Паровой двигатель своими руками. Двигатель своими руками паровой: подробное описание, чертежи Сделать модель парового машины своими руками
Поводом для постройки этого агрегата послужила дурацкая идея: "а можно ли построить паровой двигатель без станков и инструментов, используя только детали, которые можно купить в магазине" и сделать все своими руками. В результате появилась такая вот конструкция. Вся сборка и настройка заняла меньше часа. Хотя на конструирование и подбор деталей ушло полгода.
Большая часть конструкции состоит из водопроводной арматуры. Под конец эпопеи вопросы продавцов хозяйственных и прочих магазинов: "могу я вам помочь" и "а вам для чего", реально бесили.
И так собираем основание. Сперва основной поперечный элемент. Здесь используются тройники, бочата, уголки на пол дюйма. Все элементы я крепил с помощью герметика. Это для того, что бы было легче соединять и разъединять их руками. Но для финишной сборки лучше использовать сантехническую ленту.
Затем продольные элементы. К ним будут крепится паровой котел, золотник, паровой цилиндр и маховик. Здесь все элементы так же на 1/2".
Затем делаем стойки. На фото, с лева на право: стойка для парового котла, далее стойка для парораспределяющего механизма, затем стойка для маховика, и наконец держатель для парового цилиндра. Держатель маховика изготавливается из тройника на 3/4" (внешняя резьба). К нему идеально подходят подшипники из ремкомплекта для роликовых коньков. Подшипники удерживаются стяжной гайкой. Такие гайки можно найти отдельно или взять от тройника для металлопластиковых труб. Этот тройник на фото в нижнем правом углу (в конструкции не используется). В качестве держателя парового цилиндра тоже используется тройник на 3/4", только резьба вся внутренняя. Для крепления элементов 3/4" к 1/2" используются переходники.
Собираем котел. Для котла используется труба на 1". Нашел б/у на рынке. Забегая в перед, хочу сказать, что котел получился мелковат и не дает достаточного количества пара. С таким котлом двигатель работает слишком вяло. Но работает. Три детали с права это: заглушка, переходник 1"-1/2" и сгон. Сгон вставляется в переходник и закрывается заглушкой. Таким образом котел становится герметичным.
Таким котел получился изначально.
Но сухопарник оказался не достаточной высоты. Вода попадала в паропровод. Пришлось ставить дополнительный бочонок на 1/2" через переходник.
Это горелка. Четырьмя постами ранее был материал "Самодельная масляная лампа из труб". Изначально горелка была задумана именно такой. Но не нашлось подходящего топлива. Масло для ламп и керосин сильно коптят. Нужен спирт. Так что пока сделал просто держатель для сухого горючего.
Это очень важная деталь. Парораспределитель или золотник. Эта штука направляет пар в рабочий цилиндр при рабочем ходе. При обратном ходе поршня подача пара перекрывается и идет сброс. Золотник делается из крестовины для металлопластиковых труб. Один из концов нужно залепить эпоксидной замазкой. Этим концом он будет крепится к стойке через переходник.
А сейчас самая главная деталь. От неё будет зависеть заработает двигатель или нет. Это рабочий поршень и клапан золотника. Здесь используются шпилька М4 (продаются в отделах мебельной фурнитуры, проще найти одну длинную и отпилить нужную длину), металлические шайбы и войлочные шайбы. Войлочные шайбы используются для крепления стекол и зеркал с другой фурнитурой.
Войлок не самый лучший материал. Он дает не достаточную герметичность, а сопротивление ходу - существенное. В последствии удалось избавится от войлока. Для этого идеально подошли не совсем стандартные шайбы: М4х15 - для поршня и М4х8 - для клапана. Эти шайбы нужно максимально плотно, через сантехническую ленту, посадить на шпильку и той же лентой с верху намотать 2-3 слоя. Затем тщательно притереть с водой в цилиндре и золотнике. Фотографию модернизированного поршня не сделал. Лень разбирать.
Это собственно цилиндр. Изготавливается из бочонка 1/2". Двумя стяжными гайками он крепится внутри тройника 3/4". С одной из сторон, с максимальным уплотнением, наглухо крепится штуцер.
Теперь маховик. Маховик делается из блина для гантели. В центральное отверстие вставляется стопка из шайб, а в центр шайб помещается маленький цилиндр из ремкомплекта для роликовых коньков. Все крепится на герметике. Для держателя водила идеально подошла вешалка для мебели и картин. Похожа на замочную скважину. Все собирается в той последовательности, что на фото. Винт и гайка - М8.
Маховиков у нас в конструкции - два. Между ними должна быть жесткая связь. Эта связь обеспечивается стяжной гайкой. Все резьбовые соединения закрепляются лаком для ногтей.
Эти два маховика кажутся одинаковыми, однако один будет соединен с поршнем, а другой с клапаном золотника. Соответственно водило, в виде винта М3, крепится на разных расстояниях от центра. Для поршня водило располагается дальше от центра, для клапана - ближе к центру.
Теперь делаем привод клапана и поршня. Для клапана идеально подошла соединительная пластина для мебели.
Для поршня в качестве рычага используется накладка оконного замка. Подошла как родная. Вечная слава тому, кто изобрел метрическую систему.
Приводы в сборе.
Все устанавливается на двигатель. Резьбовые соединения закрепляются лаком. Это привод поршня.
Привод клапана. Обратите внимание, положения водила поршня и клапана отличаются на 90 градусов. В зависимости от того в какую сторону водило клапана опережает водило поршня, будет зависеть в какую сторону будет вращаться маховик.
Теперь осталось подсоединить трубки. Это силиконовые шланги для аквариума. Все шланги необходимо закрепить проволокой или хомутами.
Нужно заметить что тут не предусмотрен предохранительный клапан. Поэтому следует соблюдать максимальную осторожность.
Вуаля. Заливаем воду. Поджигаем. Ждем когда закипит вода. Во время разогрева клапан должен быть в положении закрыто.
Весь процесс сборки и результат на видео.
Начал свою экспансию еще в начале 19-го века. И уже в то время строились не только большие агрегаты для промышленных целей, но также и декоративные. В большинстве своем их покупателями были богатые вельможи, которые хотели позабавить себя и своих детишек. После того как паровые агрегаты плотно вошли в жизнь социума, декоративные двигатели начали применяться в университетах и школах в качестве образовательных образцов.
