Un motore stirling "rognoso"., Cioè tra tutti quello peggio da far funzionare.

Eccoci quà. Tempo fa vagando su un noto forum ti becco un filmato con un motore stirlingi new-age...
Cioè uno stirling acustico o a onda stazionaria, o laminar flow... Mi piaceva troppo e mi sono messo a farne uno per saggiare le capacità del modellino. Ci ho messo un mese o poco più di tempo perso tra un rompiball e l'altro. Avete presente quegli amici che ti vengono a rompere prima di cena, durante la cena, o dopo cena a chiederti favori tipo, mi si è rotto l'acceleratore di neutroni da tavolino e mi occorre la supercazzola per ripararlo ma non so come si usa...

Ma bando agli inciuci e anche alle ciance... Ecco due foto dell'oggetto:





I particolari seguiranno a breve...

Esagerati, per far quella schifezza arrabattata alla bella e meglio?
Avrei voluto farlo meglio, ma non volevo andare oltre ad un modellino dimostrativo perchè non mi aspettavo grandi forze in gioco. Ed una criticità estrema come quella che ha dimostrato nel funzionamento. Quindi, non si può usare neppure per muovere un modellino. Ci studierò ancora ma ci sono troppi limiti in quel tipo di motore.

Allora, il pistone che dice Nightgost non è il pistone, è un rigeneratore in rame ad accumulo, quello che ci sta dietro è paglietta di ferro che fa il resto del lavoro del rigeneratore. Poi vi dico perchè si è reso necessario il primo stadio in rame.

Il pistone è quello in alluminio con due fasce in teflon collegato alla biella e al volano. Il volano gira su cuscinetti da hard disk ed è bilanciato, è pieno di piombo e pesa circa 500g. Se gli si dà un colpetto gira per mezz'ora prima di fermarsi. La biella gira su un cuscinetto e la testa su bronzina dentro il pistone con una spina temperata come spinotto. Le fasce sono in teflon. Ecco una foto:



La camera di compressione ha la testa in bronzo (non per motivi particolari gia lo avevo quasi di misura) con il getto in ottone. Tutto smontabile per fare varie prove di diametri di getto.



La testa è montata su di un supporto in nylon 6.6 che fa da base per i tiranti che tengono insieme cilindro e camera di risonanza in modo stabile. La tenuta è assicurata dalle O.R. radiali.



La teoria dice che quando il pistone ha terminato la corsa verso il PMS spedisce un'onda di aria fredda verso il tubo di risonanza. Quest'onda passa attraverso il rigeneratore che la scalda e si espande proseguendo verso il rigeneratore. Arriva in fondo al tubo, si riflette e ritorna indietro riscaldandosi ulteriormente e spingendo il pisto nella sua corsa retrograda.

Ecco... il casino è proprio quello. La camera risuona su di una frequenza. Sopra non si va, sotto il motore si ferma. Se si eccettua il fatto di poter erogare più o meno calore. Se si eccede il vetro si gonfia, si sgonfia, e poi si schianta...

In molta parte me li sono fatti con fresa e tornio. Du ball...
Ma il vero problema è stato il vetro. Si trova in barre di 1.5m e deve essere tagliato. Ho consumato già due barre...
Si incrina, si rompe, se non si rompe da se lo rompe la moglie, se non lo rompe la moglie, si spacca a causa del calore, a causa degli urti, a causa del mal tempo, a causa dell'orgone, a causa ... a prescindere.
Tagliarlo pari è un miracolo. Smussarlo è il secondo miracolo. Riuscire a montarlo è diabolico. Se tenti di arrotondarlo con la fiamma si rompe, prima durante e/o dopo il riscaldamento. Ma si può rompere anche il giorno dopo per accumulata tensione...
Ora sono diventato abbastanza bravo da riuscirci, ma se si scalda troppo, come ho detto, dove si scalda si rigonfia, poi si affloscia, a causa delle pressioni e delle contropressioni, tu togli calore e si schianta...
Quello è il vero problema...

