Distribution par soupapes pour moteurs<B>à</B> fluide<B>Sous</B> Pression. Dans les soupapes usuelles<B>à</B> -deux sièges, t# utilisées dans les -distributions pour moteurs <B>à</B> fluide sous pression, l'un -des sièges a un diamètre moyen qui, pour des raisons cons- Iructives et de montage connues, est quelque peu -différent du diamètre moyen de l'autre siège.
Cette -différence -donne lieu<B>à</B> une sur face annulaire que l'an utilise pour aider<B>à</B> <B>la</B> fermeture de la soupape, ou pour assurer sa tenue étanche dès qu'elle est fermée:<B>à</B> cet effet, le fluide moteur est conduit<B>à</B> travers la soupape dans le sens, opposé<B>à</B> celui de son ouverture.
TI en résulte que, les soupapes ou- vi-ant toutes dans le même sens par rappart <B>au</B> cylindre, le constructeur est forcé de pré voir dans le cylindre, paur unedes soupapes, un tour -de canaux assez compliqué, qui aug mente, sauvent d'une manière considérable, l'étendue des surfaces nuisibles et l'espace mort, avec production de pertes thermodyna- iniques.
La présente invention a pour objet une distribution par soupapes pour moteurs<B>à</B> fluide sous pression, dans laquelle les sou papes,<B>à</B> deux sièges, dont l'un plau, s'ouvrent l'une en sens contraire au flux de fluide qui la traverse et l'autre dans le même sens que celui-ci, ce qui permet d'adopter un canal direct et très court entre chaque soupape et la cavité du cylindre, et amène donc une ré duction considérable dans les pertes iliermo- dynamiques. Toutefois, larsqu'une soupape s'ouvre dans le sens même -de l'écoulement du fluide, des moyens appropriés sont néces saires pour assurer sa tenue étanche contre l'action -de la pression du fluide;
jusqu'à pré sent, on devait pourvoir la tigede la soupape <B>de</B> ressorts souvent très farts, ou de pistons d'équilibrage souvent très encombrants. Dans la distribution selon l'invention, on se passe (le semblables -dispositifs, la construction et le montage sur le cylindre de ces soupapes et de leurs cages étant tels que la, tenué étanche des soupapes est assurée par la pression même du fluide qu'elles interceptent, et ce même malgré les déformations -des différents orga- nes sous l'effet -des efforts mécaniques et,des variations -de température agissant sur eux.
Ceci est obtenu avantageusement en don nant aux sièges une largeur appropriée, et en adoptant des confre-sièges et des guides<B>de</B> tiges qui rendent inefficaces lesdites -défor mations.
Dans une soupape<B>à</B> deux sièges, lorsque la surface,des sièges a une certaine largeur, il <B>y</B> a toujours, entre lesdeux surfaces métalli ques en contact, une couche très mince de fluide; si l'étanchéité n'est pas absolue, ce fluide est enmouvement vers larête du siège qui se trouve du côté du milieu où la pres sion est moindre; dans le cas contraire, ce fluide est au repos.
Si, maintenant, l"on con sidère, dans -des conditions -d'étanchéité im parfaite, un filet fluide dans l'intervalle com pris entre l'arête en amont et celle en aval, la pression décrolt immédiatement, en raison de l'arête en amont,<B>à.</B> cause de la vitesse ac quise par le fluide, et, ultérieurement, en s'é loignant de cette arête,<B>à</B> cause -de la résis tance opposée au mouvement du fluide par les parois. L'étanchéité absolue étant atteinte en présence de fluide emprisonné entre les surfaces métalliquesdes siègeÉ, la pression du fluide en chaque point sera celle qu'il avait <B>à</B> Finstant où son mouvement a cessé.
