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Solaris Solar Stirling Engine

Instruction Manual

Bedienungsanleitung

Solaris - Exergia – Ideas in Light and Energy – info@newenergyshop.com – www.newenergyshop.com

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Intro

Einführung

The solar Stirling engine Solaris is an engine without a tank

only driven by unconcentrated sunlight! Running the engine no

Der Solar-Stirling-Motor Solaris : Ein Motor ohne Tank, nur angetrieben

durch Einstrahlung von direktem, unkonzentriertem Sonnenlicht! Beim

Betrieb werden keinerlei Schadstoffe erzeugt und auch kein

Kohlendioxid produziert. Als Arbeitsmedium wird ganz normale

Umgebungsluft eingesetzt.

pollutants are produced, especially no carbon dioxyde. Just

plain air is used as working fluid.

The development of this engine is based on previous

research of prof. I. Kolin (University of Zagreb) and prof. J.

Senft (University of Wisconsin). During the 80`s these two

scientists started low temperature differential Stirling research

and developed the first Stirling engine running with a

Unsere Entwicklung basiert u.a. auf den Arbeiten von Prof. I. Kolin

(Universität Zagreb) und Prof. J. Senft (Universität of Wisconsin). In

den achtziger Jahren waren es diese beiden Wissenschaftler, die

erstmals Stirling-Maschinen realisierten, die durch Temperatur-

differenzen im Bereich von ca. 20 Grad Celsius und darunter

angetrieben werden konnten. Damit waren Konzepte aufgezeigt, den

Stirling-Motor auch zur Nutzung unkonzentrierter Solarstrahlung

einzusetzen. Mit dem Modell-Motor Solaris haben wir dieses Konzept

temperature differential below 20 degrees Celsius. Thereby the

possibility of designing a Stirling engine powered by

unconcentrated sunlight was pointed out. Presenting you our

Solaris we are proud to show you the realization of this

concept in form of an extraodinary engine, which demonstrates

the conversion of sunlight into mechanical movement!

umgesetzt und präsentieren Ihnen damit ein einzigartiges Produkt des

technischen Modellbaus, das eindrucksvoll die Umwandlung von Licht

in Bewegungsenergie demonstriert.

Function

Funktionsweise

Light shines through the acrylic plastic cover and is absorbed

by the black and porous foam plate (displacer) in the working

Das durch die transparente Deckplatte fallende Licht wird von der im

Arbeitsraum befindlichen Verdrängerplatte aus porösem Schaum

space. When the heated plate moves down, air runs through it

and is warmed up. On its way back to the top of the engine hot

air streams down through the foam and is cooled by an

aluminium bottom plate. With this periodic change of

temperature the air causes a variation of pressure. This results

in a periodic force on the working piston on top of the engine.

This force is transmitted by the connecting rod to the flywheel

absorbiert und in Wärme umgewandelt. Bei der Abwärtsbewegung der

Schaumplatte strömt die Luft durch das poröse Material nach oben und

erwärmt sich. Bei der Aufwärtsbewegung der Platte strömt die Luft

nach unten und kühlt sich an der Bodenplatte ab. Die aus der

periodischen Temperaturschwankung resultierende Druckänderung

wirkt als Kraft auf den Arbeitskolben auf der Deckplatte. Das Pleuel

überträgt diese Kraft auf das Schwungrad und wandelt so die Auf- und

and converts the up-and-down movement of the working piston

into a rotational movement of the flywheel. A special feature of

this engine is the way forces are transmitted to the displacer.

Contrary to most of the Stirling engines using a second

connecting rod for the transmission of forces, we use the so-

called Ringbom linkage. Threrefore the displacer is mounted on

Abwärtsbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung des

Schwungrades um. Eine Besonderheit dieses Stirling-Motors besteht in

der Kraftübertragung auf die Verdrängerplatte. Diese erfolgt im

Gegensatz zu den meisten Stirling-Maschinen nicht über ein zweites,

mit dem Schwungrad verbundenen Pleuel, sondern über den Luftdruck

im Inneren der Maschine. Diese Druckänderung wirkt auf einen zweiten

a second piston (i.e. displacer piston) at the bottom of the

engine's housing. The internal gas pressure variation also acts

on this piston. When the pressure inside of the machine is

lower than the surrounding air's pressure the resulting force on

the displacer piston moves it up. When the pressure inside of

the machine is higher than the surrounding air's pressure the

resulting force on the displacer piston moves it down. To

zur Lagerung der Verdrängerplatte an der Bodenplatte angebrachten

Kolben. Ist der Luftdruck im Arbeitsraum kleiner als der

Umgebungsdruck, resultiert eine Kraft auf den Verdrängerkolben und

schiebt diesen samt der verbundenen Verdrängerplatte nach oben. Ist

der Luftdruck größer als der Umgebungsdruck, wird der

Verdrängerkolben samt Platte nach unten gedrückt (Ringbom

Kopplung). Zur Kompensation seiner Gewichtskraft wird der

compensate the displacer's gravitational force two repulsive

magnets are included to keep the displacer suspended.

Verdränger durch ein abstossendes Magnetpaar in der Schwebe

gehalten.

