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L'invention se rapporte à un cylindre pour machines motrices à piston et plus particulièrement pour machines motrices de grande puissance à double effet de construction en Acier où le cylindre qu constitue la chambre de travail est en acier coulé et où la chemise extérieure faite en tôles est aménagée sur ce cylindre.
Les cylindres pour machines motrices, et notamment les cylindres moteurs pour machines motrices de grande puissance ont été exécutés auparavant en une seule coulée, c'est-à-dire que le cylindre moteur intérieur était fait d'une seule pièce avec la chemise extérieure qui entoure la chambre de refroidissement remplie d'eau ou parcourue par de l'eau de même qu'avec les tubulures d'air comprimé et les tu- bulures d'allumage et avec les sièges des soupapes. Cette fabrication est extrêmement difficile au point de vue de la technique de la fon-
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derie.
L'évolution de la technique dans ce domaine a conduit jusqu'ici à couler le cylindre en plusieurs pièces de formes distinctes sans la chemise extérieure, à relier les différentes pièces de forme en acier au moyen de cordons de soudure pour former un ensemble solidai' re, à construire la chemise extérieure qui entoure la chambre de re- froidissement à l'aide de tôles et à la souder ensuite aux cylindres.
Ces procédés de fabrication connus dans cette branche de l'in- dustrie pour l'exécution des cylindres moteurs.ont donné lieu à des cordons de soudure trop épais qui sont appliqués principalement à des parois du cylindre moteur dont l'épai,sseur peut atteindre 90 mm, de, telle sorte qu'il faut tenir compte des.tensions considérables provoquées par les soudures dans le cylindre moteur et dont l'élimi- nation nécessite un nouveau recuit, ce qui occasionne des frais d'ex- ploitation et de parachèvement inutiles non seulement pour le cylin- dre proprement dit mais pour la machine motrice entière. 'Un autre inconvénient de ce mode de construction du cylindre est d'exiger de grandes quantités de matières de soudure.
En outre, on ne peut avoir la certitude que du côté de la chambre d'eau les cordons de soudure soient étanches à l'eau et aux gaz, ce qui dans cette fabrication nécessite une vérification soigneuse. Vu la grande portée des cor- dons de soudure il est en outre inévitable que les cordons de soudure aient à transmettre eux-mêmes le flux de forces dans le sens Longitu dinal de la machine c'est-à-dire qu'ils soient soumis aux dilatations thermiques développées dans le cylindre à parois relativement épais- ses et qu'ils doivent ainsi supporter de fortes tensions qui dans certains cas peuvent donner lieu à la formation de crevasses dans la paroi de la chambre de combustion.
Cela étant, l'invention a pour but de procurer un cylindre pour machine motrice à piston, notamment un cylindre moteur pour machine motrice de grande puissance à double effet qui puisse être construit aved recours aussi réduit que possible à des soudures sans présenter toutefois les inconvénients du mode de fabrication connu à double pa- roi.
Pour éviter les inconvénients et les difficultés mentionnés d mode de fabrication connu ci-dessus décrit des cylindres de ma-
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chines motrices, il est proposé suivant la présente invention d'unir le cylindre en acier pourvu de sa fourrure ou garniture intérieure entourant.la chambre de travail, et fait d'une seule pièce, à simple paroi avec sièges de soupapes ainsi qu'auec les tubulures d'allumage et/ou les tubulures à, air comprimé,'au moyen d'assemblages par sou- dures à une chemise extérieure élastique en mince paroi dont l'épais- seur est en rapport déterminé avec l'épaisseur des parois du cylin- .
dre, de telle manière que les assemblages,par soudures exécutés par des cordons de soudure se trouve en dehors de la zone des efforts mécaniques et des actions thermiques engendrés par le travail à l'in- térieur du cylindre.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans une forme d'exécution du cylindre d'après,lâquelle les tubulures d'allumage 'et/ou les tubulures à air comprimé ne sont pas coulées d'une pièce avec le cylindre et où le cylindre en acier pourvu de la fourrure ou garniture intérieure, entourant la chambre de travail, et fait en simple paroi et d'une pièce sans les tubulures d'allumage et/ou les tubulures d'air comprimé de même qu'avec et/ou sans les sièges de soupapes ;
estuni au moyen d'assemblages par soudures à une che- mise extérieure élastique à paroi mince, dans une proportion déter- minée avec l'épaisseur de la paroi du cylindre, et aux tubulures . d'allumage et/ou aux tubulures à air comprimé ainsi qu'avec et/ou sans sièges de soupapes, de telle manière que les assemblages par soudures exécutés par des cordons de soudure se trouvent en dehors de la zone des tensions mécaniques et des actions thermiques développées par le travail accompli à l'intérieur du cylindre.
