Het idee
Deze motor heb ik gemaakt als verjaardagscadeau voor mijn oudste zoon Marc, die meer houdt van wat stoerder mechaniek en hoorbaar gepruttel, anders dan het veel braver en zwijgzaam ronddraaien van een Stirling motortje.



Ontwerpgegevens
Zie voor de principe werking van een vlamhapper de betreffende pagina op deze web site.

Voor deze motor ben ik uitgegaan van een artikel in het NVM maandblad nr. 6; jaargang 2000 van H.P.Ham. Daarin is ook het tekening pakket afgedrukt, dat ook te bestellen is bij het NVM archief onder nr. 60.12.004.
Wel heb ik een zeer belangrijke verbetering aangebracht, waarop ik attent werd gemaakt door de heer CP Goverde. Het betreft de nokrol die het bewegingspatroon bepaalt van het schuifje dat over het gat in de cilinder op en neer gaat. Mijn experimenten bevestigden zijn stelling dat deze schuif de opening in de cilinderkop gedurende ca 160º moet vrijgeven, anders dan de ca 90º bij het originele ontwerp volgens tekening 60.12.004. Met deze 90º kreeg ik de motor absoluut niet aan de praat !
Verdelen we de hele cyclus in 360º en definieren we de positie van de zuiger het dichtst bij de cilinderkop op 0º, dan moet de schuif de opening gaan afdekken vanaf ca 110º. Dit is dus op ca 2/3 van de neerwaartse zuigerslag.
De schuif moet de opening weer vrijgeven op ca 290º; anders gezegd op zo'n 70º voordat de zuiger weer het dichtst bij de cilinderkop staat. In die laatste 70º ontsnapt dus het afgekoelde gas weer uit de cilinder met een licht hoorbare plof.

Zie voor de volledige afstelingen en de proces timing blad 9 van het tekening pakket.
Voorts heb is in tegenstelling tot het originele ontwerp het vliegwiel aan beide zijden gelagerd en wel met kogel lagers. Voor de rol die op de nokschijf loopt heb ik eveneens een kogellager gebruikt. Dit alles om de wrijvingen tot een minimum te beperken vanwege het toch wel relatief laag vermogen van deze vlamhapper. De constructie en de afmetingen van de spiritusbrander heb ik ook gewijzigd, omdat ik er de voorkeur aan gaf die aan het motortje te bevestigen, anders dan die er los naast te zetten.

Februari 2010 heb ik een nieuw CAD tekening pakket gemaakt; hieronder blad 1:



Enkele technische details en gebruikte materialen

De cilinder met koelribben is gedraaid uit één stuk automaten chroom staal. Het gat voor de zuiger is in een aantal stappen opgeboord tot uiteindelijk 23,9mm. Daarna met een scherpe ruimer van 24mm mooi cilindrisch en glad afgewerkt. De zuiger is van (perlytisch) gietijzer en heeft een zodanige 24mm ondermaat dat die zuiver in de cilinder past. Eventueel de zuiger en de cilinder met een polijstpasta wat op elkaar inschuren. Als men met de duim de cilinder afsluit moet de zuiger daarin blijven hangen; haalt men de duim weg dan moet de zuiger vlot naar beneden vallen. Het is van het grootste belang dat het materiaal van de zuiger minder uitzet dan dat van de cilinder, omdat de motor anders vrijwel meteen vast loopt. Gietijzer is hier absoluut het aangewezen materiaal, ook al omdat het min of meer zelf smerend is door het relatief hoge koolstof gehalte. Bedenk dat de vlamgassen temperaturen hebben van tegen de 1000 graden Celsius waardoor smeren met welke olie dan ook funest blijkt. Er ontstaat dan snel een aanslag van verbrande olie waardoor de motor stroef gaat lopen en onherroepelijk stopt !
Eventueel kan een weinig WD40 door het cilindergat worden gesprayd. Dit is vooral aan te bevelen als de motor voor langere tijd wordt opgeslagen; dit om roestvorming van de zuiger en de cilinderboring te voorkomen.

Het afstellen van de schuif
Vanwege de kleine onderdruk van de afgekoelde vlamgassen in de cilinder is het vermogen van alle vlamhappers erg laag, zeker voor dit soort kleine modellen. Daarom moeten alle wrijvingen in het hele systeem zo klein mogelijk worden gehouden. De druk waarmee de schuif tegen de cilinder wordt aangedrukt door de veren (die deze schuif ook op en neer laten bewegen) moet daarom maar net genoeg zijn om het contact tussen de schuif en de cilinder in stand te houden gedurende de beweging ervan. Het is een kwestie van de veren zodanig (na)buigen dat de schuif soepel over de cilinder beweegt waarbij het vlamgat toch goed wordt afgesloten. Daarvoor is echter maar weinig druk nodig, ook al omdat de onderdruk in de cilinder er mede voor zorgt dat de schuif tegen de cilinder wordt aangedrukt, mits die tenminste mooi vlak tegen de cilinder aan blijft lopen tijdens zijn beweging. Het is een kwestie van "trial and error" om de veren zo af te stellen/ te buigen dat deze situatie bereikt wordt.
De positie van de schuif in verticale zin kan worden ingesteld door de veren in de gewenste positie in de tuimelaars vast te zetten. De overlap van de schuif in zijn hoogste positie moet klein zijn (0 tot 1mm).
Een derde punt is dat vlamhappers erg gevoelig zijn voor de afmetingen van de spiritus vlam en de positie ervan voor het vlamgat. Er moet voorkomen worden dat met de hete vlamgassen ook valse en koude buitenlucht mee naar binnen wordt gezogen. De vlam moet daarom het gat in de cilinder flink overlappen en het bepalen van de positie voor het gat is weer een kwestie van uitproberen tot het beste resultaat bereikt wordt.


Motorprestaties
Goed afgesteld loopt het motortje met 400 tot 600 toeren per minuut. Een goed alternatief voor spiritus is "gedenatureerde alcohol" dat 96% ethanol bevat en 4% water. De vlam hiervan is heter dan van spiritus en veroorzaakt ook minder vervuiling in de cilinder. Gedenatureerde alcohol wordt voor ontsmetting gebruikt en is wel verkrijgbaar bij (ouderwetse) drogisterijen.

Tekening pakket

Ik heb van deze vlamhapper Marc een CAD tekening pakket gemaakte dat beschikbaar is voor iedere geinteresseerde; klik hier voor een aanvraag.

Publicatie
Over dit motortje heb ik een artikeltje geschreven in het maandblad "De Modelbouwer" nr. 10; jaargang 2003 van de Nederlandse Vereniging van Modelbouwers (NVM).

*************************************************************



 


Een schitterende versie van Huib Visser:

Ricardo Giordano:

Prachtige serie leerlingen ROC Amsterdam:



Mooie replica van Chris Crocker:

 


Mooie close-up in slow motion
gemaakt door Peter Bengtsson:

Prachtige replica van
Cristobal Jamarillo: