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,Dispositif d'étanchéité pour pistons.
La présente invention se rapporte aux pistons pour machines à fluide sous pression (c'est-à-dire pour moteurs à combustion interne ou pour compresseurs à mouvement de va-et-vient) et notamment aux pistons dont le fond entier ou la partie prin- cipale du fond est coulé en un alliage léger. Le corps du piston peut être en alliage léger ou en acier.
L'objet principal de la présente invention consiste en un dispositif d'étanchéité perfectionné, qui, bien qu'il serve principalement à rendre le fond du piston étanche à la pression.de gaz, peut servir aussi à assurer l'étanchéité à l'huile.
Suivant la présente invention un piston pour machines à fluide sous pression est garni d'au moins deux segments de section en L, coopérant entre eux, qui sont ancrés dans le métal du piston (par exemple par coulée) par leurs parties radiales intérieures à leurs parties périphériques, ces der- nières s'étendant, en dehors du métal du piston, dans la direc- tion efficace et portant l'une sur l'autre et sur la paroi du cylindre.
Sur le dessin annexé sont représentées, à titre d'exemples non-limitatifs, différentes formes d'exécution de l'objet de la présente invention, à savoir:
La figure 1 représente une coupe longitudinale dans .une partie du fond et de la paroi contiguë du corps d'un piston garni d'un dispositif d'étanchéité suivant l'invention.
Les figures 2 et 3 sont des vues similaires de deux autres variantes d'exécution de l'invention.
La figure 4 est une vue en plan, à une Echelle réduite, d'une partie d'un flan dont sont formés les segments représentés sur les figures 1 à 3.
Les figures 5 et 6 sont des vues similaires à celle représentée sur la figure 4, mais relatives à des flans à en-
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coches d'arrêt possédant des formes différentes.
Les mêmes chiffres de référence servent, pour autant que possible, à désigner des parties similaires sur les diffé- rentes figures.
Ainsi, sur les figures 1 à 3 le cylindre et le piston sont désignés respectivement par 11 et 12, le piston étant coulé en un alliage léger, ou possédant un corps distinct 13 en acier cornue représenté sur la figure 3.
Sur la figure 1 sont représentés deux segments pour fluides sous pression, 14, 15,sensiblement semblables et coopé- rant entre eux, ces segments possédant une section transversale en forme de L, quoique leurs parties périphériques 16 soient légèrement coniques, cornue représenté, de manière à pouvoir s'emboîter l'une dans l'autre. Leurs parties radiales sont emprisonnées dans le métal coulé,constituant le fond du pis- ton, de préférence pendant l'opération de coulée.
Pour assurer les positions des segments, l'un par rap- port à l'autre, pendant la coulée, l'un d'eux peut présenter une languette 18 s'étendant du bord intérieur du segment con- sidéré vers le bord intérieur de l'autre segment, auquel cette languette est soudée.
Il est à observer que le métal coulé constituant le piston se rétrécit, lors du refroidissement, en s'éloignant des parties périphériques 16 et laisse un jeu annulaire, désigné par 19.
En pratique, les parties périphériques 16 des segments retenus sur le fond du piston,sont rodées extérieurement de manière à venir en contact avec la paroi du cylindre sur une portion annulaire de chacune de ces parties, comme représenté; et, de préférence, les parties périphériques sont rodées, dans le cas où le cylindre possède un diamètre de, par exemple, dix centimètres, à une dimension en excès d'environ huit millièmes de pouce de diamètre, une certaine portion du jeu 19 étant absorbée lors du placement du piston dans l'alésage du cylin- dre correspondant.
Sur la figure 4 est représentée une partie d'un flan, constitué par un disque annulaire en acier de haute résistance à la traction (par exemple en acier au carbone-manganèse), dont un segment de ce genre peut être formé, le segment fini étant de préférence rendu plus résistant par un traitement thermique convenable. Si on désire que les segments 14, 15 soient axiale- ment centrés l'un par rapport à l'autre avant la coulée, on prévoit sur le flan des languettes 18 s'étendant de plusieurs endroits de la périphérie intérieure du flan.
Conformément à la figure 4 la périphérie intérieure du flan est munie d'encoches étroites d'arrêt 21, en forme de V, ces encoches étant prévues dans la partie radiale des segments.
