Heißluftmotor

Der Heißluftmotor wird nach seinem Erfinder ROBERT STIRLING (1790-1879) auch als Stirlingmotor bezeichnet. ROBERT STIRLING war ein schottischer Geistlicher, der um 1816 diese Art von Motor entwickelt hat. Anlass dafür soll gewesen sein, dass STIRLING die schwere körperliche Arbeit von Kindern in Bergwerken erleichtern wollte.
Heißluftmotoren werden nur für spezielle Zwecke genutzt, z. B. bei Solaranlagen.

Aufbau und Wirkungsweise eines Heißluftmotors

Wichtige Teile sind ein Zylinder mit einem Verdrängerkolben und einem Arbeitskolben. Der Verdrängerkolben hat Kanäle, durch die die Luft nach links oder rechts strömen kann.

Bei dem Zylinder gibt es zwei Bereiche:
(1) Der Bereich des Heizens wird durch eine Wärmequelle auf eine höhere Temperatur gebracht.
(2) Der Bereich des Kühlens ist so aufgebaut, dass in diesem Bereich Kühlrippen angebracht sind oder eine Wasserkühlung erfolgt.

Damit sich die Kolben auch über die Totpunkte hinweg bewegen, sind sie mit einem Schwungrad mit Exzenter verbunden. Die Anordnung ist dabei so gewählt, dass der Verdrängerkolben dem Arbeitskolben eine Viertelperiode vorauseilt. Als Arbeitsmittel wird bei diesem Motor heiße Luft verwendet. Daher kommt auch die Bezeichnung Heißluftmotor.

Das Grundprinzip der Wirkungsweise eines Heißluftmotors besteht darin, dass der Verdrängerkolben dem Arbeitskolben eine Viertelperiode vorauseilt und dabei die Luft zwischen den beiden Zylinderteilen verschoben wird. Die vier Takte des Motors lassen sich folgendermaßen charakterisieren:

1. Takt: Expandieren
Nach Zufuhr von Wärme und der damit verbundenen Druckerhöhung expandiert die Luft im linken Teil des Zylinders. Der Arbeitskolben wird nach rechts gedrückt. Es wird mechanische Arbeit verrichtet.

2. Takt: Abkühlen
Der Verdrängerkolben, der dem Arbeitskolben eine Viertelperiode vorauseilt, bewegt sich nach links. Die Luft strömt in den rechten kühleren Teil und kühlt sich dort ab.

3. Takt: Komprimieren
Durch die Bewegung des Arbeitskolbens nach links wird die Luft komprimiert und kühlt sich gleichzeitig weiter ab. Damit sich der Arbeitskolben überhaupt in dieser Richtung bewegt, ist das Schwungrad erforderlich.

4. Takt: Erwärmen
Durch die Bewegung des Verdrängerkolbens nach rechts strömt die Luft in den linken Zylinderteil und wird dort wieder erwärmt. Der Druck nimmt zu. Anschließend beginnt der Vorgang wieder mit Takt 1.

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