Det svåraste att tillverka och viktigast för turbindrift är kompressorsteget. Vanligtvis kräver det ett exakt CNC-bearbetningsverktyg eller manuell enhet för att montera det. Lyckligtvis kör kompressorn vid låga temperaturer och kan skrivas ut på en 3D-skrivare.
En annan sak som vanligtvis är mycket svår att reproducera i hem förhållanden, detta är det så kallade "munstycksbladet" eller helt enkelt NGV. Genom prov och fel fann författaren ett sätt att göra detta utan att använda en svetsmaskin eller andra exotiska verktyg.
Vad behövs:
1) 3D-skrivare som kan arbeta med PLA-tråd. Om du har en dyr, till exempel Ultimaker, är detta bra, men billigare, som Prusa Anet, kommer också att göra susen;
2) Du måste ha tillräckligt med PLA för att skriva ut alla delar. ABS är inte lämpligt för detta projekt, eftersom det är för mjukt. Du kan antagligen använda PETG, men detta har inte testats, så gör det på din egen risk;
3) En burk med lämplig storlek (diameter 100 mm, längd 145 mm). Burkan bör företrädesvis ha ett avtagbart lock. Du kan ta en vanlig burk (säga från ananasbitar), men då måste du göra ett metalllock för det;
4) Galvaniserad järnplåt. En tjocklek på 0,5 mm är optimal. Du kan välja en annan tjocklek, men du kan ha svårt att böja eller slipa, så var beredd. I alla fall behöver du minst en kort remsa av galvaniserat järn med en tjocklek av 0,5 mm för att skapa en distans för turbinhöljet. Passar 2 st. Storlek 200 x 30 mm;
5) Rostfritt stålplåt för tillverkning av ett turbinhjul, NGV-hjul och turbinhus. Återigen är en tjocklek på 0,5 mm optimal.
6) En solid stålstång för tillverkning av en turbinaxel. Varning: mjukt stål fungerar bara inte här. Du behöver åtminstone lite kolstål. Hårda legeringar blir ännu bättre. Axelns diameter är 6 mm. Du kan välja en annan diameter, men då måste du hitta rätt material för tillverkning av navet;
7) 2 st. 6x22 lager 626zz;
8) 1/2 "munstycken 150 mm långa och två ändbeslag;
9) en borrmaskin;
10) Vässad
11) dremel (eller något liknande)
12) Tracksåg för metall, tång, skruvmejsel, M6-form, sax, skruv, etc.
13) ett rörstycke tillverkat av koppar eller rostfritt stål för finfördelning av bränsle;
14) En uppsättning bultar, muttrar, klämmor, vinylrör och andra saker;
15) propan eller butanbrännare
Om du vill starta motorn behöver du också:
16) Propanbehållare. Det finns bensin- eller fotogenmotorer, men det är lite svårt att få dem att köra på dessa bränslen. Det är bättre att börja med propan och sedan bestämma om du vill växla till flytande bränsle eller om du redan är nöjd med gasbränsle;
17) En tryckmätare som kan mäta ett tryck på flera mm vatten.
18) Digital takometer för mätning av turbinhastighet
19) Starter. För att starta en jetmotor kan du använda:
Fläkt (100 W eller mer). Bättre centrifugal)
en elmotor (med en effekt på 100 W eller mer, 15 000 varv / minut; du kan använda din dremel här).
Gör navet
Navet kommer att vara tillverkat av:
1/2 "grenrör 150 mm långt;
två 1/2 "beslag för slangar;
och två 626zz-lager;
Skär julgranarna från beslagen med en bågsåg och använd en borr för att förstora de återstående hålen. För in lagren i muttrarna och skruva muttrarna på munstycket. Navet är klart.
Gör en axel
Teorin (och erfarenhet till viss del) säger att det inte gör någon skillnad om du tillverkar en axel av mjukt stål, hårt stål eller rostfritt stål. Så välj den som är mer tillgänglig för dig.
Om du räknar med att få anständigt dragkraft från en turbin är det bäst att använda en stålstång med en diameter på 10 mm (eller mer). I skrivande stund fanns emellertid en axel på endast 6 mm.
