Stirling Motor
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Ein Stirling Motor ist eine Wärmekraftmaschine, die auf Grund einer Temperaturdifferenz zwischen ihren beiden Seiten mittels eines Gas-Gemisches als Medium an einem Kolben mechanische Arbeit verrichtet. Das Prinzip ist umkehrbar so dass dar Motor als Wärmepumpe arbeiten kann. Das relativ alte System ist nach seinem Erfinder, Herrn Stirling benannt.
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[Bearbeiten] Aufbau
Der Stirling Motor besteht aus einem meist zylinderförmigen, gasdichten Raum, in dem sich ein Verdränger befindet, der das eingeschlossene Gas wechselseitig auf die beiden Frontflächen strömen lässt. Ein echter Kolben schliesst das Volumen so ab, dass er bei Ausdehnung nachgibt und bei Kontraktion folgt. Die Bewegung wird auf eine Mechanik mit einem Schwungelement gegeben. Dieses Rotationsteil ist mit einem 90 Grad Phasenwinkel auch mit dem Verdränger verkoppelt.
[Bearbeiten] Funktionsprinzip
Das Füllgas wird vom Verdränger auf eine Seite des Kolbenraums geschoben, dort erwärmt, bewirkt eine Kolbenbewegung, die wiederum den Verdränger so steuert, dass das Gas zur anderen Seite geht wo es sich abkühlt und kontrahiert, so dass der Kolben wieder zurückkehrt. Ein zweiter Zyklus schliesst sich an.
[Bearbeiten] Charakteristik und Technische Daten
Der Stirling Motor ist ein eher langsamer Motor, da er durch Wäremübertragung anstatt mit Verbrennung arbeitet. Sein Wirkungsgrad ist im Vergleich zu Verbrennern verhältnismässig hoch. Der Motor kann sehr kompakt gebaut werden und ähnelt dabei oftmals einer Dampfmaschine. Ein Selbstanlauf, bei nur einer vorhandenen Zylindereinheit, ist in der Praxis eher zufällig. Insgesamt hat das System eine relativ große Unwucht, was durch die Schwungmassen ausgeglichen werden sollte. Mehrkolben-Systme sind möglich und bieten diverse Vorteile, sie sind aber auch etwas aufwändiger.
[Bearbeiten] Tuning
Es gibt Varianten mit Überströmkanälen, die mit einem gut wärmetauschenden Material gefüllt sind (z.B. Kupferwolle). Dadurch wird beim Durchströmen das abgekühlte Gas vorgewärmt und das angewärmte Gas abgekühlt, so dass eine schnellere Ausdehnung, bzw. ein schnelleres Zusammenziehen erreicht wird.
[Bearbeiten] Wärmequellen
Als Wärmequelle kann jede offene Flamme, eine Flüssigkeit oder auch ein Spiegelsystem für Wärmestrahlung (z.B. ein Parabolspiegel für Sonnenlicht) dienen.
[Bearbeiten] LTD Variante
Die Low Temperature Difference Variante, kurz LTD Sterling (dt. Nieder-Temperatur-Differenz), zeichnet sich durch einen besonders großen Kolbenquerschnitt bei verhältnismässig kleinem Hub aus. Sie kann bereits auf einer warmen Handfläche oder auf einer Schüssel mit Eis in Funktion gehen. Die Bauweise ist in der Regel Leichtbau mit einem Stutzen, der als Kolben oder Membran die Ausdehung auf eine Kurbelwelle, bzw. eine Schwungscheibe überträgt. Oftmals wird über einen 90-Grad Hebel die Bewegung des Verdrängers abgegeriffen. Der scheibenförmige Verdränger wird wegen seiner großen Fläche und dem grossen Volumen gerne in Leichtbau ausgeführt (z.B. Schaumstoff) und zur besseren Umströmung gerne mit Bohrungen versehen.
