Introductie
Onlangs viel de 1 Euro 20 Stirling op de vloer van mijn werkplaats in meerdere stukken uiteen. Het ding was niet meer te redden en dus besloot ik een nieuwe te maken. Ik greep de gelegenheid aan om meteen maar een paar verbeteringen aan te brengen die te maken hebben met de prestaties maar ook met de maakbaarheid. Want super klein is meestal ook moeilijker te maken dan groot, hoewel sommige modelbouwers daar soms een ander idee over hebben; een misverstand wat mij betreft.
Het komt erop neer dat ik het model ietwat groter heb gemaakt door 50 Euro cent munten te gebruiken voor zowel de warme cilinder als voor het vliegwiel. Drie 50 Euro cent muntjes dus oftewel samen 1 Euro 50, hetgeen de naam verklaart. Dit zijn de grootste Euro munten waardoor de motorinhoud ca 20% groter is dan de 1 Euro 20 Stirling. Nog altijd erg klein, maar het vermogen is daardoor wel wat groter geworden en dat is geen overbodige luxe in dit geval.
Verder heb ik de constructie van de krukas danig veranderd met het vliegwiel in het midden waarbij die tevens dienst doet als een van de drie krukwangen; een simpeler en meer robuust ontwerp en dat is hier ook mooi meegenomen.
Onderstaande CAD figuren illustreren het ontwerp:
De verbeteringen op een rij
1. In plaats van solderen heb ik hier alles gelijmd met Loctite 603 waarmee zowat alle materialen (ook glas) onwrikbaar met elkaar verbonden kunnen worden. Deze Loctite 603 is waterdun waardoor die zeer beheerst te doseren is en vanzelf mooi wegvloeit door de capillaire werking in de lijmspleten. Dat levert niet allen een zeer sterke verbinding op maar ook een absolute luchtdichtheid, hetgeen bij Stirling motortjes een absolute voorwaarde is.
Een prettige eigenschap is ook dat het bij kamertemperatuur nog 10 tot 15 minuten duurt voordat de verbinding vast komt te zitten; ruim voldoende tijd dus om de onderdelen goed ten opzicht van elkaar te positioneren. Daarna is de verbinding definitief en na 24 uur is de lijm op volle sterkte gekomen hetgeen betekent dat die onder normale omstandigheden nooit meer los komt.
Een ander voordeel is dat er na doorharden niets meer hoeft worden nagewerkt hetgeen bij solderen meestal wel het geval is hetgeen de zaak dan meestal niet fraaier maakt. Mits men niet meer lijm dan nodig is netjes op zijn plaats aanbrengt is er op de lijmplaats vrijwel niets meer te zien dan een zeer dun en gelijkmatig lichtgroen randje; werkelijk perfect.2. Om de wrijvingen zo klein mogelijk te maken heb ik ook hier weer grafiet toegepast voor de kleine werkzuiger die in een glazen cilinder loopt. Deze werkcilinder heb ik van een glazen buisje gezaagd waarvan de binnendiameter 5mm is met een zeer kleine tolerantie van ca +/- 0,01mm dat ik toevallig nog had liggen. Aldus loopt deze zuiger vrijwel wrijvingsloos in zijn cilinder.
Opm: als men absoluut niet aan zo'n glasbuisje en/of grafiet kan komen is het ook mogelijk om de werkzuiger en zijn cilinder van bv. messing te maken mits met die zuiver en glad in elkaar polijst.
3. De cilinder voor de verdringer is ook van glas, waarvan de binnendiameter niet zo nauwkeurig hoeft te zijn omdat de verdringer daarin juist met een ruimte van ca 0,5mm in op en neer loopt en zelfs nergens mag raken. Langs die spleet wordt de lucht in het systeem cyclisch van de warme naar de koude zone verdrongen en omgekeerd, het typische proces bij elke Stirling. Voor deze "warme" cilinder kan desnoods ieder willekeurig ander materiaal worden toegepast zoals (al dan niet transparante) kunststof, mits die bestand is tegen ca 100 graden Celsius maximaal.
4. De verdringer heb ik van 2,5 mm dik Balsa hout gemaakt; een zeer licht en behoorlijk stijf materiaal dat ook een goede thermische isolatie eigenschap heeft. Een wat overmaats plaatje Balsa heb ik eerst precies haaks op de verdringer-as gelijmd met acrylaat seconde lijm en dat eerst goed laten doorharden. Daarna heb ik de diameter van de verdringer voorzichtig mooi rond weg geslepen tot de juiste diameter met de verdringer-as in de drieklauw van de draaibank. Voor dat slijpen gebruikte ik mijn Dremel slijptol met daarin het bekende dunne roodbruine slijpschijfje. Het best gaat dit door de Dremel op het dwars support van de draaibank vast te zetten waarvoor ik een hulpstuk heb gemaakt.
Ik kleurde de verdringer tenslotte rood met waterverf, maar dat heeft alleen een cosmetische bedoeling.5. In plaats van de wat lastig te maken gaffeltjes op de werkzuiger en verdringer-as heb ik hier de sleufjes voor de drijfstangen rechtstreeks in de zuiger- en verdringer-as geslepen, wederom met het 0,6mm brede Dremel slijpschijfje. Het is eenvoudiger en het bespaart ruimte in de verticale richting waardoor de drijfstangen weer net iets langer kunnen zijn hetgeen de soepele loop van het motortje ten goede komt.
6. De krukas heeft vrijwel wrijvingsloze puntlagers die in de horizontale richting verstelbaar zijn. In vergelijking met de vorige versie is deze constructie beter gedefinieerd en meer robuust.
Prestatie
Het vermogen van deze mini Stirling is uiterst laag en de wrijvingen die overwonnen moeten worden zijn niet evenredig kleiner dan bij grotere modellen. Anders dan men wellicht zou verwachten betekent dit dat het temperatuurverschil tussen de onderste en de bovenste munt relatief groot moet zijn. Op een kopje met kokend water wordt de onderste munt niet warmer dan 60 tot 70 graden Celsius en dat is net te weinig om het motortje er betrouwbaar mee te laten lopen. Ik heb daarom een standaard gemaakt met een waxine thee lichtje waarmee de onderste munt 90 tot 100 graden warm wordt en dan gaat het ding er lustig vandoor. Wel oppassen dat de temperatuur de 120 graden niet overschrijdt in verband met de lijmverbinding en de Balsa verdringer. Als het toerental erg hoog wordt is het verstandig de vlam even uit te blazen en het plateau wat hoger af te stellen. Dit alles is afhankelijk van de vlamgrootte die bij waxine lichtjes nogal wat kan fluctueren.
Men denkt wel eens dat kleine modellen gemakkelijker te maken zijn, maar dat is een misverstand. Erg klein betekent meestal "chirurgenwerk" en daar is wel wat ervaring voor nodig. Het is best een uitdaging om de wrijvingen in dit mini systeem erg klein te maken met toch een goede luchtdichtheid. Meer het werk voor horlogemakers dan voor modelbouwers met knoestige handen als je het mij vraagt.
Tekening pakket
Ik heb van deze 1 Euro 50 mini Stirling weer een CAD tekening pakket gemaakt dat beschikbaar is voor iedere geinteresseerde; klik hier voor een aanvraag.
Mooie replica's van Txema Egizabal:
Mooie replica gemaakt door
Ad van Nispen:
