Форум самодельщиков: Вакуумный двигатель - Форум самодельщиков

Возникло желание сделать вакуумный двигатель - пожиратель огня, информации о них нашел мало, у кого есть опыт постройки такого двигателя, кто что может подсказать?
Вот нашел несколько фото:

Вот видео работы такого устройства:

На данных моделях вакуумного двигателя клапан расположен сбоку что возможно технологичнее и компактнее, но мне лично более симпатичны варианты с клапаном в торце. При впуске сбоку по-моему газы будут поступать в цилиндр по более длинному пути и сильно завихрённые, что приведет к значительному уменьшению их температуры к моменту закрытия клапана.

Это же обыкновенный высокотемпературный стирлинг,_хотя может его и вакуумным называют._Спорить не буду,_я его не строил,_только низкотемпературный,_но читал про него. Я думаю, тебе будет сложновато сделать нормальный двигатель без токаря или хотя бы токарного станка.*
Маховик и самому намутить не трудно,_но лучше, если есть возможность, взять его из старой швейной машинки. И красиво, и удобно.
Маховик из велосипедной или стальной вязальной спицы,_он хорошо паяется.
Цилиндр из какого-нибудь стеклянного флакона_(от лекарств например),думаю и без рёбер можно обойтись.
Вытеснитель_(поршень),_можно даже из деревяхи намутить.
В общем, делай вакуумный двигатель, спрашивай, люди помогут.*

Сообщение отредактировал MacGyver: 25 October 2015 - 02:36
Причина редактирования - безграмотность, хреновое чувство языка, хреновое построение предложений. На выделенные зеленым цветом предложения можно навести мышкой и посмотреть оригинал. На просто подчеркнутое предложение также можно навести мышкой...

В следующий раз влеплю замечания и банан.

Как сказал TATARIN, это на самом деле обыкновенный двигатель Стирлинга. Только он точно не вакуумный двигатель, так как его принцип работы основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела с извлечением энергии из возникающего при этом изменения объёма рабочего тела (воздуха, азота или еще какого нибудь газа).
В этой теме я давал ссылки как сделать довольно неплохие работающие модельки.

Я не согласен с утверждением что это стирлинг, у стирлинга оба хода рабочие и назад и вперёд, рабочее тело замкнуто в обьёме двигателя, и давление внутри может быть очень большим. Стирлинги герметичны, иначе они не работают!
А этот вакуумный двигатель работает как поршневой ДВС, только наоборот, поршневой ДВС использует давление газов, а пожиратель огня разряжение, имеет как минимум 1 клапан, а то и как 4-х тактный двс и впускные и выпускные клапана. и фазы газораспределения почти как у поршневого ДВС, только наоборот, когда у ДВС рабочий ход, у этого чуда клапан открыт.
Высокотемпературного стирлинга я делал и выкладывал в теме "двигатель внешнего сгорания".

Меня итересуют оптимальные пропорции вакуумного двигателя, в частности соотношение ход/диаметр поршня, сечение клапана/обьём, фазы газораспределения.
хочу сделать поршень из автомобильного гидрокомпенсатора, он полый,тонкостенный, легкий, гладкий такой, диаметр 35мм.
Для цилиндра подобрал алюминиевую трубу, правда тонкостенную, типа трубы от пылесоса, внутренний диаметр 34.5мм, сделал притир и притиркой почти довёл до нужного размера, руки устали, завтра дотру /> на торцы трубы сделаю фланцы и стяну шпильками, правда боюсь тонкая труба деформируется, а вокруг планирую сделать водяную рубашку, но сначала попробую без неё запустить, на десяток-другой секунд теплоёмкости цилиндра хватит вполне.
На счёт фаз газораспределения думаю так: закрытие клапана в НМТ наверное, а открытие должно происходить в тот момент когда давление внутри цилиндра вырастет до наружного, ну или чуть-раньше, клапан ведь имеет инерцию и открывается не мгновенно. Если предположить что температура газов в цилиндре при подходе к поршня к нижней мёртвой точке будет градусов эдак 400-500 по цельсию, а при охлаждении на рабочем ходе упадёт до 100-200 С, то согласно известной формуле PV=mRT(K), давление в цилиндре уравняется с атмосферным когда обьём уменьшиться в 1,6 раза примерно, то есть когда поршень пройдёт примерно 0,4 длинны своего хода. Это где-то 53 градуса после НМТ, оптимальный угол для начала открытия клапана.
Это только мои рассуждения, если кто-то может поправить или дать информацию как это всё расчитывать, буду очень благодарен!

