El més difícil de fabricar i el més important per al funcionament de la turbina és l’etapa del compressor. Normalment, necessita una eina de mecanitzat CNC precisa o una unitat manual per muntar-la. Afortunadament, el compressor funciona a temperatures baixes i es pot imprimir en una impressora 3D.
Una altra cosa que sol reproduir-se és molt difícil a casa condicions, es tracta de l’anomenada “fulla de boquilla” o simplement NGV. A través d’assaig i error, l’autor va trobar una manera de fer-ho sense utilitzar una màquina de soldar ni altres eines exòtiques.
Què cal:
1) Impressora 3D capaç de treballar amb fil PLA. Si en teniu un car, com Ultimaker, això és fantàstic, però més barat, com ara Prusa Anet, també us farà el truc;
2) Heu de tenir prou PLA per imprimir totes les peces. L’ABS no és adequat per a aquest projecte, ja que és massa suau. Probablement podeu utilitzar PETG, però això no s’ha provat; per tant, feu-ho pel vostre propi risc.
3) Una llauna de la mida adequada (diàmetre 100 mm, longitud 145 mm). Preferiblement, el flascó ha de tenir una tapa desmuntable. Podeu agafar una llauna habitual (per exemple, a partir de trossos de pinya), però després haureu de fer una tapa metàl·lica;
4) Xapa de ferro galvanitzat. Un gruix de 0,5 mm és òptim. Podeu triar un gruix diferent, però podeu tenir dificultats per flexionar o rectificar, així que prepareu-lo. En qualsevol cas, necessitareu almenys una tira curta de ferro galvanitzat amb un gruix de 0,5 mm per fer una separació per a la caixa de la turbina. S'adapta a 2 peces. Mida 200 x 30 mm;
5) Xapa d'acer inoxidable per a la fabricació d'una roda de turbina, roda NGV i carcassa de la turbina. De nou, un gruix de 0,5 mm és òptim.
6) Una barra d’acer sòlida per fabricar un eix de turbina. Precaució: l’acer suau només no funciona aquí. Necessitareu almenys una mica d’acer al carboni. Els aliatges durs seran encara millors. El diàmetre de l’eix és de 6 mm. Podeu triar un diàmetre diferent, però haureu de trobar els materials adequats per a la fabricació del nucli;
7) 2 peces. 6x22 coixinets 626zz;
8) broquets de 1/2 "de 150 mm de llarg i dos accessoris extrems;
9) una màquina de perforació;
10) Afilat
11) Dremel (o alguna cosa similar)
12) Motxilla per a metall, alicates, tornavís, encuny M6, tisores, vici, etc.
13) un tros de canonada de coure o acer inoxidable per atomitzar combustible;
14) Conjunt de perns, femelles, pinces, tubs de vinil i altres coses;
15) cremador de propà o butà
Si voleu engegar el motor, també necessitareu:
16) Dipòsit de propà. Hi ha motors de gasolina o de querosè, però és difícil fer-los funcionar amb aquests combustibles. És millor començar amb propà, i després decidir si voleu canviar de combustible líquid o ja esteu satisfets amb el combustible de gas;
17) Manòmetre capaç de mesurar una pressió de diversos mm d’aigua.
18) Taquímetre digital per mesurar la velocitat de la turbina
19) Arranjament. Per iniciar un motor a reacció, podeu fer servir:
Ventilador (100 W o més). Millor centrífug)
un motor elèctric (amb una potència de 100 W o més, 15.000 rpm; podeu utilitzar el vostre dremel aquí).
Feu el nucli
El hub estarà format per:
Tub de branca 1/2 "de 150 mm de llarg;
dos accessoris de 1/2 "per a mànegues;
i dos coixinets de 626zz;
Amb una serradura, talleu els arbres de Nadal dels accessoris i utilitzeu un trepant per ampliar els forats restants. Introduïu els coixinets a les femelles i enrosqueu les femelles a la boquilla. El centre està a punt.
Feu un eix
La teoria (i l'experiència fins a cert punt) diu que no fa cap diferència si feu un eix a partir d'acer suau, acer dur o acer inoxidable. Tria, doncs, la que us sigui més accessible.
Si espereu obtenir una tracció digna d’una turbina, el millor és utilitzar una vareta d’acer amb un diàmetre de 10 mm (o més). Tot i això, en el moment d’escriure, hi havia un eix de només 6 mm.
