KnowHow
Ringinfo Nr. 7
!! Bitte ausdrucken und an Kollegen weitergeben !!
Die Ausgaben Nr.1 bis Nr.8 jetzt auf CD-ROM. Preis: Ź 24,- zzgl. Porto.
Weitere Details unter "Preise".
Know-how, Erfahrungen, Tipps und Tricks zum Bau und Betrieb des Stirlingmotors ST 05 G sowie Neuigkeiten. Hier
vorgestellt nun auch der Typ ST 05 G - G mit integriertem Synchrongenerator.
Die hier wiedergegebenen technischen
Erfahrungen sind von den jeweils
angegebenen
Personen oder von mir erarbeitet worden.
Sie gelten nur für den angegebenen
Einsatz-fall.
Für andere oder ähnlich gelagerte Probleme
müssen Sie eigene Ver-suche anstellen.
Unsere Ergebnisse sind dann nur bedingt
anwendbar. Alle angegebenen Verfahren und
Arbeitsanweisungen sind erprobt. Wir haben
natürlich auf die Ergeb-nisse Ihrer Arbeiten
keinen Einfluss. Auf sicherheits-relevante
Bauteile, Probleme und Arbeits-schritte
wird jeweils hingewiesen.
Bild 1. Der ST 05 G
Zur Einhaltung unserer Sicherheitshinweise möchte ich Sie noch einmal ausdrücklich auffordern. Zu Arbeiten, zu denen Sie nicht
die erforderlichen Sachkenntnisse und Fertigkeiten besitzen, ziehen Sie bitte eine Fachkraft zu oder lassen Sie sich diese Arbeiten
oder Teile anfertigen. Adressen kann ich Ihnen vermitteln. Diese Arbeiten sind natürlich nicht kostenlos. Haftungen jeglicher Art
sind ausdrücklich ausgeschlossen.
Sie können die von mir vermittelten technischen Lösungen für Ihre persönlichen Anwendungen verwenden, für eine gewerbliche
Nutzung sind gesonderte Vereinbarungen zu treffen.
Dieter Viebach im Juni 2001 D-83059 Kolbermoor Spielhahnstraße 17
Entwicklungsbüro Telefon und Fax [phone], Privat 08031 93491
!! An alle ST 05 G Stirlingmotorbauer
und auch an die Zukünftigen !!
Seit der letzten Ringinformation sind inzwischen 3 Jahre vergangen. Nr. 6 erschien zum Stirlingforum im Februar 1998 und hatte
unter anderem auch meinen Beitrag für den Tagungsband zum Inhalt.
Die Ausgabe Nr. 7 nun mit einem etwas größerem zeitlichen Abstand. Es waren ursprünglich 4 - 6 Ausgaben vorgesehen, mit denen
das Know-how zum Bau des ST 05 G vermittelt werden sollte. Mit der Ringinformation Nr. 6 waren alle zum Bau des Motors
erforderlichen Arbeitsschritte hinreichend beschrieben. Die Zahl der ST 05 G bauenden Institute und Personen belief sich Anfang
1998 auf etwa 80. Es war eine gewisse Sättigung eingetreten.
Mit dem Material für den ST 05 G in Form von Rohgussteilen, Zeichnungen und den Ringinformationen biete ich Fachhochschulen,
Lehrwerkstätten und engagierten Gruppen sowie Privatleuten die Möglichkeit, in die Stirlingmotortechnologie einzusteigen. Das von
meinem Sohn Stefan entwickelte Stirlingmotorsimulations- und Berechnungsprogramm ViSMOS 1.2 für MathCad steht ebenfalls
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zur Verfügung und ermöglicht die Berechnung und Simulation von Stirlingmotoren nach eigenen Vorstellungen. Es ist für Motoren
in Alfa-, Beta- und Gamma-Konfiguration vordefiniert. In vorhandene Eingabedateien müssen die Daten des zu berechnenden
Motors durch Verändern der vordefinierten Zahlen eingegeben werden. Beschreibung siehe Ringinfo 4
Um keine Missverständnisse aufkommen zu lassen, muss ich ausdrücklich darauf hinweisen, dass es sich bei den von mir
vertriebenen Gussteilen für den Stirlingmotor ST 05 G um Rohgussteile handelt. Die Teile müssen bearbeitet werden. Es sind
umfangreiche Dreh-, Fräs- und WIG Schweißarbeiten erforderlich. Diese Arbeiten können nur in einer gut eingerichteten
Werkstatt ausgeführt werden. Die Leute müssen motiviert sein !!! Es klappt nicht, wenn Sie gute Freunde bitten, dieses oder jenes
Teil für Sie an ihrem Arbeitsplatz nebenbei einmal schnell anzufertigen. Als Information für Sie: Es sind je nach Ausbildungsstand
und Erfahrung der Leute etwa 350 bis 500 Arbeitsstunden zum Bau des Stirlingmotors ST 05 G erforderlich. Sie können bei mir
keinen Bausatz, den Sie am Küchentisch nur noch zusammenzuschrauben brauchen, beziehen. Verbunden mit entsprechenden
Kosten können Sie sich aber jedes Teil und auch den kompletten Stirlingmotor, auch mit Generator (siehe weiter unten), bei Uwe
Moch bestellen. Er fertigt für Sie aus meinen Gussteilen zu fairen Bedingungen den Stirlingmotor als Einzelstück mit einer
Übernahmegarantie. Erfahrenen Mechanikern und findigen Hobbymaschinenbauern ist es selbstverständlich auch möglich, den ST
05 G ohne die Verwendung der Rohgussteile zu bauen. Der Arbeitsaufwand wird dann entsprechend höher, wenn alle Teile aus
dem Vollen oder als Schweißkonstruktion hergestellt werden müssen. Mit dem Zeichnungssatz erwerben Sie eine Lizenz zum Bau
eines ST 05 G.
Achtung, wichtiger Hinweis: Die Gussteile sind wegen mangelnder Nachfrage nicht mehr lieferbar.
Um den Stirlingmotor auch an weiterführenden Schulen wie Gymnasien und Realschulen den Schülern nahe zubringen und um die
nachhaltige und dezentrale Energieerzeugung mit Sonnenenergie in Form von Biomasse der Jugend zu vermitteln, ist im Herbst
1998 mein Buch  Der Stirlingmotor einfach erklärt und leicht gebaut entstanden. Das Buch wird im Ökobuchverlag mit der ISBN
Nr. 3-922964-70-2 bereits in der 3. Auflage herausgegeben und kostet DM 29,90. Es enthält die detaillierte Bauanleitung für unser
Konservendosenmodell. Mit einem kleinen DC Motor als Generator erzeugt es, beheizt mit einem Teelicht, den Strom für ein
Transistorradio. Geeignete DC Motoren mit Riemenscheibe erhalten Sie zum Preis von DM 15,-- + Mwst. und Porto bei mir.
Der bereits von Vorgängermodell, dem Keksdosenstirlingmotor, bekannten Faltenbalg, der den Arbeitszylinder bildet, liegt als
Faltbogen dem Buch bei. Ihre etwaigen Bedenken hinsichtlich der Lebensdauer dieses Papierfaltenbalges sind unbegründet! Bei
einem Dauertest über 4 Wochen hat der Faltenbalg 10 Mio. Hübe ohne jeden Verschleiß überstanden.
Versierte Modellbauer finden in dem Buch auch einen Bauplan für ein Modell, das mit der Wärme Ihrer Hand läuft und aus einer
Getränkedose gebaut ist.
Auch der ST 05 G ist in dem Buch unter Klein-Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, die schon als Prototypen gebaut wurden,
besprochen.
