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Cylindre de moteur à gaz.
L'invention est relative à un cylindre établi éventuel- lement en plusieurs parties et employé sur les moteurs à gaz et autres moteurs ou machines fonctionnant dans des conditions analogues, ce cylindre étant pourvu d'une boite de glissement, ou corps intérieur, entourée directement par un courant de réfrigérant et pouvant se dilater librement dans le sens de la longueur et avec lequel peu importe que la boite soit supportée dans le cylindre at milieu de la longueur ou seulement à une extrémité. La but que poursuit
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la présente invention consiste à éviter d'une façon simple et cependant efficace les inconvénients inhérents encore aux cylindres de ce genre, tels qu'ils ont.été construits jus- qu'à ce jour.
Comme on le sait, il se produit au milieu du cylindre, aux endroits où les parois cylindriques se transforment en brides radiales butant l'une contre l'autre, lors de la transmission des forces du cylindre déterminées en première ligne par la dimension de la surface du piston et la ten- sion d'allumage de l'agent moteur, des efforts de flexion qui,lorsqu'il est fait choix d'une matière de qualité supé- rieure pour les culasses de cylindres, peuvent être mainte- nus dans des limites qui ne nuisent pas beaucoup à la ré- sistance du cylindre sans qu'il soit besoin de donner aux parois une très grande épaisseur.
Toutefois, si on emploie encore des boulons d'ancrage longitudinal pour renforcer les culasses les unes par rapport aux autres et pour trans- mettre en même temps les efforts axiaux qui se produisent dans le cylindre ou qui viennent de l'extérieur, ces ten- sions nuisibles dans la matière sont diminuées et on peut employer aussi comme telle de la fente de fer ou d'autres matériaux pas trop chers. L'utilisation de boulins d'ancrage longitudinal de ce genre dans les cylindres de moteurs à gaz est en soi connue, mais les assemblages de brides et à vis se trouvent au milieu du cylindre dans la chambre d'eau de refroidissement et ne sont par conséquent pas facilement accessibles de l'extérieur; de même, les boulons d'ancrage longitudinal servant au renforcement s'étendent également sur toute la longueur du cylindre dans la chambre à eau de refroidissement.
Avec ce mode de construction connu, la surface de glissement du cylindre, avec ses culasses, se compose d'une seule pièce ou bien présente encore un corps ou garniture d'usure spécial s'appliquant contre les parois
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des culasses de cylindre et maintenu la plupart du temps par rétrécissement.
La construction connue et usitée jusqu'à présent des cylindres de moteurs à gaz avec boulons d'ancrage longitu- dinal présente encore un inconvénient, qui n'est pas à dé- daigner, c'est que les boulons d'ancrage qui s'étendent sur toute leur longueur dans la chambre à eau de refroidissement ont la température de l'eau froide et reçoivent sous l'effet de la dilatation de chaleur du cylindre, dont la température des parois à l'endroit de la surface de glissement est d'en- viron 80 à 100ê C plus élevée, des efforts additionnels tellement importants qu'ils sont fréquemment soumis à des efforts dépassant la limite d'extension et (suivant les dif- férences de température entre la surface de glissement du cylindre et les tiges d'ancrage)
se desserrent ou même se brisent, ce qui nuit à, voire même supprime complètement, la sécurité d'assemblage des cylindres et par suite du moteur*
C'est pour ce motif que de nombreux constructeurs ont abandonné l'emploi de boulons d'ancrage longitudinal et préfèrent admettre d'emblée, avec l'insécurité de l'assem- blage à laquelle il faut toujours s'attendre, un certain relâchement ou affaiblissement dans le montage du moteur-
De même dans la construction en usage jusqu'à présent, on considère également comme inconvénient le fait qu'une condition essentielle pour écarter des perturbations dé- sagréables au cours de la marche du moteur ne saurait être rempliede façon sûre.
Cette condition impose que l'extrémité ou les extrémités, placées dans la chambre de compression,du corps intérieur introduit dans le cylindre, soientisolées d'une façon étanche et sûre d'une manière permanente dans le service non seulement de l'agent de refroidissement, de l'eau la plupart du temps, mais bien aussi vis à vis de la pression des gaz d'explosion produits par l'inflammation de
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l'agent moteur.
