De moeilijkst te vervaardigen en belangrijkste voor turbinebedrijf is de compressortrap. Meestal vereist het een nauwkeurig CNC-bewerkingsgereedschap of handmatige aandrijving om het te monteren. Gelukkig draait de compressor bij lage temperaturen en kan hij op een 3D-printer worden geprint.
Een ander ding dat meestal erg moeilijk te reproduceren is thuis voorwaarden, dit is het zogenaamde "spuitmondblad" of gewoon NGV. Met vallen en opstaan vond de auteur een manier om dit te doen zonder een lasmachine of ander exotisch gereedschap te gebruiken.
Wat heb je nodig:
1) 3D-printer die kan werken met PLA-draad. Als je een dure hebt, zoals Ultimaker, is dit geweldig, maar goedkoper, zoals Prusa Anet, zal het ook lukken;
2) U moet voldoende PLA hebben om alle onderdelen af te drukken. ABS is niet geschikt voor dit project omdat het te zacht is. U kunt waarschijnlijk PETG gebruiken, maar dit is niet getest, dus doe het op eigen risico;
3) Een blik van de juiste maat (diameter 100 mm, lengte 145 mm). Bij voorkeur heeft de pot een afneembaar deksel. Je kunt een gewoon blik nemen (zeg maar van stukjes ananas), maar dan moet je er een metalen deksel voor maken;
4) Gegalvaniseerde ijzeren plaat. Een dikte van 0,5 mm is optimaal. U kunt een andere dikte kiezen, maar u kunt moeite hebben met buigen of slijpen, dus wees voorbereid. In ieder geval heeft u minimaal een korte strook verzinkt ijzer met een dikte van 0,5 mm nodig om een afstandhouder voor het turbinehuis te maken. Past op 2 stuks. Afmeting 200 x 30 mm;
5) Roestvrijstalen plaat voor de fabricage van een turbinewiel, NGV-wiel en turbinehuis. Ook hier is een dikte van 0,5 mm optimaal.
6) Een stevige stalen staaf voor het vervaardigen van een turbine-as. Let op: zacht staal werkt hier gewoon niet. Je hebt in ieder geval wat koolstofstaal nodig. Harde legeringen zullen nog beter zijn. De diameter van de schacht is 6 mm. U kunt een andere diameter kiezen, maar dan moet u de juiste materialen vinden voor de fabricage van de naaf;
7) 2 stuks. 6x22 lagers 626zz;
8) 1/2 "mondstukken van 150 mm lang en twee eindfittingen;
9) een boormachine;
10) Geslepen
11) dremel (of iets dergelijks)
12) Metaalzaag voor metaal, tang, schroevendraaier, M6-matrijs, schaar, bankschroef, enz.
13) een stuk pijp van koper of roestvrij staal voor het verstuiven van brandstof;
14) Een set bouten, moeren, klemmen, vinylbuizen en andere dingen;
15) propaan of butaanbrander
Als u de motor wilt starten, heeft u ook nodig:
16) Propaantank. Er zijn benzine- of kerosinemotoren, maar ze op deze brandstoffen laten rijden is een beetje moeilijk. Het is beter om met propaan te beginnen en dan te beslissen of je wilt overschakelen op vloeibare brandstof of al tevreden bent met gasbrandstof;
17) Een manometer die een druk van enkele mm water kan meten.
18) Digitale toerenteller voor het meten van turbinesnelheid
19) Voorgerecht. Om een straalmotor te starten, kunt u gebruiken:
Ventilator (100 W of meer). Beter centrifugaal)
een elektromotor (met een vermogen van 100 W of meer, 15.000 tpm; hier kunt u uw dremel gebruiken).
Maak de hub
De hub wordt gemaakt van:
1/2 "aftakleiding 150 mm lang;
twee 1/2 "fittingen voor slangen;
en twee 626zz-lagers;
Snijd met een ijzerzaag de kerstbomen uit de fittingen en gebruik een boor om de resterende gaten te vergroten. Steek de lagers in de moeren en schroef de moeren op het mondstuk. De hub is klaar.
Maak een schacht
De theorie (en tot op zekere hoogte ervaring) zegt dat het geen verschil maakt of je een as maakt van zacht staal, hard staal of roestvrij staal. Kies dus degene die voor u toegankelijker is.
Als je een goede tractie van een turbine verwacht, kun je het beste een stalen staaf gebruiken met een diameter van 10 mm (of meer). Op het moment van schrijven was er echter een schacht van slechts 6 mm.
