<Desc/Clms Page number 1>
"Perfectionnements apportés aux pistons, notamment à ceux pour moteurs à combustion interne".
L'invention est relative aux pistons du genre de ceux dont l'étanchéité, par rapport aux cylindres, est obtenue à l'aide de segments extensibles, tels que des bagues fendues ; elle concerne plus spécialement, parce que c'est en leur cas que son application parait devoir offrir le plus d'intérêt, mais non exclusivement, parmi ces pistons, ceux pour moteurs à combustion interne.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces pistons tels qu'ils répondent mieux que jusqu'à présent aux divers desiderata de la pratique et, en particulier, qu'ils permettent d'éviter que leurs segments ne soient soumis, sous l'effet des pressions supportées par lesdits pistons, à des efforts radiaux exagérés les appliquant contre les parois des cylindres et conduisant à une usure rapide de ces dernières.
Elle consiste, principalement, à faire comprendre aux
<Desc/Clms Page number 2>
pistons du genre en question au moins un segment extensible monté à l'intérieur d'une gorge dont les parois appartiennent à au moins deux pièces susceptibles de subir certains déplacements relatifs substantiellement dans la direction de l'axe du piston et telles que, sous l'effet de la pression régnant dans le cylindre, elles tendent à se rapprocher l'une de l'autre en venant serrer le segment par ses faces latérales et en empêchant ainsi ladite pression de s'infiltrer à l'intérieur de la gorge.
Elle consiste, mise à part cette disposition principale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en mène temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement un certain mode d'application (celui pour lequel on l'applique aux pistons pour moteurs à combustion interne), ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les pistons du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, les éléments spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les ensembles fixes ou mobiles, notamment les-moteurs à combustion interne, comprenant 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 ne sont, bien entendu, donnés surtout qu'à titre d'indication.
La figure unique, que comporte ce dessin, montre, en coupe axiale, un piston pour moteur à combustion interne établi conformément à l'invention.
Selon l'invention, et plus spécialement selon celui de ses modes d'application,, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il '1' ait lieu d'accorder la préférence, se proposant d'établir un piaton pour en munir, par exemple, un moteur à combustion interne du genre Diesel, c'est-à-dire possédant un rapport de compression relati- vement élevé, on s'y prend comme suit ou de façon analogue.
<Desc/Clms Page number 3>
On agence ledit piston, dans son ensemble, de toute ma- nière appropriée permettant le montage du ou des segments, bien qu'il semble particulièrement avantageux, en vue du montage des éléments spéciaux dont il va être parlé, d'établir ce piston en plusieurs éléments aisément démontables, par exemple en lui fai- sant comprendre essentiellement un fond 1 propre à être rendu solidaire d'une jupe 2, soit en étant vissé dans celle-ci, soit, comme représenté, en lui étant fixé par l'intermédiaire d'un écrou 5 ayant par exemple pour but de venir serrer une collerette intérieure 4 comportée par le fond 1, sur un rebord 5 solidaire de la jupe 2, soit de toute autre manière, et, pour ce qui est plus spécialement des moyens propres à assurer l'étanchéité entre le piston et la paroi du cylindre, ,
on leur fait comprendre au moins un segment extensible -- tel qu'une bague tendue 6 --, montée à l'intérieur d'une gorge dont les parois appartiennent à au moins deux pièces susceptibles de subir certains déplacements relatifs substantiellement dans la direction de l'axe du piston et telles, ces pièces, que sous' l'effet de la pression régnant dans le cylindre, elles tendent à se rapprocher l'une de ltautre en venant serrer le segment par ses faces latérales et en empêchant ainsi ladite pression de s'in- filtrer vers l'intérieur de la gorge.
A cet effet, par exemple, on agence de manière telle, ladite gorge, que l'une de ses deux parois latérales 7 soit portée par le piston proprement dit, c'est-à-dire par la jupe 2, et que son autre paroi latérale 8 -- celle disposée du côté du fond du piston --, ainsi que le fond 9 de ladite gorge, soient portés par une pièce qui soit susceptible de subir certains dépla- cements suivant l'axe du piston, et que la pression tende à l'ap- pliquer latéralement contre le segment, lequel se trouve ainsi serré entre les parois 7 et 8, de sorte que ladite pression ne puisse pratiquement pas accéder à la paroi cylindrique intérieure du segment.
<Desc/Clms Page number 4>
Pour répondre à ces desiderata, on constitue par exemple cette pièce par une bague avantageusement établie en acier inoxydable et comprenant, d'une part, un élément cylindrique 10 coaxial au piston, et monté librement autour de la collerette 4 de celui-ci -- avec, par exemple, un jeu de 2/10 à 3/10 mm. (en rayon) entre les deux pièces 4 et 10 --, la paroi cylindrique extérieure dudit élément étant destinée à constituer sur sa portion libre le fond 9 de la gorge, et pénétrant de façon étanche, sur une.. hauteur convenable, à l'intérieur d'un rebord intérieur cylindrique 11 adjacent à la paroi 7 - un jeu de, par exemple, 1/100 de mm.