Ребят, счя я вас всех обломлю)) Таки это стирлинг ибо именно Стирлинг этот девайс придумал. Кажись гамма типа. И таки да, он вакуумный ибо работчий ход производится за счёт разрежения в цилиндре, наступающего в результате охлаждения рабочего тела.
romka10.06, в этих движках всё намного веселее. На торце клапан не потому что так удобно, а потому что газ ДОЛЖЕН завихряться и перемешиваться в цилиндре, так он быстрее и сильнее остывает. Реально такой вакуумный двигатель при хорошо развитой охладительной рубашке на цилиндре может охладить газ до температуры цилиндра. Именно для этого нужен завихрённый входящий поток. В правильно собранном жорике разница температур порядка 300 градусов между началом и концом цикла. Так же окно делается маленьким и узким, чтобы в цилиндре изначально было небольшое разрежение. В принципе прикольная штучка, но ИМХО термоакустический стирлинг будет из пробирки с железноймочалкой будет смотреться прикольнее намного. Особенно для непосвящённых людей. Глотающий пламя спиртовки цилиндре не так интересен, как закрытая пробирка, в которой при нагреве ВНЕЗАПНО и при правильном изготовлении абсолютно беззвучно начинает бегать поршень без каких либо причин. Про явление стоячей волны в переменном закрытом объёме в школе не всем ведь рассказывали и ещё меньшему количеству людей показывали.

Вообще-то Роберт Стирлиг запатентовал сначала регенератор для гамма-стирлинга, а потом гамма-стирлинг. Но гамма подразумевает вытеснитель и рабочий поршень.
А в данном двигателе есть такт впуска, такт сжатия (газ сжимается при охдаждении), такт выпуска. Рабоче тело нагреваетя снаружи, а внутри происходит отвод тепла, и назад это самое тело не возвращается, никаких регенераторов как у приличного стирлинга нет и в помине, и вытеснителя не наблюдается...
Здесь я вижу зеркальное отражение цикла Отто, в данном случае вместо подвода тепла в конце такта сжатия, идёт отвод в конце впуска. С циклом Стирлинга не вижу даже ничего общего.

Насчёт завихрения газов в цилиндре - такт впуска больше такта рабочего хода более чем в двое, и как мне кажется, выгоднее на впуске ламинарное движение газов, а не вихревое, меньше тепла потеряется. Правда и обороты упадут при этом.

А термоаккустический я как-то пытался сделать, но стеклянной пробирки не нашлось, а из жежезной трубки не получилось, думаю оттого, что железяка имеет большую теплопроводность и разогреть узкую зону не нагрев всю конструкцию проблематично. У аккустического грется должна по возможности узкая зона.

Дотёр сегодня цилиндр притиром в нужный размер, геометрия цилиндра получилась очень даже приличная, зазор поршень-цилиндр сделал 0,03мм, конусность и эллипсность не превышают 0,02мм, и то оттого что под конец я цилиндр уронил на пол и он как раз на эти две сотые миллиметра и деформировался, даже поршень стал заедать слегка, пришлось подшабрить немного. Вот фото притира, может кому понадобиться сделать качественный цилиндр, поверьте моему опыту, это не сложно!


