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L'invention concerne une machine à piston à gaz chaud, à système de lubrification fermé, et comportant une pompe qui aspire du lùbrifiant du carter de la machine et le chasse vers un ou plusieurs points à lubrifier.
Par machine à piston à gaz chaud, il y a lieu d'entendre ici un moteur à gaz chaud, une pachine frigorifique à gaz froid ou une pompe ther- mique, ces deux dernières fonctionnant suivant le principe inverse de ce- lui du moteur à gaz chaud. Les machines à piston à gaz chaud peuvent être réalisées de plusieurs manières , par exemple comme machine à balayeur, comme machine à double effet, comme machine dont les cylindres forment
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entre eux un certain, angle .dUnGfumQ m,a..^r.giQu i,:ga2vfr,i,eent ¯ lnca,;te aotÈvamesfrigmbiflée.>.avéa celle d'un moteur à p.ton;ài.gazetaud.
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Dans une machine à piston à gaz chaud, un gaz décrit un cycle ther- modynamique fermé tout en conservant le même état d'agrégation. La pres- sion minimum dans la machine est d'environ 10 atm., voire plus , tandis que la pression maximum peut atteindre par exemple 25 atmosphères, voire plus. D'une façon générale, la pression dans le carter sera au moins éga- le à la pression minimum et bien souvent égale à la pression moyenne du cycle. Si la machine comporte un vilebrequin traversant la paroi du carter, il emporte d'éviter les fuites de gaz par cette traversée surtout lorsque le fluide actif est de l'hydrogène, comme c'est souvent le cas dans les machines frigorifiques à gaz froid.
De préférence, on utilise pour cette obturation un joint liquide, le liquide étant amené par une pompe dans une enceinte.
Toutefois, les fuites de gaz doivent également être évitées pendant l'arrêt de la machine, donc lorsque la pompe ne débite pas. On pourrait prévoir à l'endroit à obturer un réservoir contenant du liquide qui pendant. l'arrêt, entretient une pression à,l'endroit à obturer. Dans la machine à piston à gaz chaud conforme à l'invention, les fuites de gaz sont empêchées d'une machine analogue, mais on utilise, tant pour le fluide que pour le réservoir, des moyens que la machine comporte déjà pour une autre raison, ce qui permet d'obtenir une machine compacte et peu compliquée.
La machine à piston à gaz chaud conforme à l'invention, comporte en outre un système de lubrification fermé tel qu'utilisé parfois dans d'autres machines, par exemple les moteurs à combustion interne, les machi- nes frigorifiques à compression et les compresseurs. Dans un système de lubrification fermé, le lubrifiant est aligné d'un réservoir, par exemple du carter, vers l'endroit à lubrifier et est ensuite ramené audit réservoir.
Dans le système de lubrification conforme à l'invention, le lubri- fiant se trouve en contact thermique dans une chambre de refroidissement avec la paroi du cylindre de la machine et de lubrifiant empêche en même temps {Les fuites de gaz de la machine, la chambre de refroidissement étant disposée de façon que le lubrifiant y exerce une pression hydrostatique sur 1'endroit à obturer, des moyens étant prévus pour maintenir cette pression hydrostatique pendant l'arrêt de la pompe. Dans cette machine, la chambre de refroidissement du cylindre contient donc un agent de refroidissement pour le cylindre et de plus, elle fait office de réservoir pour un liquide fermant hermétiquement la machine. De plus, le refroidissement de la machi- ne s'effectue à l'aide de lubrifiant.
Dans les machines à piston à gaz chaud, et en particulier dans les machines frigorifiques gaz froid, on refroidit
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essentiellement la chambre refroidie, c'est-à-dire 2&'ohamlrl" qui se rac- corde au réfrigérant. On pourrait utiliser à cet effet de l'eau de refroi-
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dissement,mais la Demanderesse a constaté que l'on peut efficacement utili- ser un lubrifiant étant donné que l'huile est portée à une température tel- le que sa viscosité atteit¯une valeur¯ suffisante pour que les pertes méca-
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niques par frottement de--la machine diminuent.
Comme la température de la chambre refroidie est assez basse, il n'y a cependant aucun danger que le lubrifiant soit porté à une températu- re trop élevée, ce qui constituerait évidemment un inconvénient.
