L'étage du compresseur est le plus difficile à fabriquer et le plus important pour le fonctionnement de la turbine. Habituellement, il faut un outil d'usinage CNC précis ou un entraînement manuel pour l'assembler. Heureusement, le compresseur fonctionne à basse température et peut être imprimé sur une imprimante 3D.
Une autre chose qui est généralement très difficile à reproduire dans la maison conditions, c'est ce qu'on appelle la "lame de buse" ou tout simplement NGV. Par essais et erreurs, l'auteur a trouvé un moyen de le faire sans utiliser de machine à souder ou d'autres outils exotiques.
Ce qui est nécessaire:
1) Imprimante 3D capable de travailler avec du fil PLA. Si vous en avez un cher comme Ultimaker, c'est très bien, mais un moins cher comme Prusa Anet fera l'affaire;
2) Vous devez avoir suffisamment de PLA pour imprimer toutes les pièces. L'ABS ne convient pas à ce projet, car il est trop mou. Vous pouvez probablement utiliser du PETG, mais cela n'a pas été testé, alors faites-le à vos risques et périls;
3) Une boîte de la taille appropriée (diamètre 100 mm, longueur 145 mm). De préférence, le pot devrait avoir un couvercle amovible. Vous pouvez prendre une boîte ordinaire (par exemple, à partir de morceaux d'ananas), mais vous devrez alors faire un couvercle en métal pour cela;
4) Feuille de fer galvanisée. Une épaisseur de 0,5 mm est optimale. Vous pouvez choisir une épaisseur différente, mais vous pouvez avoir des difficultés à plier ou à moudre, alors soyez prêt. Dans tous les cas, vous aurez besoin d'au moins une courte bande de fer galvanisé d'une épaisseur de 0,5 mm pour réaliser une entretoise pour le carter de turbine. Convient à 2 pcs. Taille 200 x 30 mm;
5) Tôle d'acier inoxydable pour la fabrication d'une roue de turbine, d'une roue NGV et d'un carter de turbine. Encore une fois, une épaisseur de 0,5 mm est optimale.
6) Une tige en acier solide pour la fabrication d'un arbre de turbine. Attention: l'acier doux ne fonctionne tout simplement pas ici. Vous aurez besoin d'au moins un peu d'acier au carbone. Les alliages durs seront encore meilleurs. Le diamètre de l'arbre est de 6 mm. Vous pouvez choisir un diamètre différent, mais vous devrez alors trouver les bons matériaux pour la fabrication du moyeu;
7) 2 pièces. Roulements 6x22 626zz;
8) buses 1/2 "de 150 mm de long et deux raccords d'extrémité;
9) une perceuse;
10) Aiguisé
11) dremel (ou quelque chose de similaire)
12) Scie à métaux pour métal, pinces, tournevis, matrice M6, ciseaux, étau, etc.
13) un morceau de tuyau en cuivre ou en acier inoxydable pour atomiser le carburant;
14) Un ensemble de boulons, écrous, pinces, tubes en vinyle et autres choses;
15) Brûleur au propane ou au butane
Si vous souhaitez démarrer le moteur, vous aurez également besoin:
16) Réservoir de propane. Il existe des moteurs à essence ou au kérosène, mais les faire fonctionner avec ces carburants est un peu difficile. Il est préférable de commencer avec du propane, puis de décider si vous souhaitez passer au carburant liquide ou si vous êtes déjà satisfait du gazole;
17) Un manomètre capable de mesurer une pression de plusieurs mm d'eau.
18) Tachymètre numérique pour mesurer la vitesse de la turbine
19) Démarreur. Pour démarrer un turboréacteur, vous pouvez utiliser:
Ventilateur (100 W ou plus). Mieux centrifuge)
un moteur électrique (d'une puissance de 100 W ou plus, 15 000 tr / min; vous pouvez utiliser votre dremel ici).
