実習生式の不安定要素を取り除きました

２０１０／１１／２９　（月曜日）　晴れ



手近なアルミ材料をシリンダとピストンにして模型スチームエンジンを
工作しているが、アルミ材を使っているためにいろいろ制約があり、
また貧弱な工具での工作のため正確な組立てが出来ず、綱渡り的な調整で
何とか動作させている、というところである。
出来上がったスチームエンジンは昨日はよく回ったのに、今日は調子が
悪い、といった按配である。

この実習生式スチームエンジン（こんな不安定なものを苦労して作って
いるのは実習生しかいないだろう・・・）の第一欠点はピストンの
支え方である。
ピストンの出来もピストン棒を真ん中にまっすぐに立てることも出来ず
曲がっているので、ピストン棒を支えるところでその歪を吸収する必要が
あり、取り付け位置や角度を何度も何度も調整してやっとスムーズに
動くようになってくれる。
この調整のためにはネジ締めで変形してくれるものが必要で、シリンダーの
気密を保つことを兼ねてゴムパッキンを使用している。

こんなわけでゴムパッキンは調整のしやすさと気密を保つために
実習生式の一番の特徴なのだが、これがまた実習生式の最大の欠点でも
あるのだ。
ピストン棒を支えているところがゴムパッキンという柔な材料をを介して
固定されているので調整がすぐずれてしまうのだ。

そこでピストンを出来る限り正確に作って、またシリンダーの淵をなるべく
平行に平らに仕上げてゴムパッキンが無くても気密になって調整も極わずかの
変形で済むようにしてみようと工作してみた。


↓　　昨日はよく回ったのに、今日はちょっと具合が悪いなぁ・・・　　　ここがゴムパッキンというのが問題だ。



↓　　シリンダーとピストンを出来る限り正確に工作してゴムパッキンなしでも大丈夫なようにしてみた。



↓　　何とかピストンがスムーズに動くようには調整できた。　でも蒸気漏れ（水漏れ）がある。



↓　　そうだ！　接着剤で隙間を塞ごう！



蒸気漏れの隙間は極わずかだ。　接着剤で塞いでしまおう。
手持ちの接着剤には「熱・水に強い」と書いてある。　おあつらえ向きではないか！


↓　　狭い場所に接着剤を塗る。　実習生は接着剤を塗るのが苦手だ。　案の定、手はベトベト　あちこちはベタベタだ。　　



↓　　接着剤は１時間ほどで固まった。　すぐテスト実施だ。



↓　　何とか蒸気漏れは止まった。



↓　　ランプのアルコールが無くなるまで３０分以上も回し続けたが、調子よく回ってくれた。




実習生式スチームエンジンの一番の問題点だったピストン棒支えの不安定は
これで解決できたかも知れない。
しかし、今度は接着剤で蒸気漏れを防いでいるということが問題になるかも知れない。
一難去ってまた一難・・・・・にならないことを祈っている。

ある日の庭

２０１０／１１／２８　(日曜日）　晴れ


今日は日曜日。　工作実習生もお休みだ。
先月、旅行に出かけたときの写真のプリントをしたりして過ごした。
ご一緒した遠来の友人に早く送ってあげなくては・・・・

それにいろいろ庭で撮った野鳥の写真も整理した。
狭い庭でおなじみのスター達、相変わらずの舞台装置で代わり映えの無い画像だが、
今日のブログ更新のネタにしよう。



↓　　紅葉したブルーベリーに止まったシジュウから・コウちゃん。




↓　　「これはボクのだから食べちゃダメ！」　柿木に置いたコゲラ用の背脂肉。　最近はシジュウカラもよく食べにくる。　　　　




↓　　カメラを構えてる目の前のモクレンにとまったコウちゃん。　　急いで三脚からカメラを外して撮影した。　　　



↓　　水浴びをしてすぐ上のキンモクセイの枝にとまって羽繕いのカップル。　とても仲が良いんだよ。



↓　　部屋の中から撮ったコゲラ。　　手が届きそうな感じで、目線で撮ることができた。




天気予報によると明日からまた寒くなるようだ。
日陰の工作場は寒いけどまた明日から工作実習に励もう。

治具まで作ってみたのですが・・・

２０１０・１１・２７　（土曜日）　晴れ


実習生が工作しているスターリングエンジンやスチームエンジンはシリンダーとピストンに
アルミパイプとアルミ丸棒を使っている。
その理由は材料を買いに行った店にはシリンダーになるパイプとピストンになる丸棒の
組み合わせでぴったりサイズになったものはアルミのものしかなかったのだ。
本当は真鍮のものが欲しかったのだが、例えばパイプは２２ｍｍ、丸棒は１８ｍｍとか
シリンダーとピストンにするにはぶかぶかでダメだったり・・・

