Bastelecke: Stirlingmotor

[User 568]

Da mich das Thema Stirlingmotor brennend interessiert, hatte ich vor einem halben Jahr beschlossen, so ein Ding mal selber zu basteln. Leider hab ich jedoch keine Drehmaschine oder anderes vergleichbares Werkzeug. Also begann ich über eine Konstruktion und Materialien nachzudenken, mit denen jedes Kind solch ein Ding zusammenbauen könnte. Herauskommen sollte ein Motor, der auch ohne die Hitze einer Kerze laufen kann, also nur mit der Hitze von heissem Wasser.
Ich gestehe, dass der Motor nicht ganz so reibungsfrei wie erhofft läuft und daher nahezu kochend heisses Wasser benötigt, so ca 80°C sollten es schon sein, und obendrein die kalte Seite auch noch mit ein paar kleinen Eisstückchen gekühlt werden muss. Aber im Großen und Ganzen bin ich zufrieden, nachdem ich schon kurz vorm Aufgeben war.

Benutzt hatte ich:
- eine Säge
- eine Bohrmaschine
- eine Schere
- eine Rasierklinge
- Meßschieber und Lineal
- und vieeeeel Klebstoff

Der Motor besteht aus:
- 3 Deckeln von Gurkengläsern
- einem Ring, den ich aus einer 1,5Ltr PET-Flasche geschnitten habe
- ein Schraubverschluss eines Tetra-Packs Milch
- ein Stück Luftballongummi
- etwas Holz und Pappe
- Polystyrol und etwas Balsaholz für den Verdränger
- ein 1,5mm Kupferdraht
- zwei Stahlnägel (1,4mm Durchmesser)
- ein paar kleine Schrauben
- 2 alte Lineale
- ein Dübel (Nylon)
- ein paar Trinkhalme
- und etwas Klebeband

und das ist dabei herausgekommen:

ein kurzes Video:
http://home.arcor.de/soeren_scharf/Pics/RMOV2934.AVI (1,72MB)
und ein etwas längeres Video:

(0:51)

nun kann ich das Tape entfernen, welches nur provisorisch dran war und kann den unteren Deckel fest ankleben. Dann kann man durch die Wand des Verdrängerzylinders auch den Verdränger sehen, wie er sich auf- und abbewegt.

MfG

 

[User 657]

Alter Schwede, sehr beeindruckend Wann fährt dein Auto damit?

Respekt!

 

[User 1328]

Ich hab das Prinzip verstanden, aber wo ist bei deinem Motor was? Bin total ratlos...

Aber coole Bastelei, grenzt schon fast an Zauberei.

 

[User 6270]

Da mich das Thema Stirlingmotor brennend interessiert,...

passend formuliert

ich hab vor fast 20 jahren auch mal einen gebaut,
da allerdings nach bauplan und mit allerlei maschinen (dreh-, fräs-, bohr-, schweiss-, ...)

der lief zwar deutlich besser,
hat aber mit sicherheit nicht halb so viel gehirnschmalz erfordert wie deine eigenentwicklung.

RESPEKT!

 

[User 784]

Jo sehr cool.
Wie das genau bei dir funktioniert, speziell wofür die 3 Deckel gut sein sollen über der Tasse mit dem Wasser, komm ich auch nicht drauf.

Hier noch ein schönes Beispiel mit Sinn dahinter:

Und hier auch eine Bastellei aus dem "nichts":

Dem Thema Energieumwandlung vielleicht nicht uninteressant auch die "Trinkende Ente":

 

[User 548]

Hammer Sören!

Das finde ich mal richtige Ingenieurskunst *Hutab*, hat Du es vorher durchgerechnet/überschlagen oder einfach drauf los gebaut?

 

[User 568]

Ich hab das Prinzip verstanden, aber wo ist bei deinem Motor was? Bin total ratlos...
...

