Stirlingmotor - Selbstbau

Hallo,

ich mache derzeit ein Praktikum bei einem Metallbetrieb und habe noch 12 Wochen vor mir. Ich habe im Internet diesen Stirlingmotor gesehen: http://www.youtube.com/watch?v=CXCkCU7shio und war begeistert von der einfachen Bauweise.

Deshalb habe ich überlegt, mir ebenfalls im Praktikum einen zu bauen. Allerdings haben wir dort keine Drehbank und Fräse. Säge, Bohrer, Handwerkzeuge, Schweißgeräte etc. sind aber alle vorhanden. Ich dachte mir, das Modell im Video in vereinfacherter Bauweise nachzubauen, und zwar in Handarbeit.

Zeit und Material(Bleche in verschiedenen Tiefen, Vierkantprofile...) habe ich mehr als genug. Das ganze wird dann natürlich einigermaßen improvisiert aussehen, aber hauptsache ich habe Spaß daran.

Meine Frage wäre, wie ich die Drehteile am besten herstelle. Ich könnte mich auch dumm und dämlich feilen, falls hier jemand erfahrungsgemäß mitteilen kann ob sowas funktioniert? Vielleicht hat jemand auch eine Anleitung, allerdings nicht diese Schulbastelanleitung mit Coladosen... :D

Hallo,

Stirlingmotoren sind tolle Maschinen. Vor allem sind sie gut für Einsteiger da es mehr oder minder schwer ist einen Stirling zu bauen der nicht funktioniert so lange man keine grundlegenden Dinge falsch macht. Ich will hier aber auch nicht verschweigen das es ebenfalls sehr schwer ist einen Stirling zu bauen der sehr gut funktioniert.

Für dich denke ich das gerade das Fehlen einer Drehbank ein Problem ist. Eine Fräse brauchst du nicht unbedingt, das geht auch ohne. Ohne Drehbank wird es aber sehr schwer passende Kolben für deine Zylinder herzustellen. Diese müssen ja Gasdicht (oder zumindest näherungsweise Gasdicht) sein was mit einer engen Passung für Kolben sehr einfach und gut zu realisieren ist... aber mit Feilen wirst du da denke ich nicht weit kommen. Gerade an diesen Teilen entscheidet sich ja ob das ganze Funktioniert oder eben nicht. Die andere Möglichkeit ist wenn du Rundmaterial nimmst und den Zylinder durch ausbohren herstellst. Die Genauigkeiten die das Ganze dann erreicht sind aber nicht so hoch. Evtl. Kannst du den Zylinder noch mit einer Reibahle weiterbearbeiten...

Hoffe es hilft dir ein bisschen weiter.

Gruß
Jeti

Hallo,
kauf dir das hier: http://at.opitec.com/opitec-web/c/zz...archResult.jsf
(den Bausatz rechts)

Da hast Du genug zu tun.

Ich habe den Bausatz auch gekauft und zusammengebaut. Trotzdem hat er irgenwie nicht so funktioniert, wie er sollte.

Möglicherweise hatte ich nicht die Zeit oder Geduld dazu.

Hallo,

danke für eure Antworten. An einem Bausatz bin ich nicht sehr interessiert, da der Reiz für mich darin besteht, etwas eigenes zu bauen.

Die Idee mit dem Rundmaterial klingt gut. Ich denke, ich müsste irgendwo noch was finden.

Ich seh es genauso wie Jeti, ohne Drehmaschine wirds wirklich schwer bis unmöglich. FÜr den Anfang ist es ja schon schwer genug, aus einem Rundstab einen Viekant zu feilen, der in den Maßen um weniger als 0,1mm abweicht und wo die Flächen überall sehr eben und winklig zueinander sind. Metallbaulehrlinge haben alle sowas durchmachen müssen, ich habs zumindest im Alleingang versucht. Bekomm lieber erstmal ein Gefühl für das Material und für Präzision, bevor du dich an sowas Schwieriges wagst. Nur mit Säge, Bohrmaschine und Schleifbock wirst du wohl nur verzweifeln.

Ich weiß nicht ob es praktisch eine Variante ist, aber vielleicht könntest du Glasspritzen als Zylinder zweckentfremden.

Wenn es um einen leichtgängigen und gut dichtenden Kolben im Arbeitszylinder geht dann ist der Einsatz von Ferrofluid sicher eine gute Idee.

https://www.youtube.com/watch?v=21WzdjqAG0s

Ich bin da nicht so pessimistisch.

