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BREVET D'INTENTION "Perfectionnements apportés aux pistons, notamment à ceux pour mo- teurs à combustion interne".
L'invention est relative aux pistons comportant des seg- ments d'étanchéité; et elle concerne plus particulièrement, parce que c'est en leur cas que son application semble devoir offrir le plus d'intérêt, mais non exclusivement, parmi ces organes, ceux pour moteurs à combustion interne.
Elle a pour but, surtout, de rendre tels, lesdits organes, qu'ils répondent mieux que jusqu'à présent aux divers desiderata de la pratique.
Elle consiste, principalement -- et en même temps qu'à constituer au moins certains des segments d'étanchéité à faire comporter aux organes du genre en question par des bagues inexten- sibles, c'est-à-dire non tendues --, à prévoir des passages permet- tant au fluide se trouvant au contact de la face active du piston d'accéder dans l'espace situé contre la face interne des susdites bagues inextensibles.
Elle consiste, mise à part cette disposition principale,
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en certaines autres dispositions, qui s'utilisent de -préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement un certain mode d'appli- cation, ainsi que certains modes de réalisation, desdites disposi- tions ; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les pistons du genre en question comportant application desdites dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les ensembles fixes ou mo- biles, notamment les moteurs à combustion interne, comportant de tels pistons.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin sont, bien entendu, donnée surtout à titre d'indication.
La fig. 1 de ce dessin montre, en coupe axiale, la partie supérieure de l'ensemble cylindre-piston d'un moteur à combustion interne dont le piston est établi conformément à l'invention.
La fig. 2 est une vue en plan d'un piston établi selon une variante du précédent.
Les fig. 3 et 4, enfin, montrent, la première en éléva- tion et la seconde en plan, une portion d'un segment d'étanchéité établi, lui aussi, conformément à l'inention.
Selon l'invention, et plus particulièrement selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant d'établir un piston pour en munir, par exemple, un moteur à combustion interne, on s'y prend coma suit, ou de façon analogue-,
En ce qui concerne, tout d'abord, la structure générale dudit piston, on la détermine de toute manière appropriée permettant la mise en place de segments inextensibles, donc de telle manière que le piston présente au moins une gorge propre à recevoir au moins un tel segment.
C'est ainsi que l'on peut faire ledit piston démontable, ce que l'on réalise, par exemple, ainsi que représenté sur le dessin,
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en prévoyant un fond 1 propre à se visser dans une jupe 2 dans la partie supérieure de laquelle on a ménagé la susdite $orge 3 qu'un rebord 4 que l'on a fait porter au fond 1 vient fermer à sa partie supérieure, soit en certains points répartis sur toute la périphé- rie, soit, et mieux, sur tout le pourtour du piston.
Ainsi il est possible de venir glisser en place les seg- ments inextensibles 5 avant assemblage du piston.
On peut, bien entendu, constituer ces segments en tout métal approprié, par exemple les faire tous en fonte ou les faire en des métaux divers, tels que fonte, bronze, etc..
De même, on peut donner audits segments toute forme ap- propriée, notamment : ou bien avoir recours à un segment unique de grande hauteur, par exemple égale à plusieurs fois son épaisseur qui peut être celle d'un segment usuel ; ou bien avoir recours, dans une même gorge, à plusieurs seg- mente superposés, chacun d'entre eux étant, soit de hauteur et de section constante sur toute sa périphérie, soit de conformation telle (par exemple de hauteur variable ainsi que représenté sur le dessin) que la résultante dea pressions s'exerçant sur ses faces ne soit pas nulle et provoque une application d'une zone déterminée du segment contre le cylindre,
les zones de. divers segments se trouvant ainsi poussées au contact du cylindre étant décalées les unes par rapport aux autres afin de réaliser l'étanchéité sur toute la périphérie.
On prévoit, bien entendu, un certain jeu entre les tranches supérieures et inférieures des segmenta 5 et les parois en regard de leur gorge, ce jeu, destiné à permettre la mobilité dans le sens radial, pouvant être déterminé ainsi que pour les segments fendus usuels.
Quant au jeu à laisser entre la face interne des segments 5 et le fond de leur gorge, on peut, ici encore, lui donner la valeur usuelle soit, pour un piston de 85 mm. d'alésage, une valeur de 0 mm. 4, voire une valeur légèrement supérieure.
