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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
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BREVET D 1 1 K V 'Pl Il T 1 0 Jf{{,1 " Piston refroidi pour moteurs à combustion interne ".
On connait l'utilisation d'acier résistant particulièrement bien à la chaleur pour la ou les parties des pistons de moteur à combustion interne contiguës à la chambre de combustion.
Ce choix a pour but d'obtenir une plus grande résistance
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aux fatigues, dues à la chaleur, des parties du piston exposées directement à la flamme pendant la combustion, que celle des pistons en fonte, utilisés habituellement jusqu'à présent.
De tels pistons à tête en acier ont été exécutés jusqu' à présent suivant un mode de réalisation où toute la partie du piston la plus rapproohée de la ohambre de combustion, et dans laquelle sont montés les segments de piston, est oonstruite en acier et reliée, par un assemblage à brides avec vis ou boulons, à l'autre partie du piston formant la surface de commande proprement dite et construite en fonte.
Un tel mode de construction du piston donne bien une tête de piston résistant mieux à la chaleur, mais il présente divers inconvénients. C'est ainsi,par exemple,que l'acier n' offre pas une résistance mécanique suffisante pour empêcher l'usure ou le matage des rainures des segments ; il est donc nécessaire d'encastrer dans l'acier des bagues en fonte destinées à recevoir les segments de piston, la fonte pouvant résister dans une plus forte mesure que l'acier aux fatigues qui interviennent ici. En outre, la conductibilité calorifique inférieure de l'acier produit une diminution de l'évacuation de la chaleur des segments de piston ; ceux-ci fonctionnent alors à une température plus élevée, o'est-à-dire dans des conditions plus défavorables que dans un piston construit entièrement en fonte.
L'emploi de bagues de support des segments de piston, encastrées dans la tête en acier, se traduit par un accroissement de la résistance totale à l'écoulement de la chaleur, de sorte que le refroidissement du piston, dont un des buts principaux est le refroidissement des segments, devient moins effioaoe.
Ensuite, l'assemblage par brides aveo ses vis ou boulons, servant à la liaison de la tête en acier et du corps en fonte, conduit, en raison de la quantité de
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matière relativement grande nécessitée par l'assemblage, à une augmentation sensible du poids du piston, nécessitant à son tour,une limitation des dimensions de la chambre de refroidissement et, par suite, une réduction de l'efficacité du refroidissement du piston. Enfin, l'assemblage par brides diminue la surface portante cylindrique du piston ; effet, les boulons d'assemblage devant être accessibles de l'extérieur du piston, leurs têtes doivent être logées dans des évidements de celui-ci.
Le but de la présente invention est la construction d' un piston refroidi pour moteurs à combustion interne, consistant en un corps en fonte et une tête tournée vers la ohambre de combustion, en une matière résistant à la chaleur, en particulier en acier, ce piston devant se rapprocher, au point de vue poids et répartition uniforme de la matière, des pistons fondus en une seule pièce, utilisés jusqu'à présent.
Le piston objet de l'invention est caractérisé par la combinaison d'une série de particularités constructives, à savoir : 1 la chambre de refroidissement s'étend à l'intérieur de toute la partie du piston qui porte les segments d'é- tanohéité et qui affecte la forme d'un manchon sensiblement cylindrique, ouvert du côté de la chambre de combustion; 2 la tête a la forme d'un couvercle fermant intégralement la face terminale du corps de piston ; 3 la tête est fixée dans le corps de piston par un taraudage de celui-ci pratiqué à peu près au niveau du segment de piston le plus rapproché de la chambre de combustion, la transmission, de la tête au corps du piston, des efforts dus à la pression de combustion ayant lieu par des surfaces annulaires radiales, dressées sur le corps et sur la tête du piston.