(toujours en rayon) étant prévu entre ces deux parois 9 et 11 -, et, d'autre part, un anneau 12 prolongeant, vers l'extérieur, l'élément 10, anneau dont la paroi 8, tournée vers l'intérieur de la gorge, est susceptible de s'adapter de façon étanche sur la face correspondante du segment.
Pour permettre à la bague ainsi établie une certaine possibilité de déplacement axial, on fera par exemple comporter au fond du piston un rebord circulaire 13 venant recouvrir partiellement ladite bague et l'on agencera l'ensemble de façon telle que, après montage, il subsiste entre ce rebord et la bague un jeu de, par exemple, 2/10 de mm.
Enfin, pour ce qui est de la profondeur de la gorge obtenue à l'aide des éléments dont il vient d'être parlé, en la dimensionne de façon telle qu'il subsiste un certain jeu de, par exemple encore, 3/10 de mm., entre la face intérieure du segment et le fond 9 de la gorge.
En suite de quoi, on obtient un piston dont le fonctionnement et les avantages sont les suivants.
Si l'on considère le piston pendant sa course de compression, on peut admettre, dans l'application envisagée, que les effets combinés de la pression et de l'inertie tendent à maintenir constamment appliquée, contre le segment, la susdite bague 10, 12. En effet, la pression est suffisamment élevée, dame la
<Desc/Clms Page number 5>
dernière partie de la course, pour vaincre l'effet de l'inertie, s'exerçant à ce moment en sens inverse, c'est-à-dire dans le sens tendant à écarter lesdites pièces.
Les mêmes conditions se maintiennent pendant la course de détente, ou tout au moins pendant le début de cette course.
Par conséquent le segment est entièrement soustrait à l'action néfaste des hautes pressions, pendant la compression, l'allumage et la détente, puisque l'intérieur de la gorge se trouve alors complètement isolé du cylindre. En effet, la pres- sion ne peut s'infiltrer, ni entre le segment et la paroi 8, ni entre le rebord 11 et la paroi 9.
Ces conditions n'empêchent pas que l'élasticité du seg- ment ne joue son rôle normal, puisque, pour certaines positions du piston, notamment à mi-course pendant la compression, la force qui appliquera la bague contre le segment sera relative- ment faible. Au surplus, s'il s'agit d'un moteur à quatre temps, le segment sera entièrement libre pendant des portions importan- tes des courses d'admission et d'échappement. Ledit segment rem- plira donc les conditions de bonne étanchéité.
Il est à noter, en outre, que la bague 10, 12, joue aussi un rôle d'écran vis à vis du segment et le protège contre l'action des hautes températures.
On peut éventuellement prévoir à la périphérie du pis- ton des segments ordinaires 14 qui, eux, sont pratiquement sous- traits à l'action des hautes pressions. Il doit être entendu également que, dans la susdite gorge, on peut insérer plusieurs segments tels que 6.
Enfin, il pourrait être utile, au lieu d'isoler complè- tement du cylindre l'intérieur de la gorge, lorsque s'exercent dans ledit cylindre les pressions élevées, d'y admettre une certaine pression dans le but notamment de provoquer un balayage des dépôts qui seraient susceptibles de s'accumuler auf fond de ladite gorge. suivant une disposition déjà décrite, notamment, dans le brevet Belgique n de dépôt 315.335 du 15 juin 1934, déposé au même nom.
<Desc/Clms Page number 6>
A cet effet, par exemple, l'anneau 10 de la bague pourrait être percé d'un ou plusieurs orifices 15 de très faible section,, de direction radiale ou oblique.
<Desc / Clms Page number 1>
"Improvements made to pistons, in particular those for internal combustion engines".
The invention relates to pistons of the type of which the seal, with respect to the cylinders, is obtained by means of extensible segments, such as split rings; it relates more especially, because it is in their case that its application appears to offer the most interest, but not exclusively, among these pistons, those for internal combustion engines.
Its aim, above all, is to make these pistons such that they respond better than hitherto to the various desiderata of practice and, in particular, that they make it possible to prevent their segments from being subjected, under the effect of the pressures supported by said pistons, with exaggerated radial forces applying them against the walls of the cylinders and leading to rapid wear of the latter.
It consists, mainly, in making understand
<Desc / Clms Page number 2>
pistons of the type in question at least one extensible segment mounted inside a groove whose walls belong to at least two parts capable of undergoing certain relative movements substantially in the direction of the axis of the piston and such that, under the As the effect of the pressure prevailing in the cylinder, they tend to move closer to one another by clamping the segment by its side faces and thus preventing said pressure from infiltrating inside the groove.
It consists, apart from this main provision, of certain other provisions which are preferably used in due course and which will be discussed more explicitly below.
It relates more particularly to a certain mode of application (that for which it is applied to pistons for internal combustion engines), as well as certain embodiments of said arrangements; and it relates more particularly still, and this as new industrial products, the pistons of the type in question comprising application of these same provisions, the special elements specific to their establishment, as well as the fixed or mobile assemblies, in particular the-engines with internal combustion, 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. .
The single figure, which this drawing comprises, shows, in axial section, a piston for an internal combustion engine established in accordance with the invention.