На старом гидрокомпенсаторе нарезал канавок: типа для лучшего уплотнения! Будет неплохой поршень в будущем. Поршень вставленный в стоящий на столе цилиндр очень медленно и плавно опускается под собственным весом, ему мешает воздух в цилиндре, стоит цилиндр наклонить слегка, или оторвать от стола, как поршень пролетает вниз камнем и грохается о стол!
Правда при попадании малейшей соринки поршень застревает, зазор-то между ним и цилиндром маленький!


вот общий вид, выкладываю для того, чтобы вы представляли пропорции:

С маховиком тоже проблем нет, у меня подходящих колёсиков, шкивов, шестерёнок, на несколько кружков технического творчества хватит Не могу выбросить красивую железяку, рука не поднимается, вот и копиться барахло.....

Крайний слева маховик сделан из негодного демпфера с коленчатого вала, который при помощи горячей посадки надет на шкив ремня ГРМ от ВАЗ2108, предварительно проточенный. Очень тяжёлая штука, весит 2,5кг, зачем сделал, сам не знаю.... Выкинуть жалко было, а так добрый маховик получился.
Коленвал сделать не проблема, вот придумаю как клапан сделать, и продолжу вакуумный двигатель строить!

Совсем нет времени на творчество, тут ещё огород, будь он неладен, копать жена требует.....
Сегодня чуть-чуть продвинулся в постройке двигателя, доделал практически цилиндр. Так как та труба что я притёр по поршню слишком тонкостенная, цилиндр непосредственно из неё сделать нельзя, к ней ни головку прикрепить, ни её саму не закрепить невозможно, так чтобы она не деформировалась. Пришлось её использовать как гильзу цилиндра, ну может оно и к лучшему, вышел цилиндр с водяным охлаждением, как у серьёзных ДВС. Взял корпус от амортизатора, выточил два фланца на концы, приварил к амортизатору заливную горловину:

В одном фланце отверстие сквозное по наружному диаметра гильзы, во втором отверстие тоже сквозное, но есть буртик, в который упирается гильза, второй торец гильзы будет поджат головкой.


Намазал концы гильзы геметиком-формирователем прокладок, и вставил в цилиндр, цилиндр специально сделал чуть короче гилзы, завтра герметик застынет, подрежу гильзу заподлицо с фланцем, чтобы при установке головки она не слишком прижимала гильзу, во избежании деформации. Толщина водяной рубашки вышла 3 мм, по-моему самый раз!

К цилиндру приварил планку за который он будет крепиться к двигателю.
Конечно гораздо проще и быстрее всё это выточить из цельного прутка железа, но заготовки такого диаметра не нашлось, а потом я люблю собирать конструкции именно из кучи ненужного металлолома, так интереснее!

Выточил две чашки под подшипники(они тоже из чего-то ненужного вытащены), приварю их к железной полосе с разных сторон, сцентрировав предварительно оправкой, и букса под коленвал готова!

Маховиков у меня полно, останется сделать шатун, головку с клапаном и коленвал.
Получается как всегда всё слишком капитально, но, как показывает мой опыт, всё что делается на скорую руку либо не работает, либо так работает, что лучше бы уж и не работало вовсе.... А то что делалось основательно, и работает сразу и долго как правило.
Появиться время продолжу работу и отчитаюсь!

Сегодня ещё на шаг продвинулся в изготовлении двигателя - сделал шатун, прикрепил его к поршню, сделал коленвал и статически сбалансировал его в сборе большой головкой шатуна:

шатун изготовил из алюминиевого прутка, в нижнюю головку запрессована бронзовая втулка, верхняя просто просверлена в прутке по диаметру пальца.

Маховик из чугунного шкива от распредвала ВАЗ2105, штука довольно увесистая, как и положено маховику. Всё в сборе вращается несколько туже чем ожидалось, думаю сказывается неточность изготовления шатуна, возможно придётся его переделывать.....