Talleu el fil M6 per un costat amb una longitud de 35 mm. A continuació, heu de tallar el fil de l’altre extrem de la varilla de manera que quan la vareta s’introdueix al cub (els coixinets es contraposen a l’extrem de la boquilla s’estrenyen amb les femelles que heu fet dels accessoris de la mànega) i quan les rosques de bloqueig es cargolen a l’extrem del fil a banda i banda, entre els fruits secs i els coixinets deixen un petit espai lliure. Aquest és un procediment molt complicat. Si el fil és massa curt i el joc longitudinal és massa gran, podeu tallar el fil una mica més. Però si el fil sembla massa llarg (i no hi ha cap buit longitudinal), serà impossible arreglar-lo.
Com a opció, els eixos de la impressora làser, fan exactament 6 mm de diàmetre. El seu desavantatge és que el seu límit és de 20-25000 rpm. Si voleu revolucions més altes, utilitzeu canyes més gruixudes.
Impressió 3D de rodes de turbina i matrius NGV
Per a la fabricació d’una roda de turbina, o més aviat de les seves fulles, s’utilitzen matrius de premsa.
La forma de la fulla es torna més suau si premeu la fulla no a la forma final en un pas (pas), sinó a alguna forma intermèdia (1ª passada) i només després a la forma final (2a passada). Per tant, hi ha un STL per als dos tipus de motlles. Per al primer passi i per al segon.
Aquí teniu els fitxers STL de les rodes NGV i els fitxers STL de les matrius de les rodes de turbina:
Fabricació d’impulsors
Aquest disseny utilitza 2 tipus de rodes d'acer. És a dir: roda de turbina i roda NGV. L’acer inoxidable s’utilitza per a la seva fabricació. Si fossin de material lleuger o galvanitzat, amb prou feines serien suficients per mostrar el funcionament del motor.
Podeu tallar discos d’una xapa metàl·lica i després foradar un forat al centre, però molt probablement no arribareu al centre. Per tant, perfora un forat a la fulla de metall i, a continuació, enganxa la plantilla de paper perquè el forat del metall i el lloc del forat de la plantilla de paper coincideixin. Tall de metall segons el patró.
Podeu trobar i descarregar les plantilles a continuació:
patró de rodes de turbina
Veure fitxer en línia:
plantilla de fulla de turbina
Veure fitxer en línia:
Fora forats auxiliars. (Tingueu en compte que els forats del centre ja s’han de perforar.Tingueu en compte que la roda de la turbina només té un forat central.)
També estaria bé deixar una mica d’avantatge al tallar metall i, a continuació, triturar la vora dels discos amb una màquina de perforació i un afilador.
Arribats a aquest punt, potser seria millor fer diversos discs de còpia de seguretat. Més endavant quedarà clar per què.
Formació de fulles
Els discos picats són difícils d’encaixar en la matriu. Utilitzeu unes pinces per girar lleugerament les fulles. Els discos amb fulles pre-torçades són molt més fàcils de formar matrius. Agafeu el disc entre les meitats de la premsa i traieu-lo en un vici. Si les matrius es pre-lubricaven amb oli de màquina, tot resultarà molt més fàcil.
El vici és una premsa força feble, de manera que molt probablement haureu de colpejar el nus amb un martell per comprimir-lo encara més. Utilitzeu uns coixins de fusta per no trencar les matrius de plàstic.
La formació en dues etapes (utilitzant matrius de 1r pas i matrius de 2ª passada per finalitzar el formulari) dóna resultats definitivament millors.
Fem un suport
El fitxer de document amb la plantilla del suport es troba aquí:
Veure fitxer en línia:
Talleu la peça d’una làmina d’acer inoxidable, foradeu els forats necessaris i doblegueu la part tal com es mostra a les fotografies.
Fem un conjunt d’espaiadors metàl·lics
Si teniu un torn, podeu fer tots els espaciadors. Una altra manera de fer-ho és tallar diversos discos plans d’una làmina de metall, posar-los un sobre l’altre i subjectar-los perfectament amb cargols per obtenir una part voluminosa.
Feu servir aquí una fulla d’acer suau (o galvanitzat) d’1 mm de gruix.
Aquí trobareu documents amb plantilles per a espaciadors:
Necessitareu 2 discs petits i 12 grans. La quantitat és per a una xapa de metall d’1 mm de gruix. Si feu servir més gruixut o gruixut, haureu d'ajustar el nombre de discos per obtenir el gruix total correcte.
Tallar els discos i foradar forats. Gireu els discos del mateix diàmetre que es descriu anteriorment.
Rentadora de suport
Com que la rentadora de suport manté tot el conjunt de la NGV, heu d'utilitzar aquí un material més gruixut. Podeu utilitzar una rentadora o xapa d'acer adequada (negre) amb un gruix d'almenys 2 mm.