Паровые двигатели современности
В начале 20-го века актуальность паровых машин начала падать. Одной из немногих компаний, которые продолжили выпуск декоративных мини-двигателей, стала британская фирма Mamod, которая позволяет приобрести образец подобной техники даже сегодня. Но стоимость таких паровых двигателей легко переваливает за две сотни фунтов стерлингов, что не так и мало для безделушки на пару вечеров. Тем более для тех, кто любит собирать всяческие механизмы самостоятельно, гораздо интереснее создать простой паровой двигатель своими руками.
Очень простое. Огонь нагревает котел с водой. Под действием температуры вода превращается в пар, который толкает поршень. Пока в емкости есть вода, соединенный с поршнем маховик будет вращаться. Это стандартная схема строения парового двигателя. Но можно собрать модель и совершенно другой комплектации.
Что же, перейдем от теоретической части к более увлекательным вещам. Если вам интересно делать что-то своими руками, и вас удивляют столь экзотичные машины, то эта статья именно для вас, в ней мы с радостью расскажем о различных способах того, как собрать двигатель своими руками паровой. При этом сам процесс создания механизма дарит радость не меньшую, чем его запуск.
Метод 1: мини-паровой двигатель своими руками
Итак, начнем. Соберем самый простой паровой двигатель своими руками. Чертежи, сложные инструменты и особые знания при этом не нужны.
Для начала берем из-под любого напитка. Отрезаем от нее нижнюю треть. Так как в результате получим острые края, то их необходимо загнуть внутрь плоскогубцами. Делаем это осторожно, чтобы не порезаться. Так как большинство алюминиевых банок имеют вогнутое дно, то необходимо его выровнять. Достаточно плотно прижать его пальцем к какой-нибудь твердой поверхности.
На расстоянии 1,5 см от верхнего края полученного «стакана» необходимо сделать два отверстия друг напротив друга. Желательно для этого использовать дырокол, так как необходимо, чтобы они получились в диаметре не менее 3 мм. На дно банки кладем декоративную свечку. Теперь берем обычную столовую фольгу, мнем ее, после чего оборачиваем со всех сторон нашу мини-горелку.
Мини-сопла
Далее нужно взять кусок медной трубки длиной 15-20 см. Важно, чтобы внутри она была полой, так как это будет наш главный механизм приведения конструкции в движение. Центральную часть трубки оборачивают вокруг карандаша 2 или 3 раза, так, чтобы получилась небольшая спираль.
Теперь необходимо разместить этот элемент так, чтобы изогнутое место размещалось непосредственно над фитилем свечки. Для этого придаем трубке формы буквы «М». При этом выводим участки, которые опускаются вниз, через проделанные отверстия в банке. Таким образом, медная трубка жестко фиксируется над фитилем, а ее края являются своеобразными соплами. Для того чтобы конструкция могла вращаться, необходимо отогнуть противоположные концы «М-элемента» на 90 градусов в разные стороны. Конструкция парового двигателя готова.
Запуск двигателя
Банку размещают в емкости с водой. При этом необходимо, чтобы края трубки находились под ее поверхностью. Если сопла недостаточно длинные, то можно добавить на дно банки небольшой грузик. Но будьте осторожны — не потопите весь двигатель.
Теперь необходимо заполнить трубку водой. Для этого можно опустить один край в воду, а вторым втягивать воздух как через трубочку. Опускаем банку на воду. Поджигаем фитиль свечки. Через некоторое время вода в спирали превратится в пар, который под давлением будет вылетать из противоположных концов сопел. Банка начнет вращаться в емкости достаточно быстро. Вот такой у нас получился двигатель своими руками паровой. Как видите, все просто.
Модель парового двигателя для взрослых
Теперь усложним задачу. Соберем более серьезный двигатель своими руками паровой. Для начала необходимо взять банку из-под краски. При этом следует убедиться, что она абсолютно чистая. На стенке на 2-3 см от дна вырезаем прямоугольник с размерами 15 х 5 см. Длинная сторона размещается параллельно дну банки. Из металлической сетки вырезаем кусок площадью 12 х 24 см. С обоих концов длинной стороны отмеряем 6 см. Отгибаем эти участки под углом 90 градусов. У нас получается маленький «столик-платформа» площадью 12 х 12 см с ногами по 6 см. Устанавливаем полученную конструкцию на дно банки.
По периметру крышки необходимо сделать несколько отверстий и разместить их в форме полукруга вдоль одной половины крышки. Желательно, чтобы отверстия имели диаметр около 1 см. Это необходимо для того, чтобы обеспечить надлежащую вентиляцию внутреннего пространства. Паровой двигатель не сможет хорошо работать, если к источнику огня не будет попадать достаточное количество воздуха.
Основной элемент
Из медной трубки делаем спираль. Необходимо взять около 6 метров мягкой медной трубки диаметром 1/4-дюйма (0,64 см). От одного конца отмеряем 30 см. Начиная с этой точки, необходимо сделать пять витков спирали диаметром 12 см каждая. Остальную часть трубы изгибают в 15 колец диаметром по 8 см. Таким образом, на другом конце должно остаться 20 см свободной трубки.
Оба вывода пропускают через вентиляционные отверстия в крышке банки. Если окажется, что длины прямого участка недостаточно для этого, то можно разогнуть один виток спирали. На установленную заранее платформу кладут уголь. При этом спираль должна размещаться как раз над этой площадкой. Уголь аккуратно раскладывают между ее витками. Теперь банку можно закрыть. В итоге мы получили топку, которая приведет в действие двигатель. Своими руками паровой двигатель почти сделан. Осталось немного.
Емкость для воды
Теперь необходимо взять еще одну банку из-под краски, но уже меньшего размера. В центре ее крышки сверлят отверстие диаметром в 1 см. Сбоку банки проделывают еще два отверстия — одно почти у дна, второе — выше, у самой крышки.
Берут два корка, в центре которых проделывают отверстие с диаметров медной трубки. В один корок вставляют 25 см пластиковой трубы, в другой — 10 см, так, чтобы их край едва выглядывал из пробок. В нижнее отверстие малой банки вставляют корок с длинной трубкой, в верхнее - более короткую трубку. Меньшую банку размещаем на большой банке краски так, чтобы отверстие на дне было на противоположной стороне от вентиляционных проходов большой банки.
