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N.V. PHILIPS'GLOEILAMPENFABRIEKEN, résidant à EINDHOVEN (Pays-Bas).
SEGMENT DE PISTON.
L'invention concerne un segment de piston présentant la particu- larité qu'au moins la surface de portée de ce piston est en bois et qu'elle est imprégnée de lubrifiant.
Par "bois" il y a lieu d'entendre ici le produit naturel ou un produit essentiellement réalisé à partir de bois ou de fibres de bois.
Comme on le sait, en général, les segments de piston sont en métal.
Pour que ces segments fonctionnent bien, il faut que leur surface de portée soit lubrifiée ce qui entraîne de l'huile dans le cylindre. Dans certaines machines à piston, cette lubrfication peut psrpvoquer des difficultés. C'est ainsi que lorsque ces segments de piston lubrifiés sont utilisés dans des com- presseurs, en général, l'air comprimé contiendra du lubrifiant ce qui néces- sitera souvent la purification ultérieure de l'air dans un séparateur d'huile.
Dans les moteurs à combustion interne, par exemple les moteurs à essence et les moteurs Diesel, le lubrifiant peut se carboniser dans le cylin- dre.
Dans les machines à piston à gaz chaud, c'est-à-dire dans un moteur à piston à gaz chaud, une machine frigorifique à gaz froid, une pompe thermi- que, ces deux dernières machines fonctionnant suivant le principe inverse de celui de la machine à gaz chaud, le lubrifiant utilisé pour le graissage des segments de piston peut parvenir dans l'enceinte active de la machine. De cet- te enceinte active, ledit lubrifiant peut @tre entraîné par le fluide actif vers les échangeurs de chaleur et le récupérateur, organes dans lesquels le lubrifiant pourra se déposer. Ceci réduit la transmission de chaleur dans ces échangeurs de chaleur, et diminue donc le rendement de la machine.
La Demanderesse a déjà proposé d'utiliser des segments de piston en bois. Ces segments ne demandent pas ou guère de lubrification.
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En général;, les segments de piston en bois satisfont aux con- ditions imposées et pour le balayeur d'un moteur à piston à gaz chaud, dans lequel la température au-dessus du balayeur peut atteindre environ 600 C alors que du coté inférieur du balayeur règne une température d'environ 60 C, ces segments ont une durée de vie suffisamment longue
La Demanderesse a constaté que l'on peut réduire notablement l'usure du segment en bois qui se produit aux pressions élevées du gaz dans l'enceinte active de la machine,par exemple de 35 atmosphères, en impré- gnants conformément à l'invention, le bois de lubrifiant.
Par "lubrifiant" il y a lieu d'entendre non seulement des huilas;, des graisses, mais aussi d'autres substances qu ont un pouvoir lubrifiant, par exemple le graphite et le bisulfure de molybdène.
Il est désirable qu'à la température de régime du segment, le lubrifiant ne vaporise pas ou guère. Dans une forme de réalisation de l'in- vention,le bois est imprégné d'un lubrifiant qui comporte desgroupes po- laires, par exemple des paraffines chlorées.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le bois est imprégné d'un lubrifiant constitué par des huiles minérale s et des savons d'acides gras, par exemple de la graisse consistante.
Suivant une autre particularité de l'invention, le bois est im- prégné d'une graisse dont la température d'égouttement est comprise entre 150 C et 200 C.
La Demanderesse a constaté que, suivant une autre forme de réa- lisation de l'invention,en général, il est désirable que les nervures du bois soient dirigées perpendiculairement aux surfaces actives du segment.
Lorsque le segment de piston est en plusieurs pièces, suivant une autre forme de réalisation de l'invention, il est désirable que dans chaque pièce les nervures soient perpendiculaires à la surface de portée du segment.
On a constaté qu'on peut utiliser diverses sortes de bois, par exemple des bois qui, à la température de 20 C, ont un poids spécifique égal ou supérieur à 0,4 g/cm3.
Dans certains cas, la résistance mécanique de ces bois ne sera pas suffisante pour absorber les forces agissant à la surface de portée, ce qui pourrait provoquer la rupture du segmente Aussi, suivant une forme de réalisation de l'invention, le segment comporte-t-il des moyens renforçateurs qui absorbent, 9 du moins en grande partie,les forces qui le sollicitent. Dans une autre forme de réalisation de l'invention,le bois est stratifié, les cou- ches sont perpendiculaires à l'axe du segment et dans les diverses couches, les nervures du bois sont orientées différemment Un tel segment peut être réalisés par exemplsen bois triplex ou multiplex; en général, un tel seg- ment présentera une résistance mécanique suffisante.
