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Das
Stirling Prinzip
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Damit das Funktionsprinzip
dieser Maschinen leichter zu verstehen ist, wird hier ein
Arbeitszyklus des Heißluftmotors vereinfacht beschrieben:
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Der Stirling besteht aus zwei
nebeneinander liegenden Zylindern, dem Arbeitszylinder und dem
Verdrängerzylinder, die wiederum mit einem Rohr verbunden
sind.
Der im Verdrängerzylinder liegende Kolben liegt
nicht eng an der Wandung an, so das hier noch die Luft an ihm
vorbei strömen kann.
Beheizt wird der Verdrängerzylinder
am äußersten Ende. Zur Unterstützung der Kühlung
sind am anderen Ende Kühlrippen angebracht. Bei einigen
Motoren wird auch Wasser zur Kühlung verwendet.
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Der Arbeitskolben und
Verdrängerkolben sind 90° phasenversetzt mit der
Kurbelwelle verbunden. An der ein Schwungrad befestigt
wurde.
Die Luft, die sich im Verdrängerzylinder
befindet, wird durch die Befeuerung erhitzt. Die Wärme
bewirkt eine Ausdehnung der Luft, dadurch wird der
Arbeitskolben mit Hilfe des Schwungrades in Bewegung gesetzt.
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Zuerst wird der
Arbeitskolben nach außen bewegt, während der
Verdrängerkolben in den beheizten Zylinder geschoben
wird.
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Dadurch wird die erhitzte
Luft in den gekühlten Teil des Motors gedrückt, wo
sie schnell abkühlt und ihr Volumen verringert sich.
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Das verringerte
Luftvolumen in diesem Teil bewirkt, das der
Arbeitskolben, mit Hilfe des Schwungrades, sich wieder in den
Zylinder schiebt. Die Drehbewegung sorgt dafür, das
der Verdrängerkolben wieder nach außen gezogen
wird, wodurch die gekühlte Luft in den Raum über
der Befeuerung (Verdrängerzylinder) strömt.
Dort
wird sie erneut erhitzt, dehnt sich aus, und der Prozess
beginnt erneut.
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Wichtig für diesen
Arbeitsablauf sind die Kühlrippen am Verdrängerzylinder.
Die warme Luft, die in Richtung Arbeitszylinder gedrückt
wird, die Wärme entzieht und umgekehrt die Wärme der
kühlen Luft in Richtung Heizrohr wieder hinzufügt.
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Thermoakustischer
Stirlingmotor bzw: Lamina Flow Engine
(Putzwollemotor)
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Der thermoakustische
Stirlingmotor
arbeitet auf dem gleichen Prinzip wie der
konventionelle Stirling- oder Heißluftmotor,
aber nur mit einem Zylinder und einem Kolben.
Funktionsprinzip:
Durch das Heizen am Ende des Regenerators
(Stahlwolle)
entstehen Schallwellen die sich in der Glasröhre
(Resonator) hin- und herbewegen. Durch dieses
hin- und herbewegen der Schallwellen wird die
Luft zwischen der kalten und warmen Zone in der
Röhre auch in Bewegung (Schwingung) gebracht.
Erst durch einen Stoß auf das Schwungrad werden
Druckschwankungen erzeugt die letztendlich den
Motor antreiben.
In
Verbindung mit der Blende entsteht ein
Druckabfall bzw. Anstieg welcher den Kolben
immer mehr in Schwingung versetzt bis er den
Totpunkt überwunden hat und läuft. Im Endeffekt arbeiten die Wellen
wie ein Verdrängungszylinder eines herkömmlichen
Stirlingmotors, die Luft wird aus der heißen
Zone in die kalte Zone transportiert. Wegen
dieser speziellen Bauart hat diese Maschine
keine Phasenverschiebung, daher kann sie
Vorwärts bzw. Rückwärts laufen.
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Wer tiefer in dieser Materie
einsteigen möchte, bitte in der einschlägigen
Fachliteratur (Links)
nachlesen! |
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