Warme Füße - Stirling Motor angetrieben mit einem Peltier Element

Schon einige Zeit lagen die Peltier-Elemente in meiner Werkstatt auf dem Tisch und warteten auf ein geeignetes Experiment. Nun sind aber die meisten Versuche mit diesem besonderen Baustein sehr aufwändig zu machen, und ehrlich gesagt, mir hat auch noch kein Vorschlag so richtig zugesagt.

Nun hatte ich vor ein paar Tagen einen Niedertemperatur Sterling Motor aufgebaut. Ein schönes Modell. Und das steht nun so bewegungslos in meinem Regal. Meine Besucher fragen dann immer, was und wie das funktioniert.

Nun ist es ja auch nicht immer möglich, heißes Wasser oder eine Eislösung zu zubereiten. Und bei Thingiverse habe ich dann eine kleine, fast geniale Lösung gefunden: StirlingMotor Driver/Holder

In einen Sockel wird ein Peltier-Element eingebaut, das dann erwärmt wird und den Stirling Motor antreibt. Gesehen und gemacht. Das wollte ich auch so tun.

Beim Druck des Sockels gab es dann auch gleich einige Probleme, das Auflagekreuz für die Halterung des 4 x 4 cm Peltier Elements wurde nicht richtig gedruckt. Obwohl ich in meinem Slicer Symplify3d den Support eingeschaltet habe, wurden dann doch die Unterstützungen unter dem "Kreuz" nicht eingebaut. Bis ich das aber gemerkt habe, war das Modell schon gedruckt.

Vorher - Nachher

Dann habe ich die STL Datei noch einmal bearbeitet und manuell den Support für die Brücke am Kreuz eingesetzt. Dieser Druck hat dann funktioniert und damit konnte ich weiter arbeiten.

Druckdaten:

• 3D Drucker: Anet A8 (Bangood) (Amazon.de)
• Vorlagen: stirling motor driver/holder (Thingiverse)
• Filamente: Das Filament, Bronze, PLA 1,75 (ist jetzt alle)
• Temperatur: 200 °C
• Druckbett: 60 °C Glasplatte und Pritt Stift
• Düse/Nozzle: 0,4 mm
• Resolution: 0,2 mm
• Infill: 25 %
• Geschwindigkeit: 60 mm/s
• Sclicer: Simplify3d V4
• Support: ja, teilweise manuell eingegeben
• Druckdauer: 2 Stunden

Um die Temperatur des Peltier-Elements, das man bis zu 15 Volt betreiben kann, nicht zu hoch werden zu lassen, versorge ich das Modul mit 5V, die ich einer USB Powerbank entnehme. Im Bauvorschlag wird eine USB Buchse und noch ein Kippschalter direkt in den Untersatz eingebaut. Das habe ich mir vorerst gespart (Das Bauteil ist noch nicht da) und dafür einen USB Adapter (Delock 65518) genommen. Und das funktioniert ausgezeichnet.

Das Modell ist gut konstruiert und der Stirling Motor passt haargenau hinein. Und mit diesem schönen, bronzenen Sockel wird nach dem Einbau der USB Buchse ein kleines Schmuckstück in meinem Regal stehen.

Und wie fast immer, hier das dazugehörige YouTube Video:

Summary: Operate a Stirling Engine by heating it with a Peltier Element

Kleiner Unterschied - Niedertemperatur Stirling Motor

In meiner Sammlung steht ein Niedertemperatur Stirling Motor, bei Banggood in China gekauft. Schon besonders ist die Bauform dieses Modells und dann die Möglichkeit, allein mit einer Tasse heißem Wassers - oder Kaffee - den Motor zum Laufen zu bringen.

Und dreht sich, und dreht sich, und dreht sich ....

Der Bausatz - eigentlich kann man ihn nicht so nennen - besteht nur aus 3 Teilen und ist im "Null Komma Nix" aufgebaut. Die Teile sind gut verarbeitet und teilweise aufgenietet. das Schwungrad ist schon ein kleiner "Hingucker" (meine Meinung) Die Ränder der Platten sind allerdings an manchen Stellen etwas scharf und man könnte sich verletzen. Also hier sollte man etwas aufpassen oder den Rand leicht entgraten. 