Результат
В итоге должна получиться следующая конструкция. В малую банку заливается вода, которая через отверстие в дне вытекает в медную трубку. Под спиралью разжигается огонь, который нагревает медную емкость. Горячий пар поднимается по трубке вверх.
Для того чтобы механизм получился завершенным, необходимо присоединить к верхнему концу медной трубки поршень и маховик. В итоге тепловая энергия горения будет преобразовываться в механические силы вращения колеса. Существует огромное количество различных схем для создания такого двигателя внешнего сгорания, но во всех них всегда задействованы два элемента - огонь и вода.
Кроме такой конструкции, можно собрать паровой но это материал для совершенно отдельной статьи.
Свою экспансию паровой двигатель начал еще на заре XIX века. В то время уже сооружались и большие агрегаты, предназначенные для промышленного использования, и небольшие паровые двигатели выполняющие порой чисто декоративные функции. Приобретали такие «игрушки» в основном видные вельможи, которые хотели порадовать себя и своих детишек. Когда паровые агрегаты более прочно вошли в повседневную жизнь, декоративные паровые установки использовались только в учебных заведениях в качестве пособий.
Современные паровые двигатели
В начале XX века популярность паровых агрегатов начала уменьшаться. Британская фирма Mamod осталось одной из немногих компаний, которые продолжали выпускать миниатюрные паровые двигатели. Образец подобной техники можно приобрести даже в наше время. Однако стоимость таких устройств переваливает за двести фунтов. Тем, кто любит самостоятельно собирать и изготавливать различные механизмы, наверняка придется по душе идея самостоятельного создания парового двигателя или же других .
Собрать паровой двигатель довольно просто. Под действием огня нагревается котел с водой, вода под воздействием высоких температур переходит в газообразное состояние и выталкивает поршень. Маховик, соединенный с поршнем, будет вращаться до тех пор, пока в емкости есть вода. Такова стандартная схема парового двигателя. Можно изготовить модели, имеющие совершенно иные комплектации. Перейдем от теории к практике. Данная статься посвящена способам изготовления парового двигателя своими руками.
Способ первый
Приступим к процессу изготовления самого простого варианта теплового двигателя. Для этого нам не потребуются сложные чертежи и специальные навыки. Итак, возьмем простую алюминиевую банку, отрежем от нее нижнюю треть. Получившиеся острые края банки необходимо загнуть внутрь при помощи плоскогубцев. Это нужно делать очень осторожно, чтобы не порезаться. Поскольку большинство алюминиевых банок имеет слегка вогнутое дно, необходимо его выровнять. Для этого достаточно просто прижать дно пальцем к твердой поверхности.
В полученном стакане на расстоянии 1,5 см от верхнего края нужно сделать друг напротив друга два отверстия. Необходимо проделать отверстия, диаметр которых будет не менее 3 мм. Для этой цели отлично подойдет обычный дырокол. На дно банки помещаем свечу. Теперь необходимо взять обычную пищевую фольгу, помять ее и обернуть нашу мини горелку. Затем нужно взять отрезок полой медной трубки 15-20 см длиной. Это и будет главный механизм двигателя, который будет приводить всю конструкцию в движение. Центральная часть трубки два или три раза оборачивается вокруг карандаша таким образом, чтобы получилась спираль.
Далее этот элемент необходимо разместить таким образом, чтобы изогнутый участок находился прямо над фитилем свечи. Для этого можно придать трубке форму буквы М. Участки трубы, которые опускаются вниз, выводим через специально проделанные отверстия. В результате получаем жесткую фиксацию трубки над фитилем. Края трубки выполняют роль своеобразных сопел. Чтобы вся конструкция могла вращаться, нужно согнуть противоположные концы М-образного элемента в разные стороны под прямым углом.
Наш паровой двигатель готов. Чтобы запустить его, банку размещают в емкости с водой. Необходимо, чтобы края трубки находились над поверхностью воды. Если сопла будут иметь недостаточную длину, на дно банки можно будет поместить небольшой грузик. Однако при этом следует действовать осторожно, иначе вы рискуете потопить двигатель. Опускаем один край трубки в воду, а другим втягиваем воздух и опускаем банку в воду. Трубка заполнится водой. Теперь можно поджечь фитиль. Некоторое время спустя вода, которая находится в спирали, прекратиться в пар, который под давлением будет вылетать из сопел. Банка начнет достаточно быстро вращаться в емкости.
Способ второй
Предлагаемая конструкция несколько сложнее, чем первый вариант двигателя. Прежде всего, для создания такого устройства нам понадобится банка из-под краски. Убедитесь, что она достаточно чистая. На расстоянии 2 см от дна вырезаем на стенке прямоугольник, размеры которого составляют 5Х15 см. Длинная сторона прямоугольника размещается параллельно дну.
Из металлической сетки нужно вырезать кусок, размером 24Х12 см. С обоих концов от длинной стороны куска отмеряем по 6 см. Эти участки необходимо отогнуть под прямым углом. В результате у нас должен получиться небольшой столик-платформа с ножками, длиной по 6 см. Полученную конструкцию нужно установить на дно банки. По всему периметру крышки проделывается несколько отверстий. Размещать их нужно в форме полукруга только вдоль одной половину крышки. Это необходимо для обеспечения вентиляции: паровой двигатель не будет работать, если к источнику огня не будет обеспечен доступ воздуха.
Для изготовления основного элемента двигателя нам потребуется медная трубка. Изгибаем ее в форме спирали. От одного конца трубки отступаем 30 см. От этой точки делаем пять витков спирали, диаметр каждого витка должен равняться 12 см. Остальная часть трубки изгибается в форме 15 колец, диаметр которых составляет 8 см.
На противоположном конце трубки должно остаться около 20 см. Оба вывода трубки пропускаются через вентиляционные отверстия, проделанные в крышке банки. На заранее установленную платформу помещают уголь. Спираль должна размещаться прямо над платформой. Уголь необходимо разложить аккуратно разложить между витками спирали. Теперь можно закрыть банку. В результате мы получили топку, которая и будет приводить в движение наш паровой двигатель.
Модель корабля приводится в движение при помощи пароводяного реактивного двигателя. Судно с этим движком — не прогрессивное открытие (ее систему запатентовал 125 лет назад британец Перкинс), в прочем оно наглядно показывает работу простого реактивного мотора.
