FR2494769A1 - Dispositif antideflagrant pour moteurs thermiques a culasses independantes - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF ANTIDEFLAGRANT POUR MOTEURS THERMIQUES A CULASSES INDEPENDANTES. UN TEL DISPOSITIF COMPORTE, POUR CHAQUE CULASSE 1, UN ENSEMBLE ANTIDEFLAGRANT D'ADMISSION 2 ET UN ENSEMBLE ANTIDEFLAGRANT D'ECHAPPEMENT 3, CHAQUE ENSEMBLE ETANT MUNI D'ORGANES DE REFROIDISSEMENT 8 ET COMPRENANT UN CORPS 4 RENFERMANT UN EMPILAGE PARE-FLAMMES ET DISPOSE ENTRE UNE EMBASE 5 OU 7 SOLIDAIRE DE LA CULASSE ET UN COUVERCLE 6 RELIE AU COLLECTEUR CORRESPONDANT. L'INVENTION EST APPLICABLE AUX MOTEURS THERMIQUES DESTINES A FONCTIONNER DANS DES ATMOSPHERES INFLAMMABLES.

Description

La présente invention concerne les dispositifs antidéflagrants pour moteurs thermiques à culasses indépendantes à refroidissement par air ou par liquide.

On sait que les moteurs thermiques destinés à fonctionner dans des atmosphères inflammables, notamment le grisou, doivent être rendus antidéflagrants et répondre aux normes de sécurité en vigueur en la matière, de telle sorte que les organes donnant normalement ou accidentellement des flammes ou des étincelles soient enfermés dans des carters présentant une résistance mécanique suffisante pour résister à la surpression d'une déflagration qui se produit à l'intérieur desdits carters.

Dans ce domaine, on connait à l'heure actuelle des dispositifs antidéflagrants pour moteurs thermiques à culasses indépendantes, dans lesquels les orifices d'admission et d'échappement de toutes les culasses situées d'un même c8té du moteur sont respectivement raccordés à un collecteur d'admission, lui-meme raccordé à un empilage pare-flammes d'admission connecté au filtre à air, et à un collecteur d'échappement, lui-même raccordé à un empilage pare-flammes d'échappement connecté à un bac de barbotage.

Dans ce montage connu, non seulement les culasses mais aussi les collecteurs et les empilages et leurs carters ainsi que leurs organes de raccordement doivent être rendus antidéflagrants, ce qui implique des coûts de fabrication élevés,.notamment du fait qu'il est nécessaire de réaliser deux plans de joint communs à toutes les culasses pour monter efficacement le collecteur d'admission et surtout le collecteur d'échappement. Dans ces conditions, le remplacement d'une seule culasse s'avère extrêmement difficile.

En outre, les deux empilages pare-flammes sont lourds, encombrants et souvent difficiles à mettre en place et à extraire. De ce fait, le démontage obligatoirement fréquent de l'empilage d'échappement entraîne une immobilisation préjudiciable au rendement de l'installation d'utilisation et crée des conditions d'insécurité pour le personnel effectuants ces travaux.

Enfin, les circuits d'admission et d'échappement entre la culasse et l'empilage associé sont très longs et comprennent de nombreux joints dont l'étanchéité est difficile à maintenir, ce qui peut entraîner des infiltrations de poussières à l'admission ou des fuites de gaz brulés très chauds à l'échappement ce qui entraîne respectivement une usure rapide du moteur et des risques d'explosion ou d'incendie par contact des gaz chauds avec l'extérieur du moteur.

La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en fournissant un dispositif antidéflagrant dans lequel le trajet des gaz est très court entre l'orifice de la culasse et l'empilage associé, de telle sorte que le rendement du moteur et la sécurité de fonctionnement de l'installation sont améliorés dans de grandes proportions, l'empilage d'échappement étant en outre facile à démonter et à remplacer.

