Het idee
Bij het ontwerpen van dit eerste Stirling motortje ben ik uitgegaan van de basisgegevens van een model dat beschreven is in het NVM maandblad nr.1 van 2000. Vervolgens heb ik het qua vormgeving fors omgewerkt. Bij het NVM ontwerp wordt een spiritusbrander gebruikt voor de verwarming van de glazen warme cilinder. Ik heb mijn ontwerp echter gebaseerd op het verwarmen met een waxine-lichtje. Ik beschouw dit soort modelmotortjes namelijk min of meer als technische sierraadjes, die hun kunsten moeten kunnen vertonen in een huiskamer omgeving. En daarin past m.i. een spiritusbrander niet of minder goed, voornamelijk vanwege het gemakkelijk morsen van spiritus met een kans op brand als gevolg. Waxine lichtjes hebben dit bezwaar niet terwijl ze bovendien uren lang branden en ook nagenoeg reukloos zijn.
Het waxine vlammetje levert wel een wat lager vermogen op dan de hetere spiritus vlam, reden waarom ik een aantal maatregelen moest nemen om dit te compenseren. Zo heb ik kogellagers toegepast op de vliegwiel-as en op de asjes van de excentrieken. Verder heb ik extra aandacht besteed aan de goede uitlijning en paralleliteit van alle draaiende onderdelen.
Enkele technische details en gebruikte materialen
De warme cilinder en de verdringer daarin zijn van glas, gezaagd uit pyrex vuurvaste en standaard reageerbuizen. De buitendiameter van de verdringer is ca 2mm kleiner dan de inwendiger diameter van de warme cilinder zodat er een spleet vam ca 1mm ontaat waarlangs de lucht cylisch verplaatst wordt van de hete naar de koude omgeving binnen in het systeem. De glazen cilinder is m.b.v. een rubberen O-ring geklemd in een drukstuk, zodat die zowel mechanisch als luchtdicht is gefixeerd. De glazen verdringer is met een weinig siliconenkit over een aluminium doorn geschoven, waaraan ook de drijfstang is bevestigd.
Aanvankelijk was de werkcilinder van messing en de zuiger daarin van chroom staal. Later (februari 2010) heb ik ook deze werkcilinder van glas gemaakte met daarin een messing zuiger. Ook deze glazen werkcilinder is met een rubberen O-ring ingeklemd.
Glas geleidt warmte zeer slecht met het voordeel dat ter plekke van de rubberen O-ring de warme cilinder nagenoeg op omgvingstemperatuur blijft terwijl de hot spot boven de vlam op nauwelijks ca 3 cm daar vandaan meer dan 300 graden Celcius bedraagt ! De glazen werkcilinder heeft het voordeel dat die zeer gemakkelijk te maken is waarin een mooi passende messing zuiger zonder olie(!) bijna wrijvingsloos op en neer loopt zonder slijtage verschijnselen. Bovendien maakt glas het mogelijk om in het motortje te kijken waardoor het Stirling proces mooi zichtbaar wordt.
Het is van groot belang dat de verdringer as vrijwel lekvrij maar tevens met lage wrijving in de geleidebus heen en weer kan bewegen. Het toepassen van standaard as materiaal en een standaard glijbusje daarvoor is te prefereren boven het zelf maken daarvan. Dat loopt doorgaans perfect en wrijvingsloos in elkaar met zeer goede afdichting.
Het is absoluut af te raden om nergens te smeren met welke dunne olie dan ook ! Het is mijn ervaring dat dit motortje dan moeilijk of helemaal niet meer wil lopen als gevolg van het wat stroperige gedrag van de olie. Omdat er nergens sprake is van slijtage is smeren met olie ook helemaal niet nodig.
De houder voor het waxinelichtje staat op een spindel waardoor die over ca 20 mm in hoogte verstelbaar is en waarmme de temperatuur van de warme cilinder gevarieerd kan worden en daarmee de snelheid van de motor die tussen 100 en 600 toeren per minuut ligt.
Hoofd afmetingen en motorprestatie
Outlines l*b*h= 250*100*160 mm;
Diameter glazen warme cilinder: 19,5mm uitw. en 17mm inw.;
Diameter glazen verdringer: 15,5 mm uitw. en 13,5mm inw.; slag 20mm;
Diameter glazen werkcilinder: 15,5mm uitw. en 13,5mm inw.;
Diameter werkzuiger 15,5mm uitw. en 13,5 inw.; slag 20mm;
Diameter aluminium vliegwiel: 100mm; breedte 12 mm.
Goed afgesteld loopt het motortje met 100 tot 600 toeren per minuut, afhankelijk van de afstelling van het waxine-lichtje in de hoogte en de grootte van het vlammetje.
Tekeningen
Deze motor dateert uit 2003 en behalve ruwe werkschetsen had ik daar geen bruikbaar tekeningpakket voor gemaakt. Omdat ik tamelijk veel verzoeken kreeg voor de tekeningen ervan heb ik die recent (februari 2010) gemaakt bij welke gelegenheid ik ook de messing werkcilinder heb vervangen door een glazen cilinder en verder ook nog wat kleine verbeteringen heb aangebracht. Aanvraag voor dit tekeningpakket kunnen gedaan worden via de pagina van de "tweeling motor" Stirling Bas.
Publicatie
Over dit motortje heb ik een artikeltje geschreven in het NVM maandblad "De Modelbouwer" nr. 6; jaargang 2003.
