Brevet FR2005423A1 — publié le 19691212

La présente invention concerne un dispositif pour le refroidissement, au moyen d'un liquide, du piston d'un moteur à combustion interne à pistons, avec cylindres disposés verticalement et avec une chambre dont ltétanchéité est assurée vis-à-vis du carter de vilebrequin et dans laquelle sont introduits des tubes de circulation mobiles fixés dans le piston, dans lesquels se trouvent des tubes fixes fixés dans la chambre, pour l'amenée et pour 1'évacuation du liquide de refroidissement. Il est déjà connu, d'après le brevet suisse NO 337.025, pour le refroidissement d'un piston avec un liquide et en particulier avec de l'eau, de munir un piston de deux tubes mobiles qui sont introduits dans une chambre fixe d'une manière assurant l'étanché- ité, un tube fixe servant de tube d'injection étant prévu dans l'un des tubes mobiles, ce tube fixe permettant d'injecter dans la chambre de refroidissement du piston de l'eau sous une pression de trois à quatre bars. L'eau chauffée qui sort de la chambre de refroidissement du piston arrive, en passant par le second tube mobile, dans la chambre d'où elle est évacuée vers le radiateur ou le réfrigérant.Dans le cas de cette réalisation, il existe certaines difficultés au sujet de la réalisation de l'étanchéité entre la chambre et le restant du moteur à combustion interne. D'une part, de l'eau arrive, le long des tubes mobiles, dans la chambre se trouvant au-dessous du piston ce qui occasionne une perte d'eau qui peut être très facheuse quand il- s'agit de moteurs marins, étant donné qutil s'agit d'eau douce. D'un autre côté, on court le risque que l'eau de refroidissement soit souillée par des résidus de combustion gras, mélangés à de l'huile de graissage. Il est connu d'après le brevet suisse N 399.829 de disposer pareillement dans le tube mobile servant à l'évacuation de l'eau de refroidissement un tube fixe qui agit comme tube de sortie. Le tube de sortie évacue une grande partie de la quantité d'eau qui arrive de sorte qu'il n'y a qu'une petite partie de l'eau de refroidissement qui parvienne dans la chambre. Il est ainsi possible de réduire d'une manière importante les difficultés qui ont été mentionnées plus haut. De ce fait, les joints entre la chambre et la face inférieure du piston se trouvent déchargés. Il a été aussi proposé déjà, d'après le brevet français NO 1.509.728, de munir le tube fixe servant à l'évacuation de l'eau de refroidissement d'une extrémité en forme d'éjecteur, contenant une chambre d'aspiration dans laquelle une dépression se produit du fait de l'écoulement du liquide de refroidissement dans le tube. La chambre d'aspiration est en communication avec l'intervalle entre le tube mobile et le tube fixe, de sorte qu'on obtient une aspiration du liquide de refroidissement qui s'écoule à travers cet intervalle. Le liquide de refroidissement aspiré s'ajoute au liquide de refroidissement s'écoulant à travers le tube de sorte qu'on arrive à réduire davantage encore la perte en liquide de refroidissement. L'invention a pour but d'améliorer encore ce dispositif qui a fait ses preuves et elle vise à réduire encore, de manière importante, la perte en liquide de refroidissement. L'invention atteint ce but du fait que le tube mobile pour l'évacuation du liquide de refroidissement est muni d'un ajutage dirigé vers l'ex- trémité d'entrée du tube fixe et dont la section droite de sortie est rétrécie vis-S-vis de la section droite du tube mobile. Grace aux moyens suivant l'invention, on arrive à ce que l'eau de refroidissement qui. sort du piston s'écoule à travers la zone centrale du tube mobile et non sous la forme d'une pellicule d'eau le long de la paroi de ce dernier. Il est ainsi assuré qu'une partie relativement grande de l'eau de refroidissement arrivera directement dans l'intérieur du tube de sortie. Il est possible en outre de prévoir des nervures de stabilisation disposées en amont de l'ajutage dans le sens de l'écoulement. Ces nervures ont pour effet d'uniformiser le courant d'eau en amont de l'ajutage, ce qui se traduit par ce que le jet d'eau sortant de l'ajutage est lisse et ntarrostpas les parois du tube mobile ou ne les arrose que d'une manière insignifiante. L'extrémité du tube de sortie, c'est-à-dire l'extrémité du tube fixe servant à l'évacuation du liquide de refroidissement peut être formée avantageusement, d'une manière connue en soi, en forme d'éjecteur et présenter une chambre d'aspiration qui soit en communication