<Desc/Clms Page number 1>
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
EMI1.1
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.
: } 11""/ f . , 0 1.., . fI"!. : < ' I..\ )1....1 c J # .....:; .¯lcv.,..¯
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
EMI1.2
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-
EMI1.3
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-
<Desc/Clms Page number 2>
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-
<Desc/Clms Page number 3>
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
<Desc/Clms Page number 4>
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.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to a hot gas piston machine, with a closed lubrication system, and comprising a pump which sucks lubricant from the crankcase of the machine and expels it to one or more points to be lubricated.
By hot gas piston machine, we mean here a hot gas engine, a cold gas refrigeration machine or a heat pump, the latter two operating on the reverse principle of that of the gas engine. hot gas. Hot gas piston machines can be implemented in several ways, for example as a sweeper machine, as a double-acting machine, as a machine whose cylinders form
EMI1.1
between them a certain, angle .dUnGfumQ m, a .. ^ r.giQu i,: ga2vfr, i, eent ¯ lnca,; te aotÈvamesfrigmbiflée.>. avéa that of a p.ton motor; ài.gazetaud.
:} 11 "" / f. , 0 1 ..,. fI "!.: <'I .. \) 1 .... 1 c J # .....:; .¯lcv., .. ¯
In a hot gas piston machine, a gas goes through a closed thermodynamic cycle while maintaining the same state of aggregation. The minimum pressure in the machine is about 10 atm, or even more, while the maximum pressure can reach, for example, 25 atmospheres, or even more. In general, the pressure in the crankcase will be at least equal to the minimum pressure and very often equal to the mean pressure of the cycle. If the machine has a crankshaft passing through the crankcase wall, it helps to prevent gas leaks through this passage, especially when the active fluid is hydrogen, as is often the case in cold gas refrigeration machines.
Preferably, a liquid seal is used for this sealing, the liquid being supplied by a pump into an enclosure.
However, gas leaks must also be avoided when the machine is shut down, so when the pump is not delivering. There could be provided at the place to be closed a reservoir containing liquid which during. the stop, maintains a pressure at the place to be closed. In the hot gas piston machine according to the invention, gas leaks are prevented from a similar machine, but means are used, both for the fluid and for the reservoir, which the machine already has for another reason. , which makes it possible to obtain a compact and uncomplicated machine.
The hot gas piston machine according to the invention further comprises a closed lubrication system as sometimes used in other machines, for example internal combustion engines, compression refrigeration machines and compressors. . In a closed lubrication system, lubricant is aligned from a reservoir, for example from the crankcase, to the location to be lubricated and is then returned to said reservoir.
In the lubrication system according to the invention, the lubricant is in thermal contact in a cooling chamber with the cylinder wall of the machine and at the same time the lubricant prevents {Leakage of gas from the machine, cooling chamber being arranged so that the lubricant exerts hydrostatic pressure therein on the place to be closed, means being provided to maintain this hydrostatic pressure while the pump is stopped. In this machine, the cylinder cooling chamber therefore contains a cooling agent for the cylinder and in addition, it serves as a reservoir for a liquid hermetically closing the machine. In addition, the machine is cooled using lubricant.
In hot gas piston machines, and in particular in cold gas refrigeration machines, the
EMI1.2
essentially the cooled chamber, ie 2 & 'ohamlrl "which connects to the condenser. Cooling water could be used for this purpose.
EMI1.3
However, the Applicant has found that a lubricant can be effectively used since the oil is brought to a temperature such that its viscosity reaches a sufficient value so that the mechanical losses.
<Desc / Clms Page number 2>
friction of the machine are reduced.
As the temperature of the cooled chamber is quite low, however, there is no danger of the lubricant being brought to too high a temperature, which would obviously be a disadvantage.
In one embodiment of the invention, the cooled chamber is located in the system between the pump and the place to be cooled, and this place is connected to the casing while the connection between this place and the casing comprises a device. shutter which cuts off this communication as soon as the pump is stopped.
In another embodiment of the invention, the closure device consists of a valve which closes under the effect of a spring, as soon as the pump is stopped.
In another particularly advantageous form of construction of the device according to the invention, the place to be closed is located between the pump and the cooling chamber, while the connection between said place and the pump is a valve. return such that the lubricant can only circulate from the pump to the place to be sealed.
In general, the return valve may be of the normal type. In another embodiment of the invention, when the lubricant has to ensure the hermeticity of the outlet of the crankshaft through the wall of the crankcase, the shaft is surrounded at this point by a ring of elastic material. acting as a return valve for the system.
So that the reservoir formed by the cooling chamber is always filled with lubricant, so that hydrostatic pressure is maintained at the place to be closed, according to another embodiment of the invention, the pipe through which the lubricant is brought to the cooling chamber opens into the upper part of said chamber.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be carried out, the particularities which emerge both from the text and from the drawing being, of course, part of it. invention.
The-fig. 1 shows a cold gas refrigeration machine, provided with a lubrication system according to the invention.
Fig. 2 represents on a larger scale the place to be closed.
Fig 3 shows another embodiment of the device according to the invention.
The refrigeration machine shown in fig 1 is a sweeper machine; it comprises a cylinder 1 in which move a sweeper 2 and a piston 3. For this purpose, the sweeper 2 is coupled, by a system of connecting rods 4, to a crank of a crankshaft 5, while the piston 3 is coupled, by a system of connecting rods 6, to cranks of the same crankshaft.