Es gibt Rundmaterial blank gezogen mit guter Oberfläche und genauem Durchmesser zu kaufen. Die Bohrung sollte natürlich gerieben werden, aber eine Reibahle wird sich ja wohl auftreiben lassen. Wenn der Kolben zu schwergängig ist kann man ihn auch vorsichtig mit 1000er Schleifpapier abziehen, bis er passt. Da das Arbeitsfluid Luft ist, muss er nicht so 100% dicht sein wie ein Hydraulikkolben. Der Verdrängerkolben hat sowieso Untermass, da muss nicht mal die Bohrung glatt sein, Kühlrippen kann man auch aus Blech schneiden und auflöten, oder man baut eine Wasserkühlung, dann gehts auch ohne Kühlrippen. Oder man baut den Kühlzylinder aus einem rechteckigen Alublock und schraubt einen Elektronik-Kühlkörper drauf. Man muss halt etwas kreativ sein und die Konstruktion den Fertigungsmöglichkeiten anpassen. Ein Schwungrad muss zum Beispiel gar nicht rund sein, ein Viereck, Sechseck oder Siebzehneck tuts auch, Kurbeln können einfach gerade Stücke sein usw, Presspassungen können durch einfache Bohrungen und Metallkleber ersetzt werden usw.
An den käuflichen Motoren sind viele Teile viel aufwendiger gefertig als nötig, weils ja hübsch aussehen soll, und auch viele Baupläne sind eher als Fingerübung für den Dreh-und-Fräs-Azubi konzipiert, es geht aber meistens auch viel einfacher! Eine Welle kann so konstruiert werden, daß sie nur einen Durchmesser hat, schon ist es wieder nur ein Stück Rundstahl. Für Lager kann man bei Conrad sog. Bundbuchsen kaufen, dann kann man die Bohrung einfach mit der Bohrmaschine machen, die Buchse wird eingepresst oder eingeklebt, und schon hat man eine astreine Lagerung. Es gibt auch noch die Methode "Schrott wird flott", also zugreifen wenn in der Schrottkiste ein alter Pneumatikzylinder, Rasenmähermotor etc. liegt.

Das Ganze soll ja schließlich ein Unikat werden, oder ? Also auf ans Werk, und wenn du nicht weiter kommst hast du ja dieses Forum.

Noch ein Tip: Es ist evtl. sinnvoll, die geometrischen Eckdaten von einem bekannten Motor zu übernehmen, also Kolbendurchmesser, Hub, Länge der Pleuel usw., da diese Größen aufeinander abgestimmt sein müssen. Alle anderen Maße modifizierst du so, daß du es gut bauen kannst.

Ich hab heute mal einen Testanlauf für den Zylinder/Kolben gestartet, hatte aber nicht viel Zeit. Ich hab Rundstahl-Vollmaterial für den Kolben genommen und die Bohrung im selben Durchmesser gemacht. Der Kolbenpasst einigermaßen, allerdings wenn man ihn mit dem Hammer reinschlägt. Danach habe ich etwas gefeilt, und nach und nach hat er besser reingepasst. Ich werde das aber demnächst alles sowieso noch mal gründlicher machen. Allerdings habe ich nicht die unendliche Auswahl an Material. Deshalb kann ich wohl vom Durchmesser her nicht so riesig variieren. Also müsste ich die Dimensionen des Zylinders/Kolben umrechnen.

So sah das ganze dann aus(Durchmesser vom Kolben: 12mm): Anhang 26457

Ist das von der Passung her schon ausreichend? Ich vermute mal, mann muss den Kolben noch schmieren. Ein kleines Spiel wäre da wohl nötig, oder denke ich falsch?

Der Kolben muss auf jeden Fall leichtgängig sein, also durchs Eigengewicht rein- und rausfallen, sonst wird das nichts. Im Betrieb gehört dann überall dort, wo Metall auf Metall reibt, etwas Öl hin, stinknormales Fahrad- und Nähmaschinenöl, gibts in jedem gutsortierten Supermarkt, Baumarkt, Fahradladen.

