Il più difficile da fabbricare e il più importante per il funzionamento della turbina è lo stadio del compressore. Di solito, richiede un accurato strumento di lavorazione CNC o un azionamento manuale per montarlo. Fortunatamente, il compressore funziona a basse temperature e può essere stampato su una stampante 3D.
Un'altra cosa di solito molto difficile da riprodurre casa condizioni, questa è la cosiddetta "lama dell'ugello" o semplicemente NGV. Attraverso tentativi ed errori, l'autore ha trovato un modo per farlo senza usare una saldatrice o altri strumenti esotici.
Cosa serve?
1) Stampante 3D in grado di funzionare con filo PLA. Se ne hai uno costoso, come Ultimaker, questo è fantastico, ma anche più economico, come Prusa Anet, farà il trucco;
2) È necessario disporre di PLA sufficiente per stampare tutte le parti. L'ABS non è adatto a questo progetto, poiché è troppo morbido. Probabilmente puoi usare PETG, ma questo non è stato testato, quindi fallo a tuo rischio;
3) Una lattina delle dimensioni appropriate (diametro 100 mm, lunghezza 145 mm). Preferibilmente, il barattolo dovrebbe avere un coperchio rimovibile. Puoi prendere un normale barattolo (diciamo, da pezzi di ananas), ma dovrai fare un coperchio di metallo;
4) Lamiera di ferro zincato. Uno spessore di 0,5 mm è ottimale. Puoi scegliere uno spessore diverso, ma potresti avere difficoltà a piegare o levigare, quindi preparati. In ogni caso, avrai bisogno di almeno una corta striscia di ferro zincato con uno spessore di 0,5 mm per creare un distanziatore per la carcassa della turbina. Adatto a 2 pezzi Dimensioni 200 x 30 mm;
5) Lamiera di acciaio inossidabile per la fabbricazione di una ruota di turbina, ruota di NGV e alloggiamento della turbina. Ancora una volta, uno spessore di 0,5 mm è ottimale.
6) Una barra d'acciaio solida per la fabbricazione di un albero di turbina. Attenzione: l'acciaio dolce non funziona qui. Avrai bisogno di almeno un po 'di acciaio al carbonio. Le leghe dure saranno ancora migliori. Il diametro dell'albero è di 6 mm. Puoi scegliere un diametro diverso, ma poi dovrai trovare i materiali giusti per la fabbricazione del mozzo;
7) 2 pezzi 6x22 cuscinetti 626zz;
8) ugelli da 1/2 "lunghi 150 mm e raccordi a due estremità;
9) una perforatrice;
10) Affilato
11) dremel (o qualcosa di simile)
12) Seghetto per metallo, pinze, cacciavite, matrice M6, forbici, morsa, ecc.
13) un pezzo di tubo in rame o acciaio inossidabile per atomizzare il combustibile;
14) Una serie di bulloni, dadi, fascette, tubi in vinile e altre cose;
15) propano o bruciatore a butano
Se vuoi avviare il motore, avrai anche bisogno di:
16) Serbatoio di propano. Ci sono motori a benzina o cherosene, ma farli funzionare con questi carburanti è un po 'difficile. È meglio iniziare con il propano e quindi decidere se si desidera passare al combustibile liquido o se si è già soddisfatti del combustibile gassoso;
17) Un manometro in grado di misurare una pressione di diversi mm di acqua.
18) Contagiri digitale per misurare la velocità della turbina
19) Starter. Per avviare un motore a reazione, è possibile utilizzare:
Ventola (almeno 100 W). Migliore centrifuga)
un motore elettrico (con una potenza di almeno 100 W, 15.000 giri / min; qui puoi usare il tuo dremel).
Crea l'hub
L'hub sarà composto da:
1/2 "tubo di derivazione lungo 150 mm;
due raccordi da 1/2 "per tubi;
e due cuscinetti 626zz;
Con un seghetto, taglia gli alberi di Natale dai raccordi e usa un trapano per allargare i fori rimanenti. Inserire i cuscinetti nei dadi e avvitare i dadi sull'ugello. L'hub è pronto.
Crea un albero
La teoria (e l'esperienza in una certa misura) afferma che non fa alcuna differenza se si fa un albero in acciaio dolce, acciaio duro o acciaio inossidabile. Quindi scegli quello che ti è più accessibile.
Se si prevede di ottenere una trazione decente da una turbina, è meglio utilizzare un'asta di acciaio con un diametro di 10 mm (o più). Tuttavia, al momento della scrittura, c'era un albero di soli 6 mm.
