Brevet FR2577620A1 — publié le 19860822

1. La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité pour moteur Stirling et, plus particulièrement, un dispositif pour l'étanchéité de latige de piston qui relie le piston de travail du moteur à un piston de guidage servant de dispositif de prise de force, par exemple, un climatiseur. Comme on le voit en figure 1, un moteur Stirling S comporte un piston de travail 2 dans un cylindre de manière à former une chambre de compression 3 qui doit être reliée à une chambre de détente (non représentée) par l'intermédiaire d'un refroidisseur, d'un échangeur de chaleur et d'un disposi- tif de chauffage (tous ces dispositifs n'étant pas représen- tés). Comme gaz de travail, on utilise de l'hélium ou de l'hydrogène gazeux pour animer le piston 1 d'un mouvement de va-et-vient entre la chambre de compression et la chambre de détente. Un tel mouvement de vaet-vient du piston 2 est transmis à un mécanisme d'entraînement 12 et transformé en travail mécanique. Une tige 8 est reliée au piston 2 et au mécanisme d'entraînement 12 (seule une partie est représentée dans la figure). De manière à éviter les fuites de gaz entre la chambre de compression 3 et le mécanisme d'entraînement, 2. on monte sur la périphérie extérieure de la tige 2 des dispo- sitifs d'étanchéité. Un tel dispositif comporte un joint ra- cleur 4, une chambre 5 d'huile à haute pression, une bague d'étanchéité 6, une chambre 7 d'huile à basse pression, et un autre joint racleur 4', tous ces éléments étant disposés entre le sommet et la partie inférieure comme cela est représen- té en figure 1. Les deux chambres 5 et 7 sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'une pompe P et d'une soupape de retenue de manière à renvoyer l'huile en excès de la cham- bre 7 à la chambre 5. Dans ce système, il est nécessaire de disposer d'un circuit électrique pour détecter la quantité d'huile en excès dans la chambre 7 et actionner correctement la pompe. Par conséquent, la présente invention a pour objet un dispositif perfectionné d'étanchéité de tige pour moteur Stirling qui évite les inconvénients classiques venant d'être exposés. La présente invention a pour autre objet un disposi- tif perfectionné-d'étanchéité de tige qui facilite le passage de l'huile de la chambre d'huile à basse pression à la cham- bre d'huile à haute pression. Selon la présente invention, un organe d'étanchéité à l'huile est prévu qui comporte un moyen présentant une fen- te à sa surface *et.r e en regard de la chambre d'huile à bas- se pression. Ce moyen débouche sur la surface de la chambre et est disposé entre les chambres d'huile à haute pression et à basse pression de manière à permettre le raclage de l'huile pour la faire passer de la chambre à basse pression à la cham- bre à haute pression lors du mouvement alternatif de la tige du piston. 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 représentation schématique d'un dispositif d'étanchéité classique pour moteur Stirling; 3. La figure 2 est une vue similaire à la figure 1, mais représentant un mode de réalisation préféré de la pré- sente invention; La figure 3 est une vue en coupe d'un orjane d'étanchéité de la présente invention; et La figure 4 est un graphique de comparaison des résultats obtenus avec la présente invention à ceux d'un dispo- sitif classique, En liaison avec les figures 2 à 4, les références utilisées en figure 1 désignent des parties identiques ou similaires et par conséquent on ne procédera pas à leur des- cription. La bague d'étanchéité à l'huile 6' est disposée entre les chambres à huile haute pression et à basse pres- sion 5 et 7 et comporte une surface périphérique extérieure conique 13 qui doit être en contact avec un support (non représenté), une grande extrémité 14 qui reçoit de l'huile à haute pression en provenance dans la chambre 5, une surface extrême 15 plus petite qui reçoit de l'huile à basse pres- sion présente dans la chambre 7, une surface périphérique in- térieure 16 dans laquelle est insérée la tige de piston 8, et une fente 17 qui débouche dans la surface extrême 15 et est ménagée le long de la tige de piston 8 dans le sens axial. En figure 3, la fente 17 est découpée dans la petite surface sur un tiers ou la moitié de la hauteur B de la bague d'étanchéité 6', et la largeur b est égale ou est le double de la cote a de la distance séparant la paroi périphérique intérieure et la fente 17. En figure 2, la chambre de com- pression 3 est reliée à la chambre 5 d'huile à haute pres- sion par l'intermédiaire d'un réservoir d'huile 9, d'une soupape de retenue 18 et d'un filtre à huile. La pression ré- gnant dans le réservoir 9 est maintenue à la pression minimum. du fluide de travail. Un flotteur 10 est disposé dans le ré- servoir 9 et connecté électriquement à une valve 11 actionnée par solénoïde qui est montée dans une conduite de pression re- liant le réservoir 9 a la chaâure 7 d'huile à basse pression. 