Faire le moyeu
Le hub sera composé de:
Tuyau de dérivation 1/2 "de 150 mm de long;
deux raccords 1/2 "pour tuyaux;
et deux roulements 626zz;
Avec une scie à métaux, coupez les arbres de Noël des raccords et utilisez une perceuse pour agrandir les trous restants. Insérez les roulements dans les écrous et vissez les écrous sur la buse. Le hub est prêt.
Faire un arbre
La théorie (et l'expérience dans une certaine mesure) dit que cela ne fait aucune différence que vous fabriquiez un arbre en acier doux, en acier dur ou en acier inoxydable. Alors choisissez celui qui vous est le plus accessible.
Si vous prévoyez d'obtenir une traction décente d'une turbine, il est préférable d'utiliser une tige en acier d'un diamètre de 10 mm (ou plus). Cependant, au moment de la rédaction du présent document, il n'y avait qu'un arbre de 6 mm seulement.
Coupez le fil M6, d'un côté, avec une longueur de 35 mm. Ensuite, vous devez couper le filetage de l'autre extrémité de la tige de sorte que lorsque la tige est insérée dans le moyeu (les roulements butent contre l'extrémité de la buse, ils sont serrés avec les écrous que vous avez faits à partir des raccords de tuyau) et lorsque les contre-écrous sont vissés à l'extrémité du filetage des deux côtés, entre les écrous et les roulements laissent un petit jeu. Il s'agit d'une procédure très compliquée. Si le fil est trop court et que le jeu longitudinal est trop grand, vous pouvez couper le fil un peu plus loin. Mais si le fil semble trop long (et qu'il n'y a pas du tout d'écartement longitudinal), il sera impossible de le fixer.
En option, les arbres de l'imprimante laser, ils ont exactement 6 mm de diamètre. Leur inconvénient est que leur limite est de 20 à 25 000 tr / min. Si vous voulez des régimes plus élevés - utilisez des tiges plus épaisses.
Impression 3D de roues de turbine et de matrices NGV
Pour la fabrication d'une roue de turbine, ou plutôt de ses pales, des matrices de presse sont utilisées.
La forme de la lame devient plus lisse si vous appuyez sur la lame non pas à la forme finale en une seule étape (passe), mais à une forme intermédiaire (1ère passe) et seulement ensuite à la forme finale (2e passe). Par conséquent, il existe une STL pour les deux types de moules. Pour le 1er passage et pour le second.
Voici les fichiers STL pour les roues NGV et les fichiers STL pour les matrices de roues de turbine:
Fabrication de roue
Cette conception utilise 2 types de roues en acier. A savoir: roue de turbine et roue NGV. L'acier inoxydable est utilisé pour leur fabrication. S'ils étaient en matériau léger ou galvanisé, ils suffiraient à peine à montrer le fonctionnement du moteur.
Vous pouvez couper des disques à partir d'une feuille de métal, puis percer un trou au centre, mais vous n'entrerez probablement pas au centre. Par conséquent, percez un trou dans la feuille de métal, puis collez le gabarit en papier de sorte que le trou dans le métal et l'emplacement du trou dans le gabarit en papier correspondent. Coupez le métal selon le motif.
Vous pouvez trouver et télécharger les modèles ci-dessous:
modèle de roue de turbine
Voir le fichier en ligne:
modèle de pale de turbine
Voir le fichier en ligne:
Percez des trous auxiliaires. (Notez que les trous centraux doivent déjà être percés.Notez également que la roue de turbine n'a qu'un trou central.)
Il serait également intéressant de laisser un peu de marge lors de la coupe du métal, puis de meuler le bord des disques à l'aide d'une perceuse et d'un affûteur.
À ce stade, il peut être préférable de créer plusieurs disques de sauvegarde. De plus, il sera clair pourquoi.
Formation de lame
Les disques coupés sont difficiles à insérer dans la matrice. Utilisez une pince pour faire tourner légèrement les lames. Les disques avec des lames pré-torsadées sont beaucoup plus faciles à former des matrices. Saisissez le disque entre les moitiés de la presse et enfoncez-le dans un étau. Si les matrices ont été prélubrifiées avec de l'huile de machine, tout ira beaucoup plus facilement.
L'étau est une presse plutôt faible, vous devrez donc probablement frapper le nœud avec un marteau pour le comprimer davantage. Utilisez quelques coussins en bois pour ne pas casser les matrices en plastique.
La formation en deux étapes (en utilisant des matrices de premier passage et des matrices de deuxième passage pour finaliser le formulaire) donne des résultats nettement meilleurs.
Nous faisons un support
Le fichier de document avec le modèle de support est ici:
Voir le fichier en ligne:
Découpez la pièce dans une tôle d'acier inoxydable, percez les trous requis et pliez la pièce comme indiqué sur les photos.
Nous fabriquons un jeu d'entretoises métalliques
Si vous avez un tour, vous pouvez faire tous les entretoises dessus. Une autre façon de procéder consiste à découper plusieurs disques plats dans une feuille de métal, à les placer l'un sur l'autre et à les serrer fermement avec des boulons pour obtenir une pièce volumineuse.
Utilisez ici une tôle d'acier doux (ou galvanisé) de 1 mm d'épaisseur.
Les documents avec des modèles d'espaceurs sont ici:
Vous aurez besoin de 2 petits disques et 12 grands. La quantité est donnée pour une tôle de 1 mm d'épaisseur. Si vous utilisez des disques plus fins ou plus épais, vous devrez ajuster le nombre de disques pour obtenir l'épaisseur globale correcte.
Couper des disques et percer des trous. Tournez les disques de même diamètre comme décrit ci-dessus.
Rondelle d'appui
Étant donné que la rondelle de support contient l'ensemble NGV, vous devez utiliser un matériau plus épais ici. Vous pouvez utiliser une rondelle ou une tôle en acier appropriée (noire) d'une épaisseur d'au moins 2 mm.
Modèle pour une rondelle:
Voir le fichier en ligne:
Assemblage de l'intérieur du NGV
Vous avez maintenant tous les détails pour assembler le GNV. Installez-les sur le moyeu comme indiqué sur les photos.
La turbine a besoin d'une certaine pression pour un fonctionnement normal. Et pour empêcher la libre circulation des gaz chauds, nous avons besoin de ce que l'on appelle le "carter de turbine". Sinon, les gaz perdront la pression immédiatement après avoir traversé le GNV. Pour un bon fonctionnement, le carter doit correspondre à la turbine + un petit espace. Puisque notre roue de turbine et notre roue NGV ont le même diamètre, nous avons besoin de quelque chose pour fournir le dégagement nécessaire. C'est quelque chose - l'entretoise du boîtier de la turbine. Il s'agit simplement d'une bande de métal enroulée autour d'une roue NGV. L'épaisseur de cette feuille détermine la quantité de jeu. Utilisez 0,5 mm ici.
Il suffit de couper une bande de 10 mm de large et de 214 mm de long à partir d'une feuille d'acier de 0,5 mm d'épaisseur.
Le carter de turbine lui-même sera un morceau de métal, le long du diamètre de la roue NGV. Ou mieux quelques morceaux. Ici, vous avez plus de liberté pour choisir l'épaisseur. Le boîtier n'est pas seulement une bande, car il a des oreilles de fixation.
Le fichier de documentation avec le modèle pour le carter de turbine est ici:
Voir le fichier en ligne:
Glissez l'entretoise de boîtier sur les lames NGV. Fixez avec du fil d'acier. Trouvez un moyen de fixer l'entretoise afin qu'elle ne bouge pas lorsque vous retirez le fil. Vous pouvez utiliser la soudure.
Retirez ensuite le fil et enroulez le carénage de la turbine sur l'entretoise. Utilisez à nouveau du fil pour bien envelopper.
Faites comme indiqué sur les photos. La seule connexion entre le NGV et le moyeu sont les trois vis M3.Cela limite le flux de chaleur du GNV chaud vers le moyeu froid et empêche les roulements de surchauffer.
