Brevet FR2577621A1 — publié le 19860822

1. La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité de la tige de piston d'un moteur Stirling et, plus particulièrement, un dispositif d'étanchéité de la tige d'un moteur Stirling qui utilise un piston de guidage dans la structure de prise de force en tant que partie du compresseur pour un climatiseur utilisant du freon gazeux comme fluide de travail. Dans un dispositif d'étanchéité pour moteur Stir- ling de l'art antérieur représenté en figure 1, le moteur Stirling indiqué dans ses grandes lignes par la référence 1 comprend un piston de travail 2 dans un cylindre et une chambre de compression 6 définie par le piston 2 et le cylindre. Cet- te chambre de compression, ou espace de travail, est reliée à une chambre de détente (non représentée) par l'intermédiai- re d'un refroidisseur, d'un échangeur de chaleur et d'un élé- ment chauffant (tous ces éléments n'étant pas représentés). Le piston de travail 2 est relié au piston de guidage 4 par l'intermédiaire d'une tige 5 qui s'étend entre le carter 3 et le cylindre du moteur Stirling 1. Le carter 3 et le piston de guidage 4 serviront de prise de force du moteur lt 2. Le piston 2 est animé d'un mouvement de vaet-vient par le fluide de travail, par exemple, de l'hélium ou de l'hydrogène gazeux, présent dans la chambre de compression 6. Un tel mouvement alternatif du piston 2 anime d'un mouvement de va- et-vient le piston de guidage 4 afin de comprimer le fluide de travail présent dans la chambre 14 pour l'actionnement du climatiseur. Du freon gazeux est généralement utilisé dans la chambre de travail 14 pour faire fonctionner le climati- seur. Le dispositif d'étanchéité monté entre les deux pistons 2 et 4 comprend, de gauche à droite de la figure 1, un joint aux gaz 7, une chambre à gaz intermédiaire 8, un joint ra- cleur 9, une chambre à huile à haute pression 10, un joint d'huile 11, une chambre à huile à basse pression 12, et un joint d'huile 13. Dans ce dispositif classique, la chambre à huile à haute pression 10 est reliée à la chambre de com- pression 6 par l'intermédiaire d'un réservoir d'huile à haute pression 15, d'un filtre à huile et d'une soupape de retenue 17. En outre, le réservoir 15 est relié à la chambre à gaz inter- médiaire 8 de manière à maintenir la pression régnant tant dans la chambre 8 que dans le réservoir 15 à la valeur maximum de la pression du gaz de travail dans la chambre 6. En d'au- tres termes, la pression dans la chambre à huile à haute pres- sion 10 a pour but de maintenir la pression minimum du gaz de travail et la fuite du gaz de travail pour entrer dans la chambre 10 peut être récupérée par renvoi à la chambre de compression 6 via la soupape de retenue 17. La chambre à hui- le à basse pression 12 est reliée à un réservoir d'huile à bas- se pression 16 qui débouche dans l'atmosphère et la fuite du. gaz de travail ou du gaz de travail pour le clîmatiseur en- trant dans la chambre 12 peut être déchargée dans l'atmosphè- re à partir du réservoir d'huile 16. Cependant, ce dispositif a l'inconvénient que les deux gaz de travail, hélium et freon, peuvent se mélanger dans la chambre à huile à haute pression , l'un provenant de la chambre 6 et l'autre de la chambre 14 en passant sur la surface périphérique de la tige 5. Le -2577621 3. freon gazeux peut provoquer une réaction chimique à la tempé- rature ambiante élevée, d'o la production d'un acide indési- rable qui peut provoquer la corrosion des divers composants de l'ensemble. Par conséquent, la présente invention a pour objet un dispositif perfectionné d'étanchéité de la tige d'un mo- teur Stirling qui empêche les inconvénients classiques venant d'être exposés. La présente invention a pour autre objet une tige de piston perfectionnée pour moteur Stirling. -La présente invention a encore pour objet un dispo- sitif d'étanchéité de tige pour moteur Stirling qui comporte une prise de force pour climatiseur. La présente invention a aussi pour objet un dispositif d'étanchéité de tige pour moteur Stirling comprenant un moyen d'étanchéité pour éviter au fluide de travail du moteur Stirling de se mélanger au fluide de travail destiné au dispositif de prise de force tel qu'un climatiseur. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci- joints dans lesquels: La figure 1 est une vue schématique d'un disposi- tif d'étanchéité de tige de l'art antérieur pour moteur Stirling; et La figure 2 est une vue similaire à la figure 1 mais représentant un mode de réalisation préféré de la pré- sente invention. En liaison avec la figure 2, des parties ou des composants identiques ou similaires ont les mêmes références qu'en figure 1 et on ne procédera pas à leur description. Entre la chambre à huile à basse pression 12 du fluide de travail et le joint à huile 13' de la chambre de fluide 14 pour fréon gazeux sont disposes de gauche à droite autour de la tige 5; un premier joint racleur 9', une chambre 19 soumise à la pression atmosphérique, un second