Selon l'invention, un dispositif antidéflagrant pour moteurs thermiques à culasses indépendantes, du type-à collecteurs d'admission et d'échappement respectivement raccordés aux orifices d'admission et d'échappement de chacune des culasses situées d'un même côté du moteur comporte, pour chaque culasse, un ensemble antidéflagrant monté sur l'orifice d'admission et un ensemble antidéflagrant monté sur l'orifice d'échappement, caque ensemble étant muni a'organes de refroidissement extérieurs et comprenant essentiellement un corps renfermant un empilage pare-flammes et disposé entre une embase formée par un embout de raccordement rendu solitaire de ladite culasse et un couvercle formé par une buse de raccordement reliée au collecteur associé, l'embase et le couvercle étant assujettis l'un à l'autre par des tirants.

Selon d'autres caractéristiques, le corps présente la forme générale d'un parallélépipéde droit à base carrée comprenant quatre parois latérales dont les extrémités de niveau forment deux portées de joint antidéflagrant coopérant respectivement avec une portée en regard de l'embase et du couvercle, qui comporte des bossages de centrage pour le corps, ce dernier étant constitué par deux demi-corps identiques rendus solidaires l'un de l'autre et emprisonnant ensemble l'empilage pare-flammes, chacun comportant deux parois latérales en équerre.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés sur lesquels.:
la figure 1 représente une vue schématique en bout d'un moteur à plusieurs cylindres en V et montre une culasse indépendante sur les orifices d'admission et d'échappement de laquelle sont respectivement montés des ensembles antidéflagrants selon l'invention;
la figure 2 représente une vue latérale schématique de l'ensemble d'admission considérée suivant la ligne II-II de la figure 1, avec coupes et arrachements partiels montrant les organes de centrage et de serrage;
la figure 3 représente une vue de dessus d'un corps d'ensemble antidéflagrant selon l'invention;
la figure 4 représente une vue de coté du corps suivant la ligne IV-IV de la figure 3; et
la figure 5 représente une coupe partielle du corps suivant le ligne V-V de la figure 3.

Sur ces dessins, les mêmes références désignent les mêmes éléments.

En se référant à la figure 1, une culasse 1 est montée sur l'un des côtés d'un moteur thermique classique à plusieurs cylindres disposés en V. Ce moteur, qui n'est décrit et représenté qu'à titre d'exemple, est du type à culasses indépendantes, c'est-à-dire que la tête de chaque cylindre est respectivement associée à une culasse antidéflagrante séparée, telle que la culasse 1, cette dernière présentant évidemment un orifice d'admission et un orifice d'échappement, qui ne sont pas représentés sur la figure.

Le dispositif antidéflagrant selon l'invention comporte1 pour chaque culasse, un ensemble antidéflagrant d'admission 2 monté directement sur l'orifice d'admission et un ensemble antidéflagrant d'échappement 3 monté directement sur l'orifice d'échappement, chaque ensemble comprenant essentiellement un corps 4 disposé entre une embase 5 et un couvercle 6. D'une façon générale, les ensembles antidéflagrants 2 et 3, qui sont respectivement associés aux orifices d'admissi-on et d'échappement de chacune des culasses, sont sensiblement identiques. Plus précisément, les corps d'admission et d'échappement 4 sont de préférence absolument identiques et il en est de même pour les couvercles d'admission et d'échappement 6, mais l'embase d'admission 5 peut être différente de l'embase d'échappement 7, en particulier du fait que ces deux embase sont montées sur des orifices différents de la culasse.

Par ailleurs, chaque ensemble 2 ou 3 est muni d'organes de refroidissement extérieurs classiques. En fait, ces organes de refroidissement sont respectivement associés au corps, à l'embase et au couvercle de chaque ensemble et ils peuvent être constitués par des ailettes 8 de refroidissement par air, comme représenté sur les dessins, ou par une double paroi à circulation de liquide de refroidissement. A noter que l'embase d'admission 5 peut ne pas comporter d'organes de refroidissement, tandis que l'embase d'échappement 7 en comporte nécéssairement.