Рис. 1 Корабль с паровым двигателем. 1 — пароводяной движок, 2 — пластинка из слюды или же асбеста; 3 — топка; 4 — сопловое выходное отверстие поперечником 0,5 мм.
Вместо кораблика возможно было бы применить модель автомашины. На кораблик пал выбор из за большей защищенности в отношении пожара. Опыт проводят, имея под рукою сосуд с водой, к примеру, ванночку или же таз.
Корпус возможно изготовить из дерева (например, сосны) или же из пластмассы (пенополистирола), использовать готовый корпус игрушечного полиэтиленового кораблика. Движком станет малая жестяная банка, которая заполняется на 1/4 объема водой.
На борту под движком нужно вместить топку. Известно, что нагреваемая вода преобразуется в пар, который, расширяясь, давит на стены корпуса мотора и выходит с большой скоростью, из отверстия сопла, в итоге чего появляется тяга, необходимая для перемещения. На тыльной стене банки-двигателя надо просверлить отверстие не больше 0,5 мм. Если отверстие будет больше, то время работы мотора станет довольно коротким, а скорость истечения — маленькой.
Оптимальный диаметр отверстия сопла можно определить опытным путем. Он будет соответствовать самому быстрому движению модели. В этом случае тяга будет наибольшей. В качестве топки возможно применить дюралевую или же железную крышку жестяной банки (например, от банки из-под мази, крема или же пасты для обуви).
В качестве топлива применим «сухой спирт» в таблетках.
Для предохранения корабля от возгорания на палубу крепим слой асбеста (1,5-2 мм). Если корпус кораблика деревянный, хорошенько его отшлифуйте и покройте нитролаком несколько раз. Гладкая поверхность уменьшает сопротивление в воде и ваш кораблик обязательно поплывет. Модель кораблика должна быть максимально легкой. Конструкция и размеры приведены на рисунке.
После наполнения бака водой подожгите спирт, положенный в крышку-топку (это следует делать, когда кораблик находится на поверхности воды). Спустя несколько десятков секунд вода в бачке зашумит, и из сопла начнет вырываться тонкая струйка пара. Теперь руль можно установить таким образом, чтобы кораблик двигалась по кругу, и в течение нескольких минут (от 2 до 4) вы будете наблюдать работу простейшего реактивного двигателя.
Паровая машина за всю свою историю имела много вариаций воплощения в металл. Одним из таких воплощений — был паровой роторный двигатель инженера-механика Н.Н. Тверского. Этот паровой роторный двигатель (паровая машина) активно эксплуатировался в различных областях техники и транспорт. В русской технической традиции 19-го века такой роторный двигатель назывался — коловратная машина.
Двигатель отличался долговечностью, эффективностью и высоким крутящим моментом. Но с появлением паровых турбин был забыт. Ниже представлены архивные материалы, поднятые автором этого сайта. Материалы весьма обширны, поэтому пока здесь представлена только часть их.
Паровой роторный двигатель Н.Н.Тверского
Пробная прокрутка сжатым воздухом (3,5 атм) парового роторного двигателя.
Модель расчитана на 10 кВт мощности при 1500 об/мин на давлении пара в 28-30 атм.
В конце 19-го века паровые двигатели — «коловратные машины Н.Тверского» были забыты потому, что поршневые паровые машины оказались проще и технологичнее в производстве (для производств того времени), а паровые турбины давали большую мощность.
Но замечание в отношении паровых турбин справдливо лишь в их больших массо-габаритных размерах. Действительно — при мощности болше 1,5-2 тыс. кВТ паровые многоцилиндровые турбины выигрывают по всем параметрам у паровых роторных двигателей, даже при дороговизне турбин. И в в начале 20-го века, когда судовые силовые установки и силовые агрегаты электростанций начинали иметь мощность во многие десятки тысяч киловатт, то только турбины и могли обеспечить такие возможности.
НО — у паровых турбин есть другой недостаток. При масштабировании их массо-габаритных парамеров в сторону уменьшения, ТТХ паровых турбин резко ухудшаются. Значительно снижается удельная мощность, падает КПД, при том что дороговизна изготовления и высокие обороты главного вала (потребность в редукторе) — остаются. Именно поэтому — в области мощностей менее 1,5 тыс. кВт (1,5 мВт) эффективную по всем параметрам паровую турбину найти практически невозможно, даже за большие деньги…
Именно поэтому в этой диапазоне мощностей появился целый «букет» экзотических и мало известных конструкций. Но чаще всего- так же дорогостоящих и малоэффективных… Винтовые турбины, турбины Тесла, осевые турбины и проч.
Но- почему-то все забыли про паровые «коловратные машины» — роторные паровые двигатели. А между тем — эти паровые машины многократно дешевле, чем любые лопаточные и винтовые механизмы (это я говорю со знанием дела- как человек изготовивший на свои деньги уже более десятка таких машин). При этом паровые «коловратные машины Н.Тверского» — имеют мощный крутящий момент с самых малых оборотов, обладают средней частотой вращения главного вала на полных оборотах от 1000 до 3000 об/мин. Т.е. такие машины хоть для электрогенератора, хоть для парового авто (автомобиля- грузовика, трактора, тягача) — не будут требовать редуктора, счепления и проч., а будут своим валом на прямую содиняться с динамо-машиной, колесами парового автомобиля и проч.
Итак- в виде парового роторного двигателя — системы «коловратной машины Н.Тверского» мы имеем универсальную паровую машину, которая прекрасно будет вырабатывать электричество питаясь от котла на твердом топливе в отдалённом лесхозе или таежном поселке, на полевом стане или вырабатывать электричество в котельной сельского поселения или «крутиться» на отходах технологического тепла (горячем воздухе) на кирпичном или цементном заводе, на литейном производстве и пр и др.
Все подобные источники тепла как раз и имеют мощность менее 1 мВт, поэтому и общепринятые турбины тут малопригодны. А других машин для утилицации тепла путем перевода в работу давления полученного пара- общая техническая практика пока не знает. Вот и не утилизирыется это тепло никак — оно просто теряется глупо и безвозвратно.
