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Tête de cylindre pour machine à piston à gaz chaud
Les machines à piston à gaz chaud, par exemple les moteurs à gaz chaud et les machines frigorifiques fonctionnant suivant le principe inverse de celui du moteur à gaz chaud, comportent en général- une tête de cylindre à travers laquelle se transmet l'énergie calorique. Dans un moteur à gaz chaud cette énergie calorique (chaleur) provient, en général, d'un brûleur monté à proximité de la tête, et doit être communiquée au fluide actif de la machine, en général de l'air.
Les moteurs à gaz chaud de construction ancienne sont, en général, volumineux et le fluide actif travaille à la pression atmosphérique ou à une pression légèrement supérieure ; plus, la vitesse de rotation de ces machines est très faible. Dans ce genre de moteurs, la construction des têtes de cylindre, du moins
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à l'aide des moyens actuellement disponibles, n'offrait aucune difficulté. La transmission de la chaleur travers la matière de la tête de cylindre par unité de temps et par unité de surface, est très petite, de sorte que, dans de nombreux cas, on pourra se contenter de têtes de cylindre simples à parois assez épaisses.
C'est pourquoi les descriptions de ce genre de moteurs mentionnent fréquemment des têtes coulées qui, dans certains cas, sont pourvues de nervures venues de fonderie pour augmenter la surface. Ce genre de têtes ne suscitent pas de difficultés, car, comme il a déjà été mentionné, la pression dans la machine était très faible et, autre point particulièrement intéressant, la température du fluide était assez basse. Dans ces formes de construction, on peut se con- tenter de matériaux présentant une assez faible résistance au traî- nage.
Les conceptions modernes dans le domaine du moteur à gaz chaud ont cependant notablement modifié les conditions précitées @ En premier lieu, on s'efforce de réduire au minimum l'encombrement du moteur et par conséquent aussi des têtes de cylindre et de plus, la pression de régime est beaucoup plus élevée que dans les premiers moteurs à air chaud. En général, on a poussé la vitesse de rotation et pour améliorer le rendement du moteur, la température de la chambre chaude est aussi élevée que possible. Par suite de ces conditions, le problème du transfert de la chaleur de la source chaude au fluide actif du moteur devient plus difficile à réaliser et la Demanderesse a déjà proposé plu- sieurs formes de têtes de cylindre pour moteurs à gaz chaud.
La présente invention fournit des moyens qui permettent d'obtenir une tête de cylindre à grande surface échangeuse de chaleur et à faible épaisseur de paroi. L'utilisation de ces moyens fournit un notable avantage : dimensions des parties que comporte cette tête sont très précises et facilement reproductibles.
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La présente invention est caractérisée en ce que cette tête est plissée sur sa partie cylindrique et l'épaisseur de la paroi des plis est inférieure à 3 mm, cette tête pouvant être réalisée par un moulage de précision.
Un moulage de précision permet, en effet d'obtenir une tête plissée à parois minces dans laquelle le choix du moule utilisé fournit immédiatement la tête profilée désirée. Il est connu qu'un moulage de précision permet d'obtenir avec une grande précision des formes désirées ; est de grande importance dans la construction d'une tête de moteur à gaz chaud, car la. transmis- sion de la chaleur du fluide chauffant au fluide à réchauffer joue un rôle important et, pour obtenir les résultats désirés, on a souvent proposé des têtes comportant un grand nombre de canaux ou rainures très étroits, pour guider le fluide actif du moteur.
Pour assurer une bonne transmission de la chaleur, les canaux doivent avoir des dimensions rigoureusement fixées. On peut sa- tisfaire à ces conditions en fabriquant, conformémemt à l'invention, les têtes de cylindre par un procédé de moulage de précision.
Un autre avantage est que le moule ne doit pas ou guère comporter de dégagement, de sorte que la paroi de la tête de cylindre peut avoir, sur toute sa surface, une épaisseur minimum pratiquement uniforme. Ceci permet d'obtenir une bonne transmission de l'énergie calorique à travers la paroi sur toute la surface de cette paroi.
Pour assurer une circulation convenable du fluide, les plis peuvent être essentiellement parallèles à l'axe de la partie cylindrique de la tête.
Pour augmenter encore la surface, on peut prévoir sur les parois à plis, sur la face intérieure et/ou extérieure, des saillies que l'on peut réaliser en une seule opération avec la tête de cylindre. Ceci supprime la soudure difficile et longue de
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saillies sur la paroi du cylindre, tandis que les saillies peuvent être très minces et éventuellement être fortement divisées.
Le moulage de précision permet de réaliser des parois plus minces que l'épaisseur nécessaire pour résister aux efforts que provoque la surpression dans la tête de cylindre. On obtient ainsi un meilleur transfert de l'énergie calorique. Pour renforcer ces parois, on peut prévoir entre deux parois à plis des cloisons ou nervures de renforcement.
Les côtés extérieurs des parois à plis peuvent être ren- forcés par une bague entourant la partie cylindrique de la tête.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin: faisant, bien entendu, partie de l'invention.
La fig. 1 est une coupe de la tête de cylindre par un plan perpendiculaire à l'axe.
La fig. 2. est une coupe suivant le plan II-II de la Fig. l.
La tête de cylindre est constituée par une gaine 1, dont la partie cylindrique comporte des plis 2 ; cette gaine peut se fixer sur le bloc moteur à l'aide d'une bride circulaire 3. La gaine 1 constitue la paroi de séparation entre le fluide actif qui se trouve à l'intérieur dans un espace 4 et des canaux 9 et le fluide à réchauffer qui traverse les canaux 5 dans le sens de la flèche dessinée sur la Fig. 2. Les canaux 5 sont constitués par les plis 2 de la paroi 1 et par un anneau renforçateur 6, disposé autour de la partie cylindrique de la tête.
Dans 1 espace cylindri- que 4 constitué par une paroi cylindrique 7,.disposée à l'intérieur de la partie cylindrique de la tête, se déplace un piston 8 des- tiné à faire circuler le fluide actif par les canaux 9 dans le sens de la flèche représentée sur la Fig. 2, à travers un récupéra-
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teur et de là, vers la chambre froide du cylindre et inversément.
Les canaux 9 sont constitués par les plis 2 de la paroi 1 et par la paroi cylindrique '7. Pour augmenter la surface on a prévu sur les parois plissées 2 des saillies 11. Des cloisons de renforcement 12 et des nervures 13 sont prévues entre les côtés extérieurs de deux parois plissées voisines pour renforcer ces parois 2, ce qui per- met d'utiliser de très minces parois.