Eh si. Ma stavolta stavo proprio per buttare tutto nel secchio. Tempo per fare tutti i pezzi, pistone e fascie in teflon comprese: otto ore. Tempo dedicato al vetro oltre trenta...
Poi ho trovato un disco diamantato per il dremel che riesce a tagliare il vetro senza distruggerlo, e ho trovato pure la velocità giusta di rotazione che non scalda il vetro. Mentre col la mola diamantata da rettifica e la lima diamantata si fa il resto... Ho riununciato a stondare gli spigoli... e allora non resta che evitare di picchiarci sopra con una chiave, farlo scivolare in terra, farci grippare dentro il pistone, sbatterci la biella, contorcere, storcere, scaldare, raffreddare... insomma si faceva prima a farlo di metallo. Solo che il metallo si scalda tutto e buonanotte salto di temperatura... Sarebbe necessario fare la parte fredda separata dalla parte calda, separata dalla camera del pistone. Ma separate con cosa?
Devono essere a tenuta e la tenuta deve essere a tenuta di calore...

Vabbè sento alla NASA...

Uhm... no, trucioli non ne ho molti. Mi avanza una parrucca di nylon bianco molto "glamour" e... una secchiata di tubi di vetro rotti...

Il vetro è già pyrex di quello che si usa per i tubi al neon. E infatti è di li che viene. Regge benissimo alla temperatura, infatti se scaldo troppo si rigonfia, poi implode in una bella curva ma poi ci viene un foro perfettamente rotondo dov'è la fiamma. Ma il volano continua a girare a vuoto aspirando aria fredda da buco e dopo poco si incrina tutto il resto.

Il tubo arriva intorno ai 600-700 gradi. Ma se non arriva a quella temperatura il motore non si avvia, e dopo poco si ferma. È come se fosse un circuito risonante accordato ad una certa frequenza. O oscilla alla frequenza in questione o non oscilla affatto. È evidente, perchè il pistone riceve la spinta, se di spinta si può parlare mentre sta avanzando oppure durante il tratto finale della corsa.
Si può variare questa frequenza variando la lunghezza del tubo di risonanza. Ma più è lungo maggiore è il volume e minore è la spinta e più calore ci vuole. Se lo fai corto devi alleggerire anche il volano... Insomma è un bel motore molto rognoso. E per le rogne in cambio non ti dà nulla. Preferivo aggiungere un displacer qualche tubo qualche valvola e fare qualcosa di più normale. Anche se non è detto che non lo converta...

Si hai ragione, ma la tavola è di recupero e mi sono ripromesso di farla meglio. Proprio come dici tu.

Funzionante è una bella domanda. Dipende dal concetto di funzionante. Ogni tanto gira. Un pò come il rotorgon...

In effetti così com'è è molto critico. Strutturalmente, perchè il vetro ha la brutta tendenza a rompersi a seguito di shock termico.
Funzionalmente perchè necessita di una temperatura di funzionamento molto alta all'interno ed esattamente quella. Se dai poco calore non si avvia, se incrementi il calore, e devi attendere che la temperatura all'interno salga, arrivi al punto di farlo avviare con un colpetto sul volano. Spesso però oscilla soltanto e poi si ferma nel frattempo la temperatura è salita troppo ed al colpo successivo non si avvia più. Allora devi ridurre il calore ed attendere che la temperatura si abbassi. Ad un certo punto si avvia, ma si riferma dopo qualche decina di giri, perchè la temperatura si è abbassata. Quando arrivi al punto che il calore è quello giusto, ed il motore è in rotazione stabile, se tocchi con un dito l'albero il motore si ferma. Non c'è possibilità di ottenere un minimo di coppia, solo lo stretto necessario a vincere gli attriti delle fasce di teflon nel cilindro, visto che il pistone non struscia e il volano non ha quasi attrito.
Insomma, se prendi il volano da solo, gli dai una bella botta, gira meglio che con tutto il resto connesso, e forse anche per più tempo...

Però è un bel modellino molto esoterico da vedere... Credo che lo battezzerò: Stirlorgon...


Dimenticavo le misure la tavoletta è 350mm per 150 di larghezza. Il tubo in vetro è di 25mm di diametro.