The sweeper influences the volume of an enclosure 7, the freezing chamber, while the piston and the sweeper influence the volume of an enclosure 8, which constitutes the cooled chamber. These two chambers communicate via a freezer 9, a recuperator 10 and a refrigerant 11. In the machine, a gas, for example hydrogen, describes a closed thermodynamic cycle, while at the same time. constantly maintaining the same state of aggregation.
The machine is driven by an electric motor 12. The cylinder comprises, around the enclosure 8, a cooling chamber 13 with supply pipe 14 and discharge pipe 15. The refrigerating machine
<Desc / Clms Page number 3>
rifique is provided with a pump 16, shown schematically, which can be driven by the crankshaft. The pump comprises a suction pipe 17 which opens into the casing 18 under a filter 19. The pump further comprises a delivery tube 20 which opens into a chamber 21 at one end of the crankshaft. The crankshaft comprises a channel 22 which leads the lubricant to the various points to be lubricated, for example to the bearings of the machine and possibly, through the connecting rods
6, towards the piston pin, not shown in the drawing.
Lubricant is also conducted through this pipe to an enclosure 23, which is located on the right side of the crankshaft, and the lubricant in this enclosure serves to prevent gas leaks from the crankcase. From this chamber, the lubricant flows, through the pipe 14, to the chamber 13. In this chamber, the lubricant is in thermal contact with the wall of the cylinder 1, so that the latter is cooled, after which the lubricant returns, via line 15, to the crankcase.
When the refrigerating machine is stopped and the pump 16 is not supplying lubricant, the lubricant contained in the cooling chamber 13 exerts a hydrostatic pressure in the enclosure 23, which prevents leaks. duccatter gas In order to prevent lubricant from flowing from enclosure 23 to the crankcase, the system must include, between enclosure 23 and pump 16, a return valve, this valve is not not shown in the figure, but one embodiment will be described with the aid of FIG. 2. This pin 2 represents, on a larger scale, the place to be closed. The parts corresponding to those of the pin 1 bear the same reference numbers as on the latter.
The crankshaft 5 rests in a bearing 24 and is pierced with a channel 22 which opens into the enclosure 25. A ring 26, made of elastic material, for example rubber, acts as a valve, the lubricant can pass under the inner part. 27 of the ring to move towards the enclosure 28, but cannot flow back towards the channel 22. No lubricant can therefore flow from the enclosure 23 towards the enclosure 25. A spring 28 reinforces the shutter effect of the ring 26, so that the part 27 rests properly against the ring 29 mounted on the crankshaft.
The lubricant then goes through line 14 to cooling chamber 13 shown in FIG. 1. In order to avoid lubricant leaks, a ring 30 is provided with a bearing edge 31 which rests against the lateral side 32 of the ring 29. The ring 30 is pushed against the ring 29 by a plate. metal 33 and springs 34. Pins 35 prevent rotation of plate 33.
In the diagram shown in figo 3, the reservoir is mounted between the pump and the place to be closed. In this figure, the parts corresponding to that of FIG. 1 bear the same reference numbers as on the latter.
The lubricant passing through the pump 16 can circulate partly through the channel 22 to the various points to be lubricated and partly through a channel 36 to the enclosure 13. The lubricant is supplied to the upper part of this enclosure and is Conducted, by a pipe 14, towards the chamber 23, from this chamber, the lubricant can be brought into the casing by a pipe 37.
This pipe comprises a valve 38 subjected to the effect of a spring so that the valve is kept open by the lubricant, when the pump is operating but is closed when the machine is at a standstill. hydrostatic pressure is maintained in enclosure 23. 1
The aforementioned embodiments relate to a sweeper machine, but - it goes without saying that the device according to the invention can
<Desc / Clms Page number 4>
also be used for other types of hot gas piston machine, for example for double acting machines.
RESDME
10 Hot gas piston machine, with closed lubrication system, provided with a pump which brings lubricant from the crankcase of the machine to one or more points to be lubricated, characterized in that the lubrication system is produced in such a way that in a cooling chamber the lubricant is in thermal contact with the wall of the cylinder of the machine, while the lubricant also prevents gas leaks from the machine, the cooling chamber being arranged so that the lubricant it contains exerts a hydrostatic pressure on the place to be closed, while when stopped, means maintain this hydrostatic pressure,
20 Embodiments of the hot gas piston machine specified under 1, which may further have:
.the following peculiarities, taken separately or according to the various possible combinations: a) the cooling chamber is located between the pump and the place to be lubricated 'which is connected to the crankcase, while in the pipe which connects th this place in the housing is a shutter device which cuts off the communication when the pump is stopped; b) the closure device consists of a valve subjected to the effect of a spring: c) the place to be closed is between the pump and the cooling chamber, while the pipe which connects this place to the pump has a valve such that the lubricant can only circulate from the pump to the place to be closed;
d) the crankshaft passes through the wall of the crankcase and the lubricant serves to seal this passage, all so that at the point of closure the crankshaft has a ring of elastic material acting as a valve for the system lubrication. e) the pipe through which the lubricant is supplied to the cooling chamber opens into the upper part of this chamber.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.