According to the invention, and more especially according to that of its modes of application, as well as those of the embodiments of its various parts, to which it seems that preference should be given, proposing to Establishing a piaton to provide with it, for example, an internal combustion engine of the Diesel type, ie having a relatively high compression ratio, is carried out as follows or the like.
<Desc / Clms Page number 3>
Said piston is arranged, as a whole, in any suitable manner allowing the assembly of the piston ring (s), although it seems particularly advantageous, with a view to the assembly of the special elements which will be discussed, to establish this piston in several easily removable elements, for example by making it essentially comprise a base 1 capable of being made integral with a skirt 2, either by being screwed into the latter, or, as shown, by being fixed thereto by means of a nut 5 having for example the purpose of clamping an inner flange 4 provided by the bottom 1, on a flange 5 integral with the skirt 2, or in any other way, and, as regards more specifically own means to ensure the seal between the piston and the cylinder wall,,
they are made to include at least one extensible segment - such as a tensioned ring 6 -, mounted inside a groove whose walls belong to at least two parts liable to undergo certain relative displacements substantially in the direction of the axis of the piston and such, these parts, that under the effect of the pressure prevailing in the cylinder, they tend to move closer to one another by clamping the segment by its side faces and thus preventing said pressure to infiltrate towards the inside of the throat.
To this end, for example, the said groove is arranged in such a way that one of its two side walls 7 is carried by the piston proper, that is to say by the skirt 2, and that its other side wall 8 - that disposed on the side of the bottom of the piston -, as well as the bottom 9 of said groove, are carried by a part which is capable of undergoing certain displacements along the axis of the piston, and that the pressure tends to apply it laterally against the segment, which is thus clamped between the walls 7 and 8, so that said pressure can practically not access the inner cylindrical wall of the segment.
<Desc / Clms Page number 4>
To meet these desiderata, this part is for example constituted by a ring advantageously made of stainless steel and comprising, on the one hand, a cylindrical element 10 coaxial with the piston, and freely mounted around the flange 4 thereof - with, for example, a play of 2/10 to 3/10 mm. (in radius) between the two parts 4 and 10 -, the outer cylindrical wall of said element being intended to constitute on its free portion the bottom 9 of the groove, and penetrating in a sealed manner, on a suitable height, to the 'inside a cylindrical inner rim 11 adjacent to the wall 7 - a set of, for example, 1/100 of a mm.
(still on the shelf) being provided between these two walls 9 and 11 -, and, on the other hand, a ring 12 extending, outwardly, the element 10, the ring of which the wall 8, facing the inside of the groove is capable of fitting tightly to the corresponding face of the segment.
To allow the ring thus established a certain possibility of axial displacement, for example, a circular rim 13 will be made to include at the bottom of the piston which partially covers said ring and the assembly will be arranged in such a way that, after assembly, there remains between this rim and the ring a clearance of, for example, 2/10 of a mm.
Finally, as regards the depth of the groove obtained using the elements just mentioned, dimensioning it in such a way that there remains a certain clearance of, for example again, 3/10 of mm., between the inner face of the segment and the bottom 9 of the groove.
As a result, a piston is obtained, the operation and advantages of which are as follows.
If we consider the piston during its compression stroke, we can admit, in the envisaged application, that the combined effects of pressure and inertia tend to keep constantly applied, against the segment, the aforesaid ring 10, 12. Indeed, the pressure is high enough, lady.
<Desc / Clms Page number 5>
last part of the race, to overcome the effect of inertia, being exerted at this moment in the opposite direction, that is to say in the direction tending to separate said parts.
The same conditions are maintained during the relaxation race, or at least during the start of this race.
Consequently, the segment is entirely withdrawn from the harmful action of high pressures, during compression, ignition and expansion, since the interior of the groove is then completely isolated from the cylinder. In fact, the pressure cannot infiltrate, neither between the segment and the wall 8, nor between the rim 11 and the wall 9.
These conditions do not prevent the elasticity of the segment from playing its normal role, since, for certain positions of the piston, in particular at mid-stroke during compression, the force which will apply the ring against the segment will be relatively low. In addition, if it is a four-stroke engine, the segment will be completely free during large portions of the intake and exhaust strokes. Said segment will therefore meet the conditions for good sealing.
It should also be noted that the ring 10, 12 also acts as a screen with respect to the segment and protects it against the action of high temperatures.
It is optionally possible to provide at the periphery of the piston ordinary segments 14 which themselves are practically withdrawn from the action of high pressures. It should also be understood that, in the aforesaid groove, it is possible to insert several segments such as 6.
Finally, it could be useful, instead of completely isolating the inside of the groove from the cylinder, when the high pressures are exerted in said cylinder, to admit a certain pressure therein with the aim in particular of causing flushing. deposits which would be liable to accumulate at the bottom of said groove. according to an arrangement already described, in particular, in Belgian patent filing No. 315,335 of June 15, 1934, filed under the same name.
<Desc / Clms Page number 6>
For this purpose, for example, the ring 10 of the ring could be pierced with one or more orifices 15 of very small cross-section, radial or oblique direction.