4. La valve 11 est actionnée de manière à commander la communica- tion de fluide entre le réservoir 9 et la chambre 7 en répon- se à la position du flotteur 10 sur la surface de l'huile dans le réservoir 9. Ainsi, les niveaux d'huile dans les chambres 5 et 7 sont toujours maintenus à une hauteur prédéterminée. Dans un mode de réalisation de l'invention, la pres- sion minimum du gaz de travail est maintenue à une valeur infé- rieure à 2 MPa. La hauteur B de la bague d'étanchéité 6' est de 15 mm et celle de la fente 17 à partir de la surface 15 est 10 mmn (deux tiers de la hauteur B), et la cote a à partir de la paroi périphérique intérieure de la bague 6' est 2,5 mm, alors que la largeur b de la fente est 3 mm. La fente 17 a la forme d'un anneau. Les résultats d'expériences effectuées avec le dis- positif de la présente invention sont.indiqués en figure 4, dans laquelle la quantité d'huile passant de la chambre à bas- se pression 7 à la chambre à haute pression 5 est 1,5 cm3/mn. D'autre part, des essais effectués dans les mêmes conditions mais en l'absence de fente dans la bague d'étanchéité 6' et avec une bague classique ayant une surface périphérique inté- rieure chanfreinée ont montré que la fuite d'huile entre la chambre à haute pression 5 et la chambre à basse pression est 0,17 cm3/mn et qu'il n'y a aucun raclage d'huile. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui-viennent d'être décrits,celle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 5. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'étanchéité pour tige de piston d'un moteur Stirling, comprenant: - une tige de piston (8) reliant un piston de tra- vail (2) du moteur à un moyen d'entraînement (12) servant de prise de force; - un premier joint racleur d'huile (4) disposé à proximité d'une extrémité de la chambre de compression (3) dé- finie par une extrémité du piston et le cylindre du moteur; - une chambre à huile à haute pression (5) disposée près du premier joint et entourant la tige de piston; - un joint d'huile (6') disposé près de la chambre d'huile à haute pression et entourant la tige de piston; - une chambre d'huile à basse pression (7) disposée près du joint d'huile et entourant la tige de piston; et - un second joint racleur d'huile (4') disposé à proximité de la chambre d'huile à basse pression et entourant la tige de piston,caractérisé en ce que le joint d'huile (6') comporte une surface périphérique extérieure chanfreinée (13) qui doit être en contact avec un support, une surface extrême (14) de grand diamètre étant en regard d'une extrémité de la chambre à huile à haute pression, une surface extrême (15) de petit diamètre étant en regard de l'extrémité de la chambre à huile à basse pression et une fente annulaire (17) étant ména- gée dans la surface extrême de petit diamètre et débouchant dans celle-ci. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que la fente annulaire (17) du joint d'huile (6') est ménagée dans le sens axial le long de la tige de piston. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que la chambre de compression (3) est reliée à la chambre à huile à haute pression (5) par l'intermédiaire d'une soupape de retenue (18) qui ne permet la circulation de flui- de qu'entre la chambre à huile à haute pression et la chambre de compression, et un réservoir d'huile (9) pour fournir de 6. l'huile à la chambre à huile à haute pression, et oh le ré- servoir d'huile comporte un flotteur (O10) pouvant se déplacer en fonction du niveau d'huile. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chambre à huile à basse pression (7) est reliée à la chambre à huile à haute pression (5) par l'intermédiaire du réservoir d'huile (9), et o une valve (11) actionnée par so- lénoide est montée dans une conduite reliant le réservoir d'huile à la chambre à huile à basse pression pour commander le débit de fluide entre ces deux éléments. - Dispositif selon la revendication 4, caractéri- sé en ce que la valve (11) actionnée par solénoïde est comman- dée en réponse au déplacement du flotteur dans le réservoir d'huile (9).