Patró per a una rentadora:
Veure fitxer en línia:
Muntatge de l’interior de NGV
Ara teniu tots els detalls per muntar NGV. Instal·leu-los al concentrador tal i com es mostra a les fotografies.
La turbina necessita una mica de pressió per al funcionament normal. I per tal d’evitar el lliure flux de gasos calents, necessitem l’anomenada “carcassa de la turbina”. En cas contrari, els gasos perdran pressió immediatament després de passar pel NGV. Per a un bon funcionament, la caixa ha de correspondre a la turbina + un petit buit. Com que la nostra roda de turbina i la de NGV tenen el mateix diàmetre, necessitem alguna cosa per proporcionar l’autorització necessària. Això és quelcom: un separador per a la caixa de la turbina. Simplement és una tira de metall que s’embolica al voltant d’una roda NGV. El gruix d’aquest full determina la quantitat d’abastament. Utilitzeu aquí 0,5 mm.
N’hi ha prou de tallar una tira de 10 mm d’amplada i 214 mm de llarg d’una làmina de qualsevol acer de 0,5 mm de gruix.
La carcassa de la turbina serà una peça de metall, al llarg del diàmetre de la roda NGV. O millor un parell de peces. Aquí teniu més llibertat per triar el gruix. La carcassa no és només una tira, ja que té orelles de fixació.
El fitxer de documentació amb la plantilla per a l’allotjament de la turbina està aquí:
Veure fitxer en línia:
Feu lliscar el distanciament de la caixa sobre les fulles de NGV. Fixa amb filferro d’acer. Cerqueu una manera de corregir l'espai separador perquè no es mogui quan traieu el filferro. Podeu utilitzar la soldadura.
A continuació, traieu el filferro i engegueu el sudari de la turbina a l'espai. Utilitzeu de nou el filferro per embolicar-ho hermèticament.
Feu com es mostra a les fotos. L’única connexió entre el NGV i el concentrador són els tres cargols M3.Això limita el flux de calor des del NGV calent fins al nucli fred i evita que els coixinets es sobreescalfi.
Comproveu si la turbina pot girar lliurement. Si no és així, alineeu la carcassa del NGV canviant la posició de les femelles de regulació als tres cargols M3. Varia el NGV fins que la turbina pugui girar lliurement.
Realització d’una cambra de combustió
Veure fitxer en línia:
Enganxeu aquesta plantilla a la part superior de la xapa de metall. Fora forats i talla el motlle. No cal fer servir l'acer inoxidable. Enrotlla el con. Per assegurar-vos que no es desplegui, doblegueu-lo.
La part frontal de la càmera està aquí:
Veure fitxer en línia:
Torneu a utilitzar aquest patró per fer un con. Utilitzeu un cisell per fer ranures de falca i, a continuació, enrotlleu-vos en un con. Fixeu el con amb un revolt. Les dues parts es mantenen juntes només per fricció del motor. Per tant, no cal que penseu com solucionar-les en aquesta fase.
Impulsor
L'impulsor consta de dues parts:
disc de fulla i carcassa
Aquest és l’impulsor de Kurt Shrekling, que ha estat molt modificat per mi per ser més tolerant amb els desplaçaments longitudinals. Fixeu-vos en el laberint, que impedeix el retorn de l’aire degut a la pressió posterior. Imprimeix les dues parts i enganxa el recobriment al disc de la fulla. Es poden obtenir bons resultats mitjançant epoxi acrílic.
Compressor estator (difusor)
Aquesta part té una forma molt complexa. I quan altres detalls es poden fer (almenys teòricament) sense l’ús d’equips de precisió, això no és possible. Encara pitjor, aquesta part té l'efecte més gran en l'eficiència del compressor. Això significa que el fet que tot el motor funcioni o no depèn molt de la qualitat i la precisió del difusor. És per això que ni tan sols intenteu fer-ho manualment. Feu-ho en una impressora.
Per a la comoditat de la impressió 3D, l'estator del compressor està dividit en diverses parts. Aquí teniu els fitxers STL:
Imprimir i muntar en 3D com es mostra a les fotografies. Tingueu en compte que s’ha d’adjuntar una femella de canonada d’1 / 2 "a la caixa central de l’estator del compressor. S’utilitza per subjectar la funda al seu lloc. La femella està fixada amb 3 cargols M3.
Plantilla on perforar forats a la femella:
Veure fitxer en línia:
També presteu atenció al con protector contra la calor fabricat en paper d’alumini. S'utilitza per evitar el suavització de peces PLA per radiació tèrmica de la capa de combustió. Aquí podeu fer servir qualsevol llauna de cervesa com a font d’alumini.
Necessiteu una llauna amb una longitud de 145 mm i un diàmetre de 100 mm. Millor si es pot utilitzar un pot amb tapa. En cas contrari, haureu d’instal·lar NGV amb un hub a la part inferior de la llauna, i tindreu problemes addicionals amb el muntatge del motor per al seu manteniment.
Tallem un fons de la llauna de llauna. A l’altra part inferior (o millor a la tapa), talleu un forat rodó de 52 mm. A continuació, talleu la vora en sectors, tal com es mostra a les fotografies.
Introduïu el conjunt NGV al forat. Enrotlla els sectors hermèticament amb filferro d’acer.
Feu un anell a partir d’un tub de coure (diàmetre exterior 6 mm, diàmetre interior 3,7 mm). O millor, podeu utilitzar tubs d’acer inoxidable. L’anell de combustible ha d’ajustar perfectament contra l’interior de la llauna. Soldem-ho.
Fora els brocs de combustible. Es tracta de només 16 peces de forats de 0,5 mm distribuïdes uniformement sobre l'anell. La direcció dels forats ha de ser perpendicular al flux d'aire. I.e. cal foradar forats a l’interior de l’anell.
Tingueu en compte que la presència dels anomenats “punts calents” a l’escapament del motor depèn gairebé exclusivament de la qualitat de l’anell de combustible. Forats bruts o desiguals, i al final obteniu un motor que simplement es destrueix a si mateix quan intenteu iniciar-lo.La presència de punts calents depèn molt menys de la qualitat del revestiment que altres que intenten dir. Però l’anell de combustible és molt important.
Comproveu la qualitat del ruixat de combustible cremant-lo. Les llengües de flama han de ser iguals entre si.
En acabar, instal·leu la boquilla de combustible a la carrosseria.
Tot el que heu de fer en aquesta etapa és unir totes les peces. Si les coses van bé, no hi haurà cap problema.
Recobriu la tapa de la llauna amb segellant resistent a la calor. Podeu utilitzar cola de silicats amb un farciment resistent a la calor. Podeu utilitzar pols de grafit, pols d'acer, etc.
Un cop muntat el motor, comproveu si el seu rotor gira lliurement. Si és així, feu una prova preliminar de foc. Utilitzeu algun ventilador potent per bufar la presa d’aire o simplement girar l’eix amb el dremel. Encendre lleugerament el combustible i encendre el flux a la part posterior del motor. Ajusteu la rotació per deixar que la flama entri a la cambra de combustió.
PAGAR ATENCIÓ: en aquest moment no esteu intentant arrencar el motor. L’únic objectiu d’una prova de foc és escalfar-lo i veure si es comporta bé o no. En aquest moment, podeu utilitzar una ampolla de butà, que s’utilitza habitualment per als cremadors manuals. Si tot va bé, podeu passar al següent pas. Tot i això, és millor segellar el motor amb un segellant per al forn (o cola de silicat plena d’una petita quantitat de pols resistent al calor).
Podeu posar en marxa el motor o bé bufant-hi aire o girant el seu eix amb algun tipus d’arrencador.
Estigui preparat per gravar diversos discos NGV (i possiblement turbines) quan intentes arrencar. (Per això es recomana fer diverses còpies de seguretat al pas 4.) Una vegada que us sentiu còmode amb el motor, podeu iniciar-lo sense problemes en qualsevol moment.
Tingueu en compte que actualment el motor pot servir principalment amb finalitats educatives i d'entreteniment. Però es tracta d’un motor turbojet totalment funcional que pot girar a la velocitat desitjada (incloses les autodestructives). No dubteu en millorar i modificar el disseny per complir els vostres objectius. Primer de tot, necessitareu un eix més gruixut per aconseguir revolucions més elevades i, per tant, tracció. La segona cosa que s’ha d’intentar és embolicar la superfície exterior del motor amb una canonada metàl·lica: una línia de combustible i utilitzar-la com a evaporador per al combustible líquid. Un motor amb una paret exterior calenta és útil aquí. Una altra cosa a pensar és el sistema de lubricació. En el cas més senzill, pot prendre la forma d’una ampolla petita amb una petita quantitat d’oli i dues canonades: una de les canonades per alleujar la pressió del compressor i dirigir-la al cilindre, i l’altra canonada per dirigir l’oli del cilindre a pressió i dirigir-la cap al feix posterior. Sense greixatge, el motor només pot funcionar d’1 a 5 minuts depenent de la temperatura del NGV (més alta sigui la temperatura, més curt serà el temps de marxa). Després d'això, heu de lubrificar vosaltres mateixos els coixinets. I amb el sistema de lubricació afegit, el motor pot funcionar durant molt de temps.