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t PE3hOTIONNEL.reINTS APH)R!ESS DANS L'ETABLISSELBNT DJ3S PISTONS POUR MOTEURS THERMIQUES ".
On sait que le profil d'un fond de piston a une im- portance fondamentale au point de vue du bon refroidissement de cette paroi de la chambre à explosion , et on a déjà indiqué que l'écoulement de la chaleur s'effectuait par conductibilité du fond vers les parois du piston....
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Un tel mode de refroidissement nécessite, au droit de chaque cercle concentrique tracé sur le fond, des sections de passage de chaleur égales aux surfaces d'absorption, c'est- à-dire aux surfaces des cercles concentriques considérés.
Une telle condition impose, en première approxima- tion, au droit de chaque cercle, une épaisseur de fond propor- tionnelle au rayon du cercle considéré, en observant toute- fois que le chemin parcouru par la chaleur étant plus grand pour les pistons de gros alésages, il y a lieu de prévoir, au contact périphérique, pour un refroidissement équivalent à celui des pistons de petits alésages, une hauteur h (fi- gure 1) proportionne@lement plus grande pour les premiers que pour les seconds. De morne, la hauteur h pourra, pour une même efficacité et un même alésage, être plus petite avec un métal plus perméable qu'avec un autre métal, moins bon conducteur.
Mais on voit que, dans une telle disposition, les chemins à parcourir offerts, par unité de section, à la cha- leur absorbée, en chaque point du fond, sont plus longs pour les parties centrales du fond des pistons que pour les par- ties plus périphériques et qu'il en résulte ainsi une tempé- rature moyenne de régime d'équilibre plus élevée au centra qu'à la périphérie.
Comme dans le fonctionnement d'un moteur c'est la température locale d'un point plus chaud qui amène les per- turbations et les limitations de régime (principalement dans les grands alésages) on accroît, d'après la présente inven- tion, la sécurité de marche et on pourra fonctionner en régime plus poussé en abaissant la température locale du centre du piston et progressivement celle des cercles concentriques en offrant à la chaleur absorbée, au droit de chaque cercle concentrique de rayon X , une section de passage rapportée à l'unité de surface d'absorption d'autant plus grande que le
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cercle concentrique considéré sera plus éloigné de la surface périphérique, de hauteur h.
les moyens qui permettent l'obtention de ce résul- tat consistent donc, pour une hauteur donnée h, de contact de conductibilité, à donner aux épaisseurs de fond-des pis- tons de valeurs qui correspondent à celles d'un volume de révolution, dont l'épaisseur, en chaque point, suivra une loi telle que (figure 2) :
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ce qui se traduira par l'aspect intérieur d'un élément de surface torique, ou conique à génératrice convexe, au moins dans le cas d'un piston limité, extérieurement, par une; sur- face plane.
L'avantage d'un tel profil est de constituer un fond de piston qui, en fonctionnement, présentera, non pas la température moyenne minimum, mais la température locale minimum pour le minimum de matériaux employés.
Bien entendu, -se qui précède n'exclue pas l'emploi d'une surface conique, à génératrice convexe, dont le sommet serait tronqué au centre du fond (figura 3), ou même l'utili- sation d'un fond possédant une surépaisseur uniforme mais pré- sentant les mêmes caractéristiques intérieures (tracé mixte figure 3).
Enfin, cela n'exclue pas non plus les modes de raccordement, par oongés aux formes diverses, aux parois des pistons-, de façon à constituer un profil en accolade tronquée ou non, à simple congé ou à raccordement hyperbolique ouvert, destiné à assurer des sections d'écoulement hors du fond et la répartition la plus rationnelle de la chaleur dans les parois de ces dernières, pour intéresser une plus grande par- tie de la surface de contact à un refroidissement plus intense.
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idn d'autres termes, au moins dans le cas de pistons plats, oe fond se caractérise par la convexité da la surface torique qui le limite, et le point de rebroussement qui en résulte.
Pour les pistons à fonds bombés extérieurement, la morne loi de variation des épaisseurs s'applique, en tenant compte naturellement de l'accroissement d'épaisseur, intro- duite par la forme bombée relativement au fond plat suivant lequel elle se projett,e sur un plan perpendiculaire à l'axe du pistons.
En d'autres termes, pour les formes de fonds bombés ou autres, la caractéristique essentielle de l'invention peut s'exprimer de façon plus générale par la condition suivante : les angles #' et #" d'écoulements locaux de chaleur sont tels que #" # # de proche en proche du centre du piston à sa périphérie (figure 5).
Les formes précitées s'appliquent particulièrement bien aux métaux légers qui, sous de faibles poids, permettent de réaliser de grandes sections de conductibilité.
La figure 6 est une vue en plan du fond d'un pis- ton dont le profil est conforma à la figure 4 et constitue une surface conique de révolution.
La figure 7 est une vue analogue à la figure 6 d'une variante de la forme de réalisation figure 4, le fond étant, dans ce cas, limité par deux surfaces cylindriques de façon à se raccorder avec les bossages de l'axe qui s'étendent jusqu'au dit fond. les figures 8 à 16 concernent d'autres variantes de réalisation suivant les dispositions de la figure 7; les figures 14 a 16 se rapportant au cas où l'on substitue aux surfaces cylindriques des plans tangents, de sorte que le fond de piston affecte la forme d'un dièdre.
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Les figures 17, 18, 19 et 20 correspondent à des formes dont les sections et les angles d'écoulement de cha- leur ont pu être utilement augmentés en conjuguant les profils décrits précédemment de part et d'autre du plan médian du fond du piston.
Les figures 21 et 22 correspondent aux mêmes formes que celles des variantes figures 17 à 20, mais compor- tent des parties évidées réservant entre elles des ailettes d'écoulement de chaleur; les parties éliminées étant celles qui n'agissent que par radiation.
La figure 23 correspond au cas où. les chambres d'explosions sont dissymétriques. L'axe directeur du fond du piston est alors décalé par rapport à l'axe du corps cylindrique du piston, de façon à assurer une température homogène à ce dernier.
REVENDICATIONS .
1 - Perfectionnements apportés dans l'établissement des pistons pour moteurs, caractérisés en ce que la paroi extérieure, la paroi intérieure ou les deux parois, du fond du piston sont limitées par des surfaces rentrantes ; ces surfaces pouvant âtre constituées soit par des surfaces toriques convexes ou coniques dont l'axe directeur coïncide avec celui du corps du piston, soit par des surfaces en forme de dièdre.
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