mise à jour
le 03/09/12
Moteur Stirling simplifié
 

version 1.0

 

Il y a près de deux siècles que le pasteur écossais Robert Stirling déposait le brevet de son moteur à air chaud.

Détrôné par la machine à vapeur, et les moteurs à combustion interne, il n’eut pas le succès escompté, malgré son bon rendement et sa faculté à utiliser n’importe quel carburant.

Mais la plus étonnante de ses caractéristiques est de fonctionner à partir de sources d’énergie considérées comme inexploitables : par exemple les sources thermales, qui, bien qu’apportant plusieurs dizaines de milliers de Kcal par heure des profondeurs de la terre, sont parfaitement incapables de faire cuire un oeuf à la coque ou un bol de riz ...

Le moteur Stirling peut, sans problème, extraire l’énergie contenue dans un peu d’eau chaude, comme le montre le petit bricolage ci-contre.

(si vous vous demandez comment ça fonctionne, le plus simple est de vous rendre sur l’excellent site de Pierre Gras , et sur le non moins excellent site de Christian Couderc , où vous trouverez des explications précises et des liens intéressants.)


Ce modèle réduit posé sur une de tasse d’eau bouillante (attention, ça brûle ! ) et refroidi par un cube de glace, peut tourner pendant environ 35 minutes. La vitesse de rotation varie de 170 t/min à 25 t/min en fin de fonctionnement. La différence de température entre la face chaude et la face froide étant alors d’environ 22°C.

La puissance mécanique développée est très faible, et juste suffisante pour compenser les pertes par frottements. Des mesures pratiquées avec des méthodes différentes, mais donnant à peu près les mêmes résultats, permettent d’estimer à 1 mW (!) la puissance excédentaire fournie par ce dispositif. En admettant que l’on convertisse cette énergie mécanique en énergie électrique avec un rendement proche de 1, et que l’on puisse la stocker sans perte pendant 1 mois, on pourrait alors alimenter une ampoule électrique basse consommation de 20W pendant 2 minutes (!), ou monter un poids d’1 kgf à 240 m de haut - si mes calculs sont bons ...;o)

Description générale :
 
Détails :
vue de droite
vue de face
 
tête de bielle moteur
bielle/manivelle moteur
 
         
vue de dessus
   
glissière du déplaceur
piston moteur
   


Matériaux (essentiellement de récupération) :


- cylindre : boîte en aluminium, Ø 95 mini, dont on ne conservera que le couvercle et le fond (dans cet exemple une boîte de crème Nivea ...;o)
- les flancs transparents proviennent d’une bouteilles de soda de 1,5 l
- bac à glaçons (non indispensable) : morceau de tube ou de boite en alu
- déplaceur (piston à l’intérieur du cylindre) : morceau de dalle pour plafond en polystyrène expansé (env 10 mm d’épaisseur)
- cylindre moteur : emballage de pellicule 24 x 36 (translucide)
- piston moteur : un morceau de gant jetable en vinyle
- portique : profilé plastique 10 x10 x 1
- bielles, axes, vilebrequin : corde à piano Ø 0,8
- palier, glissière et coulisseau de réglage : tube laiton Ø int 2,5
- divers : visserie, rondelles, perles de verre Ø ext env. 2,3 - Ø int env. 0,9 // colles cyanoacrylate & thermique, mastic silicone
- et pour le volant d’inertie : impérativement un CD original d’AOL "50 heures d’essais gratuits" – non, je plaisante, n’importe quel CD peut convenir - choisissez-en un bien coloré, c’est plus joli ... ;o)


Plans :
plan échelle 1
plan échelle 2


remarques :

- le déplaceur, le piston et la membrane, sont représentés ici sous forme de coupes brisées, montrant une moitié en position haute et l’autre en position basse !

- la méthode de fabrication est identique à celle du Stirling solaire décrite en détails dans cette page

-ce petit bricolage ne pose aucun problème particulier, et les dimensions données n’ont rien de critique. Pour des raisons pratiques, longueur des guidages et des paliers, il n’est pas conseillé de réduire la taille de cette maquette. Inversement, vous pouvez par exemple augmenter le diamètre du cylindre, ce qui sera tout bénéfice

- il est particulièrement conseillé de bien soigner l’étanchéité pour que ce modèle fonctionne avec de faibles différences de température, et de bien lubrifier les paliers et les guidages avec une huile assez fluide (éventuellement à base de téflon). L’huile a en effet une triple fonction : diminuer les frottements, assurer l’étanchéité, empêcher la corrosion des pièces soumises éventuellement à la condensation


nota : si on le souhaite, on peut se procurer sur Internet des moteurs terminés pour un prix allant de $39 et $429

 

 
Bon bricolage ...