En se référant aux figures 1 et 2, chaque embase 5 ou 7 est formée par un embout de raccordement dont la semelle 9 est rendue solidaire de la culasse 1. Par exemple, on peut utiliser les goujons implantés normalement dans la culasse autour des orifices d'admission et d'échappement pour fixer la semelle correspondante 9 à l'aide d'écrous et de rondelles d'appui, I1 va sans dire que le joint ainsi réalisé doit être antidéflagrant, c1est-à-dire présenter des caractéristiques normalisées de portée et d'étanchéité, cette dernière pouvant être assurée par une opération de soudage complémentaire au serrage et au blocage de surfaces de portées usinées avec précision.A cet égard, le montage de la semelle peut être facilité en utilisant un trou taraudé 11 qui est prévu dans la partie en porte-à-faux de l'embase dans un bossage interne 10 pour permettre le passage d'une clef nécéssaire au montage et démontage de la culasse et pour recevoir un gabarit de centrage utilisable avant de souder la semelle 9 sur la culasse 1. Après quoi, le gabarit est remplacé par un bouchon fileté 12, par exemple du type à six pans creux à joint contre épaulement répondant à la réglementation en vigueur concernant les joints et dispositifs antidéflagrants.

L'embase 5 ou 7 ainsi montée sur l'orifice correspondant de la culasse 1 peut présenter une surface de portée 13 suffisamment importante pour former un joint satisfaisant avec la portée en regard du corps 4, ce dernier étant décrit ci-après en se référant aux figures 1 à 5.

Selon une particularité essentielle de l'invention, le corps 4 renferme un empilage pare-flammes 14 et présente la forme générale d'un parallélépipède droit à base carrée comprenant quatre parois latérales 15, 16, 17 et 18.

Plus précisément, le corps 4 est constitué par deux demi-corps identiques 19 et 20 qui forment ensemble un cadre emprisonnant l'empilage pare-flammes 14 et qui comportent chacun deux desdites parois latérales en équerre. Les extrémités-des parois latérales 15 à 18 sont de niveau et forment deux portées de joint antidéflagrant identiques 21 et 22 qui coopèrent respectivement et indifféremment avec la portée en regard 13 de l'embase 5 ou 7 et avec une portée en regard 23 du cou-vercle 6, ce dernier étant formé par une buse de raccordement reliée au collecteur associé. A cet égard, il y a lieu de noter qu'une seule des deux portées de joint antidéflagrant 21 et 22 du corps 4 est utilisée comme telle.En effet, d'après la réglementation actuellement en vigueur, seul le joint embase-corps 21, 13 doit être antidéflagra-nt, qu'il s'agisse d'un ensemble d'admission ou d'échappement, alors que le joint corps-couvercle 23, 22 n'est pas soumis à réglementation au delà de l'empilage pare-flammes.

Cependant, un empilage pare-flammes doit répondre aux normes de sécurité en vigueur, notamment en ce qui concerne le jeu entre les plaquettes, la longueur de passage des gaz, la non déformabilité et l'indémontabilité. Dans ces conditions, l'empilage pare-flammes 14 selon l'invention est constitué par un ensemble de plaquettes parallèles 24 séparées par des entretoises incorporées 25, cet ensemble étant moulé d'un seul bloc.Par ailleurs, selon une particularité de l'invention, les deux extrémités de deux parois opposées 16 et 18 du corps 4 comportent chacune un rebord 26 faisant saillie latéralement vers l'intérieur, la distance 1 séparant les arêtes intérieures des rebords opposés 26 des demi-corps assemblés 19 et 20 étant inférieure à la longueur
L des plaquettes 24, tandis que la distance H séparant les deux rebords intérieurs 26 de chacune des parois 16 et 18 est évidemment très légèrement supérieure à la largeur des plaquettes 24, c'est-à-dire à l'épaisseur ou hauteur h de l'ensemble de l'empilage pare-flammes 14. Dans ces conditions, lorsque les demi-corps 19 et 20 sont rendus solidaires l'un de l'autre, ils emprisonnent ensemble l'empilage pare-flammes 14.

Les demi-corps 19 et 20 peuvent être assemblés de façon démontable, par exemple par emboîtage ou coulissement et adjonction éventuelle d'organes de fixation, l'em- pilage pare-flammes 14 étant alors amovible et remplaçable.

Mais, selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le corps 4 renferme l'empilage 14 de façon inamovible et c'est l'ensemble du corps et de l'empilage qui constitue une pièce amovible et remplaçable. A cet effet, les deux demicorps 19 et 20 peuvent être assemblés autour de l'empilage 14, puis rendus solidaire l'un de l'autre, par exemple à l'aide de cordons de soudure 27.