ちょうどこのアルミパイプは外形１８ｍｍ内径１５ｍｍ、アルミ丸棒は外形１５ｍｍで
ぴったりシリンダーとピストンになる。
ただアルミは軟らかくて、滑りが悪く、触れ合うと摩擦が大きくて目的には向いていない。
しかもアルミは軟らかいので傷がつきやすく、またネジなどを切ってもすぐガタガタになって
しまうし、半田付けも出来ない。

しかし、安直に入手できる材料としてはこれしかないのでこれを使っているのだ。
かろうじて組み立てて、何とか工夫をして微妙な調整をして、やっとこ動かしている。
だから、動作はとても不安定で、昨日は調子よく動いていたのに、今日は何だか調子が悪い、
といった具合である。

折角苦労して作ったエンジン。　いつでも快調に動いてくれるようにいろいろ工夫している
のだが、根本がダメなのだからいくら頑張っても成果はあがらない。
今日はこんな治具まで作って工作したが効果はなかった。


↓　　ピストン棒を支えるスリーブがシリンダー蓋に直角なるように工作するための治具。



↓　　取り付けられたピストン棒は取り付け面に対して直角になっている。　
　　　　ここにシリンダー蓋とスリーブを固定する。



↓　　そのままバーナーで炙って加熱して半田付けで固定する。



このスリーブを蓋に直角に取り付けるのにいつも苦労している。
今まではピストン棒をシリンダの後蓋で支えている「片持ち式」だったが
すこしでも安定になるようにシリンダ前蓋でも支える「両持ち式」に改良したい・・・
この実現にはピストン棒を支えるスリーブの直角取り付けは絶対条件だ。
そこでこんな治具を作ってみたのだが・・・

結果的には「両持ち式」実現は不可能だった。
スリーブは直角に取り付けられたが、肝心のピストンに取り付けられたピストン棒が
完全にはまっすぐ取り付けられておらず、お互いのスリーブに締め付けられて
全く動いてくれない。
ピストンにピストン棒を取り付けるときも細心の注意をしたつもりだが、大きく歪んで
しまっている。
小さなピストンの（直径１５ｍｍ）の真ん中に直角に２ｍｍの棒を立てる！
それもピストンの前と後の２本をまっすぐに立てなくてはならないのだ。
これは実習生には不可能なことだ。
ピストン棒を「両持ち」で支えるには諦めよう。

まぁ、どうせおもちゃなんだから動作が不安定でもいいじゃないか。
ここは片持ち式でいって、そのほかの不安定要素をつぶしていこう。
まず、ゴムパッキンの改善だ。
現在はありあわせの１．５ｍｍ厚の黒いゴム板を使っているが多分熱に弱いだろう。
このスチームエンジンの蒸気の温度は７８℃ぐらいだけど、これでも軟らかくなって
変形してしまうだろう。
まず、これを熱に強いものに換えてみよう。
シリコンゴムというものがあるようだ。　いつか買いにいってこよう。
さぁ、明日はこの試作機をもう少し見栄えよくしてみよう。

名残の柿の実

２０１０／１１／２６　（金曜日）　晴れ


１１月ももうすぐ終わる。
秋ももう終わりだ。
庭の柿の実もほとんど残っていない。
わずかに残った名残の柿の実を啄ばみに野鳥がやってくる。
ここのところ工作実習で忙しいが、たまには野鳥の撮影実習でもしてみよう。



↓　　朝のうちはコゲラがよくやってくる。



↓　　メジロは何羽かが群れてやってくる。



↓　　シジュウカラは一日中、何回もやってくる。　



↓　　スズメも常連だ。　　たまたまコゲラとバトルのところが撮れた。



久しぶりに野鳥の撮影実習をした。
しかし、野鳥達が来てないときは頭の中に工作のことが浮かんできてしまう。

「あれはどうしてだめなのかなぁ・・・」　
「こうすればうまくいくかもしれないなぁ・・・」

結局午後からは工作実習になってしまった。

２２回転／秒を記録しました。

２０１０／１１／２５　（木曜日）　晴れ


今日の朝はちょっと寒かった。
定時で工作するのはちょっと寒いので作業場に日があたるまで
部屋でスチームエンジンの調整をして過ごした。

２３日のテストでは秒２１回転の記録が出て喜んでいたが、
昨日は１６回転どまりの記録しか出なかった。
それが気になって朝からのテスト実施だった。

どうやら原因はすべり弁の滑り具合が渋かったみたいだ。
ネジを緩めて滑（すべ）りが滑（なめ）らかになるように
調整し直した。　
そして早速テスト開始。
蒸気に朝日が当たって白く輝いてきれいだった。


