Cylindre de moteur thermique à pistons opposés. L'invention est relative à un cylindre de moteur thermique à pistons opposée, notam ment à un cylindre de moteur à pistons libres opposés.
Selon l'invention, ce cylindre est caracté risé par une chemise comportant au moine trois pièces, une pièce centrale délimitant en partie au moins un espace constituant une partie au moins de la chambre de combustion et deux pièces latérales adjacentes disposées de part et d'autre de la pièce centrale et dans les alésages desquelles les pistons viennent coulisser.
Le dessin annexé montre, à titre d'exem ple, quelques formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 montre, en coupe longitudinale, une partie d'un cylindre selon une première forme d'exécution de l'objet de l'invention; La fig. 2 montre semblablement une va riante du mode d'assemblage -des pièces; Les fig. 8 et 4 montrent, semblablement et à plus grande échelle, respectivement deux autres formes d'exécution comportant cha cune un mode d'assemblage différent des pièces de la chemise; La fig. 5 montre, en coupe longitudinale, une partie d'un cylindre établi selon une quatrième forme d'exécution de l'objet de l'invention;
La fig. 6 montre, en coupe longitudinale, une partie d'un cylindre établi .selon une cin quième forme d'exécution de l'objet de l'in vention; La fig. 7 montre, semblablement, une partie -d'un ensemble de plusieurs cylindres à axes parallèles., la pièce centrale étant com mune à toutes les chemises; La fig. 8 montre, semblablement, une partie d'un cylindre d'un moteur comportant des pistons annulaires.
Le cylindre représenté en partie à la fig. 1 est supposé être celui d'un auto-com- presseur à pistons libres. La chemise de ce cylindre, au lieu d'être constituée, comme d'habitude, par une seule pièce tubulaire, comporte trois pièces, soit une pièce centrale 1 délimitant latéralement un espace consti tuant une partie -de la chambre de combus tion et, de part et d'autre -de cette partie centrale 1, des pièces coaxiales et adjacentes 21 et 22. La pièce centrale 1 est constituée par un anneau avantageusement épais et en un métal résistant tel que, par exemple, l'acier.
Dans une autre forme d'exécution, non représentée, la pièce centrale 1 pourrait être constituée par plusieurs anneaux concen triques frettés, lesdits anneaux pouvant être eux-mêmes établis en une même matière (de l'acier par exemple) ou à l'aide de matériaux différents, l'anneau intérieur étant constitué, par exemple, en une matière résistant à la corrosion, un ou plusieurs anneaux intermé diaires en une matière isolante pour la cha leur et l'anneau extérieur et, éventuellement, des anneaux intermédiaires, adjacents à celui-ci en une matière telle que l'acier,
ayant une résistance mécanique supérieure à celles des anneaux en matière isolante et à celle de l'anneau intérieur.
Les pièces latérales adjacentes 2' et 22 dans les alésages desquelles coulissent respec tivement des pistons, non montrés à la fig. 1, sont constitués par des éléments cylindriques coaxiaux -de même alésage, ces pièces étant en une matière, par exemple une fonte spé ciale, ayant un bon coefficient -de frottement pour la matière utilisée pour les pistons. Les trois pièces 1, 2' et 22 ,sont assemblées par des moyens appropriés, tels que des boulons ou prisonniers 4, ou par vissage par exemple.
La correction du montage est avantageuse ment assurée par des portées de centrage 5, comme il est montré à la fig. 2.
Pour diminuer la transmission de chaleur de la pièce centrale 1 aux pièces adjacentes 2s et 22 du cylindre, les surfaces de contact des parties assemblées. peuvent être réduites en. donnant à ces surfaces 6 (voir fig. 2) une forme annulaire et en ayant soin de laisser non jointives les surfaces 7, traversées par les boulons d'assemblage 4 qui relient ensemble les trois pièces. Il serait toutefoie aussi pos sible, dans le même but, d'interposer entre lesdites surfaces de contact des matières mau vaises conductrices de la chaleur.
On peut diminuer les pertes de chaleur de la partie centrale 1 en évitant-de prévoir des moyens de refroidissement pour cette. der nière, comme c'est le cas dans la forme d'exé cution représentée à la fig. 3, ou en consti tuant ladite partie en une matière peu favo rable à l'écoulement de la chaleur. Eventuel- lement, on peut protéger la partie centrale contre le refroidissement, soit par une couche intérieure isolante, soit de toute autre ma nière.
Les différentes pièces de la chemise du cylindre étant soumises à des dilatations dif férentes, on peut assurer entre ces pièces un mode de liaison élastique, susceptible d'ab oorber ces différences de dilatation, comme par exemple dans la variante de la première forme en interposant entre les écroue des boulons 4 reliant les trois pièces 1, 2' et 22 et la pièce 2' des rondelles élastiques 61 (fig. 2).
