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"Perfectionnements aux distributions par soupapes pour moteurs; à. fluide souspre ssion". ,
La présente invention a trait aux distributions par sou- papes pour machines a piston aotionnées par un fluide élasti- que sous pression, et consista en ce , que par une construction très simple des canaux d'amenée du fluide entre lesoupapes et aux cavités du cylindre, simplification rendue possible par - une construction et une disposition particulière des dites soupapes, on réduit fortement l'espace mort et l'étendne des \ surfaces nuisible s,réalisant de la sorte une réduction des' pertes thermodynamiques dépendant du volume du dit espaça mort et de l'étendue des dites surfaces nuisibles.
Dans les soupapes usuelles à double siège,pour des rai- sons construotives et de montage connues,l'un des sièges a
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diamètre moyen quelque peu différent du diamètre moyen de l'autre siège; et le fluide moteur est conduit à travers la soupape en entrant du côté moyeu et en sortant du côté opposé (que nous appellerons côté sage); le sens de cet écoulement du fluide à travers la soupape est tel, que la pression du flui, de lui-même agit sur la surface annulaire légèrement suréquili- brée des sièges susdits et tend à fermer la soupape, ou, une fois fermée, à en assurer la tenue étanche contre le fluide.
De cette sorte,la soupape d'admission ainsi que celle d'échappement ouvrent d'habitude chacune des deux dans le sens opposé à celui de l'écoulement du fluide à travers elle; et de ce fait le constructeur est forcé de prévoir dans le cylindre pour une des soupapes, un tour de canaux assez compliqué,qui . augmente souvent d'une,manière considérable l'étendue des sur- faces nuisibles et l'espace mort, avec production des pertes thermodynamiques qu'on a rappelées ci-dessus.
Une des réalisations préférées de l'idée formant l'objet de la présente invention consiste dans une disposition des deux soupapes (admission et échappement) tout au bout du cylindre ou dans les couvercles, et telle que l'une des deux soupapes ouvre dans le sens d'écoulement du fluide, contrairement à l'ha- bitude,tandis que l'autre ouvre,comme d'habitude et comme expli- qué ci-dessus, en sens inverse a cet écoulement : de cotte manié, re, l'en a un canal direct et très court entre les soupapes et la cavité du cylindre. Toutefois,cette ouverture dans le sens d' écoulement du fluide ne peut s'obtenir sans mettre en oeuvre des moyens appropriés pour assurer la tenue étanche de la soupape.
Jusqu'à présent,pour empêcher à une soupape usuelle à dou-. ble siège d'ouvrir dans la sens de l'écoulement du fluide sous l'effet de la pression de celui-ci, on devait pourvoir sa tige de ressorts souvent très forts ou de piétons d'équilibrage sou- vent très encombrants.
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Suivant la présente invention on se passe de semblables dispositifs et l'on construit en principe les soupapes avec leurs deux sièges de largeur appropriée suffisante pour utiliser; pour la tenue la pression même du fluide,en profitant de ce que par l'effet de cettepression la zone d'étanchéitéde cha- que siège se déplace vers l'arête du siège par laquelle le
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fluide tend à entrer dans la soupape.
S'il est possible d'adop' ter une largeur qui permet un déplacement suffisant des zones d' étanohéi té, on fait les diamètres moyens des deux sièges ég entre eux; dans le cas où, par contre, la largeur des sièges n'est pas telle à permettre un déplacement suffisant des zones d'étanchéité, les deux sièges seront construits avec des dia- mètres moyens différents, de telle sorte que le siège de plus grand diamètre, et par conséquent de plus grande surface, soit celui que le fluide traverse en direction centripète, le siège
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par où ce même fluide entre dans la soupape en direction oen"' É trifuge, ayant par contre le diamètre moyen moindre.
Lorsqu'on peut adopter pour les deux sièges de la soupape
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des diamètres moyens ééaux, on a l'avantage que la soupape restai étanche, quel que soit le sens d'écoulement du fluide, puisqu'en tout cas la ligne limite de la zone annulaire d'étanohéitë de " chaque siège se porte vers le bord du siège par où le fluide tend a entrer dans la soupape, et ainsi,malgré l'égalité construn
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tive des sièges, l'on a dans les surfaces des zones d'étanché un déséquilibre suffisant pour assurer automatiquement la tenue étanche sous l'action même de la pression du fluide. Une telle
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soupape peut s'appeler "rlversibl e".