Jo sehr cool.
Wie das genau bei dir funktioniert, speziell wofür die 3 Deckel gut sein sollen über der Tasse mit dem Wasser, komm ich auch nicht drauf.
...

Also stellt euch einfach ein Gurkenglas mit 2 Deckeln vor, ein Deckel oben wie gewohnt, und einer unten wo normalerweise der Boden des Glases ist. Da es solche Gläser leider nicht gibt, hab ich das Glas durch etwas Plastik ersetzt und mit Klebeband luftdicht umwickelt. Das ganze nennen wir Verdrängerzylinder. Dieser Zylinder steht auf einer Tasse mit heissem Wasser. Da Metall gut die Wärme leiten kann, erwärmt der untere Deckel die Luft im Inneren des Zylinders. Auf den oberen Deckel legen wir einen Eiswürfel und kühlen die Luft damit wieder ab.
Das Entscheidende ist nun die Styroporplatte im Innern des Zylinders, diese nennen wir Verdränger. Dieser Verdränger teilt also das innere des Zylinders in einen heißen und in einen kalten Bereich auf. Wenn wir den Verdränger ganz nach oben bewegen, dann muss die Luft nach unten in den heissen Bereich. Dort erwärmt sich die Luft, und damit steigt der Druck im Innern des Zylinders. Danach bewegen wir die Platte wieder nach unten, daraufhin muss die Luft nach oben in den kalten Bereich des Zylinders, sie kühlt sich ab und der Luftdruck fällt wieder.
Und diese Druckschwankungen, die man übrigens im Video auch sehr gut hören kann, können einen Arbeitskolben antreiben. Der Einfachheit halber hab ich mich für ein Stück Gummi von einem Luftballon entschieden. Bei hohem Druck beult sich das Gummi also nach oben, bei wenig Druck nach unten. Über den Trinkhalm (links im Video) wird diese Bewegung auf eine Kurbelwelle übertragen und damit in die Drehbewegung umgewandelt.
Ein wenig von dieser Energie wird benötigt, um den Verdrängerkolben wie schon beschrieben ständig hoch- und wieder runterzubewegen. Also bekommt die Kurbelwelle eine zweite Kurbel mit einem zweiten Trinkhalm (rechts im Video) dran. Die Bewegung wird auf einen Stahlnagel übertragen, der durch ein Loch in dem oberen Deckel durchgeht, an diesem ist die Verdrängerplatte festgemacht.
Damit durch das Loch möglichst wenig Luft entweichen kann, und ausserdem an der Stelle möglichst wenig Reibung erzeugt wird, habe ich einen Dübel genommen, da ein Loch quer durchgebohrt, und diesen auf den Deckel aufgeklebt. In dem Dübel kann der Nagel perfekt auf- und abgleiten. An diese Stelle muss man sehr sorfältig arbeiten, macht man das Loch zu klein, dann hat man zuviel Reibung, macht man das Loch zu gross, dann entweicht zuviel Luft.
Der dritte Deckel ist, wie leicht zu sehen ist, das Schwungrad.
Eine schöne und sehr ausfürliche Beschreibung Schritt für Schritt kann man hier finden:
Wie arbeitet der Stirlingmotor? Eine Beschreibung mit vielen Bildern. How do Stirling engines work?

Aber warum nun Gurkenglasdeckel? Im Grunde tut es jedes Stück Metall, am besten Alu, aber ein Stück Blech tut es halt auch. Also welche runden Gegenstände aus Blech gibt es in jedem Haushalt? Mir ist nunmal der Gurkenglasdeckel eingefallen, bestimmt gibt es da noch unzählige andere Möglichkeiten, der Phantasie sind da keine Grenzen gesetzt. Und genau das macht das Thema so faszinierend. Wieviel Freiheiten man bei der Wahl der Materialien hat und was dabei herauskommt, das illustrieren die Beispiele auf dieser Seite Boyd's Tin Can Stirling Hot Air Engines sehr eindrucksvoll.
Ausserdem wollte ich etwas anderes als die vielen "homemade" Motoren, von denen es so viele Videos auf Youtube gibt, von denen man den Eindruck bekommt, dass Drehmaschinen heutzutage zur Grundausstattung eines jeden Haushalts gehören.