On a constaté que, suivant une autre forme de réalisation de l'invention,on peut utiliser du bois comprimé. De préférence le segment de bois est prévu sur un piston qu'une tige guide dans l'enceinte active de la machine.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non li- mitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien en- tendu, partie de l'invention.
La fig. 1 représente un moteur à gaz chaud dont le balayeur est équipé de segments de boiso
La figo 2 représente à plus grande échelle un segment de piston et une partie de ce balayeur.
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La fig. 3 représente, partiellement en coupe et partiellement en vue, un segment de piston à structure stratifiée .
La fig. 4 représente un segment de piston en plusieurs pièces.
La fin. 5 représente un segment de piston logé dans une bague métallique qui absorbe essentiellement les forces agissant sur le segment.
Le moteur à piston à gaz chaud représenté sur la fige . 1. comporte un balayeur 1 et un piston 2, qui se déplacent dans un cylindre 3. La ba- layeur 1 est accouplé, à l'aide d'un mécanisme de bielles 4, à la manivelle 5 d'un vilebrequin 6, tandis que le piston 2 est accouplé, par une bielle 7, à une manivelle 8 du même vilebrequin 6. L'enceinte formée au-dessus du ba- layeur 1 est la chambre chaude et celle-ci communique, par l'intermédiaire d'un réchauffeur 10, réalisé sous forme de réchauffeur à ailette s, d'un ré- cupérateur 11 et d'un réfrigérant 12, avec l'enceinte 13 dont le volume est influencé par les surfaces actives en regard du piston et du balayeur. Cet- te dernière enceinte est la chambre froide du moteur.
Un brûleur 14 fournit de l'énergie calorique au moteur. Les gz de combustion lèchent le réchauffeur et quittent le moteur à piston à gaz chaud par la sortie 15.
Le balayeur du moteur à piston à gaz chaud comporte deux segments en bois 16, dont l'un est représenté en coupe et à grande échelle sur la fig. 2.
Sur la fig. 2, le corps du balayeur 17 comporte une gorge 18 dans laquelle est logé un segment en bois 16. Ce segment porte contre la paroi 19 du cylindre. Derrière le segment de piston se trouve une bague de caoutchouc 20, qui pousse le segment vers l'extérieur. Le segment est imprégné de lubrifiant, par exemple de graisse consistante connue sous le nom commercial de "Retinax A". Cette Imprégnation s'effectue de manière usue lle
Le segment représenté sur la fig. 3 est également imprégné; il est en bois multiplex et les nervures des diverses couches 21 sont orientées différemment.
La segment de piston représenté sur la fig. 4 est en six pièces dont trois, à savoir 22, 23.et 24, sont poussées vers l'extérieur par des res- sorts 25, 26 et 27, qui reposent contre la paroi du corps du balayeur 28.
Ceci provoque également une poussée vers l'extérieur sur les pièces 29,30 et 31. L'usure éventuelle des pièces 29,30 et 31, sera pratiquement unifor- me. Toutes lespièces sont imprégnées d'un lubrifiant sur leur surface de portée.
La fig. 5 montre en coupe un segment de piston 32, logé dans une bague métallique 33 profilée en U. La résistance mécanique du bois dont est constitué le segment n'est pas suffisante pour absorber les forces exercées sur le se, ment. Ces forces sont alors absorbées par la baue mé- tallique profilée en U.
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N.V. PHILIPS'GLOEILAMPENFABRIEKEN, residing in EINDHOVEN (The Netherlands).
PISTON RING.
The invention relates to a piston ring having the particular feature that at least the bearing surface of this piston is made of wood and that it is impregnated with lubricant.
By "wood" is meant here the natural product or a product essentially made from wood or wood fibers.
As is known, in general, piston rings are made of metal.
For these rings to function properly, their bearing surface must be lubricated, which entrains oil into the cylinder. In some piston machines, this lubrication may give rise to difficulties. Thus, when these lubricated piston rings are used in compressors, in general the compressed air will contain lubricant which will often necessitate subsequent purification of the air in an oil separator.
In internal combustion engines, for example gasoline engines and diesel engines, the lubricant can carbonize in the cylinder.
In hot gas piston machines, that is to say in a hot gas piston engine, a cold gas refrigeration machine, a heat pump, the latter two machines operating on the reverse principle to that of with a hot gas machine, the lubricant used for lubricating the piston rings can reach the active chamber of the machine. From this active enclosure, said lubricant can be entrained by the active fluid towards the heat exchangers and the recuperator, members in which the lubricant can be deposited. This reduces the heat transmission in these heat exchangers, and therefore decreases the efficiency of the machine.