Vérifiez si la turbine peut tourner librement. Sinon, alignez le boîtier NGV en changeant la position des écrous de réglage sur les trois vis M3. Faites varier le NGV jusqu'à ce que la turbine puisse tourner librement.
Faire une chambre de combustion
Voir le fichier en ligne:
Collez ce modèle sur le dessus de la tôle. Percez des trous et coupez le moule. Il n'est pas nécessaire d'utiliser de l'acier inoxydable. Roulez le cône. Pour vous assurer qu'il ne se déplie pas, pliez-le.
L'avant de la caméra est ici:
Voir le fichier en ligne:
Utilisez à nouveau ce modèle pour créer un cône. Utilisez un ciseau pour faire des fentes en coin, puis roulez dans un cône. Fixez le cône avec un coude. Les deux parties sont maintenues ensemble uniquement par friction du moteur. Par conséquent, vous n'avez pas besoin de réfléchir à la façon de les corriger à ce stade.
Roue
La roue se compose de deux parties:
disque de lame et boîtier
Il s'agit de la roue de Kurt Shrekling, qui a été considérablement modifiée par moi pour être plus tolérante aux déplacements longitudinaux. Faites attention au labyrinthe, qui empêche le retour d'air en raison de la contre-pression. Imprimez les deux pièces et collez le revêtement sur le disque de la lame. De bons résultats peuvent être obtenus en utilisant de l'époxy acrylique.
Stator de compresseur (diffuseur)
Cette partie est de forme très complexe. Et lorsque d'autres pièces peuvent être (au moins théoriquement) fabriquées sans utiliser d'équipement de précision, ce n'est pas possible. Pire encore, cette partie a le plus grand effet sur l'efficacité du compresseur. Cela signifie que le fait que l'ensemble du moteur fonctionne ou non dépend fortement de la qualité et de la précision du diffuseur. C’est pourquoi n’essayez même pas de le faire manuellement. Faites-le sur une imprimante.
Pour la commodité de l'impression 3D, le stator du compresseur est divisé en plusieurs parties. Voici les fichiers STL:
Imprimez en 3D et assemblez comme indiqué sur les photos. Veuillez noter qu'un écrou de tuyau de 1/2 "doit être fixé au boîtier central du stator du compresseur. Il sert à maintenir le manchon en place. L'écrou est fixé avec 3 vis M3.
Gabarit où percer des trous dans l'écrou:
Voir le fichier en ligne:
Faites également attention au cône de protection thermique en feuille d'aluminium. Il est utilisé pour empêcher le ramollissement des pièces en PLA en raison du rayonnement thermique du revêtement de combustion. Vous pouvez utiliser n'importe quelle canette de bière ici comme source de papier d'aluminium.
Vous aurez besoin d'une boîte de conserve d'une longueur de 145 mm et d'un diamètre de 100 mm. Mieux si vous pouvez utiliser un pot avec un couvercle. Sinon, vous devrez installer NGV avec un moyeu au fond de la boîte et vous aurez des problèmes supplémentaires avec l'assemblage du moteur pour la maintenance.
Coupez un fond de boîte de conserve. À l'autre fond (ou mieux dans le couvercle), découpez un trou rond de 52 mm. Coupez ensuite son bord en secteurs, comme le montrent les photos.
Insérez l'ensemble NGV dans le trou. Enveloppez les secteurs étroitement avec du fil d'acier.
Faites un anneau à partir d'un tube en cuivre (diamètre extérieur 6 mm, diamètre intérieur 3,7 mm). Ou mieux, vous pouvez utiliser des tubes en acier inoxydable. L'anneau de carburant doit être bien ajusté contre l'intérieur de votre boîte. Soudez-le.
Percez les buses de carburant. Ce ne sont que 16 pièces de trous de 0,5 mm réparties uniformément sur l'anneau. La direction des trous doit être perpendiculaire au flux d'air. C'est-à-dire vous devez percer des trous à l'intérieur de l'anneau.
