DAMPFI10
Nach dem, hoffentlich zeitlich begrenzten, Misserfolg von DAMPFI09 musste wieder ein Erfolgserlebnis in Sachen Funktionsmodellbau her. Denn was bringt der Modellbau ohne Funktion? Diesmal soll es wieder ein Stirlingmotor werden. Klein, und irgendwie besonders. Die Namensgebung folgt wieder den Vorgängermodellen. Und auch die Rahmenform soll sich wieder der Modellnummer anpassen.
Nach einigen Nachdenkpausen fiel die Entscheidung auf eine Typ Alpha, also mit zwei Zylindern. Um die Abdichtprobleme in den Griff zu kriegen, wird der Verdrängerkolben zweigeteilt, wobei die
Heizseite aus Glas, und die Abdichtseite aus Stahl besteht. Die nachfolgende Animation soll das Prinzip erklären.
Hier wird auch deutlich, dass beide Kolben Arbeit verrichten. Man könnte hier auch auf den Verdränger (Kolbenverlängerung im unteren Zylinder) verzichten, und direkt den unteren Kolben heizen. Dabei fängt man sich jedoch Dichtheitsprobleme ein. Bei DAMPFI10 wird der untere Zylinder zweigeteilt (Stahl hinten, Glas vorne) ausgeführt. Die schlechtere Wärmeleitung des Glases, und die Vermeidung des direkten Kontaktes mit dem Stahlzylinder (O-Ringmontage) müssten für eine ausreichende thermische Trennung sorgen
Die Konstruktion
Nach einigen vollgekritzelten Seiten Papier, und diversen Streifzügen durchs Internet, legte ich die Grundkonstruktion fest. Diese richtete sich nicht nur nach den Vorstellungen des Konstrukteurs, sondern auch nach den Dimensionen der verfügbaren Reagenzröhrchen.
Dann gings ans Zeichnen am PC. Die kleine Animation stellt das 3D-Modell dar. Die Grundplatte wurde inzwischen geändert, damit der eine Rahmen nicht so in der Luft hängt. Die nächsten Schritte
sind nun das Erstellen der Werkstattzeichnungen und der Stückliste. Danach kann die Fertigung beginnen. Vorfreude - die schönste Freude.
Nachbesserung
Gut Ding braucht Weile. Und daher war es schon ganz gut, dass die Fertigung noch nicht begonnen hat. So erkannte ich einen entscheidenden Denkfehler. Die beiden Kolben müssen nämlich das gleiche
Volumen aufweisen, sonst kommt es zur Hemmung.
Die Anpassung besteht nun darin, dass die Kolbendurchmesser angeglichen wird, und der Hub gleiche Ausmaße erhält.
Die Fertigung
Ich möchte hier nicht im Detail auf jeden Arbeitsschritt eingehen. Nur die wichtigsten Hinweise zu jedem Bauteil möchte ich erwähnen. Mit den nachgereihten Bildern dürfte dann der Bau leicht
nachvollzogen werden können.
Die Sockelplatte wurde aus dem Vollen gefräst, und die Bohrungen ebenfalls auf der Fräsmaschine eingebracht. Der Sockelring wurde auf Maß gedreht und die Abflachungen sowie der
Schwalbenschwanz gefräst. Auch hier kam die Fräsmaschine für die Bohrungen zum Einsatz.
Ein bisschen komplizierter gestaltete sich die Anfertigung des Zylinderdeckels. Hier kam der Rundtisch zum Einsatz. Bis Auf die große Ausnehmung wurden alle Arbeitsschritte auf der Fräse
ausgeführt.
Der Rahmen, bestehend aus zwei Teilen wird wieder am Rundtisch ausgefräst. Dazu werden die zwei Teile zusammengeschraubt und auf einer Opferplatte befestigt. Diese wird mit einem Zentrierstift am
Ausgangspunkt der Radien auf den Rundtisch gespannt. So können die Radien ausgefräst werden.
An dieser Stelle ein Hinweis auf meine Arbeitsweise.
Anhand der Werkstattzeichnungen überlege ich mir die entsprechenden Arbeitsschritte. Es geht darum, eine Arbeitsabfolge zu finden, bei der möglichst wenig umgespannt, werden muss. Auch sollte das
Werkstück möglichst nur einmal eingemessen werden. Diese Arbeitsschritte zeichne ich dann als kleine Skizzen auf die Werkstattzeichnung....und dann kanns losgehen.
Die beiden Zylinder sind im Grunde genommen einfache Drehteile. Die Abflachung, sowie die Schwalbenschanznut wird im Anschluss eingebracht. Der Brennerhalter ist nur ein Metallring, in dem
drei kleine Bohrungen für die Holzschrauben gebohrt werden.
Die Zahnräder wurden auf eine Aufnahmehülse geklebt, welche später auf die Wellen geklebt werden. Auch die Kurbescheiben bestehen aus 3 Teilen, Welle, Wange und Kurbelzapfen. Die
Presspassungen gelingen am leichtesten (ohne gekaufte Reibahlen) wenn man aus dem Wellenrohköper (Silberstahl) einen Kanonenbohrer fertigt, und diesen etwas über die Mitte anfräst. Dadurch hat
die spätere Bohrung ein geringes Untermaß.
Das Schwungrad und der Brennerdeckel wurden auf dem Rundtisch gefräst.
Die Kolben wurden aus einem Messingrohr gedreht, und mit einem Stahlplättchen hartgelötet verschlossen. Der zweite Kolben erhielt statt einem Abschluss eine Reduzierhülse. Darauf wurde der
Verdränger geklebt. Um das ganze richtig dicht zu bekommen, weist die Reduzierhülse eine Ringnut auf. Diese nimmt eine Teflondichtung auf.
Zusammenbau und Änderungen
- Das Schwungrad wurde mit einem Messingring versehen, da das ursprüngliche Rad nicht in der Lage war die Kompressionsphase zu überwinden.
- Den Kugellagern wurden die Abdeckscheiben entfernt, und mit Reinigungsspray das Lagerfett beseitigt. Das mag zwar kleinlich erscheinen, aber ein Modellstirling verträgt keine
Reibung
- Nach dem Zusammenbau wurden die Kolben mit viel Ballistol geschmiert und der Motor mit dem Akkuschrauber angetrieben. Wichtig ist dabei, dass die entlüftungsschraube entfernt wird. Das
Ergebnis sind sauber eingelaufene Kolben
- Vor dem ersten Versuch muss der Motor komplett entölt werden. Öl in den Zylinder würde zu viel Reibung erzeugen.
- Beim Zusammenbau ist auf die genaue Ausrichtung der Wellen zu achten. Jede mögliche Reibung muss beseitigt werden.