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Design

Ausführung

Materials of high quality are used to build this precious engine

such as specially coloured anodized aluminium and highly

transparent acrylic plastic for the connecting rod, the housing

and the flywheel. The application of precision grinded graphite

Beim Bau wurde auf die Verwendung von hochwertigen Materialien

besonderen Wert gelegt. Neben farbig eloxiertem Aluminium und hoch

transparentem PMMA Kunststoff für Gehäuseteile, Pleuel und

Schwungrad ist besonders das Kolbenmaterial zu nennen. Durch den

rods allows the design of pistons with a very low friction as well

as a high tightness. The displacer is made of a special porous

foam which makes possible a very effective heat transfer to the

streaming gas. All of the bearings contain high quality ball

bearings.

Einsatz von Präzisions-Graphitstäben werden Kolben realisiert, die

einen reibungsarmen Lauf mit sehr guter Dichtigkeit verbinden. Als

Verdränger wird ein Spezialschaum verwendet. Seine poröse Struktur

ermöglicht eine grosse Oberfläche mit guter Wärmeübertragung. Alle

Lager sind mit extrem reibungsarmen Industrie-Kugellagern versehen.

Flywheel

Schwungrad

Connecting Rod

Pleuel

Working Cylinder

Arbeitszylinder

Working Piston

Arbeitskolben

Housing Ring

Gehäusering

Top Plate

Deckplatte

Displacer / Absorber

Verdränger / Absorber

Bottom Plate

Bodenplatte

Displacer Piston

Verdrängerkolben

Displacer Cylinder

Verdrängerzylinder

Housing Leg

Gehäusefuss

Magnet

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Operation

Betrieb

Thanks for buying the Solar Stirling Engine Solaris . It is

Vielen Dank für den Kauf unseres Solar-Stirling-Motors Solaris.

completely assembled and tested carefully. To run the engine

put it on a horizontal plain outside in a sunny location. Please

keep in mind that the footstep doesn´t have a reflecting or white

painted surface. Back reflection from the footstep to the

engine`s bottom plate will cause a heating up of the plate and

disable the engine to run. After approximately 5 minutes the

Solaris wird von uns komplett montiert und sorgfältig getestet

ausgeliefert. Zum Betrieb stellen sie den Motor auf eine ebene

Unterlage an einen sonnigen Platz im Freien. Bitte achten sie auf eine

nicht reflektierende und nicht zu helle Standfläche. Zu starke

Bestrahlung der Aluminium-Bodeplatte durch Reflexionen von der

Standfläche würde diese zu stark erwärmen und den Betrieb unmöglich

machen. Nach ca. 5 Minuten ist der Absorber soweit aufgeheizt, dass

engine´s absorber has reached the right temperature. Giving

the flywheel a small kick you can start Solaris. Be aware that

the sense of rotation depends on the direction of your first

sie Solaris mit einer leichten manuellen Drehung (die Drehrichtung ist

frei wählbar) des Schwungrades starten können. Typischerweise läuft

Solaris je nach Sonnenstand mit 200-400 Umdrehungen pro Minute.

kick. Depending on the sun´s incidant angle to the machines

top plate the engine is typically running with 200-400 rotations

per minute.

Alternativ können sie den Motor auch mit Kunstlicht betreiben.

Prinzipiell ist dazu jede Lampe entsprechender Listung geeignet.

Achten sie jedoch stets darauf, dass sich die Plexiglasteile nicht zu

stark erwärmen (< 50 Grad Celsius). Ein 50 Watt Halogenstrahler mit

parabolischem Reflektor im Abstand von 20-30 cm von der Deckplatte

der Maschine liefert ausgezeichnete Ergebnisse.

Alternatively you can run the engine with artifical light.

Every light bulb with enough power is suitable. Please take

care about the temperature of the acrylic plastic parts - avoid

temperatures above 50 degrees Celsius. A 50 Watts halogen

lamp with a parabolic reflector at a distance of approximately

25 cm will cause the engine to run perfectly.

Important note: this engine does not ever need oil . Never put

oil, water or other fluids on the engine´s pistons. To clean the

acrylic parts do not use agressive solvents.

Bitte unbedingt beachten: Solaris braucht keinerlei Öl zur

Schmierung. Niemals Öl, Wasser oder sonstige Flüssigkeiten auf die

Laufflächen des Kolbens gelangen lassen. Bitte zur Reinigung der

After running the engine for a few hours please check the

seating of the housing screws. Also have a look at the

attaching screw and the related locknut for fastening the

connection rod with the flywheel.

Plexiglasteile keine agressiven Lösungsmittel verwenden.

Nach mehrstündiger Einlaufzeit empfiehlt es sich den Sitz der 12

Gehäuseschrauben zu kontrollieren und diese gegebenenfalls

nachzuziehen. Das gleiche gilt für die Inbusschraube und zugehörigen

Kontermutter für die Befestigung des Pleuels am Schwungrad.

Altogether astonishing in functionality and design Solaris is

not only a demonstration model for physics and technical

courses in schools and at the university, but also a jewel-like

object for enthusiasts.

Mit dem Stirling-Motor Solaris ist uns die Verbindung von

verblüffender Funktionalität und ansprechendem Design gelungen.

Solaris ist daher zum einen ein geeignetes Anschaungsmodell für

Physik- und Technikkurse in Schule und Universität im Bereich

Mechanik, Thermodynamik, Solarenergie und ausserdem ein edles

Design-Objekt für alle Liebhaber physikalisch-technischer Raritäten.

Have a lot of fun with your Solaris .

Viel Freude und Inspiration mit Solaris.

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