Der ganze Motor wird dann auf eine Tasse oder Becher mit der heißen Flüssigkeit aufgesetzt und ein paar Sekunden gewartet. Man muss dann den Motor etwas anstoßen und schon läuft er.

Nun ist das hier ein "Niedertemperatur" Stirling Motor, bei dem ein Temperatur-Unterschied den Motor antreibt. Und es könnte dann ja auch umgekehrt möglich sein, dass der Stirling Motor stark heruntergekühlt wird und dann auch läuft. 

Das habe ich ausprobiert und mir ein Eisbad mit -20 °C hergestellt. Ich habe dann den Motor darauf gesetzt und auch hier funktionierte das Prinzip hervorragend. Der Motor läuft auch hier.

Es gibt bei Wikipedia einen ausgezeichneten Artikel über die Funktionsweise dieses Prinzips, so dass ich mir weitere Erklärungen dazu sparen kann. 

Aber hier nun der Beweis, dass der Motor auch mit Kälte läuft:

Und hier hat der Stirling Motor "Kalte Füße"

Weitere Informationen zu dem interessanten Modell in dem folgenden YouTube Video:

Summary: Stirling engine and the temperature difference

---

---

Die Wärme macht's - Stirling Motor Bausatz aus China

... da ist es dem Pfarrer Robert Stirling 1816 wohl etwas zu heiß geworden.

Als Alternative zur damals gefährlichen Dampfmaschine, hat er eine Vorrichtung erfunden, die die Probleme der älteren Dampfmaschine beseitigen sollte. Und da ist der Stirling-Motor entstanden. Viel theoretische Information gibt es dazu im WIKIPEDIA-Artikel. 

Ich wollte es aber praktisch haben und deshalb wurde ein Bausatz eines kleinen Stirling Motors in China (Banggood) bestellt. Die Auslieferung erfolgte aus dem europäischen Lagerhaus und so lag der Bausatz schon ein paar Tage nach der Bestellung auf meiner Werkbank. 

Es waren auch einige Ersatzgläser dabei, davon aber eins leider schon bei der Ankunft zerbrochen. Zum Aufbau wurde es aber nicht benötigt.

Eine Aufbauanleitung lag dem Bausatz nicht bei, aber mit den Bildern auf der Produktseite von Banggood  hat sich der Aufbau als sehr einfach herausgestellt. In 15 Minuten war der Stirling-Motor gebaut und einsatzbereit.

Zur Verbesserung des Aufbaus habe ich mir noch 2 kleine Teflonringe vom Schlauch abgeschnitten, mit denen ich die Führung der Verbindungen verbessern konnte.

Als Überraschung habe ich festgestellt, dass der Stirling-Motor noch einen kleinen Strom Generator antreibt, mit dem ich zum Beispiel eine LED zum Leuchten bringen kann. Und dafür habe ich noch zwei Leitungen mit  Dupont-Buchsen angelötet. So bin ich nun für weitere Experimente vorbereitet. In meinem YouTube Video ist dann zu sehen, wie es weitergeht. 

Was ich aber dort nicht gezeigt habe, ist der kleine Ausschnitt, welche Spannung der Stirling-Motor liefert. Ich konnte eine Spannung bis zu 3.8 Volt ablesen. Und hier dazu exklusiv die bewegten Bilder dazu:

Mit dem Spiritusbrenner bin ich nicht so recht zufrieden - da hatte ich etwas Besseres (?) erwartet. Aber er funktioniert und das ist die Hauptsache. Überhaupt entsprach der Bausatz nicht ganz den Bildern auf der Produktseite. So war zum Beispiel der Spiritusbrenner nicht aus Glas und das Reagenzglas auf der "heißen Seite" nicht abgerundet. Und diese Teile habe ich mir dann auch noch als Ersatz bestellt. 

Der Stirling Motor läuft ohne Probleme an - und nach der Entfernung der Flamme, läuft er noch bis zu einer Minute nach. 

Mein Fazit. Für den kleinen Preis ist dieser Bausatz als Einstieg in die Welt der Stirling-Motoren eine gute Grundlage. Von Kleinigkeiten abgesehen kann ich dieses Produkt nur empfehlen.

Und hier das YouTube Video dazu:

Summary: It works with heat - The Stirling engine. A nice little kit from China fascinated me.

---

---