Fluidyne Stirling
Flüssigkolben-Stirling-Pumpe, 1. Modell
In der Fachliteratur wird dieses Modell Fluidyne-pump genannt. Das Funktionsprinzip ist das gleiche wie bei den anderen Modellen, nur sind hier die Kolben aus Wasser: Keine nennenswerte Reibung, absolute Dichtheit. Das Wasser steht ca. 2/3 hoch bezogen auf die Röhrenlänge. Es soll nicht das Wasser, sondern wie beim Stirling üblich, die Luft darüber erwärmt/gekühlt werden. Die Schlauchverbindung von Rohr zu Rohr dient gleichzeitig als (schwacher) Regenerator. Mit dem Schlauch links werden die Druckschwankungen auf ein Pumpsystem ausgekoppelt.
Dieses Modell ist selbststartend. Wenn genügend Wärme investiert wurde, beginnen die beiden Wassersäulen in den Rohren zu schwanken. Achtung: Hier sind alle Dimensionen kritisch. Das abgebildete Modell entspricht diesen Dimensionen nicht und zeigt denn auch ein sehr interessantes Verhalten: Einmal läuft gar nichts, dann wieder arbeitet es ein paar Sekunden um dann wieder zu ruhen.
crashcrash
Wie im Bild oben schon zu erahnen ist, lebte dieses Modell nicht mehr lange, nachdem schon früher die zweite Glasröhre durch ein Kupferrohr ersetzt worden ist.
Die verbleibende Glasröhre war mit einem Alu-Kühlblech umwickelt.
Gut sichtbar ist auf dem Bild die Durchführung für die Druckauskoppelung.
Flüssigkolben-Stirling-Pumpe, 2. Modell
Der Fluidyne wurde für mich wieder interessant, als ich am Stirling-Forum in Osnabrück eine Kopie von "Liquid piston Stirling engines" auftreiben konnte (Das Buch ist vergriffen).
Nun läuft die Pumpe einwandfrei. Nach einer Aufwärmphase mit dem Gaskocher kann die Pumpe mit 2 Rechaud-Kerzen betrieben werden. Mit diesen Resultaten liegt auch eine solar betriebene Version im Bereich des Machbaren. Grösste Schwierigkeit wird auch da der Wärmetransport in den Zylinder sein.
Zur Verbesserung des Wärmetransports habe ich Kupferbleche durch die Zylinderwand geführt und verlötet. Die hervorstehenden Fahnen habe ich wiederum zur Zylinderwand gebogen und angelötet. Allerdings existiert noch keine Trennung zwischen heissem Rohroberteil und wassergekühltem Unterteil.
Im Bild links die einfache Drahtklammer zur "lockeren" Befestigung der Druckauskopplung (Tuning-Line oder Arbeitskolben)
Der Deckel des Marmeladen-Glases fertig gebohrt. Für solche Lochgrössen eignen sich Blechlochbohrer am besten. Die Röhren wurden danach in den Löchern verleimt. Verlöten wäre hier die bessere Lösung. Eine Weichlötung würde genügen (permanent wassergekühlt!).
Eine grosse Schwierigkeit ist jeweils die Verbindung zwischen heissen und kalten Teilen.
Hier ein Versuch mit einem Schlauchstück und Dichtungsmasse. Der Versuch scheiterte kläglich und doch wollte ich nicht auf die Glasröhre verzichten, da ich sie schon hatte. Im Moment läuft die Maschine mit Dichtungen aus wasserfestem Klebstreifen.
Das heisse Ende des Verbindungsstücks ist hartgelötet (wahrscheinlich hätte auch hier eine Weichlötung gereicht.
Das Glas mit eingelegtem Arbeitskolben (Tuning-Line) hier noch ohne Wasser.
Die Durchmesser und die Füllhöhe der beiden Röhren, die zusammen mit dem vollen Glas ein U-Rohr bilden (Verdränger) und die Länge und Durchmesser des Arbeitskolbens müssen aufeinander abgestimmt sein.
Der Vorteil dieser Bauweise liegt darin, dass der Arbeitskolben platzsparend in der Maschine verpackt ist. Nachteil dabei ist, dass die Strömungsverluste des Verdrängers beim hin- und herschaukeln der Wassersäule zunehmen.
Der Arbeitskolben wird auf der einen Seite locker, das heisst nicht dichtend, in das Rohr mit der Heizung gesteckt. Wie tief, kann durch Versuch und Irrtum optimiert werden.
Die zusammengebaute, noch trockene Maschine. Gut sichtbar die Auskoppelung für den Arbeitskolben und die lockere Verbindung mit der warmen Seite des Verdrängerzylinders.