↓　　朝の実習作業。　水蒸気が立ち込めて、もやっとしている。



↓　　回転しだしてからすぐに１８回転を超えた。


↓　　秒１９回転を超えたぞ・・・・



↓　　アルミ缶ボイラーから直接の蒸気を加えてみた。　２０回転を超えてくれた。　



↓　　２２．６回転／秒が出た！　　今までの最高回転数だ。



↓　　このぐらいの回転数になると木のベースが激しく揺れる。　フライホイールのバランスがよくないのだ。
　　　　仕方がないのでシャコ万力で机の袖に押さえつけた。



何とかまた２０回転／秒を記録することができた。
しかし、実習生が作るマシンはとても不安定でしょっちゅう調整をしていなくてはならない。
まぁ、工作実習大好きの実習生はそんなことが好きだからいいけど、回って欲しいときに
回るかどうかわからないようなマシンではちょっと不満足だ。
ピストンの支え方が“片持ち式”でシリンダーの後蓋で支えているだけなのが原因の一つかも
知れない。　
今日はこれから“両持ち式”のピストンを作ってみよう。
ピストンがシリンダーの中をスムーズに動くように調整するのがとても難しい。
その難しいところが二つになるんだから調整が大変だろう。
でも気になることはやってみないと気が済まない実習生だから今日は一日中このピストン工作
で過ごした。


↓　　今日出来た部品はこれだけ。　あれこれ考えながら作業したので時間がかかってしまった。


さぁ、明日はこのピストンでテストできるかな。
明日が楽しみだ。

ボイラーを改良しました。

２０１０／１１／２４（水曜日）　晴れ


このお茶の入っていたアルミ缶を使ったボイラーは小さなアルコールランプが熱源だ。
最初に作ったときはいつもの芯の長さに合わせたので少し背を低く作ってしまった。
火力を強くしようと芯を多く出してもアルミ缶の底にくっついてしまい、
あまり火力は強くならない。
昨日の実習のとき、試しにアルミ缶にかいものをして少し背を高くしてみた。
すると、アルコールランプの炎が長く伸びてアルミ缶を強く熱したようで、
スチームエンジンは勢いよく回りだした。
そうかぁ・・・・　背が低すぎてだめだったんだ、改良しなくっちゃ

というわけで今日はボイラーの改良工作で一日が終わってしまった。


↓　　昨夜の実習のときの様子。　ボイラーに、このかいものをして背をたたくしたら火力が上がって
　　　　スチームエンジンは秒２１回転（４２÷２）で勢いよく回ってくれた。　　



↓　　ボイラー（お茶アルミ缶）を乗せる台の背を高くした。　ついでに過熱パイプも作り直した。



↓　　効き目があるかどうかわからないけど、今度はこんな形にしてみた。



↓　　背を高くしたボイラー台に加熱パイプを取り付けた。　手の入りにくいところに取り付けるので
　　　　ものすごく苦労してしまった。（時間もかかってしまった。）



↓　　夜は自室で運転テスト。　背を高くしたボイラー台とお茶アルミ缶ボイラー。



↓　　アルコールランプの芯を長く出して炎を大きくして火力を強めた。



↓　　圧力も大きくなった。　今までは“２ちょっと上”ぐらいだったが、今日は“４”まで上がった。
　　　　湯気の量も多くなったような気がする。（湯気が少しわかるかな？）



↓　　回転数計測用の突起を作って測定開始だ。



↓　　結構勢いよく回ってくれたが、昨日のようにはいかない。　最高でも１６．１回転／秒だった。



↓　　そのうち回転がぎごちなくなって、しまいにはカックンと止まってしまった。
　　　　シリンダーの前フタを開けてピストンを見てみたら、カサカサで全く油っ気がなかった。
　　　　そこでミシン油を差して再調整をした。