Selon une autre particularité de l'invention, les deux extrémités de toutes les parois latérales 15 à 18 du corps 4 comportent chacune un rebord 28 faisant saillie latéralement vers l'extérieur par rapport aux organes de refroidissement 8. Par conséquent, la surface de portée 21 ou 22 correspondant à chacune des extrémités des parois latérales 15 à 18 est délimitée vers l'extérieur par l'arête du rebord 28 et, lorsque les deux demi-corps 19 et 2D sont assemblés, la distance d séparant deux rebords extérieurs opposés 28 corres- pond au côté du carré formant les bases du corps parallélépipédique 4
Par ailleurs, la portée 13 de l'embase d'admission 5 ou de l'embase d'échappement 7 et la portée 23 du couvercle d'admission ou d'échappement 6 sont généralement carrées, de manière à coopérer avec l'une des portées 21 ou 22 du corps 4 pour former des joints antidéflagrants, le joint corps-couvercle n'étant pas soumis à réglementation. En outre, selon une autre particularité de l'invention, les portées 13 et 23 comportent chacune trois bossages de centrage 29 dont chacun est disposé sensiblement au milieu de l'un des trois côtés de la portée. Ces bossages font saillie longitudinalement et sont destinés à faciliter le centrage du corps 4, c'est-à-dire sa mise en position entre l'embase et le couvercle. A cet effet, la distance D séparant les faces intérieures des deux bossages opposés de l'une des portées 13 ou -23 est très légèrement supérieure à la distance d séparant deux rebords extérieurs opposés 28 du corps 4.

Selon une autre particularité de l'invention, l'em- base d'admission 5 ou l'embase d'échappement 7 et le couvercle 6*sont assujettis l'un à l'autre par des tirants qui sont disposés à l'extérieur du corps 4. Selon une forme de réalisation préférée, ces tirants sont au nombre de quatre et comprennent chacun un tube-entretoise 30 et une vis 31, cette dernière traversant le couvercle 6 et étant logée dans un tube 30 pour se fixer dans embase 5 ou -7. Par exemple, le couvercle 6 peut comporter-à chacun de ses angles une oreille dans laquelle est ménagé un lamage 32 destiné à recevoir la tête de l'une des vis 31.De la même manière, l'extrémité filetée de chaque vis 31 peut etre fixée dans un angle de l'embase 5 ou 7, soit directement, soit, de préférence, par l'intermédiaire d'une douille autotaraudeuse 33.

Le tube 30 est destiné à former une entretoise entre les portée 13 et 23 de l'embase et du couvercle et présente donc une longueur légèrement inférieur à la distance E séparant les deux portées 21 et 22, c'est-à-dire l'épaisseur du corps 4.

Lors de l'utilisation d'un ensemble antidéflagrant selon l'invention, les trois bossages de centrage 29 qui sont respectivement associés à trois catés des portées 13 et 23 sont de préférence disposés en regard les uns des autres, de telle sorte qu'un corps 4 puisse être introduit et extrait par les quatrièmes côtés desdites portées, c'est-à-dire leur côté sans bossage. Par conséquent, l'opération de remplacement d'un corps à empilage pare-flammes peut s'effectuer très rapidement et sans risque de montage erroné, en desserrant simplement les quatre vis 31, sans qu'il soit nécessaire de démonter aucune pièce.Les tubes entretoises 30 assurent le maintien du couvercle 6 dans sa position initiale et le nouvea-u corps peut être présenté par n'importe lequel de ses quatre côtés identiques devant le côté sans bossage de l'ensemble, ce dernier étant évidemment orienté, lors de son montage initial, de manière à être aisément accessible pour l'opérateur.

L'invention présente encore l'avantage que le couvercle 6, qui est formé par une buse de raccordement, est relié à un collecteur d'admission ou d'échappement qui n'a plus besoin d'8tre antidéflagrant du fait que l'ensemble antidéflagrant renfermant un empilage pare-flammes est monté directement sur l'orifice de la culasse. Cependant, d'une façon classique, le collecteur d'admission est raccordé au filtre à air du moteur tandis que le collecteur d'échappement est raccordé au bac de barbotage destiné à laver et à refroidir les gaz d'échappement tout en faisant fonction de silencieux.