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Le piston ayant été établi ainsi qu'il vient d'être dit, on prévoit au moins un passage permettant aux gaz sous pression se trouvant dans la chambre de combustion du moteur d'accéder dans l'espace situé entre le fond de la gorge 3 et la face interne des segments 5.
Si le rebord 4 du fond 1 ne recouvre que par places la tranche supérieure du segment supérieur 5, les gaz sous pression pé- nètreront directement dans cet espace.
Si, par contre et ainsi qu'il sera supposé par la suite, le rebord 4 est continu, comme représenté sur le dessin, on prévoira, dans ce rebord, des perforations 6 telles qu'ellea aboutissent, après montage, dans l'espace en question.
On donnera avantageusement à ces perforations une faible section de passage, par exemple 1 mm2. et on en disposera sur tout le pourtour du piston à intervalles réguliers de par exemple 15 mm..
Ces perforations seront, de préférence, agencées de manière telle que leur débouché sur le fond du piston soit écarté de plusieurs millimètres de la paroi du cylindre donc se trouve à l'abri du lubré- fiant raclé par le segment supérieur quand le piston remonte.
Cela sera particulièrement avantageux lorsque le rebord 4 ira en s'amincissant vers sa périphérie et se terminera à une cer- taine distance (par exemple 2 mm.) de la paroi du cylindre,laissant ainsi sur la tranche supérieure du segment supérieur une bande annu- laire 7 exposée à la pression des gaz.
Pour obtenir ce résultat, on pourra, par exemple (fig. 1), faire les perforations 6 rectilignes et les incliner de telle manière (par exemple à 45 ) qu'elles se rapprochent de l'axe du piston en allant de la gorge à la surface libre du fond de piston.
En outre, on pourra agencer de telle sorte.les perforateurs 6, que leur débouché dans la gorge soit incliné, pour au moins cer- taines desdites perforations, de la même quantité pour tous les dé- bouchés, par rapport au plan radial passant par chacun d'entre eux.
Ainsi on créera un tourbillonnement de gaz dans la gorge du segment ce qui améliorera le fonctionnement et, en outre, provo-
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quera une rotation lente des segments 5 notamment si la face inter- ne de ces derniers est munie de saillies telles que de petites nervures 8 du genre de celles représentées par les fig. 3 et 4.
Ces saillies seront, en effet, frappées selon les flèches repré- sentées sur ces figures par les jets de gaz ayant traversé les perforations 6.
Afin de réaliser à la fois les deux dispositions venant d'être décrites, on pourra percer Chacune des perforations 6 ainsi que représenté fige 2, c'est-à-dire selon un élément de spirale hélicoïdale allant (du haut vers le bas) en s'écartant à la fois de l'axe du piston et du plan radial passant par le débouché, sur le fond du piston, de la perforation en question.
En suite de quoi on aura réalisé un piston dont le fonc- tionnement et les avantages sont les suivants.
Sous l'effet des variations rapides de pression sur la face active du liston, il se produit, par les perforations 6, un courant de gaz très violent et qui s'inverse une ou plusieurs fois par cycle, selon le cycle d'après lequel fonctionne le moteur.
Ainsi l'espace situé derrière les segments 5 est active- ment balayé par un courant gazeux qui nettoie ledit espace de tous les dépôts qui, sans cela, tendraient à s'y accumuler.
L'expérience prouve que les segments 5 sont ainsi com- plètement empêchés de se coller dans leur gorge car cette dernière reste constamment propre.
Cet effet de balayage pourra d'ailleurs être réglé en agissant aur le volume de l'espace situé entre les segments 5 et le fond de leur gorge. Si nécessaire, on pourra agrandir cet es- pace en prévoyant une cavité 9, par exemple annulaire, dans le fond de la gorge. Ainsi la quantité de gaz entrant dans ledit es- pace pour en sortir Immédiatement après sera plus grande et le balayage plus efficace.
Pendant tout le fonctionnement, l'étanchéité sera,assu- rée par les segments 5 qui, appliqués vers le bas par la pression qui s'exerce sur leur tranche supérieure (notamment sur la susdite bande annulaire 7), seront collés par leur tranche inférieure
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contre la paroi en regard de la gorge 3.
Bien entendu, au dessous des segmenta inextensible. 5 pourront être prévue autant de segments fendus usuels 10 qu'il sera nécessaire.
Comme il va de soi, et corne il ressort d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne ae limite aucunement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalise- tion de ses diverses parties ayant plus particulièrement été ex- plicitéa; elle en embrasse au contraire toutea les variantes.
RESUME.
L'invention a pour objet des perfectionnements apportée aux pistons, notamment à ceux pour moteurs à combustion interne, lesquels perfectionnements consistent, principalement -- et en mette temps qu'à constituer au moins certaine des segments d'étanchéité à faire comporter aux organes du genre en question par des bagues inextensibles, c'est-à-dire non fondues --, à prévoir des passages permettant au fluide se trouvant au contact de la face active du piston d'accéder dans l'espace situé contre la face interne des susdites bagues Inextensibles.
Elle vise plus partioulièrement un certain mode d'application, ainsi que certaine modes de réaliaation, deadita perfectionnements; et elle vise plus particulièrement en- core, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les pistons du genre en question comportant application desdits perfectionne- ments, lea éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que- les ensembles fixes ou mobiles, notamment les moteurs à combus- tion interne, comportant de tels pistons.
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PATENT OF INTENT "Improvements made to pistons, especially those for internal combustion engines".
The invention relates to pistons comprising sealing segments; and it concerns more particularly, because it is in their case that its application seems to offer the most interest, but not exclusively, among these components, those for internal combustion engines.
Its aim, above all, is to make the said organs such that they respond better than hitherto to the various desiderata of practice.
It consists mainly - and at the same time of constituting at least some of the sealing segments to be made to the organs of the type in question by inextensible rings, that is to say not tensioned -, providing passages allowing the fluid in contact with the active face of the piston to access the space located against the internal face of the aforesaid inextensible rings.
It consists, apart from this main provision,
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in certain other provisions, which are preferably used at the same time and which will be discussed more explicitly below.
It relates more particularly to a certain mode of application, as well as certain embodiments, of said arrangements; and it relates more particularly still, and this by way of new industrial products, the pistons of the type in question comprising application of the said provisions, the special elements specific to their establishment, as well as the fixed or movable assemblies, in particular the combustion engines. internal, comprising such pistons.
And it can, in any case, be well understood with the aid of the additional description which follows, as well as the appended drawing, which supplement and drawing are, of course, given above all by way of indication.
Fig. 1 of this drawing shows, in axial section, the upper part of the cylinder-piston assembly of an internal combustion engine, the piston of which is established in accordance with the invention.
Fig. 2 is a plan view of a piston established according to a variant of the preceding one.
Figs. 3 and 4, finally, show, the first in elevation and the second in plan, a portion of a sealing segment also established in accordance with the invention.
According to the invention, and more particularly according to that of its modes of application, as well as those of the embodiments of its various parts, to which it appears that preference should be given, proposing to establish a piston to provide it, for example, an internal combustion engine, one takes it coma follows, or similar way-,
As regards, first of all, the general structure of said piston, it is determined in any suitable manner allowing the installation of inextensible segments, therefore in such a way that the piston has at least one groove suitable for receiving at least one such segment.
This is how we can make said removable piston, which is achieved, for example, as shown in the drawing,
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by providing a bottom 1 suitable for screwing into a skirt 2 in the upper part of which the aforementioned $ barley has been provided 3 that a rim 4 which has been brought to the bottom 1 closes at its upper part, i.e. at certain points distributed over the entire periphery, ie, and better still, over the entire periphery of the piston.
Thus, it is possible to slide the inextensible segments 5 into place before assembly of the piston.
These segments can of course be made of any suitable metal, for example all of them in cast iron or of various metals, such as cast iron, bronze, etc.
Likewise, said segments can be given any suitable shape, in particular: or else have recourse to a single segment of great height, for example equal to several times its thickness which may be that of a usual segment; or have recourse, in the same groove, to several superimposed segments, each of them being either of constant height and section over its entire periphery, or of such conformation (for example of variable height as shown on the drawing) that the resultant of the pressures exerted on its faces is not zero and causes an application of a determined zone of the segment against the cylinder,
areas of. various segments thus being pushed into contact with the cylinder being offset with respect to each other in order to achieve sealing over the entire periphery.
There is, of course, a certain clearance between the upper and lower edges of the segments 5 and the walls facing their grooves, this clearance, intended to allow mobility in the radial direction, being able to be determined as well as for the usual split segments. .
