废旧硬盘的重生改造特斯拉涡轮的方法图解

生活DIY | 电子 / 作者:小棉裤 / 时间:2014-01-10 / 23047℃

废旧硬盘的重生

这个制作项目能够充分利用那些躺尸以久的废硬盘。

学术上它叫做特斯拉涡轮机,空气,蒸汽,油,或者其他任何一种流体喷射进一系列叠置平滑圆盘的边缘,流体在圆盘的间隙间旋转向内流动,耗尽动能后从盘片中心的排水孔流出

普通的涡轮里运动流体的动能直接在接触时转移到涡轮叶片上,但是在特斯拉涡轮机里直接转移到盘片边缘的动能比例很小。相反它运用了附面层效应,也就是流体和盘片表面的附着力转移能量,这和飞机机翼产生升力的原理是相同的。

1   需要准备的材料、工具以及背景资料

制作这样一台特斯拉涡轮机,你需要一些坏掉的硬盘驱动器,一些库存材料(铝材和压克力材料),一个带有铣床的工作台,以及一台四爪卡盘车床。

维基百科是很好的参考资料:

http://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_turbine

还有下面这些文章可供参考:

尼古拉特斯拉

附面层效应

雷诺数

我的涡轮机用40psi(约275.8kPa)压力的压缩空气驱动,很容易就能达到一万到一万五千转的转速。它虽然转速高但是扭矩低,一根手指就可以安全地让它停下来。

更多地制作细节可以参看我的网页:

http://staff.washington.edu/sbtroy/turbine/turbine.html

2   在盘片上打排气孔

首先是拆解硬盘。但是我想如果你决心做这个,很容易就能找到方法,不是么?

在硬盘盘片上钻出出水孔最简单的方式是铣床和回转工作台。在工作台中心夹紧一叠盘片,然后就可以加工出任何旋转对称的图案。当然在加工之前要检查一下拆出的盘片是铝材质的,要是脆硬玻璃材质的话可是会在钻孔时坏掉的。

我在盘片上打了两种形貌的孔,一种是旋转对称的大小不等的圆,另一种是旋转对称的圆弧。加工出圆弧的那些盘片处于最顶端,所以圆弧孔上有些撕裂,下方的盘片就好很多。

译注:盘片可以用任何想得到的材料,比如说这里的光盘盘片制作的特斯拉涡轮机:

http://www.instructables.com/id/Build-an-Amazing-Tesla-CD-Turbine/?ALLSTEPS

3   制作或回收垫片

盘片之间的理想间距取决于以下几个变量,包括流体的粘度,速度和温度。可以通过下面的网页计算出合适的垫片尺寸,或者将硬盘里原先的垫片拿回来用。

计算垫片尺寸

我有点懒,所以就直接回收利用了原来盘片间的垫片。这样做的好处是它们和盘片有着相同的内径。这些垫片大约0.05英寸(0.127厘米)厚,计算得出的理想垫片大约是0.012英寸(0.03厘米)厚,但是这里尺寸差异影响并不大。

4   涡轮轴

这是用根铝材在车床上简要加工出来的。中间部分的直径大约是0.98英寸(2.49厘米,按照盘片中心开孔的尺寸车的),长约1.77英寸(4.5厘米,这是为了搭配2英寸(5.08厘米)厚的压克力材料)。

两端的直径较小,这样能够安装进我找来的滚珠轴承。

 
5   制作套环

套环是用铝块加工出来的,内径0.98英寸(2.49厘米),大约0.3英寸(0.762厘米)厚,能够用一个#10-32螺钉固定。

 
6   转子总成

在涡轮轴中心装进盘片,垫片,以及套环,最后拧紧套环上的螺丝将所有的部件固定在一起。我用了11张盘片和10个垫片。试图将所有的排气孔对齐。注意,如果两个套环之间的压力不够或者螺丝没上紧,此时的盘片就会自身绕着轴旋转而不会带着轴旋转。

 
7   制作涡轮室

这是一块4.75英寸x4.75英寸x2英寸(12.06厘米x12.06厘米x5.08厘米)的压克力块,用四爪卡盘固定后车出进水孔和涡轮室。进水孔是0.25英寸(0.635厘米)直径,其他的螺丝孔为1/4-20尺寸(1/4英寸(0.635厘米)外径螺纹,20牙)。

我用压克力材料是因为手头的示范讲座刚要用到它,也可以用金属甚至木材做同样的涡轮室。要注意的是如果用蒸汽驱动的话,木材可能吸湿膨胀的过于严重。

 
8   制作侧面板

侧面板是4.75英寸x4.75英寸x0.47英寸(12.065厘米x12.065厘米x1.19厘米)的压克力板,1/4英寸(0.635厘米)的螺丝孔和涡轮室上的尺寸位置一样。中心孔直径0.6英寸(1.524厘米),凹槽深度为0.28英寸(0.71厘米)。

边上的两个0.6英寸(1.524厘米)的中心孔是唯一的排气口。气流的螺旋沿着盘片表面指向中心,通过排气孔和滚珠轴承的气隙,最终从这两个中心孔排出。

虽然我没这么做,但是原理上来说侧面板上更多的排气孔能够提高效率。

 
9   总装

按照图片,依次安装各部件:

 
10   完工后的涡轮机和视频

完成。

 

看它的转速,能达到每分钟15000转! 听它的声音,绝对让你血脉贲张!

 

附上图纸下载链接:

Turbine_CAD.dwg

Turbine_CAD.pdf



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