Etant donnné que, comme il ressort de ce qui a été décrit ci- dessus, le cylindre est de préférence'coulé sans tubulures d'allu- mage et/ou tubulures d'air comprimé et que ces pièces sont exécutées séparément, l'invention consiste encore à relier les tubulures d'al- lumage et les tubulures à air comprimé par des cordons de soudure des talons venus de coulée avec le cylindre de telle façon que les cordons de soudure se trouvent en dehors de la zone des efforts méca- niques et des actions thermiques développés par le travail accompli dans lecylindre.
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Pour que lors de la fabrication d'un cylindre on arrive non seu- lement à éviter les tensions dues aux soudures mais aussi à économi- ser la matière des soudures, il est nécessaire d'exécuter suivant l'invention, les soudures de façon qu'elles.ne se trouvent qu'aux endroits où l'épaisseur des parois à souder ensemble est égale au maximum au cinquième de l'épaisseur de la paroi du cylindre et que les cordons de soudure ne présentent qu'une faible section transver- sale. L'emploi de longs cordons de soudure qui doivent de préféren re établir la liaison entre la chemise et le cylindre contribue d'une manière particulièrement avantageuse à la fixation de ces pièces.
Il a en outre été prévu suivant l'invention de placer les cordons de soudure à de tels endroits élastiques de la construction qu'ils ne donnent lieu qu'a de faibles tensions internes, occasionnées par la dilatation thermique de la paroi de forte épaisseur du cylindre et la dilatation de la chemise extérieure en mince paroi. ,
Suivant l'invention, on ne donne aux assemblages par soudure que l'épaisseur voulue pour qu'ils absorbent les pressions dues à l'agent réfrigérant et s'exerçant sur la chemise extérieure, et on leur confère la forme voulue.pour assurer l'étanchéité au liquide par rapport à lachambre de refroidissement et l'atmosphère.
Comme ce ne sont pas seulement les cordons de soudure mais éga- lement la chemise extérieure qui doivent absorber la pression de l'a- gent réfrigérant et les faibles tensions résultant des dilatations thermiques, il a été prévu suivant l'invention de ne pas donner à la chemise extérieure une épaisseur dépassant le maximum d'un cinquiè- me à un quart de l'épaisseur de la paroi du cylindre, ce qui a pour effet non seulement de réduire considérablement le poids de la ma- chine totale par suite de l'économie de matière, mais aussi de dimi- nuer d'une manière correspondante le prix de la machine.
L'invention permet en outre, non'seulement de souder directement la chemise extérieure aux tubulures d'allumage et aux tubulures d'air comprimé de manière à éviter l'emploi de boites à bourrage pour des constructions spéciales, mais encore, de préférence lorsqu'il s'agit de machines motrices de grande puissance de relier par des cordons de soudure la chemise extérieure à des boites à bourrage aménagées'
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sur les tubulures d'allumage et les tubulures à air comprimé, de ma- nière à conférer à la chemise une plus grande élasticité ce qui a. pour effet d'éliminer les tensions de soudure à l'intérieur du cylin- , dre.
Des exemples d'exécution de l'invention sont.décrits ci-après avec référence aux dessins annexer dans lesquels :
La figure 1 montre en coupe un cylindre à simple paroi et fait d'une pièce avec les tubulures d'allumages et d'air comprimé ainsi que la chemise extérieure soudée, pour moteur à gaz de grande puis- sance à double effet.
La figure 2 montre également en coupe un cylindre a'une pièce sans tubulure d'allumage et d'air comprimé, auquel ces tubulures sont soudées'et une chemise extérieure soudée aux tubulures.
Le cylindre 1 représenté sur la figure 1 d'un moteur à gaz de grande puissance à double effet entoure la fourrure ou gàrniture in- térieure 2 dans laquelle coulisse le piston (non représenté). Autour du cylindre 1 qui est coulé d'une pièce avec les sièges de soupapes
3,4 de même qu'avec lestubuluresd'allumage 5,6,et la tubulure à ait comprimé 7, se trouve la chambre de réfrigération établie sous forme de chambre d'eau 8, dans laquelle circule le fluide réfrigérant, de préférence de l'eau, qui absorbe et évacue la chaleur agissant sur le cylindre 1 pendant la période de. combustion.'
La chambre d'éau 8 qui entoure le. cylindre 1 est délimitée à l'extérieur par la chemise 9 constituée par une tôle en mince paroi soudée au cylindre 1.
En outre la chemise extérieure 9 ' est fixe d'une manière particumièrement avantageuse par des cordons de soudu- re 14, 15, 16 à des bottes de bourrage 11,12,13, aménagées sur les tubulures d'allumage et d'air comprimé 5,6,7, de manière à pouvoir , céder élastiquement aux tensions dues à la chaleur et à la pression hydraulique.
