Новые идеи

Приходят иногда дикие мысли. Давайте их здесь публиковать?

Вот мой набросок двигателя:

Черным обозначены теплопроводные детали, коричневым - теплоизоляционные, желтым - фторопласт.
Поршень должен крепиться к маховику.
Мои рассуждения:
Газ в горячей части нагревается и через несколько диодов проникает к поршню, толкая его. Поршень уходит вправо, частично досасывая горячий газ. Далее газ охлаждается и втягивает поршень. Поршень идет влево, вталкивая охлажденный газ в горячую зону. И процесс повторяется.
Гуру, как считаете, будет работать?

Я и сам на своих моделях использую похожую схему, но на практике нужно делать более эффективный холодильник, это самое больное место в такой конструкции. Всё будет работать если правильно сделать.

Admin_Игорь пишет:Я и сам на своих моделях использую похожую схему, но на практике нужно делать более эффективный холодильник, это самое больное место в такой конструкции. Всё будет работать если правильно сделать.

:-)
Тогда вопрос: в последнем пульсаре стоит трубка в регенераторе. ГДЕ ОНА ЗАКАНЧИВАЕТСЯ - ПЕРЕД ХОЛОДНОЙ КАМЕРОЙ ИЛИ РАНЬШЕ? Получается что регенератор не управляется (плохо пропускает)? Есть ли диафрагма перед поршнем, и какой ее размер?
Насколько я понял, конструкция незасекречена, - можно ли привести ее чертеж, что бы отталкиваться от какого то начального удачного конструктива? Каков диаметр и толщина магнита (показалось что 10х5).
Хочется увеличить габариты, - то есть всё изменить, а для стирлингов это весьма нетривиальная задачка....

Трубка плотно входит в радиатор и далее поток воздуха разбивается на массу мелких отверстий, для более эффективного охлаждения , и дальше прямо в рабочий цилиндр. Никаких диафрагм нет. Это не самый идеальный конструктив, поэтому не вижу смысла придерживаться именно его, тут ещё масса всего не разведанного, наверняка можно придумать ещё более эффективное охлаждение, у меня правда пока на это нет времени, довожу другую модель. А магнит 15 х 5. Габариты можно смело ещё увеличивать, и мощность возрастёт, как минимум пропорционально, главное пробуйте.

Admin_Игорь пишет:Я и сам на своих моделях использую похожую схему, но на практике нужно делать более эффективный холодильник, это самое больное место в такой конструкции. Всё будет работать если правильно сделать.

Это чисто схема. Ее отличие от других конструкций в диодах. Горячий газ бОльшего объема проходит через бОльшее количество отверстий, а холодный - через меньшее и прямо к нагревателю. Так как на фазе сжатия газ встретит бОльшее сопротивление, то он интенсивнее будет отдавать тепло. Холодильник конструктивно должен быть довольно эффективным с водяным охлажением, например.

Вместо диодов возможно применение лепестковых клапанов.

Задачу двигателю ставлю - работать двигателем насоса в системе отопления. Поэтому чем быстрее тепло будет переноситься из горячего в холодный - тем лучше. А если мощьности хватит еще и на освещение, то совсем супер.

Игорь, а не могли бы Вы провести такой опыт? От ваших двигателей отличие только в части с отверстиями.

Вот еще идея, на которую вдохновил ролик Игоря с двигателем на обратной магнитной связи.





Идея в том, чтобы перемещать вытеснитель магнитным полем. Если его посадить на Ш-образную пластину-триггер (как в электрочайниках или релюшках с фиксацией положения), то переключение будет происходить под действием импульса тока, что намного экономичней. КПД и частота должны вырасти, т.к. переход вытеснителя будет происходить гораздо быстрее.
Еще плюсом этой схемы является возможность переключения цилиндров. Достаточно поменять моменты переключения. Например для аэрации воды в водоеме. Летом вода остужает, а зимой греет.
Автозапуск на электронике можно осуществить, перемещая вытеснитель.

В дополнение к предыдущему посту.

Если осуществить перемещение вытеснителя импульсом тока, то можно исключить переключатель цилиндров, установив датчик прохождения среднего положения поршня. Тогда получается, что направление вращения и направления переноса тепла не имеют значения.