Tagliare la filettatura M6, su un lato, con una lunghezza di 35 mm. Successivamente, è necessario tagliare il filo dall'altra estremità dell'asta in modo che quando l'asta viene inserita nel mozzo (i cuscinetti si appoggiano all'estremità dell'ugello, vengono serrati con i dadi ricavati dai raccordi del tubo flessibile) e quando i dadi di bloccaggio vengono avvitati all'estremità del filo su entrambi i lati, tra dadi e cuscinetti lasciano un gioco ridotto. Questa è una procedura molto complicata. Se il filo è troppo corto e il gioco longitudinale è troppo grande, puoi tagliare il filo un po 'più avanti. Ma se il filo sembra troppo lungo (e non c'è alcuno spazio longitudinale), sarà impossibile ripararlo.
Come opzione, gli alberi della stampante laser hanno esattamente 6 mm di diametro. Il loro svantaggio è che il loro limite è 20-25000 rpm. Se vuoi giri più alti, usa aste più spesse.
Stampa 3D di turbina e matrici NGV
Per la fabbricazione di una ruota di turbina, o meglio delle sue pale, vengono utilizzati stampi per presse.
La forma della lama diventa più liscia se si preme la lama non sulla forma finale in un passaggio (passaggio), ma su una forma intermedia (1 ° passaggio) e solo successivamente sulla forma finale (2 ° passaggio). Pertanto, esiste un STL per entrambi i tipi di stampi. Per il 1 ° passaggio e per il secondo.
Ecco i file STL per le ruote NGV e i file STL per le matrici delle ruote turbina:
Produzione di giranti
Questo design utilizza 2 tipi di ruote in acciaio. Vale a dire: ruota di turbina e ruota NGV. L'acciaio inossidabile viene utilizzato per la loro fabbricazione. Se fossero fatti di materiale leggero o zincato, sarebbero appena sufficienti a mostrare come funziona il motore.
Puoi tagliare i dischi da una lamiera e quindi praticare un foro al centro, ma molto probabilmente non entrerai nel centro. Pertanto, praticare un foro nel foglio di metallo, quindi incollare il modello di carta in modo che il foro nel metallo e la posizione del foro nel modello di carta corrispondano. Tagliare il metallo secondo il modello.
Puoi trovare e scaricare i modelli qui sotto:
modello di ruota di turbina
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modello di turbina
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Praticare i fori ausiliari. (Notare che i fori centrali dovrebbero già essere praticati.Si noti inoltre che la ruota della turbina ha solo un foro centrale.)
Sarebbe anche bello lasciare un piccolo margine durante il taglio del metallo, quindi macinare il bordo dei dischi usando una perforatrice e un temperino.
A questo punto, potrebbe essere meglio creare diversi dischi di backup. Inoltre sarà chiaro il perché.
Formazione di lame
I dischi tritati sono difficili da inserire nella matrice. Utilizzare una pinza per ruotare leggermente le lame. I dischi con pale pre-ritorte sono molto più facili da formare matrici. Afferra il disco tra le metà della pressa e stringilo in una morsa. Se le matrici fossero pre-lubrificate con olio per macchine, tutto sarebbe molto più semplice.
Il vizio è una pressa piuttosto debole, quindi molto probabilmente dovrai fare un nodo con un martello per comprimerlo ulteriormente. Usa alcuni cuscini di legno per non rompere le matrici di plastica.
La formazione in due fasi (utilizzando matrici di 1 ° passaggio e matrici di 2 ° passaggio per finalizzare il modulo) fornisce risultati decisamente migliori.
Diamo un supporto
Il file del documento con il modello per il supporto è qui:
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Tagliare la parte da una lamiera di acciaio inossidabile, praticare i fori necessari e piegare la parte come mostrato nelle fotografie.
Realizziamo un set di distanziali metallici
Se hai un tornio, puoi fare tutti i distanziali su di esso. Un altro modo per farlo è quello di ritagliare diversi dischi piatti da una lamiera, posizionarli uno sopra l'altro e serrarli saldamente con bulloni per ottenere una parte tridimensionale.
Utilizzare qui un foglio di acciaio dolce (o zincato) spesso 1 mm.
I documenti con i modelli per i distanziatori sono qui:
Ti serviranno 2 dischi piccoli e 12 dischi grandi. La quantità è indicata per una lamiera di spessore 1 mm. Se si utilizza uno strato più sottile o più spesso, sarà necessario regolare il numero di dischi per ottenere lo spessore complessivo corretto.
Tagliare i dischi e praticare i fori. Ruotare i dischi dello stesso diametro come descritto sopra.
Rondella di supporto
Poiché la rondella di supporto contiene l'intero gruppo NGV, è necessario utilizzare materiale più spesso qui. È possibile utilizzare una rondella o un foglio di acciaio idonei (nero) con uno spessore di almeno 2 mm.
