Configurazione Alfa
Alfa
Il motore Stirling in configurazione Alfa risulta forse più
comprensibile nel suo funzionamento, che si può considerare basato su 4
fasi:
• spinta
• riscaldamento
• espansione
• raffreddamento
Nel dettaglio:
il pistone in basso spinge l'aria verso il pistone in alto, che quindi
si sposta, lasciando entrare
l'aria;
l'aria si scalda, si espande,e quindi "torna" indietro verso il pistone in basso, che quindi si sposta;
lo spostamento del pistone in basso fa arrivare l'aria calda
a contatto col dissipatore di calore, che quindi si raffredda, e di
conseguenza si contrae, facendo spostare verso destra il pistone in
alto;
lo spostamento verso destra del pistone in alto, aiutato
dall'inerzia accumulata dal volano, fa sì che il perno, continuando a
girare, faccia abbassare il pistone inferiore, spingendo di nuovo
l'aria verso il pistone in alto, e il ciclo ricomincia.
Configurazione beta
Beta
Esistono differenti possibilità per la configurazione relativa tra
pistone motore e dislocatore. Nella più semplice il ciclo di
funzionamento può essere riassunto nelle fasi illustrate di seguito
(configurazione Beta).
Consideriamo un sistema cilindro più pistone. La testata del cilindro è
collegata ad una camera dotata di una parete calda mentre il corpo del
cilindro ad una parete fredda.
All'interno della camera è collocato il dislocatore, che è costituito
da un materiale isolante, non a tenuta, in grado di coprire
alternativamente la parete calda e la parete fredda.
Il ciclo compiuto dal motore è allora il seguente:
1. il dislocatore (a) copre la parete fredda (e) della camera.
2. Il gas della camera, essendo riscaldato, si espande.
3. Il pistone (b) si muove verso l'esterno della
camera (in questo caso verso l'alto): nel suo moto spinge la giunzione
(c) che ruota e che a sua volta sposta il dislocatore sulla parete
calda (d), isolando dal calore la camera che inizia a raffreddarsi.
4. Il gas si contrae richiamando il pistone.
5. Il pistone si muove verso l'interno (in questo
caso verso il basso): analogamente a prima, nel suo moto, sposta il
dislocatore sulla parete fredda.
Configurazione gamma
Gamma
La configurazione Gamma è sostanzialmente analoga alla Beta, ma con la
variante di non avere i pistoni coassiali, che invece possono essere a
corsa parallela affiancata ovvero (come descritto in schema delle
configurazioni) perpendicolare, ma comunque cercando di minimizzare gli
spazi volumetrici "morti" tra i due pistoni. La configurazione Gamma
(ad assi paralleli) semplifica la lubrificazione degli assi, e
diminuisce le perdite per trafilamenti ed attriti delle tenute, con un
modesto incremento degli spazi volumetrici morti rispetto al Beta. Il
leverismo rappresentato per il Gamma (a perno imboccolato su asola) non
è necessariamente quello ottimale, esistendo comunque la possibilità di
adottare sistemi biella-manovella, o di altro tipo.
In tutte le configurazioni descritte si utilizza sempre un volano
posizionato sull'asse di rotazione, che accumula energia durante le
fasi attive e la rilascia in quelle passive, cioè nelle quali il motore
fa il lavoro passivo di trasferimento del fluido. Il volano rende
possibile il moto rotatorio sostanzialmente uniforme.