Cette combinaison de particularités constructives, qui sont déjà oonnues en elles-mêmes en totalité ou en partie,
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rend possible la fabrication d'un piston pouvant être réalisé tout aussi bien pour des moteurs à double effet que pour des moteurs à simple effet, piston dans lequel toute la partie la plus rapproohée de la chambre de oombustion, c'est-à-dire le fond de piston et la partie du corps de piston portant les segments d'étanchéité, peut être exéoutée avec des dimensions très uniformes et en donnant des possibilités d'évacuation de la ohaleur très larges et uniformément réparties.
La description qui va suivre et-les dessins annexés se rapportent à des modes d'exécution de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs, étant entendu que les carac- téristiques qui ressortent tant du dessin que du texte font partie de ltinvention.
La figure 1 montre, partie en coupe et partie en élévation, un exemple de réalisation d'un piston pour moteur à simple effet sans crosse, et la figure 8 un exemple de réalisation d'un piston pour moteur à double effet.
Le piston représenté sur la figure 1 comprend un corps de piston 1 en fonte, muni de moyeux 2 reoevant un axe de piston 3. La partie supérieure, sensiblement tubulaire, du corps de piston oomporte une cavité 4 limitée en bas par un couvercle amovible 5; un liquide de refroidissement, de lt huile par exemple, peut être amené dans dette cavité par un tube dtalimèntation 6 qui peut être relié, dans la partie inférieure du piston,' à un tube coulissant ou autre non représenté, de construction usuelle. Le liquide de refroidissement est évaoué par un tube semblable de l'autre côté du piston.
Le corps du piston 1 porte en haut les segments d'étanchéité 7 qui peuvent oéder leur chaleur directement, à travers la matière du corps de piston, au liquide de refroidissement.
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La cavité 4 est fermée en haut par une tête 8 qui est construite en un acier approprié résistant à la chaleur et qui recouvre entièrement la face terminale du corps du piston. La tête 8 est fixée au corps de piston 1 au moyen d'un filetage 9 taraudé à l'intérieur du corps de piston à peu près à la hauteur du segment le plus haut. Pour transmettre les efforts dus à la pression de combustion et pour assurer l'étanchéité du piston, la tête et le corps de celui-ci s' appuient l'une sur l'autre suivant une surface annulaire radiale 10 que l'on a rendue aussi étroite que le permet notamment l'étanchéité, par les saignées 11 et 12 tournées dans la matière de la tête et du corps de piston.
Ceci a pour but de diminuer autant que possible l'afflux de chaleur de la tête, s'échauffant tout particulièrement pendant le fonctionnement, vers le corps de piston portant les segments. C'est pour la même raison que l'épaisseur de paroi de la tête, aux endroits 13 et 14, est rendue aussi faible que le permettent la résistance mécanique et une répartition de matière aussi régulière que possible. Pour que, pendant le fonctionnement, la tête ne soit pas portée à une haute température nuisible, le liquide de refroidissement peut être conduit à travers la chambre de refroidissement du piston de façon à agir tout particulièrement sur la face intérieure de la tête.
Ainsi qu'il a été dit, le piston représenté sur la figure 2 est destiné à un moteur à double effet et possède donc. aux deux extrémités, une tête conformée suivant l'invention.
Ces têtes 8 et 8' sont fixées, de la façon ci-dessus décrite, sur un corps central de piston en fonte 1 muni de segments 7.
Le piston, qui n'est représenté que partiellement, possède une cavité intérieure 4 par laquelle on peut faire circuler un liquide de refroidissement par des moyens appropriés, non représentés; l'afflux de chaleur des têtes 8 et 8' vers le
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corps de piston 1 est également rendu aussi faible que pos- sible, de la façon préoédemment décrite, par les saignées 11, 12 et 11' , 12' des surfaces de pression annulaires 10 et 10' par lesquelles les têtes prennent appui sur le corps de pis- ton 1.
Les têtes sont vissées dans le corps de piston, au moyen des filetages 9 et,9' à l'intérieur du corps de piston et sensiblement à la hauteur des segments de piston les plus rapprochés de la chambre de combustion; d'autre part, l'épais- seur de paroi est réduite au minimum possible aux endroits 13, 14, 13', 14' .