La théorie et l'expérience démontrent que cette pression ne passe pas linéairement de la va leur en amo#nt <B>à</B> celle en aval, mais brusque ment, en un point qui est près de l'arête en amont. L'ensemble des points de ce genre -du siège tout entier forme une ligne,<B>au</B> zone, très étroite, qui, constituant la limite entre la pression en amont et celle en aval, est la ligne ou zone d'étanchéité -du siège. Par l'effet de la pression du fluide, la zone d'étanchéité de chaque siège se trouve donc vers l'arête -du siège par laquelle le fluide tend<B>à</B> entrer clans la soupape.
Cela étant, profitant du fait que le fluide traverse dans des sens opposés les deux sièges, et que -donc les zones d'étan chéité des sièges peuvent donner lieu<B>à</B> une zone annulaire déséquilibrée, on adepte pour les # sièges mêmes des diamètres tels que cet anneau se forme, et que le fluide agisse sur- lui dans le sens de la fermeture ide la soupape.
S'il est possible d'adopter une largeur qui permet un déplacement suffisant des zones d'étanchéité, on fait les. -diamètres moyens des deux sièges égaux entre eux; dans le cas<B>où,</B> par contre, la largeur -des sièges n'est pas propre<B>à</B> permettre un déplacement suffisant des zones -d'étanchéité, les deux sièges seront construits avec des diamètres moyens diffé rents, -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 par<B>où</B> ce même fluide entre -dans, la soupape endirection cen trifuge ayant par contre le diamètre moyen moindre.
Lorsqu'on peut adopter pour les deux sièges -de la soupape des diamètres moyens égaux, on a l'avantage que la soupape reste étanche quel que soit le sens d'écoulement du fluide, puisqu'en tout cas la ligne limite de la zone annulaired'étanchéité de chaque siège se porte vers le bord -du siège par où le fluide tend<B>à</B> entrer dans la soupape, et ainsi, mal gré J'égalité constructive des sièges, l'on a dans les surfaces des zones d'étanchéité un déséquilibre suffisant pour assurer automati quement la tenue étanche sous l'action même de la pr#e-qsien -du fluide. Une telle soupape peut s'appeler réversible".
Lorsque les -deux soupapes d'admission et d'échappement sont -toutes deux réversibles, elles peuvent être constructivement égales entre elles.
Ledessin annexé montre,<B>à</B> titre d'exem ple, une forme d'exécution de l'objet de l'in vention: La fig. <B>1</B> montre une section schématique <B>-du</B> cylindre selon l'axe des deux soupapes d'admission et d'échappement; La fig. 2 montre une autre section suivant l'axe d'une des soupapes, mais<B>à</B> angle droit avec la section -de la fig. <B>1;</B> La fig. <B>3.</B> montre un détail de construc tion de la cloche de la soupape.
Dans cette forme d'exécution, les soupapes sont placées verticalement au-dessus du cylin dre: elles pourraient aussi bien être placées horizontalement sur les côtés ou sur les fonds du cylindre, suivant la disposition convenant le mieux au moteur considéré.
En particulier,<B>A</B> est la soupape -d'admis sion, B celle d'échappement: en amont de la soupape<B>A</B> se trouve la chambre par où le fluide sous pression arrive<B>à</B> la soupape d'ad mission et en aval de la soupape B se trouve la chambre d'échappement<B>E</B> où le fluide s'é chappe après avoir travaillé dans le cylindre: les deux soupapes ouvrent vers le bas en un canal unique H communiquant directement avec la, cavité<B>C</B> -du cylindre. Au lieu -d'un seul eana.1 commun H, les deux soupapes<B>A</B> et B pourraient aussi posséder chacune un canal distinct.
L'ouverture -des soupapes est commandée par un mécanisme convenable de distribution., tandis que leur fermeture est produite par la poussée du fluide sous pression actionnant la soupape<B>À</B> -d'une façon un peu -différente de la soupape B.