avec l'intervalle entre le tube fixe et le tube mobile.De cette manière, l'évacuation de l'eau de refroidissement à travers le tube fixe se trouve encore améliorée étant donné que l'eau qui a pénétré dans l'intervalle entre le tube fixe et le tube mobile se trouve aspiree par l'action d'aspiration de l'eftrémité en forme d'éjecteur. I1 se produit en outre, en même temps, une coopération importante de l'extrémité en forme d'éjecteur avec l'ajutage étant donné que l'action d'aspiration à l'extrémité du tube fixe est d'autant plus accentuée qu'est plus grande la fraction de l'eau amenée directement à la section droite d'écoulement du tube. D'une part l'effet d'aspiration se trouve ainsi augmenté et d'autre part, la quantité d'eau à aspirer dans l'intervalle entre le tube fixe et le tube mobile se trouve diminuée d'une manière importante. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ces dessins, la figure 1 représente une coupe partielle d'un moteur muni d'un dispositif de refroidissement au moyen d'un liquide, suivant l'invention la figure 2 représente à plus grande échelle une coupe du piston muni du dispositif de refroidissement et vu suivant la direction de la flèche A de la figure i ; la figure 3 représente, à une échelle encore plus grande; l'extrémité supérieure du tube mobile suivant la figure 2 pour l'évacuation de l'eau de refroidissement, en même temps qu'unie partie du piston ; la figure 4 représente une coupe faite suivant la ligne IV-IV de la figure 3 ; la figure 5 représente l'extrémité du tube d'écoulement de la figure 2 à la même échelle que la figure 3. Le moteur représenté sur la figure 1 présente un cylindre 1, un piston 2 avec une chambre 3, une tige de piston 4 avec crosse de piston 5, ainsi qu'un carter de vilebrequin 6. Entre le cylindre 1 et le carter de vilebrequin 6, se trouve une chambre à air 7 qui est séparée du carter de vilebrequin par des cloisons 8. Le refroidissement du piston s'effectue à l'aide de tubes mobiles 9, 10 qui sont fixés dans le piston 2. Les tubes mobiles peuvent avoir le même diamètre (voir figure 2). Les tubes mobiles 9, 10 passent à travers un joint 11 pour pénétrer dans une chambre 12 qui est fixée dans le carter de vilebrequin d'une manière etanche. Cette chambre 12 est munie d'une conduite tubulaire 13 pour l'amenée du fluide de refroidissement qui est dans le cas présent de l'eau et de conduites tubulaires 14, 15 pour le retour du fluide de refroidissement. Les conduites 1, 15 sont munies de regards en verre 16, 17. La figure 2 qui représente à plus grande échelle une partie du moteur -suivant la figure 1, telle qu'elle se présente à un observateur regardant suivant la flèche A, montre le piston 2 avec les tubes mobiles 9, 10, le joint 11, les cloisons 8 et la chambre 12. Dans le tube mobile pour l'amenée du fluide de refroidissement, estdisposé un tube d'injection 20 qui est relié par un raccord à la conduite 13. La chambre 12 elle-même est reliée à la conduite 15. Dans le tube mobile 10, destiné à l'é- vacuation du fluide de refroidissement, est disposé un tube fixe 21, servant de tube d'écoulement, qui est raccordé à la conduite 14 (figure 1). La chambre 12 est reliée à la chambre à air, extérieurement au moteur, par un tuyau 22.L'extrémité supérieure du tube mobile 10 est munie d'un ajutage 30 devant lequel, c'està-dire en amont duquel se trouvent des nervures 31 de stabilisation. Ainsi que le montre -la figure 2, le tube de sortie 21 est plus long que le tube d'injection 20, de sorte que son extrémité se trouve au voisinage immédiat de l'ajutage 30 quand le piston 2 arrive à son point mort bas. Sur la figure 3, on a représenté à plus grande échelle l'ex- trémité supérieure du tube mobile 1G en-même temps que la partie voisine du piston 2. Ainsi qu'on peut le voir sur cette figure, l'ajutage 30 est fixe au moyen d'un filetage 32 et il est immobilisé dans le tube mobile 10 au moyen d'une vis 33. L'alésage de l'ajutage 30 a un diamètre d qui est sensiblement plus petit que le diamètre intérieur D du tube mobile 10. Le rapport d/D est de préférence inférieur à 0,7. De cette manière, l'eau qui sort du piston 2 est rassemblée en un jet d'eau qui ne touche pas la paroi intérieure du tube mobile 10 ou ne la touche que d'une manière insignifiante. La formation d'un jet d'eau lisse est favorisé encore par les nervures de stabilisation 31 du fait que les turbulences du courant d'eau, existant en amont de l'aju- tage 30 sont lissées. Sur la figure 5, on a représenté