Übrigens werde ich mich an diese Anleitung hier halten: http://www.manfreds-hobbypage.de/

Die Bleche sind schon fertig. Derzeit arbeite ich am Arbeitskolben/-zylinder. Ich habe in Rundmaterial eine 13,75mm Bohrung gemacht und werde sie jetzt irgendwie auf 14mm bekommen, damit der Kolben reinpasst.

Der Testzylinder hat nach etwas feilen und ölen allerdings ganz ordentlich funktioniert.

Zeige auf alle Fälle dann einmal ein paar Bilder. Es ist schon interessant solche Konstruktionen auch mit eingeschränkten Mitteln zu machen, dabei kann man ja grundsätzlich viel lernen.

Ja, werde ich machen. Allerdings wird es dauern, da ich nur langsam vorankomme. Bin halt noch nicht mit der Arbeitsweise und dem Handwerk ganz vertraut.

Schonmal probiert, ein Stück rundstahl in die Bohrmaschine zu spannen und dann abzufeilen/-schleifen? Dann wird es wenigstens Rund. Wenns so eine große Bohrmaschine mit Morsekegel ist geht das allerdings nicht wirklich. Auf jeden Fall gibt es Bohrfutter mit 13mm maximalem Spanndurchmesser (wahrscheinlich auch größer, aber 13mm ist einigermaßen gängig). Das auf dem Bild sieht auf jeden Fall noch viel zu locker aus, selbst wenn du es schmierst musst du aufpassen, dass dann vom Druck nicht einfach das Schmiefett rausgedrückt wird. Ansonsten gibt es ja auch Präzisionswellen mit h6-Passung in allen möglichen Durchmessern zu kaufen, dann bräuchtest du nur noch ein passendes Loch mit möglichst genauem Durchmesser und glatter Innenfläche. Hier ist auch noch eine Möglichkeit zu sehen, wie man das Loch glatt bekommen kann.

Anhang 26463Anhang 26464

Ich verstehe hier nicht ganz ob der Verdrängungskolben hohl sein soll oder nicht?

Und wie wird die Kolbenstange mit dem Verdrängungskolben befestigt?

verdränger hohl macht sinn wegen, weniger masse die bewegt werden muss

ich kenn das so, zylinder loch rein und deckel reinpressen und im deckel gewinde für die kolbenstange

Das habe ich mir auch gedacht, allerdings ist für die Kolbenstange nur ein Gewinde eingezeichnet. Man braucht aber 2 Gewinde, einmal für den Kolben und einmal für den Pleuel.

http://www.stirlingjunior.de/Downloa...llstein_DB.pdf den hab ich mal gebaut ist vieles auch wieder ziemlich ähnlich ;)

statt gewinde pressen oder (kleben oder löten)*temperatur beachten

Zitat:

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Zitat von jiggo

Ich hab heute mal einen Testanlauf für den Zylinder/Kolben gestartet, hatte aber nicht viel Zeit. Ich hab Rundstahl-Vollmaterial für den Kolben genommen und die Bohrung im selben Durchmesser gemacht. Der Kolbenpasst einigermaßen, allerdings wenn man ihn mit dem Hammer reinschlägt. Danach habe ich etwas gefeilt, und nach und nach hat er besser reingepasst. Ich werde das aber demnächst alles sowieso noch mal gründlicher machen. Allerdings habe ich nicht die unendliche Auswahl an Material. Deshalb kann ich wohl vom Durchmesser her nicht so riesig variieren. Also müsste ich die Dimensionen des Zylinders/Kolben umrechnen.

So sah das ganze dann aus(Durchmesser vom Kolben: 12mm): Anhang 26457

Ist das von der Passung her schon ausreichend? Ich vermute mal, mann muss den Kolben noch schmieren. Ein kleines Spiel wäre da wohl nötig, oder denke ich falsch?

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Kann das Foto leider iwie nicht sehen?!

Hallo,

da bin ich wieder. Mittlerweile ist der Stirlingmotor fast fertig. Mechanische funktioniert da auch das meiste ganz ordentlich. Wie er sich im Betrieb schlägt weiß ich jedoch noch nicht. Da macht mir ehrlich gesagt der Arbeitskolben etwas sorgen, da der wohl nicht hundertprozentig dicht sein wird. Laut Anleitung soll man da wohl Flüssigdichtmittel benutzen, ich hoffe das wird den nötigen Effekt erzielen.

