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PISTON A DOUBLE EFFET POUR MOTEURS A GAZ DE GRANDE PUISSANCE.
Jusqu'à ce jours dans les moteurs à gaz horizontaux de grande puis- sance pourvus de pistons travaillant par les deux faces et présentant intérieu- rement une chambre de refroidissement, on a utilisé des pistons d'une seule pièce en fonte ou en acier coulée L'enlèvement de la matière du noyau et le nettoyage ultérieur de ces pistons sont,, en raison de la difficulté d'accès à la chambre de refroidissement, rendus difficiles, même s'il est renoncé à l'utilisation de nervures de renforcement En raison de cette difficulté, le nettoyage des pistons de ce genre est différé'pendant de longues périodes de temps et, de ce fait,, il arrive que, en raison des mouvements de.va et vient auxquels sont soumis les corps étrangers (sable etc ...
) que contient l'eau, ainsi qu'en raison du fait que les matières sédimentaires sont désagrégées par leur choc contre la paroi du pistons ces matières et corps étrangers sou- mettent la dite parole dans la partie inférieure de la chambre de refroidis- sement, à une action d'abrasion qui la ronge sur toute son épaisseur en rai- son de grand nombre de mouvements de va et vient du piston.
Inapplication de pistons en plusieurs pièces, dont l'emploi est connu dans les machines à va- peur et les moteurs à combustion interne, soulève des objections et présente des difficultés considérables dans le cas des moteurs à gaz de grande puis- sance à cause des poussées quia pendant le fonctionnement agissent alternati- vement sur l'une et 1-'autre des faces de grand diamètre du piston.
Conformément à l'invention, il devient possible de diminuer les efforts de flexion élevés et changeant continuellement de sens auxquels sont soumises les faces du piston et de faire usage d'un piston en plusieurs piè- cesmême dans le cas de moteurs à gaz de grande puissance.
Cette invention rési- de dans le fait que les surfaces de séparation du piston en plusieurs pièces sont établies de telle sorte que, lorsque les surfaces de joint prévues à la périphérie extérieure du piston se touchent, il subsiste entre les surfàces de joint du plan de séparation du moyeu un jeu qui n'est supprimé que lorsque les moitiés de piston sont fermement tirées l'une contre l'autre par des moyens spéciaux ou sont fermement tirées à l'aide de l'écrou de piston contre le cône
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de la tige du piston.
Par ce moyen, le piston reçoit par l'effet de la défor- mation-dont la valeur peut être modifiée selon les besoins- qui se produit lors du serrage du moyeu de piston, une tension préalable qui diminue considé- rablement les efforts de flexion auxquels sont soumises les parois d'extrémi- té du piston sous l'influence des poussées élevées qui s'exercent des deux côtés pendant la marche.
Pour rendre impossible toute sortie d'eau réfrigé- rante par le joint prévu à la périphérie du piston vers la portée de glisse- ment du cylindre et permettre de régler'exactement le jeu existant entre les surfaces de joint du plan de séparation du moyeu, il est avantageux que les surfaces d'appui métalliques du joint prévu à la périphérie extérieure du piston soient pourvues de parties en gradin et que., à chacun des divers gra- dins, un organe d'étanchéité soit inséré dans l'espace annulaire restant libre, ouq ue lesdites surfaces soient soudées l'une à l'autre par fusion-dans une rainure pratiquée sur le tour.
Dans le cas de pistons en une seule pièce pour moteurs à gaz de grande puissance à chambre réfrigérante, il faut que soient prévues, dans les parois d'extrémité soumises à des efforts du piston., des ouvertures servant à supporter les noyaux et à permettre l'enlèvement de la matière des noyaux. Il fait que les obturateurs filetés prévus pour obturer ces ouvertures soient retirés de celles-ci de temps à autre., par une opéra- tion de perçage, dans le but d'enlever le tartre et sédiments de l'eau, dé- posés sur les parois du piston, ainsi que les autres substances que l'eau contient habituellement et qui s'en séparent sous forme de dépôts Le piston d'une seule pièce à chambre réfrigérante est par conséquent beaucoup plus difficile à établir que deux moitiés de piston pourvues d'un dispositif d'étan- chéité élastique détachable.
Même dans le cas où les deux moitiés de piston sont soudées par fusion l'une à l'autre, l'enlèvement de la perle de soudure par une opération de tournage et le rétablissement du joint soudé constituent des opérations simples et rapides. De plus, un grand avantage est obtenu en rai- son du fait que le joint soudé par fusion est uniquement soumis à des efforts de compression et est protégé contre les gaz chauds et les pressions élevées, Par ailleursdans un piston en plusieurs pièces, la disposition favorable de nervures de renforcement ne complique en aucune manière le nettoyage.
Un exemple de réalisation est représenté sur le dessin annexé dans lequel :
Fig. 1 représente la façon dont l'étanchéité des surfaces de joint des moitiés de piston est réalisée à la périphérie extérieure à l'aide de gar- nitures d'étanchéité annulaires élastiques.
Fig 2 représente un joint établi par une soudure autogène.
Fig 3 est une coupe longitudinale du piston en deux pièces.