la constitution de l'extré- mité du tube de sortie. Le tube de sortie 21 est muni à son extrémité supérieure d'une pièce 38 en forme d'éjecteur qui présente un canal d'ajutage 40 auquel se raccorde un canal d'éjecteur 41. Entre les deux canaux 40- et 41, se trouve un espace videz i plus grand diamètre dans lequel se produit une dépression lorsque l'eau de refroidissement s'écoule du haut vers le bas. L'espace vide 42 est relié par des canaux 43 à un espace vide 44 qui se trouve du côté extérieur du tube de sortie 21. Le tube de sortie est guidé dans le tube mobile 10 au moyen d'une douille 45 dans lequelle ont été formes des rainures 46. En outre, le tube 21 est muni d'une bague de guidage 47. Dans le cas du tube de sortie représenté sur la figure 5, il se produit l'effet suivant : l'eau qui a pénétré dans l'intervalle existant entre le tube mobile 10 et le tube de sortie 21 est aspirée par l'action d'aspiration de l'éjecteur formé par la pièce 38. En raison de la coopération de l'ajutage 30 avec l'extrémité du tube fixe 21, formée suivant la figure 5, on obtient un effet supplémentaire à savoir que l'action d'aspiration de l'extrémité en forme d'éjecteur se trouve considérablement améliorée. Du fait que le jet d'eau sortant de l'ajutage 30 est introduit drecte- ment dans le canal 40, il résulte, d'une part, que la dépression dans la cavité d'aspiration 42 est augmentée et que, d'autre part, la quantité à aspirer se trouvant entre le tube fixe et le tube mobile 10 est diminuée. Grâce au moyen suivant l'invention, on obtient un autre abaissement important des pertes d'eau de refroidissement. Il va de soi que l'ajutage prévu suivant l'invention peut être employé aussi sans l'extrémité connue en soi, de tube fixe suivant la figure 5. Il est même possible aussi, dans certaines circonstances d'employer l'ajutage 30 seul, sans les nervures 31 de stabilisation. Quand on emploie l'ajutage 30 en même temps que l'extrémité, en forme d'éjecteur, du tube fixe, suivant la figure 5, il est recommandé de donner au plus petit diamètre de l'extrémité du tube fixe (diamètre E sur la figure 5) une valeur qui soit égale ou un peu inférieure à celle du diamètre d de l'ajutage. On obtient ainsi une action d'aspiration correcte à cette extrémité étant donné qu'est toujours assuré un courant remplissant la section droite de l'éjecteur. C'est ainsi que dans la réalisation d'un moteur de grandés dimensions, le diamètre intérieur D du tube mobile, le diamètre d de l'ajutage et le diamètre minimum E de l'éjecteur ont pour valeurs respectives D = 39 mm, d = 24 mm, E = 23 mm. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite cidessus qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra y apporter toutes variantes sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le refroidissement au moyen dun liquide du piston d'un moteur à combustion interne à pistons, comportant des cylindres disposés verticalement et une chambre étanche visà-vis du carter de vilebrequin et dans laquelle sont introduits des tubes mobiles fixés dans le piston, dans lesquels se trouvent des tubes fixes fixés dans la chambre pour l'amenée et pour l'é- vacuation du liquide de refroidissement, caractérisé par-le fait que le tube mobile (10) d'évacuation du liquide de refroidissement est muni d'un ajutage (30) dirigé vers l'extrémité d'entrée du tube fixe, et dont la section de sortie est plus faible que la section du tube mobile. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport d/D entre le diamètre (d) de l'alésage de l'ajutage (30) et le diamètre intérieur (D) du tube mobile (10) a une valeur inférieure à 0,7. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qutil-est muni de nervures de stabilisation disposées en amont de l'ajutage (30) par rapport au sens de l'écoulement et destinées à uniformiser l'écoulement du liquide de refroidissement en amont de l'ajutage. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la longueur du tube fixe (21) d'évacuation du liquide de refroidissement est choisie d'une manière telle que son extrémité arrive au voisinage de l'ajutage (30) quand le piston (2) se trouve à son point mort bas. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le tube fixe (21) d'évacuation du liquide de refroidissement est muni d'une extrémité (38) réalisée d'une manière connue en soi en forme d'éjecteur et présente une chambre d'aspiration (42) en communication avec l'espace intermédiaire entre le tube fixe (21) et le tube mobile (10).