Электромагнитный привод вытеснителя уже предлогался ранее, идея хорошая и думаю перстективная. А вот про клапана слышу впервые, это действительно интересное решение, мне как то самому подобное в голову не приходило, очень интересно, надо будет обязательно проверить, весьма может быть положительный эффект.

Проскакивала идея с круговым вытеснителем. Но у автора не хватило немного фантазии для полноценного воплощения. Есть некоторые трудности в воплощении в жизнь в плане материалов этой модели, точнее в высокотемпературном варианте, но до 270 град Цельсия без особых проблем, я думаю.

Додуманная мной идея в следующем. Представьте круг, который разбит на сектора. Горячий, теплоизо, холодный, теплоизо. Над ним крутится вытеснитель с одним вырезанным сектором. Над ним теплоизолирующий блин с двумя отверстиями напротив горячего и холодного секторов. К этим отверстиям подключаются трубки, сливающиеся в одну. А далее - поршень. Вытеснитель гоняет сектор газа, который либо сжимается, либо расширяется, приводя в движение поршень. Вытеснитель должен быть отбалансирован.

Достоинства: Не важен вес вытеснителя (не считая увеличения трения в подшипниках с возрастанием веса); увеличив число секторов, можно резко увеличить частоту движения поршня; Увеличивая диаметр, увеличиваем мощность, причем зависимость квадратичная; легко решается проблема с увеличением площади соприкосновения газа с нагревателем/охладителем.

Еще на основе этой возникла другая идея, что если подвижными сделать нагреватель и охладитель? Тогда поршень подсоединялся бы прямо к поверхности цилинда, а мимо него проходили сектора горячий и холодный. Но технически как реализовать, я пока еще не обдумал.

Игорь, нашел в ваших образцах модель двигателя с круговым вытеснителем. У меня несколько иное решение, проще в изготовлении, как мне кажется. А еще его можно легко преобразовать в оппозитник. У меня так же первой мыслью было выпилить сектор, но возникают некоторые трудности. Например, в вашей модели, маховик - металлический, а это потери мощности, т.к. металл теплопроводный. Но уравновешивать как-то надо. Потом, присоединение рабочего поршня с боку цилиндра я не рассматривал, т.к. это тоже приведет к потерям в следствии сопротивления газа, которому придется в одном из тактов протискиваться через узкие щели. В вытеснителе нужно сделать 2 отверстия по диаметру, почти в радиус (может быть меньше, это уже опытным путем). В торцах тоже по 4 отверстия. На одном торце будут находиться симметрично по 2 нагревателя и 2 охладителя. с другого торца выходы для патрубков, соединяющихся в 2 рабочих цилиндра.
Некоторые сложности в такой компоновке будут с редуктором, т.к. за один оборот маховика будет 2 полных хода каждого поршня. Поршни будут хидить синхронно, т.е. у обоих сжатие, затем расширение.

bamik пишет:... это потери мощности,..

У круговых секторников не возможен регенератор, посему "мощность" - эт не для них.

samorez пишет:

bamik пишет:... это потери мощности,..

У круговых секторников не возможен регенератор, посему "мощность" - эт не для них.

Насколько я понимаю, регенератор играет роль для поднятия КПД двигателя, но не системы. И если планируется использовать двигатель в системе отопления, например, то регенератор будет вреден.

bamik пишет:... но не системы.

Это если в системе есть иной источник мощности.

...И если планируется использовать двигатель в системе отопления, например, то регенератор будет вреден.

Если регенератор в системе отопления, то возможно. Но самих силовых стирлингов без него не бывает.

Недавно перед мной стал вопрос о разработке компактного и достаточно мощного стирлинга для запитки робота=) надо было утилизировать в работу много тепла которое производиться платами управления и серводвигателями. Дополнительное тепло подводиться через нагретую жидкость. То что мне пришло в голову на скорую руку собрала в векторе.