Lorsque les deux soupapes d'admission et à'éohqppemmt toutes deux réversibles, elles peuvent être constructivement.,' égales entre elles.
Le dessin annexé montre à titre d'exemple une des formes d'exécution de l'invention: la figure 1 montra une section schématique du cylindre se
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< l'axe des deux soupapes d'admission et d'échappement; la figure montre une autre section suivant l'axe d'une
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des soupapes,mai Ï:1. eile àioit avec la section de la figure 1; la fie, ure .j montre un. détail de construction de la cloche de la soupape .
Danscette forme d'exécution de l'invention, les soupapes sont placées verticales au-dessus du cylindre: elles pourraient
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également bi=in ebre placées iiorizcntalos dur les côtés ou sur les fonds dr cylindru, suivafit qu'il convient mieux a la machi- ne considérée. lin particulier, (A) est 1 soupape d'admission, (B) celle d'échappement; an waorit do la soupape (.il.) se trouve la chambre par oil le fluide sous pression arrive . la soupape morne et on aval da la soupape (,j) se trouve la chambre d'échappement (à±) où le fluide échappe âpres avoir travaillé dans le cylindre;
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toubes deux les soupapes ouvrant vers le bas en deux canaux ou en un canal umique (li) communiquant directement avec lu, cavité ( é ) du cylindre.
.L'ouverture des soupapes est commandée par un mécanisme convenable de distribution, tandis que leur fermeture est pro- duite par la poussée du fluide sous pression actionnant la sou-
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papa z) d'une façon un peu différente que la soupape (ils).
La force de rappel da la soupape (A) est uniquement néces- saire lorsque la soupape est ouverte,même très peu, et lorsqu'il
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y a de la pression dans le cylindre (t;); cette pression agit sur la tige (F) avec une force ésale 8. la pression, en atmosphères, multipliée par lu section en cm de la tie (h) dont une des extrémités sort du cylindre. La force de rappel dans ce cas est obtenue en proportionnant convenablement le diamètre de la tige
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de la soupape.
Uomme la soupape (A), avant la démarrage de la machine,c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas (le pression ni en (0) ni en (D), tendrait à s' ouvrir par son poids propre; on place un ressort (M) a l'intérieur de sa tige creuse, figure 1 , ou dans
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n'importe quelle autre position convenable,pour équilibrer le poids de la partie mobile de la soupape et pour l'appliquer sur ses sièges ou sur ses pointeries dès qu'il se forme de la pression dans la chambre (D). Ceci facilite le démarrage.
La forcede rappel pour la soupape d'échappement (B) est
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nécessaire pendant la phase d'évacuation du fluide, el est-èL-dîr4'. lorsqu'il n'y a dans le cylindre qu'une pression très réduitei 1- qui ne saurait produire sur la tige de la soupape une poussée suffisante.. Cette force doit donc être obtenue d'une autre '
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niera, soit au moyen d'un ressort, soit, et mieux encore,au ''''.S moyen d'un piston auxiliaire qui,pendant le fonctionnement da la soupape, est soumis à l'action d'un fluide sous pression"',""' La figure 2, montre particulièrement une forme dl ex6outi de ce piston de rappel appliqué à la sonpape d'échappement; le'' piston (K) est tout le long percé axialement; sur ce piston oou';2 lisse à friction douce la tige creuse de la soupape;
et un fiui.;::' de sous pression arrive dans la cavité close (g) de cette par letrou percé dans le piston et par un tuyau (L), auquel
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le piston (X) est relié par un "nipple" à joint universel (bzz permettant aussi un léger déplacement latéral. De la sorte le
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piston (K) peut être maintenu en alignement avec la tige oreus et l'on empêche tout coinçage.
On pourrait se servir d'un dispositif semblable pour soupape d'admission, toutes les fois qu'il est nécessaire d'exar.
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cor une certaine pression vers les sièges afin d'an assurer, bonne étanohé i té.
Les mêmes figures 1 et Z montrent une forme d'exécut1' soupape "réversible". Dans ces figures, spécialement en (ù) et (0) sont les deux sièges ayant constructivement les mètres minimum et maximum respectivement égaux entre eux; lef.:'? miel' siège,celui d'en bas, le siège (ii) , est :Plan et le le siège (0), est conique avec le sommet du aône situé dans plan du siège plan (N).