Die Nachfrage nach Zeichnungssätzen und Gussrohteilen wurde durch das Buch wieder belebt. Im Laufe des Jahres 1999 habe ich
den Gussteilesatz von ursprünglich 8 Gussteilen auf 13 Teile erweitert und den Zeichnungssatz überarbeitet. Zum Bau des ST 05 G
aus 13 Rohgussteilen ist der Zeichnungssatz 3. Ausgabe vom Nov. 1999 erforderlich. Die Ausgaben 1 und 2 können nur schwer
aktualisiert werden, weil sich die Überarbeitung und Erweiterung der Gussteile auf fast alle Zeichnungen, die Beschreibungen und
Anleitungen auswirkt.
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Bild 2. Die Gussteile
Die Gussteile wurden wie folgt geändert, bzw. es kamen an neuen Teilen dazu.
Kurbelgehäuse, Gussteil 03.01, Zeichnung Nr. 03.01.110
Das Lagerschild auf der Schwungradseite zur Aufnahme des äußeren Kurbelwellenlagers und zum Anschrauben der
Dichtringaufnahme wurde im Durchmesser von Ø50 mm auf Ø60 mm vergrößert. Das äußere Kurbelwellenlager ist von DI Ø17 mm
auf DI Ø20 mm (Kugellager DA= Ø42 mm) verstärkt worden.
Ein Flansch auf der Schwungradseite im gleichen Durchmesser wie der Flansch an der Rückseite des Kurbelgehäuses ermöglicht
jetzt das Anbringen eines Druckgehäuses für den Synchrongenerator im Schwungrad ( Beschreibung unter Neuigkeiten aus
Kolbermoor ).
Durch diesen Flansch ist es jetzt auch möglich, zwei Kurbelgehäuse zu einem Gehäuse für einen Zweizylindermotor zu verbinden.
Beide Flansche sind als stabile Befestigungssockel nach unten verlängert. Ein Sockel für das Beipassventil ist zusätzlich zu dem
Sockel für die seit Verfügbarkeit der Gussteile vorgesehene, aber noch nie realisierte Arbeitsgasladepumpe, neu angebracht. Bereits
1996 wurden zur Befestigung des neuen Arbeitszylinders (siehe Gussteil Arbeitszylinderkopf mit der Zwischenlösung Zylinder
eines Kompressors, Ringinfo 5 und 6 ) Sockel für Stehbolzen angebracht, die den Arbeitszylinder und den Zylinderkopf mit dem
Kurbelgehäuse verbinden.
Gehäusedeckel, Gussteil 03.02, Zeichnung Nr. 03.02.110
Das Gehäusedeckelgussteil hat auf der Innenseite einen ringförmigen Anguss zur Aufnahme eines Lagers erhalten. Diese Lagerstelle
macht es jetzt möglich, die Kurbelwelle beidseitig zu lagern.
Kühler, Gussteil 03.03, Zeichnung Nr. 03.03.115.
Der Arbeitsgaskanal unter den Kühlerlamellen zum Verbindungsrohr ist jetzt fertig gegossen und auf Ø 21 mm erweitert. Bei den
älteren Gussteilen war die Bohrung nicht vorhanden. Das Loch musste gebohrt werden. Die Materialanhäufung an dieser Stelle war
mit verantwortlich für Lunker. ( Ich hoffe, dass das Problem von Lunkern im Kühlergussteil auch durch die Verwendung eines
kunstharz-gebundenen Kernsandes beim Gießen jetzt behoben ist). Die Flanschstellen für den Verbindungsrohrkrümmer mit
Kühlwasseranschlussplatte und Verschlussplatte ( 2 neue Gussteile ) sind vergrößert worden. Die Aufnahme für das untere
Verdrängerstangenlager wurde verstärkt. 3 weitere Sockel für Kühlwasser-anschlussbohrungen erlauben die Anbringung des
Kühlwasserauslasses an 3 unterschiedlichen Stellen, je nach dem, in welcher Lage der Motor betrieben wird, ohne dass sich im
Kühlwassermantel des Kühlers ein Luftsack bilden kann.
Verdränger- und Arbeitskolbenpleuel, Gussteile 2 x 3.04 und 3.05, Zeichnung Nr. 03.04.110 und 03.05.110
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Die Gussteile wurden an den Lageraugen zur Aufnahme der größeren Lager für den auf 20 mm Ø geänderten Kurbelzapfen
verstärkt. Auch das Kolben-bolzenauge des Arbeitskolbenpleuels wurde für den auf 20 mm Ø geänderten Kolbenbolzen verstärkt.
Arbeitskolben, Gussteil 3.06, Zeichnung Nr. 03.06.111
Der Durchmesser des Arbeitskolbens ist von 80 mm Ø auf 85 mm Ø und der Durchmesser des Kolbenbolzen von 16 mm Ø auf 20
mm Ø geändert.
Arbeitszylinderkopf, Gussteil 3.07, Zeichnung Nr. 03.07.110
Die Verschraubung mit dem Kurbelgehäuse wurde von 6 Stehbolzen M 6 Ø auf 4 Stehbolzen M 8 Ø geändert. Am Gussteil sind
dafür 4 Sockel mit Abstützungen angebracht. Für das Verbindungsrohr zum Kühler ist jetzt ein 45° Rohrbogen mit angegossen, der
mit dem neuen Gussteil Krümmerflansch 3.14 und einem Alurohrabschnitt mit O-Ringeinstichen das Verbindungsrohr bildet. Der
ursprüngliche flachdichtende mittige Kühlwasseranschluss ist jetzt als Gewinde zum Einschrauben eines käuflichen
Wasserarmaturenschlauches aus dem Heimwerkermarkt ausgeführt.
Die 5 neu hinzu gekommenen Gussteile.
Arbeitszylinder, Gussteil 3.10, Zeichnung Nr. 03.10.110
Dieses Gussteil ist zur Auskleidung mit einer Edelstahlkolbenlaufbuchse oder auch für jede Beschichtung mit geringen Reibwerten
bei hoher Abriebfestigkeit, die auf Aluminium möglich ist, vorgesehen. Die einfachste Ausführung, die auch in jeder Werkstatt
durchgeführt werden kann, ist das Einbringen einer Laufbuchse aus 0,25 mm starkem Edelstahlfolienband. Dieses Band wird dazu
mit einem Umfangsübermaß von 0,35 mm in den bearbeiteten Zylinder warm eingeschrumpft (in Anlehnung an Klaus Kramer,
Berlin, der auf diese Art den von meinem Prototyp bekannten gesägten Kühler mit einer Lauffläche ausgestattet hat). Ein geeignetes
Band ist mit einer Festigkeit von 1300 N/mm2 Werkstoff 1.4301 mit einer hervorragenden Oberfläche in der richtigen Breite als
Präzisionslehrenband problemlos erhältlich (Bezugsquellenangabe im Zeichnungssatz).
Wird die Zylinderinnenwand vor dem Einschrumpfen der Laufbuchse riefenfrei und zylindrisch bearbeitet, ist ein Nachhohnen der
eingeschrumpften Laufbuchse nicht erforderlich. Die Stoßfuge braucht nur mit feinem Polierleinen geglättet werden und wird so
eingebaut, dass der seitlich im Bereich der Kolbenbolzenbohrungen ausgesparte Gleitbelag des Kolbens im Bereich der Fuge gleitet.
Für die Kolbenringe ist die Fuge kein Hindernis und bereitet keine Abdichtprobleme. Nach einem eventuellen Verschleiß kann
dieser Belag auch wieder erneuert werden.