Knip de M6-draad aan één kant af met een lengte van 35 mm. Vervolgens moet u de draad van het andere uiteinde van de stang afsnijden, zodat wanneer de stang in de naaf wordt gestoken (de lagers liggen tegen het uiteinde van de spuitmond, ze worden vastgedraaid met de moeren die u van de slangfittingen hebt gemaakt) en wanneer de borgmoeren aan beide kanten aan het uiteinde van de draad worden geschroefd, tussen moeren en lagers laten een kleine speling. Dit is een erg ingewikkelde procedure. Als de draad te kort is en de longitudinale speling te groot, kun je de draad iets verder afknippen. Maar als de draad te lang lijkt (en er is helemaal geen longitudinale opening), is het onmogelijk om deze te repareren.
Optioneel zijn de assen van de laserprinter exact 6 mm in diameter. Hun nadeel is dat hun limiet 20-25.000 tpm is. Als je hogere toeren wilt, gebruik dan dikkere staven.
3D-printen van turbinewiel en NGV-matrixen
Voor de fabricage van een turbinewiel, of beter gezegd de bladen, worden persmatrijzen gebruikt.
De vorm van het lemmet wordt vloeiender als je het lemmet niet in één stap (doorgang) naar de uiteindelijke vorm drukt, maar naar een tussenvorm (1e doorgang) en pas dan naar de uiteindelijke vorm (2e doorgang). Daarom is er voor beide soorten matrijzen een STL. Voor de 1e pas en voor de tweede.
Hier zijn de STL-bestanden voor de NGV-wielen en de STL-bestanden voor de turbinewielmatrices:
Waaier fabricage
Dit ontwerp maakt gebruik van 2 soorten stalen wielen. Namelijk: turbinewiel en NGV-wiel. Roestvrij staal wordt gebruikt voor hun fabricage. Als ze van licht of gegalvaniseerd materiaal zouden zijn, zouden ze nauwelijks genoeg zijn om te laten zien hoe de motor werkt.
U kunt schijven uit een metalen plaat snijden en vervolgens een gat in het midden boren, maar hoogstwaarschijnlijk komt u niet in het midden. Boor daarom een gat in het metaalplaat en lijm vervolgens de papieren sjabloon zodat het gat in het metaal en de plaats voor het gat in de papieren sjabloon overeenkomen. Snijd metaal volgens het patroon.
U kunt de onderstaande sjablonen vinden en downloaden:
turbine wiel patroon
Bekijk online bestand:
turbineblad sjabloon
Bekijk online bestand:
Boor extra gaten. (Merk op dat de middelste gaten al geboord moeten zijn.Merk ook op dat het turbinewiel alleen een centraal gat heeft.)
Het zou ook leuk zijn om een beetje ruimte te laten bij het snijden van metaal en vervolgens de rand van de schijven te slijpen met een boormachine en slijper.
Op dit moment is het misschien beter om meerdere back-upschijven te maken. Verder zal duidelijk zijn waarom.
Blade formatie
Gehakte schijven zijn moeilijk in de matrijs te passen. Gebruik een tang om de messen lichtjes te draaien. Schijven met voorgedraaide messen zijn veel gemakkelijker om matrices te vormen. Pak de schijf tussen de helften van de pers en knijp hem in een bankschroef. Als de matrices vooraf met machineolie waren gesmeerd, gaat alles veel gemakkelijker.
De bankschroef is een nogal zwakke pers, dus waarschijnlijk moet je met een hamer op de knoop slaan om hem verder samen te drukken. Gebruik een paar houten kussens om de plastic matrijzen niet te breken.
Tweefasige formatie (met behulp van 1st-pass matrices en 2nd-pass matrices om het formulier af te ronden) geeft zeker betere resultaten.
We maken een ondersteuning
Het documentbestand met de sjabloon voor de ondersteuning is hier:
Bekijk online bestand:
Snij het onderdeel uit een roestvrijstalen plaat, boor de benodigde gaten en buig het onderdeel zoals op de foto's.
We maken een set metalen afstandhouders
Als je een draaibank hebt, kun je alle afstandhouders erop doen. Een andere manier om dit te doen, is door verschillende platte schijven uit een metalen plaat te snijden, ze op elkaar te leggen en ze stevig vast te draaien met bouten om een volumineus onderdeel te krijgen.
Gebruik hier een plaat van zacht (of gegalvaniseerd) staal van 1 mm dik.
Documenten met sjablonen voor afstandhouders zijn hier:
Je hebt 2 kleine schijven nodig en 12 grote. De hoeveelheid wordt gegeven voor een metalen plaat van 1 mm dik. Als u dunner of dikker gebruikt, moet u het aantal schijven aanpassen om de juiste algehele dikte te krijgen.
Snij schijven en boor gaten. Draai schijven met dezelfde diameter zoals hierboven beschreven.
Steunring
Omdat de steunring de hele NGV-assemblage bevat, moet u hier dikker materiaal gebruiken. U kunt een geschikte stalen ring of plaat (zwart) gebruiken met een dikte van minimaal 2 mm.
