quarta-feira, 3 de setembro de 2014

Desenvolvimento e problemas enfrentados, para ter um motor Stirling Alfa simples!



Desenvolvimento e problemas resolvidos.

Primeiro projeto: inicialmente, este motor foi projetado com 25 mm de curso para cada pistão, foi tomado como base o versão anterior de Alfa, que tem 30 mm de curso para cada pistão. Também usei seringas com ponta de vidro e uma mangueira de plástico para interligar as duas seringas.

Primeiro problema: com o uso das seringas de ponta de vidro, a mangueira de plástico derretia facilmente com o calor a seringa quente, não era possível fixar o tudo de cobre na ponta de vidro, com o tubo de alumínio, a ponta de vidro da seringa se quebrou. Assim foi descartada a possibilidade do uso das seringas com ponta de vidro.

Seringa com ponta de matal: as duas seringas com ponta de vidro, foram substituídas por ponta de metal. No primeiro teste, não ocorreu exito no funcionamento do motor. Naquele momento foram usados mangueiras de plástico, que logo derreteram com o calor.

Área morta: foi aumentado a área morta em cada cilindro, para reduzir a compressão. Após essa nova alteração, o motor passou a funcionar em torno de 550 rpm e com baixo torque.

1000 rpm: como faltava calor dentro da seringa e a compressão ainda estava relativamente alta, não me restou outra opção, não ser reduzir o curso de cada pistão para 17 e 18 mm.
Com esses novos cursos, para os pistões, o motor passou a funcionar em 1000 rpm e com um torque aceitável.

Novos problemas: depois de alguns minutos funcionando, o motor perdeu velocidade, até quase parar. Desmontei os pistões e refiz o polimento com silicone líquido, remontei o motor e coloquei para funcionar, novamente o mesmo problema. Então deduzi que o tubo de plástico que interligava as duas seringas, estava produzindo uma reação química com o ar interno do motor, em virtude do calor que o plástico estava sendo submetido.

Novo tubo de alumínio: tentei colocar um tubo de cobre, mas não encontrei nenhum diâmetro compatível com a ponta da seringa. Em uma loja de consertos de ar condicionado, encontrei um tubo de alumínio e alarguei um pouco a ponta do tubo e encaixei na seringa. Porém, era praticamente impossível encaixar o tubo de alumínio nas duas seringas, devido involuntário movimento das duas seringa, assim resolvi usar aquele toco de mangueira plástica na seringa fria, para fazer uma pequena luva móvel e absorver esse mini movimento.

Primeira conclusão:
- Foi possível fazer o motor funcionar, com adição da área morta, que reduziu um pouco a compressão, mas ainda limitando a velocidade em 550 rpm;
- Com redução do curso para cada pistão, o motor desenvolveu 1000 rpm e uma melhora no torque;
- Substituindo a mangueira de plástico por alumínio, foram eliminados os problemas com atrito;

Complementações:

Curso maior: não recomendo fazer um motor com pistões acima de 18 mm de curso, porque ocorrerá um aumento significativo da compressão, assim limitando o desempenho do motor, por falta de calor dentro da seringa quente.
Curso menores: o motor funciona muito bem com 10 mm de curso para cada pistão, a velocidade será maior e torque muito menor. Eu optei por 18 mm de curso para cada pistão, para ter uma boa velocidade e um torque aceitável, assim sendo possível acionar um mini gerador.

Segredos: muitas pessoas fazem seu motor e reclamam do baixo desempenho, isso é decorrente em sua grande maioria, de excesso de atrito.

Porque um motor geralmente não funciona?