Я уже создал «паровую коловратную машину» для привода электрогенератора в 3.5 — 5 кВт (зависит от давления в пара), если все будет как планирую- то скоро будет машина и в 25 и в 40 кВт. Как раз — то что надо, чтобы обеспечивать дешевым электричеством от котла на твердом топливе или на отходах технологического тепла сельскую усадьбу, небольшое фермерское хозяйство, полевой стан и пр. и др.
В принципе — роторные двигатели хорошо масштабируются в сторону увеличения, поэтому — насаживая на один вал множество роторных секций легко многократно увеличивать мощность таких машин, просто увеличивая количество стандартных роторных модулей. Т.е вполне можно создавать паровые роторные машины мощностью 80-160-240-320 и более кВт…
Но, кроме средних и относительно крупных паросиловых установок, паросиловые схемы с малыми паровыми роторными двигателями будут востребованы и в малых силовых установках.
Например- одно из моих изобретений- «Походно-туристический электрогенератор на местном твердом топливе».
Ниже представлено видео, где испытывается упрощенный прототип такого устройства.
Но маленький паровой двигатель уже весело и энергично крутит свой электрогенератор и на дровах и прочем подножном топливе выдает электроэнергию.
Основное направление коммерческого и технического применения паровых роторных двигателей (коловратных паровых машин) — это выработка дешевого электричества на дешевом твердом топливе и горючих отходах. Т.е. малая энергетика- распределенная электрогенерация на паровых роторных двигателях. Представьте, как будет отлично вписываться роторный паровой двигатель в схему работы лесопилки- пилорамы, где нибудь на Русском Севере или в Сибири (Дальнем Востоке) где нет центрального электроснабжения, электричество дает задорого дизель-генератор на привозной издалека солярке. Зато сама лесопилка производит в день минимум полтонны щепы- опилок — горбыля, который девать некуда…
Таким древесным отходам — прямая дорога в топку котла, котел дает пар высокого давления, пар приводит в действие роторный паровой двигатель и тот крутит электрогенератор.
Точно так же можно сжигать безграничные по объемам миллионы тонн пожнивных отходов сельского хозяйства и проч. А есть еще дешевый торф, дешевый энергетический уголь и проч. Автор сайта посчитал, что затраты на топливо при выработке электричества через малую паросиловую установку (паровую машину) с паровым роторным двигателем мощностью в 500 кВт будут от 0,8 до 1,
2 рубля за киловатт.
Еще интересный вариант применения парового роторного двигателя — это установка такой паровой машины на паровой автомобиль. Грузовик — тягач паровой автомобиль, с мощным крутящим моментом и применяющий дешевое твердое топливо — очень нужная паровая машина в сельском хозяйстве и в лесной отрасли.
При применении современных технологий и материалов, а так же использование в термодинамическом цикле «Органичесокго цикла Ренкина» позволят довести эффективный КПД до 26-28% на дешевом твердом топливе (или недорогом жидком, типа «печного топлива» или отработанного машинного масла). Т.е. грузовик — тягач с паровой машиной
Грузовик НАМИ-012, с паровым двигателем. СССР, 1954 г
и мощностью роторного парового двигателя около 100 кВт, будет расходовать на 100 км около 25-28 кг энергетического угля (стоимость 5-6 руб за кг) или около 40-45 кг щепы- опилок (цена которых на Севере- забирай даром)…
Есть еще много интересных и перспективных областей применения роторного парового двигателя, но размеры этой странички не позволяют все их подробно рассмотреть. В итоге- паровая машина может занять еще очень заметное место во многих областях современной техники и во многих отраслях народного хозяйства.
ЗАПУСКИ ОПЫТНОЙ МОДЕЛИ ПАРОСИЛОВОГО ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРА С ПАРОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
Май -2018г. После длительных экспериментов и опытных образцов сделан малый котел высокого давления. Котел опрессован на 80 атм давления, так что будет держать рабочее давление в 40-60 атм без затруднений. Запущен в работу с опытной моделью парового аксиально-поршневого двигателя моей конструкции. Работает прекрасно- смотри видео. За 12-14 минут от розжига на дровах готов давать пар высокого давления.
Сейчас я начинаю готовиться к штучному производству таких установок- котел высокого давления, паровой двигатель (роторный или аксиально-поршневой), конденсатор. Установки будут работать по замкнутой схеме с оборотом «вода- пар- конденсат».
Спрос на такие генераторы весьма большой, ибо 60% теорритории России не имеют центрального электроснабжения и сидят на дизельгенерации.
А цена солярки все время растет и уже достигла 41-42 руб за литр. Да и там где электричество есть- энергокомпании тарифы все поднимают, а за подключение новых мощностей требуют больших денег.
Современные паровые двигатели
Современный мир заставляет многих изобретателей снова возвращаться к идее применения паровой установки в средствах, предназначенных для перемещения. В машинах есть возможность использовать несколько вариантов силовых агрегатов, работающих на пару.
- Поршневой мотор
- Принцип работы
- Правила эксплуатации автомобилей с паровым двигателем
- Преимущества машины
Поршневой мотор
Современные паровые двигатели можно распределить на несколько групп:
Конструктивно установка включает в себя:
- пусковое устройство;
- силовой блок двухцилиндровый;
- парогенератор в специальном контейнере, снабженный змеевиком.
Принцип работы
Процесс происходит следующим образом.
После включения зажигания начинает поступать питание от аккумуляторной электробатареи трех двигателей. От первого в работу приводится воздуходувка, прокачивающая воздушные массы по радиатору и передающая их по воздушным каналам в смесительное устройство с горелкой.
Одновременно с этим очередной электромотор активирует насос перекачки топлива, подающий конденсатные массы из бачка по змеевидному устройству подогревательного элемента в корпусную часть отделителя воды и подогреватель, находящийся в экономайзере, в паровой генератор.
До начала запуска пару нет возможности пройти к цилиндрам, так как путь ему перекрывают клапан дросселя или золотник, которые приводятся в управление кулисной механикой. Поворачивая ручки в сторону, необходимую для передвижения, и приоткрывая клапан, механик приводит в работу паровой механизм.
Отработанные пары по единому коллектору поступают на распределительный кран, в котором разделяются на пару неодинаковых долей. Меньшая по объему часть попадает в сопло смесительной горелки, перемешивается с воздушной массой, воспламеняется от свечи.
Появившееся пламя начинает подогревать контейнер. После этого продукт сгорания переходит в водоотделитель, происходит конденсирование влаги, стекающей в специальный бак для воды. Оставшийся газ уходит наружу.