розовым отмечен регенератор,
оранжевым - медный хитсинк
пурпурым - горизонтальный маховик с лопастями, которые служат для продува хитсинков на холодной части цилиндра.
синий - мембрана скользящего шатуна, которая обеспечивает герметичность стирлинга и плавный ход.
зелёным - возвратный рычаг.
желтым - канал с барометром, через него откачивается воздух и вводится рабочее тело, например газ.

Что вы думаете об этом?

З.Ы. Программ для симуляции у меня нет, поэтому правильно рассчитать размеры деталей относительно друг-друга я не имею возможности

Methelina пишет:Недавно перед мной стал вопрос о разработке компактного и достаточно мощного стирлинга для запитки робота=) надо было утилизировать в работу много тепла которое производиться платами управления и серводвигателями. Дополнительное тепло подводиться через нагретую жидкость. То что мне пришло в голову на скорую руку собрала в векторе.
Что вы думаете об этом?
З.Ы. Программ для симуляции у меня нет, поэтому правильно рассчитать размеры деталей относительно друг-друга я не имею возможности

К схеме стирлинга вопросов нет, хотя её, конечно, нужно обсчитать. А вот такая схема передачи мощности от двигателя на выходной вал мне кажется очень неэкономичной. Разложите на составляющие реакции - слишком большая область заклинивания. Я бы выбросил кулису вместе с её камерой. Пусть прямо с выходного штока ( через шатун или крецкопф или что Вы там задумали) усилие идёт на маховик. Да, вентилятор теперь стоит в перпендикулярной плоскости, но струю воздуха можно отклонить поджимающим конусом.

О! Спасибки! =))
Я кстати за сутки переобдумала концепцию, счас намалюю и кину показать, да я там лоханулась с зоной заклинивания, но переделывать было уже лень=)

Любопытно несомненно. Вот только какая же задача у стирлинга? "Много тепла" - это сколько? Имею ввиду сколько тепла и какой ценой они загнаны в жидкий теплоноситель? Это же приличные технологические и материалоёмкие затраты. Насос там с какой-то мощностью. В жидкость больше 15-20% не собрать рационально, ИМХО. Сам стирлинг хоть и габаритно "умощается" под давлением, всё равно кэпэдэ будет около 15%. Чтож на валу у него ожидается? ИМХО, на каждый кВт мощности робота в тепло переведём 300 Вт (кэпэдэ робота 70%), загоним в теплоноситель 60 Вт и получим от стирлинга 10 Вт...
Так куда утилизировать 1%?

=)) Задача стирлинга подзаряжать основной аккумулятор.
1) От идеи с этиленгликолем в трубках отказались, так как будет греться жидкость от реактора стирлинга, а не передавать тепло, т. к. Т реактора выше Т этиленгликоля.
2) Переделала зону давления с кулисой и зоной заклинивания
3) Маховик из диска переделала в маховик в виде полого цилиндра вокруг хитсинка холодной камеры. Вращение маховика происходит за счет 6 валиков. по 3 с кадой стороны. Валики ограничения ещё не нарисовала, так как думаю над оптимизации системы ограничения хода маховика по горизонтальной оси.
4) С правой стороны маховик снабжен лопастями, для вентиляции внутреннего пространства маховика и хит синков.
5) Правая сторона стирлинга не имеет нагревателя теплой зоны регенератора (ещё не начертила)
6) Передача движения с механизма на маховик происходит через буферное кольцо (ещё не изображено)

Сам робот - небольшой гексапод. Реактор нагрева стирлинга выполнен в виде трапециобразной камеры наполненной этиленгликолем, плоская часть реактора находится на верхней части робота и нагревается от солнца. Зона нагрева стирлинга утоплена в этиленгликоль.
Холодная часть вентилируется при помощи маховика забирая прохладный воздух с теневой/нижней части робота через горизонтальный радиатор.
Воть =)

И всё же. Мощность на валу лутше не забирать вентилятором. Ну мало её там....
А ещё интересны габариты этой приспособы.
И вот ещё што. В твоей конструкции приличный "мёртвый" объём. При развитости нагревателя заморачиваюца с устройством штырей на вытеснителе. Типа этого (2):



(1) - охладитель необходимо оребрить и снутри.