1 - o uso de rolamentos comuns, no lugar dos rolamentos de vídeo cassete, ocorrendo uma perda expressiva no desempenho do motor, em virtude do grande atrito que este tipo de rolamento possui. Às vezes o motor nem funciona, porque este tipo de rolamento, consome boa parte da energia produzida pelo motor.
2 - outro problema comum, é o alinhamento lateral das bielas, com as bolachas do virabrequim, ou seja, se a bolacha onde o rolamento da biela está afixado no virabrequim estiver empenado (que é comum estar), a ponta da biela, que está interligada com a articulação da junção com o pistão, irá se movimentar para esquerda e direita, isso força o pistão contra o cilindro, produzindo uma enorme carga lateral sobre o cilindro (atrito).
3 - este motor não funciona com uma única vela, como fonte de calor;
4 - o uso de mangueiras plásticas e de borracha, torna-se um motor lento;
5 - quando o pistão está desconectado da biela e ao girar o pistão dentro da seringa, ele deve permanecer girando por um tempo, como se fosse um eixo dentro de um rolamento.Veja como é o atrito do meu pistão:




Desalinhamento da biela: é necessário eliminar com calço feitos com uma única folha de jornal, instalada entre a bolacha com o rolamento da biela. Se não conseguir, opte por eliminar a biela rolamentada e faça uma simples bucha de metal, como as feitas na articulação do pistão com a biela, assim não terá esse problema.
Se fosse hoje, eu teria feito assim, pois com os rolamentos, complica o funcionamento do motorpara iniciantes.



Como aumentar a velocidade do motor em latas de alumínio para 1600 RPM >>>






Confira a lista de materiais de outros modelos de motores Stirling:


Manual do motor Stirling, gama, caseiro 700 rpm
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Confira a lista de materiais de um motor Stirling "Gama" feito em latas de spray!


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Confira a lista de materiais de um motor Stirling "Gama" feito em latas de cerveja!











Confira a lista de materiais de um motor Stirling "Alfa" simples, feito com seringas de vidro!









   Manual do motor Stirling, Alfa, 1500 rpm caseiro
Confira a lista deste modelo>>>


Confira a lista de materiais de um motor Stirling Alfa melhorado, feito com seringas de vidro!

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

Stirling engine Alfa Ross Yoke homemade, English translation

This Stirling engine is also rated as an Alpha model, but with a crankshaft called "Ross Yoke".



Advantages:

- It is possible to build an extremely compact engine;
- The connecting rods practically non inclined to avoid side loading of the pistons about the cylinders;
- The pistons remain less stopped time at the end of your course and runs throughout your displacement with the same speed;

Disadvantage: it is an extremely complicated engine to make a balance, because of the varied movement of the crankshaft.

For a reason still unknown, this engine also features a performance below expectations. There are some possibilities for this result:
- Any type of resonance in the working fluid flow (air) between the two cylinders, because the two 90 degree bends;
- A possible problem related to thermodynamic where the aluminum plate, of the hot cylinder, it is causing a short thermal, preventing higher performance;
- Another possibility is the higher compression, if occurring heat insufficiency within the hot cylinder, compression is not beneficial to the project. If proven that excess compression, you should increase the dead area, or install a regenerator, which besides increasing the dead area, will increase the heat disposal inside the engine, but on the other hand, worried about the effect on the explained matter "3". It is also possible to reduce the compression, reducing the course of each piston, which currently are 28 mm and 14.5 mm piston diameter.

3 - odd Another factor that is occurring in this engine, when compared with other alpha-model engines, as warmer tube which connects the two cylinders, the greater is performance, but this motor was reversed. I have no concrete explanation for this effect, but I'm afraid it's the hot cylinder aluminum carrier plate yet, it should be cooling the working fluid (air), before entering the copper pipe. Already I warmed this aluminum plate, but even so, there were no improvements.

4 - with the compression reduction, I'm sure I'll have more speed, but that's not the way I choose, this engine has some other problem, which I have to find out. For this, first I have to make a new traditional crankshaft, and see what will these new results using this traditional crankshaft, without changing the position and pipes of this current project. Based on the old Alpha project, he would have to present at least 1600 rpm in free spins if it does not, the problem may be in the internal aerodynamics, or the aluminum plates from the hot cylinder.
Why ??? Why the two engines will have virtually the same courses and diameters, and may not display significant differences in performance.

I appreciate everyone's attention.
Leandro Wagner.

¿Cómo funciona un motor Stirling Alfa y regeneración?




Este video es la explicación del funcionamiento de un motor Stirling Alfa y mostrar en la práctica, la principal ventaja de un regenerador.