Les pièces 2' et 22 sont refroidis au moyen d'une chambre commune 8 (fig. 1) intéressant également la partie centrale 1 et dans laquelle circule un fluide de refroidisse ment tel que, par exemple, de l'eau. Dans la forme d'exécution suivant la fig. 3, le re- froidissement.des pièces. latérales est effectué au moyen -de deux chambres 8' et 82, entou rant ces pièces et ménagées entre les doubles parois de ces pièces 2' et 22, ces chambres communiquant entre elles par des tubes 9.
La pièce 1 est donc refroidie moins intensé ment que les pièces latérales.
La forme d'exécution de la fig. 3 ne pré sente pas de refroidissement de la pièce cen trale. Ainsi cette pièce subit un refroidisse ment moins intensif que les pièces latérales adjacentes. Dans cette forme d'exécution en particulier, on pourra interposer -des matières mauvaises conductrices de la chaleur entre les surfaces de contact de la pièce centrale, dune part, et des pièces latérales adjacentes, d'autre part.
Dans la forme d'exécution suivant la fig. 4, il est prévu un refroidissement com- biné des trois pièces 1, 2' et 22 par un même circuit, en faisant circuler le fluide refroi dissant dans -des tubes de communication 11, reliant des chambres 10 de la pièce centrale, ces chambres 10 communiquant avec des chambres de refroidissement 8' -et 82 -des pièces 2' et 22 respectivement.
Dans la forme d'exécution suivant la fig. 5, la pièce centrale comporte une cham bre de refroidissement 10 indépendante des chambres de refroidissement 8' et 82 des pièces latérales et dans laquelle l'eau de re froidissement est vaporisée de sorte qu'ici la pièce centrale 1 est refroidie à la vapeur.
En constituant la pièce centrale 1 en une matière résistant aux hautes températures et à la corrosion, on peut, au contraire, avoir intérêt à ne pas refroidir cette partie centrale pour perdre le moins possible de chaleur pen dant la combustion.
On peut d'ailleurs., et comme réalisé dans la forme d'exécution suivant la fig. 6, pro fiter de la température élevée de cette pièce centrale. Dans cette forme d'exécution, il a été ménagé dans la pièce centrale 1 une chambre de précombustion 15, -dans laquelle se fait l'admission ou l'injection du combusti ble et une partie au moins de la combustion.
Dans toutes les formes d'exécution repré sentées, la pièce centrale 1 est en une ma tière plus résistante que les pièces latérales adjacentes 2' et 22 et, comme déjà expliqué plus haut, en une seule pièce ou constituée par une série d'anneaux frettés concentriques. En effet, dans certains moteurs fonctionnant à des pressions maxima tre élevées et en particulier dans les générateurs de gaz sous pression et avec pistons libres, les pressions dans la chambre -de combustion peuvent atteindre -des valeurs considérables, du fait du rapprochement exceptionnel des pistons moteurs ou du fait de la surcharge momen tanée de la machine.
Les cylindres qui viennent d'être décrits sont ceux de moteurs monocylindriques., mais il va de soi que l'invention s'applique égale ment aux moteurs multicylindriques. Dans ce cas, il peut être avantageux, comme montré dans la forme .d'exécution de la fig. 7, d'assembler toutes les- pièces laté rales 2', 22 et 2' ,
2" .des chemises sur une même pièce centrale 1 dané laquelle sont ménagés autant d'alésages cylindriques. 13 que le moteur comporte de cylindres.
Le cylindre représenté à la fig. 8 est celui d'un moteur qui comporte des pistons annulaires 3' et 32 . Ce cylindre comporte une pièce centrale 1 en une ou plusieurs parties, généralement plus, réisistantes, sur la quelle sont montées de part tt d'autre les pièces latérales coaxiales adjacentes 2', 2' et 22, 22' qui, elles-mêmes.,
peuvent être constituées par une ou plusieurs parties. Les pièces latérales correspondantes forment entre elles des alésages annulaires dans les quels coulissent les pistons 3' et Q32 .
Opposed piston heat engine cylinder. The invention relates to a heat engine cylinder with opposed pistons, in particular to an engine cylinder with opposed free pistons.
According to the invention, this cylinder is characterized by a jacket comprising three parts, a central part partially delimiting at least one space constituting at least part of the combustion chamber and two adjacent side parts arranged on either side. other of the central part and in the bores of which the pistons slide.
The appended drawing shows, by way of example, some embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 shows, in longitudinal section, part of a cylinder according to a first embodiment of the object of the invention; Fig. 2 similarly shows a variant of the assembly mode of the parts; Figs. 8 and 4 show, similarly and on a larger scale, respectively two other embodiments each comprising a different method of assembling the parts of the shirt; Fig. 5 shows, in longitudinal section, part of a cylinder established according to a fourth embodiment of the object of the invention;
Fig. 6 shows, in longitudinal section, part of a cylinder established. According to a fifth embodiment of the object of the invention; Fig. 7 shows, similarly, part of a set of several cylinders with parallel axes, the central part being common to all the liners; Fig. 8 shows, similarly, a part of a cylinder of an engine having annular pistons.
The cylinder shown in part in FIG. 1 is assumed to be that of a free-piston self-compressor. The liner of this cylinder, instead of being constituted, as usual, by a single tubular part, comprises three parts, that is to say a central part 1 laterally delimiting a space constituting a part of the combustion chamber and, on either side of this central part 1, coaxial and adjacent parts 21 and 22. The central part 1 is constituted by an advantageously thick ring and made of a resistant metal such as, for example, steel.
In another embodiment, not shown, the central part 1 could be constituted by several concen trical hoop rings, said rings being able themselves to be made of the same material (steel for example) or using of different materials, the inner ring consisting, for example, of a corrosion resistant material, one or more intermediate rings of heat insulating material and the outer ring and, optionally, adjacent intermediate rings to it in a material such as steel,
having a mechanical resistance higher than those of the rings of insulating material and that of the inner ring.
The adjacent side pieces 2 'and 22 in the bores of which respectively slide pistons, not shown in FIG. 1, consist of coaxial cylindrical elements of the same bore, these parts being made of a material, for example a special cast iron, having a good coefficient of friction for the material used for the pistons. The three parts 1, 2 'and 22, are assembled by appropriate means, such as bolts or prisoners 4, or by screwing for example.
The correction of the assembly is advantageously provided by centering surfaces 5, as shown in FIG. 2.
To reduce the heat transmission from the central part 1 to the adjacent parts 2s and 22 of the cylinder, the contact surfaces of the assembled parts. can be reduced to. giving these surfaces 6 (see fig. 2) an annular shape and taking care to leave non-contiguous surfaces 7, through which the assembly bolts 4 which connect the three parts together. It would also be possible, for the same purpose, to interpose between said contact surfaces bad heat-conducting materials.
The heat losses from the central part 1 can be reduced by avoiding the provision of cooling means for this. last, as is the case in the embodiment shown in FIG. 3, or by constitiant said part of a material which is not very favorable to the flow of heat. Optionally, the central part can be protected against cooling, either by an insulating inner layer or in any other way.
The various parts of the cylinder liner being subjected to dif ferent expansions, it is possible to ensure between these parts an elastic connection mode, capable of absorbing these differences in expansion, as for example in the variant of the first form by interposing between the nuts of the bolts 4 connecting the three parts 1, 2 'and 22 and the part 2' of the spring washers 61 (fig. 2).
The parts 2 'and 22 are cooled by means of a common chamber 8 (fig. 1) also involving the central part 1 and in which circulates a cooling fluid such as, for example, water. In the embodiment according to FIG. 3, the cooling of the parts. side is carried out by means -of two chambers 8 'and 82, surrounding these parts and formed between the double walls of these parts 2' and 22, these chambers communicating with each other by tubes 9.
Part 1 is therefore cooled less intensely than the side parts.
The embodiment of FIG. 3 does not present cooling of the central part. This part therefore undergoes less intensive cooling than the adjacent side parts. In this embodiment in particular, it is possible to interpose poor heat conductive materials between the contact surfaces of the central part, on the one hand, and adjacent side parts, on the other hand.
In the embodiment according to FIG. 4, there is provided a combined cooling of the three parts 1, 2 'and 22 by the same circuit, by circulating the cooling fluid in communication tubes 11, connecting chambers 10 of the central part, these chambers 10 communicating with cooling chambers 8 '-and 82 -pieces 2' and 22 respectively.
In the embodiment according to FIG. 5, the central part comprises a cooling chamber 10 independent of the cooling chambers 8 'and 82 of the side parts and in which the cooling water is vaporized so that here the central part 1 is cooled with steam.
By constituting the central part 1 in a material resistant to high temperatures and to corrosion, it may, on the contrary, be in the interest of not cooling this central part in order to lose as little heat as possible during combustion.
It is also possible., And as produced in the embodiment according to FIG. 6, take advantage of the high temperature of this central room. In this embodiment, a precombustion chamber 15 has been provided in the central part 1, in which the fuel is admitted or injected and at least part of the combustion takes place.
In all the embodiments shown, the central part 1 is made of a more resistant material than the adjacent side parts 2 'and 22 and, as already explained above, in one piece or made up of a series of rings concentric hoops. In fact, in certain engines operating at high maximum pressures and in particular in pressurized gas generators and with free pistons, the pressures in the combustion chamber can reach considerable values, due to the exceptional closeness of the pistons. motors or due to the temporary overload of the machine.
The cylinders which have just been described are those of single-cylinder engines, but it goes without saying that the invention also applies to multicylinder engines. In this case, it may be advantageous, as shown in the embodiment of fig. 7, assemble all the side pieces 2 ', 22 and 2',
2 ". Liners on the same central part 1 dané which are formed as many cylindrical bores. 13 as the engine has cylinders.
The cylinder shown in FIG. 8 is that of an engine which has annular pistons 3 'and 32. This cylinder comprises a central part 1 in one or more parts, generally more resistant, on which are mounted on either side the adjacent coaxial side parts 2 ', 2' and 22, 22 'which themselves. ,
can be made up of one or more parties. The corresponding side pieces form between them annular bores in which the pistons 3 'and Q32 slide.