Pour faciliter la formation de la partie périphérique 16 du segment, par exemple par pressage ou emboutissage, on ménage des encoches 22 en forme de V, s'étendant vers l'inté- rieur à partir de la périphérie extérieure du flan, ces enco- ches possédant des dimensions telles qu'après la formation du segment la partie périphérique 16 de ce dernier soit consti- tuée par un nombre- convenable de doigts 23 séparés les uns des autres par des fentes longitudinales fermées, ou sensiblement fermées.
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Il est évident que les segments 14,15 doivent occuper angulairement l'un par rapport à l'autre une position telle que les fentes longitudinales (formées par la fermeture des encoches 22) soient décalées les unes par rapport aux autres dans le sens axial.
L'un ou l'autre des segments 14, 15, ou tous les deux, au lieu d'être munis à leur périphérie intérieure d'encoches d'arrêt relativement étroites 21, en forme de V, peuvent être munis à cette fin d'encoches plus larges 21a, comme représenté sur la figure 5, ou par exemple d'encoches semi-circulaires 21b, comme représenté sur la figure 6 ; partie extérieure du flan étant munie dans tous les cas d'encoches 22, en forme de V, qui forment des fentes longitudinales entre les doigts 23 après le pressage ou l'emboutissage.
28 désigne un segment racleur ou distributeur d'huile du type ordinaire, monté dans une gorge annula.ire du piston, le fond de cette gorge communiquant avec l'intérieur du piston par des canaux radiaux 29.
La forme d'exécution représentée sur la figure 2 diffère de celle représentée sur la figure 1 principalement en ce que les pa.rties périphériques 16 de chacun des deux segemts (dési- gnés par 14a et 15a) sont en gradins comme représenté en 32, de manière que les parties périphériques des segments puissent s'emboîter convenablement l'une dans l'autre. Dans cette forme d'exécution les parties périphériques 16 des segments préson- tent une moindre conicité (c'est-à-dire, qu'elles se rapprochent plus de la forme cylindrique) que dans la- forme d'exécution re- présentée sur la figure 1. Il est évident que le segment exté- rieur 15a peut ne pas être en gradins du tout, comme dans le cas du segment 15 représenté sur la figure 1.
Les parties péripké- riques doivent être moulées da.ns tous les cas de manière à pré- senter des dimensions légèrement en excès relativement à l'alésa- ge du cylindre,comme décrit par rapport à la figure l, et il est à remarquer qu'à l'intérieur elles laissent un jeu par rapport au métal coulé constituant le piston, cornue indiqué en 19. On conçoit que chacun de ces segments peut être formé à par- tir de l'un des flans représentés sur les figures 4 et 6.
Dans la forme d'exécution représentée sur la figure 3 le segment intérieur 14a est similaire au segment 14a représenté sur la figure 2, tandis que le second segment en forme de L, désigné par 15b, présente une partie périphérique 16 de moindre longueur, les deux segments s'emboîtant l'un dans l'autre avec interposition d'une bague de garniture intermédiaire 35, à sec- tion transversale en forme de L, en aluminium, en argent ou en cuivre, de manière à conduire la chaleur entre .-les deux. Le segment 15b est également muni de fentes longitudinales dans sa partie périphérique, comme décrit plus haut.
L'un des deux seg- ments 14a, 15b peut être formé de manière à présenter à sa pé- ripbérie intérieure une languette 18 qui peut être.'pliée autour de la partie radiale de l'autre segment et y être soudée de manière à assembler les trois segments avant de couler le fond de piston sur les segments.
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, Sealing device for pistons.
The present invention relates to pistons for pressurized fluid machines (that is to say for internal combustion engines or for reciprocating compressors) and in particular to pistons whose entire bottom or main part - bottom cap is cast in a light alloy. The piston body can be made of light alloy or steel.
The main object of the present invention is an improved sealing device, which, although it serves primarily to seal the bottom of the piston against gas pressure, can also serve to seal against gas. oil.
According to the present invention, a piston for pressurized fluid machines is provided with at least two L-section segments, cooperating with each other, which are anchored in the metal of the piston (for example by casting) by their radial parts inside their peripheral parts, the latter extending out of the metal of the piston in the effective direction and bearing on each other and on the cylinder wall.
In the accompanying drawing are shown, by way of non-limiting examples, various embodiments of the object of the present invention, namely:
FIG. 1 shows a longitudinal section through a part of the bottom and of the contiguous wall of the body of a piston fitted with a sealing device according to the invention.
Figures 2 and 3 are similar views of two other embodiments of the invention.
Figure 4 is a plan view, on a reduced scale, of part of a blank from which the segments shown in Figures 1 to 3 are formed.
Figures 5 and 6 are views similar to that shown in Figure 4, but relating to blanks in-
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stop marks with different shapes.