Le piston en plusieurs pièces 1, fait d'une matière appropriée est pourvu., selon le dessin, de surfaces de séparation ou de joints qui sont perpendiculaires à l'axe du piston et situés à une distance aussi grande que possible des zones qui viennent en contact avec les gaz chauds produits à chaque course de travail dans la chambre de combustion.
Si le matériau, dont est fait le piston est un métal difficilement soudable, tel que la fonte de fer, on interpose entre les surfaces de joint 2 situées à la périphérie extérieure du piston un organe d'étanchéité approprié, par exemple des an- neaux de caoutchouc 3 (figure 1). Dans le cas d'un matériau soudable (acier) les surfaces de joint 2 peuvent être soudées par fusion l'une à l'autre (figure 2)
Les surfaces de joint 4 du plan de séparation du moyeu (figure 3) possèdent, conformément à l'invention, lorsque les surfaces de joint existant à la périphérie extérieure du piston sont en contact un jeu 5 qui ne peut être supprimé que lorsque les deux moitiés de piston 6,
7 sont tirées l'une contre l'autre par des moyens spéciaux ou sont fermement tirées contre le cône
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9 de la tige 10 du-piston à l'aide de l'écrou 8 du piston. Dans l'exemple de réalisation représenté, les surfaces de joint 4 sont établies avec un gradin 11 Pour que le jeu 5 puisse être exactement réglé, il faut que les surfaces de joint 2 de la périphérie extérieure du piston s'ajustent exactement l'une à l'autre. C'est pourquoi ces surfaces sont de préférence également pourvues de gradins. Selon la construction de la figure 1, il est prévu deux gradins 12 et trois garnitures d'étanchéité ; selon la figure 2, il est prévu un seul gra- din 13.
Les surfaces de joint 4 du plan de séparation du moyeu peuvent être établies avec jeu parce que les dispositifs détanchéité habituels sont prévus aux deux points où la tige de piston 10 fait saillie hors du piston, de sorte qu'il ne peut pas s'échapper d'eau à l'endroit du moyeu, même si le plan de séparation vertical du moyeu n'est pas obturé de façon étanche à l'eau.
Pour souder par fusion les surfaces de joint 2 existant à la pé- riphérie extérieure du piston, ces surfaces sont pourvues de rainures 14 qui sont facilement accessibles de l'extérieur et dans lesquelles la perle de sou- dure 15 peut facilement être constituée. Ces rainures circulaires peuvent aus- si recevoir une forme se prêtant à l'emploi d'une machine à souder. Comme on le voit à la figure 2, la soudure peut être effectuée jusqu'en un point voi- sin du diamètre extérieur de la périphérie, ou bien elle peut être placée plus profondément. On peut aussi, conformément à la figure 3, appliquer une large rainure 16 dans laquelle on insère un cordon annulaire 17 en plusieurs segments, ces segments étant fixés par une soudure autogène.
Dans ce cas, après que la perle¯de soudure a reçu une épaisseur suffisante,, il est nécessaire d'y prati- quer au tour une saignée circulaire, afin de constituer un logement destiné à recevoir le cordon annulaire, ce dernier étant alors lui-même fixé par des joints soudés, grâce à des rainures 18 préalablement pratiquées au tour. Le cordon annulaire en plusieurs pièces 17 reçoit des dimensions supérieures aux dimensions finales, et c'est seulement lorsqu'on pratique les rainures annu- laires 19 destinées à recevoir les segments du piston que ce cordon est usiné aux dimensions finales.
Pour permettre de mieux usiner l'alésage qui doit être pratiqué dans le piston pour recevoir la tige de piston, la tension préalable des deux moitiés de piston peut aussi., selon un autre perfectionnement de l'invention, et comme il a déjà été mentionné précédemment, être assurée à l'aide de moyens spéciaux, et notamment à l'aide de boulons de serrage 20, par l'entremise des- quels les dites moitiés sont fortement serrées l'une contre l'autre, avant la rectification finale des surfaces de pression à la zone de sortie de l'alésa- ge du moyeu de piston. Les boulons de serrage sont par exemple pourvus d'une tête 21 d'un côté et sont vissés dans celle des parois d'extrémité du piston qui est opposée à la tête. L'étanchéité de.la zone d'assemblage est assurée à l'aide d'un bouchon fileté 22.
Celui-ci et la tête 21 sont pourvus, dans l'exemple représenté, de prolongements 23 sur lesquels une clé de serrage peut s'emboîter, ces prolongements étant éliminés ultérieurement par tournage. Les boulons de serrage 20 pourraient aussi être montés à chaud.
Si, après une assez longue période de service, les nervures annulai- res 24 sont devenues trop étroites, par l'effet des chocs répétés, pour assurer le guidage des segments de piston, ou si la -paroi 25 du piston a été exagéré- ment rongée par abrasion au point d'être percée à un endroit, il est facile, dans le cas d'un tel piston en deux pièces d'enlever la paroi du piston par opération faite sur le tour et de la remplacer par le soudage de nouvelles viroles 26, 27 aux parois extrêmes des deux moitiés de piston. La jonction est établie à l'aide de deux joints soudés 28 et 29, constitués respective- ment à l'intérieur et à l'extérieur, ces deux zones étant facilement accessi- bles pour l'outil à souder.