Außen ist der gegossene Zylinder zum Aufbringen eines Kühlwassermantels vorbereitet. Als Kühlwassermantel ist eine VA
Blechmanschette, die mit 2 O-Ringen abgedichtet ist, vorgesehen. Die Abdichtung des Zylinders zum Kurbelgehäuse und zum
Zylinderkopf erfolgt ebenfalls mit O-Ringen, die in 45° Anfasungen am Kurbelgehäuse und am Zylinderkopf eingelegt werden.
Verdrängerkolbenboden, Gussteil 3.13, Zeichnung Nr. 03.13.111
Zur Vereinfachung der Beschaffung des Rohmaterials und zum Verringern der Zerspanungsarbeit ist das Gussteil für den
Kolbenboden entstanden. Entsprechend meiner Konstruktion wird die Verbindung zwischen dem Verdrängerdom, einem aus
Edelstahlblech angefertigtem Teil, und dem Verdrängerboden aus Gründen der Gewichtseinsparung durch versicken und bördeln
hergestellt. Für diesen Arbeitsschritt ist ein gewisser Aufwand an Vorrichtungen und Spezialwerkzeug erforderlich.
Auf Wunsch von Uwe Moch hat der Boden 4 Verstärkungen zum Anbringen von Senkungen für Senkschrauben erhalten. Auf diese
Weise ist eine Verschraubung des Verdrängerdomes mit dem Verdrängerboden leichter zu bewerkstelligen, Das zusätzliche Gewicht
von den Schrauben und den Gewinden in einem verstärktem unteren Boden des ohnehin schon relativ schweren Verdrängerdoms
muss beim Auswuchten der Maschine mit berücksichtigt werden (siehe Ringinfo 5 und 6 ).
Krümmerflansch, 2 Gussteile 3.14, Zeichnungsnummer 03.03.120 und 03.17.110
Als zweiter 45° Rohrbogen für das Verbindungsrohr wird dieses Teil auf den Kühler geschraubt und verschließt gleichzeitig eine
Kernlageröffnung des Kühlergussteils. In diese Öffnung mündet auch der Kühlwasserverbindungs-schlauch vom Zylinderkopf des
Arbeitszylinders. Der gekrümmte Arbeitsgaskanal ist fertig gegossen. An diesem Teil müssen die Dichtflächen, die für die
Abdichtung mit O-Ringen vorgesehen sind und die Befestigungsbohrungen mit den zylindrischen Senkungen bearbeitet werden.
Das 2. Gussteil ist eine Platte zum Verschließen der 2. Kernlageröffnung des Kühlers und wurde mit dem Krümmerflansch
mitgegossen. An diesem Teil müssen die O-Ringdichtflächen und die Bohrungen bearbeitet werden.
Die Kernlageröffnungen sind beim Guss des Kühlergussteils erforderlich. Durch sie wird der Kern aus Formsand für den
Kühlwassermantel im Formkasten abgestützt.
Dichtringaufnahme, Gussteil 3.15, Zeichnung 03.15.120
Auch dieses Gussteil zur Vereinfachung der Materialbeschaffung und Verringerung der Zerspanungsarbeit. In dieses Teil wird der
Wellendichtring eingepresst und damit am Kurbelgehäuse verschraubt.
Für den mit in das Druckgehäuse eingebauten Synchrongenerator (siehe Neuigkeiten aus Kolbermoor) sind 2 weitere Gussteile
verfügbar.
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Bild 3 Gussteile Generator-druckge-häuse.
Die motorseitige Gehäusehälfte und die äußere Gehäusehälfte sind identische Gussteile aus denen 4 Bauteile angefertigt werden. Bei
der Bearbeitung des Gussteils zur motorseitigen Gehäusehälfte bleibt der Rohling für die Statornabe übrig. Nach der Bearbeitung
werden auf dieses Teil die 80 Stück 0,5 mm dicken Statorbleche zum Statorpaket gestapelt.
Bei der Bearbeitung des 2. Gussteils zur äußeren Gehäusehälfte bleibt der Rohling für einen Druckring zum Verschrauben des
Statorpakets erhalten. Mit diesem Teil werden die Statorbleche zusammengespannt.
Nach anfänglichen Lieferschwierigkeiten im letzten Jahr sind gegenwärtig 102 Gussteilsätze ausgeliefert.
Nachrichten aus der Stirlingszene
Im Februar 2000 traf sich die Stirlingclique anlässlich der alle 2 Jahre stattfindenden Stirling Foren wieder in Osnabrück.
Mein Beitrag zum Stirlingforum 2000 war eine persönliche Analyse der Marktfähigkeit von Stirlingmotor-BHKWs kleiner Leistung.
Die Grundlage meiner Einschätzung bilden die vielfältigen Anfragen und Zuschriften von potenten Anwendern für kleine
Blockheizkraftwerke im Bereich Einfamilienhaus. Siehe www.stirlingmotor.com/forum2000.htm
Meine vorsichtigen Einschätzungen in Bezug auf die Absetzbarkeit von kleinen Stirlingmotor BHKWs, ca. 1kW el., behalten ihre
Gültigkeit. Auch an der Marktsituation hat sich nichts Wesentliches geändert.
Das Solo BHKW soll 2001 verfügbar sein.
Das ursprünglich als Batterielader für Boote konzipierte Gerät WhisperGen (750 Wel., 5 kW Wärme für Diesel/Heizöl) aus
Neuseeland ist inzwischen erhältlich. Als BHKW ist auch schon ein Gerät in München installiert. Ein Bericht mit Bild dazu im
Anhang unter Neuigkeiten.
Auf der Messe Hannover ist in diesem Jahr ein neuer, mir nicht unbekannter Anbieter mit einem Gammatyp in der von mir mit dem
ST 05 G entwickelten Bauart aufgetreten. Leistung: Solarversion 400 W und mit Biomasse beheizt 1 kW. Ein Bericht auch mit Bild
im Anhang unter Neuigkeiten.
Obwohl die Autobauer die Brennstoffzelle als Antriebskomponente für Fahrzeuge in der Zukunft propagieren, ist über inoffizielle
Kanäle zu erfahren, dass auch der Stirlingmotor von den Automobilkonzernen nicht abgeschrieben ist. Es wird erwogen, den durch
Elektronik, Kommunikation, Klimatisierung und Komfort gestiegenen elektrischen Verbrauch bei Fahrzeugen der Luxusklasse mit
einem von der Lichtmaschine am Antriebsmotor unabhängigem Stirlingmotorgenerator zu versorgen. Wo ist die so gepriesene
Brennstoffzelle?
Aus Anfragen von Entwicklungsfirmen von Hochtemperaturbrennstoffzellen (500- 700°C), die auch um jedes Prozent
Wirkungsgrad kämpfen, ist zu erfahren, dass auch bei dieser Hochtechnologie daran gedacht wird, den Stirlingmotor mit
einzubeziehen, um aus der Abwärme weitere Nutzenergie zu gewinnen.
Von der deutschlandweiten Stirlingarbeitsgruppe, hervorgegangen auch aus der Tätigkeit am ST 05 G, ist zu berichten:
(Die Internetadressen der namentlich genannten Gruppen und Personen finden Sie in der Referenzliste weiter oben auf der Hompage)
Stirlingarbeitskreis München:
Ursprünglich ARCHE, älteste Gruppe, gegründet als Antwort auf Tschernobyl! Leitung Kuno Kübler.