The same reference numerals are used, as far as possible, to designate similar parts in the different figures.
Thus, in Figures 1 to 3 the cylinder and the piston are designated respectively by 11 and 12, the piston being cast in a light alloy, or having a separate body 13 of retort steel shown in Figure 3.
In FIG. 1 are shown two segments for pressurized fluids, 14, 15, substantially similar and cooperating with one another, these segments having an L-shaped cross section, although their peripheral parts 16 are slightly conical, retort shown, of so as to be able to fit into each other. Their radial parts are trapped in the cast metal, constituting the bottom of the piston, preferably during the casting operation.
In order to ensure the positions of the segments, one relative to the other, during the casting, one of them may have a tongue 18 extending from the inner edge of the considered segment towards the inner edge of the segment. the other segment, to which this tongue is welded.
It should be observed that the cast metal constituting the piston shrinks, during cooling, moving away from the peripheral parts 16 and leaves an annular play, designated by 19.
In practice, the peripheral parts 16 of the segments retained on the bottom of the piston are lapped on the outside so as to come into contact with the wall of the cylinder on an annular portion of each of these parts, as shown; and preferably the peripheral parts are lapped, in the case where the cylinder has a diameter of, for example, ten centimeters, to an excess dimension of about eight thousandths of an inch in diameter, some portion of the clearance 19 being absorbed when placing the piston in the bore of the corresponding cylinder.
In Figure 4 is shown a part of a blank, consisting of an annular disc of high tensile steel (for example carbon-manganese steel), of which a segment of this kind can be formed, the finished segment preferably being made more resistant by a suitable heat treatment. If it is desired that the segments 14, 15 be axially centered with respect to each other prior to casting, tabs 18 are provided on the blank extending from several locations of the inner periphery of the blank.
According to FIG. 4, the inner periphery of the blank is provided with narrow stop notches 21, in the form of a V, these notches being provided in the radial part of the segments.
To facilitate the formation of the peripheral part 16 of the segment, for example by pressing or stamping, V-shaped notches 22 are provided, extending inwardly from the outer periphery of the blank, these notches 22. ches having dimensions such that after the formation of the segment the peripheral part 16 of the latter is constituted by a suitable number of fingers 23 separated from each other by closed longitudinal slots, or substantially closed.
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It is obvious that the segments 14,15 must occupy angularly relative to each other a position such that the longitudinal slots (formed by the closing of the notches 22) are offset relative to each other in the axial direction.
Either of the segments 14, 15, or both, instead of being provided at their inner periphery with relatively narrow V-shaped stop notches 21, may be provided for this purpose with wider notches 21a, as shown in Figure 5, or for example semi-circular notches 21b, as shown in Figure 6; outer part of the blank being provided in all cases with notches 22, V-shaped, which form longitudinal slits between the fingers 23 after pressing or stamping.
28 denotes a scraper ring or oil distributor of the ordinary type, mounted in an annula.ire groove of the piston, the bottom of this groove communicating with the interior of the piston by radial channels 29.
The embodiment shown in Figure 2 differs from that shown in Figure 1 mainly in that the peripheral parts 16 of each of the two segments (denoted by 14a and 15a) are stepped as shown at 32, so that the peripheral parts of the segments can fit together properly. In this embodiment, the peripheral parts 16 of the segments show a lesser taper (that is to say, they come closer to the cylindrical shape) than in the embodiment shown in. Figure 1. It is evident that the outer segment 15a may not be stepped at all, as in the case of the segment 15 shown in Figure 1.
The peripheral parts must in all cases be molded so as to have slightly excess dimensions relative to the cylinder bore, as described with respect to figure 1, and it should be noted that 'inside they leave a clearance with respect to the cast metal constituting the piston, retort indicated at 19. It will be understood that each of these segments can be formed from one of the blanks shown in Figures 4 and 6 .
In the embodiment shown in Figure 3 the inner segment 14a is similar to the segment 14a shown in Figure 2, while the second L-shaped segment, designated by 15b, has a peripheral portion 16 of less length, the two segments fitting into each other with the interposition of an intermediate packing ring 35, with L-shaped cross section, of aluminum, silver or copper, so as to conduct heat between. -both. The segment 15b is also provided with longitudinal slots in its peripheral part, as described above.
One of the two segments 14a, 15b can be formed so as to present at its inner periphery a tongue 18 which can be folded around the radial part of the other segment and welded therein so as to assemble the three rings before casting the piston base on the rings.