Veuillez noter que la présence de soi-disant «points chauds» dans l'échappement du moteur dépend presque exclusivement de la qualité de la bague de carburant. Trous sales ou inégaux, et à la fin, vous obtenez un moteur qui se détruit tout simplement lorsque vous essayez de le démarrer.La présence de points chauds dépend beaucoup moins de la qualité de la doublure que d'autres tentent de le dire. Mais l'anneau combustible est très important.
Vérifiez la qualité du jet de carburant en le brûlant. Les langues de flamme doivent être égales les unes aux autres.
Une fois terminé, installez la buse de carburant dans le corps de la boîte.
Tout ce que vous avez à faire à ce stade est de rassembler toutes les pièces. Si tout va bien, il n'y aura pas de problème.
Enduisez le couvercle de la boîte d'un scellant résistant à la chaleur, vous pouvez utiliser de la colle au silicate avec un enduit résistant à la chaleur. Vous pouvez utiliser de la poussière de graphite, de la poudre d'acier, etc.
Une fois le moteur assemblé, vérifiez si son rotor tourne librement. Si c'est le cas, faites un essai de feu préliminaire. Utilisez un ventilateur puissant pour souffler à travers l'admission d'air ou faites simplement tourner l'arbre avec le dremel. Allumez légèrement le carburant et allumez le flux à l'arrière du moteur. Ajustez la rotation pour laisser la flamme entrer dans la chambre de combustion.
FAITES ATTENTION: à ce stade, vous n'essayez pas de démarrer le moteur! Le seul but d'un essai au feu est de le chauffer et de voir s'il se comporte bien ou non. À ce stade, vous pouvez utiliser une bouteille de butane, qui est couramment utilisée pour les brûleurs à main. Si tout va bien, vous pouvez passer à l'étape suivante. Cependant, il est préférable de sceller le moteur avec du produit d'étanchéité pour four (ou de la colle de silicate remplie d'une petite quantité de poudre résistant à la chaleur).
Vous pouvez démarrer le moteur en soufflant de l'air dedans ou en faisant tourner son arbre avec une sorte de démarreur.
Soyez prêt à graver plusieurs disques NGV (et éventuellement des turbines) lorsque vous essayez de démarrer. (C'est pourquoi il a été recommandé d'effectuer plusieurs sauvegardes à l'étape 4.) Une fois que vous vous êtes familiarisé avec le moteur, vous pouvez le démarrer sans aucun problème à tout moment.
Veuillez noter qu'à l'heure actuelle, le moteur peut servir principalement à des fins éducatives et de divertissement. Mais c'est un turboréacteur entièrement fonctionnel qui peut tourner à n'importe quelle vitesse souhaitée (y compris celles auto-destructrices). N'hésitez pas à améliorer et à modifier le design pour atteindre vos objectifs. Tout d'abord, vous aurez besoin d'un arbre plus épais pour obtenir des régimes plus élevés et donc de la traction. La deuxième chose à essayer est d'envelopper la surface extérieure du moteur avec un tuyau métallique - une conduite de carburant et de l'utiliser comme évaporateur pour le carburant liquide. Un moteur avec une paroi extérieure chaude est utile ici. Une autre chose à penser est le système de lubrification. Dans le cas le plus simple, cela peut prendre la forme d'une petite bouteille avec une petite quantité d'huile et deux tuyaux - un tuyau pour relâcher la pression du compresseur et la diriger vers le cylindre, et l'autre tuyau pour diriger l'huile du cylindre sous pression et la diriger vers la poutre arrière. Sans lubrification, le moteur ne peut fonctionner que pendant 1 à 5 minutes en fonction de la température du GNV (plus la température est élevée, plus le temps de fonctionnement est court). Après cela, vous devez lubrifier les roulements vous-même. Et avec le système de lubrification supplémentaire, le moteur peut fonctionner pendant longtemps.