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Es werden Themen für Diplomarbeiten vergeben und begleitet. Schon mehrere Diplomarbeiten im Zusammenhang mit dem ST 05
G. Es steht eine umfangreiche Literatursammlung und Adressen von Ansprechpartnern zum Thema Stirlingmotor zur Verfügung.
Monatliche Zusammenkünfte, Näheres siehe Webseite.
Stirlinghochburg Dortmund :
Von unserem Mitstreiter Dr. Bernd Kammerich wurde uns schon im letzten Jahr in Osnabrück ein 1 kW Betatyp mit integriertem
Asynchrongenerator vorgestellt. Im Netzverbund und mit Holzpellets beheizt hatte dieses Stirlingmotor BHKW bis zum
Jahreswechsel 2000/01 etwa 350 Betriebsstunden auf dem Zähler und etwa 150 kWh Strom erzeugt. Bis jetzt dürften es ca. 700
Betriebsstunden sein. Bernd Kammerich hat inzwischen Verbindung zur Industrie aufgenommen. Bild 4.
Bild 4, Foto Dr. Bernd Kammerich
Der  Stirlingmotoren Fachbetrieb Uwe Moch, Hannover, war in Osnabrück mit einem ST 05 G Bauart Moch vertreten. Unser
Stirlingpionier Uwe hat schon die stattliche Anzahl 18 kompletten ST 05 G und eine erhebliche Anzahl von Einzelteilen für den ST
05 G für Kunden im In- und Ausland angefertigt. Unter Beibehaltung meiner Gesamtkonstruktion werden von ihm der
Verdrängerkolben, der Kühler und der Erhitzerkopf entsprechend seiner Fertigungsmöglichkeiten modifiziert. Der als Schweißteil
ausgeführte Erhitzerkopf ist in der Art wie der von uns als Edelstahlfeingussteil im Wachsausschmelzverfahren gegossene Kopf
aufgebaut. Siehe Ringinfo Nr. 5. Die Erhitzerrohre münden auch bei dieser Ausführung unmittelbar in den Regenerator. Siehe Bild
9.
Uwe Moch baut auch den ST 05 G mit einem ins Druckgehäuse
integriertem Synchrongenerator in der Ausführung wie sie von Klaus
Kamer, Berlin, 1998 in Osnabrück mit Holzkohlen beheizt schon
einmal gezeigt wurde. Als Generator wird ein von Martin Glasel aus
käuflichen Standardteilen gefertigter Typ mit innenlaufendem
Permanent-magnetläufer eingesetzt. Damit der Stirligmotor
Bild 5, Foto Uwe Moch
einigermaßen gleichmäßig läuft und der erzeugte Strom nicht
allzusehr schwankt, muß bei dieser Ausführung zusätzlich zu der
relativ geringen Schwungmasse des Generatorläufers eine 5 kg
Bleischwungmasse mit in das Gehäuse eingebaut werden, um das
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fehlende Schwungrad zu ersetzen. Das Angebot der Leistungen von
Uwe Moch finden Sie auf seiner Webside.
Inzwischen ist auch bei mir die bereits angekündigte Entwicklung
eines in das Schwungrad integrierten Synchrongenerators, der mit im
Druckgehäuse untergebracht ist, abge-schlossen. Beschreibung unter
Neuigkeiten. Bild 6. Wird der Generator mit im Druckgehäuse des
Stirling-motors untergebracht, kann die Maschine hermetisch dicht
aufgebaut werden. Die störungsanfällige und auch teure mit 10 bar
Druck beaufschlagte und Energie verzehrende Wellendichtung kann
entfallen.
Bild 6. Der ST 05 G -G
Die Wellendichtung ist auch nicht vollkommen dicht. Das ständig unter einem Druck von 10 bar stehende Arbeitsgas entweicht an
diesem Bauteil mehr oder weniger schnell. Bei einer hermetisch dichten Ausführung mit integriertem Generator im Druckgehäuse
wird das Arbeitsgas einmal aufgefüllt und bleibt, sofern der Motor nach Vorschrift abgedichtet ist, bis zum nächsten Serviceintervall
in der Maschine. Die Problematik, dass Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft beim ständigen Nachpumpen des Arbeitsgases mit in
die Maschine gelangt, wird kleiner oder kann ganz vermieden, weil es bei einer einmaligen Befüllung wirtschaftlicher ist, die Luft
mit einer geeigneten Filterpatrone zu entfeuchten. Derartige Filter sind bei der Befüllung von Sporttaucherdruckluftflaschen in
Verwendung (Ringinfo Nr. 5 ).
Wie immer und überall ist der Vorteil auch mit Nachteilen behaftet. Das Problem bei einer hermetisch dichten Maschine ist das
Starten des Stirlingmotors.
Bei Bernd Kammerich mit dem Asynchrongenerator, der im Prinzip ein Asynchronmotor mit einer etwas anders ausgelegten
Wicklung ist, ergibt sich dieses Problem nicht.
Zum Starten des Stirlingmotors wird der Asynchrongenerator an die Netzspannung angeschlossen. Er läuft als Motor an und startet
den Stirlingmotor.
Wird der Generator vom Stirlingmotor angetrieben und die Drehzahl um die Schlupfdrehzahl (5 - 10%) über die Nenndrehzahl
gesteigert, liefert der Asynchrongenerator Strom in das Netz.
Der Anlaufstrom bei diesem Startvorgang ist sehr hoch, weil der auf Arbeitsdruck aufgeladene Stirlingmotor eine sehr hohe
Kompression besitzt, die zum Anlauf überwunden werden muss. Um den Anlaufstrom zu senken, kann in der Startphase der
Arbeitsgasdruck im Stirlingmotor abgesenkt werden.
Die oben beschriebenen Vorteile einer hermetisch dichten Maschine sind damit nicht mehr gegeben. Diese Diskrepanz kann durch
die Einführung eines Beipassventils beseitigt werden. Ein manuell oder elektrisch schaltbares zusätzliches Bauteil stellt dabei eine
Verbindung zum Druckausgleich her. Beim ST 05 G vom Verbindungsrohr zwischen Arbeitszylinder und Kühler, zum Pufferraum
im Kurbelgehäuse (und Generatorgehäuse). Siehe Schnittzeichnung im Anhang.
Ist diese Verbindung geöffnet, wird die Kompression, die durch den Arbeitskolben im Arbeitsgas erzeugt wird, in das
Kurbelgehäuse abgeleitet. Bei geöffnetem Beipassventil läst sich der Stirlingmotor leicht durchdrehen. Nur die
Arbeitsgasströmungsverluste in der Maschine und im Beipassventil (enge Querschnitte) müssen überwunden werden.
Mit geöffnetem Beipassventil kann der Generator als Startmotor den Stirlingmotor mit vertretbarem Anlaufstrom auf Startdrehzahl
antreiben. Nach dem Schließen des Beipassventils reicht die in der Schwungmasse des Generators gespeicherte Energie zum
Überwinden der jetzt vorhandenen Kompression und der Stirlingmotor läuft. Vorausgesetzt, der Erhitzerkopf hat die zum Betrieb
erforderliche Temperatur.
Der Stirlingmotor kann auch durch das Öffnen des Beipassventils zu einer Sicherheitsabschaltung schnell gestoppt werden. Bei
diesem Vorgang muss gleichzeitig die Wärmezufuhr am Erhitzerkopf unterbrochen werden, um eine Zerstörung dieses Bauteils
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durch Überhitzung zu vermeiden.