MfG

 

[User 568]

Projekt abgeschlossen, nun ist der Motor endlich komplett zusammengeklebt und fertig. Nach einer kleinen Panne, bei der der Klebstoff das Plastik der ursprünglichen Wandung des Verdrängerzylinders angelöst und komplett verzogen hatte, habe ich nun Verdränger und Verdrängerzylinder nochmal komplett neu gemacht. Damit mir das Missgeschick nicht nochmal passiert, habe ich auch gleich die Plastik von einer Sprite-Flasche (1 Ltr) genommen, da dort die Wandstärke 1mm beträgt anstatt nur 0,5mm von der Billig Cola.
Der Motor läuft auch gleich viel besser, der Temperaturunterschied braucht nicht mehr ganz so extrem hoch zu sein wie beim ersten Versuch. Die abgegebene Leistung dürfte sich auch um ein paar Mückenstärken erhöht haben, Team Cooper hat mich schon mit Anfragen überhäuft, ob ich sie für die nächste Saison mit diesen Motoren beliefern kann .
Vor allem freut mich, dass man nun den Verdränger sehen kann, wie es sich für einen schicken LTD Stirling gehört.

Und hier nun das Video:

MfG
Sören

 

[User 440]

 

[User 365]

 

[User 568]

hallo,

nach über einem Jahr mit vielen Pausen und Verzögerungen habe ich nun endlich meinen 2. Motor fertiggestellt. Wieder besteht der Motor aus einfachsten Materialien, allerdings sieht er im Gegensatz zum ersten Motor weitaus ansprechender aus. Ganz zufrieden bin ich zwar noch nicht, da der Motor erst bei 30 Kelvin Temperaturdifferenz anläuft (ich hatte gehofft, weniger als 20 Kelvin hinzukriegen), aber fürs erste bin ich schonmal ganz zufrieden, dass er überhaupt läuft und obendrein auch noch recht ansehnlich wirkt.

Momentan bin ich dabei, eine Bastelanleitung zu schreiben, ich hatte jeden Schritt mit Fotos dokumentiert. Ich denke, die Maschine ist einfach genug, dass das jeder hinkriegt, der nicht grad 2 linke Hände hat.

MfG
Sören

 

[User 214]

Ganz zufrieden bin ich zwar noch nicht, da der Motor erst bei 30 Kelvin Temperaturdifferenz anläuft (ich hatte gehofft, weniger als 20 Kelvin hinzukriegen), aber fürs erste bin ich schonmal ganz zufrieden

Das ist ja schon Signaturverdächtig.

Aber schönes Teil.

 

[User 568]

... Momentan bin ich dabei, eine Bastelanleitung zu schreiben, ich hatte jeden Schritt mit Fotos dokumentiert. Ich denke, die Maschine ist einfach genug, dass das jeder hinkriegt, der nicht grad 2 linke Hände hat ...

Anleitung online: http://home.arcor.de/soeren_scharf/Stirling/tutorial.zip

MfG Soeren

 

[User 784]

Wow! Wunderschöne Anleitung, simple Konstruktion und eine ganz tolle Sache obendrein sich mit sinnvollen, positiven Methoden der Energiegewinnung, bzw -Umformung zu beschäftigen!

Werde das demnächst mal nachzubauen versuchen!

Nur, was ist dieses "Styrodur" ?!? Muß es unbedingt das sein und was hat das Material für eine Aufgabe?

Und das mit der Luftballon Montage. Du hast in der Spitze ein Loch reingemacht und dort die selbstgebauten Plastikbeilagscheiben mit der Schraube und der Mutter fixiert und das offene Teil dann über dem Rest des Deckels (Arbeitszylinder) gestülpt?


