DAMPFI 14 ...Diesmal soll es ein Manson sein

Nach vielen Wochen der Metallbauabstinenz juckt es doch wieder in den Modellbaufingerchen. Obwohl mich ein neues Familienmitglied fast jede freie Minute in Beschlag nimmt (siehe Blog) will ich in Sachen Metallfunktionsmodell eine neue Herausforderung bewältigen. 

Das Projekt dreht sich um einen Heissluftmotor nach Manson.

Das Prinzip

Der Manson-Motor ist dem Stirlingmotor sehr ähnlich. Im Gegensatz zum Stirlingmotor, bei dem das Arbeitsmedium im geschlossenen System arbeitet, wird beim Manson-Motor im oberen und unteren Totpunkt eine Verbindung zur Außenluft hergestellt. Man könnte es auch ganz salopp umschreiben: In den Totpunkten wird der Zylinder entlüftet und ein Druckausgleich findet statt. 

Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die Verdrängerkolbenstange gleichzeitig als Arbeitskolben dient, und keine Phasenverschiebung zwischen Arbeits- und Verdrängerkolben herrscht. Dadurch sind weniger Einzelteile erforderlich. Ob wie von mir vermutet der Manson etwas kräftiger arbeitet, oder besser gesagt, mehr Leistung abgibt, wird sich zeigen. Eine ganz besondere Eigenschaft hat der Motor aber auch noch. Aufgrund der kurzen Wege in den Totpunkten arbeitet ein Manson-Motor auch ohne Schwungrad.

Der Entwurf

Der Motor sollte ziemlich klein ausfallen, um auf dem Schreibtisch nicht zu viel Platz zu verbrauchen. 

Der Verdrängungszylinder wird aus feuerfesten Glas gefertigt, und der Verdränger ebenfalls. Beides soll mit O-Ringen abgedichtet und auf Position gehalten werden. Die Verdrängerstange soll aus Messing entstehen und der Zylinder wie gehabt aus Stahl. 

Der gewählte Hub beträgt 12mm. Die Entlüftung erfolgt über die hohlgebohrte Kolbenstange. Im hinteren Totpunkt ragt eine radial Bohrung ins Freie, und im vorderen Totpunkt sind Bohrungen im Stahlzylinder dafür vorgesehen.

Die Lagerung des Schwungrades ist im durchbohrten Zylinder vorgesehen. Die andere Seite soll mit einer Auspuffattrappe verschlossen werden.

Im 3D-Modell erscheint alles ganz klar. Ich bin mir aber sicher, dass in der Fertigung so manche Tücke zu meistern ist.

 

Die Umsetzung

Auch diesmal möchte ich nach meinem gewohnten Verfahren vorgehen. Zuerst werden von allen Teilen Werkstattzeichnungen am PC erstellt. Dann wird jedes Bauteil nach diesen Plänen angefertigt, und schließlich folgt die Montage. Diese Arbeitsweise zwingt mich zur Selbstdisziplin und zu genauem Arbeiten.

Anpassung

Nach dem ersten Zusammenbau wurde rasch klar, dass der Motor in dieser Konfiguration nicht laufen würde. Der Verdränger aus PTFE dehnte sich bei Erwärmun stark aus, sodass er die Zylinderwand berührte. Der Arbeitskolben mit den Entlüftungsbohrungen war viel zu schwer, was zu hoher Massenträgheit führte. Und schließlich waren die Entlüftungsbohrungen viel zu unpräzise um im richtigen Moment die Verbindung zur Außenwelt herzustellen und wieder zu verschließen. Als letzte Änderung wurde der Verdrängerzylinder vergrößert, sodass ein Verdränger/Arbeitskolbenverhältnis von 4:1 erreicht wurde.

Eine Zylinderlaufbuchse wird mittels O-Ring im Grundkörper gehalten. Darin sind Schlitze für die Entlüftung eingearbeitet. Der Arbeitskolben wird auch mit einem Entlüftungsschlitz ausgestattet. Der Verdränger ist aus Glas und wird mittels O-Ringe auf dem Arbeitskolben gehalten. 

Zusammenfassung

Abschließend darf ich feststellen, dass Dampfi14 wie jeder Modollstirling nur äußerst wenig Reibung verträgt. Ein Bisschen Reibung ist dabei schon zu viel. Nur wenn man konsequent alle Reibungsverluste auf ein Minimum reduziert erwacht er zum Leben.