La force de rappel de la soupape<B>A</B> est uniquement nécessaire lorsque la soupape est ouverte, même très peu, et lorsqu'il<B>y</B> a. de la pression dans le cylindre C- cette pression agit sur la tige F avec une force égale<B>à</B> la pression, en atmosphères, multipliée par la section cri cm' de la tige F dont une des ex trémités sort du cylindre, le canal dans lequel se trouve le ressort M étant rempli lui aussi par le, fluide sous pression, celui-ci agissant ainsi sur le fond de ce canal. La force -de rappel, dans ce cas, est obtenue en proportion nant eonvenablement le diamètre de la tige de la. soupape.
Comme la. soupape<B>A,</B> avant le démarrage de la machine, c'est-à-dire lors qu'il n'y a pas de pression ni en<B>C</B> ni en<B>D,</B> tondrait<B>à</B> s'ouvrir par son poids propre, on place un ressort<B>31 à</B> l'intérieur de sa tige creuse (fi,.<B>1)</B> ou dans n'importe quelle autre position convenable, pour équilibrer le poids (le la partie mobile de la soupape et. pour que celle-ci s'applique sur ses sièges dès qu'il se forme de la. pression flans la chambre<B>D.</B> Ceci facilite le démarrage.
La tige -de la soupape devant toujours rester en contact avec le mécanisme de coin- mande, même lorsque la soupape est grande ouverte, la force de rappel pour la, soupape d'échappement B est nécessaire pendant la phase d'évacuation du fluide, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a & ns le cylindre qu'une pres sion très réduite, qui ne,saurait produire sur la tige de la soupape une poussée suffisante. Cette force doit donc être obtenue d'une autre manière, soit au moyen -d'un ressort, soit, et mieux encore au moyen d'un piston auxiliaire qui, pendant le fonctionnement de la soupape, est isoumis <B>à</B> l'action d'un fluide sous pression.
La fig. 2 montre particulièrement une forme d'exécution ide ce pisionde rappel ap pliqué<B>à</B> la soupape -d'échappement: le piston <I>K</I> est, sur toute sa longueur percé axiale- ment; sur ce piston coulisse,<B>à</B> friction douce, la ti-,e ereuse de la soupape; un fluide sous pression arrivedans la cavité close<B><I>g</I> -de</B> cette tige par le trou percé dans le piston et par un tuyau L, auquel le piston<I>K</I> est relié par un ,nipple" <B>à</B> joint universel Z permettant aussi un léger déplacement latéral.
De la sorte, le piston K peut être maintenu en ali gnement avec la, tige creuse, et l'on -empêche tout coinçage.
On pourrait se servir -d'un dispositif sem blable pour la soupape d'a#dmission, toutes les fois qu'il est nécessaire,d'exercer une certaine pression vers les sièges afin d'en assurer la bonne étanchéité.
La soupape représentée au dessin est une soupape réversible". Aux fig. <B>1</B> et 2, spé cialement en figg. 2,<B><I>N</I></B> et<B>0</B> -sont les deux sièges ayant constructivement les -diamètres minimum -et maximum respectivement égaux entre eux; le premier siège, celui d'en bas, le siège 17V, est plan et le second, le siège<B>0,</B> est conique avec le sommet du cône -situé dans le plan du siège plan<B>N.</B>
Pour des raisons de montage, le contre- siège plan de la #cage, correspondant au siège plan<B><I>N</I></B> ide la elochéest taillé dans une mince bague P construite séparément du reste de la cage de la soupape et formée de -deux demi- bagues ajustées aux joints, ou -bien encore <B>C</B> par une bague formée d'un collier obtenu <B>de</B> fonderie en une pièce avec la cloche, dans la gorge de celle-ci, ou obtenue de farge, -de façon<B>à</B> rester prisonnière -de la cloche.
Afin <B>do</B> comporter ce contre-siège plan, cette mince bague P présente un -diamètre intérieur suf fisamment plus petit -que le diamètre exté rieur<B>de</B> l'autre siège -de la soupape.
