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Fluidyne-Stirling-Pumpe
Erfinder: Dr. Colin West 1971 (Oak Ridge National
Laboratory).
Prinzip: Stirlingmaschine, deren
Verdrängerkolben eine in einem U-Rohr schwingende Wassersäule ist. Das Arbeitsgas ist
Luft.
Über die
Airpipe wird die Luft zwischen dem heißen Bereich und dem kalten Bereich
hin- und hergeschoben. Den Arbeitskolben bildet die durch zwei Ventile geteilte
Wassersäule in der Pumpeinheit.
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Diese Maschine ist sehr einfach aufgebaut. Sie besteht aus Schläuchen,
Rohren und zwei (Rückschlag-) Ventilen.
Durch dauerhaftes Heizen der roten Zone (etwa 90°C) wird pulsartig Wasser
hochgepumpt.
Ein Zyklus dauert 1,2 Sekunden. Die
Frequenz beträgt also etwa 0,8 Hz.
Pro Zyklus wird ein Volumen von 3,5 ml gepumpt. Das ergibt 10,5 Liter pro
Stunde.
Die Förderhöhe beträgt 8,5 cm.
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Funktion
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Phase 1: |
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Schwingt
die linke Seite des Verdrängerkolbens (der aus Wasser
besteht)
im U-Rohr nach unten, so schwingt die rechte Seite nach oben. Dabei
wírd die
darüber befindliche Luft in größerem Maße in den
heißen Bereich gedrückt, die Luft erwärmt sich insgesamt
und dehnt sich aus. Dadurch wird Wasser in die Pumpeinheit
gedrückt, so dass Wasser über das obere Ventil abfließt. |
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Phase 2: |
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Schwingt
die linke Seite des Verdrängerkolbens nach oben, so schwingt
die rechte Seite nach unten. Dabei wírd die darüber
befindliche Luft in größerem Maße in den kalten
Bereich gedrückt, sie kühlt sich ab und
zieht sich dadurch zusammen. Dadurch wird Wasser aus der Pumpeinheit
herausgesaugt und damit wird Wasser aus der Schale hochgesaugt. |
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Schwierig zu erklären ist, wie die Schaukelbewegung im U-Rohr entsteht und warum sie erhalten bleibt.
Genauere Untersuchung hierzu findet man im Buch: "Liquid Piston
Stirling Engines" von C.D.West aus dem Jahre 1983 (Oak Ridge
National Laboratory) . |
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Geheizt wird hier
mit einem Fön, der bei sehr geringem Abstand das Eisenrohr des heißen Bereiches
auf etwa 90°C erwärmt. |
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Der Schlauch des
U-Rohres hat einen Innendurchmesser von 19 bis 20 mm.
Die
Rückschlagventile sind von der Firma "Gardena" (Saugfilter mit Rückflussstop,
Saugschlauch-Anschlussstück)
(Pumpenzubehör,
Baumarkt).
Das Eisenrohr ist
ein Rohrnippel (3/4'', 10cm).
Sonstige
Innendurchmesser betragen 6 bis 8mm. |
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Hier wird das Eisenrohr durch Sonnenlicht mit einer Fresnellinse und/oder einem Hohlspiegel geheizt: |
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Alternativ kann das
Eisenrohr durch Sonnenlicht mit einer Fresnellinse und/oder einem Hohlspiegel
geheizt werden.
Die Fresnellinse
sollte einen Durchmesser von mindestens 30 cm haben. Außerdem sollte das
Eisenrohr mit einer Kerze eingerußt werden.
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Hier das Bild eines neuen Modells (geheizt mit einem
Lötkolben, April 2004):
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Hier ein kleiner Film dazu (833 kB)!
Noch ein kleiner Film (mit Perlen) (833 kB)!
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Hier findet man eine ganz ähnliche Fluidyne (Seite aus Frankreich): La PES (pompe à eau Stirling)
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