Anhang 26579Anhang 26580Anhang 26581Anhang 26582

Er sieht nicht wirklich schön aus und ich musste so einiges improvisieren, da mir eine Drehbank und Fräse gefehlt hat. Die Bohrung waren auch mehr oder weniger Glückssache, da sie fast immer einen halben mm daneben lagen. Am meisten hatte ich allerdings mit den Passungen zu tun. Da musste ich mir wirklich die tollsten Sachen überlegen. :D Und ich hätte nicht gedacht, dass Sekundenkleber so eine tolle Arbeit leistet. Die ganzen Wellen musste ich nämlich kleben, aber die halten dann auch wirklich einwandfrei.

Grobschlosserei vom Feinsten, ich bin begeistert!
Jetzt noch schnell den Verdrängerzylinder gebaut und dann mal testen. Mit genügend Temperaturdifferenz (Gasbrenner & Kaltwasser) müsste er laufen.
Wenn der Sekundenkleber nicht hält, ist Lager- und Buchsenkleber oder Schraubensicherung hochfest das Mittel der Wahl.

Hallo

Ich befürchte, das wird nicht funktionieren. Mein Bauchgefühl meldet: "Zuviel Masse die bewegt werden muss". Und zuviel Reibung, zumindest die Führungsbohrungen sollte man ausbüchsen und den Mitnehmer am Exzender und am Pleuel aus Messing herstellen (z.B. ineinander passende Messingrohre aus dem Baumarkt).

Gruß

mic

Hallo,

ja ich habe es mittlerweile getestet und es hat nicht funktioniert. Meine Vermutung wäre auch, das zuviel Masse bewegt werden muss. Eine andere Vermutung ist, dass der Arbeitskolben nicht ganz dicht istLeider hatten wir kein Messing zur Wahl. Könnte ich nicht durch ein kleineres Rad an Masse sparen?

Ich habe mal ein Video hochgeladen, damit ihr euch ein Bild machen könnt.: http://www.youtube.com/watch?v=gf-Xazxv6bA&feature=youtu.be

Den Alufolienkühler könnt ihr ignorieren :D, der war nur ein Verzeweiflungsversuch, das Teil zum Laufen zu bringen.

Ich glaube nicht das es an der Masse irgendwelcher Teile liegt, und leichtgängig genug scheint der Motor eigentlich auch zu sein.

Was du mal prüfen solltest:
- Stimmt der Kurbelversatz? Die beiden Kurbelzapfen müssen unter 90° (rechter Winkel) zueinander stehen.
- Du hast ihn glaube ich in der falschen Drehrichtung angeworfen, probier es mal andersrum. Der Verdrängerkolben muss dem Arbeitskolben vorauseilen.

Mach doch nochmal ein paar Fotos bzw. gib uns ein paar mehr Informationen:
- Wie sieht dein Heiss-Kalt-Zylinder (Verdrängerzylinder) denn jetzt aus?
- Wie wird er geheizt und gekühlt?
- Wie kommt die Luft aus dem Verdrängerzylinder in den Arbeitszylinder?
- Wenn du dir Sorgen um die Dichtheit des Arbeitskolbens machst, gib ihm etwas dickflüssiges Öl (z.B. Motoröl).

Messing ist nicht unbedingt erforderlich, Stahl auf Stahl läuft auch leicht, wenn etwas Öl dabei ist.

Hallo,

ich dachte, der Arbeitskolben muss dem Verdrängerkolben vorauseilen. Dann ändere ich das mal schnell. Der Kurbelversatz ist auf jeden Fall im rechten Winkel.

Geheizt wird mit einem Gasbrenner. Gekühlt habe ich zuerst mit Wasser, danach mit diesen komischen Alufolien. :D Die Luft bewegt sich zwischen den Zylindern durch einen Luftkanal, also eine lange Bohrung.

Leider ist der Motor an zwei Stellen undicht. Erstens am Arbeitskolben, zweitens an der Buchse, wo die Stange zum Verdrängungskolben führt. Ich weiß jedoch nicht, ab wann es kritisch mit der Undichtheit wird. 100% Dichtheit wird man wohl sowieso schwer hinbekommen.

Anhang 26588Anhang 26589Anhang 26590Anhang 26591Anhang 26592

mal probieren mit öl diese undichtigkeiten etwas zu vermindern, nur nicht übertreiben weil öl im erhitzer nicht gut ist

So, wat is nu?
Läuft er oder nicht?

:-)

Nils