La bague P peut être ajustée libre, on forcée<B>à</B> la caole <B>Q,</B> ou bien encore, elle est vissée sur celle-ci en R, ce pas de vis ayant uniquement la fonction de maintenir la ba gue unie<B>à</B> la cage pendant le rodage des sièges ou pendant le montage de la cage,dans le cylindre. Outre qu'à porter le contre-siège plan, la mince bague P sert<B>à</B> l'ajustage uni que de la cage sur le cylindre. Cet ajustage <B>U</B> est formé par un logement conique prévu sur<B>la</B> cylindre, dans lequel s'adapte précisé ment la mince bague P, qui est façonnée co nique el-le aussi.
Une fois la soupape placée dans le cylindre, ladite bague reste bloquéG contre son ajustage par la vis<B>S</B> exerçant une pression sur la cage par l'entremise -de la bague lenticulaire T, de sorte que la cage<B>Q</B> s'adapte d'elle-même sur la circonférence<B>-de</B> son ajustage<B>U,</B> qui- alors d.evient étanche et se maintient tel, quelle que soit la déforma tion que subissent, par rappart au plan du couvercle portant la vis<B><I>S,</I></B> les parois -du cy lindre pendant le fonctionnement de la ma chine.
Par le fait que l'ajustage unique<B>U</B> est conique, et que la bague conique P est mince, toute déformation ou gandolement des parois du cylindre, par l'effet d'efforts d'origine <B>î</B> thermique ou mécanique, peut avoir lieu sans que l'ajustage conique avec la bague P perde sa tenue étanche. En effet, la mince bague conique P suit lesdites déformations des parois du cylindre, et se déforme dans l'ajustage suivant une ligne gauche, les ef forts qui lui sont transmis<B>à</B> traversla ligne <B>de</B> contact -se résolvant en une ovalisation dans le plan -du siège taillé dans ladite mince bague conique; -de la sorte, ce siège plan maintient en tous cas sa tenue étanche.
La tige de chaque soupape coulisse dans un guide V prévu dans le moyeu de la cage,<B>de</B> sorte que les déformations du cylindre sont inefficaces sur cette tige.
L'étanchéité de la soupape d'admission, dans laquelle le fluide entre du côté cage (opposé au côté moyeu), sera quelquefois as surée, malgré les #déîormations élastiques de la soupape sous laction de la pression du fluide, en laissant un -certain jeu initial dans <B>le</B> siège conique<B>0:</B> ce jeu pourra être obtenu <B>-</B> après le rodage des sièges<B>-</B> en insérant une tôle de très mince 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 êtrecalculée de manière que le jeu disparaisse sous la déformation élastique mentionnée ci-dessus.
Pour assurer<B>à</B> la cloche de la soupape la -déformation la plus petite tout en em ployant un poids minimum de matériel, les parois<B>de</B> la cloche sont façonnées de section non uniforme avec une augmentation -de<B>l'é-</B> paisseur Y-ers -les sièîges, <B><I>là</I> où</B> le matériel offre une résistance plus efficace aux varia tions de distance entre les deux sièges, qui sont produites par l'actien du fluide sous pression.
Selon une variante d'ordre constructif, la cloche -clé la soupape est construite. en deux moitiés s'ajustant l'une<B>à</B> l'autre suivant le plan Y, et la bague P peut ainsi faire partie intégrante de la cage. Dans ce cas, la cage -doit être séparée de son moyeu selon une surface TV et<B>le</B> siège fixe conique -doit être taillé sur le moyeu de la cage.
Enfin, pour empêcher que les bras're- liant la cloche da la soupape<B>à</B> son mGyeLi forment des points rigides lors de la défor mation de la cloche, et fassent perdre aux sièces la forme circulaire et la bonne étan chéité, en donne<B>à</B> ces bras une certaine élas ticité en les façonnant en forme de<B>S</B> (fig. <B>3)</B> ou selon toute autre courbe convenable n'op posant qu'une réaction négligeable aux ex pansions et contractions de la cloche, qui est soumise aux -efforts déterminés par la pres sion, du fluide.