La figure 2 montre un autre exemple d'exécution de l'invention qui contrairement à celui représenté sur la figure 1 comporte un cy- lindre à simple paroi 1 sans tubulures d'allumage ni tubulures à air comprimé 5,6,7 coulées d'une pièce à ce cylindre, ces tubulures étan fixées par des cordons de soudure 17,18,19 à des talons 20,21,22 amé
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nagés sur le cylindre 1 et étant situées, suivant l'invention, à l'extérieur du champ d'action des opérations qùi se produisent dans la chambre de combustion.
Les particularités de l'invention qu:'offrent les exemples d'exc cution représentés sur les dessins annexés sont applicables aux cylin dres de toutes les machines motrices.
REVENDICATIONS.
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1. Cylindre pour machines motrices à piston et notamment pour moteurs à gaz de grande puissance à double effet de construction en acier dans lequel le cylindre qui constitue la chambre de travail est fait en acier coulé et la chemise faite en tôles ést disposée sur ce cylindre caractérisé en ce que le cylindre en acier 1 pourvu d'une fourrure ou garniture intérieure 2, en,tourant la chambre de travail, et fait d'une seule pièce an simple paroi avec des sièges de soupape 3,4 ainsi qu'avec des tubulures d'allumage et/ou des tu- bulures d'air comprimé 5,6,7 est relié par des cordons de soudure 10, 14,15,16 à une chemise extérieure élastique 9, en mince paroi, d'une épaisseur en rapport déterminé, avec celle de la paroi du cylindre,
de telle manière que les assemblages par soudures 10,14,16 exécutés sous forme de cordons.de soudure se trouvent en dehors de la zone -des . efforts mécaniques et des actions thermiques engendrés par les opéra- tions qui s'accomplissent à l'intérieur du cylindre.
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The invention relates to a cylinder for piston engine machines and more particularly for high-power double-acting engine machines of steel construction where the cylinder which constitutes the working chamber is made of cast steel and where the outer jacket made of sheet metal. is fitted on this cylinder.
Cylinders for prime movers, and in particular motor cylinders for high power prime movers, were previously produced in a single casting, that is to say, the inner motor cylinder was made in one piece with the outer jacket which surrounds the water-filled or water-filled cooling chamber as well as the compressed air pipes and ignition pipes and the valve seats. This manufacture is extremely difficult from the point of view of the casting technique.
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derie.
The development of the technique in this field has so far led to casting the cylinder in several pieces of distinct shapes without the outer jacket, to connect the different shaped pieces of steel by means of weld seams to form a solid whole. re, constructing the outer jacket which surrounds the cooling chamber using sheets and then welding it to the cylinders.
These manufacturing processes known in this branch of the industry for the execution of engine cylinders. Have given rise to excessively thick weld seams which are applied mainly to the walls of the engine cylinder, the thickness of which can reach 90 mm, so that account must be taken of the considerable stresses caused by the welds in the engine cylinder, the removal of which necessitates a new annealing, which entails operating and finishing costs unnecessary not only for the cylinder itself but for the entire prime mover. Another disadvantage of this embodiment of the cylinder is that it requires large amounts of solder material.
In addition, one cannot be sure that on the side of the water chamber the weld seams are watertight and gas-tight, which in this manufacture requires careful checking. In view of the large span of the weld seams, it is also inevitable that the weld seams themselves have to transmit the flow of forces in the longitudinal direction of the machine, that is to say that they are subjected the thermal expansions developed in the cylinder with relatively thick walls and that they must therefore withstand high stresses which in certain cases can give rise to the formation of cracks in the wall of the combustion chamber.
This being the case, the object of the invention is to provide a cylinder for a piston-powered engine machine, in particular an engine cylinder for a high-power double-acting engine machine which can be constructed with as little recourse as possible to welds without, however, having the drawbacks. of the known double-walled manufacturing method.
In order to avoid the drawbacks and difficulties mentioned above, the method of manufacture known above describes cylinders of ma-
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engines, it is proposed according to the present invention to unite the steel cylinder provided with its lining or interior lining surrounding the working chamber, and made in one piece, single-walled with valve seats as well as with the ignition pipes and / or the compressed air pipes, 'by means of connections by welding to an elastic outer jacket in thin wall, the thickness of which is determined in relation to the thickness of the walls of the cylin-.
dre, in such a way that the assemblies, by welds carried out by weld beads, are outside the zone of the mechanical forces and of the thermal actions generated by the work inside the cylinder.
Another feature of the invention resides in an embodiment of the cylinder according to which the ignition pipes' and / or the compressed air pipes are not cast integrally with the cylinder and where the cylinder made of steel provided with the inner lining or lining, surrounding the working chamber, and made of a single wall and in one piece without the ignition pipes and / or the compressed air pipes as well as with and / or without valve seats;
stabilized by means of welded joints to a thin-walled elastic outer jacket, in a proportion determined to the thickness of the cylinder wall, and to the tubing. ignition and / or compressed air pipes as well as with and / or without valve seats, in such a way that the joints by welds carried out by weld seams are outside the zone of mechanical stresses and actions thermals developed by the work done inside the cylinder.