↓　　このアルミピストンはとても調整が難しい。　　いくら調整してもなかなかスムーズに動作してくれない。
　　　　何とか調整したけど元のようにはならなかった。




いい加減は設計で、いい加減な工作で、いい加減な調整で、やっと何とか回っている
実習生式のスチームエンジン。
ピストン棒の取り付けが真ん中ではないので（芯がでてない）シリンダーの中をスムーズには
動いてくれないのだ。
そしてアルミ材は軟らかくて粘っこいからピストンとシリンダーはくっつきあってしまう。
やっぱり真鍮のシリンダーとピストンにしなくてはだめだ。
なにか良い方法はないだろうか・・・・（ため息）

スチームエンジンが回ってくれました！

２０１０／１１／２３　（火曜日）　晴れ


昨日のテストですべり弁の移動範囲が大きすぎることがわかった。
今日はその辺りを設定しなおして早速テストを始めた。


↓　　工作台のすぐ近くでテスト。　スチームエンジンはボイラーで蒸気を発生させるので
　　　　屋外でも平気でテストできる。（少々の風が吹いても問題なくテストできると思う）　



↓　　このスチームエンジンは水漏れ（お湯漏れ？）がすごい。　すべり弁の回りは水浸しだ。
　　　　蒸気がシリンダーの中で水（お湯）に戻ってるんだ。



↓　　ボイラーの蒸気圧が上がってスチームエンジンが回りだした。　２～３回転／秒ぐらいかな？



秒２、３回転というのはとてもゆっくりだ。
こんな回転しかしないのかな？
ピストンの移動距離（ストローク）を小さくしてみた。
（初期の設定は３０ｍｍだった。　それを半分の１５ｍｍにしてみた。
するとどうだろう、回転数は倍以上に上がったではないか！
そうか・・・　ストロークが大きすぎて蒸気が足りなかったのかも知れない。
よし、この値でＯＫとしよう。

スチームエンジンはどうも水浸しで具合が悪い。
そこでボイラーから出た蒸気をもう一度加熱して水分を減らしてみようと
「加熱器」を取り付ける工作をした。


↓　　銅パイプを渦巻きにして火の中に置き、ここに蒸気を通して加熱する。（予定）



↓　　渦巻きの両端に真鍮パイプをロウ付けした。　このパイプにシリコンチューブをはめる。
　　　　銅管と真鍮パイプ（異種金属だよね）のロウ付けを初めて経験したが、ちょっと難しかった。



↓　　加熱器をボイラー（アルコールランプ）の上に取り付けた。



↓　　加熱器付きボイラーの様子。　果たして効果はあるのだろうか？



腕時計を見てみるともう４時を過ぎている。
そろそろ今日の工作を終えよう。
片づけをしているとき、例の　♪　夕焼けこやけで日が暮れて・・・　のメロディが聞こえてきた。
あぁ、また今日も定時まで働いてしまったよ。



↓　　夜は部屋でテスト開始だ。　　回転確認用の赤矢印を貼り付けた。



↓　　赤矢印が完全に輪になって見える。　ＳＳは１／１０。　１０回転／秒ぐらいで回ってるのでは？



↓　　やっぱり正確な回転数が知りたい・・・　フライホイールに計数よう突起を貼り付けた。



↓　　突起（フラーホイールに２箇所）で断続される光線の数をカウンターで数える。
　　　　その結果は４２Ｈｚと計数された。　回転数は４２の半分、２１回転／秒だ。



出来上がったスチームエンジンは秒２１回転を記録した。
これは通常の回転数（ｒｐｍ）に換算すると１２６０回転のことだからたいしたもんだよ。
明日からエンジンをブラッシュアップして更に回転数が上がるようにしてみよう。

回りませんでした・・・・・

２０１０／１１／２２　（月曜日）　雨


スチームエンジンももう少しで出来上がるところまできた。
今日は雨降りだけど、そんなことで実習を休みにするような実習生じゃない。
雨が吹き込まないように注意しながら工作を続けた。


↓　　すべり弁の加工。
　　　　細長い穴を開けるのだが丸穴を並べて開けてヤスリでゴリゴリの原始的な方法で実現。　　　



↓　　出来上がったすべり弁の部品。



↓　　そのとき、雨が一段と激しく振り出した。　記念に写真を撮っておこっと・・・・



↓　　組み立てたすべり弁。　　これでシリンダーに流れる蒸気の向きを切り替える。
　　　　結構手間がかかってしまった。



↓　　すべり弁支えや接続ロッドを作って仮組立てをしてみた。



スチームエンジンの組立てを一応終えて、蒸気の変わり口から息を吹き出して動作させてみた。
顔が真っ赤になるほどの力で息を吹き込むとフライホイールがくるくると回ってくれた。
これなら、ひょっとすると蒸気の力で回るかも知れない！