GPL intern:
Team Honda (sofern es noch besteht...) dürfte bestimmt auch ein Interesse daran haben, schließlich kann man so den Motor kühlen und die Leistung beibehalten, auch wenn man weniger stark den Motor beansprucht und somit die Ausfallrate von Team Honda um bestimmt 50% verringert!

LG

 

[User 568]

Wow! Wunderschöne Anleitung, simple Konstruktion und eine ganz tolle Sache obendrein sich mit sinnvollen, positiven Methoden der Energiegewinnung, bzw -Umformung zu beschäftigen!

naja, viel Energie wirst Du mit diesem Motor nicht gewinnen können, ein paar Milliwatt vielleicht, aber darum ging es bei diesem Motor ja nicht.
Entsprechend grosse Stirlingmotoren mit entsprechend grossen Temperaturdifferenzen dagegen können schon auch etwas Power haben. Die spezifische Leistung (Gewicht vs Leistung) ist aber bei den meisten Exemplaren prinzipbedingt gruselig schlecht.
Was mich am Stirlingmotor aber viel mehr fasziniert, ist die Freiheit des Konstrukteurs, das Funktionsprinzip umzusetzen und die daraus resultierende Variantenvielfalt. Diese Freiheit hat man bei normalen Verbrennungsmotoren nicht, ein Ottomotor sieht (fast) immer wie ein Ottomotor aus. Und völlig ausgeschlossen, dass man aus Haushaltsgegenständen einen Ottomotor jemals bauen könnte

Werde das demnächst mal nachzubauen versuchen!

viel Glück
btw: einen Nachbau aus Ungarn gibt es sogar schon als Videoantwort, ich scheine wohl schon ne kleine Fangemeinde zu haben . Bin mal auf Dein Exemplar gespannt.

Nur, was ist dieses "Styrodur" ?!? Muß es unbedingt das sein und was hat das Material für eine Aufgabe?

Styrodur... Styropor... irgendwas halt, was Wärme schlecht leitet bzw. gut isoliert (und obendrein möglichst leicht ist). Man will ja einen kalten Raum und einen heissen Raum haben, und da muss man nunmal verhindern, dass die Platte dazwischen die Wärme einfach durchleitet.

Und das mit der Luftballon Montage. Du hast in der Spitze ein Loch reingemacht und dort die selbstgebauten Plastikbeilagscheiben mit der Schraube und der Mutter fixiert und das offene Teil dann über dem Rest des Deckels (Arbeitszylinder) gestülpt?

exakt so. Man hätte die Schraube auch ankleben können, aber die meisten Kleber halten nicht so gut (oder gar nicht) und dauerhaft auf Gummi, erst recht wenn das Gummi ständig arbeitet.

GPL intern:
Team Honda (sofern es noch besteht...) dürfte bestimmt auch ein Interesse daran haben, schließlich kann man so den Motor kühlen und die Leistung beibehalten, auch wenn man weniger stark den Motor beansprucht und somit die Ausfallrate von Team Honda um bestimmt 50% verringert!

Bei dem bißchen Leistung würde sich ein Honda ja wohl kaum von der Stelle bewegen. Ich denke, das ist eher was für Team Cooper, vielleicht können sie ja damit endlich mal mithalten, und wenn es wenigstens nur im Windschatten ist

MfG Soeren

 

[User 784]

Bei dem bißchen Leistung würde sich ein Honda ja wohl kaum von der Stelle bewegen. Ich denke, das ist eher was für Team Cooper, vielleicht können sie ja damit endlich mal mithalten, und wenn es wenigstens nur im Windschatten ist

Mithalten? Team Honda wurde in der Saision wo ich gefahren bin von dem fahrenden Rasenmäher geschlagen! Was für eine Blamage!

 

[User 4247]

Der fahrende Rasenmäher hat in der vergangenen Saison zum wiederholten Male die Team-Meisterschaft der GGPLC nach Hause geholt.