Hinweis! Bei einer Inkaufnahme von einem etwas schlechteren Generatorwirkungsgrad kann jeder gute Asynchronmotor als
Asynchrongenerator im Netzverbund betrieben werden. Ein Asynchrongenerator benötigt für seine Erregung (das Magnetfeld des
Läufers) Blindstrom aus dem Netz. Es ist zwar möglich, den Blindstrom für die Erregung auch mit Kondensatoren, die an die
Generatorwicklungen mit angeschlossen werden, bereitzustellen. Diese Maßnahme verschlechtert etwas den Wirkungsgrad und hat
eine vergrößerte Rückwirkung von Lastwechseln auf die Generatorspannung zur Folge.
Damit der Generator genau die bei uns übliche Netzfrequenz von 50 Hz liefert, muss der Stirlingmotor mit konstanter Drehzahl
laufen. Stirlingmotoren mit konstantem Arbeitsgasdruck reagieren auf eine Regelung allein über die Wärmezufuhr sehr träge. Eine
schnelle Drehzahl- und Leistungsregelung von Stirlingmotoren größerer Leistung (Beispiel Solo V 161) wird mit einer Veränderung
des Arbeitsgasdruckes durch Zu- und Abpumpen von Arbeitsgas aus der Maschine in ein Vorratsgefäß bei gleichzeitiger
Veränderung der Wärmezufuhr erreicht. Diese Maßnahme erleichtert auch den Startvorgang (siehe weiter oben).
Als Generator für Inselanlagen ist ein Asynchrongenerator weniger geeignet, in unserem Fall bei einem BHKW das nicht im
Netzverbund betrieben wird, oder auch bei Anlagen bei denen nur der Generator den Strom für die Verbraucher oder zum Laden von
Batterien liefert.
BHKWs für Inselbetrieb und kleine Anlagen sollten mit einem permanentmagneterregten 3phasigen Synchrongenerator ausgerüstet
sein und mit einem Gleichstromzwischenkreis betrieben werden. Der Stirlingmotor treibt in dieser Anlage den Generator mit einer
lastabhängigen Drehzahl an. Die vom Generator erzeugte 3 phasige Wechselspannung mit variabler Frequenz wird gleichgerichtet
und bildet den Gleichstromzwischenkreis, der durch Batterien gepuffert werden kann.
Ein elektronischer Wechselrichter, wie er in Fotovoltaikanlagen zum Einsatz kommt, erzeugt aus dem Gleichstromzwischenkreis
eine annähernd sinusförmige netzstromähnliche Wechselspannung mit konstanter Frequenz und Spannung. An einer derartigen
Stromversorgungsanlage können alle Stromverbraucher, die für die gängige Netzspannung von 230 Volt und 50 Hz ausgelegt sind,
betrieben werden. Mit einer kleinen Batterie im Gleichstromzwischenkreis ist auch der kurzzeitige Betrieb von Verbrauchern
möglich, die größere Leistungen aufnehmen als der Stirlingmotor zu leisten in der Lage ist. Darunter fallen auch Geräte mit hohen
Einschaltströmen wie Kühlschränke, moderne Farbfernsehgeräte und auch PCs.
Ein mit Biomasse betriebenes Stirlingmotor BHKW, das für Brennholz ausgelegt ist, kann auch in idealer Weise die
Fotovoltaikanlage einer Berghütte in sonnenarmen Zeiten unterstützen. Die Batterien der Solarstromversorgungsanlage können,
ohne dabei auf Primärenergie angewiesen zu sein, mit dem Brennholz, welches ohnehin zum Heizen vorhanden ist, nachgeladen
werden. Die Restwärme der Befeuerung und das Kühlwasser des Stirlingmotors liefern Heizwärme und Warmwasser.
Eine Pufferung mit einer Batterie, es ist nur eine kleine Kapazität erforderlich, hat auch den Vorteil, dass das Stirlingmotor BHKW
der Inselanlage automatisch gestartet werden kann.
Dazu wird von einem elektronischen 3 Phasenwechelrichter aus dem Gleichstrom der Batterie Drehstrom mit variabler Frequenz
erzeugt. Zum Starten des Stirlingmotors wird der 3 Phasensynchrongenerator an den Drehstrom-wechselrichter angeschlossen. Eine
für den Startvorgang stetig steigende Frequenz des Drehstromes, bei annähernd Null Hz beginnend, erzeugt in den Wicklungen des
Synchrongenerators ein magnetisches Drehfeld mit stetig steigender Drehzahl. Durch dieses umlaufende Drehfeld werden die
Permanentmagnete im Läufer (bei unserem Generator im Schwungrad) mitgenommen. Das dabei erzeugte Drehmoment ist abhängig
vom Strom, der durch die Wicklungen fließt.
Durch das Öffnen des oben beschriebenen Beipassventils kann der Strom in einer Größe gehalten werden, die von einem preiswerten
Startwechselrichter erzeugt werden kann. Der Frequenzanstieg muss so gewählt werden, dass der Magnetläufer nicht  außer Tritt
gerät. Das heißt, das magnetische Drehfeld in den Wicklungen und der Magnetläufer dürfen beim Hochfahren der Drehzahl nicht
ausrasten. Ein  Ausrasten bedeutet das Stehenbleiben des Läufers.
Ist der Stirlingmotor mit dem Generator auf 1/3 bis ½ der Nenndrehzahl beschleunigt, wird der Startwechselrichter vom Generator
getrennt und gleichzeitig das Beipassventil geschlossen. Mit der im Schwungrad gespeicherten Energie startet der Stirlingmotor.
Hubert Eckl und die Glasel Brüder aus Ingolstadt (Stirlingarbeitsgruppe München) arbeiten an einem derartigen
3Phasenstartwechselrichter, der mit einem Pic Microcontroller für einen 160 Volt Synchrongenerator, hier erfolgt der Startvorgang
mit Netzspannung, realisiert werden soll.
Ist es erforderlich, dass der ST 05 G-G (ST 05 G mit Generator im Druckgehäuse) manuell gestartet werden kann, ist durch den
Einbau eines einrastbaren Mitnehmers, der nach dem Anlauf des Motors selbsttätig ausrastet, auch ein Starten von Hand möglich.
Hinweis zu den Gleitlagern der Verdrängerkolbenstangenführung Teil 47 a und b.
Im Zeichnungssatz 1. und 2. Ausgabe waren an dieser Stelle DU Lager eingesetzt. Diese Lager sind für Trockenlauf mit vorwiegend
rotierender Welle vorgesehen. In unserer Anwendung mit reiner Linearbewegung wird der Gleitbelag relativ rasch aus dem Lager
transportiert. Die von mir als Alternative ausgewählten Lager PM 1015 DX und PM 1020 DX, mit denen ich in einer ähnlichen
Anwendung gute Ergebnisse erzielt habe, zeigen leider, nach den Erfahrungen von Martin Glasel, auch nicht die geforderte
Lebensdauer!
Bei meinem Prototyp habe ich für diese Lager Gleitlager aus dem Werkstoff W300 von Igus mit gutem Erfolg in Bezug auf
Verschleiß eingesetzt. Leider neigen diese Lager bei Erwärmung zum Schrumpfen. Die Lager lockern sich im Sitz und werden von
der Kolbenstange aus dem Lagersitz transportiert. Es ist erforderlich, diese Lager sicher in den Lagersitzen zu Verankern. Ich
schlage vor: Beim Einsatz der W 300 Lager vor dem Einkleben in die Bohrung außen in das Lager einige ( 4 - 5 ) Nuten ca. 0,25 mm
tief, 1 mm breit, eindrehen und das Lager leicht beflämmen (das Lager darf dabei nicht warm werden - siehe Vorbereiten des
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Kolbengleitbelages aus W300 vor dem Aufkleben auf den Arbeitskolben Seite 36 Zeichnungssatz). Die so vorbereiteten Lager nicht
mehr anfassen oder reinigen und mit 2 Komponenten Epoxydharz in die Lagerstelle einkleben. Bohrungen im Kühler gut reinigen!
Das Lager wird, auch wenn es etwas schrumpfen sollte, sicher durch die Kleberringe gehalten. Von Igus sind Sonderlager für
Linearbewegung erhältlich. Diese Lager haben als Gleitflächen Längsstege. Sie sind dadurch leider nicht dicht. Das Lager unterhalb
des Verdrängerkolbens muss weitgehend dicht sein.
Und wer ist noch dazu gekommen?
Wie in den bereits erschienenen Ausgaben Nr.2 bis 6 die Namen und Anschriften der weiteren Gussteilbezieher ab Gussteilesatz
03.079. Um die Erlaubnis zur Nennung in meinen Ringinformationen hatte ich im Anschreiben zur 1. Ringinfo gebeten. Da alle
Gussteilbezieher die Ringinformationen mit den Gussteilen erhalten, ist allen bekannt, wer bereits an einem ST 05 G arbeitet, und
dass auch die  Neuen genannt werden. Sollten Sie es vorziehen nicht bekannt gemacht zu werden, vermerken Sie das bitte, falls Sie
einen Gussteilesatz bestellen.
Mit den Nummern 03.079, 03.080 und 03.081 wurden 3 Kurbelgehäuse mit der Änderung - vorderer Flansch - an Klaus Kramer und
Uwe Moch ausgeliefert.
03.079 --- 03.080 Wilhelm Spitaler, 03.081 A 7341 St. Martin, Floriangasse
--- 3
Ab Gussteilesatz 03.082 besteht der Satz aus 13 Rohgussteilen. zur Bearbeitung ist der Zeichnungssatz 3. Ausgabe vom November
1999 erforderlich.
03.082 GAB Magdeburg
39124 Magdeburg,Münchenhofstr. 37
03.083 HBZ.eV Herr Hirn, Vogt
22305 Hamburg, Wiesendamm 22
03.084 Fa. Weinmann Herr Weinmann
91217 Hersbruck, Eichelgasse 8
03.085 Cruz y Bomant, S.L,
E 28012 Madrid, Spanien
03.086 Dirk Hirsekorn
38102 Braunschweig, Kl.Leonhardstr.3
03.087 Herr Bucke
80796 München, Mittermayerstr.27
03.088 Martin Glasel
85113 Böhmfeld, Hauptstr. 14
03.089 Mikael Ventin, Finland,
Fin 65201 Vasa, Swedish Polytechnic
03.090 FH Amberg-Weiden
über Herrn Moch
03.091 Rudolf Krob
66606 St. Wendel, Im Obereck 6a
03.092 Volker Mertes
56761 Müllenbach, Hauptstr. 76
03.093 IFG Forschungs-u. Vertriebs GmbH,
21435 Stelle, Duvendahl 90
03.094 HTW Hochschule f. Technik und Wirtschaft 66117 Saarbrücken, Goebenstr. 40
03.095 Rainer Pilz
82278 Höhrbach, Altenhegnenbergstr.12
03.096 -- in Arbeit
03.097 an Moch in Arbeit
03.098 -- in Arbeit
03.099 Fa. Weso-Aurorahütte
72218 Wildberg, Hohnerstr. 32
03.100 Franz Vondrovec
85399 Goldbach, Schönstr. 7
03.101 Erich Stadler
Neuigkeit: München
Am 17.2.01 hatten wir Gelegenheit, das Stirlingaggregat WisperGen aus Neuseeland als BHKW, mit Heizöl betrieben, zu
besichtigen.
Auf Vermittlung von Kuno Kübler, Stirlingarbeitskreis München, erklärte sich Herr Waldkircher in München Großhadern bereit,
seine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage vorzuführen. Die Anlage wurde von Herrn Waldkircher selbst installiert und gemeinsam mit
Kuno mit einigen Schwierigkeiten in Betrieb genommen.
Die Schwierigkeiten dabei ergaben sich im Wesentlichen daraus, dass das Gerät eigentlich als Batterielader für Boote konzipiert
wurde. Beim Einsatz als BHKW, bei dem die Nutzung der Abwärme gleichwertig neben der Stromerzeugung zu sehen ist, sind zur
Anbindung an das Heizsystem Steuer- und Regelmaßnahmen zu treffen.
Diese zusätzlichen Signale mussten in das zu dem Gerät gehörendem Start- und Kontrollsystem mit eingeschleift werden. Weitere
Schwierigkeiten ergaben sich mit dem Abgasstrom durch einen zusätzlichen Abgaswärmetauscher und der Abgasleitung ins Freie.
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Bild 7, Whispergen
Die Anlage wurde in unserer Anwesenheit (noch mit einigen kleine manuellen Eingriffen) automatisch gestartet. Der Startvorgang,
ich habe in meinen Schriften schon wiederholt darauf hingewiesen, nimmt bei einem Stirlingmotor eine gewisse Zeit in Anspruch.
Schritte wie Brenner mit Frischluft spülen (zur Vermeidung von Verpuffungen etwa-iger Brennstoffreste), Heizöldruck aufbauen,
Zünden, Vorheizen, Motor starten und schließlich auf Nenn-leistung hochfahren, werden nach einander durchlaufen. Die Zeit vom
Startbefehl bis zum Erreichen der Nennleistung kann je nach Ausgangsbedingungen bis zu 5 Minuten betragen. Ein kalter
Stirlingmotor braucht dabei länger als ein Motor, der noch warm ist oder warm gehalten wurde. Für ein BHKW oder einen
Batterielader ist dieser Zeitbedarf ohne jede Bedeutung.
Auf einem übersichtlichen Display werden die Startvorbereitungen nacheinander angezeigt.
Mit Spannung erwartet: Der Start - die Anlage läuft!
Das Geräusch der laufenden Anlage bei einer elektrischen Leistung von etwa 500 Watt mit geschlossener Dämmhaube:
Für Stirlingmotorkenner - zufriedenes Schmunzeln! Für Kenner von BHKWs mit Otto- oder Dieselmotoren eine ungläubige
Bewegung mit der Hand zum Gehäuse und die Frage -  läuft er schon? -.
Nach dem Schließen der Heizraumtür im Kellerflur nur noch ein leises Summen! Im Kellernebenraum bei normaler Unterhaltung
nicht mehr zu vernehmen! Nach Auskunft vom Betreiber ist das Motorgeräusch im Haus nicht wahrnehmbar. Wird das Abgas in den
Kamin des Hauses eingeleitet, ist das Brennergeräusch im Haus zu hören. Das Abgas wurde aus diesem Grund über ein separates
Kunststoffrohr ins Freie geleitet. An diesem Abgasrohr sind noch Verbesserungen anzubringen.
Mit geöffneter Dämmhaube ( Bild 7 ) wird das Motorgeräusch um einiges lauter und ist deutlich vernehmbar. Es ist aber weit unter
dem Geräuschpegels eines Otto- oder Dieselmotors. BHKWs mit Otto- oder Dieselmotoren können in Wohngebäuden nicht bzw.
nur mit beträchtlichem Aufwand zur Unterbindung der Schallausbreitung, insbesondere des Körperschalls, aufgestellt werden.
Der erzeugte Strom, bei dieser Anlage Gleichstrom, wird in Akkus gespeichert und im Haus über einen separaten
Niederspannungsstromkreis verbraucht. Mit der Abwärme des Stirlingmotors und der Wärme aus dem Abgaswärmetauscher wird
ein Heizwasserpuffer-speicher aufgeladen. Die technischen Daten dieses BHKWs finden Sie auf der Hompage der
Verkaufsniederlassung: www.whispergen.com
Mein persönlicher Eindruck:
Ein ideales Gerät für Einfamilienhäuser was die Leistung, die Geräuschentwicklung und die Baugröße anbetrifft. Leider Betrieb mit
Heizöl! Eine Version für Erdgas soll es auch geben oder soll kommen.
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Wenn der Betrieb mit nachwachsenden Energieträgern, insbesondere mit Holzpellets, einmal möglich wird und das Gerät im
Netzverbund arbeitet, könnte es in sehr vielen Einfamilienhäusern Strom und Wärme ohne CO2 Problematik liefern. Siehe dazu
meine Abschätzung über verkaufbare Einheiten im Tagungsband zum Internationalen Stirling Forum 2000.
Neuigkeiten auf der Messe in Hannover:
Ich war in diesem Jahr nicht in Hannover auf der Messe. 1996 hatte ich den Prototyp vom ST 05 G in Hannover auf dem Stand einer
bekannten Firma, die BHKWs herstellt, als Blickfänger ausgestellt.
Von mehreren Besuchern der Messe wurde ich in diesem Jahr wiederholt darauf aufmerksam gemacht, dass mein Stirlingmotor ST
05 G auf dem Stand der Firma Epas ausgestellt sei ! Überrascht war ich nicht.
Uwe Moch konnte das Missverständnis klären. Er hat mir einige Fotos und den Prospekt von Epas geschickt. Bild 8
Bild 8, Stirlingmotor BM 1000 Fa. epas,
mit freundlicher Genehmigung
Das Ergebnis: Ein Gammatyp mit vergleichbarer Leistung, Größe und Aussehen. Als Solarversion mit einem eigenen Erhitzerkopf
und zur Beheizung mit Biomasse (Holzpellets) in der äußeren Ansicht ein ähnlicher Erhitzerkopf wie unser Erhitzerkopf aus
Edelstahlfeinguss, bzw. wie die geschweißte Version von Uwe Moch. Die ausgeführte Form und die Länge der Rohrbögen ist dabei
untergeordnet. Die Rohrbögen ver-binden die Oberseite des Erhitzerkopfes mit dem Regene-rator. Vergleiche Bild 9 Erhitzerkopf
Moch.
Meine Stellungnahme an Fa. Epas mit der Bitte um eine Erklärung.
 --- Der von Epas auf der Messe Hannover gezeigte Stirlingmotor ist nicht der von mir entwickelte Gammatyp ST 05 G, für den ich
einen Zeichnungssatz, einen Rohgussteilesatz mit 13 verschiedenen Teilen und das Know-how als Ringinformationen vertreibe.
Mein Stirlingmotor ST 05 G wurde 1993 erstmals auf der 6. Internationalen Stirlingkonferenz in Eindhoven vorgestellt und ist davor
aus der Literatur in dieser Ausführung nicht bekannt.
Es wurden von mir für diese Entwicklung keinerlei Schutzrechte beantragt.
Im nicht gewerblichen Umfang steht diese Entwicklung durch den Erwerb meiner Materialien jedermann zur Verfügung.
Für eine gewerbliche Verwertung ist eine Absprache im allgemein üblichen und gesetzlichen Rahmen zum Umgang mit
Urheberrechten erforderlich. Darauf ist in meinem Zeichnungssatz und in den Ringinformationen ausdrücklich hingewiesen. Eine
derartige Absprache ist nicht erfolgt.
Bei Epas handelt es sich um einen Gammatyp Stirlingmotor, der in der gleichen Leistungsklasse und, soweit von außen sichtbar, mit
den Entwicklungsmerkmalen meines ST 05 G gebaut wurde. Wie zum Beispiel die Auslegung des Erhitzerkopfes mit integriertem
Regenerator und das gekühlte Verbindungsrohr.
Die Firma Epas hat meinen Zeichnungssatz, die Ringinformationen und unser Berechnungs- und Simulationsprogramm ViSMOS
1.2 erworben. Dieser Erwerb berechtigt zum Bau eines Exemplars des ST 05 G.
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Durch meine Vermittlung wurde auch ein fertiger ST 05 G von Epas übernommen. Mit diesem Motor sollte nach diversen
Abänderungen ein von Herrn Dr. Pasemann erwirktes Patent, dass laut Mitteilung von Herrn Dr. Pasemann einen Stirling ähnlichen
Prozess mit Ventilen zum Inhalt hat, in der Praxis erprobt werden und somit ein neuer, - sich vom ST 05 G unterscheidender-, Typ
entstehen. Herr Dr. Pasemann hat mich in Kolbermoor in meiner Werkstatt zu einer halbtägigen Besprechung und Besichtigung
meiner Arbeiten besucht.
Zur wirtschaftlichen Verwertung des Patentes von Herrn Dr. Pasemann wurde von ihm in den neuen Bundesländern die Firma Epas
gegründet.
Hier die von der Fa. Epas, Herrn Dr. Pasemann, erbetene Erklärung vom 5.6.2001
 Sehr geehrter Herr Viebach,
Für Ihr Schreiben vom 28. Mai bedanken wir uns.
Da wir von Ihnen einen Zeichnungssatz Ihres Motors käuflich erworben haben, können wir hiermit gerne bestätigen, dass sich die
von uns auf der Hannovermesse 2001 ausgestellten Stirlingmotoren BM 1000 und S 400 selbstverständlich in sämtlichen Bauteilen -
ausgenommen natürlich Standardteile wie Schrauben und Muttern - von Ihrem Stirlingmotor ST 05 G unterscheiden.
Darüber hinaus bedanken wir uns für Ihren Hinweis auf die Gefährlichkeit einer Druckluft -Öl-Mischung. Dieses war uns durchaus
bbekannt.
Anfang nächsten Jahres werden unsere Produkte für jeden Interessenten käuflich zu erwerben sein. Es ist geplant, demnächst die
Veröffentlichung weiterer Informationen über epas und seine Produkte ebenfalls im Internet zur Verfügung zu stellen.
Mit freundlichen Grüßen
gezeichnet: Dr. habil. Lutz Pasemann 
Auf meine Einwände zu der Angabe einer Erhitzerkopftemperatur von 900°C im Messeprospekt wurde nicht eingegangen.
Siehe weiter unten -. Das Verhalten von hitzebeständigen Stählen bei 900°C
! Um den Motor von Epas von meiner Entwicklung deutlich abzugrenzen und aus Gründen der Sicherheit folgende Warnhinweise !
 --- Im Messeprospekt von Epas wird ein Startarbeitsgasdruck von 15 bar, einfache Luft, genannt. Wenn von Startdruck gesprochen
wird, gehe ich davon aus, dass der Druck zur Erlangung der Maximalleistung gesteigert wird.
Mir ist in einem persönlichem Gespräch von einem Betroffenen mitgeteilt worden, dass es beim Betrieb eines kleinen Stirlingmotors
mit Luft als Arbeitsgas zu einer Selbstentzündung (Dieseleffekt) von Schmierstoffresten oder Gleitbelagabrieb gekommen ist und
dass ein Teil des Motors an ihm vorbei durch das geschlossene Fenster auf der Straße gelandet sei. Aus Gesprächen, ohne dabei die
Quellen zu kennen, ist mir bekannt, dass es in Japan zu einem tödlichen Unfall bei der Entwicklung von Stirlingmotoren mit Luft als
Arbeitsgas gekommen sein soll.
Die Firma Philips gibt für ihr Aggregat 102 C, das auch mit Luft arbeitet, einen Maximalarbeitsgasdruck von 13,5 bar an.
Für den ST 05 G schreibe ich ein Sicherheitsventil mit einem Abblasdruck von 11 bar und einen mittleren Arbeitsgasdruck von 10
bar vor!! Mit deutlichen Warnhinweisen in meinen Schriften weise ich auf die Verantwortung jedes Betreibers hin, den Druck von
10 bar bei Luft als Arbeitsgas nicht zu überschreiten! Bei Epas wird von einer Erhitzerkopftemperatur von 900°C gesprochen. Mir
ist kein Werkstoff bekannt, der über einen längeren Zeitraum bei den notwendigen geringen Wandstärken, die zur
Wärmeübertragung erforderlich sind, dieser Temperatur standhält. Die Zeitstandfestigkeit hitzebeständiger Stähle fällt bei 900°C auf
fast 1/100 der Nennfestigkeit ab. ---
Klaus Kramer in Berlin hat kurzzeitig durch Erhöhen des Arbeitsgasdruckes und der Erhitzerkopftemperatur (außerhalb
der Betriebs-werte und unter Missach-tung der Sicherheitshin-weise) mit dem ST 05 G eine Leistung von über 1 kW
erreicht.
Dokumentiert bis 758 W in Ringinfo Nr. 4
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Bild 9. Der ST 05 G.
Foto Uwe Moch Gebaut aus dem Gussteilesatz bestehend aus 13 Rohgussteilen
Neuigkeiten aus Kolbermoor:
Der ST 05 G jetzt als ST 05 G - G.
Siehe Bild 6, 10 und 11.
Eine hermetisch dichte Einheit, Stirlingmotor mit Generator in einem druckdichten Gehäuse. Keine Welle, die aus dem mit 10 bar
Arbeitsgasdruck gefüllten Gehäuse nach außen geführt ist und abgedichtet werden muss.
Wie weiter oben schon erwähnt wurde, muss dieser Vorteil allerdings durch eine etwas aufwendigere Startelektronik erkauft werden.
Für Notfälle ist der Einbau einer manuellen Startmöglichkeit mit einer Handkurbel möglich die für den Startvorgang eingedrückt
und in einen Mitnehmer im Generatorschwungrad einrastet. Dreht sich nach erfolgtem Start der Mitnehmer schneller als die
Handkurbel, wird diese aus dem Mitnehmer ausgeklinkt und durch den Arbeitsgasdruck in der Maschine in ihre Ruhestellung zurück
gestellt. Es ist keine Wellendichtung erforderlich. In der Ruhestellung wird die Handkurbel statisch mit O-Ringen abgedichtet. Das
Druckgehäuse für den Generator ist aus 2 weiteren Gussteilen ( Bild 3 ) als Halbschalen aufgebaut und an das Kurbelgehäuse
angeflanscht.
Der Generator ist ein 6 poliger Außenläufer, er als permanentmagneterregte Synchronmaschine aufgebaut ist. Seine Nenndrehzahl
beträgt bei 50 Hz 500 Umdr./Min. Die Permanentmagnete sind in das als Glocke über das Statorpaket greifende Schwungrad
eingeklebt. Dieses Außenläuferschwungrad ist direkt auf die Kurbelwelle montiert. Der Generator besitzt keine eigene Lagerung.
Bild 10 + 11. Das Statorpaket besteht aus 80, 0,5 mm dicken Statorblechen, aus hochwertigem Elektroblech mit je 36 Nuten am
äußeren Umfang in die, mit entsprechender Isolierung, eine 3phasige Wicklung in Sternschaltung eingelegt ist. Die Wicklung ist in
den Nuten fixiert und mit Isolierlack imprägniert. Die Anzahl der Kupferdrahtwindungen der Wicklung je Phase bestimmt die
Ausgangsspannung der Maschine. Es sind wahlweise Spannungen von 24Volt (12 V) bis 230 Volt möglich. Die 4 Anschlüsse der
Wicklung ( 3 + Sternpunkt ) sind über druckdichte Durchführungen durch die Gehäusewand nach außen geführt.
Die nicht serienmäßigen Statorbleche wurden von Martin Glasel auf möglichst geringe Verluste optimiert. Der bisher gemessene
Wirkungsgrad dieses Generators ist mit etwas über 90 % für diese Leistungsklasse mit der niedrigen Drehzahl von nur 500 Umdr./
Min. recht gut.
Die 80 Statorbleche je Statorpaket waren als Laser- oder Wasserstrahlschneidteile geplant. Beide Fertigungsverfahren erwiesen sich
als zu teuer, obwohl ihnen nachgesagt wird, sie seien sehr wirtschaftlich. Es wurden für 2 Statorpakete DM 7,-- bis DM 10,-- pro
Blech für das Schneiden verlangt.
Ein Komplettschnittstanzwerkzeug, wie es zur Herstellung von Statorblechen dieser Größe üblich ist, ist für die anstehenden
Stückzahlen nicht vertretbar und auch nicht bezahlbar.
Es ist somit erforderlich, jedes Blech einzeln grob zuzuschneiden, das Mittelloch und die Keilnut zu stanzen und die Bleche im
Paket auf das Nennmaß zu überdrehen. Die 36 Nuten in jedem Blech werden dann mit einem speziell angefertigten
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Einzelnutstanzwerkzeug gestanzt, das selbsttätig nach jedem Stanzhub weitertaktet.
Die Kühlung des im Gehäuse dicht eingeschlossenen Generators erfolgt über das unter einem Druck von 10 bar stehende Arbeitsgas
des Stirlingmotors. Das Arbeitsgas wird durch 4 relativ große Bohrungen zwischen Kurbelgehäuse und Generatorinnenraum bei
jeder Umdrehung ständig umgewälzt und bläst dabei auf die Wickelköpfe des Statorpakets. Die Verlustwärme wird dabei vom
Arbeitsgas von innen auf die Gehäuseaußenwände übertragen und wird vom Gehäuse an die Umgebung abgeführt. Siehe
Schnittzeichnung! Bild 11.
Die Gussteile für das Generatordruckgehäuse sind vorrätig. Die Statorbleche können bei Bedarf angefertigt werden. Die Anfertigung
der Wicklung des Statorpakets kann, sofern es gewünscht wird, bei Martin Glasel in Auftrag gegeben werden.
Er kann auch die 168 Stück VACODYM Magnete mit den Abmessungen von 2,5 mm Höhe, 5,3 mm Breite und 20 mm Länge, die
je Generator erforderlich sind, in einer Sammelbestellung für mehrere Generatoren beschaffen ( Preise anfragen). Die Magnete
werden im unmagnetisierten Zustand in den Schwungradläufer eingeklebt. Zum Magnetisieren der eingeklebten aus je 14
Einzelmagneten bestehenden 6 Magnetpolpaaren ist eine Impulsmagnetisiereinrichtung mit entsprechender Geometrie und der
erforderlichen Impulsleistung erforderlich. Eine derartige Einrichtung ist bei mir vorhanden.
Der Zeichnungssatz für den Generator wird gegenwärtig erstellt und kann nach Fertigstellung erworben werden. Verfügbarkeit und
Preis siehe unter  Preise in meiner Hompage www.geocities.com/viebachstirling
Bild 10 die Generatorteile.
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Bild 11. Schnittzeichnung ST 05 G - G.
Bitte meine Internetadresse weitergeben!
Sie können diese Ringinformation gern ausdrucken und an interessierte Freunde oder Kollegen, sofern bei diesen kein
Internetzugang vorhanden ist, weitergeben.
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