Par ailleurs, 1' embase 5 ou 7, le couvercle 6 et tous les éléments constitutifs du corps 4, c'est-à-dire les deux demi-corps 19 et 20 ainsi que l'empilage pare-flammes 14, sont de préférence réalisés en un alliage léger tel que de l'aluminium pratiquement exempt de magnésium. Seuls les tirants, c'est-à-dire les tubes 30, les vis 31 et les douilles éventuelles 33 sont généralement constitués par une matière dure telle que de l'acier cadmié. En outre, du fait que les collecteurs ne sont plus antidéflagrants, ils peuvent être raccordés aux couvercles 6 et aux filtres à air ou aux bacs de barbotage par de simples tuyaux souples étanches en caoutchouc ou en acier inoxydable.

I1 est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'on pourra y apporter toute modification, dans le domaine des équivalences techniques, sans sortir de son cadre.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Dispositif antidéflagrant pour moteurs thermiques à culasses indépendantes, du type à collecteurs d'admission et d'échappement respectivement raccordés aux orifices diadmis- sion et d'échappement de chacune des culasses situées d'un même côté du moteur, dispositif caractérisé par le fait qu'il comporte, pour chaque culasse (1), un ensemble antidéflagrant (2) monté sur l'orifice d'admission et un- ensemble antidéflagrant (3) monté sur l'orifice d'échappement, chaque ensemble étant muni d'organes de refroidissement extérieurs et comprenant essentiellement un corps (4) renfermant un empilage pareflammes (14) et disposé entre une embase (5, 7) formée par un embout de raccordement rendu solidaire de ladite culasse et un couvercle (6) formé par une buse de raccordement reliée au collecteur associé, l'embase et le couvercle étant assujettis l'un à l'autre par des tirants.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le corps présente la forme générale d'un parallélépipède droit à base carrée comprenant quatre parois latérales (15, 16, 17, 18) dont les extrémités de niveau forment deux portées de joint antidéflagrant (21, 22) coopérant respectivement avec une portée en regard (13, 23) de l'embase et du couvercle.

3. Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que ie corps est constitué par deux demi-corps identiques (19, 20) rendus solidaires l'un de l'autre et emprisonnant ensemble l'empilage pare-flammes, chacun comportant deux parois latérales en équerre.

4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les extrémités des parois latérales du corps comportent chacune un rebord (28) faisant saillie latéralement vers l'extérieur par rapport aux organes de refroidissement et que la portée de l'embase et du couvercle est généralement carrée et comporte trois bossages de centrage (29) disposés sensiblement au milieu de trois de ses côtés et faisant saillie longitudinalement, la distance (D) entre les faces intérieures des deux bossages opposés étant légèrement supérieure à la distance (d) séparant les arêtes extérieures des deux rebords opposés du corps.

5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'empilage pareflammes est constitué par un ensemble monobloc de plaquettes (24) séparées par des entretoises (25) et que les deux extrémités de deux parois opposées (16, 18) du corps comportent chacune un rebord (26) faisant saillie latéralement vers l'int6- rieur, la distance (1) séparant les ar8tes intérieures desdits rebords opposés étant inférieure à la longueur (L) desdites plaquettes et la distance (H) séparant les deux rebords intérieurs d'une même paroi étant très légèrement supérieure à la hauteur (h) de l'empilage.

6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les tirants assujettissant l'empilage et le couvercle sont disposés extérieurement au corps et comprennent chacun un tube-entretoise (30), disposé entre'les portées de l'embase et du couvercle et dont la longueur est légèrement inférieure à la distance (E) séparant les deux portées du corps, et une vis (31) dont le corps est logé dans ledit tube, la tête dans un lamage (32) du couvercle et l'extrémité filetée dans un taraudage de l'embase.

7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les organes de refroidissement extérieurs sont constitués par des ailettes (8) de refroidissement par air ou par une double paroi de refroidissement par liquide et sont respectivement associés au corps, à l'embase et au couvercle.

8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les ensembles antidéflagrants respectivement montés sur les orifices d'admission et d'échappement sont sensiblement identiques.

9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les éléments constitutifs du corps, de l'embase et du couvercle sont en aluminium pratiquement exempt de magnésium.