Вторая часть пара, большая по объему, по крану-распределителю переходит в турбину, приводящую во вращение роторное устройство электрического генератора.
Правила эксплуатации автомобилей с паровым двигателем
Паровая установка может напрямую соединяться с приводным устройством трансмиссии машины, и с началом ее работы машина приходит в движение. Но с целью повышения кпд специалисты рекомендуют использовать механику сцепления. Это удобно при буксировочных работах и разных проверочных действиях.
В процессе движения механик, учитывая обстановку, может изменить скорость, манипулируя мощностью парового поршня. Это можно выполнить, дросселируя пар клапаном, или изменять подачу пара кулисным устройством. На практике лучше использовать первый вариант, так как действия напоминают работу педалью газа, но более экономичный способ – задействование кулисного механизма.
Для непродолжительных остановок водитель притормаживает и кулисой останавливает работу агрегата. Для длительной стоянки отключается электрическая схема, обесточивающая воздуходувку и топливный насос.
Преимущества машины
Аппарат отличается способностью работать практически без ограничений, возможны перегрузки, имеется большой диапазон регулировки мощностных показателей. Следует добавить, что во время любой остановки паровой двигатель перестает работать, чего нельзя сказать про мотор.
В конструкции нет необходимости устанавливать коробку переключения скоростей, страртерное устройство, фильтр для очистки воздуха, карбюратор, турбонаддув. Кроме этого, система зажигания в упрощенном варианте, свеча только одна.
В завершении можно добавить, что производство таких машин и их эксплуатация будут обходиться дешевле, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания, так как топливо будет недорогим, материалы, применяемые в производстве – самыми дешевыми.
Читайте также:
Паровые двигатели были установлены и приводили в движение большую часть паровозов в период начала 1800 и вплоть до 1950 годов прошлого века.
Хочется отметить, что принцип работы этих двигателей всегда оставался неизменным, несмотря на изменение их конструкции и габаритов.
На анимированной иллюстрации приведен принцип работы парового двигателя.
Для генерации подаваемого на двигатель пара использовались котлы, работающие как на дровах и угле, так и на жидком топливе.
Первый такт
Пар из котла поступает в паровую камеру, из которой через паровую задвижку-клапан (обозначена синим цветом) попадает в верхнюю (переднюю) часть цилиндра. Давление, создаваемое паром, толкает поршень вниз к НМТ. Во время движения поршня от ВМТ к НМТ колесо делает пол оборота.
Выпуск
В самом конце движения поршня к НМТ паровой клапан смещается, выпуская остатки пара через выпускное окно, расположенное ниже клапана. Остатки пара вырываются наружу, создавая характерный для работы паровых двигателей звук.
Второй такт
В то же самое время, смещение клапана на выпуск остатков пара открывает вход пара в нижнюю (заднюю) часть цилиндра. Созданное паром в цилиндре давление заставляет поршень двигаться к ВМТ. В это время колесо делает еще пол оборота.
Выпуск
В конце движения поршня к ВМТ остатки пара освобождаются через все то же выпускное окно.
Цикл повторяется заново.
Паровой двигатель имеет т.н. мертвую точку в конце каждого хода, когда клапан переходит от такта расширения к выпуску. По этой причине каждый паровой двигатель имеет два цилиндра, что позволяет запускать двигатель из любого положения.
Новости СМИ2
kaz-news.ru | ekhut.ru | omsk-media.ru | samara-press.ru | ufa-press.ru
| Страницы >>> | ||
| Файл | Краткое описание | Размер |
 |
Г.С.Жирицкий. Паровые машины
. Москва: Госэнергоиздат, 1951 год. В книга рассматриваются идеальные процессы в паровых машинах, реальные процессы в паровой машие, исследование рабочего процесса машины при помощи индикаторной диаграммы, машины многократного расширения, золотниковые парораспределения, клапанные парораспределения, парораспределение в прямоточных машинах, реверсивные механизмы, динамика паровой машины и т.д. Прислал книгу Станкевич Леонид . |
27.8 Mb |
 |
А.А.Радциг. Джеймс Уатт и изобретение паровой машины
. Петроград: Научно химико-техническое издательство, 1924 год. Усовершенствование паровой машины, сделанное Уаттом и конце XVIII столетия, является одним из крупнейших событий в истории техники. Оно имело неисчислимые экономические последствия, так как явилось последним и решающим звеном в целом ряде важных изобретений, сделанных и Англии во второй половине XVIII столетия и поведших к быстрому и полному развитию крупной капиталистической промышленности как в самой Англии, так затем и в других странах Европы. Прислал книгу Станкевич Леонид . |
0.99 Mb |
 |
М. Лесников. Джеймс Уатт
. Москва: Издатель «Журналобъединение», 1935 год. В настоящем издании представлен биографический роман о Джемсе Уатте (1736-1819), английском изобретателе, создателе универсального теплового двигателя. Изобрел (1774-84) паровую машину с цилиндром двойного действия, в которой применил центробежный регулятор, передачу от штока цилиндра к балансиру с параллелограммом и др. Машина Уатта сыграла большую роль в переходе к машинному производству. Прислал книгу Станкевич Леонид . |
67.4 Mb |
 |
А.С.Ястржембский. Техническая термодинамика
. Москва-Ленинград: Государственное Энергетическое Издательство, 1933 год. Излагаются общетеоретические положения в свете двух основных законов термодинамики. Так как техническая термодинамика дает основание для изучения паровых котлов и тепловых двигателей, то в настоящем курсе с возможной полнотой проведено исследование процессов трансформирования тепловой энергии в механическую в паровых машинах и в двигателях внутреннего сгорания. Во второй части, при изучении идеального цикла паровой машины, мятия пара и истечения паров из отверстий, отмечено значение диаграммы i-S водяного пара, применение которой упрощает задачу исследования.Особое место уделено изложению термодинамики газового потока и циклам двигателей внутреннего сгорания. |
51.2 Mb |
 |
Монтаж котельных установок
. Научный редактор инж. Ю.М.Ривкин. Москва: ГосСтройИздат, 1961 год. Настоящая книга предназначена для повышения мастерства слесарей-монтажников, ведущих монтаж котельных установок малой и средней мощности, знакомых с приемами слесарных работ. |
9.9 Mb |
 |
Е.Я.Соколов. Теплофикация и тепловые сети
