Modelli di motori a ciclo Stirling

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L'invenzione del motore Stirling, detto anche motore ad aria calda di Stirling, è una evoluzione dei motori ad aria calda preesistenti, che all'inizio del 1800 competevano con il motore a vapore per fornire energia meccanica ai macchinari industriali (in opifici e

Modello di Motore stirling by EBG Micromeccanica

miniere) della prima rivoluzione industriale in Inghilterra. In particolare l'invenzione di Stirling riguardò l'adozione di un recuperatore di calore che effettivamente risultò essere il dispositivo adatto per migliorare in modo notevole il rendimento del motore. La competizione tra motore ad aria e quello a vapore aveva motivo nel tentativo di avere un'alternativa al motore a vapore stesso che, nelle sue prime realizzazioni, pur avendo caratteristiche superiori di quello ad aria, a causa dell'utilizzo di materiali tecnologicamente scadenti allora a disposizione era estremamente pericoloso per le devastanti esplosioni delle caldaie.

Il motore funziona a ciclo chiuso utilizzando un gas come fluido termodinamico (solitamente aria, azoto oppure elio o idrogeno nelle versioni ad alto rendimento). Quando è raggiunta un'opportuna differenza di temperatura tra il suo punto caldo ed il punto freddo ed è opportunamente avviata, si innesca una pulsazione ciclica, di norma trasformata in moto alternato dei pistoni. La pulsazione perdura fino a quando si continua a mantenere la differenza di temperatura, somministrando calore al punto caldo e sottraendone al freddo. Una particolarità di questo motore è quella di funzionare senza fare ricorso a valvole. Le sole parti in movimento sono il pistone ed il dislocatore che agiscono collegati ad un albero motore con una

Motore Stirling LTD Ringbom by EBG Micromeccanica

coppia di gomiti sfasati tra loro di circa 90 gradi.

È probabilmente uno dei più interessanti motori a combustione esterna per la sua bassa manutenzione, la sua silenziosità e la possibilità, di raggiungere rendimenti prossimi a quello teorico per cicli termodinamici; la combustione non è vincolata a combustibili specifici. È possibile anche utilizzare il calore della radiazione solare concentrata, ad esempio tramite uno specchio parabolico, per produrre la differenza di temperatura necessaria.

Una interessante variazione al motore Stirling originale, fu introdotta da Ossian Ringbom, che eliminò completamente i cinematismi tra pistone dislocatore dell'aria e il pistone di forza, ottenendo il movimento per il tramite delle depressioni e delle pressioni che si creano all'interno del motore.
Nel filmato sopra, si può vedere un affascinante modello realizzato da EBG Micromeccanica nella variante Ringbom a Basso Differenziale Termico (LTD) funzionante su una tazzina di acqua calda.

Motore Stirling Ringbom mod. "Tapper" by EBG Micromeccanica