Dans une forme de réalisation de l'invention, la chambre refroi- die se trouve dans le système entre la pompe et l'endroit à refroidir,et cet endroit est raccordé au carter tandis que la liaison entre cet endroit et le carter comporte un dispositif obturateur qui coupe cette communica- tion dès que la pompe est arrêtée.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le dispositif d'obturation est constitué par un clapet qui se ferme sous l'effet d'un ressort , dès que la pompe est arrêtée.
Dans une autre forme de construction particulièrement avantageu- se du dispositif conforme à l'invention, l'endroit à obturer se trouve entre la pompe et la chambre de refroidissement tandis que la liaison en- tre ledit endroit et la pompe se trouve un clapet à retour tel que le lu- brifiant ne peut circuler que de la pompe vers l'endroit à obturer.
D'une façon générale, le clapet à retour pourra être du type nor- mal. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, lorsque le lubri- fiant doit assurer l'herméticité de la sortie du vilebrequin à travers la paroi du carter, l'arbre est entouré en cet endroit d'une bague de matiè- re élastique faisant office de clapet à retour pour le système.
Pour que le réservoir formé par la chambre de refroidissement soit toujours rempli de lubrifiant, de sorte qu'une pression hydrostatique soit entretenue à l'endroit à obturer, suivant une autre réalisation de l'invention, la canalisation par laquellele lubrifiant est amené à la chambre de refroidissement débouche dans la partie supérieure de ladite chambre.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non li- mitatif, fera comprendre comment l'invention peut être réalisée, les par- ticularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien en- tendu , partie de l'invention.
La-fig. 1 représente une machine frigorifique à gaz froid, munie d'un système de lubrification conforme à l'invention.
La fige 2 représente à plus grande échelle l'endroit à obturero
La fige 3 représente une autre forme de réalisation du dispositif conforme à l'inventiono
La machine frigorifique représentée sur la fige 1 est une machine à balayeur ; elle comporte un cylindre 1 dans lequel se déplacent un bala- yeur 2 et un piston 3. A cet effet, le balayeur 2 est accouplé, par un système de bielles 4, à une manivelles d'un vilebrequin 5, tandis que le piston 3 est accouplé, par un système de bielles 6, à des manivelles du même vilebrequin.
Le balayeur influence le volume d'une enceinte 7, la chambre de congélation, tandis que le piston et le balayeur influencent le volume d'une enceinte 8, qui constitue la chambre refroidie. Ces deux chambres communiquent par l'intermédiaire d'un congélateur 9, d'un récupé- rataur 10 et d'un réfrigérant 11. Dans la machine, un gaz, par exemple de l'hydrogène, décrit un cycle thermodynamique fermé, tout en conservant cons- tamment le même état' d'agrégation.
La machine est entraînée par un moteur électrique 12. Le cylindre comporte, autour de l'enceinte 8, une chambre de refroidissement 13 à ca- nalisation d'amenée 14 et à canalisation d'évacuation 15. La machine frigo-
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rifique est munie d'une pompe 16, représentée schématiquement, qui peut être entraînée par le vilebrequin. La pompe comporte une tuyauterie d'as- piration 17 qui débouche dans le carter 18 sous un filtre 19. La pompe comporte en outre un tube de refoulement 20 qui débouche dans une encein- te 21 à une extrémité du vilebrequin. Le vilebrequin, comporte un canal 22 qui conduit le lubrifiant vers les divers points à lubrifier, par exemple vers les paliers de la machine et éventuellement , à travers les bielles
6, vers l'axe de piston, non représenté sur le dessin.
Du lubrifiant est également conduit par cette canalisation vers une enceinte 23, qui se trou- ve du côté droit du vilebrequin, et le lubrifiant se trouvant dans cette enceinte sert à empêcher les fuites de gaz du carter. De cette enceinte, le lubrifiant s'écoule, par la canalisation 14, vers l'enceinte 13. Dans cette enceinte, le lubrifiant est en contact thermique avec la paroi du cylindre 1, de sorte que celle-ci est refroidie, après quoi le lubrifiant retourne, par la canalisation 15, vers le carter.
Lorsque la machine fri- gorifique est à l'arrêt et que la pompe 16 n'amène pas de lubrifiant, le lubrifiant contenu dans la chambre de refroidissement 13 exerce une pres- sion hydrostatique dans l'enceinte 23, ce qui empêche les fuites de gaz duccatter Afin d'éviter que du lubrifiant s'écoule de l'enceinte 23 vers le carter, il faut que le système comporte, entre l'enceinte 23 et la pom- pe 16, un clapet à retour, ce clapet n'est pas représenté sur la figure mais une forme de réalisation sera décrite à l'aide de la fig. 2. Cette fige 2 représente, à plus grande échelle, l'endroit à obturer.Les parties correspondant à celles de la fige 1 portent les mêmes chiffres de référen- ce que sur cette dernière.