Если поршень переместить в НМТ, и чуть сдвинуть с меса, затем китайской горелкой ткнуть в цилиндр спереди и быстро закрыть торец цилиндра ладошкой, поршень втягивается в цилиндр примерно на 1/3 хода, но судя по скорости этого перемещения, вакуумный двигатель будет очень тихоходным, если вообще заработает.

Ход поршня сделал 70 мм, диаметр 35 мм.
Осталось изготовить головку с клапаном и привод клапана, питать огнём планирую от керосиновой лампы, конечно спирт предпочтительнее, он не так коптит, но где его столько взять?

Самогон?
Попробуй так. Берешь сахар, растворяешь в воде (или сразу сок бери). В холодной. Просто сладкая вода. Потом добавь туда дрожжи. И поставь на пару дней. В конце, спирт должен то ли плавать на поверхности, то ли внизу лежать - не помню, если честно. Лично я так получал не чистый спирт.. Но он горел. Это давненько было...

Лис (05 June 2012 - 10:20) писал:

Не не, не так, брагу в котёл, котёл на огонь, затем паровая машина от этого котла крутиться, а на выхлопе у неё спирт, спирт сразу в горелку для пожирателя огня, а от пожирателя огня тепло отводим через двигатель стирлинга.
Вот это по-нашему, по самоделкински!

romka10.06, какя зверская схема то получается.. Тогда между стирлингом и пожирателем огня должен ещё затесяться теплообменник с термоэлектрическими модулями Пельтье)

Доделал на скорую руку вакуумный двигатель, как ни странно он заработал с первой попытки, правда в качестве источника огня маленькая китайская горелочка с пьезоподжигом, моя керосиновая лампа которую я планировал использовать оказалась с насквозь проржавевшим дном.....
http://rutube.ru/tracks/5694299.html
Работает двигатель на троечку с минусом, сам себя крутит и всё, причём его работа не поддаётся моему разумению, по идее холодный вакуумный двигатель должен крутиться быстрее, так как разница температур выше, а мой блин с нагревом разгоняется, когда вода кипит в рубашке охлаждения, обороты максимальные.
Вечером выложу фото в разных сторон, сейчас сижу не за своим компьютером и здесь нечем сжать фотки, а на этом сайте больше 900 кб не проходит.
надо поиграться с фазами газораспределения, я в конструкцию привода клапана заложил возможность менять фазу как по ширине от 0 до 180 градусов, так и смещать её относительно коленвала произвольно, а также конечно есть смысл поэксперементировать с самим клапаном, может надо его не по центру делать, или как в автомобильных двигателях устроить на впуске завихрения ля лучшего перемешивания газов в цилиндре, но это уже сложнее, придётся всю головку с нуля переделывать много раз, и проводить эксперименты.... Неохота ничего делать, лень напала!

romka10.06, а ты бы ещё меньше сделал раскрытие клапана)) Делай сдвижной в сторону клапан и будет норм. А еасчёт разгона при закипании всё просто- при кипении воды идёт наиболее интенсивный отбор тепла из горшка.

Brador (11 June 2012 - 17:15) писал:

Раскрытие клапана ничего не даёт, у меня оно регулируется, я и так и сяк пробовал, ну если только при выходе струя отработанных газов будет меньше мешать пламени в случае сдвижного клапана, тогда вообще лучше впуск и выпуск разделить, сделать разные клапана. Насчёт закипания ты не прав, в самом начале, когда цилиндр холодный, теплообмен всяко лучше. Я думаю просто фазы газораспределения больше подходят под такую разницу температур, и если это дело подстроить, время открытия и закрытия, на холодном мощность будет выше.


Конструкция клапана такова, потому что так проще, конечно это самый плохой из вариантов, просто мне лениво было делать иначе.

Вот так выглядит распределительная шайба, в неё упирается толкатель с закреплённым на конце шарикоподшипником, этот толкатель приоткрывает клапан когда подшипник накатывается на выступ в шайбе. Подшипник крепиться к вилке, входящей в проточку на валу, вилка удерживает подшипник от смещения.