The Applicant has already proposed to use wooden piston rings. These segments require little or no lubrication.
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In general ;, wooden piston rings meet the requirements and for the sweeper of a hot gas piston engine, in which the temperature above the sweeper can reach about 600 C while on the lower side of the cylinder. sweeper has a temperature of around 60 C, these segments have a sufficiently long service life
The Applicant has found that the wear of the wooden segment which occurs at high gas pressures in the active chamber of the machine, for example 35 atmospheres, can be significantly reduced by impregnants according to the invention. , wood lubricant.
By "lubricant" it is necessary to understand not only oils, greases, but also other substances which have lubricating power, for example graphite and molybdenum disulphide.
It is desirable that at the operating temperature of the segment, the lubricant does not or hardly vaporizes. In one embodiment of the invention, the wood is impregnated with a lubricant which includes polar groups, for example chlorinated paraffins.
In another embodiment of the invention, the wood is impregnated with a lubricant consisting of mineral oils and fatty acid soaps, for example consistent grease.
According to another particular feature of the invention, the wood is impregnated with a grease whose dripping temperature is between 150 C and 200 C.
Applicants have found that in accordance with another embodiment of the invention, in general, it is desirable that the ribs of the wood be directed perpendicular to the active surfaces of the segment.
When the piston ring is in several parts, according to another embodiment of the invention, it is desirable that in each part the ribs are perpendicular to the bearing surface of the ring.
It has been found that various kinds of wood can be used, for example woods which at a temperature of 20 ° C. have a specific weight equal to or greater than 0.4 g / cm3.
In some cases, the mechanical strength of these woods will not be sufficient to absorb the forces acting on the bearing surface, which could cause the segment to break. Also, according to one embodiment of the invention, the segment comprises t there reinforcing means which absorb, 9 at least in large part, the forces which request it. In another embodiment of the invention the wood is laminated, the layers are perpendicular to the axis of the segment and in the various layers the ribs of the wood are oriented differently. Such a segment can be made by example of wood triplex or multiplex; in general, such a segment will exhibit sufficient mechanical strength.
It has been found that, according to another embodiment of the invention, compressed wood can be used. Preferably the wooden segment is provided on a piston that a rod guides in the active enclosure of the machine.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the text and from the drawing being, of course, part of the invention. .
Fig. 1 shows a hot gas engine whose sweeper is equipped with wood segments
Figo 2 shows on a larger scale a piston ring and part of this sweeper.
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Fig. 3 shows, partially in section and partially in view, a piston ring with a stratified structure.
Fig. 4 shows a piston ring in several parts.
The end. 5 shows a piston ring housed in a metal ring which essentially absorbs the forces acting on the ring.
The hot gas piston engine shown in the figure. 1. has a sweeper 1 and a piston 2, which move in a cylinder 3. The sweeper 1 is coupled, by means of a connecting rod mechanism 4, to the crank 5 of a crankshaft 6, while that the piston 2 is coupled, by a connecting rod 7, to a crank 8 of the same crankshaft 6. The enclosure formed above the sweeper 1 is the hot chamber and the latter communicates, via a heater 10, produced in the form of a fin heater, of a recuperator 11 and of a refrigerant 12, with the chamber 13, the volume of which is influenced by the active surfaces facing the piston and the sweeper. This last enclosure is the engine cold room.
A burner 14 supplies heat energy to the motor. The combustion gases lick the heater and leave the hot gas piston engine through outlet 15.
The sweeper of the hot gas piston engine has two wooden segments 16, one of which is shown in section and on a large scale in FIG. 2.
In fig. 2, the body of the sweeper 17 comprises a groove 18 in which is housed a wooden segment 16. This segment bears against the wall 19 of the cylinder. Behind the piston ring is a rubber ring 20, which pushes the ring outward. The segment is impregnated with a lubricant, for example a consistent grease known under the trade name of "Retinax A". This impregnation is carried out in the usual way.
The segment shown in fig. 3 is also impregnated; it is made of multiplex wood and the ribs of the various layers 21 are oriented differently.
The piston ring shown in fig. 4 is in six parts, three of which, namely 22, 23 and 24, are pushed outwards by springs 25, 26 and 27, which rest against the wall of the body of the sweeper 28.
This also causes an outward thrust on parts 29,30 and 31. Any wear of parts 29,30 and 31 will be practically uniform. All parts are impregnated with a lubricant on their seating surface.
Fig. 5 shows in section a piston ring 32, housed in a metal ring 33 profiled in U. The mechanical resistance of the wood of which the segment is made is not sufficient to absorb the forces exerted on the body. These forces are then absorbed by the U-shaped metal bar.