La ferme obturation aux extrémités de la boite de glissement, ou corps intérieur, qui se dilate dans le cylindre sous l'action des gaz chauds et qui est pressée par suite contre la partie plus froide, c'est à dire le cylindre et se déplace en même temps aussi par rapport à cette partie, a donc une très grande importance au point de vue de la possibilité d'utiliser cette construction de cy- lindres , S'il pénètre des gaz chauds sous haute tension pendant la combustion ou la compression dans la chambre d'eau de refroidissement ou si, au contraire, de l'eau de refroi- dissement pénètre à l'intérieur du cylindre pendant la pério- de d'aspiration aux extrémités de la boite de glissement ou corps intérieur, non seulement il en résulte des pertes de chaleur, et par conséquent de force motrice,
mais encore l'introduction de quantités d'eau considérables peut égale- ment gêner de façon absolue l'inflammabilité du mélange d'a- gent moteur introduit dans le cylindre.
Comme dans les cylindres du genre mentionné, surtout lorsque ceux-ci sont établis en fonte de fer, les joints étanches des extrémités de la. boite de glissement, ou corps intérieur, ne peuvent être fermés de façon absolue par un puissant rétrécissement des organes; il y a lieu de recourir à cet effet à des mesures mieux appropriées que celles aux- quelles on a eu recours et qu'on a employées jusqu'à pré- sent.
Avec le système connu d'étanchage des extrémités de boites de glissement ou cdrps intérieur, l'organe assurant l'étanchéité (une bague en cuivre ou en fer mou)est intro- duit dans une gorge ou rainure circulaire ménagée dans le bourrelet étanche qui existe entre la dite boite de glis- sement et la culasse de cylindre qui l'embrasse* Ce système connu d'étanchage présente toutefois cet inconvénient c'est qu'ici c'est en principe la bague d'étanchage seule qui a à absorber la pression de rétrécissement t que par
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conséquent cette bague, vu sa faible surface de contact avec le cylindre et la boite de glissement, s'use par suite du frottement résultant de la pression de serrage et du mou.,
vement résultant de la dilatation de la boite de glissement ou corps intérieur plus facilement qu'une surface bien plus grande , couche superficielle plus dure. Avec le temps, l'ef- ficacité de l'étanchage se trouve aussi considérablement di- minuée et ceci entraine le danger sus-mentionné que court le mélange d'agent moteur de voir son inflammabilité dérangée.
Un autre inconvénient de ce mode d'étanchage connu consiste également en ce que, sous l'effet de la compression résultant de l'introduction de la bague métallique étanche dans la rainure ou gorge circulaire pratiquée dans le joint d'étan- chage, la boite de glissement ou corps intérieur se soulève du cylindre et qu'ainsi l'effet de rétrécissement ou de ser- rage qui existait précédemment se trouve être également ané- anti.
Il se produit alors de cette manière, à l'endroit du joint étanche entre le corps intérieur et la paroi du cy- lindre,un jeu qui, dans la marche, exerce une influence pré- judiciable sur la transmission de chaleur entre la boite de glissement ou corps intérieur et le cylindrée
Ce sont tous ces inconvénients mentionnés ci-dessus des systèmes de cylindres connus que le nouveau genre de cylin- dre qui va être décrit ci-après, et qui forme l'objet de l'invention, tend à supprimer d'une façon sûre et cependant simple, ce genre de construction constituant un progrès remarquable dans l'art de l'établissement de l'assemblage rigide et de l'étanchage à l'intérieur du cylindre.
Peu im- porte ici, au point de vue de l'action favorable recherchée, que la boite de glissement, ou corps intérieur, soit montée mobile d'un côté ou de deux côtés dans le cylindre et que ce dernier soit établi en une ou en plusieurs parties.
L'invention proprement dite consiste en pr incipe en
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ce que, dans un cylindre spécialement destiné aux moteurs à gaz avec vis d'ancrage ou de fixation le traversant et une boite de glissement ou corps intérieur qui est enveloppé directement par l'agent réfrigérant et peut se dilater libre- ment dans le sens longitudinal, les vis d'ancrage sont gui- dées aux deux bouts du cylindre à travers les boites de sou- pape à refroidissement par de l'eau, et se trouvent entre ces boites en dehors de l'enveloppe du cylindre et qu'il est éventuellement prévu ici un système de vissage, auquel on peut avoir librement accès, pour les deux moitiés de cylin... dres serrant ou entourant la boite de glissement dans le milieu de sa longueur,
l'étanchage de la boite de glissement à ses extrémités vis à vis de la paroi du cylindre et, par suite vis à vis des gaz de combustion et du réfrigérant s'ef- fectuant en outre ici au moyen d'organes de compression qui pressent l'une sur l'autre d'une façon étanche, depuis l'intérieur de la paroi de la boite de glissement ou du cy- lindre, voire même aussi des deux,les surfaces de ces deux dernières parties.
