Je heißer, desto kühler. Zeichnung, Beschreibung

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Je heißer, desto kühler. Wissenschaftliches Kinderlabor

Wissenschaftliches Kinderlabor

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Jeder weiß: Um einen Tischventilator zu betreiben, braucht man eine Steckdose oder zumindest eine Batterie. Aber nicht immer.

Der Ventilator wurde von Schülern der technischen Schule des japanischen Ingenieurs Koishi Hirata hergestellt.

Je heißer, desto kühler
Dieser Stirling wird durch Handwärme angetrieben.

Je heißer, desto kühler
Kerzenbetriebener Ventilator

Je heißer, desto kühler
...und dieser braucht eine Tasse Kaffee zum Arbeiten

Das Gerät ist technisch gesehen sehr elegant und keineswegs unbrauchbar. Sie können es auf eine Wanderung mitnehmen und in einem Zelt aufstellen oder es in einem Garten zu Hause verwenden, wo es keinen Strom gibt. Wenn wir außerdem berücksichtigen, dass ein Drittel der Menschheit heute mit Petroleumlampen lebt, dürfte ein Ventilator, der mit einer Kerze betrieben wird, einen riesigen Markt haben.

Der Lüftermotor besteht aus zwei Zylindern. Eine davon, nennen wir sie die Hauptbox, ist eine flache zylindrische Box. Sein Boden wird durch eine Kerze erhitzt und der obere Deckel gibt Wärme an die Umgebungsluft ab. Deckel und Boden bestehen aus gut wärmeleitenden Metallen wie Kupfer oder Messing.

Die sie verbindende zylindrische Wand besteht beispielsweise aus schlecht wärmeleitenden Materialien wie Glas oder Kunststoff.

Auf dem Deckel ist ein Arbeitszylinder montiert, dessen Kolben über eine Pleuelstange mit einer der Kurbelwellenkurbeln verbunden ist.

Im Inneren der Box läuft ein Schaumverdränger. Seine Stange ist mit der zweiten Kurbel der Kurbelwelle verbunden. Diese beiden Kurbeln stehen in einem Winkel von 90° zueinander.

Je heißer, desto kühler
Lüftergerät: 1 - Propeller; 2 - Kurbelwelle; 3 - Verdrängerpleuel; 4 - Kupplung; 5 - Pleuel; 6 - Kraftzylinder; 7 - Buchse; 8 - Verdränger

So funktioniert der Motor. Stellen wir uns vor, dass sich der Kolben des Arbeitszylinders im ersten Moment im unteren Totpunkt (1) befindet. In diesem Fall befindet sich der Verdränger, der über eine Pleuelstange mit einer anderen Kurbel verbunden ist, in der Mittelstellung.

Die Luft darunter erwärmt sich und dehnt sich aus. Dadurch hebt sich der Kolben des Kraftzylinders und verrichtet Arbeit (2). Gleichzeitig beginnt sich der Verdränger in die oberste Position zu bewegen und der Aufheizvorgang wird noch schneller.

Bald erreicht der Kraftkolben seinen oberen Totpunkt (3). Der Verdränger befindet sich wieder in der Mittelstellung. (Beachten Sie, dass für seine Bewegung fast keine Arbeit aufgewendet wird, da die Luft dank des Spalts ungehindert um seine Kanten strömen kann.)

Wenn sich der Verdränger unten befindet (4), beginnt die Luftkühlung durch die obere Zylinderabdeckung. Der Druck nimmt ab und der Kolben beginnt sich in Richtung des unteren Totpunkts zu bewegen. Und so endlos weiter. Der komplexeste Teil des Motors ist der Hauptzylinder, der aus zwei mit Schrauben und Muttern zusammengehaltenen Platten besteht, zwischen denen ein Kunststoffring mit einem Durchmesser von 120 mm eingelegt ist. Es kann aus einer Mineralwasserflasche geschnitten werden. Die Kanten des Rings müssen vollkommen glatt und parallel zueinander sein, sonst wird keine Abdichtung im Zylinder erreicht. (Um den Ring sorgfältig zu schneiden, ist es besser, eine einfache Schneidvorrichtung herzustellen, wie in der Abbildung gezeigt.)

