Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
Casa » Motore Stirling a pistoni liberi (FPSE)

Motore Stirling a pistoni liberi (FPSE)

1964
  • William Beale
Motore Stirling a pistone libero in un laboratorio di ingegneria meccanica.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Un pistone libero Stirling Il motore FPSE elimina l'albero a gomiti e tutti i collegamenti meccanici. Il pistone e il dislocatore oscillano liberamente e il loro movimento è regolato dall'interazione tra gas e gas. pressione forces from the thermodynamic cycle and spring forces. This design enables hermetic sealing of the working gas, requires no lubrication, and offers extremely high reliability and long operational life, making it ideal for maintenance-free applications.

The operation of an FPSE relies on creating a dynamically stable resonant system. The displacer and power piston are not mechanically connected but are designed as a coupled mass-spring system. The ‘springs’ can be mechanical (flexure bearings) or, more commonly, volumes of trapped gas that act as gas springs. The engine is designed so that the natural resonant frequency of this system matches the desired operating frequency. The termodinamico cycle provides the driving force, and the phase lag between the displacer’s motion and the power piston’s motion is naturally established by the system’s dynamics, allowing the cycle to be self-sustaining.

L'energia viene tipicamente estratta non tramite un albero rotante, bensì con un alternatore lineare. Il pistone di potenza è collegato a magneti che oscillano all'interno di una bobina di filo, inducendo direttamente una corrente elettrica. Questa completa assenza di parti rotanti, cuscinetti e guarnizioni scorrevoli che richiedono lubrificazione è il principale vantaggio degli alternatori a pistone flessibile (FPSE). Elimina le principali fonti di usura e guasto, consentendo una durata operativa di decine di migliaia di ore senza manutenzione. Ciò li rende particolarmente adatti ad applicazioni in cui l'affidabilità è fondamentale e l'accesso fisico è difficile o impossibile, come nello spazio profondo o all'interno di un'unità di alimentazione sigillata.

UNESCO Nomenclature: 3313
- Ingegneria meccanica

Tipo

Dispositivo fisico

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Nicchia/Specializzato

Precursori

  • Il convenzionale cinematico motore Stirling (tipi beta e gamma)
  • Teoria della risonanza meccanica e degli oscillatori armonici
  • Sviluppo di motori elettrici lineari e alternatori
  • Il concetto di molle a gas e cuscinetti flessibili

Applicazioni

  • long-life power systems for space probes (e.g., nasa’s advanced stirling radioisotope generator)
  • crioraffreddatori per il raffreddamento dei sensori a infrarossi su satelliti e hardware militare
  • microsistemi di cogenerazione di calore ed energia (MCHP) per uso residenziale
  • generazione di energia solare termica
  • cuori artificiali sperimentali
  • generazione di energia portatile

Brevetti:

  • US3552120A

Idee e potenziali innovazioni

  • utensili pneumatici alimentati da fpse per ambienti remoti o pericolosi
  • generazione di energia elettrica dal fondo dei pozzi di petrolio e gas utilizzando il calore geotermico
  • sismometri del fondale oceanico alimentati dal calore delle sorgenti idrotermali
  • osmosi inversa guidata da fpse per la desalinizzazione dell'acqua portatile
  • progetti fpse dual-opposed con cancellazione delle vibrazioni per applicazioni stealth
  • fpse integrato nelle caldaie domestiche per generare elettricità mentre si riscalda l'acqua
  • biomedical power packs for long-term impianti medici using body heat
  • fpse-based air liquefaction plants for localized production of liquid nitrogen
  • crioraffreddatori fpse alimentati ad energia solare per la conservazione di alimenti e medicinali in luoghi fuori dalla rete elettrica
  • fpse come componente negli estensori di autonomia dei veicoli elettrici ibridi
Correlato a: pistone libero, motore Stirling, FPSE, alternatore lineare, molla a gas, tenuta ermetica, criorefrigeratore, elevata affidabilità, nessuna lubrificazione, William Beale.

Contesto storico

Motore Stirling a pistoni liberi (FPSE)

1960
1960
1962-10-09
1964
1970
1970
1970
1960
1960
1962
1963
1965-12-21
1970
1970
1970

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

Le immagini a grandezza naturale e i download sono disponibili, gratuitamente al 100%, solo per gli utenti registrati.

> Login <