancais, decorrente do estilo que estes furos foram feitos. Quando o motor alcança rotações superiores, ocorre um excesso de vibração não visível a olhos nu e com uma única vela como fonte de calor, o motor não produz essa ressonância no eixo, que poderia eventualmente impedir o motor voltar atingir as rotações iniciais. Mas tudo isso são suspeitas que ainda devem ser testados, para uma conclusão.

Mancais do virabrequim feitos com moedas, Manual do motor Stirling
fig. 3


A segunda suspeita, é uma degradação do pistão deslocador em lã de aço, devido o super aquecimento do mesmo, mas para isso preciso abrir novamente o motor, avaliar a real situação. Como pode ser visualizado na fig. 4, após desmontar o motor.

Pistão deslocador em lã de aço de um motor Stirling, Manual do motor Stirling
Fig. 4


Ao fazer os ajustes, também descobri uma falha na construção deste projeto. Existe uma área morta dentro do cilindro quente de até 13 mm, isso explica o motivo do inchamento anormal o pistão de trabalho, ao fazer o primeiro aquecimento do motor, antes de iniciar a primeira partida! Como o pistão permanece afastado do fundo do cilindro quente, a uma distância de 13 mm, todo o ar que encontra-se nesse espaço, expande-se como visto no vídeo (ocorre um aumento de volume do ar, devido o aquecimento do mesmo)!

Então! Desmontei o motor, onde não encontrei nenhum tipo de avaria mais grave no pistão, somente a metade do pistão deslocador encontrava-se com a lã destemperada. Irei refazer um novo pistão deslocador com um comprimento total de 35 mm e para remover a área morta existente dentro do cilindro quente. Como já sabemos que a lã de aço não ocupa espaço dentro do motor, evidentemente com essa alteração, não irei remover a área morta existente, mas irá auxiliar na regeneração do ar quente.

Também cheguei fazer um teste com o gerador, depois do ocorrido problema, os resultados não foram animadores, o motor apresentou um desempenho abaixo da última versão (1600 RPM), sua capacidade máxima de produção em eletricidade foi de 0,220 Watts (3.27 V x 0.066 A), à 927 RPM.

No momento farei as reformas e em um próximo vídeo, compartilho minhas conquistas ou frustrações dos novos resultados, para descobrir o real problema. Com este projeto, ainda tenho expectativas de obter um maior desempenho em potência que a versão anterior, ou seja, expectativa de pelo menos 0,400 Watts!


       


Sabia o que provocava a perda de desempenho

comentado no vídeo e como foi resolvido >>>>










Principais medidas:

- Curso do pistão deslocador: 20 mm (2 cm) = 1800 RPM
- Comprimento do pistão deslocador: 35 mm (3,5 cm);
- Curso do pistão de trabalho: 14 mm (1,4 cm) ou 16 mm (1,6 cm);
- O primeiro cabeçote com 60 mm (6 cm) de comprimento;
- O segundo cabeçote será a lata suporte que da suporte ao virabrequim;
- O comprimento do cilindro quente: 85 mm (8,5 cm);
- O comprimento da lata do sistema de resfriamento: 45 mm (4,5 cm);
- Todos os raios são 2 mm de diâmetro em inox;
- O comprimento do cilindro frio é 30 mm (3 cm), com diâmetro de 57 mm (5,7 cm);
- A tampa externa do pistão de trabalho, possui 45 mm (4,5 cm) de diâmetro;
- A tampa interna do pistão de trabalho, possui 30 mm (3 cm) de diâmetro;

Agradeço a todos que acompanham essa trajetória,
Atenciosamente Leandro Wagner.

Medidas do virabrequim do motor Stirling Gama de latas de cerveja


Observação!!! Essa medida deste virabrequim é referente ao "Tutorial 2"!


Comprimento das dobras: cada dobra do virabrequim tem 14mm (1,4cm), sendo que o curso total de ambos os pistões será 28mm (2,8cm).

Diâmetro do eixo: este eixo é um raio de bicicleta em inox, com 2,5mm de diâmetro, conhecido como raio grosso.

Medida do virabrequim do tutorial do motor stirling gama em latas de alumínio


Qualquer dúvida ou sugestões de melhorias, entrem em contato!
Leandro Wagner.

Como funciona um motor Stirling Alfa?


O motor do tipo Stirling Alfa, possui um funcionamento diferenciado em relação ao Gama e Beta, é constituído por dois cilindros independentes, onde o pistão quente é responsável pela produção do movimento mecânico decorrente da variação de pressão e vácuo interno do motor. O pistão quente é totalmente visível, extremidade em que a biela é fixa, diferentemente do Gama e Beta.

O pistão frio é o responsável pela compressão e descompressão do fluído de trabalho "ar ou gás" no motor.

Este primeiro modelo, possui dois cilindros em paralelo.

O que é um motor Stirling Alfa e como funciona, What is a Alpha Stirling engine

Este vídeo explica o funcionamento do motor Stirling Alfa:




Este segundo modelo Alfa, possui os pistões em posição em um formato de "L", onde os pistões trabalham em um ângulo de 90°, ligados a um único ponto no virabrequim.

Manual do motor Stirling Alfa em 90º ou L invertido, What is a Alpha Stirling engine


Outro exemplo prático é este vídeo abaixo:




Este terceiro modelo Alfa, é conhecido por "Motor Stirling Ross Yoke", este é considerado uns dos modelos mais eficiente entre todos eles, devido o baixo atrito dos pistões sobre os cilindros.

Manual do motor Stirling Alfa Ross Yoke, What is a Alpha Stirling engine Ross Yoke


Neste vídeo abaixo, é possível assistir, uma explicação do funcionamento de um motor Alfa:




Como funciona um motor Stirling Alfa?

O pistão quente é o responsável pela produção do movimento mecânico decorrente da pressão e vácuo interno do motor.

O pistão frio é o responsável pela compressão e descompressão do sistema interno do motor.


Conheça o Tutorial de um motor Stirling Alfa simples >>>

Conheça o Tutorial de um motor Stirling Alfa, com uma melhora na potência >>>


Qualquer dúvida ou sugestão de melhorias, entrem em contato!
Leandro Wagner.