Je heißer, desto kühler
Das Funktionsprinzip des Stirlingmotors

Die unteren und oberen Platten – die Hauptzylinderabdeckungen – bestehen am besten aus Messing oder Aluminium mit einer Stärke von 1 – 2 mm. Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit lohnt es sich nicht, Stahl, insbesondere Edelstahl, zu verwenden.

Jede Abdeckung verfügt über sechs Löcher mit 3 mm Durchmesser für Schrauben und die Oberseite über zwei weitere. Eine davon ist für die Buchse, durch die die Verdrängerstange geführt werden muss, die andere für den Einbau des Antriebszylinders.

Als Zylinderstangenbuchse können Sie ein Stück Bleistift verwenden, von dem die Graphitstange entfernt wurde. Als Verdrängerstab verwenden Sie eine kurze Stricknadel.

Wenn sein Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Lochs, machen Sie daraus einen sogenannten „Tieflochbohrer“. Legen Sie es in eine Bohrmaschine und bohren Sie das Hülsenloch bei niedriger Geschwindigkeit. Wenn diese Arbeit sorgfältig ausgeführt wird, erhalten Sie ein Loch, in dem sich die Stange leicht, aber nahezu ohne Spiel bewegen lässt. Als Gleitmittel können Sie Bleistiftgraphit verwenden.

Je heißer, desto kühler
Einen Ring von einer Plastikflasche abschneiden

Je heißer, desto kühler
Kanonenbohrer und seine Arbeit

Je heißer, desto kühler
Herstellung eines Kolbens ohne Hilfe einer Drehmaschine: 1 - Kraftzylinder; 2 - Zinneinsatz

Je heißer, desto kühler
Schema einer einfachen Maschine zum Schneiden von Schaumstoff: 1 - 12/220-V-Transformator mit isolierter Sekundärwicklung; 2 - Nichromdraht

Stellen Sie den Kraftzylinder aus einem Stück Messingpatronenhülse einer Jagdgewehrpatrone her. Wenn der Deckel aus Messing besteht, kann die Hülse daran angelötet werden. Wenn es sich um Aluminium handelt, löten Sie einen Zinnflansch an die Hülse und schrauben Sie ihn mit selbstschneidenden Schrauben am Deckel fest.

Es ist besser, den Kolben auf einer Drehmaschine zu drehen, aber wenn keine Maschine vorhanden ist, können Sie ihn aus Zinn löten. Schneiden Sie dazu einen Blechstreifen ab und spannen Sie ihn mehrmals um einen glatten Stab. Dadurch erhält es Elastizität und die Fähigkeit, sich spiralförmig zu kräuseln. Führen Sie zwei Stücke einer solchen Spirale in die Hülse ein, ziehen Sie sie nach und nach heraus und verlöten Sie die Naht darin. Löten Sie den Deckel an den resultierenden Zylinder, feilen Sie ihn, bohren Sie ein Loch und Sie erhalten einen Kolben.

Schneiden Sie den Verdränger mit heißem Nichromdraht aus Schaumstoff aus. (Nichrom kann aus einem alten Lötkolben entnommen werden.) Ein Diagramm der Vorrichtung zur Herstellung eines Verdrängers ist in der Abbildung dargestellt.

Kolben und Verdrängerstange sind, wie bereits erwähnt, über Pleuel mit der Kurbel verbunden.

Die Kurbelwelle ist aus Stahldraht gebogen. Es ist auf Blechständern montiert. Befestigen Sie an einem Ende einen geeigneten Propeller. Um eine Längsverschiebung der Welle zu vermeiden, stecken Sie Kupplungen mit Schrauben aus einem Kinderbaukasten darauf.

Autor: L.Ilyin

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