斯特林发动机简单制作教程

斯特林发动机简单制作教程

一杯咖啡不能化身为一杯汽油，但是它一样可以用来驱动一个发动机，只不过这个发动机有点特别，是用硬纸板做成的小型发动机，当然也不是全部用硬纸板做成，还包括黄金冲件，激光切割的铝片，低摩擦的塑料轴承以及弹性钢丝。来自德国一家叫作Astromedia，以生产硬纸板小发明和小玩意为主的公司。

这个能在一杯热咖啡上就能转起来的发动机，正是斯特林发动机（Stirlingengine），由于能源，环境和可持续发展等人类问题的影响，人们开始热衷发展斯特林发动机，由RobertStirling（罗伯特斯特林）在1816年发明的外燃发动机。前不久我们网络文摘收过一篇文章，讲著名的发明家DeanKamen（Segway的发明者）也在挪威成立一个公司，投身于他的下一个大项目，就是使用斯特林发动机的交通工具的计划。

斯特林发动机是活塞式热气发动机，在外部加热密封气室，里面的气体（氢气或氦气）膨胀推动活塞做功，膨胀后的气体在冷气室冷却，然后进入下一个流程。同样只要有一定值的温度差存在，都可以形成斯特林发动机，比如上面这个咖啡杯上的斯特林发动机，如果下面是冰块，它也能转起来，而且比里面是热咖啡（或热水）还要持久，一个小时左右。斯特林发动机可以使用多种的燃料，各种可燃气体估计是最佳材料，DeanKamen还用牛粪来作过燃料。而且排气洁净，还有一个优势相对于内燃机来说，因为没有气体爆炸，所以大大降低了噪音污染。

第一步：材料与工具准备：首先要准备的材料与工具如表1、表2 所示。

表1 材料表

　　名称 规格 数量 备注

　　试管 18 x 150mm 1支 附橡皮塞

　　玻璃针筒 10 ml 1 支 作为活塞

　　铜管 内径约φ2mm 2段

　　铜棒 φ2mm 1根

　　光碟片 1片

　　铅线 约φ1.5mm 1包 曲轴

　　铁丝 细 固定钢丝绒用

　　钢丝绒 1包 移气活塞

　　塑胶软管 φ3 mm 1段

　　木条 180 x 10 x 8 mm 1支 木条

　　木板若干 基座

　　热熔胶 若干

　　橡皮筋 2 条 固定试管及针筒

　　小螺帽 内径约φ1.5mm 若干

　　小铁钉 约φ1.5mm 若干 轴用

　　冰棒棍 若干

表二：工具表

　　名称 数量 备注

　　剪刀 1

　　美工刀 1

　　剪嘴钳 1 制作曲轴

　　虎钳 1 制作曲轴

　　线锯 1 切割木板

　　电钻 1

　　直尺 1

　　记号笔 1 做记号

　　实验室酒精灯 3~5组 亦可用蜡烛代替

　　工业酒精 2瓶

　　铁鎚 1 钉制基架

　　材料图：

第二步：制作步骤

(一)利用手摇钻(或小电钻)将橡皮塞钻出两个孔，一为连通气室用，一为交换器用

(二)将钢丝绒以小铁丝绑绕在铜棒上，製成移气活塞。活塞长度约为试管长度的一半。

(三)将做好的移气活塞组合上试管。并装上塑胶软管与钻孔的小木块(连结轴用)。

(四)将玻璃针筒以热熔胶固定在木条上，并用橡皮筋加强固定。针筒后方黏上钻孔的小木块，以备之后连结轴用。

(六)此时可以稍作测试。加热试管前端，拉动移气活塞，看看针筒是否会前后伸缩移动。如没有，则应该检查是否出现漏气现象。

(七)在木条前 10mm 钻一φ1.5mm 的孔，接着依下列尺寸，将铅线弯曲制作曲轴，并黏合光碟片。要注意针筒与移气活塞必须有相差90 度的相位角。

(八)计算移气活塞的活动长度，在冰棒棍上适当钻孔以符合，将木条与冰棒棍切割钻孔。

(九)最后将钻孔完毕的冰棒棍以小铁钉组合上去，即完成本次活动制作。

第三步：测试与完成

　　要使自制的Stirling Engine运作，首先在试管下至一酒精灯，待烧热约1分钟，试着转动光碟片即可。如果旋转不够顺利，试着微调相位角度;又或者旋转的连续性(贯性)不够，可在光碟片上夹上小夹子，以增加其惯性转动力量。