Wärmelehre

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W 5.5 kleiner Stirling-Motor

Beachten Sie bitte die Sicherheitsvorschriften beim Umgang mit offenem Feuer!

1. Inbetriebnahme Füllen Sie den Brenner des Micro-Stirling-Motors zu zwei Dritteln mit Brennspiritus. Zünden Sie den Docht an und stellen Sie die Flamme durch Verschieben des Dochtes so ein, dass die Flamme gerade bis zum Glaskolben reicht. Nach einigen Sekunden Anheizzeit wird der Motor durch Drehen am Schwungrad angeworfen. Er läuft nur in eine Richtung. Mit einer Brennerfüllung kann der Motor je nach Flammengröße fast eine Stunde lang laufen. Dabei vibriert es deutlich. Passen Sie deshalb auf, dass er nicht herunterfällt.
Bitte beachten! Falls der Motor steht oder stehen bleibt, heizen Sie den Glaskolben nicht mit dem Spiritusbrenner weiter, da sonst das Glas anschmelzen kann. Aus diesem Grund soll der Motor auch auf keinen Fall mit einem Gasfeuerzeug oder gar Campinggasbrenner betrieben werden. Hinweis! Der Kolben und die Lagerung der Verdrängerkolbenstange sind aus einem speziellen, selbstschmierendem Material gefertigt. Der Motor ist absolut wartungsfrei. Bitte schmieren oder ölen Sie auf keinen Fall irgendwelche Teile. 2. Technische Daten Der Motor läuft mit etwa 1 500 Umdrehungen pro Minute. Seine Leistung beträgt etwa 0,2 W. Der Wirkungsgrad beläuft sich auf etwa 10 %. Der Micro-Stirling-Motor ist der kleinste, zur Zeit in Serie gefertigte Stirling-Motor.
3. Geschichtlicher Hintergrund Der schottische Pfarrer Robert Stirling ließ sich 1816 zum ersten Mal eine Maschine patentieren, die nach ihm heute Stirling-Motor genannt wird. Stirling-Motoren waren im vorigen Jahrhundert weit verbreitet. Mit der Erfindung des Verbrennungsmotors gerieten sie in den Hintergrund. Als Spielzeugmotoren blieben sie jedoch aktuell. Heute fängt man wieder an, sich ihnen verstärkt zu widmen. Stirling-Motoren haben große Vorteile, da sie keine Ventile, spezielle Steuerungen oder Zündvorrichtungen benötigen. 4. Beschreibung Der Micro-Stirling Motor besteht aus zwei senkrecht zueinander stehenden Zylindern. Im kleineren Zylinder befindet sich der Arbeitskolben. Er ist von Kühlrippen umgeben, die hier nicht eingezeichnet sind. Der Verdrängerkolben ist aus Glas. Da er nicht eng in dem ihn umgebenden Glaszylinder anliegt, kann die Luft an ihm vorbeistreichen. Er wird auch Steuerkolben genannt. Beide Kolben werden über Gelenkstangen vom gleichen Rad gesteuert und arbeiten um 90° gegeneinander versetzt. In der Zeichnung a befindet sich der Verdrängerkolben ganz am Ende des Heizkolbens. Die erhitzte Luft hat er gerade zum Arbeitskolben hin verdrängt. Die Luft wird dort abgekühlt. Das Schwungrad bewegt den Arbeitskolben weiter nach unten und hat im Bild b die kühle Luft in den Verdrängerkolben hineingedrückt, wo sie erhitzt wird und mit dem zurücklaufenden Verdrängerkolben in das Arbeitsvolumen hineingedrückt wird. Im Bild c bewegt die erhitzte Luft den Arbeitskolben nach oben. Zur gleichen Zeit ist ein Teil der abgekühlten Luft zum Heizteil geströmt, wo sie wieder erhitzt wird. Im Bild c hat der Verdrängerkolben einen Totpunkt erreicht. Durch die Expansion und Abkühlung der Luft und mittels der Schwungscheibe wird der Arbeitskolben weiter nach oben bewegt und hat den Verdrängerkolben bis zum Anschlag gezogen. Im Bild d wird die erhitzte Luft schon wieder aus dem Heizteil verdrängt und zum Arbeitskolben hin verschoben, womit der Zyklus wieder von vorne beginnt.

Literatur: