LTD Hand Stirling

J. Ridders

Ontw./Design

Get./DrawnJ. Ridders

Beschrijving / Description in: http://ridders.nu

J RUnits: mm

Format: A4

Scale: no scale

Org. date: April-15-2009

Update: May-15-2011

Blad/Sheet: 1 van/from 8

Lage temperature StirlingLow temperature Stirling

104

n112

30

J. Ridders

Ontw./Design


Beschrijving / Description in: http://ridders.n u

J RUnits: mm

Format: A4

Scale: no scale


Update: May-15-2011



kogellagersball bearings

verdringer (balsa hout) displacer (balsa wood)

koperen plaat / copper plate (1mm)inlijmen / glue

inlijmen / glue

grafieten bus inlijmen glue graphite bush

transparante kunststof cilinder transparant plastic cylinder

opschroeven met dunnefilm sanitair kit voorafdichtingscrew on plate with thinplumber kit in betweenfor sealing

(sanitair kitplumber kit)

(Loctite)

Los opzetbakje voor (half) ijsklontje Box for (half) ice cube

Het temeratuurverschil tussn onder- en bovenplaat m oetgroter zijn dan 10 a 12° Celsius. De bodemplaat wor dt opeen mensenhand niet warmer dan ca 28° Celsuis.Bij een omgevingstemperatuur hoger dan 18 graden mo etdan een stukje ijs in het bakje gedaan worden om de ze Stirling op een mensenhand te laten lopen.Op een kop gevuld met kokend water loopt de motor ca 1 uur zonder ijsbakje met max. 600 omw./min. The temperature difference between the bottom and u pperplate must be more than 10 to 12° Celsius. The temp eratureof the bottom plate on a human hand will be 28° Cel suis max.At an ambient temperature higher than 18° Celsuis a smallpiece of ice must be in the box to let this Stirlin g run on ahuman hand.On a cup filled with boiled water the engine will r un forabout 1 hour without the ice box with 600 rpm max.

zuiver passing metminimale wrijving !accurate fit with minimum friction !

(bv. uit beschuiten bus HEMA e.g. from biscuit box)

contragewicht voor uitbalanceren counter weight for balancing

inlijmen / glue (Loctite)

J. Ridders

Ontw./Design



J RUnits: mm

Format: A4

Scale: no scale


Update: May-15-2011



n112n112

106n

90n

80n

2.5

1

5

90n

1

n36 -2 DEEP

(voor ijs bakjefor ice box)

6

2.5

40

28

9

28

10

n8 THRU

n7 THRU

M3x0.5 (3x)

24

106n

102n

Cilinderplaat boven / Upper cylinder plate (Alu)Cilinderplaat onder / Bottom cylinder plate (Alu)

Koperen plaat / Copper plate

lijmen met sanitair kitglue with plumber kit



4

lijmgroefgroove

Verdringer cilinder / Displacer cylinder

(transparante kunststof / transparant plastic)

n108 -2.5 DEEP

n10

2

J. Ridders

Ontw./Design



J RUnits: mm

Format: A4

Scale: no scale


Update: May-15-2011



1

5

8n

15n

5

728

3

3.00n

7

5

6n

2

5

M2x0.4

M2x0.42n

2n

4

2

M2x0.4

M2x0.4

M2x0.4

99n

8n

n15

1n2 THRU

M2x0.4

52

8

3

2 16n

14.00n

31

n1.5

n6

kogellagerball bearingnnnn6x3 / 2,5

40

5

18

6 13

n16n7

20 10

2

n8

M3x0.5v n4.5 x 2

n10

3.00n

311

Gaffel / Fork Asje / Pivot

Verdringer asDisplacer axle

Doorn ringMandrel ring (Alu)

Verdringer / Displacer (Balsa hout / wood)

Doorn / Mandrel (Alu)

Verdringer drijfstangDisplacer driving rod

Cilinder werkzuigerCylinder working piston

Montage plaatje / Mounting plate(messing / brass)

(messing / brass)

(messing / brass) (staal / steel)

(staal / steel)

inlijmenglue

inlijmenglue

7n

J. Ridders

Ontw./Design



J RUnits: mm

Format: A4

Scale: no scale


Update: May-15-2011



B

kogellagerball bearingnnnn6x3 / 2,5

54

8n

3n

2

n1.5

n6

60

3n n

3

3 2 4

M2x0.4

5n3 THRU

n3 THRU

16 10

4

4 4 27

52.5

3n

voor 90° montage krukwangfor 90° mounting crank web

411

20

35

4n

6n

8n

8R

7

10n

10n

4 4

5

M3x0.5

37

5

2

6

1.5

n

M3x0.5

5

9

1.5

n

14.00n

11n

7

M3x0.5

M3x0.5

5n

2n

1

Zuiger drijfstangPiston driving rod

KrukpenCrank pin

KrukwangCrank web

Assemblage krukas / Assembly crank shaft

Krukas / Crank shaft

Huis kogellagers / Ball bearing housing

nnnn10x3 / 4

2 kogellagers2 ball bearings

StaanderSupport

Zuiger / Piston

Gaffel / Fork

(grafiet / graphite)

(staal / steel)

(staal / steel)

(staal / steel)

(staal / steel)

SluitringWasher

(messing / brass)

(messing / brass)

Gaffel asje Pivot

10

(messing / brass)

(messing / brass)

n3

4n

(blad / sheet 6)

solderensolder

4n

14

J. Ridders

Ontw./Design



J RUnits: mm

Format: A4

Scale: no scale


Update: May-15-2011



7 7 4~ mmbepaal deze maat bij het uitbalancerendetermine this dimension while balancing

5n

10n

15n

2 (sleuf / slot)8n

8n

5n

9

15n

n3 THRU

0.5 0.5

0.50.5

3

2

3

n12 8

n

M2x0.4

ring voorbevestigingvliegwiel ring to fixfly wheel

(zie blad 7 / see sheet 8)

Contragewicht voor uitbalanceren Counter weight for balancing

13n

5

3n

4 3

1

M2x0.4

4

n4

3n

M2x0.4

23

36n

28n

20

3

5

33n

Spaakgeometrie naar eigen kueze Spoke geometry is arbitrary

Vliegwiel / Fly wheel (Alu)

IJsbakje / Ice box (Alu)

Verdringer krukwang / Displacer crank web

n5 THRU

45

(messing / brass)

Krukpen / Crank pin(staal / steel)

n3 THRU

n3 THRU

n100

n80

J. Ridders

Ontw./Design



J RUnits: mm

Format: A4

Scale: no scale


Update: May-15-2011



Handleiding bi j het maken van de onderdelen en het samenstellen d aarvan 1. Maak eerst alle onderdelen volgens de tekeningen , behalve het contra gewicht. Bij licht afwijkende afmetingen van de beschikbare transparante kunststo f voor deverdringer-cilinder en/ of van de glazen buis voor de (kleine) werkcilinder de corresponderende maten in beide aluminium cilinderplaten conform aanpassen .Schuur de balsa verdringer mooi cilindrisch na met de verdringer-as in de spantang van de draaibank en zorg ervoor dat die goed vlak is en niet slingert om zijn as. 2. Schroef de messing montage strip op de bovenste cilinderplaat met een dunne film sanitair kit ertus sen om het geheel luchtdicht te maken. Lijm de glaz en cilindervan de werkzuiger en de grafiet bus voor de verdrin ger-as in deze messing montage strip met Loctite o f acrylaat seconde lijm. Lijm de transparante cilin der voor deverdringer in daarvoor bestemde groef in de bovenst e cilinderplaat met sanitair kit. Zorg evoor dat er niet te veel kit aan de binnenkant uitpuilt om te voorkomen datde verdringer daar later tegen aan gaat lopen. Laat de sanitair kit een dag uitharden. 3. Monteer alle resterende onderdelen behalve de o nderplaat en het contra gewicht. Draai het vliegwiel rond en controleer of het gehe el licht loopt en of de verdringer nergens raakt. 4. Het hele systeem moet nu mechanisch worden uitge balanceerd. Dit moet gebeuren zonder de bodemplaat om verstorende drukschommelingen in het systeem tevoorkomen. Met dit uitbalanceren wordt de tegenwerk ende zwaartekracht op het gehele asymmetrische syst eem gecompenseerd.Voor dit uitbalanceren gaan we als volgt te werk: - Maak de dikte van het contra gewicht eerst wat ov ermaats zodat het later stapsgewijs op het juiste g ewicht kan worden nagedraaid. - Geef het CD vliegwiel zonder contra gewicht een z et en wacht tot het systeem stil valt. Verdraai in die positie van de krukas het vliegwiel zodanig om de as dat hetgat voor het contra gewicht precies bovenaan staat. Merk deze positie van het vliegwiel t.o.v. van de krukas door op de as en op de aluminium kern van he t vliegwielmerkstreepjes in te krassen die precies tegenover e lkaar liggen. Daarmee kan dan later de juiste posit ie van het vliegwiel worden teruggevonden mocht die eventueelverdraaid zijn. - Steek het overmaatse contragewicht in het gat van het vliegwiel en geef het vliegwiel weer een zet. Door het nog te zware contra gewicht zal het systee m nu steedsstil vallen op een punt waar het contra gewicht zic h ergens onderaan zal bevinden. Nu moet stapsgewijs het contragewicht een fractie worden afgedraaid ne t zo langtot het systeem stilvalt waarbij de positie van het contra gewicht geheel willekeurig wordt. Een ietwa t tijdrovend klusje, maar het is belangrijk om er v oor te zorgen datde tegenwerkende zwaartekracht zo veel mogelijk wor dt geelimineerd om het nodige temperatuurverschil t ussen onder- en bovenplaat zodoende zo klein mogeli jkte maken. 5. De laatste montage betreft het kitten van de alu minium onderplaat aan de transparante cilinderwand. Daarbij moet voorkomen worden dat er siliconen kit binnen inde cilinder terecht komt waar de verdringer tegen a an zou kunnen lopen. Smeer daarom een heel dunne la ag siliconen kit tegen de buitenomtrek van de gro ef in debodemplaat en doe hetzelfde tegen de onderste buite nrand van de transparante cilinderwand. Druk de cil inderwand in de groef van de plaat en draai die een weinigweg en terug om de kit goed langs beide vlakken te verdelen. Smeer met een bevochtigde vinger de kit a an de buitenkant mooi glad uit over de gehele omtre k omer voor te zorgen dat de bevestiging luchtdicht is. Omdat er feitelijk geen serieuze krachten meer op de onderplaat zullen worden uitgeoefend zal deze aa nhechtingdoorgaans meer dan voldoende sterk blijken na de ui tharding van de siliconen kit. Opmerking: Deze Lage Temperatuur Stirling begint te lopen vana f een temperatuurverschil van ca 10° Celsius tussen de onderplaat en de bovenplaat. Op een menselijke handwordt de koperen onderplaat niet veel warmer dan ca 28° Celsius. De bovenplaat moet dus niet warmer zi jn dan ca 18° Celsius. Binnenshuis zal dat echter d oorgaanswel het geval zijn. Door het aluminium bakje met ee n half blokje ijs op de uitsparing in de bovenplaat tezetten koelt die zover af dat de motor wel op een h and zal lopen onder voorwaarde dat verder alles goe dgemaakt is, d.w.z. zeer lage wrijvingen en lekvrij.Op een koffiekop gevuld met kokend water zal de mot or in alle omstandigheden zeer goed lopen zonderzonder het koelbakje en dat gedurende een half uur of langer met een snelheid van ca 600 omw./min. Zie voor een algehele beschrijving van deze Stirlin g de betreffende pagina op mijn website: http://rid ders.nu

J. Ridders

Ontw./Design



J RUnits: mm

Format: A4

Scale: no scale


Update: May-15-2011



Guidelines for making and assembly t he parts 1. First make all parts according to the plan, exce pt the counterweight. In case of a little deviating dimensions of the available transparent wall for t he displacer cylinder and/or the glass tube for the working cylinder a dapt the correspondent dimensions in both aluminum plates. Finish off the wooden (balsa) displacer ni cely cylindrical and flat with the axis in the collet chuck of yo ur lath. Take care that the displacer is not wobbli ng. 2. Screw the brass mounting strip on the upper cyli nder plate with a thin film of plumber kit in betwe en to make the joint air-tight. Glue the glass work ing cylinder and the graphite bush for the displacer axle in this br ass mounting strip with Loctite or acryl ate instan t glue. Glue the transparent cylinder in the groove in the upper plate with plumber kit and remove excessive kit in the ins ide of the cylinder to avoid the displacer touching it. Let the kit harden for about one day. 3. Assemble all parts except for the bottom cylinde r plate and the counter weight . Push the fly wheel and check if it is running wel l (low frictions) and also check if the displacer is touching nothing when it moves up a nd down. 4. Now the whole system must be mechanically balanc ed. This must be done without the bottom plate to avoid disturbing pressure changes in the system . Well balanced the counteracting gravitational fo rce on the a-symmetrical system will be eliminated. This balancing procedure goes as follows: - First oversize the thickness of the counterweig ht somewhat so it can be turned off step by step to the right weight afterwards; - Push the fly wheel without counterweight lightl y and wait till it stops. Turn with that crank shaf t position the fly wheel so that the hole for the c ounterweight is on top. - Fix the fly wheel and indicate its relative pos ition to its axle by making bench marks with opposi te scratches on the fly wheel kernel and the axle. With that it will be possible to find back the right relative positi on of the fly wheel to its axle in case it may be d istorted later;- Put the over-sized counterweight in the hole of the fly wheel and push the fly wheel again. Because the counterweight is too heavy the system now will stop with the counterweight somewhere below. Now the count erweight must be turned-off step by step a little u ntil the system stops with an entire random positio n of the counterweight. A somewhat time consuming job but important to achieve the elimination of the counte r-action gravity force and, with that, a minimum re quired temperature difference to let the engine run. 5. The final assembly concerns the gluing of the transparent cylinder wall to t he bottom aluminum cylinder plate. Remove excessive glue in the inside to avoid the the displacer touching it when it moves up and down. Put only a thin silicone film on the outside surface of the groove in de aluminum plate and do t he same on the outside bottom rim of the transparent wal l. Press the wall in the groove and turn it somewha t to distribute the kit equal over both surfaces. S pread the kit on the outside of the cylinder with a wetted fin ger to obtain a smooth and air-tight connection. Th e strengths of such a glue connection will be more than enough after hardening because the forces on this botto m plate will be very low. General remark:The temperature difference between the upper and lo wer cylinder plates must be at least 10° Celsius t o let this Low Temperature Stirling run. On a human hand thebottom plate will warm up to about 28° Celsius maxi mum. So the temperature of the upper plate must be equal or lower than about 18° Celsius which normall y is not the case indoors. The temperature of the upper plate will decrease sufficiently by placing the alu minumbox with a small (half) ice cube on it. Then the en gine will run on a human hand, assuming everything ismade well, meaning that frictions are as low as pos sible and the whole system is air-tight.On a coffee cup filled with boiled water the engine will run very well without the ice box during half an houror (much) longer, dependent on the isolation proper ties of the coffee cup. Maximum speed about 600 rpm . See for a full description with engine performance, pictures and a video the concerning page on my web site: http://ridders.nu

Documents

LTD Hand Stirling