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four des raisons de montage, la siège :
plan (N), fixa, est taillé dans une bague (P) construite séparément du reste de la cage de la soupape et formée de deux demi-bagues ajustées aux joints, ou bien encore par une bague obtenue en une seule pièce de fonte ou de forge avec la cloche (Q) de la soupape et taillée dans celle-ci de facon à rester prisonnière de la cloche,
La bague (P) est ajustée libre, ou forcée à la dite cage, oubieh encore elle est vissée sur celle-ci en (11) , ce pas de vis ayant uniquement la fonction de maintenir la bague unie à la cage pendant le rodage des sièges ou pendant le mentale de la cage dans le cylindre.
Une fois la soupape placée dans le cy- lindre, la dite bague reste bloquée contre son ajustage par la via (S) exerçant une pression sur la cage par l'entremise de la bague lenticulaire (T) de sorte que la cage s'adapte d'elle- même sur la circonférence de son ajustage (U), qui alors devient étanche et se maintient tel, quelle que soit la déformation af- fectée, par rapport au plan du couvercle portant la vis (S) , par les parois du cylindre pendant le fonctionnement de la ma- chine.
L'étanchéité de la soupape d'admission, dans laquelle le fluide entre du côté cage , ( apposé au côté moyeu), sera quel- quefois assurée, malgré les déformations élastiques de la sou- pape-même sous l'action de la pression du fluide,de préférence en laissant un certain jeu initial dans le siège colique (o); ce jeu pourra être obtenu -après le rodage des sièges- en insé rant une tôle de très pince épaisseur entre la bague (P) et l'épaulement de la cage contre lequel la bague vient buter après vissage. La valeur de ce jeu doit être calculée de manière que le jeu disparaisse sous la déformation élastique mentionnée ci- dessus.
Pour assurer à la cloche de la soupape la déformation plus petite tout en employant un poids minimum de matériel; les parois. de la cloche sont façonnées de section non-uniforme avec une
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augmentation de l'épaisseur vers les sièges, là où le matériel offre une résistance plus efficace aux variations de distance entre les deux sièges, que sont produites par l'action on fluide sous pression
L'ajustage unique (U) antre la cage et son logement dans le cylindre est conique. Par ce fait, et par le fait que la bague (P) portant cet ajustage est très mince, toute déformation ou gondolement des parois du cylindre, par l'effet d'efforts d'origine thermique ou mécanique, peut avoir lieu sans que , l'ajustage conique avec la bague perde aa tenue étanche.
En effit la bague (P) suit les dites déformations des parois du cylindre et se déforme dans l'ajustage suivant une ligne gance, les efforts que. lui sont transmis à travers la ligne de contact se résolvant en une ovalisation dans le plan du siège taillé dans la dite bague; de la sorte ce siège plan maintient en tout- cas sa tenue étanche.
.tour ce qui concerne la cage et les siège coniques (o). quelle que soit la déformation que la cage subit par l'effet de dilatations thermiques, ces sièges coniques,grâce à leur cons tien spéciale, se déplacent, par rapport aux sièges plans, suivant des figures similaires, de sorte que les soupapes tigS nent à toute température normale de fonctionnement qucique le rodage soit effectué à froid,
Selon une variante d'ordre constructif, la cloche de soupape est construite en deux moitiés s'ajustant l'une à l'au- tre suivant le plan (Y), et al bagua (P) peut ainsi faire tie intégrante de la cage.
Dans ce cas la cage doit être sépa- rée de son moyeu selon une surface (W) et le siège fixe conique doit être taillé sur le moyeu de la cage,,
Enfin, pour empêcher que les bras reliant la cloche de lia-1-1- soupape à son moyeu forment des points rigides lors de la défoc- mation de la cloche, et fassent perdre aux sièges la forme cir- culaire et la bonne étanchéité, on donne à ces bras une
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élasticité en les façonnant en forme de ,) (figura 3) ou salon toute autre courbe convenable noopposant qu'une réaction négli- geable aux expansions et contractions de la cloche, qui est soumise aux efforts déterminés par la pression du fluide.