Dieses funktionstüchtige Modell eines Stirling-Motors wurde aus Festplattenteilen und Fundstücken vom Schrott konstruiert und gebaut.
Zutaten
- zwei Festplatten (davon verwendet 2×Chassis, 2×Befestigungsschienen, 1×Datenscheibe)
- Flaschenkorken (Wein oder Sekt), Durchmesser ca. 25 mm, muss durch die Öffnung in der Datenscheibe der Festplatte passen.
- Fahrradspeiche
- Luftballon, klein, Farbe beliebig
- zwei Schraubverschlüsse von Getränkeflaschen
- Getränkeflasche (Mineralwasser o.ä., möglichst groß )
- Schaumstoff (Iso-Matte) oder sonstiges aus Verpackungsmaterial
- kleine Lüsterklemme
- diverse Kleinteile aus Alu oder Messing, Stahldraht und etwas Angelschnur, Schrauben (M3)
- Zweikomponenten-Kleber, hitzebeständig, etwa JB Weld oder Uhu Plus
- Sekundenkleber
Beschreibung
Angeregt durch meine Faszination für technischen Modellbau und Maschinen habe ich kurzfristig den Entschluss gefasst, am Wettbewerb teilzunehmen. Begonnen hat das ganze vor ein paar Jahren, als ich das Buch "DER STIRLINGMOTOR - einfach erklärt und leicht gebaut" von Dieter Viebach in die Hand bekam. Nach kurzer Zeit hatte ich meinen ersten Stirlingmotor gebaut.
Prinzip und genereller Aufbau eines Stirling-Motors erklärt etwa die Wikipedia, diverse Bau-Anleitungen finden sich unter https://sites.google.com/site/reukpower/home. Es ist schon verblüffend, mit welch geringem Aufwand eine kleine Maschine gebaut werden kann, die durch einfaches Zuführen von Wärme (oder auch Kälte) zum Leben zu erweckt wird.
Video
Aufbau des Stirlingmotors
Von der Getränkeflasche das obere Stück mit dem Schraubgewinde abtrennen. Das ganze wird auf das obere Festplattenchassis geklebt und dient zusammen mit einem Stück eines Luftballons als Arbeitszylinder des Stirlingmotors. An dieser Stelle muss ein etwa 7 mm grtoßes Loch in das Chassis gebohrt werden.
Als Verdrängungszylinder wird ein Stück des Mittelteils der Getränkeflasche verwendet. Einen etwa 40 mm hohen Ring sauber abtrennen und später mit Zweikomponentenklebstoff zwischen die beiden Festplattenchassis verkleben. Der Verdrängerkolben wird aus mehreren kreisrunden Schaumstoffscheiben (Iso-Matte oder auch Styropor) zusammengeklebt, er soll eine Gesamthöhe von ca 25 mm haben. Der Durchmesser soll etwa 2 mm geringer sein als der Durchmesser des Verdrängungszylinders. Wichtig ist, dass der Kolben auf keinen Fall die Zylinderwand berührt. In den Verdrängerkolben wird exakt im Mittelpunkt ein gerades Stück Stahldraht mit 1 mm Durchmesser (etwa 50 mm lang) möglichst senkrecht eingepresst und verklebt – wird als Hubstange verwendet.
In das obere Festplattenchassis wurde dort, wo früher der Festplattenmotor saß, ein passendes Messingrundstück in die vorhandene zentrische Bohrung eingepresst und verklebt. Dieses Rundstück muss eine Bohrung mit dem gleichen Durchmesser wie die Hubstange (hier 1 mm) haben. Wichtig: Die Hubstange muss sehr leicht in dem Messingstück gleiten, auf keinen Fall darf sie klemmen.
An das obere Ende der Hubstange wird eine Hälfte einer Lüsterklemme angeschraubt, entfernen Sie vorher die Kunststoffummantelung der Klemme. An das andere Ende der Lüsterklemme wird ein Stück Angelschnur geklemmt, dessen oberes Ende an dem Nocken der Kurbelwelle festgeknotet wird.
Durch Ausschneiden werden aus zwei Schraubverschlüssen von Getränkeflaschen zwei Kunststoffunterlegscheiben gebastelt und mit einer zirca 3 mm großen Bohrung versehen.
Nun wird das obere Stück eines Luftballons abgeschnitten und mittig oben ein kleines Loch eingepickst, so dass man mit einer M3-Schraube (möglichst aus Kunststoff) und den beiden Kunststoff-Scheiben den Luftballon verbinden kann.
An das obere Ende der M3-Schraube wird nun ein Stück Kupferdraht gebogen und an dieser befestigt. Zur Längenanpassung wird die andere Hälfte der Lüsterklemme verwendet. (Kann auch entfallen, man muss dann allerdings sehr exakt arbeiten, damit die Länge stimmt.) Die beiden Befestigungsschienen der Festplatten werden senkrecht stehend auf das obere Festplattenchassis montiert und dienen als Lagerbock für die Kurbelwelle.
Die Kurbelwelle wird aus einer Fahrradspeiche gebogen. Wichtig ist, dass die beiden Nocken um 90 Grad versetzt sind. Bei den genannten Maßen muss der Nocken für den Verdrängungskolben einen Gesamthub von etwa 13 mm haben. Der Hub für den Arbeitszylinder beträgt lediglich etwa 3 bis 4 Millimeter. Zur Fixierung der Kurbelwelle zwischen den Lagern habe ich zwei jeweils 2 mm lange Stücke der Isolierung einer 1,5 Millimeter dicken Kupferdrahtleitung verwendet.
Als Schwungrad für den Stirling-Motor dient eine einzelne Datenscheibe der Festplatte, als Nabe für die Scheibe wird ein dafür passendes Stück Kork eingesetzt.
Nach Montage der Teile muss dafür gesorgt werden, dass alles so leicht wie möglich läuft. Geringste Reibung führt dazu, dass das Maschinchen nicht anläuft. Noch wichtiger ist jedoch, dass alles luftdicht ist – das heißt, dass der auf den Flaschengewindekopf gesetzte Luftballon muss mit einem Gummiband oder auch Kabelbinder hermetisch dicht fixiert werden. Die beiden Festplattenchassis müssen mit dem Verdrängungszylinder ebenso hermetisch dicht verklebt werden.
Inbetriebnahme
Ist alles leichtgängig und luftdicht, stellt man das ganze Gebilde auf eine Wärmequelle wie etwa eine 40-Watt-Glühlampe, eine kochende Tasse Tee oder wie hier gezeigt ein Stövchen mit Teelicht. Nach einiger Zeit erwärmt sich das untere Chassis. Jetzt kann man durch kurzes Drehen am Schwungrad versuchen, ob der Motor anläuft, denn Stirling-Motoren laufen nicht von alleine an.
(rek)
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