Stelzer-Motor

Beim Stelzer-Motor, benannt nach seinem Erfinder Frank Stelzer, handelt es sich um einen Zweitakt-Freikolbenmotor in zylindrisch-gestreckter, zweiseitig-symmetrischer Bauweise.

Im Stelzer-Motor wird nur der durchgehende Kolben hin und her bewegt. Seine unterschiedlichen Durchmesser(Stufenkolben) steuern während der verschiedenen Arbeitstakte zugleich den Gaswechsel zwischen den einzelnen Räumen: im Gehäuse befinden sich eine zentrale Vorverdichtungskammer mit großem Durchmesser und mittiger Einlassöffnung, anschließend nach außen je eine engere Überströmöffnung und daran anschließend wieder weitere Brennräume mit Zündkerze und Auslassöffnung an der von der Mitte entferntesten Stelle. Zu jedem der drei Bereiche gehört ein passender Durchmesser des Kolbens.

Arbeitsablauf für eine Seite

Der Kolben ist ein sogenannter Stufenkolben. Er weist mittig eine Scheibe auf, die in der Vorverdichtungskammer ständig die Seiten wechselt. Dadurch ist die Einlassöffnung abwechselnd dem linken und rechten expandierenden Teil der Kammer zugeordnet. Nach dem Überfahren der Einlassöffnung wird das eingeschlossene Volumen verkleinert, das Gemisch dadurch vorverdichtet.

Im Laufe der weiteren Kolbenbewegung wird der weiter außen liegende stöpselartige Bereich des Kolbens, der die Überströmöffnung verschließt, ausgerückt, das Gas gelangt in die Brennkammer und spült dort am äußeren Brennkammerende Reste von verbranntem Gas über den geöffneten Auslass aus.

Der Stelzermotor in Bewegung

Im Rückschwung verschließt der Kolben sowohl die Überströmöffnung als auch am anderen Ende der Brennkammer mit seinem Arbeitsteil die Auslassöffnung. Das Arbeitsteil rückt in der Brennkammer weiter zur Mitte und komprimiert hier das Gemisch bis zur Zündung und Bewegungsumkehr. Jetzt leistet während der erneuten Auswärts-Bewegung der Kolben Arbeit. Im innenliegenden Bereich findet bereits die nächste Vorkomprimierung statt. Kurz vor dem äußeren Totpunkt öffnet zuerst der Auslass, kurz darauf die Überströmöffnung.

Dieser Arbeitsablauf findet ständig abwechselnd auf beiden Seiten statt.

Anwendungen

Luftpumpe

Werden die Kolbenenden über das Gehäuse hinaus verlängert, ist die Anwendung als Kompressor möglich. Dieser arbeitet dann als beidseitig wirkende Doppelkammer-Kolbenluftpumpe.

Hydraulikpumpe

Mit einem längs durchbohrten Kolben kann ein Stelzer-Motor Flüssigkeiten beschleunigen und in einem Kreislauf Hydraulikdruck aufbauen. Er wirkt dann als Hydraulikpumpe. Eine praktische Prüfung dieser Anwendung durch Stelzer ist nicht bekannt.

Stromerzeuger

Werden die Kolbenenden über das Gehäuse hinaus verlängert, ist die Anwendung als Stromgenerator möglich – der Stelzermotor arbeitet dann als Lineargenerator. Der Kolben oder seine hervorstehenden Enden werden hierzu mit Magneten versehen, die in Wicklungen eintauchen und darin durch ihre Bewegung eine elektrische Spannung induzieren. Mehrere Prototypen dieses Lineargenerators wurden erprobt.

Kritik

Das grundlegende Prinzip ist das der Freikolbenmaschine. Es ist seit etwa 100 Jahren bekannt. Die heutigen Anwendungen beschränken sich auf Spezielles. Zum Stelzermotor gibt es bis auf die unten zitierte Einschätzung keine unabhängigen Quellen oder Gutachten für die behaupteten Vorteile des Motors. Ebenso wenig wurde ein Prototyp von unabhängiger Seite getestet. Obwohl die Patentrechte seit 2004 (Patent von 1964) abgelaufen sind, gibt es noch keinen bekannten unabhängigen Forscher oder gar Hersteller.

An der Technischen Universität Braunschweig kommt man im Juni 2005 zu folgender Einschätzung: „Der Stelzer-Motor erreicht damit einen thermischen Wirkungsgrad von bis zu 74%. (…) Die mechanische Reibung des Motors ist vergleichsweise gering. Zwischen Kolben und Zylinder gibt es fünf Reibestellen. Ansonsten tritt im System keine weitere mechanische Reibung auf. Hierbei wirkt sich positiv aus, dass der Kolben weder axial noch radial belastet ist. Damit besitzt er nur eine sehr geringe Querkraft, die eine Reibkraft erzeugen kann. Des Weiteren schwingt der Kolben zwischen zwei Gaspolstern. Es gibt keine negativen Massenbewegungen. Der Kolben behält sein Eigengewicht, es muss keine Fluchtgeschwindigkeit o. Ä. abgebremst werden …“^[1] Und weiter heißt es in der Zusammenfassung: „Da sich derzeit keine geeigneten Aggregate in Serie befinden, wurden relevante Größen unter Annahme realistischer Randbedingungen abgeschätzt.“^[2]

Der Brennraum des Stelzermotors ist durch den Stufenkolben stark zerklüftet, was sich auf die Verbrennung nachteilig auswirkt. Der Motor hat dadurch die gleichen Probleme wie doppeltwirkende Zwei- und Viertaktmotoren, die seit den 1950er Jahren praktisch nicht mehr angewendet werden.

Einzelnachweise

1. ↑ Stelzermotor. Auslegung und Konstruktion eines Hilfsaggregates zur Standklimatisierung eines PKW, Peter Neukirchner, Institut für Verbrennungskraftmaschinen Braunschweig, Technische Universität Braunschweig, S. 98–101
2. ↑ Zusammenfassung. Auslegung und Konstruktion eines Hilfsaggregates zur Standklimatisierung eines PKW, Peter Neukirchner, Institut für Verbrennungskraftmaschinen Braunschweig, Technische Universität Braunschweig, S. 183/184

Weblinks

• Webseite über den Erfinder und den Motor
• Einiges zum Stelzer-Motor

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