Klipp M6-tråden på ena sidan med en längd på 35 mm. Därefter måste du klippa av tråden från den andra änden av stången så att när stången sätts in i navet (lagren anligger mot munstycksänden, dras de åt med muttrarna som du har gjort från slangbeslag) och när låsmuttrarna är skruvade i änden av gängan på båda sidor, mellan muttrar och lager lämnar en liten frigång. Detta är en mycket komplicerad procedur. Om tråden är för kort och det längsgående spelet är för stort kan du klippa tråden lite längre. Men om tråden verkar för lång (och det finns inget längsgående gap), kommer det att vara omöjligt att fixa den.
Som tillval är axlarna från laserskrivaren exakt 6 mm i diameter. Deras nackdel är att deras gräns är 20-25000 rpm. Om du vill ha högre varvtal - använd tjockare stavar.
3D-utskrift av turbinhjul och NGV-matriser
För tillverkning av ett turbinhjul, eller snarare dess blad, används pressmunstycken.
Formen på bladet blir jämnare om du trycker på bladet inte till den slutliga formen i ett steg (pass), utan till någon mellanliggande form (1: a passet) och endast sedan till den slutliga formen (2: a passet). Därför finns det en STL för båda typerna av formar. För första passet och för andra.
Här är STL-filerna för NGV-hjulen och STL-filerna för turbinhjulmatriser:
Impellertillverkning
Denna design använder två typer av stålhjul. Nämligen: turbinhjul och NGV-hjul. Rostfritt stål används för deras tillverkning. Om de var gjorda av lätt eller galvaniserat material skulle de knappt räcka för att visa hur motorn fungerar.
Du kan klippa skivor från en metallplåt och sedan borra ett hål i mitten, men troligen kommer du inte att komma in i mitten. Borra därför ett hål i metallskivan och lim sedan pappersmallen så att hålet i metallen och platsen för hålet i pappersmallen matchar. Skär metall enligt mönstret.
Du kan hitta och ladda ner mallarna nedan:
turbinhjulsmönster
Visa online-fil:
turbinblad mall
Visa online-fil:
Borra hjälphål. (Observera att mitthålen redan bör borras.Observera också att turbinhjulet endast har ett centralt hål.)
Det skulle också vara trevligt att lämna lite tillägg när man skär i metall och sedan slipa kanten på skivorna med en borrmaskin och slipare.
Vid denna tidpunkt kan det vara bättre att göra flera reservdisketter. Vidare kommer det att vara klart varför.
Bladbildning
Hackade skivor är svåra att passa in i matrisen. Använd en tång för att rotera bladen något. Skivor med förvrängda blad är mycket lättare att bilda matriser. Greppa hårddisken mellan pressens halvor och pressa den i en skruv. Om matriserna försmordes med maskinolja, kommer allt att bli mycket lättare.
Skruven är en ganska svag press, så troligen kommer du att behöva slå knuten med en hammare för att komprimera den ytterligare. Använd några träkuddar för att inte bryta plastmunstyckena.
Tvåstegsbildning (med användning av 1: a-passmatriser och 2: a-passmatriser för att slutföra formen) ger definitivt bättre resultat.
Vi ger ett stöd
Dokumentfilen med mallen för supporten är här:
Visa online-fil:
Skär delen från ett rostfritt stålplåt, borra de nödvändiga hålen och böj delen som visas på fotografierna.
Vi tillverkar en uppsättning metallavstånd
Om du har en svarv kan du göra alla distanser på den. Ett annat sätt att göra detta är att klippa ut flera platta skivor från ett plåt, lägga dem ena ovanpå den andra och fäst dem ordentligt med bultar för att få en omfattande del.
Använd här ett ark av mjukt (eller galvaniserat) stål 1 mm tjockt.
Dokument med mallar för distansavstånd finns här:
Du behöver två små diskar och 12 stora. Mängden anges för ett metallplåt som är 1 mm tjockt. Om du använder tunnare eller tjockare måste du justera antalet skivor för att få rätt total tjocklek.
Klipp skivor och borr hål. Vrid skivor med samma diameter som beskrivits ovan.
Stödbricka
Eftersom stödbrickan har hela NGV-enheten bör du använda tjockare material här. Du kan använda en lämplig stålbricka eller plåt (svart) med en tjocklek av minst 2 mm.