El motor alfa tiene una función diferente en relación con el modelo Gamma, a pesar de la gran similitud entre los dos modelos. La principal característica que diferencia el motor Alfa y Gamma, que se describe en esta página:
http://manualdomotorstirling.blogspot.com.br/2014/03/qual-e-diferenca-entre-o-motor-stirling.html

El motor de Alfa, el pistón frío solamente es responsable de la compresión y descompresión del sistema, y el pistón caliente es responsable en la producción del trabajo del motor.

Como puede verse en los instantes iniciales de la de vídeo, el pistón frío está comprimiendo el fluido de trabajo en la interior cámara caliente, el aire sería en este caso, entonces, el fluido de trabajo se expande en el cilindro caliente al presionar movimiento de pistón caliente.

Acto seguido, el pistón frío succiona el fluido de trabajo desde el cilindro caliente, que se produce la reducción de volumen de aire, aspirando el pistón caliente, y luego repite el ciclo una vez más.

En este diseño de motor, era necesario que área muerta espacio desocupado, para reducir el efecto de la compresión, esta compresión sería beneficioso, ya que el cilindro de vidrio caliente, para permitir una mayor transferencia de calor al cilindro, como el vidrio es un mal conductor del calor, era necesario diseñar esta zona muerta.

¿Cómo funciona un regenerador? El regenerador absorbe parte del calor que sería rechazado por el motor y recalentar el aire frío para entrar en el interior del cilindro caliente, proporciando mayor calor disponible en el cilindro caliente. Un regenerador, tiene una muy parcido funcionar como una batería, pero se trata de un acumulador de calor.

TUTORIAL ESTE MOTOR:
https://www.youtube.com/watch?v=dEIQxu6aU4g&index=1&list=PLnKuddojCGUJ9yWyNZ2KHHv29OqG5zpqM

LISTA DE MATERIALES Y MEDIDAS:
http://manualdomotorstirling.blogspot.com.br/2014/09/lista-dos-materiais-usados-na.html


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Agradezco la atención de todos.
Leandro Wagner.

How it works a Stirling engine Alfa and regenerating?



This video is the explanation of the workings of a Stirling engine Alfa and presenting in practice, the main advantage of a regenerator.

The alpha motor has a different function in relation to the model Gamma, in spite of the great similarity between the two models. The main feature that differentiates the Alpha and Gamma engine, is described on that page:
http://manualdomotorstirling.blogspot.com.br/2014/03/qual-e-diferenca-entre-o-motor-stirling.html

The Alfa engine, the cold piston only is responsible for compression and decompression system, and the hot piston is responsible in producing the engine work.

As can be seen in the initial instants of the video, the cold piston is compressing the working fluid into the hot interior chamber, the air would in this case then, the working fluid expands into the hot cylinder by pressing motion of hot piston.

Thereupon, the cold piston sucks the working fluid from the hot cylinder, occurring the reduction of air volume, sucking the hot piston, then repeats the cycle once again.

In this engine design, it was necessary that dead area unoccupied space, to reduce the effect of compression, this compression would be beneficial, since the hot glass cylinder, to allow increased heat transfer to into the cylinder, as glass is a poor conductor of heat, it was necessary to design this dead area.

how it works a regenerator? The regenerator absorbs some of the heat that would be rejected by the engine and reheat the cold air to enter inside the hot cylinder, providing greater heat available in the hot cylinder. A regenerator, has a very parcido functioning as a battery, but it is a heat accumulator.

TUTORIAL THIS ENGINE:
https://www.youtube.com/watch?v=dEIQxu6aU4g&index=1&list=PLnKuddojCGUJ9yWyNZ2KHHv29OqG5zpqM

LIST OF MATERIALS AND MEASURES:
http://manualdomotorstirling.blogspot.com.br/2014/09/lista-dos-materiais-usados-na.html

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Leandro Wagner.

Adquira seu motor Stirling - vende-se motor Stirling caseiro!


Introdução:
Vende-se este protótipo de motor Stirling caseiro, atinge 845 rpm e transforma qualquer fonte de calor em energia elétrica, uma ótima escolha para apresentações escolares.

Vende-se motor Stirling caseiro
Este motor também pode ser comprado pelo mercado livre.