Modello per una rondella:
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Assemblaggio dell'interno di NGV
Ora hai tutti i dettagli per assemblare NGV. Installali sull'hub come mostrato nelle fotografie.
La turbina necessita di una certa pressione per il normale funzionamento. E per impedire il libero flusso di gas caldi, abbiamo bisogno del cosiddetto "involucro della turbina". Altrimenti, i gas perderanno la pressione immediatamente dopo aver attraversato il NGV. Per un corretto funzionamento, l'involucro deve corrispondere alla turbina + un piccolo spazio. Poiché la nostra turbina e la ruota NGV hanno lo stesso diametro, abbiamo bisogno di qualcosa per fornire il gioco necessario. Questo è qualcosa: il distanziatore dell'involucro della turbina. È semplicemente una striscia di metallo che è avvolta attorno a una ruota NGV. Lo spessore di questo foglio determina la quantità di spazio. Utilizzare qui 0,5 mm.
Basta tagliare una striscia di 10 mm di larghezza e 214 mm di lunghezza da una lamiera di qualsiasi acciaio di 0,5 mm di spessore.
L'involucro stesso della turbina sarà un pezzo di metallo, lungo il diametro della ruota NGV. O meglio un paio di pezzi. Qui hai più libertà di scegliere lo spessore. L'involucro non è solo una striscia, in quanto ha orecchie di attacco.
Il file di documentazione con il modello per l'alloggiamento della turbina è qui:
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Infilare il distanziatore della carcassa sulle lame NGV. Fissare con filo di acciaio. Trova un modo per fissare il distanziatore in modo che non si sposti quando rimuovi il filo. Puoi usare la saldatura.
Quindi rimuovere il filo e avvolgere la copertura della turbina sul distanziatore. Usa di nuovo il filo per avvolgerlo stretto.
Fai come mostrato nelle foto. L'unica connessione tra l'NGV e l'hub sono le tre viti M3.Ciò limita il flusso di calore dall'NGV caldo al mozzo freddo e impedisce il surriscaldamento dei cuscinetti.
Controllare se la turbina può ruotare liberamente. In caso contrario, allineare l'involucro NGV modificando la posizione dei dadi di regolazione sulle tre viti M3. Variare l'NGV fino a quando la turbina può ruotare liberamente.
Realizzare una camera di combustione
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Incolla questo modello sulla parte superiore della lamiera. Praticare dei fori e tagliare lo stampo. Non è necessario utilizzare l'acciaio inossidabile. Arrotolare il cono. Per assicurarsi che non si dispieghi, piegalo.
La parte anteriore della fotocamera è qui:
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Usa di nuovo questo modello per creare un cono. Usa uno scalpello per creare degli slot a cuneo, quindi rotola in un cono. Fissare il cono con una curva. Entrambe le parti sono tenute insieme solo dall'attrito del motore. Pertanto, non è necessario pensare a come risolverli in questa fase.
corridore
La girante è composta da due parti:
disco e scatola della lama
Questa è la girante di Kurt Shrekling, che è stata notevolmente modificata da me per essere più tollerante nei confronti degli spostamenti longitudinali. Prestare attenzione al labirinto, che impedisce il ritorno dell'aria a causa della contropressione. Stampa entrambe le parti e incolla il rivestimento sul disco della lama. Si possono ottenere buoni risultati usando la resina epossidica acrilica.
Compressore statore (diffusore)
Questa parte ha una forma molto complessa. E quando altre parti possono essere (almeno teoricamente) realizzate senza l'uso di attrezzature di precisione, ciò non è possibile. Ancora peggio, questa parte ha il maggiore effetto sull'efficienza del compressore. Ciò significa che il fatto che l'intero motore funzioni o meno dipende fortemente dalla qualità e dalla precisione del diffusore. Ecco perché non provi nemmeno a farlo manualmente. Fallo su una stampante.
Per comodità della stampa 3D, lo statore del compressore è diviso in più parti. Ecco i file STL:
Stampa 3D e montaggio come mostrato nelle fotografie. Si prega di notare che un dado da 1/2 "deve essere attaccato alla cassa centrale dello statore del compressore. Serve per tenere in posizione il manicotto. Il dado è fissato con 3 viti M3.
Modello in cui praticare i fori nel dado:
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Prestare attenzione anche al cono di schermatura termica in foglio di alluminio. Viene utilizzato per prevenire l'addolcimento delle parti in PLA a causa delle radiazioni termiche del rivestimento di combustione. Puoi usare qualsiasi lattina di birra qui come fonte di foglio di alluminio.