La nouvelle construction présente les a- vantages suivants, c'est que, dans le fonctionnement du cy- lindre, les boulons d'ancrage longitudinal qui sont intro- duits dans celui-ci ne peuvent être chargés supplémentaire- ment que d'une façon relativement minime sous l'effet des dilatations dues à l'action de la chaleur, attendu que, dans ce cas, il n'y a à tenir compte que de la chambre de com- pression proprement dite alors que, par contre, la boite de glissement, c'est à dire la partie la plus grande ou la plus longue du cylindre, ne provoque plus de tensions addi- tionnelles dans les boulons d'ancrage longitudinal;
d'autre part, le nouveau genre de disposition de l'étenchage aux extrémités des boites de glissement, ou corps intérieur, ne supp rime plus, comme tel était toujours le cas jusqu'à pré- sent, la tension par rétrécissement déjà existante, mais au
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contraire l'augmente encore davantage dans des limites admis- sibles.
La nouvelle construction de cylindres qui fait l'ob- jet de l'invention est montrée schématiquement, à titre d'exemple, sous une forme d'exécution dans les figures là 6 du dessin dans lequel:
Fig, 1 est une coupe longitudinale prise par la partie supérieure d'un cylindre dans lequel les deux parties de ce dernier se trouvent au milieu de la longueur en dedans de la couronne des boulons d'ancrage longitudinal et sont ici reliées ensemble par de courtes vis.
Fig. 2 montre également une coupe longitudinale prise par le cylindre, les boulons d'ancrage longitudinal étant ici utilisés pour réunir les deux parties de ce cylindre au mi- lieu de la longueur.
Fig. 3 est une vue en coupe transversale du cylindre et la fig. 6 est un développement d'une partie de l'envelop- pe du cylindre.
Les fig. 4.et 5 montrent des formes de réalisation du système d'étanchage aux extrémités de la boite de glisse- ment ou corps intérieur du cylindre..
Dans ces figurest a désigne les deux moitiés de cy- lindres; b la boite de glissement ou corps intérieur servant au guidage du pis ton et à la limitation de la chambre à eau froide c; d désigne la paroi de cylindre limitant vers l'ex- térieqr la chambre ou réservoir à eau de refroidissement; e le point d'assemblage des brides des deux moitiés de cy- lindre; f les ouvertures de nettoyage qui doivent être pré- vues dans la paroi de cylindre d pour le nettoyage du re- servoir à eau de refroidissement;
g leur couvercle et h les boulons d'ancrage longitudinal qui se trouvent ici à la hau- teur du corps intérieur b en majeure partie en dehors de la chambre ou réservoir d'eau de refroidissement c t auxquels
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on peut avoir accès de l'extérieur.
Comme les cylindres pourvus d'une cnambre à eau de refroidissement peuvent s'em- bourber facilement, il est bon d'établir l'enveloppe exté- rieure d du cylindre sous la forme d'une grille en ayant soin de veiller d'abord, au point de vue du nettoyage, à avoirdes ouvertures f aussi grandes que possible et à obte- nir une solidité suffisante en ce qui concerne les dimen- sions des traverses restantes nécessaires. la manière spéciale dont l'étanchage du corps inté- rieur est assurée à ses extrémités par rapport au réservoir à eau de refroidissement c, dans le nouveau genre de cons- truction du cylindre, se voit à la fig. 2 et encore mieux aux fig. 4 et 5.
Le corps intérieur b est, d'une manière générale, introduit ici dans le but d'assurer un bon écoule- ment de la chaleur dans le corps du cylindre a, de préféren- ce avec un léger serrage dont le degré dépend de la nature de la matière employée. Si donc, comme on le voit à la fig.