↓　　　ボイラーからの蒸気を入れてみた。　全然回らない・・・・



そりゃそうだよ。
まだ全然調整していないんだから・・・・・



↓　　すべり弁の中を見ながらピストンと弁の位置を確認してみた。
　　　　弁の移動量（ストローク）は２０ｍｍもある。　正確には６ｍｍ程度がベターのようだ。



↓　　弁を駆動するロッドを外して手動で動かしてピストンの動きを確認した。



↓　　ピストンが右移動、左移動する位置をマークした。　ほんのわずかの移動距離だ。


すべり弁の移動距離（ストローク）を大きくし過ぎたようだ。
明日はこの測定値を基に弁の動作値を修正しよう。
それにしてもスチームエンジンって水浸しになるんだね。
激しく噴出す熱水と蒸気。　回りは水浸しだ。
さぁ、明日はぐるぐる回ってくれるかな？
ちょっと自信がなくなってきたよ・・・・・

すべり（滑り）弁の工作

２０１０／１１／２１　（日曜日）　晴れ


スチームエンジンももうちょっとで出来上がる。
今日はすべり（滑り)弁の工作をした。
この機構の工作は初めてで、考え考え工作をしたので思わぬ時間がかかってしまった。


↓　　すべり弁の材料は３ｍｍ厚の真鍮板。　３ｍｍ厚ともなると部品を切り出すのも大変だ。



↓　　すべり弁をすべり弁支えに固定する部分はロウ付けで接着して作る。



↓　　部品を火床に並べてこれからロウ付けだ。　　片側ずつロウ付けした。



↓　　細かい部分をきっちり曲げるのはとても難しい。　こういうときにロウ付けで処理するとうまくいく。
　　　　ただロウ付けのときのフラックス除去がうまく出来ず、ちょっと汚くなってしまう。



↓　　まだ出来上がらないけど仮組立てしてみた。



↓　　今日の工作で作った部品。　　すべり弁はまだこれから加工しなくてはならない・・・　　



↓　　すべり弁はこの辺に取り付ける。　これが出来上がればスチームエンジンはぐるぐる回ってくれるはずだ。



スチームエンジンが回ってくれるまであと一歩のところまできた。
明日は回るところが見られるだろうか・・・・・
明日が楽しみだ。

ピストン部が出来上がりました。

２０１０／１１／２０　（土曜日）　晴れ


昨夜のテストの結果、１０ｍｍ厚のピストンは取り付け角度のわずかなずれで
摩擦が大きくなってしまい、調整が非常に困難なことが予想された。
そこで今日はピストンの厚さを半分の５ｍｍにして作り直した。
ピストンが薄いとそれだけ漏れる蒸気も多くなると思うけれど、
「スチームエンジンはエネルギーの大きな水蒸気を使うから多少の漏れは
平気だ」という参考記事を頼りに、調整が楽なように薄いピストンにした。
朝から熱心に工作して、一応ピストン部を作り終えた。



↓　　シリンダー後蓋とゴムパッキン。



↓　　新しく作った５ｍｍ厚ピストンを組み込んでみた。



↓　　組みあがったシリンダーとピストン。　口で空気を吹き込んでみると何とかスムーズに動いてくれた。



↓　　シリンダ支えや連接棒を作って、仮組立てをしてみた。



↓　　今日までに作りあげた部品。　　



↓　　内部をきれいにして再組立てしたピストン部。



↓　　まだ完成ではないけど、ピストンにボイラーを繋いでどのくらいの圧力が出るか試してみた。



↓　　ボイラーに火を入れて加熱した。



↓　　圧力が上がって半回転した。（上死点から下死点まで）



↓　　ピストンの裏側から、もうもうと蒸気が漏れ出す。　水滴も激しく噴出す。　



フライホイールを手で押さえて、ピストンが押す力を確認してみた。
結構、力強い。
まだ弁機構が無いので回転することは出来ないが、回ろうとする力は感じることができた。
さぁ、明日はスチームエンジンの心臓部（だと思います）、弁機構の工作をしよう。
早く完成させて勢いよく回るスチームエンジンを眺めてみたい。