Vantagem: funciona qualquer tipo de fonte de calor, o que inclui a concentração focal dos raios solares, tornando-se uma energia 100% limpa.

Itens que acompanha o motor:
- uma lamparina a álcool;
- um gerador acoplado ao motor, com correia;
- uma lanterna com 8 leds e + 1 instaladas ao motor (total 9 leds);

Informações adicionais:
O motor possui um sistema de resfriamento a água, por períodos de até 5 minutos.

Dimensões:
Altura: 29 cm
Largura: 16 cm

Valor:
R$ 300,00 e frete a combinar.

Tratar:
Robson: wwwrobsonjose@gmail.com
Whatsapp (021) 98603-6370
Ou pelo (mercado livre)

Veja o vídeo do motor funcionamento:




                                                 Imagens de outro ângulo:





O vendedor é de confiança, eu recomendo!
Leandro Wagner.




Virabrequim de motor Stirling caseiro, construído com cabeçote de vídeo cassete


Nesta página, estão algumas fotos e materiais que foram utilizados na construção do virabrequim de um dos primeiros motores que eu fabriquei, totalmente rolamentado.




Na fig. 1, é possível conhecer um cabeçote de vídeo cassete, é uma peça que possui rolamento de ótima qualidade, baixo atrito, com um eixo em inox de 6 mm de diâmetro, resistente e livre de ferrugem.

Cabeçote de vídeo cassete, Manual do motor Stirling
Fig. 1


Abaixo, o cabeçote está totalmente desmontado, a peça com o eixo em inox introduzido, vista à esquerda na imagem (fig. 2), será a parte giratória, para fixar as bielas rolamentadas.

Já a peça central com dois rolamentos, será o suporte do virabrequim, fixa na base do motor.

Cabeçote de vídeo cassete desmontado, Manual do motor Stirling
Fig. 2


Na fig. 3, a peça recortada com uma serrinha de cortar ferro manual, em um formato de manivela, é a parte fixa originalmente com um eixo do cabeçote.

Cabeçote de vídeo cassete recortado para manivela do virabrequim, Manual do motor Stirling
Fig. 3


Foi recortado um outro cabeçote de vídeo cassete, na fabricação dos contrapesos do balancim para o pistão de trabalho, visto na fig. 4.

Contrapesos do balancim para o virabrequim, Manual do motor Stirling
Fig. 4


Na fig. 5, é possível visualizar todas as peças necessárias para a montagem da manivela do pistão de trabalho.

Contrapesos, balancim para a montagem da manivela do virabrequim, Manual do motor Stirling
Fig. 5


Esse braço leitor do disco rígido (HD), é usado para a montagem da biela, que é constituída de dois rolamentos internos, de alta qualidade e baixo atrito, Fig. 6.

Disco rígido (HD), mas um braço leitor, Manual do motor Stirling
Fig. 6


Na fig. 7, os contrapeso em formato de meia lua, foram fixadas com parafusos, para dar o equilíbrio do conjunto pistão + biela, ou como é conhecido de balanceamento.

Kit a para a montagem do virabrequim, Manual do motor Stirling
Fig. 7


Na fig. 8, à esquerda um cabeçote de vídeo cassete original, ao lado direito está o cabeçote recortado com os rolamento expostos e será usado como suporte para o virabrequim.

Cabeçote de vídeo cassete recortado, Manual do motor Stirling
Fig. 8


Na fig. 9, já estão fixos dois cabeçotes, preparado com um eixo para determinar a posição exata do terceiro cabeçote, determinado pelo eixo da imagem abaixo.

Cabeçote de vídeo cassete montado sobre a base do motor, Manual do motor Stirling
Fig. 9


Na fig. 10, foi encaixo previamente o terceiro cabeçote, para demarcar a posição exata de sua futura fixação na base.

Alinhamento do terceiro cabeçote de vídeo cassete sobre a base do motor, Manual do motor Stirling
Fig. 10


Na fig. 11, foi posicionado uma chapa de metal, que será definitivamente fixa naquela posição, assim é possível remover o cabeçote sem comprometer o alinhamento dos cabeçotes.