Since, as can be seen from what has been described above, the cylinder is preferably cast without ignition pipes and / or compressed air pipes and these parts are made separately, the invention also consists in connecting the ignition pipes and the compressed air pipes by weld beads of the heels cast with the cylinder in such a way that the weld beads are outside the zone of the mechanical forces and thermal actions developed by the work done in the cylinder.
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In order that during the manufacture of a cylinder it is possible not only to avoid the tensions due to the welds but also to save the material of the welds, it is necessary to carry out according to the invention, the welds in such a way that 'they are only found in places where the thickness of the walls to be welded together is equal to a maximum of one fifth of the thickness of the cylinder wall and where the weld beads have only a small cross section . The use of long weld beads which should preferably establish the connection between the liner and the cylinder contributes in a particularly advantageous manner to the fixing of these parts.
It has also been provided according to the invention to place the weld beads at such elastic locations of the construction that they give rise only to low internal stresses, caused by the thermal expansion of the thick wall of the cylinder and the expansion of the thin-walled outer jacket. ,
According to the invention, the welded assemblies are only given the desired thickness so that they absorb the pressures due to the refrigerant and exerted on the outer jacket, and they are given the desired shape. liquid tightness with respect to the cooling chamber and the atmosphere.
As it is not only the weld seams but also the outer jacket which must absorb the pressure of the coolant and the low tensions resulting from thermal expansions, it has been provided according to the invention not to give at the outer jacket a thickness exceeding a maximum of one fifth to one quarter of the thickness of the cylinder wall, which has the effect not only of considerably reducing the weight of the total machine as a result of the material saving, but also to reduce the price of the machine in a corresponding way.
The invention also allows, not only to directly weld the outer jacket to the ignition pipes and the compressed air pipes so as to avoid the use of stuffing boxes for special constructions, but also, preferably when 'these are high-power motor machines to connect the outer jacket with welded seams to equipped stuffing boxes'
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on the ignition pipes and the compressed air pipes, so as to give the jacket greater elasticity, which has. the effect of eliminating welding tensions inside the cylinder, dre.
Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings in which:
Figure 1 shows in section a single-walled cylinder made in one piece with the ignition and compressed air pipes as well as the welded outer jacket, for a high-power double-acting gas engine.
Figure 2 also shows in section a one-piece cylinder without ignition and compressed air manifold, to which these pipes are welded, and an outer jacket welded to the pipes.
The cylinder 1 shown in FIG. 1 of a high power double-acting gas engine surrounds the inner sleeve or fitting 2 in which the piston slides (not shown). Around cylinder 1 which is cast in one piece with the valve seats
3,4 as with the ignition tubes 5,6, and the compressed tube 7, there is the refrigeration chamber established in the form of a water chamber 8, in which circulates the refrigerant fluid, preferably water, which absorbs and dissipates the heat acting on the cylinder 1 during the period of. combustion.'
The water chamber 8 which surrounds the. cylinder 1 is delimited on the outside by the liner 9 formed by a thin-walled sheet metal welded to cylinder 1.
In addition, the outer jacket 9 'is fixed in a particularly advantageous manner by welding seams 14, 15, 16 to stuffing boots 11, 12, 13, arranged on the ignition and compressed air pipes. 5,6,7, so as to be able to yield elastically to stresses due to heat and hydraulic pressure.
FIG. 2 shows another exemplary embodiment of the invention which, unlike that shown in FIG. 1, comprises a single-walled cylinder 1 without ignition pipes or compressed air pipes 5,6,7 castings of. one piece to this cylinder, these pipes are fixed by weld seams 17,18,19 to heels 20,21,22 amé
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swimming on the cylinder 1 and being located, according to the invention, outside the field of action of the operations qùi occur in the combustion chamber.
The peculiarities of the invention which: offer the examples of execution shown in the accompanying drawings are applicable to the cylinders of all prime movers.
CLAIMS.
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1. Cylinder for piston-powered engines and in particular for high-power double-acting gas engines of steel construction in which the cylinder which constitutes the working chamber is made of cast steel and the liner made of sheet metal is placed on this cylinder characterized in that the steel cylinder 1 provided with an inner liner or lining 2, by rotating the working chamber, and made in one piece in a single wall with valve seats 3,4 as well as with ignition tubes and / or compressed air tubes 5,6,7 is connected by weld beads 10, 14,15,16 to an elastic outer jacket 9, in thin wall, of a thickness in determined ratio, with that of the cylinder wall,
in such a way that the joints by welds 10,14,16 executed in the form of weld seams lie outside the zone -des. mechanical forces and thermal actions generated by the operations which take place inside the cylinder.
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