Mönster för en bricka:
Visa online-fil:
Montering av NGV: s inre
Nu har du alla detaljer för montering av NGV. Installera dem på navet som visas på fotografierna.
Turbinen behöver ett visst tryck för normal drift. Och för att förhindra fritt flöde av heta gaser behöver vi det så kallade "turbinhöljet." I annat fall kommer gaserna att förlora trycket omedelbart efter att ha passerat NGV. För korrekt drift måste höljet motsvara turbinen + ett litet gap. Eftersom vårt turbinhjul och NGV-hjulet har samma diameter behöver vi något för att ge det nödvändiga spelrummet. Det här är någonting - avståndet till höljet på turbinen. Det är helt enkelt en remsa av metall som är lindad runt ett NGV-hjul. Tjockleken på detta ark bestämmer mängden avstånd. Använd 0,5 mm här.
Skär bara en remsa som är 10 mm bred och 214 mm lång från ett ark av 0,5 mm tjockt stål.
Själva turbinhöljet kommer att vara ett metallstycke längs NGV-hjulets diameter. Eller bättre ett par bitar. Här har du mer frihet att välja tjocklek. Höljet är inte bara en remsa, eftersom det har fästöron.
Dokumentationsfilen med mallen för turbinhuset finns här:
Visa online-fil:
Skjut höljesavståndet på NGV-bladen. Säkra med ståltråd. Hitta ett sätt att fixera distansen så att den inte rör sig när du tar bort tråden. Du kan använda lödning.
Ta sedan bort tråden och lindra turbinhöljet på distansen. Använd tråd igen för att packa in ordentligt.
Gör som visas på fotona. Den enda anslutningen mellan NGV och navet är de tre M3-skruvarna.Detta begränsar värmeflödet från den heta NGV till det kalla navet och förhindrar lagren från att överhettas.
Kontrollera om turbinen kan rotera fritt. Om inte, justera NGV-höljet genom att ändra positionen för justeringsmuttrarna på de tre M3-skruvarna. Varier NGV tills turbinen kan rotera fritt.
Gör en förbränningskammare
Visa online-fil:
Stick den här mallen ovanpå metallplåten. Borra hål och skär formen. Det finns inget behov av att använda rostfritt stål. Rulla upp konen. Böj det för att säkerställa att det inte veckas ut.
Kamerans framsida är här:
Visa online-fil:
Använd detta mönster igen för att skapa en kon. Använd en mejsel för att skapa kilspår och rulla sedan in i en kon. Fäst konen med en krökning. Båda delarna hålls samman endast genom friktion av motorn. Därför behöver du inte tänka på hur du fixar dem i detta skede.
löpare
Pumphjulet består av två delar:
bladskiva och hölje
Detta är Kurt Shreklings pumphjul, som har modifierats av mig för att vara mer tolerant mot längsgående förskjutningar. Var uppmärksam på labyrinten, som förhindrar retur av luft på grund av mottryck. Skriv ut båda delarna och lim beläggningen på bladskivan. Goda resultat kan erhållas med användning av akrylepoxi.
Kompressorstator (diffusor)
Denna del är mycket komplex i form. Och när andra delar (åtminstone teoretiskt) kan tillverkas utan att använda precisionsutrustning, är detta inte möjligt. Ännu värre har denna del den största effekten på kompressorns effektivitet. Detta betyder att det faktum att hela motorn fungerar eller inte beror mycket på diffusorns kvalitet och noggrannhet. Det är därför du inte ens försöker göra det manuellt. Gör det på en skrivare.
För att underlätta 3D-utskrift är kompressorstatorn uppdelad i flera delar. Här är STL-filerna:
3D-tryck och montera som visas på fotografierna. Observera att en 1/2 "rörmutter måste anslutas till kompressorstatorns centrala hölje. Den används för att hålla hylsan på plats. Mutteren är fäst med 3 M3-skruvar.
Mall där man borrar hål i mutteren:
Visa online-fil:
Var också uppmärksam på värmeskärmningskonen i aluminiumfolie. Det används för att förhindra mjukning av PLA-delar på grund av termisk strålning från förbränningsfodret. Du kan använda valfri ölburk här som en källa till aluminiumfolie.