Le vilebrequin 5 repose dans un palier 24 et est percé d'un canal 22 qui débouche dans l'énceinte 25. Une bague 26, en matière élastique, par exemple en caoutchouc,fait office de clapet, le lubrifiant peut passer sous la partie intérieure 27 de la bague pour se diriger vers l'enceinte 28, mais ne peut refluer vers le canal 22. Aucun lubrifiant ne peut donc s'écouler de l'enceinte 23 vers l'enceinte 25. Un ressort 28 se renforce l'effet obturateur de la bague 26, de sorte que la partie 27 s'applique convenablement contre la bague 29 montée sur le vilebrequin.
Le lubrifiant se dirige alors parlla canalisation 14 vers la cham- bre de refroidissement 13 représentée sur la fig. 1. Afin d'éviter les fuites de lubrifiant, on aaprévu une bague 30 munie d'un bord de portée 31 qui s'applique contre le côté latéral 32 de la bague 29. La bague 30 est poussée contre la bague 29 par une plaque métallique 33 et des ressorts 34. Des broches 35 empêchent la rotation d e la plaque 33.
Dans le schéma représenté sur la figo 3, le réservoir est monté entre la pompe et l'endroit à obturer. Sur cette-figure, les parties cor-' respondant à celle de la fig. 1 portent les mêmes chiffres de référence que sur cette dernière.
Le lubrifiant passant dans la pompe 16 peut circuler en partie à travers le canal 22 vers les divers points à lubrifier et en partie par un canal 36 vers l'enceinte 13. Le lubrifiant est amené à la partie supé- rieure de cette enceinte et est conduit, par une canalisation 14, vers l'enceinte 23, à partir de cette enceinte, le lubrifiant peut être'amené dans le carter par une canalisation 37.
Cette canalisation comporte un clapet 38 soumis à l'effet d'un ressort tele que le clapet soit maintenu ouvert par le lubrifiant, lorsque la pompe fonctionne mais soit fermé lors- que la machine est à l'arrêt, Dans ce système aussi, la pression hydrosta tique est maintenue dans l'enceinte 23. 1
Les exemples de réalisation précités concernent une machine à ba-' layeur, mais - il va de soi que le dispositif conforme à l'invention peut
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également être utilisé pour d'autres types de machine à piston à gaz chaud, par exemple pour les machines à double effet.
RESDME
10 Machine à piston à gaz chaud, à système de lubrification fermé, munie d'une pompe qui amène du lubrifiant du carter de la machine vers un ou plusieurs points à lubrifier, caractérisée en ce que le système de lu- brification est réaliser de façon que dans une chambre de refroidissement le lubrifiant est en contact thermique avec la paroi du cylindre de la machine, tandis que le lubrifiant empêche également les fuites de gaz de la machine, la chambre de refroidissement étant disposée de façon que le lubrifiant qu'elle contient exerce une pression hydrostatique sur l'endroit à obturer , tandis qu'à l'arrêt, des moyens entretiennent cette pression hydrostatique,
20 Des formes de réalisation de la machine à piston à gaz chaud spécifiée sous 1, pouvant présenter en outre :
.les particularités suivantes, prises séparément ou selon les diverses combinaisons possibles : a) la chambre de refroidissement se trouve entre la pompe et l'en- droit à lubrifier'qui est raccordé au carter, tandis que dans la canalisa- tion qui relie e cet endroit au carter se trouve un dispositif obturateur qui coupe la communication lorsque la pompe est à l'arrêt; b) le dispositif d'obturation est constitué par un clapet soumis à l'effet d'un ressort : c) l'endroit à obturer se trouve entre la pompe et la chambre de refroidissement , tandis que la canalisation qui relie cet endroit à la pompe comporte un clapet tel que le lubrifiant ne puisse circuler que de la pompe vers l'endroit à obturer;
d) le vilebrequin,traverse la paroi du carter et le lubrifiant sert à obturation de cette traversée, le tout de façon qu'à l'endroit d'obtura- tion le vilebrequin comporte une bague en matière élastique faisant office de clapet pour le système du lubrification. e) la canalisation par laquelle le lubrifiant est amené à la cham- bre de refroidissement débouche à la partie supérieure de eette chambre.
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