joint rac!eur 9" et une autre chambre à huile à basse pression 20 pour 4. freon gazeux. La chambre à huile à basse pression 12 est re- liée à un réservoir d'huile à basse pression 16 par l'intermé- diaire d'une pompe 22, alors que l'autre chambre à huile à bas- se pression 20 pour le freon gazeux est reliée à un autre ré- servoir d'huile à basse pression 21 par l'intermédiaire d'une pompe à huile 22' de manière à faire circuler l'huile dans les chambres 12 et 20 et décharger dans l'atmosphère tout gaz in- troduit dans ces chambres. Il est particulièrement efficace que le moteur soit disposé verticalement. Dans une telle structure à moteur vertical, les chambres 12 et 20 doivent être disposées verticalement et les gaz qu'elles renferment peuvent y être mieux maintenus que dans le cas d'un moteur disposé latérale- ment. Comme on l'a décrit ci-dessus, le gaz de travail servant au climatiseur ne sera pas mélangé au fluide de tra- vail destiné au moteur Stirling 1 grâce à la présence de cham- bres indépendantes d'huile à basse pression pour les fluides de travail respectifs. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et-de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 5. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'étanchéité de tige de piston pour moteur Stirling, caractérisé en ce qu'il comprend: - une tige (5) de piston dont une extrémité est re- liée à un piston de travail (2) du moteur et l'autre extrémi- té l'est à un piston de guidage (4) monté dans un carter (3); - une chambre de compression (6) définie par le pis- ton de travail et le cylindre du moteur et incorporant un gaz de travail destiné au moteur; - une première chambre intermédiaire (8) entourant la périphérie extérieure de la tige de piston et reliée à la chambre de compression et servant à maintenir la pression mini- mum du gaz de travail; - une chambre à huile à haute pression (10) dispo- sée à proximité de la première chambre intermédiaire et entou- rant la périphérie extérieure de la tige de piston, cette cham- bre à huile à haute pression étant reliée à la chambre de com- pression par l'intermédiaire d'une soupape de retenue (17) de manière à remettre en circulation dans la chambre de compres- sion les fuites du gaz de travail; - une première chambre à huile à basse pression (12) disposée à proximité de la chambre à huile à haute pression via un joint d'huile (11) et entourant la périphérie extérieu- re de la tige de piston, cette première chambre à huile basse pression étant reliée à un premier réservoir d'huile à basse pression (16) qui débouche dans l'atmosphère de manière à y décharger tout gaz introduit dans la première chambre à huile à basse pression; - un premier joint racleur (9') disposé à proximi- té de la première chambre à huile à basse pression et entou- rant la périphérie extérieure de la tige de piston; - une seconde chambre intermédiaire (19) disposée à proximité de la première chambre à huile à basse pression via le premier joint racleur et entourant la périphérie exté- rieure de la tige de piston, cette seconde chambre 6. intermédiaire débouchant dans l'atmosphère pour permettre à tout gaz qui y est introduit d'être refoulé dans l'atmos- phère; - un second joint racleur (9") disposé à proximi- té de la seconde chambre intermédiaire et entourant la péri- phérie extérieure de la tige de piston; - une seconde chambre à huile à basse pression (20) disposée à proximité de la seconde chambre intermédiai- re via le second joint racleur, et entourant la périphérie extérieure de la tige de piston, cette seconde chambre à huile à basse pression étant reliée à un second réservoir d'huile à basse pression (21) qui débouche dans l'atmosphère afin d'y décharger tout gaz introduit dans la seconde cham- bre à huile à basse pression; et - un autre joint à huile (13') monté entre la se- conde chambre à huile à basse pression et une chambre de gaz de travail (14) dans le carter pour le dispositif de prise de force. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractéri- 20. sé en ce qu'il comprend en outre: - une première pompe à huile (22) montée entre la première chambre à huile à basse pression (12) et le premier réservoir à huile à basse pression (16) de manière à déchar- ger sûrement dans l'atmosphère tout gaz introduit dans la première chambre à huile à basse pression. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractéri- sé en ce qu'il comprend en outre: - une seconde pompe à huile (22') disposée entre la seconde chambre à huile à basse pression (20) et le se- cond réservoir à huile à basse pression (21) de manière à décharger sûrement dans l'atmosphère tout gaz introduit dans la seconde chambre à huile à basse pression. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractéri- sé en ce qu'il comprend en outre un autre joint racleur (9) disposé entre la première chambre intermédiaire (8) et la chambre à huile à haute pression (11) et entourant la péri- phérie extérieure de la tige de piston.