Avrai bisogno di una lattina con una lunghezza di 145 mm e un diametro di 100 mm. Meglio se puoi usare un barattolo con un coperchio. Altrimenti, dovrai installare NGV con un mozzo nella parte inferiore della lattina e avrai ulteriori problemi con il montaggio del motore per la manutenzione.
Taglia un fondo della lattina. All'altro fondo (o meglio nel coperchio), praticare un foro rotondo di 52 mm. Quindi tagliare il bordo in settori, come mostrato nelle fotografie.
Inserire il gruppo NGV nel foro. Avvolgere i settori ermeticamente con filo di acciaio.
Crea un anello da un tubo di rame (diametro esterno 6 mm, diametro interno 3,7 mm). O meglio, puoi usare tubi in acciaio inossidabile. L'anello del carburante dovrebbe adattarsi perfettamente all'interno della bomboletta. Saldalo.
Forare gli ugelli del carburante. Questi sono solo 16 pezzi di fori da 0,5 mm distribuiti uniformemente sull'anello. La direzione dei fori dovrebbe essere perpendicolare al flusso d'aria. ie è necessario praticare dei fori all'interno dell'anello.
Si noti che la presenza di cosiddetti "punti caldi" nello scarico del motore dipende quasi esclusivamente dalla qualità dell'anello del carburante. Fori sporchi o irregolari e alla fine si ottiene un motore che si distrugge semplicemente quando si tenta di avviarlo.La presenza di punti caldi dipende molto meno dalla qualità del rivestimento rispetto ad altri che stanno cercando di dire. Ma l'anello del carburante è molto importante.
Controllare la qualità dello spray combustibile bruciandolo. Le lingue di fiamma dovrebbero essere uguali tra loro.
Al termine, installare l'ugello del carburante nel corpo della lattina.
Tutto quello che devi fare in questa fase è mettere insieme tutti i pezzi. Se le cose vanno bene, non ci saranno problemi.
Rivestire il coperchio della lattina con sigillante resistente al calore, è possibile utilizzare la colla ai silicati con un riempitivo resistente al calore. È possibile utilizzare polvere di grafite, polvere di acciaio e così via.
Dopo aver assemblato il motore, controllare se il suo rotore ruota liberamente. In tal caso, eseguire una prova antincendio preliminare. Usa una potente ventola per soffiare attraverso la presa d'aria o semplicemente ruota l'albero con Dremel. Accendi leggermente il carburante e illumina il flusso nella parte posteriore del motore. Regolare la rotazione per consentire alla fiamma di entrare nella camera di combustione.
ATTENZIONE: a questo punto non stai cercando di avviare il motore! L'unico scopo di un test antincendio è riscaldarlo e vedere se si comporta bene o no. A questo punto, è possibile utilizzare una bottiglia di butano, che viene comunemente utilizzata per i bruciatori a mano. Se tutto va bene, puoi andare al passaggio successivo. Tuttavia, è meglio sigillare il motore con sigillante per il forno (o colla ai silicati riempita con una piccola quantità di polvere resistente al calore).
Puoi avviare il motore soffiando aria al suo interno o ruotando il suo albero con una specie di motorino di avviamento.
Preparati a masterizzare diversi dischi NGV (e possibilmente turbine) quando tenti di avviare. (Questo è il motivo per cui è stato raccomandato di eseguire diversi backup nel passaggio 4.) Una volta che si è a proprio agio con il motore, è possibile avviarlo senza problemi in qualsiasi momento.
Si prega di notare che attualmente il motore può servire principalmente per scopi educativi e di intrattenimento. Ma questo è un motore turbojet completamente funzionale che può ruotare a qualsiasi velocità desiderata (compresi quelli autodistruttivi). Sentiti libero di migliorare e modificare il design per raggiungere i tuoi obiettivi. Prima di tutto, avrai bisogno di un albero più spesso per ottenere regimi più alti e quindi trazione. La seconda cosa da provare è avvolgere la superficie esterna del motore con un tubo metallico, una linea di alimentazione e utilizzarla come evaporatore per il carburante liquido. Un motore con una parete esterna calda è utile qui. Un'altra cosa a cui pensare è il sistema di lubrificazione. Nel caso più semplice, questo può assumere la forma di una piccola bottiglia con una piccola quantità di olio e due tubi: un tubo per scaricare la pressione dal compressore e indirizzarlo al cilindro, e l'altro tubo per dirigere l'olio dal cilindro sotto pressione e indirizzarlo alla trave posteriore. Senza lubrificazione, il motore può funzionare solo da 1 a 5 minuti a seconda della temperatura del NGV (maggiore è la temperatura, più breve è il tempo di funzionamento). Successivamente, è necessario lubrificare i cuscinetti da soli. E con il sistema di lubrificazione aggiunto, il motore può funzionare a lungo.