вот общий вид.
Поворачивая шайбу относительно коленвала, легко настраивается фаза газораспределения.
Честно говоря усовершенствовать данный вакуумный двигатель нет ну никакого желания, с него мощность не получить никак, слишком маленький перепад давлений выходит как не крути, просто интересно было построить необычный агрегат, оно получилось, на этом наверное и закончу. Буду что-нибудь другое делать, помощнее. Следующий будет двигатель Аткинсона думаю.

А чего бы сразу не Отто? Клапан я понял почему такой. Просто так очень сильно снижается эффективность- движок начинает всасывать воздух с силой и начинает прихватывать холодный воздух снижая эффективность. А по теплообмену- градиент то высокий на холодную, да только именно скорость отбора тепла низкая. Гораздо ниже чем при кипящей воде в рубашке.

Brador (12 June 2012 - 16:38) писал:

Отто я по работе собираю и разбираю с утра до вечера, я точно знаю что могу его сделать, будет плохонький работоспособный образец, ну неинтересно и всё тут. Это как кроссворд решать по второму разу. Хочеться необычное попробовать, а по циклу Аткинсона двигатель на Приусе работает, и на Мазде самой навороченной по-моему, у аткинсона КПД на 10% выше чем у Отто, и выхлоп гораздо чище, за ними будующее!
Насчёт теплообмена ты не прав, важна лишь температура стенки внутри цилиндра. а что там за стенками, газу всё равно, это основа основ термодинамики, чем больше разность потенциалов, тем быстрее процесс перехода энергии, причём любой, хоть тепловой, хоть электрической, хоть механической, не важно!
Я полагаю дело в том, что при более высокой разнице температур между началом и концом рабочего хода, клапан выгоднее открывать позже, так как газ сожмется по обьёму при большем охлаждении сильнее. Клапан в идеале должен открываться когда давление внутри цилиндра станет равно наружнему. Так что моменты открытия-закрытия для каждой разницы температур свои, тут даже спорить не о чем!
Это как корректировка УОЗ у поршневых ДВС, она у них в зависимости от режима работы гуляет от +40 до 0 угловых градусов, и отклонение от оптимального угла заметно снижает все характеристики, тут то-же самое.

Вот тут наткнулся на интереснейший сайт с анимированными схемами двигателей, всем настоятельно рекомендую посмотреть!
http://www.animatedengines.com/

romka10.06, ок, вот стенка холодная, она раз-два -3-5-10 отобрала тепло у газа. А дальше куда? Тут надо рассмативать всю систему в целом. А в целом как раз таки получается выше КПД при 100 градусах на стенке- постоянный градиент температур и хороший отбор тепла.

Brador (12 June 2012 - 18:14) писал:

Ну не только стенка, там ещё и вода холодная есть, и вот эти 3-5-10 первых оборотов должны быть самые быстрые, а потом с прогревом и ухудшением теплового баланса всё должно замедляться. Ещё есть в моём двигателе такой фактор как трение, с прогревом зазор между алюминиевой гильзой и стальным поршнем сильно увеличивается, трение уменьшается возможно, может здесь обьяснение?
А КПД во всех тепловых двигателях растёт с разницей температур между прочим, а не наоборот, это же элементарно, Ватсон! Автомобильные ДВС работают при температуре около сотни по цельсию лишь ради того, чтобы вода, которая образуется при сгорании углеводородного топлива, и попадает в катер с газами прорывающимися сквозь зазоры в поршневых кольцах выкипала из масла. Двигатель с недогревом имеет как правило толстый противный слой эмульсии в клапанной крышке, и по износу поршней видно характерные следы при езде на холодном двигателе. Покажите мне поршень и я расскажу о стиле езды водителя, это не шутка! Кстати многие дизельные двигатели работают при 70 градусах и кпд имеют под 40% против 25% бензиновых.