As for the clearance to be left between the internal face of the segments 5 and the bottom of their groove, it is possible, here again, to give it the usual value, ie for a piston of 85 mm. bore, a value of 0 mm. 4, or even a slightly higher value.
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The piston having been established as has just been said, at least one passage is provided allowing the pressurized gases located in the combustion chamber of the engine to access the space located between the bottom of the groove 3 and the internal face of the segments 5.
If the rim 4 of the bottom 1 only covers the upper edge of the upper segment 5 in places, the pressurized gases will enter this space directly.
If, on the other hand and as will be assumed subsequently, the rim 4 is continuous, as shown in the drawing, there will be provided, in this rim, perforations 6 such that they end, after assembly, in the space. in question.
These perforations will advantageously have a small passage section, for example 1 mm 2. and will be placed around the entire circumference of the piston at regular intervals of for example 15 mm.
These perforations will preferably be arranged in such a way that their opening on the bottom of the piston is spaced several millimeters from the wall of the cylinder and therefore is protected from the lubricant scraped by the upper segment when the piston rises.
This will be particularly advantageous when the rim 4 tapers towards its periphery and ends at a certain distance (for example 2 mm.) From the wall of the cylinder, thus leaving on the upper edge of the upper segment an annulus band. - leaf 7 exposed to gas pressure.
To obtain this result, we can, for example (fig. 1), make the perforations 6 rectilinear and incline them in such a way (for example at 45) that they approach the axis of the piston going from the groove to the free surface of the piston base.
In addition, it will be possible to arrange the perforators 6 so that their opening into the groove is inclined, for at least some of said perforations, by the same amount for all the outlets, with respect to the radial plane passing through. each of them.
This will create a gas swirl in the groove of the segment which will improve the operation and, moreover, cause
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This will cause the segments 5 to rotate slowly, in particular if the internal face of the latter is provided with projections such as small ribs 8 of the type shown in FIGS. 3 and 4.
These projections will in fact be struck along the arrows shown in these figures by the gas jets which have passed through the perforations 6.
In order to achieve both the two arrangements just described, each of the perforations 6 as shown in fig. 2 can be drilled, that is to say according to a helical spiral element going (from top to bottom) in moving away both from the axis of the piston and from the radial plane passing through the outlet, on the bottom of the piston, of the perforation in question.
As a result of which a piston will have been produced, the operation and advantages of which are as follows.
Under the effect of the rapid variations in pressure on the active face of the strake, there is produced, through the perforations 6, a very violent gas flow which is reversed one or more times per cycle, depending on the cycle after which engine runs.
Thus the space located behind the segments 5 is actively swept by a gas current which cleans said space of all the deposits which, otherwise, would tend to accumulate there.
Experience shows that the segments 5 are thus completely prevented from sticking in their groove because the latter remains constantly clean.
This sweeping effect can moreover be adjusted by acting on the volume of the space located between the segments 5 and the bottom of their grooves. If necessary, this space can be enlarged by providing a cavity 9, for example annular, in the bottom of the groove. Thus the quantity of gas entering said space to exit immediately thereafter will be greater and the sweeping more efficient.
During all operation, the seal will be ensured by the segments 5 which, applied downwards by the pressure exerted on their upper edge (in particular on the aforesaid annular band 7), will be glued by their lower edge.
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against the wall facing the groove 3.
Of course, below the inextensible segmenta. 5 may be provided as many customary split segments 10 as necessary.
As it goes without saying, and it emerges moreover already from what precedes, the invention is in no way limited to that of its modes of application, nor to those of the embodiments of its various parts which have been specifically explaineda; on the contrary, it embraces all the variants.
ABSTRACT.
The object of the invention is to improve the pistons, in particular those for internal combustion engines, which improvements consist, mainly - and in the meantime of constituting at least some of the sealing rings to be included in the components of the piston. type in question by inextensible rings, that is to say not melted -, to provide passages allowing the fluid in contact with the active face of the piston to access the space located against the internal face of the aforesaid Inextensible rings.
It is aimed more particularly at a certain mode of application, as well as certain modes of realization, deadita improvements; and it also relates more particularly, and this as new industrial products, to pistons of the type in question comprising application of said improvements, to special elements specific to their establishment, as well as to fixed or mobile assemblies, in particular internal combustion engines incorporating such pistons.