Fixação do terceiro cabeçote de vídeo cassete sobre a base do motor, Manual do motor Stirling
Fig. 11


Na fig.12, estão todos os 3 cabeçotes fixos na base e cada cabeçote com dois rolamentos originais de fabrica.

Terceiro cabeçote de vídeo cassete sobre a base do motor, Manual do motor Stirling
Fig. 12


Para o volante, é usado um disco de corte, além de três outras peças de cabeçotes de vídeos cassete, fig. 13.

Disco de corte usado como volante do motor, Manual do motor Stirling
Fig. 13


Nessa imagem abaixo (fig. 14), está disposta todas as peças para a montagem completa do virabrequim.

Pré disposição de todas as peças para a montagem do virabrequim, Manual do motor Stirling
Fig. 14


As bielas sempre apresentam uma defasagem de 90° entre elas, ou seja, o pistão deslocador encontra-se 1/4 de volta adiantado em relação ao pistão de trabalho. A biela da esquerda é do pistão de trabalho e a biela da direita do pistão deslocador, como visto na fig 15.

Montagem completa do virabrequim, Manual do motor Stirling
Fig. 15


Repare na fig. 16, a biela faz a união dos dois eixos, permitindo o livre movimento giratório do eixo.

Fig. 16


Essas duas peças na cor dourada (fig. 17), foram unidas por solda de estanho, assim é possível fazer a união e prolongamento deste eixo, permanecendo perfeitamente alinhado e desmontável.

Fig. 17


Imagem (fig. 18) aproximada da fixação da biela do pistão de trabalho, parafusos originais de HD.

Fig. 18


Nessa imagem (fig. 19), está destacada o conjunto balancim e manivela do pistão deslocador.

Fig. 19



Saiba como fazer o seu primeiro motor Stirling caseiro >>>

Como aumentar a velocidade do motor em latas de alumínio para 1600 RPM >>>









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Leandro Wagner.

Fotos de um motor Stirling Gama LTD caseiro


Este o motor, recebi de presente de meu grande amigo Rodrigo e disponibilizados todas as imagens abaixo!

É um motor térmico, do modelo LTD Gama, que funciona com diferença de temperatura entre as duas extremidades (quente e frio). Este modelo se destaca, pelo seu funcionamento com pouca disposição de calor, onde a água quente é a fonte de energia para o seu funcionamento.




Na fig. 1, é possível a visualização de alguns materiais para a construção do protótipo, como um DVD para volante de inércia, duas placas em alumínio, que na realidade são bandejas de pizza recortadas.

Motor Stirling LTD gama caseiro, exposição de materiais utilizados para sua contrução
Fig. 1
Na fig. 2, é possível ver que a biela foi feita de clipes, o cilindro frio com um tubo de PVC branco e o pistão deslocador feito em isopor, responsável pela deslocamento de ar entre as duas câmaras.

Motor Stirling LTD gama caseiro, exposição de materiais utilizados para sua contrução
Fig. 2
Já o suporte do virabrequim, é confeccionado um uma embalagem plástica de caneta, como visto na fig. 3.

Motor Stirling LTD gama caseiro, exposição de materiais utilizados para sua contrução
Fig. 3
O diafragma, conhecido como pistão de trabalho, é feito com um balão, como pode ser conferido na fig. 4.

Motor Stirling Gama caseiro LTD, pistão de trabalho feito com balão
Fig. 4
Para a manivela do virabrequim, foi usado um alfinete para fixação da biela (fi. 5)

Motor Stirling LTD Gama caseiro, uso de alfinete na manivela do virabrequim
Fig. 5
Para o eixo do virabrequim, foi utilizado uma agulha (fig. 6)

Motor Stirling LTD Gama caseiro, usado uma agulha para o eixo do virabrequim
fig. 6
Como haste do pistão deslocador, foi usado um raio de bicicleta de 2 mm de diâmetro e para fixação dos componentes sobre toda a estrutura, foi usado cola de Araldite (fig. 7).

Motor Stirling LTD Gama caseiro, Manual do motor Stirling, Leandro
Fig. 7

Em seguida, dois diagramas desenhados antes da construção do protótipo







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Manual do motor Stirling, gama, caseiro 700 rpm
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   Manual do motor Stirling, Alfa, 1500 rpm caseiro
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