L'invention concerne un dispositif (1) construit avec des machines à piston annulaire trilobique, grâce au caractère bi-étage à volumétries inégales qu’elles offrent dans leur version générique ; un carter périphérique (CAR), un noyau bi-arc(NBA) et un piston annulaire trilobique (PRA) qui tourne et glisse entre le noyau(NBA) et le carter(CAR), tel que décrit dans les demandes PCT 03.3921, et INPI 07.5990 et 07.6157 déposées par Pascal HA PHAM.



    Avec au moins deux machines à piston rotatif annulaire polylobique, et principalement trilobique (2,2F,2C), des conversions thermomécaniques de Stirling peuvent être réalisées avec une haute efficacité grâce aux qualités de ces machines, judicieusement exploitées :
1.    Les volumes maximum et minimum du cycle de Stirling sont simplement obtenus par la volumétrie des chambres de l’étage externe plus grande que celle des chambres de l’étage interne.
2.    Les phases isothermes du cycle sont beaucoup mieux respectées grâce à la convection permise par les déplacements et transferts du fluide caloporteur au sein d’une machine(2,2F,2C) de température homogène.
3.    Les phases isochores du cycle sont parfaitement respectées par des connexions de chambres de même nature et mouvement entre les machines chaudes (2C) et les machines froides (2F).
4.    Un ou plusieurs régénérateurs(RGN), implantables entre les machines (2,2F,2C), permettent, grâce à des flux opposés et unidirectionnels de fluide caloporteur, un excellent niveau de recyclage interne de chaleur entre le refroidissement et le réchauffement isochores du cycle de Stirling.


    Le dispositif (1) peut fonctionner avec toute source chaude issue notamment :
-    de la concentration du rayonnement solaire, de réserves géothermiques, de réactions chimiques exo-énergétiques (combustion  de
      biomasse, de déchets, d’hydrocarbures…), de fissions ou fusions nucléaires…
-    de la chaleur résiduelle industrielle (fours, fonderies, fluides caloporteurs divers, effets dissipatifs dans les machines et installations),

    et toute source froide naturelle
- air ambiant, lacs rivières, sous-sols, glace/neige…)
- ou obtenue par réfrigération artificielle.

    L’invention s’intègrera particulièrement bien sur des « Pièges Hyperthermiques du Rayonnement Solaire Direct (PHRSD) » décrits dans la conçus par la société SYCOMOREEN (France) pour développer l’électricité solaire.



    La taille des dispositifs(1), qui sont des machines de Stirling à pistons rotatifs annulaires trilobiques (SPRATL) peut être très variable, allant de quelques dizaines de centimètres pour une application domestique à quelques dizaines de mètres pour une installation industrielle.
   
Les machines SPRATL s’inscrivent parfaitement dans les enjeux actuels des machines de Stirling, plus précisément :

-    valorisation de multiples sources de chaleur, souvent négligées (déchets organiques divers, biomasse, géothermie…), très difficile par des moyens habituels,

-    relance de la filière hélio-thermo-électrique dans le cadre des centrales solaires à concentration,

-    cogénérations domestiques ou industrielles, c’est à dire la production et la valorisation simultanées de chaleur et d’électricité,

-   optimisation de processus thermodynamiques par récupération de chaleurs résiduelles (à cycle combiné, par exemple : centrales électriques, automobiles…).

-  applications spécifiques, par exemple l'énergie thermique des mers, ou bien les navires à propulsion nucléaire où la cogénération et l’absence d’explosion dans les machines de Stirling sont appréciées.


Les abréviations suivantes seront utilisées :
-    « Tf » et « Tc » désigneront respectivement la température absolue en Kelvin des sources froides et chaudes,
-    « machine SPRATL » désignera machine de Stirling à Piston Rotatif Annulaire Tri-Lobique », conforme à l’invention (1).

    De nombreuses précisions vont être apportées dans la description ci-après, traitant chronologiquement des thèmes suivants : cycles thermodynamiques de Stirling, état et limites de l’art actuel, solutions proposées (rappel des caractéristiques des machines PRATL, débouchant sur leur exploitation en cycle de Stirling, mise en série et parallèle de plusieurs machines PRATL, conversion du mouvement, précautions d’isolation thermique, principe et avantages du régénérateur, étanchéification des chambres, extension à des pistons rotatifs annulaires polylobiques), dimensions et applications de la présente invention.