Patroon voor een wasmachine:
Bekijk online bestand:
Montage van het interieur van NGV
Nu heb je alle details voor het monteren van NGV. Installeer ze op de hub zoals weergegeven in de foto's.
De turbine heeft wat druk nodig voor normaal gebruik. En om de vrije stroom van hete gassen te voorkomen, hebben we de zogenaamde "turbine-omhulling" nodig. Anders verliezen de gassen onmiddellijk na het passeren van de NGV de druk. Voor een goede werking moet de behuizing overeenkomen met de turbine + een kleine opening. Omdat ons turbinewiel en NGV-wiel dezelfde diameter hebben, hebben we iets nodig om voor de nodige speling te zorgen. Dit is iets - het afstandsstuk van de behuizing van de turbine. Het is gewoon een metalen strip die om een NGV-wiel is gewikkeld. De dikte van dit blad bepaalt de speling. Gebruik hier 0,5 mm.
Snij gewoon een strip van 10 mm breed en 214 mm lang van een plaat van elk staal met een dikte van 0,5 mm.
Het turbinehuis zelf zal een stuk metaal zijn, langs de diameter van het NGV-wiel. Of beter een paar stukjes. Hier heb je meer vrijheid om de dikte te kiezen. De behuizing is niet zomaar een strip, hij heeft bevestigingsoren.
Het documentatiebestand met de sjabloon voor het turbinehuis is hier:
Bekijk online bestand:
Schuif de afstandhouder op de NGV-bladen. Zet vast met staaldraad. Zoek een manier om het afstandsstuk zo te bevestigen dat het niet beweegt wanneer u de draad verwijdert. U kunt solderen gebruiken.
Verwijder vervolgens de draad en wikkel de turbinehuls op het afstandsstuk. Gebruik opnieuw draad om strak te wikkelen.
Doe zoals getoond op de foto's. De enige verbinding tussen de NGV en de hub zijn de drie M3-schroeven.Dit beperkt de warmtestroom van de hete NGV naar de koude hub en voorkomt oververhitting van de lagers.
Controleer of de turbine vrij kan draaien. Zo niet, lijn dan de NGV-behuizing uit door de positie van de stelmoeren op de drie M3-schroeven te wijzigen. Varieer de NGV totdat de turbine vrij kan draaien.
Een verbrandingskamer maken
Bekijk online bestand:
Plak deze sjabloon op de metalen plaat. Boor gaten en snij de mal. Het is niet nodig om roestvrij staal te gebruiken. Rol de kegel op. Buig het om te voorkomen dat het uitklapt.
De voorkant van de camera is hier:
Bekijk online bestand:
Gebruik dit patroon opnieuw om een kegel te maken. Gebruik een beitel om sleufsleuven te maken en rol dan in een kegel. Bevestig de kegel met een bocht. Beide delen worden alleen bij elkaar gehouden door wrijving van de motor. Daarom hoeft u in dit stadium niet na te denken over hoe u ze kunt oplossen.
Waaier
De waaier bestaat uit twee delen:
maaischijf en behuizing
Dit is de waaier van Kurt Shrekling, die door mij sterk is aangepast om toleranter te zijn voor longitudinale verplaatsingen. Let op het labyrint, dat luchtterugvoer door tegendruk voorkomt. Druk beide delen af en lijm de coating op de maaischijf. Met acryl epoxy kunnen goede resultaten worden behaald.
Compressor stator (diffusor)
Dit onderdeel is zeer complex van vorm. En wanneer andere onderdelen (althans theoretisch) gemaakt kunnen worden zonder het gebruik van precisie-apparatuur, is dit niet mogelijk. Erger nog, dit onderdeel heeft het grootste effect op de efficiëntie van de compressor. Dit betekent dat het feit of de hele motor werkt of niet, sterk afhangt van de kwaliteit en nauwkeurigheid van de diffusor. Daarom probeer je het niet eens handmatig te doen. Doe het op een printer.
Voor het gemak van 3D-printen is de compressorstator opgedeeld in verschillende delen. Dit zijn de STL-bestanden:
3D print en monteer zoals getoond op de foto's. Houd er rekening mee dat een 1/2 "buismoer moet worden bevestigd aan de centrale behuizing van de compressorstator. Deze wordt gebruikt om de huls op zijn plaats te houden. De moer wordt vastgezet met 3 M3-schroeven.
Sjabloon waar gaten in de moer moeten worden geboord:
Bekijk online bestand:
Let ook op de hitteafschermende kegel van aluminiumfolie. Het wordt gebruikt om verzachting van PLA-onderdelen door thermische straling van de verbrandingsvoering te voorkomen. Je kunt hier elk bierblikje gebruiken als bron van aluminiumfolie.