. Москва-Ленинград: Государственное энергетическое издательство, 1963 год. В книге изложены энергетические основы теплофикации, описаны системы теплоснабжения, даны теория и методика расчета тепловых сетей, рассмотрены методы регулирования отпуска тепла, приведены конструкции и методы расчета оборудования теплоподготовительных установок, тепловых сетей и абонентских вводов, даны основные сведения по методике технико-экономических расчетов и по организации эксплуатации тепловых сетей. |
11.2 Mb |
 |
А.И.Абрамов, А.В.Иванов-Смоленский. Расчёт и конструкция гидрогенераторов
В современных электрических системах электрическая энергия вырабатывается главным образом на тепловых электрических станциях при помощи турбогенераторов, а на гидроэлектростанциях – при помощи гидрогенераторов. Поэтому гидрогенераторы и турбогенераторы занимают ведущее место в тематике курсового и дипломного проектирования электромеханических и электро энергетических специальностей втузов. В настоящем пособии приведено описание конструкции гидрогенераторов, обоснован выбор их размеров и изложена методика электромагнитного, теплового, вентиляционного и механического расчетов с краткими пояснениями к расчетним формулам. Для облегчения изучения материала приведен пример расчета гидрогенератора. При составлении пособия авторы использовали современную литературу по технологии изготовления, конструкции и расчету гидрогенераторов, сокращенный список который приведен в конце книги. |
10.7 Mb |
 |
Ф.Л.Ливенцев. Силовые установки с двигателями внутреннего сгорания
. Ленинград: Издательство «Машиностроение», 1969 год. В книге рассмотрены современные типовые силовые установки различного назначения с ДВС. Даны рекомендации по выбору параметров и расчету элементов систем топливоподготовки, топливопитания и охлаждения, масляных и воздушно-пусковых систем, газовоздушных трактов. Дан анализ требований к установкам с ДВС, обеспечивающих их высокую эффективность, надежность и долговечность. |
11.2 Mb |
 |
М.И.Камский. Пар-богатырь
. Рисунки В.В.Спасского. Москва: 7-я типография «Моспечать», 1922 год. …На родине Уатта, в городской думе городка Гринока находится памятник ему с надписью: «Родился в Гриноке в 1736 г., умер в 1819 г.». Здесь же до сих пор существует основанная им еще при жизни библиотека его имени, а в Глазговском университете ежегодно выдаются из пожертвованного Уаттом капитала премии за лучшие научные сочинения по Механике, физике и химии. Но Джемсу Уатту, в сущности, не нужно никаких других памятников, кроме тех бесчисленных паровых машин которые во всех углах земли, шумят, стучат и гудят, работая на рее человечество. |
10.6 Mb |
 |
А.С.Абрамов и Б.И.Шейнин. Топливо, топки и котельные установки
. Москва: Издательство Министерства коммунального хозяйства РСФСР, 1953 год. В книге рассматриваются основные свойства топлив и процессов его сжигания. Приводится методика определения теплового баланса котельной установки. Приводятся различные конструкции топочных устройств. Описываются конструкции различных котлов – водогрейных и паровых, от водотрубных до жаротрубных и с дымогарными трубами. Дается информация по монтажу и эксплуатации котлов, их обвязки – арматура, КИП. Рассматриваются вопросы топливоподачи, газоснабжение, склады топлива, золоудаление, химобработка воды на станциях, вспомогательное оборудование (насосы, вентиляторы, трубопроводы…) также рассмотрены в книге. Дана информация о компоновочных решениях и стоимости расчета отпуска тепла. |
9.15 Mb |
 |
В. Домбровский, А. Шмульян. Победа Прометея
. Рассказы об электричестве. Ленинград: Издательство «Детская Литература», 1966 год. Эта книга - об электричестве. В ней нет полного изложения теории электричества или описания всевозможных способов применения электроэнергии. Для этого не хватило бы десяти таких книг. Когда люди овладели электричеством, перед ними открылись невиданные возможности облегчения, механизации физического труда. О машинах, которые позволили это сделать, о применении электричества как двигательной силы рассказано в этой книге. Но электричество позволяет не только умножать силу рук человеческих, но и силу человеческого ума, механизировать не только физический, но и умственный труд. О том, как это можно сделать, мы тоже попытались рассказать. Если эта книга хоть немного поможет юным читателям представить тот великий путь, который прошла техника от первых открытий до сегодняшнего дня, и увидеть широту того горизонта, который открывает перед нами день завтрашний, мы сможем считать нашу задачу выполненной. |
23.6 Mb |
 |
В.Н.Богословский, В.П.Щеглов. Отопление и вентиляция
. Москва: Издательство литературы по строительству, 1970 год. Настоящий учебник предназначен для студентов факультета «Водоснабжение и канализация» строительных вузов. Он написан в соответствии с утвержденной Министерством высшего и среднего специального образования СССР программой по курсу «Отопление и вентиляция». Задача учебника - дать студентам основные сведения об устройстве, расчете, монтаже, испытании и эксплуатации систем отопления и вентиляции. Материалы справочного характера приведены в объеме, необходимом для выполнения курсового проекта по отоплению и вентиляции. |
5.25 Mb |
 |
А.С.Орлин, М.Г.Круглов. Комбинированные двухтактные двигатели
. Москва: Издательство «Машиностроение», 1968 год. В книге содержатся основы теории процессов газообмена в цилиндре и в смежных с ним системах двухтактных комбинированных двигателей. Приводятся приближенные зависимости, относящиеся к влиянию неустановившегося движения при газообмене, и результаты экспериментальных работ в этой области. |
15.8 Mb |
 |
М.К.Вайсбейн. Тепловые двигатели
. Паровые машины, коловратные машины, паровые турбины, воздушные машины и двигатели внутреннего сгорания. Теория, устройство, установка, испытание тепловых двигателей и уход за ними. Руководство для химиков, техников и владельцев тепловых машин. С-Петербург: Издание К.Л.Риккера, 1910 год. Цель этого труда — ознакомить лиц, не получивших систематического технического образования, с теорией тепловых двигателей, их устройством, установкой, уходом за ними и испытанием их. Прислал книгу Станкевич Леонид . |
7.3 Mb |
 |
Николай Божерянов Теория паровых машин
, с приложением подробного описания машины двойного действия по системе Ватта и Больтона. Одобрено Морским Ученым Комитетом и напечатано с Высочайшего соизволения.