5, le corps intérieur b est usiné au tour sur les côtésde fond, de manière qu'i1 se produise une rainure circulaire i', on enfile dans cette rainure l'organe de compression i constitué par exemple par un anneau en fer mou ou en cui- vre. Comme la languette j subsistant sur le diamètre exté- rieur de la rainure est de préférence plus étroite que cel- le qui est formée à l'endroit du diamètre intérieur, elle se trouve pressée, sous l'influence de l'effet d'enfonce- ment, radialement vers l'extérieur contre le cylindre a et augmente de cette manière non seulement la pression de ser- rage qui existe déjà mais exerce encore un effet d'étanchage sûr.
Ces actions pauvent s'accentuer lorsque la rainure i' est creusée au tour, du côté du fond, dans le corps intérieur (ou dans le cylindre) plus profondément que ne l'exige la garniture étanche i, ce qui offre en même temps cet avantage que des matériaux plus friables ou plus. cassants que la
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fonte de fer peuvent également être employés pour constituer la boite ou corps intérieur. Pour donner une bonne assiette à l'anneau métallique i, ou autre organe de pression de même valeur, introduite dans la rainure circulaire i', il y a lieu de donner au fond de la partie de la rainure qui le reçoit une largeur un peu plus grande et d'enfoncer l'anneau métal, lique i lui-même par couches dans la rainure.
La figure 4 montre un système d'étanchage exerçant la même action mais différant un peu de celui qui a été décrit précédemment. Pour permettre d'obtenir une plus grande élasti- cité, la boite de roulement, ou corps intérieur, a été dé- portée ici à son extrémité sur une courte longueur c'est à dire jusqu'à environ la moitié de sa surface de contact avec le cylindre, après quoi on a enfilé fermement à cet endroit un anneau fretté en fer forgé j' qui, éventuellement, est assujetti centre tout déplacement ou desserrage possible sur son siège par des goupilles ou autre moyen équivalent, par exemple une surface d'appui conique.
La rainure destinée à la réception de l'anneau de serrage i est alors usinée au tour de la manière proposée ci-dessus dans le sens du joint existant entre le corps ou boite b et l'anneau j',cet- te rainure pouvant dans ce cas être disposée sur toute la largeur dans la partie restante de la paroi du corps de rou- lement ou, encore, en partie dans cette, paroi et, en partie, dans l'anneau j'. Afin que l'anneau j' emmanché sur le corps intérieur ne puisse subir de desserrage sensible au moment où l'anneau métallique i est enfilé, il vaut mieux que la longueur et par suite aussi la longueur de serrage ou d'em- manchement de l'anneau j' ne soit pas trop courte.
Le fabri- cant du cylindre a la faculté d'adopter l'un ou l'autre gen- re du nouveau système d'étanchage; il a aussi la faculté d'en renforcer l'action, sans pour cela augmenter dans des pro- portions inadmissible la dilatation radiale pour chaque pièce
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individuelle, en provoquant depuis les deux côtés la pression spécifique des surfaces au point où doit se faire l'étancha.*- ge.
Tout en restant dans le cadre de l'invention, la cons- truction pratique du nouveau cylindre peut être également réalisée en ce sens que l'effet recherché conformément à cette invention, peut par exemple être obtenu par ce fait qu'on introduit dans la rainure i', conformée pour recevoir d'un e manière appropriée l'anneau de serrage, un tuyau métal- lique souple qui est exposé sous l'action de l'air comprimé ou par voie hydraulique, à une pression intérieure et peut ainsi exercer sur son entourage le même effet qu'un anneau ou bague enfilé remplissant cette rainure.
En outre, il peut être bon fréquemment d'augmenter aussi l'effet d' étanchage en soutenant le corps intérieur aux endroits d'étancbage situés près du réservoir d'eau de refroidissement, et cela d'une façon supplémentaire, au moyen d'un système d'étanchage à effet élastique. De même, il appartient au fabricant de dé- terminer, au moment de la construction, si les boulons d'an- crage longitudinal doivent soutenir simplement, sans embras- ser les brides dans le milieu de la longueur du cylindre,les extrémités de ce dernier vis à vis des efforts de traction qui se produisent ou assurer en même temps aussi l'assemblage des brides médianes du cylindre.
Il Importe simplement ici que, dans les cylindres du genre décrit, les boulons d'ancra- ge longitudinal soient situés le long du corps intérieur, en majeure partie en dehors de la chambre ou réservoir d'eau de refroidissement, et soient rendus ici librement accessi- bles.