Je hebt een blikje nodig met een lengte van 145 mm en een diameter van 100 mm. Beter als je een pot met deksel kunt gebruiken. Anders moet u NGV met een naaf aan de onderkant van het blik installeren en heeft u extra problemen met de montage van de motor voor onderhoud.
Snijd een bodem van het blikje. Snijd aan de andere onderkant (of beter in het deksel) een rond gat van 52 mm. Snijd vervolgens de rand in sectoren, zoals te zien is op de foto's.
Steek de NGV-eenheid in het gat. Wikkel de sectoren stevig in met staaldraad.
Maak een ring van een koperen buis (buitendiameter 6 mm, binnendiameter 3,7 mm). Of beter, u kunt roestvrijstalen buizen gebruiken. De brandstofring moet goed tegen de binnenkant van uw blik passen. Soldeer het.
Boor de brandstofpijpen. Dit zijn slechts 16 stuks van 0,5 mm gaten gelijkmatig verdeeld over de ring. De richting van de gaten moet loodrecht op de luchtstroom staan. D.w.z. je moet gaten aan de binnenkant van de ring boren.
Houd er rekening mee dat de aanwezigheid van zogenaamde "hotspots" in de motoruitlaat bijna uitsluitend afhankelijk is van de kwaliteit van de brandstofring. Vuile of ongelijke gaten, en uiteindelijk krijg je een motor die zichzelf vernietigt wanneer je hem probeert te starten.De aanwezigheid van hotspots hangt veel minder af van de kwaliteit van de voering dan anderen proberen te zeggen. Maar de brandstofring is erg belangrijk.
Controleer de kwaliteit van de brandstofspray door deze te verbranden. Vlamtongen moeten gelijk zijn aan elkaar.
Wanneer u klaar bent, installeert u het brandstofpijpje in het bliklichaam.
Het enige dat u in dit stadium hoeft te doen, is alle stukjes samenvoegen. Als het goed gaat, is er geen probleem.
Smeer het deksel van het blik in met hittebestendig afdichtmiddel, u kunt silicaatlijm gebruiken met hittebestendige vulstof. U kunt grafietstof, staalpoeder, enzovoort gebruiken.
Controleer nadat de motor is gemonteerd of de rotor vrij draait. Zo ja, doe dan een voorlopige brandtest. Gebruik een krachtige ventilator om door de luchtinlaat te blazen of draai de as gewoon met dremel. Zet de brandstof licht aan en steek de stroom aan de achterkant van de motor aan. Pas de rotatie aan om de vlam de verbrandingskamer binnen te laten.
LET OP: op dit moment probeert u de motor niet te starten! Het enige doel van een brandtest is om het te verwarmen en te kijken of het zich goed gedraagt of niet. Op dit moment kunt u een butaanfles gebruiken, die vaak wordt gebruikt voor handbranders. Als alles in orde is, kun je doorgaan naar de volgende stap. Het is echter beter om de motor af te dichten met ovenafdichtmiddel (of silicaatlijm gevuld met een kleine hoeveelheid hittebestendig poeder).
U kunt de motor starten door er lucht in te blazen of door de as te draaien met een soort starter.
Wees voorbereid om meerdere NGV-schijven (en mogelijk turbines) te branden wanneer u probeert te starten. (Daarom werd aangeraden om in stap 4 verschillende back-ups te maken.) Als u eenmaal vertrouwd bent met de motor, kunt u deze op elk moment zonder problemen starten.
Houd er rekening mee dat de motor momenteel voornamelijk kan dienen voor educatieve en amusementsdoeleinden. Maar dit is een volledig functionele turbojet-motor die kan draaien naar elke gewenste snelheid (inclusief zelfdestructieve). Voel je vrij om het ontwerp te verbeteren en aan te passen om je doelen te bereiken. Allereerst heb je een dikkere as nodig om een hoger toerental en dus tractie te bereiken. Het tweede dat u moet proberen, is het buitenoppervlak van de motor omwikkelen met een metalen buis - een brandstofleiding en deze gebruiken als verdamper voor vloeibare brandstof. Een motor met een hete buitenwand is hierbij handig. Een ander ding om over na te denken is het smeersysteem. In het eenvoudigste geval kan dit de vorm aannemen van een klein flesje met een kleine hoeveelheid olie en twee pijpen - één pijp om de druk van de compressor te ontlasten en naar de cilinder te leiden, en de andere pijp om olie onder druk van de cilinder te leiden en naar de achterbalk te leiden. Zonder smering kan de motor slechts 1 tot 5 minuten draaien afhankelijk van de temperatuur van de NGV (hoe hoger de temperatuur, hoe korter de looptijd). Daarna moet je de lagers zelf smeren. En met het toegevoegde smeersysteem kan de motor lang draaien.