А вот в узле механики устранить мёртвый объём сложнее - камера минимального объёма будет весьма сложной формы: придёца сопрячь щелевой объём для ползуна с зоной размещения мембраны:

Ммм! Спасибо огромное, те нагреватели кстати в виде чаши, а не штырьков. Попробую сделать 3д, но просимулировать нема, так как солид не знаю=(
Попробуем проребрить медь, но я в продаже не видела радиаторы кольцевые с внутренними ребрами.
Габариты сабжа - 120х80мм.

А вот в узле механики устранить мёртвый объём сложнее - камера минимального объёма будет весьма сложной формы: придёца сопрячь щелевой объём для ползуна с зоной размещения мембраны:

А можно посмотреть как это будет выглядеть, а то я туго представляю=( И... Я так подумала, может и вправду заменить кулису и ко, на кривошип с валом, но тогда появляются мелкие износонеустойчивые детали и проблема герметизации, либо таки верное решение менять скользящую связь на стандарт?
Если убрать турбину из маховика и просто его оставить без лопастей, это не повлияет на теплообмен с радиаторов?

Вот посмотрел, что такое гексапод, и обомлел: это же идеальное устройство для слежения за Солнцем. Или, как его еще именуют в англоязычной литературе – трекер. Стоит себе шестиногое чудо и только ноги в коленках подкашивает, обеспечивая постоянство положения солнечного зайчика от зеркала. Супер!!! Такого трекера и у американцев нет. Поэтому, уважаемая Lady Methelina , если вы сообщите, какую полезную нагрузку, в смысле веса, может удержать ваш друг гексапод, то я для экспериментов готов выслать солнечный концентратор даже в Великую Пустоту. А перепрограммировать робота на выполнение такой простой задачи, как слежение за Солнцем вы, несомненно, сможете. А со стирлингом для гексапода повремените, если понадобится - приладим. А вот трекер - это очень востребованная вещь, а трекер-гексапод вообще непревзойденная вещь.

Methelina пишет:...нагреватели кстати в виде чаши, а не штырьков...

Не суть. Всё равно в канале желателен вытеснительный элемент.

...я в продаже не видела радиаторы кольцевые с внутренними ребрами...

Это у вас там с другой стороны Земли нету умельцев?! Как роботов строить - всё есть, а стирлинг построить проблема?
Собсно эффективность в этой забаве почти вся сосредоточена в теплообмене. Решила проблему отдачи тепла, а вот забрать его не озадачилась. По идее площади оребрения снутри и снаружи должн ыть соизмеримы, ибо работают в среде с одинаковой плотностью. Ну, если пока без внутреннего наддува.

Габариты сабжа - 120х80мм.

Да... Скромненько.

.., а то я туго представляю...

Да полноте! Ты ж большой спец в 3D. Линда? Просто помни о важности максимального сокращения объёма внутренних полостей. Каждый лишний куб. см. в твоих габаритах - это потеря процента кэпэдэ из и так их небольшого числа.

...но тогда появляются мелкие износонеустойчивые детали и проблема герметизации,...

А значит мембрана износоустойчивая деталь?

Если убрать турбину из маховика и просто его оставить без лопастей, это не повлияет на теплообмен с радиаторов?

Повлияет разумеица. Но в твоём случае радиатор с продольным оребрением заменица на поперечное. Это выгодней для конвекции, да и дешевле, ибо простая токарная деталь. Оребрение снутри может технологичнее заменить на каналы в виде продольной сверловки?..

Sogokon'A пишет:Вот посмотрел, что такое гексапод, и обомлел: это же идеальное устройство для слежения за Солнцем.... ... А вот трекер - это очень востребованная вещь, а трекер-гексапод вообще непревзойденная вещь.

Вы определённо маньяк! Ну зачем следить за солнцем?! Оно всегда расположено предсказуемо.

samorez пишет: Ну зачем следить за солнцем?! Оно всегда расположено предсказуемо.

Все так думают, поэтому и нет у нас хороших трекеров.

Ну тогда вы милитарист! Который собираица солнечным лучом поразить движущевося супостата! И можит стОит не трекером пользоваца, а разведданными о ево дислокации? Или ваще устроить распродажу ваших волшебных стёкол прям в логове и там поджарить...