СанктПетербург: Типография морского кадетского корпуса, 1849 год. |
42.6 Mb |
 |
В.К. Богомазов, А.Д. Беркута, П.П. Куликовский. Паровые двигатели
. Киев: Государственное издательство технической литературы УССР, 1952 год. В книге рассматривается теория, конструкции и эксплуатация паровых машин, паровых турбин и конденсационных установок и даются основы расчета паровых двигателей и их деталей. Прислал книгу Станкевич Леонид . |
6.09 Mb |
 |
Лопатин П.И. Победа пара
. Москва: Новая Москва, 1925 год. «Скажи - ты знаешь, кто создал нам наши фабрики и заводы, кто первый дал человеку возможность мчаться на поездах по железной дороге и смело переплывать океаны? Знаешь ли ты, кто первый создал автомобиль и тот самый трактор, который так прилежно и послушно выполняет сейчас тяжелую работу в нашем сельском хозяйстве? Знаком ли ты с тем, кто победил лошадь и вола и первый завоевал воздух, позволив человеку не только держаться в воздухе, но и управлять своей летательной машиной, посылать ее туда, куда хочет он, а не капризный ветер? Все это сделал пар, самый простой водяной пар, который играет с крышкой твоего чайника, „поет» в самоваре и белыми клубами поднимается над поверхностью кипящей воды. Ты на него раньше никогда не обращал внимания, и тебе в голову не приходило, чтобы ни на что не нужный водяной пар мог выполнять такую громадную работу, победить сушу, воду и воздух и создать почти всю современную промышленность.» Прислал книгу Станкевич Леонид . |
10.1 Mb |
 |
Щуров М.В. Руководство по двигателям внутреннего сгорания
. Москва-Ленинград: Государственное энергетическое издательство, 1955 год. В книге рассмотрены устройство и принципы работы двигателей распространенных в СССР типов, инструкции по уходу за двигателями, организация их ремонтов, основные ремонтные работы, даны сведения по экономике двигателей и оценке их мощности и нагрузки и освещены вопросы организации рабочего места и труда машиниста. Прислал книгу Станкевич Леонид . |
11.5 Mb |
 |
Инженер-технолог Серебренников А. Основания теории паровых машин и котлов
. С.-Петербург: Печатано в типографии Карла Вульфа, 1860 год. В настоящее время наука о производстве работы парами принадлежит к числу знаний, возбуждающих живейший интерес. Действительно, едва ли какая другая наука, в практическом отношении, сделала в такое короткое время подобные успехи, как употребление пара для всевозможных приложений. Прислал книгу Станкевич Леонид . |
109 Mb |
 |
Быстроходные дизели 4Ч 10,5/13-2 и 6Ч 10,5/13-2
. Описание и инструкции по обслуживанию. Главный редактор инж. В.К.Сердюк. Москва — Киев: МАШГИЗ, 1960 год. В книге описаны конструкции и излагаются основные правила обслуживания и ухода за дизелями 4Ч 10,5/13-2 и 6Ч 10,5/13-2. Книга рассчитана на механиков и мотористов, обслуживающих указанные дизели. Прислал книгу Станкевич Леонид . |
14.3 Mb |
| Страницы >>> |
Давно хотел написать свою статейку в Пакфлаере и вот наконец-то решился.
Одним из первых моих серьезных проектов, - было изготовление парового двигателя, начал я его в лет 12 и продолжал порядка 7 лет, по мере увеличения инструментов и выравнивания кривых рук.
Начало всему положили видео и статьи про паровые двигатели, после которых решил, а чем я хуже. Как тогда помню, хотелось его построить для вырабатывания электроэнергии для настольной лампы. Как мне тогда казалось, он должен был быть красив, мал в размере, работать на стружках от карандашей и стоять на подоконнике для вывода горячих газов на улицу через просверленное отверстие в окошке (до этого дело не дошло).
В итоге, одни из первых моделей, которые были начерчены на скорую руку и построены с помощью напильника, деревяшек, эпоксидки, гвоздей и дрели были уродливы и нерабочие.
После чего пошла череда усовершенствований и работа над ошибками. За то время, пришлось попробовать себя не только литейщиком, выплавляя маховик (который в последствии оказался не нужным), но и научится работать в чертежных программах KОМПАС 3D, AutoCAD (что пригодилось в институте).
Но как бы я не старался всё время что - то шло наперекосяк. Постоянно не мог добиться нужной точности в изготовлении поршней и цилиндров, что приводило к заеданиям или не создавало компрессии и делало двигатели недолго рабочими или вообще не рабочими.
Особой проблемой вызывало создание парового котла для двигателя. Первый мой котел я решил сделать по простенькой схеме увиденной где-то. Была взята обычная жестяная банка с запаянной, с открытого конца, крышкой с выведенной трубкой для двигателя. Главным минусом котла был в том, что нельзя давать воде выкипать т.к. повышение температуры может привести расплавлению пайки. Ну и конечно как это всегда бывает, в ходе эксперимента был передержан нагрев, что привело к мини-взрыву и выбросу горячего пара и ржавой воды по стенам и потолку….
В дальнейшем изготовление парового двигателя и котла на несколько месяцев прекратилось.
Существенно продвинуться с мертвой точки в создание паровика помогла покупка моим отцом хоббийного токарного станка. Детали пошли как по маслу и по качеству и по скорости изготовления, но вследствие того, что с самого начало не было четкого плана постройки паровика, всё менялось в процессе, что привело к скоплению множества всевозможных деталей, которые были забракованы по каким-либо причинам.
И это только часть того, что на сегодняшний день осталось.
Дабы не повторить печальную учесть первого котла, было решено сделать его супер-мега надежным:
А для ещё большей безопасности был установлен манометр
Минус все же у этого котла есть, чтобы разогреть такую бандуру до рабочей температуры приходится минут 20 греть газовой горелкой.
В итоге, с кровью и потом, на конец-то был изготовлен СВОЙ паровой двигатель, работающий, правда, не на стружках от карандашей и не отвечающий самым первоначальным требования, но как говорится: «и так сойдет».
Ну и видео:
Статьи по теме