Du behöver en plåtburk med en längd på 145 mm och en diameter på 100 mm. Bättre om du kan använda en burk med lock. Annars måste du installera NGV med ett nav i botten av burk, och du kommer att ha ytterligare problem med montering av motorn för underhåll.
Skär en botten av plåtburk. Vid den andra botten (eller bättre i locket), skär ett 52 mm runt hål. Skär sedan dess kant i sektorer, som visas på fotografierna.
Sätt NGV-enheten i hålet. Förpacka sektorerna tätt med ståltråd.
Gör en ring av ett kopparrör (ytterdiameter 6 mm, innerdiameter 3,7 mm). Eller bättre, du kan använda rostfritt stålrör. Bränsleringen bör passa tätt mot insidan av din burk. Löd det.
Borra bränslemunstyckena. Dessa är bara 16 bitar med 0,5 mm hål jämnt fördelade över ringen. Hålens riktning ska vara vinkelrätt mot luftflödet. dvs du måste borra hål på insidan av ringen.
Observera att förekomsten av så kallade "heta ställen" i motorns avgaser nästan uteslutande beror på bränslekringens kvalitet. Smutsiga eller ojämna hål, och i slutändan får du en motor som helt enkelt förstör sig själv när du försöker starta den.Förekomsten av heta platser beror mycket mindre på foderkvaliteten än andra försöker säga. Men bränslet är mycket viktigt.
Kontrollera kvaliteten på bränslesprayen genom att bränna den. Lågtungor bör vara lika med varandra.
När du är klar ska du installera bränslemunstycket i behållaren.
Allt du behöver göra i detta skede är att sätta ihop alla bitar. Om det går bra kommer det inte att vara några problem.
Belägg locket på burk med värmebeständigt tätningsmedel, du kan använda silikatlim med värmebeständigt fyllmedel. Du kan använda grafitdamm, stålpulver och så vidare.
När motorn har monterats ska du kontrollera om dess rotor roterar fritt. Om så är fallet, gör ett preliminärt brandtest. Använd en kraftfull fläkt för att blåsa genom luftintaget eller rotera helt enkelt axeln med dremel. Slå lätt på bränslet och tänd strömmen bak på motorn. Justera rotationen så att lågan kommer in i förbränningskammaren.
BETAL ATTENTION: just nu försöker du inte starta motorn! Det enda syftet med ett brandtest är att värma det och se om det fungerar bra eller inte. Vid denna tidpunkt kan du använda en butanflaska, som vanligtvis används för handbrännare. Om allt är bra kan du gå till nästa steg. Det är emellertid bättre att täta motorn med ugntätning (eller silikatlim fylld med en liten mängd värmebeständigt pulver).
Du kan starta motorn antingen genom att blåsa luft i den eller genom att rotera axeln med någon form av startmotor.
Var beredd att bränna flera NGV-skivor (och eventuellt turbiner) när du försöker starta. (Det är därför det rekommenderades att du gör flera säkerhetskopior i steg 4.) När du är bekväm med motorn kan du starta den utan problem när som helst.
Observera att för närvarande motorn huvudsakligen kan användas för utbildnings- och underhållningsändamål. Men detta är en fullt funktionell turbojetmotor som kan rotera till önskad hastighet (inklusive självförstörande motorer). Känn dig fri att förbättra och ändra designen för att uppfylla dina mål. Först och främst behöver du en tjockare axel för att uppnå högre varvtal och därför dragkraft. Den andra saken att försöka är att linda in motorns yttre yta med ett metallrör - en bränsleledning och använda den som en förångare för flytande bränsle. En motor med en varm yttervägg är användbar här. En annan sak att tänka på är smörjsystemet. I det enklaste fallet kan detta ha form av en liten flaska med en liten mängd olja och två rör - ett rör för att avlasta trycket från kompressorn och rikta den till cylindern, och den andra röret för att leda olja från cylindern under tryck och rikta den till bakre balken. Utan smörjning kan motorn bara köra i 1 till 5 minuter beroende på temperaturen på NGV (ju högre temperaturen, desto kortare körtid). Efter det måste du smörja lagren själv. Och med det extra smörjsystemet kan motorn köras under lång tid.